Motor a gasolina: dispositivo, princípio de operação, vantagens e desvantagens

Para que o carro seja capaz de se mover de forma independente, ele deve ser equipado com uma unidade de força que irá gerar torque e transferir essa força para as rodas motrizes. Para este propósito, os criadores de dispositivos mecânicos desenvolveram um motor de combustão interna ou motor de combustão interna.

O princípio de operação da unidade é que uma mistura de combustível e ar é queimada em seu projeto. O motor é projetado para usar a energia liberada neste processo para girar as rodas.

Sob o capô de um carro moderno, uma unidade de gasolina, diesel ou energia elétrica pode ser instalada. Nesta revisão, vamos nos concentrar na modificação da gasolina: em qual princípio a unidade funciona, qual dispositivo ela possui e algumas recomendações práticas sobre como estender o recurso do motor de combustão interna.

O que é um motor de carro a gasolina

Vamos começar com a terminologia. Um motor a gasolina é uma unidade de pistão que funciona queimando uma mistura de ar e gasolina em cavidades especialmente designadas. O carro pode ser abastecido com combustível com diferentes octanas (A92, A95, A98, etc.). Para obter mais informações sobre o número de octanas, consulte em outro artigo... Também explica por que diferentes tipos de combustível podem ser usados ​​para diferentes motores, mesmo que seja a gasolina.

Dependendo do objetivo que a montadora persegue, os veículos que saem da linha de montagem podem ser equipados com diferentes tipos de unidades de potência. A lista de motivos e marketing da empresa (todo carro novo deve receber algum tipo de atualização, e os compradores costumam prestar atenção no tipo de trem de força), bem como nas necessidades do público principal.

Assim, o mesmo modelo de carro, mas com motores a gasolina diferentes, pode sair de fábrica de uma marca de automóveis. Por exemplo, pode ser a versão econômica que tem mais probabilidade de ser notada por compradores de baixa renda. Alternativamente, o fabricante pode oferecer modificações mais dinâmicas que satisfaçam as necessidades dos fãs de direção rápida.

Além disso, alguns carros devem ser capazes de transportar cargas decentes, como picapes (qual é a peculiaridade deste tipo de carroceria, leia separadamente) Um tipo diferente de motor também é necessário para esses veículos. Normalmente, essa máquina terá um volume de trabalho impressionante da unidade (como este parâmetro é calculado é revisão separada).

Assim, os motores a gasolina permitem que as marcas de automóveis criem modelos de automóveis com diferentes características técnicas, de forma a adaptá-los às diferentes necessidades, que vão desde pequenos automóveis urbanos a grandes camiões.

Tipos de motores a gasolina

Muitas informações diferentes são indicadas nas brochuras de novos modelos de automóveis. Dentre eles, é descrito o tipo de unidade geradora. Se nos primeiros carros bastava indicar o tipo de combustível utilizado (diesel ou gasolina), hoje existe uma grande variedade de algumas modificações na gasolina.

Existem várias categorias pelas quais essas unidades de energia são classificadas:

