Sistema de lubrificação de um motor de combustão interna tem diversas funções sendo todas elas, de vital importância para correto funcionamento do motor
artigo por Diego Riquero Tournier fotos Arquivo Bosch
Por um lado nunca devemos esquecer que a primeira das funções do sistema, está relacionada com a refrigeração de pontos críticos do motor, já que o óleo lubrificante atua como um agente líquido (fluido), de transferência térmica, sendo o único elemento em contato direto com peças como Pistões, bielas, cilindros, válvulas, entre outros.
Desta forma, se comparamos o sistema de arrefecimento do motor, com o sistema de lubrificação, ambos promovem uma gestão térmica dos elementos internos do motor, mas a diferencia radica na forma que atuam cada um deles, por um lado, o sistema de lubrificação forçada realiza um controle térmico a partir do contato direto do fluido (óleo), com as partes aquecidas, quando por outro lado, o sistema de arrefecimento realiza uma gestão térmica de forma indireta, mantendo o fluido de arrefecimento em contato com superfícies metálicas como bloco do motor e cabeçote, preenchendo as galerias internas de fluido, as quais esfriam as mencionadas superfícies, promovendo uma troca térmica de outros componentes moveis e regiões com presença de uma alta temperatura, através do contato com o bloco e cabeçote do motor, previamente “esfriado” pelo fluído de arrefecimento.
Outra função importantíssima do sistema de lubrificação, está relacionada com a diminuição do atritos das partes internas em movimento (Pistões, bielas, virabrequim, válvulas), assim como, a necessidade de atuar como elemento de “amortecimento hidráulico”, das forças mecânicas resultantes da liberação da energia da combustão e os movimentos entre os componentes do trem alternativo.
Para cumprir com tudo isso, o sistema de lubrificação deve subministrar em todo momento, o óleo lubrificante na condição de temperatura certa, na pressão e vazão correta, garantindo a manutenção do o efeito hidrodinâmico que determina a vida útil do motor, assim como a premissa de que nunca falte óleo, independentemente da condição de trabalho do motor.
Dentro deste cenário, vamos encontrar duas formas mediante as quais os fabricantes de motores decidem com relação à aplicação de um sistema de lubrificação forçada; estamos falando de um sistema de Lubrificação por Cárter Úmido ou um sistema de Lubrificação por Cárter Seco.
Na figura 1, vemos algumas das caraterísticas e fenômenos que acontecem durante o funcionamento de um motor a combustão interna com sistema de lubrificação por cárter úmido.
Como parte do processo de combustão e a sua caraterística de incremento expressivo das pressões internas de trabalho, devemos considerar que, o espaço ocupado pelos gases na parte superior do motor (câmara de combustão/cilindro), não apresentam uma condição de Hermeticidade ou estanqueidade total com relação à parte inferior do motor, a qual está basicamente conformada pelo cárter; independentemente da eficiência dos anéis de pistão os quais não conseguem garantir um selado de 100% seja qual for o tipo de motor, sempre existirá um vazamento de gases da combustão para a parte inferior do motor.
Este primeiro efeito da passagem dos gases da parte superior, para a parte inferior do motor é conhecido com o nome de Blow-By.
Adicionalmente, é importante lembrar que o próprio movimento alternativo do pistão (curso de PMI – PMS), gera efeitos de compressão de fluidos (gases), tanto na parte superior quanto na parte inferior do motor, resultando em uma resistência interna ao deslocamento do pistão exercida pela pressão interna acumulada no cárter como mostra a figura 1.
Caraterísticas e vantagens do sistema de lubrificação por cárter seco:
Agora que relatamos algumas das caraterísticas do sistema de lubrificação convencional ou de maior aplicação na indústria automotiva, o sistema de lubrificação forçada por cárter úmido, vamos conhecer detalhes e vantagens do sistema de cárter seco.
Na figura 2 podemos ver os principais componentes de um sistema de cárter seco.
