Dinâmica do ar - As pressões podem dizer muito sobre o funcionamento do motor

O ar é um dos principais elementos para o funcionamento dos motores de combustão interna, sua composição misturada com os combustíveis, produzem através da combustão energia para os motores.

O que é o ar?

O ar é um gás que forma nossa atmosfera na terra, ele é composto de 78% nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de outros gases. (Fig.1)

O Peso do ar

A densidade, também conhecido como massa especifica do ar é o peso do ar, sendo 1,225 Kg/m3, ou seja, em um cilindro de 1 metro cubico temos 1,225 Kg de ar a nível do mar e a uma temperatura de 15°C, a densidade do ar assim como a pressão diminui sua densidade conforme vai aumentando a altitude. (Fig.2)

A Pressão Atmosférica

A pressão atmosférica poderíamos dizer que é a pressão do ar sobre nós, a concentração de todo o ar existente, e essa pressão ela é máxima ao nível do mar, ou seja, a nível do mar temos a maior pressão de ar, e quanto mais se afastamos do nível do mar essa pressão vai diminuído, o ar vai se tornando mais rarefeito. Podemos dizer que a nível do mar temos 1 Bar de pressão, e a 1000 metros de altitude temos então 0,9 Bar de pressão, 100 mBar a menos. (Fig.3)

Como ocorre a admissão de ar no motor.

Sabemos que os motores precisam de ar para seu funcionamento, e o ar que compõe nossa atmosfera precisa percorrer um caminho para entrar até os cilindros, ocorrer a combustão e assim serem expulsos novamente para a atmosfera. O processo do fluxo do ar se dá por tubos com fácil localização no motor para a coleta do ar, e este pode conter impurezas e para isso passara por um filtro e assim caminhar até o coletor de admissão e depois entrar para dentro dos cilindros, ocorrendo o ciclo de combustão, e saindo pelo coletor de escape e sendo filtrado por um catalizador e devolvido para a atmosfera. (Fig.4)

 Eficiência Volumétrica

Podemos dizer bem rápido que a eficiência volumétrica é a capacidade do motor em aspirar o ar atmosférico para dentro do cilindro, ou seja, quanto mais ar o motor aspirar mais eficiente é o motor em preencher um volume de um cilindro. Considerando que o ar atmosférico tem 1 Bar de pressão a nível do mar, então a capacidade do coletor de admissão  em armazenar ar e empurra para dentro do cilindro será de 1 bar máximo, isso para motores aspirados, considerando um motor turbo além da pressão atmosférica o turbo pode aumentar essa pressão para 1, ou 2 Bar acima da pressão de 1 Bar da atmosfera, por isso motores turbos tem mais potência, por conseguem suprir o volume do cilindro com muito ar. Com o motor desligado o ar preenche em 100% o volume do motor, ou seja o coletor está com 1 Bar de pressão assim como o cilindro está com 1 Bar de pressão com uma massa especifica de 1,225 Kg/cm3,ou seja de certa forma o motor desligado está com eficiência volumétrica em 100%, mas quando o motor entra em funcionamento, a movimentação dos cilindros faz com que a pressão do coletor seja arrastada para dentro do cilindro, e assim a pressão do coletor de 1 Bar ira cair para cerca de 300 a 400 mBar, isso para marcha lenta entre 800 a 900 RPM. Se pisar instantaneamente no pedal do acelerador a borboleta irá abrir 100% e a pressão de 1 Bar atmosférica irá suprir a depressão do coletor de 400 mBar para 1 Bar. Após a borboleta fechar novamente e ficar em torno de 15° aberta, o ar irá ser restrito para dentro do coletor e sua pressão irá voltar para 300 a 400 mBar em 800 a 900 RPM. (Fig.5)