1. Numero de cilindros. Na versão clássica, a máquina é equipada com motor de quatro cilindros. Mais produtivos e ao mesmo tempo mais vorazes, possuem 6, 8 ou até 18 cilindros. No entanto, também existem unidades com um pequeno número de vasos. Por exemplo, o Toyota Aygo está equipado com um motor a gasolina de 1.0 litro com 3 cilindros. O Peugeot 107 recebeu uma unidade semelhante.Alguns carros pequenos podem até ser equipados com uma unidade de dois cilindros a gasolina.
2. A estrutura do bloco de cilindros. Na versão clássica (modificação de 4 cilindros), o motor possui uma disposição de cilindros em linha. Em sua maioria, eles são instalados verticalmente, mas às vezes contrapartes inclinadas também são encontradas. O próximo projeto que conquistou a confiança de muitos motoristas é a unidade de cilindro em V. Em tal modificação, há sempre um número par de potes, que estão localizados em um certo ângulo em relação ao outro. Freqüentemente, esse design é usado para economizar espaço no compartimento do motor, especialmente se for um motor superdimensionado (por exemplo, tem 8 cilindros, mas ocupa espaço como um análogo de 4 cilindros). Alguns fabricantes instalam um trem de força em forma de W em seus veículos. Esta modificação difere do análogo em forma de V pela curvatura adicional do bloco de cilindros, que na seção tem o formato da letra W. Outro tipo de motor que é usado nos carros modernos é um boxer ou boxer. Detalhes de como esse mecanismo é organizado e como funciona são descritos em outra revisão... Um exemplo de modelos com uma unidade semelhante - Subaru Forester, Subaru WRX, Porsche Cayman, etc.
3. Sistema de abastecimento de combustível. De acordo com esse critério, os motores são divididos em duas categorias: carburador e injeção. No primeiro caso, a gasolina é bombeada para a câmara de combustível do mecanismo, de onde é sugada para o coletor de admissão por meio de um bico. Um injetor é um sistema que pulveriza gasolina à força na cavidade em que o injetor está instalado. A operação deste dispositivo é descrita em detalhes. aqui... Os injetores são de vários tipos, que se diferenciam nas peculiaridades da localização dos bicos. Em carros mais caros, os pulverizadores são instalados diretamente na cabeça do cilindro.
4. Tipo de sistema de lubrificação. Cada ICE opera sob cargas aumentadas, por isso precisa de lubrificação de alta qualidade. Há uma modificação com um cárter úmido (visão clássica, em que o óleo está no cárter) ou seco (um reservatório separado é instalado para armazenar o óleo). Detalhes sobre essas variedades são descritos separadamente.
5. Tipo de refrigeração. A maioria dos motores de automóveis modernos são refrigerados a água. No design clássico, tal sistema consistirá em um radiador, tubos e uma camisa de resfriamento ao redor do bloco de cilindros. A operação deste sistema é descrita aqui... Algumas modificações de unidades de potência movidas a gasolina também podem ser resfriadas a ar.
6. Tipo de ciclo. Existem duas modificações no total: tipo de dois tempos ou quatro tempos. O princípio de operação da modificação de dois tempos é descrito em outro artigo... Vamos dar uma olhada em como o modelo de 4 tempos funciona um pouco mais tarde.
7. Tipo de entrada de ar. O ar para preparar a mistura ar-combustível pode entrar no trato de admissão de duas maneiras. A maioria dos modelos clássicos de ICE possui um sistema de admissão atmosférica. Nele, o ar entra devido ao vácuo criado pelo pistão, movendo-se para o ponto morto inferior. Dependendo do sistema de injeção, uma porção de gasolina é pulverizada neste jato, seja na frente da válvula de admissão, ou um pouco antes, mas no caminho correspondente a um determinado cilindro. Na injeção única, como na modificação do carburador, um bico é instalado no coletor de admissão e o BTC é sugado por um cilindro específico. Detalhes sobre a operação do sistema de admissão são descritos aqui... Em unidades mais caras, a gasolina pode ser pulverizada diretamente no próprio cilindro. Além do motor naturalmente aspirado, há também uma versão turboalimentada. Nele, o ar para o preparo do MTC é injetado por meio de uma turbina especial. Pode ser acionado pelo movimento dos gases de exaustão ou por um motor elétrico.

Quanto às características de design, a história conhece vários conjuntos de propulsão exóticos. Entre eles estão o motor Wankel e o modelo sem válvula. Detalhes de vários modelos funcionais de motores com um design incomum são descritos aqui.

O princípio de operação de um motor a gasolina

A grande maioria dos motores de combustão interna usados ​​em carros modernos opera em um ciclo de quatro tempos. É baseado no mesmo princípio que qualquer outro ICE. Para que a unidade gere a quantidade de energia necessária para girar as rodas, cada cilindro deve ser preenchido ciclicamente com uma mistura de ar e gasolina. Esta parte deve ser comprimida, após o que é acesa com a ajuda de uma faísca que gera vela de ignição.

Para que a energia liberada durante a combustão seja convertida em energia mecânica, o VTS deve ser queimado em um espaço fechado. O principal elemento que remove a energia liberada é o pistão. É móvel no cilindro e fixo no mecanismo da manivela do virabrequim.

