Tudo o que precisas de saber sobre a embraiagem

Carros com caixa manual obrigam a que sejamos nós a operar a embraiagem. Mas o que é a embraiagem e qual é a forma mais correta de a usar?

 

As caixas automáticas — conversor de binário, dupla embraiagem ou CVT —, são cada vez mais comuns, havendo modelos que já nem oferecem caixa manual. Mas apesar do ataque às caixas manuais nos segmentos mais altos, estas ainda continuam a ser a espécie mais comum no mercado.

O uso da caixa manual obriga, na generalidade, a que controlemos também a ação da embraiagem. É para isso que existe o terceiro pedal, posicionado à esquerda, que nos permite engrenar a relação certa na altura certa.

Tal como qualquer outro componente do automóvel, a embraiagem também tem um modo correto de ser usada, contribuindo para a sua longevidade e menores custos de utilização.

Pedais — embraiagem, travão, acelerador
Da esquerda para a direita: embraiagem, travão e acelerador. Mas todos sabemos isso, certo?

Mas o que é a embraiagem?

 Basicamente é o mecanismo de ligação entre o motor e a caixa de velocidades, cuja única função é o de permitir transmitir a rotação do volante do motor às engrenagens da caixa de velocidades, e que por sua vez transfere essa rotação para o diferencial através do eixo.

É constituída, essencialmente, por um disco (de embraiagem), um prato de pressão e o rolamento de encosto. O disco de embraiagem costuma ser em aço, cuja superfície está revestida com um material que gera atrito, o qual é pressionado contra o volante do motor.

A pressão contra o volante motor é garantida pelo prato de pressão e, tal como o nome indica, pressiona com força suficiente o disco contra o volante do motor, para evitar o deslizar, ou patinar, entre as duas superfícies.

O rolamento de encosto é o que transforma a nossa força sobre o pedal da esquerda, ou seja, o da embraiagem, em pressão necessária para embraiar ou desembraiar.

A embraiagem foi concebida para “sofrer” por nós — é por ela que passam as forças de atrito, vibrações e temperatura (calor), que permitem igualar as rotações entre o volante do motor (ligado à cambota) e ao eixo primário da caixa de velocidades. É ela que garante uma operação mais fácil e confortável, de importância vital, pelo que não aprecia nada os nossos maus hábitos de uso — apesar de robusta, continua a ser um componente sensível.

Kit de embraiagem
Kit de embraiagem. Na sua essência o kit é composto por: prato de pressão (à esquerda), disco de embraiagem (direita) e rolamento de encosto (entre os dois). No topo vemos o volante do motor, que não costuma fazer parte do kit, mas convém substituir juntamente com a embraiagem.

O que pode correr mal

Os principais problemas relacionados ou têm a ver com o disco de embraiagem ou com a deterioração, ou ruptura, dos elementos que o comandam, como o prato de pressão ou o rolamento de encosto.

No disco de embraiagem os problemas decorrem de um desgaste excessivo ou irregular na sua superfície de contacto, devido ao deslizar ou patinar excessivo entre este e o volante do motor. As causas devem-se ao uso indevido da embraiagem, ou seja, a embraiagem é obrigada a suportar esforços para o qual não foi concebida, o que implica níveis bem superiores de atrito e calor, acelerando a degradação do disco, e em casos mais extremos pode levar até que este perca material.

Os sintomas de desgaste do disco são facilmente verificáveis:
  • Acelerarmos e não se verificar avanço por parte do carro, apesar da subida de rotações do motor
  • Vibrações no momento em que desembraiamos
  • Dificuldade em engrenar uma velocidade
  • Ruídos ao embraiar ou desembraiar

Estes sintomas revelam ou uma superfície irregular do disco, ou então, um nível de deterioração tão elevado, que este não é capaz de igualar as rotações do volante do motor e da caixa de velocidades, por estar a patinar.