Por mais que o sistema seja popularmente conhecido com o nome de “cárter seco”, o cárter do motor (1), continua cumprindo com o papel de contenção do óleo que escorrega e se acumula na parte inferior do motor, só que neste caso, representará um cárter de dimensões muito reduzidas se comparadas com as dimensões de um cárter tradicional, permitindo desta forma, conter um volume bem mais reduzido de óleo.
Esse óleo contido no cárter de menores dimensões, passará a ser aspirado por uma bomba de óleo externa (2), e depois acumulado em um depósito externo de óleo, geralmente de maior capacidade de fluido lubrificante se comparado com os sistemas convencionais.
Esta bomba de óleo externa, será acionada por uma correia ou corrente de transmissão (3), tomando movimento mecânico da polia do virabrequim, ou conjuntos de engrenagens desenhados para este fim.
Entre as principais vantagens do sistema podemos destacar:
- Melhor fluxo de lubrificação forçada.
A presença de uma bomba de óleo externa de maior capacidade volumétrica (maior vazão e pressão de trabalho), permite garantir a presença de óleo lubrificante em qualquer situação de funcionamento do motor.
Existem situações de funcionamento nas quais durante a própria dinâmica do veículo sometido a forças G (freadas bruscas ou mudanças de direção), o óleo acumulado no cárter se desloca internamente entre os extremos e laterais do cárter, provocando momentos de falta de óleo que comprometem a sucção da bomba interna, desencadeando na formação de bolhas de ar ou queda da pressão de óleo por quebra do fluxo no circuito, afetando peças críticas do motor.
O sistema por cárter seco, possui um depósito externo com um maior volume de óleo, assim como, um radiador de óleo (trocador de calor), elementos que permitem melhorar muito a gestão térmica assim como, a condição de refrigeração dos componentes internos do motor.
- Menor resistência interna ao movimento dos componentes do motor
A diferencia do sistema a cárter úmido, no qual existe uma pressão interna no cárter a qual gera uma resistência e perda de energia do motor, no sistema por cárter seco, na parte inferior do motor existe uma depressão (vácuo), gerado pela bomba de óleo externa, promovendo desta forma, uma menor resistência ao deslocamento de componentes internos como pistões, bielas e virabrequim.
O resultado deste fenômeno, é o incremento da potência, torque e melhoria do consumo de combustível.
Componentes do sistema:
Na figura 3 vemos os componentes de um sistema de lubrificação por cárter seco, e a partir deles, podemos descrever os detalhes de funcionamento.
O óleo de motor depositado no cárter (1), é recuperado pela bomba de óleo externa (2), a qual por sua vez está composta por 2 etapas de funcionamento com elementos específicos para isso; por um lado existem elementos de sucção (2a), os quais dependendo do tipo e característica da bomba, podem ser mais de um elemento de sucção (no exemplo do esquema são 3), os mesmos têm a função de levar o óleo até o reservatório externo (3), para que depois o elemento de bombeio (2b), da bomba de óleo externa, gere a pressão e vazão suficiente para alimentar o sistema de circulação forçada.
Saindo do elemento de bombeio (2b), o óleo passa pelo filtro de óleo (4), chegando ao radiador de óleo (5), principal componente para a realização da gestão térmica de óleo lubrificante.
Em sistemas um pouco mais avançados, se equipa junto com a base do filtro de óleo, uma válvula termostática que controla a passagem de óleo para radiador conforme a fase de funcionamento do motor, permitindo uma maior passagem de óleo para o radiador, quanto maior for a temperatura de funcionamento do motor, regulando desta forma, a gestão térmica.
Esta gestão térmica do óleo, se complementa também com a presença de sensores de temperatura do óleo.
Depois de sair do filtro (4), o óleo a pressão segue diretamente para o bloco do motor, entrando através da conexão (6), alimentando diretamente todo o circuito de lubrificação interna do motor com suas respectivas galerias.
Na prática, apesar de ser um sistema muito mais eficiente, vamos encontrar aplicações de sistemas de lubrificação forçada por cárter seco, apenas em veículos de alta gama e/ou alto desempenho, por tratar-se de sistemas mais custosos na sua fabricação e instalação nos projetos das montadoras; já nas aplicações de competição ou preparações automotivas, são amplamente utilizados.
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