Quando a mistura ar / combustível se inflama, os gases do cilindro se expandem. Com isso, uma grande pressão é exercida sobre o pistão, ultrapassando a pressão atmosférica, e ele começa a se mover para o ponto morto inferior, girando o virabrequim. Um volante é preso a esse eixo, ao qual a caixa de engrenagens está conectada. A partir dele, o torque é transmitido às rodas motrizes (dianteira, traseira ou no caso de um carro com tração integral - todas as 4).

Em um ciclo do motor, 4 cursos são executados em um cilindro separado. Isto é o que eles fazem.

Entrada

No início deste curso, o pistão está no ponto morto superior (a câmara acima dele neste momento está vazia). Devido ao trabalho dos cilindros adjacentes, o virabrequim gira e puxa a biela, que move o pistão para baixo. Neste momento, o mecanismo de distribuição de gás abre a válvula de admissão (pode haver uma ou duas).

Através do orifício aberto, o cilindro começa a ser preenchido com uma nova porção da mistura ar-combustível. Nesse caso, o ar é misturado à gasolina no trato de admissão (motor com carburador ou modelo de injeção multiponto). Esta parte do motor pode ter designs diferentes. Existem também opções que mudam sua geometria, o que permite aumentar a eficiência do motor em diferentes velocidades. Detalhes sobre este sistema são descritos aqui.

Nas versões com injeção direta, apenas o ar entra no cilindro no curso de admissão. A gasolina é pulverizada quando o curso de compressão é concluído no cilindro.

Quando o pistão está bem no fundo do cilindro, o mecanismo de sincronização fecha a válvula de admissão. A próxima medida começa.

compressão

Além disso, o virabrequim gira (também sob a ação de pistões operando em cilindros adjacentes) e o pistão começa a se elevar através da biela. Todas as válvulas na cabeça do cilindro estão fechadas. A mistura de combustível não tem para onde ir e se contrai.

Conforme o pistão se move para TDC, a mistura ar-combustível se aquece (um aumento na temperatura provoca forte compressão, também chamada de compressão). A força de compressão da porção BTC afeta o desempenho dinâmico. A compressão pode variar de motor para motor. Além disso, sugerimos que você se familiarize com os tópicos qual é a diferença entre o grau de compressão e compressão.

Quando o pistão atinge o ponto extremo no topo, a vela de ignição cria uma descarga, devido à qual a mistura de combustível se inflama. Dependendo da rotação do motor, este processo pode começar antes que o pistão suba totalmente, imediatamente neste momento ou um pouco mais tarde.

Em um motor a gasolina de injeção direta, apenas o ar é comprimido. Nesse caso, o combustível é borrifado no cilindro antes que o pistão se eleve. Depois disso, uma descarga é criada e a gasolina começa a queimar. Então a terceira medida começa.

Traço de trabalho

Quando o VTS é aceso, os produtos da combustão se expandem no espaço acima do pistão. Nesse momento, além da força de inércia, a pressão dos gases em expansão começa a atuar no pistão, que volta a se mover para baixo. Em contraste com o curso de admissão, a energia mecânica não é mais transferida do virabrequim para o pistão, mas ao contrário - o pistão empurra a biela e, assim, gira o virabrequim.

Parte dessa energia é usada para realizar outros golpes em cilindros adjacentes. O resto do torque é removido pela caixa de câmbio e transferido para as rodas motrizes.

Durante o curso, todas as válvulas são fechadas para que os gases em expansão atuem exclusivamente no pistão. Este ciclo termina quando o elemento em movimento no cilindro atinge o ponto morto inferior. Em seguida, começa a última medida do ciclo.

Questão

Girando o virabrequim, o pistão se move para cima novamente. Nesse momento, abre-se a válvula de escape (uma ou duas, dependendo do tipo de temporização). Os gases residuais devem ser removidos.

Conforme o pistão se move para cima, os gases de escapamento são espremidos para o tubo de escapamento. Além disso, sua função é descrita aqui... O curso termina quando o pistão está na posição superior. Isso completa o ciclo do motor e inicia um novo com o curso de admissão.

A conclusão do curso nem sempre é acompanhada pelo fechamento completo de uma válvula em particular. Acontece que as válvulas de admissão e exaustão permanecem abertas por um tempo. Isso é necessário para melhorar a eficiência de arejar e encher os cilindros.