Nos casos do prato de pressão e rolamento do encosto, os problemas advém de uma conduta mais agressiva ao volante ou simplesmente descuidada. Tal como acontece com o disco de embraiagem, estes componentes estão sujeitos ao calor, vibrações e atrito. As causas para os seus problemas advém de “descansar” o pé esquerdo em cima do pedal da embraiagem, ou manter o automóvel parado em subidas apenas com recurso à embraiagem (ponto de embraiagem).

Embraiagem e caixa de velocidades

Recomendações de uso

Como referimos, a embraiagem foi feita para sofrer, mas esse “sofrimento” ou desgaste também tem uma forma correta de acontecer. Devemos olhar para ela como um interruptor on/off, mas que precisa de cuidados na operação.

Sigam estas recomendações para garantir uma longevidade superior na embraiagem do vosso carro:

  • O ato de carregar e soltar o pedal de embraiagem deve ser feito com suavidade
  • Mudanças de relações nunca devem implicar acelerar o motor durante o processo
  • Evitar reter o automóvel com a embraiagem (ponto de embraiagem) em subidas — esse é o papel dos travões
  • Pisar o pedal da embraiagem sempre até ao fundo
  • Não usar o pedal de embraiagem como descanso do pé esquerdo
  • Não arrancar em segunda
  • Respeitar os limites de carga do veículo
Mudar a embraiagem

A reparação de uma embraiagem não é barata, ascendendo a várias centenas de euros na generalidade dos casos, variando de modelo para modelo. Isto sem contar com a mão de obra, já que, ao estar colocada entre o motor e transmissão, obriga a desmontar esta última para lhe conseguirmos aceder.

Retirado de razaoautomovel

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Descubram como funciona uma caixa manual

A velhinha caixa manual, hoje amplamente ameaçada pelas caixas de dupla embraiagem e caixas automáticas, continua a conquistar milhares de utilizadores com a sua simplicidade.

A aparente facilidade com que as caixas manuais se deixam operar escondem uma complexidade matemática elevada, num jogo de carretos, geometria e desmultiplicações bastante complexo. Uma complexidade que é simplificada neste vídeo onde é possível compreender todos os detalhes que fazem da caixa manual uma das nossas predilectas.

Retirado de razaoautomovel

Como funciona o radar de velocidade?

autoestradasPreventivos, punitivos, tributários… Existe muita controversia sobre a idoneidade dos dispositivos automáticos de controlo de velocidade. Este artigo não se destina a aprofundar esta polémica mas a aprender como funciona o tipo mais comum de cinemómetro: o radar.

Todos os tipos de de radar funcionam segundo o mesmo princípio básico: emitem uma onda eletromagnética em direção ao objecto a detetar, sendo esta onda refletida de volta para a antena. Analisando o sinal que retorna, podem ser conhecidas muitas características do objeto em questão.

As ondas eletromagnéticas são oscilações do campo eletromagnético que se propagam em linha reta à velocidade constante de 299 792 458 m/s, ou seja, um pouco menos de 300 000 km/s. Uns mil milhões de quilómetros por hora. A esta velocidade, seria possível dar a volta à Terra sete vezes e meia a cada segundo.

Ao número de oscilações que se produzem a cada segundo chama-se frequência. Os nossos olhos são capazes de ver as ondas eletromagnéticas que se produzem entre os 400 e os 800 mil milhões de oscilações por segundo; este tipo de frequências eletromagnéticas recebem o nome de luz. No entanto, as ondas utilizadas nos radares são frequências muito mais baixas.

Muitas pessoas pensam que o radar mede o tempo que o feixe eletromagnético demora a voltar à antena, mas isso não é verdade. Como a velocidade da luz é tão grande, o radar deveria ser capaz de medir tempos muito curtos, o que se torna muito difícil e dispendioso. Na realidade, o cinemómetro por radar baseia-se no efeito Doppler.

efeito-doppler

O efeito Doppler ocorre quando o recetor da onda se move em relação ao emissor ou vice-versa. Se o emissor se está a mover, significa que cada nova oscilação parte de uma posição ligeiramente diferente. Como consequência disto, a distância entre cada crista da onda será diferente. Pensemos, por exemplo, na onda emitida no mesmo sentido do movimento. Depois de emitir uma oscilação, o emissor desloca-se para a frente, fazendo com que a oscilação seguinte esteja mais próxima do que se o emissor estivesse imóvel.