Dinâmica do ar no cilindro

Podemos dizer que a dinâmica do ar, é o processo do ar em entrar no motor e sair do motor, para que isso ocorra o ar precisa se mover, e para se mover ele precisa de velocidade. Um dos fatores que ajudam na velocidade do ar para dentro do motor, são as diferenças de pressões que existem entre atmosfera, coletor admissão e cilindro, quando o motor está na fase de escape, o cilindro esta expulsando os gases para a atmosfera, e quando o mesmo termina de expulsar os gases, ele desce com uma velocidade muito alta, e neste processo de descida do cilindro a válvula de admissão  está se abrindo, e como o cilindro está descendo  e a válvula de admissão não está 100% aberta, o cilindro irá criar  vácuo, sua pressão interna no cilindro será menor que a pressão do coletor de admissão de 300 mBar, como agora a pressão do coletor de admissão é maior que a pressão do cilindro, o ar do coletor de admissão será sugado para dentro do cilindro para equilibrar as pressões, e assim também acontece com o coletor de admissão em relação ao ar atmosférico, essas diferenças de pressões fazem com que o ar ganhe velocidade, e quanto mais velocidade mais ar o motor consegue aspirar. (Fig.6)

Carga do motor %

Podemos dizer que a carga do motor está relacionada a pressão atmosférica, ou seja quanto da pressão atmosférica está dentro do motor, se em marcha lenta o motor fica em torno de 400 mBar, podemos dizer que este motor está em 40% de carga, ou 40% da pressão atmosférica está dentro do motor, se abrir a borboleta instantaneamente, e a pressão do MAP subir para 1 Bar, o motor foi para 100% de carga, ou seja o motor está com a pressão máxima da atmosfera , se você  sair com o veículo em um teste de rodagem e atingir um velocidade de 100 Km/h com o veículo engatado em 5 marcha, e tirar o pé do acelerador a borboleta ira fechar, o veículo continuará em movimento, e com o scanner conectado irá observar nos parâmetros do MAP que a pressão irá cair para em torno de 200 mBar, ou seja o veículo está em vácuo máximo pois a borboleta está fechada, e o motor trabalhando em uma velocidade alta, podemos dizer que o motor está com 20% de carga, um motor com vedação ruim de anéis, ele não irá trabalhar em vácuo máximo, pois vai roubar o ar do cárter, podendo sugar óleo para dentro do cilindro.

Sensor de pressão absoluta (MAP)

O sensor MAP é um dos principais componentes dos motores, ele é o sensor que mede a pressão do coletor, para assim a central fazer os cálculos necessários de combustível a ser injetado, bem como o controle da ignição. O sensor MAP é o principal elemento para se atentar quando for verificar a saúde do motor, pois qualquer anomalia do motor irá afetar a pressão do coletor, e sabendo a pressão de trabalho do veículo em perfeito estado, qualquer anomalia você irar perceber através do sensor MAP. Se eu sei que o motor trabalha com 400 mBar em marcha lenta em 900 RPM,  e o MAP está lendo 600 mBar, sabemos que a pressão do motor está fora dos parâmetros, e a pressão pode ser alterada por vários motivos, um motor fora de ponto pode aumentar a pressão do coletor de 400 mBar para até 800 mBar, um catalisador entupido também pode aumentar a pressão do coletor, bem como  entrada de ar falsa, válvula de admissão presa, ou seja o MAP é um dos principais parâmetros que você tem que saber como trabalha, para observar os sintomas dos defeitos que ele irá mostrar. Um MAP trabalhando fora da faixa correta de pressão, não quer dizer que ele está com problema, e sim que o motor tem problemas, o MAP também pode ter defeito e fazer uma leitura incorreta, então o primeiro passo é você se certificar que o MAP está funcionando perfeitamente. (Fig.7)

Como saber a pressão atmosférica da sua região

Muito simples, basta colocar o scanner no veículo e ligar a chave de ignição sem que o motor entre em funcionamento, e ler os parâmetros do MAP, desta forma o MAP irá ler a pressão atmosférica local, como exemplo se estiver em SÂO PAULO a pressão estará em torno de 930 mBar, e se você funcionar o motor essa pressão irá cair em torno de 300 a 400 mBar devido as movimentações dos pistões.

Analises com sensor MAP

Agora que você sabe a pressão atmosférica da sua região, já pode fazer algumas analises apenas com o sensor MAP, e uma delas é o vácuo do motor, sabendo que a pressão é de 930 mBar e a pressão do coletor em marcha lenta é de 300 mBar, podemos dizer que este motor tem um vácuo de 930-300 que resulta em 630 mBar de vácuo, esse seria o resultado utilizando um vacuômetro no motor, e geralmente os vacuômetros trabalham em cmHG, então convertendo 630 mBar em cmHG teríamos 47 cmHG.