Assim, o movimento retilíneo do pistão é convertido em rotação devido ao projeto específico do virabrequim. Todos os motores de pistão clássicos são baseados neste princípio.

Se a unidade a diesel funciona apenas com óleo diesel, a versão a gasolina pode operar não só com gasolina, mas também com gás (propano-butano). Mais detalhes sobre como essa instalação funcionará são descritos aqui.

Os principais elementos de um motor a gasolina

Para que todos os cursos do motor sejam executados em tempo hábil e com a máxima eficiência, a unidade de força deve consistir apenas de peças de alta qualidade. O dispositivo de todos os motores de combustão interna de pistão inclui as seguintes peças.

Bloco de cilindros

Na verdade, este é o corpo do motor a gasolina, no qual são feitos os canais da camisa de resfriamento, os locais de fixação dos pinos e os próprios cilindros. Existem modificações com cilindros instalados separadamente.

Basicamente, essa peça é feita de ferro fundido, mas para economizar peso em alguns modelos de automóveis, os fabricantes podem fazer blocos de alumínio. Eles são mais frágeis em comparação com o análogo clássico.

pistão

Esta parte, que faz parte do grupo cilindro-pistão, atua sobre os gases em expansão e pressiona a manivela do virabrequim. Quando os cursos de admissão, compressão e exaustão são realizados, essa parte cria um vácuo no cilindro, comprime a mistura de gasolina e ar e também remove os produtos da combustão da cavidade.

A estrutura, variedades e princípio de operação deste elemento são descritos em detalhes. em outra revisão... Resumindo, na lateral das válvulas pode ser plana ou com reentrâncias. Do lado de fora, ele é conectado com um pino de aço à biela.

Para evitar que os gases de escapamento vazem para o espaço do subpistão ao empurrar os gases de escapamento durante o curso de trabalho, esta peça está equipada com vários anéis de vedação. Sobre sua função e design, há artigo separado.

Haste de conexão

Esta parte conecta o pistão à manivela do virabrequim. O design deste elemento depende do tipo de motor. Por exemplo, em um motor em forma de V, duas bielas de cada par de cilindros são fixadas a um munhão da biela do virabrequim.

Principalmente aço de alta resistência é usado para a fabricação desta peça, mas às vezes também são encontradas contrapartes de alumínio.

Virabrequim

Este é um eixo que consiste em manivelas. Bielas são conectadas a eles. O virabrequim tem pelo menos dois rolamentos principais e contrapesos que compensam as vibrações para uma rotação uniforme do eixo do eixo e amortecimento da força de inércia. Mais detalhes sobre o dispositivo desta parte são descritos separadamente.

De um lado, uma polia sincronizadora está instalada nele. No lado oposto, um volante é preso ao virabrequim. Graças a este elemento, é possível dar partida no motor com uma partida.

Válvulas

Na parte superior do motor na cabeça do cilindro são instalados válvulas... Esses elementos abrem / fecham as portas de entrada e saída para o curso desejado.

Na maioria dos casos, essas peças são acionadas por mola. Eles são acionados por um eixo de comando de sincronização. Este eixo é sincronizado com o virabrequim por meio de uma correia ou corrente.

Vela de ignição

Muitos motoristas sabem que um motor a diesel funciona aquecendo o ar comprimido em um cilindro. Quando o combustível diesel é injetado neste meio, a mistura ar-combustível é imediatamente inflamada pela temperatura do ar. Com uma unidade a gasolina, a situação é diferente. Para que a mistura acenda, é necessária uma faísca elétrica.

Se a compressão em um motor de combustão interna a gasolina for aumentada para um valor próximo ao de um motor a diesel, então, tendo um índice de octanas mais alto, a gasolina com forte aquecimento pode inflamar mais cedo do que o necessário. Isso danificará a unidade.

A ficha é alimentada pelo sistema de ignição. Dependendo do modelo do carro, este sistema pode ter um dispositivo diferente. Detalhes sobre as variedades são descritos aqui.