Quando estas ondas mais próximas chegam ao recetor, parece-lhe que a frequência é maior. Contrariamente, as ondas emitidas no sentido contrário à marcha sofrem o fenómeno contrário: se o emissor se distancia do recetor, a frequência recebida é menor. Este fenómeno ocorre também com as ondas sonoras. É muito fácil notar isto nos automóveis de competição, o som é muito agudo quando se aproximam e, de repente, se converte em grave quando passam em frente e começam a afastar-se (daí utilizar-se a onomatopeia “fiiiiiuuuuuuuuu”).

Mas voltemos aos radares que vigiam as nossas estradas. Quando uma onda atinge o nosso automóvel, devido ao facto de este se mover a uma certa velocidade, a sua frequência muda. Bem, medindo a diferença na frequência, o radar pode saber a que velocidade se movia o veículo.

Mas não é assim tão simples. De novo, a diferença nas frequências é muito pequena devido ao facto de a velocidade a que circula ser muito pequena em comparação com a velocidade da luz. Para medir a frequência com tamanha precisão seriam necessários instrumentos muito caros e delicados.

No entanto, existe uma forma de poder medir alterações muito pequenas na frequência com facilidade: sobrepor a onda original e a refletida. Ao sobrepor duas ondas, as suas oscilações adicionam-se e formam uma única onda final. Se as duas ondas estão a oscilar para o mesmo lado, então a onda total terá o dobro do tamanho (interferência construtiva). Pelo contrário, se as duas ondas estão a oscilar em direções opostas, se anularão mutuamente e a onda final será muito pequena (interferência destrutiva).

pulso

No caso do radar, como as frequências das duas ondas são um pouco diferentes, o ritmo em que varia a direção da oscilação de cada uma também é diferente, como pudemos ver no diagrama anterior. Começam a oscilar ambas em direção ao mesmo sentido, o que faz com que a onda resultante (a laranja) seja maior. No entanto, ao fim de um bocado, oscilarão em sentido contrário, fazendo com que a onda laranja praticamente desapareça. E assim acontece ciclicamente.

Isto significa que a amplitude da onda total vai mudando com o tempo e se produzem pulsações. De novo, este fenómeno ocorre com todas as ondas; por exemplo, nas ondas sonoras utiliza-se para afinar instrumentos (i.e. se ao sobrepor um diapasão calibrado com uma corda de piano escutarmos pulsações, isto significa que a corda do piano não está bem afinada).

Pois bem, sabendo a largura de cada pulsação, o radar pode conhecer a frequência da onda refletida. E sabendo a frequência, calcula a velocidade a que se movia o nosso carro. Com um bom equipamento, bem calibrado, podem ser obtidas medições muito boas da velocidade. Por exemplo, numa experiência de laboratório do segundo ano do curso de Física, com uma antena de microondas e um osciloscópio, eu mesmo pude medir a velocidade de um comboio elétrico com uma precisão de 1%.

