Dominando o Trem de Válvulas Automotivo: Funções, Layout e Componentes

O trem de válvulas (valvetrain) é parte de um motor de combustão interna que controla a operação das válvulas de admissão e escape. Existe uma válvula de admissão que permite a mistura ar-combustível entrar na câmara. A válvula de escape permite os gases de escape saírem da câmara de combustão após o processo completar.

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Hoje veremos definição, layout, funções, funcionamento e componentes de um trem de válvulas em motor de combustão interna.

Definição de Trem de Válvulas

Um trem de válvulas é componente projetado para abrir e fechar as válvulas de admissão e escape para que mistura ar/combustível possa entrar e sair da câmara de combustão como gases.

Atualmente, motores são projetados com conjuntos de comando de válvulas no cabeçote, conhecidos como comando de válvulas no cabeçote (OHC). Localiza-se próximo ao topo do motor.

Diferente dos que localizam o eixo de comando mais baixo no motor e usam varetas (push rods) para mover os conjuntos de válvulas. Este layout é chamado de comando no bloco (Cam-in-block).

Alguns layouts de trem de válvulas não usam eixo de comando. Usam tecnologias como solenoides para controlar válvulas individualmente. Conhecido como sem comando (Camless).

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Funções e Princípio de Funcionamento do Trem de Válvulas

As funções primárias do trem de válvulas são controlar a abertura e fechamento das válvulas. Também controla o fluxo de ar e combustível que entra na câmara de combustão e sai como gases de escape.

No funcionamento, o eixo de comando (camshaft) desempenha papel muito importante, pois seu movimento rotacional auxilia a abertura e fechamento das válvulas usando as câmaras (lobos). Embora existam várias peças que ajudam o trem de válvulas a funcionar.

Na maioria dos motores diesel pesados, quatro válvulas são usadas: duas para admissão de ar/combustível e duas para gases de escape. As válvulas de admissão têm diâmetro maior que as de escape, permitindo maior fluxo de ar ao cilindro.

Válvulas de escape são projetadas para suportar temperaturas mais altas dos gases quentes que as de admissão. Isso porque o ar fresco que flui pelas válvulas de admissão mantém-nas em temperatura mais baixa.

Para manter as válvulas intactas, evitando queima, as válvulas de admissão e escape transferem calor ao cabeçote do cilindro, caso contrário queimariam.

Existe um injetor no meio das válvulas que é empurrado para baixo para injetar combustível no cilindro. O tempo para abertura e fechamento das válvulas é incrivelmente preciso, tornando seu funcionamento eficiente.

Em motores mais novos, sinais elétricos acionam o injetor, em vez do trem de válvulas mecânico. Este processo é ainda mais preciso.

O vídeo abaixo explica o funcionamento do trem de válvulas:

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Componentes de um trem de válvulas

Abaixo os diferentes componentes que auxiliam o funcionamento de um trem de válvulas:

Eixo de Comando (Camshaft):

A função do eixo de comando é controlar o tempo e o levantamento do perfil de abertura da válvula. Alcançado com o lobo da câmara no eixo rotativo.

Um eixo de comando é acionado pelo virabrequim e gira a metade da velocidade do virabrequim no caso de motor de quatro tempos.

O virabrequim transfere movimento ao eixo de comando usando corrente de distribuição metálica ou correia de distribuição de borracha. Um conjunto de engrenagens também pode ser usado.

Vareta (Pushrod):

Uma vareta é uma haste metálica longa e delgada usada em motores de válvulas no cabeçote (OHV). Também usada para transferir movimento do eixo de comando no bloco do motor às válvulas no cabeçote do cilindro.

Existe um tucho (lifter) na extremidade inferior da vareta que entra em contato com o eixo de comando. O lobo do comando move o tucho para cima, movendo a vareta. A extremidade superior do tucho empurra o balancim (rocker arm), que abre a válvula.

Balancim / Tucho de Balde (Rocker arm/bucket tappet):

O design do motor determina como a válvula será acionada: por balancim, dedo ou tucho de balde. Em motores de comando no cabeçote (OHC), tuchos de balde ou dedos são usados, sobre os quais os lobos do comando contactam.

Balancins são usados em motores de válvulas no bloco (OHV), acionados por vareta e pivotam em um eixo. Também podem pivotar em pinos esféricos individuais que ajudam a acionar as válvulas.

Válvulas:

A válvula usada na maioria dos motores modernos é chamada válvula de cogumelo (poppet valve). Algumas válvulas como válvula de manga, deslizantes e rotativas também são consideradas às vezes.

Geralmente, válvulas de cogumelo são abertas pelo lobo do eixo de comando ou balancim. Fechadas por uma mola helicoidal chamada mola da válvula.

Abaixo está o diagrama de um trem de válvulas:

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