Sistemas auxiliares de trabalho do motor a gasolina

Nenhum motor de combustão interna é capaz de operar de forma independente sem sistemas auxiliares. Para que o motor do carro dê partida, ele deve estar sincronizado com tais sistemas:

1. Combustível. Ele fornece gasolina ao longo da linha para os injetores (se for uma unidade de injeção) ou para o carburador. Este sistema está envolvido na preparação da cooperação técnico-militar. Nos carros modernos, a mistura ar / combustível é controlada eletronicamente.
2. Ignição. É uma parte elétrica que fornece ao motor uma centelha estável para cada cilindro. Existem três tipos principais desses sistemas: contato, sem contato e tipo de microprocessador. Todos eles determinam o momento em que uma faísca é necessária, geram uma alta tensão e distribuem o impulso para a vela correspondente. Nenhum desses sistemas funcionará se estiver com defeito sensor de posição do virabrequim.
3. Lubrificação e refrigeração. Para que as peças do motor suportem cargas pesadas (carga mecânica constante e exposição a temperaturas muito altas, em alguns departamentos ela sobe para mais de 1000 graus), elas precisam de lubrificação de alta qualidade e constante, além de refrigeração. São dois sistemas diferentes, mas a lubrificação do motor também permite que algum calor seja removido de peças altamente aquecidas, como os pistões.
4. Escape. Para que um carro com o motor ligado não assuste os outros com um som ensurdecedor, ele recebe um escapamento de alta qualidade. Além do funcionamento silencioso da máquina, este sistema garante a neutralização das substâncias nocivas contidas no escapamento (para isso, a máquina deve estar presente conversor catalítico).
5. Distribuição de gás. Isso faz parte do motor (a sincronização está na cabeça do cilindro). A árvore de cames abre as válvulas de admissão / escape alternadamente, para que os cilindros executem o curso apropriado no tempo.

Estes são os principais sistemas graças aos quais a unidade pode operar. Além deles, a unidade de potência pode receber outros mecanismos que aumentam sua eficiência. Um exemplo disso é um deslocador de fase. Este mecanismo permite que você remova a eficiência máxima em qualquer rotação do motor. Ele ajusta a altura e o tempo de abertura da válvula, o que afeta a dinâmica da máquina. O princípio de operação e os tipos de tais mecanismos são considerados em detalhes. separadamente.

Como manter o desempenho de um motor a gasolina após muitos anos de operação?

Todo proprietário de carro pensa em como estender a vida útil da unidade de força de seu carro. Antes de considerarmos o que ele pode fazer por isso, vale a pena considerar o fator mais importante que afeta a saúde do motor. Esta é a qualidade de construção e tecnologia que a montadora usa ao fazer esta ou aquela unidade de energia.

Aqui estão as etapas básicas que todo motorista deve seguir:

• Faça a manutenção do seu carro de acordo com as normas do fabricante;
• Deite apenas gasolina de alta qualidade no tanque e o tipo de motor adequado;
• Use óleo de motor projetado para um motor de combustão interna específico;
• Não use um estilo de direção agressivo, muitas vezes conduzindo o motor às rotações máximas;
• Realize a prevenção de avarias, por exemplo, ajustando as folgas das válvulas. Um dos elementos mais importantes de um motor é sua correia. Mesmo que visualmente pareça que ainda está em bom estado, ainda é necessário substituí-lo assim que chegar o momento indicado pelo fabricante. Este item é descrito em detalhes. separadamente.

Uma vez que o motor é um dos componentes mais importantes de um carro, todo motorista deve ouvir seu trabalho e estar atento até mesmo a pequenas mudanças em seu funcionamento. Aqui está o que pode indicar um mau funcionamento da unidade de alimentação:

• No processo de trabalho, sons estranhos apareceram ou as vibrações aumentaram;
• O motor de combustão interna perdeu dinamismo e recuo ao pressionar o pedal do acelerador;
• Aumento da gula (o alto consumo de combustível pode estar associado à necessidade de aquecer o motor no inverno ou ao mudar o estilo de dirigir);
• O nível do óleo cai continuamente e a graxa precisa ser constantemente reabastecida;
• O refrigerante começou a desaparecer em algum lugar, mas não há poças sob o carro e o tanque está bem fechado ao mesmo tempo;
• Fumaça azul do escapamento;
• Rotações flutuantes - elas próprias sobem e descem, ou o motorista precisa constantemente abastecer para que o motor não pare (neste caso, o sistema de ignição pode estar com defeito);
• Começa mal ou não quer iniciar de todo.