Retirado de circulaseguro

Turbo Compressor: Conheça o seus segredos e os principios de funcionamento

Num motor térmico a potência depende da quantidade de ar que entra no cilindro e, por sua vez, do rendimento volumétrico. As formas mais convencionais para elevar a potência de um motor térmico passam por um aumento da cilindrada, da subida do regime máximo de rotação ou pela utilização de um turbocompressor. A vantagem do turbocompressor passa por conseguir a admissão de uma maior quantidade de ar no interior do cilindro sem que haja uma necessidade de alteração da cilindrada ou rotação do motor, melhorando desta forma o rendimento volumétrico. Por sua vez, o turbocompressor também vai permitir que o binário máximo surja numa rotação baixa e se mantenha durante um maior período do que num motor atmosférico. Perante esta característica o turbocompressor passou a ser utilizado rapidamente nas motorizações Diesel, motores que, não podendo atingir rotações elevadas, a sua potência tinha de ser conseguida através de um aumento significativo da cilindrada, tornando-os pesados, pouco eficientes e com consumos elevados. E com as normas de poluição cada vez mais restritas, todas as marcas generalistas olham para o turbocompressor como uma excelente solução para a redução do tamanho dos seus motores a gasolina sem comprometer a potência.

Capturar(5)O Princípio de Funcionamento

Num motor de combustão interna, a elevada temperatura produzida aquando da queima gera uma grande quantidade de energia cinética, fazendo com que os gases de escape atinjam uma velocidade de propagação elevada. O objetivo do turbocompressor é aproveitar essa energia para aumentar o fluxo de ar na admissão. Assim, os gases de escape são canalizados para a voluta da turbina, desenhada em forma de “caracol”, obrigando-os a incidir nas pás do rotor da turbina, transformando parte dessa energia cinética em trabalho mecânico (rotação do rotor). As pás do rotor são desenhadas de forma a aproveitar o máximo possível dessa energia e permitir a libertação dos gases sem condicionar o seu escoamento. A rotação do rotor do compressor é conseguida através do veio de ligação, que liga os dois rotores, fazendo-os girar a velocidades iguais e podendo atingir cerca de 200.000 rpm.

As pás do rotor do compressor centrífugo vão aumentar a velocidade do fluxo de ar, projetando-o para o interior da voluta do compressor. Esse processo é conseguindo pela transformação da energia mecânica do rotor em energia cinética do fluxo de ar de admissão. Após a passagem pelo compressor a velocidade do ar diminui, devido ao aumento da secção do coletor de admissão, aumentando a sua densidade. No motor de combustão interna a mistura de ar e combustível tem de se manter sempre estequiométrica. Existindo uma maior densidade de ar na admissão, permite então aumentar a quantidade de combustível. Esse aumento da quantidade da mistura vai permitir um aumento de trabalho por cada ciclo do motor, produzindo assim uma maior potência e um binário superior a uma rotação mais baixa e com a vantagem de o binário ideal se manter constante durante uma maior faixa de regime do motor.

A pressão relativa de um turbocompressor, de forma genérica, é na ordem dos 1,1 a 1,3 bar, isso quer dizer que na teoria existe um pouco mais do dobro da quantidade de ar no circuito de admissão do que num motor sem turbocompressor (admissão é feita a pressão atmosférica). Para manter a mesma razão estequiométrica da mistura seria necessário adicionar o dobro do combustível, elevando a potência do motor para o dobro. Na prática tal situação não se verifica, devido às elevadas temperaturas provocadas pelo compressor e pelo incremento da energia cinética ao fluxo de ar. Este aumento de temperatura provoca a expansão do ar verificando-se uma redução da sua densidade na admissão. Para colmatar essa situação alguns veículos já utilizam o intercooler, um sistema que permite arrefecer o ar antes da admissão no cilindro. Outra desvantagem no turbocompressor é a pressão demasiado elevada na compressão, que pode surgir em regimes mais elevados do motor, devido a elevada rotação do rotor. A Wastegate vai permitir regular com precisão a pressão máxima admissível no coletor de admissão. Este sistema não é mais do que uma válvula, que é atuada em função da pressão gerada no compressor, reduzindo o fluxo dos gases de combustão que passam pela turbina, controlando assim a sua rotação.