Cada motor tem suas sutilezas de trabalho, por isso o motorista precisa se familiarizar com todas as nuances de operação e manutenção da unidade. Se o motorista pode substituir / consertar algumas peças ou mesmo mecanismos do carro por conta própria, é melhor confiar a reparação do aparelho a um especialista.

Além disso, sugerimos ler sobre o que reduz o trabalho do motor a gasolina.

Vantagens e desvantagens dos motores a gasolina universais

Se compararmos uma unidade a diesel e uma unidade a gasolina, as vantagens da segunda incluem:

1. Alta dinâmica;
2. Trabalho estável em baixas temperaturas;
3. Operação silenciosa com pequenas vibrações (se a unidade estiver configurada corretamente);
4. Manutenção relativamente barata (se não estamos falando de motores exclusivos, por exemplo, boxers ou com sistema EcoBoost);
5. Grande recurso de trabalho;
6. Não há necessidade de usar combustível sazonal;
7. Escape mais limpo devido a menos impurezas na gasolina;
8. Com os mesmos volumes de um motor diesel, esse tipo de motor de combustão interna tem mais potência.

Dada a alta dinâmica e potência das unidades a gasolina, a maioria dos carros esportivos é equipada exatamente com essas usinas.

Em termos de manutenção, essas modificações também têm sua própria vantagem. Os consumíveis para eles são mais baratos e a manutenção em si não precisa ser realizada com tanta frequência. A razão é que as peças do motor a gasolina estão sujeitas a menos estresse do que os análogos usados ​​nos motores a diesel.

Embora o motorista deva ter cuidado com o posto de gasolina em que abastece o carro, a opção a gasolina não é tão exigente quanto à qualidade do combustível em comparação com a diesel. Na pior das hipóteses, os bocais irão entupir rapidamente.

Apesar dessas vantagens, esses motores apresentam algumas desvantagens, razão pela qual muitos motoristas preferem o diesel. Aqui estão alguns deles:

1. Apesar da vantagem de potência, uma unidade com volume idêntico terá menos torque. Para caminhões comerciais, este é um parâmetro importante.
2. Um motor diesel com cilindrada semelhante consumirá menos combustível do que esse tipo de unidade.
3. Quanto ao regime de temperatura, a unidade a gasolina pode superaquecer em congestionamentos.
4. A gasolina inflama mais facilmente a partir de fontes externas de calor. Portanto, um carro com esse motor de combustão interna é mais perigoso.

Para tornar mais fácil escolher com qual unidade o carro deve estar, o futuro proprietário do carro deve primeiro decidir o que deseja de seu cavalo de ferro. Se a ênfase for na resistência, alto torque e economia, obviamente você precisa escolher um motor diesel. Mas por causa de uma direção dinâmica e manutenção mais barata, você deve prestar atenção ao equivalente a gasolina. Claro, o parâmetro de serviço de orçamento é um conceito vago, porque depende diretamente da classe do motor e dos sistemas que são usados ​​nele.

No final da análise, sugerimos assistir a um pequeno vídeo de comparação de motores a gasolina e diesel:

GASOLINA OU DIESEL? COMPARE DOIS TIPOS DE MOTORES.

Perguntas e Respostas:

Como funciona um motor a gasolina? A bomba de combustível fornece gasolina para o carburador ou injetores. No final do curso de compressão da gasolina e do ar, a vela cria uma faísca que acende o BTC, fazendo com que os gases em expansão empurrem o pistão para fora.

Como funciona um motor de quatro tempos? Esse motor tem um mecanismo de distribuição de gás (uma cabeça com uma árvore de cames está localizada acima dos cilindros, que abre / fecha as válvulas de admissão e exaustão - através delas, o BTC é fornecido e os gases de exaustão são removidos).

Como funciona um motor de dois tempos? Esse motor não possui um mecanismo de distribuição de gás. Em uma revolução do virabrequim, dois cursos são executados: compressão e curso de trabalho. O enchimento do cilindro e a remoção dos gases de exaustão ocorrem simultaneamente.