A câmara do êmbolo da Wastegate tem uma tomada de ar ao compressor, que vai contrariar a tensão de uma mola em função da pressão existente no compressor, provocando a abertura da válvula e criando assim um by-pass aos gases de combustão diretamente para o sistema de escape. Esta pressão também é controlada por uma electroválvula que se encontra entre o compressor e a Wastegate. Ligada diretamente à unidade de controlo do veículo, a sua atuação está dependente, não só da pressão no compressor, mas também de outros fatores tais como, a temperatura do ar, rotação do motor, redução da velocidade do veículo através do motor, altitude, etc. A mola encontra-se dimensionada para limitar a pressão máxima do turbocompressor segundo as especificações do fabricante.

Capturar1(2)A Refrigeração e Lubrificação

As temperaturas de funcionamento no turbocompressor são deveras distintas, a turbina que é atuada diretamente pelos gases de escape, pode atingir temperaturas na ordem dos 650ºC, enquanto a temperatura no rotor da compressão ronda os 80ºC. O elemento que mais sofre com essa variação de temperatura é o veio de ligação, que apresenta temperaturas bem distintas em cada extremo (80ºC – 190ºC).

A lubrificação é fundamental no funcionamento de um turbocompressor pois, embora não existindo grandes cargas no seu veio, este encontra-se sujeito a grandes velocidades. Assim, a lubrificação que normalmente deriva do sistema de lubrificação principal do motor impede que o veio e os casquilhos gripem, assim como também tem um papel importante no arrefecimento do turbocompressor, impedindo a propagação do calor do lado da turbina para o lado do compressor. Mas o principal meio de arrefecimento do turbo compressor é o ar exterior que o circunda e o ar fresco admitido no compressor, sendo que em muitos turbocompressores já existe o arrefecimento a água, através de condutas próprias existente na voluta da turbina e ligadas ao circuito de arrefecimento do motor.

Turbocompressor de Geometria Variável

Uma menos valia do turbocompressor convencional é não proporcionar um rendimento adequado em todos os regimes do motor devido a variação do fluxo de gases de combustão. Caso o turbocompressor seja pequeno terá um bom rendimento em baixos regimes, mas perde rendimento em altos regimes, devido à sua pouca capacidade de compressão. Se for de grandes dimensões, será eficiente em altos regimes, mas pouco eficiente a baixos regimes, isso porque o fluxo de gases apresenta uma baixa energia cinética, não conseguindo provocar a sua rotação.

Para contornar esta menos valia, foi desenvolvida uma nova tecnologia na sobrealimentação dos motores de combustão, o turbocompressor de geometria variável. Este turbocompressor é em tudo idêntico ao convencional, possuindo um disco com um conjunto de alhetas que se reposicionam consoante a energia cinética presente nos gases de escape.

A alteração angular da posição do disco vai fazer com que as alhetas variem a sua posição, alterando o ângulo de incidência do fluxo de gases no rotor da turbina. A variação do disco é conseguida através de uma válvula pneumática comandada electronicamente consoante a pressão de admissão, temperatura do ar, altitude, etc. (em muito semelhante à Wastegate).

Quando o motor se encontra a baixa rotação as aletas permanecem na posição fechadas, devido a secção diminuta entre elas provoca um aumento da velocidade do fluxo dos gases de escape, traduzindo-se num incremento da energia cinética. Outra das vantagens é o fluxo ter uma incidência mais perpendicular na extremidade das pás do rotor da turbina, provocando uma maior rotação. Assim que a rotação do motor aumenta as aletas vão abrindo, alterando gradualmente a incidência do fluxo no rotor da turbina, passando a funcionar como um turbocompressor convencional. O turbocompressor de geometria variável não necessita da válvula de segurança Wastegate, pois quando a pressão de admissão é demasiada elevada, as aletas assumem uma posição muito aberta (pressão de turbo máxima), funcionando como um travão ao fluxo de gases de combustão, reduzindo desta forma a rotação do rotor. Quando as aletas assumem a posição de abertura máxima (posição de segurança), significa que existe uma avaria, já que esta posição é apenas assumida em situação de emergência. Este tipo de turbocompressor permite que a aceleração do motor se possa fazer de forma mais eficaz e suave.

Fonte: oficina turbo