Provavelmente, muitas pessoas já ouviram a abreviatura “cabeça de cilindro”. A abreviatura é simples: “cabeça do cilindro”. Esta unidade complexa e bastante dispendiosa está presente em todos os motores de combustão interna. Além disso, a cabeça é uma das suas partes principais. Para facilitar a compreensão do que é a cabeça do cilindro, recordemos a estrutura do motor de combustão interna. Explicamos da forma mais simples possível, mas com alguns pormenores importantes.
Onde está a cabeça do cilindro
Comecemos com a pergunta mais simples sobre o MCC: o que é no carro e onde está localizado. A parte principal (e mais maciça) do motor de combustão interna é o bloco de cilindros. Nele, como se pode compreender pelo nome, existem cilindros nos quais se movem os pistões. Por baixo, o bloco é coberto por um tabuleiro, para onde o óleo flui após a lubrificação das peças. A bomba de óleo retira-o daí para o alimentar de novo no sistema.
A cabeça do cilindro é montada no bloco de cilindros através de uma junta especial. Esta, por sua vez, é coberta com uma tampa para evitar que o óleo salpique e a sujidade entre no motor. A tampa da cabeça do cilindro é a parte superior e mais visível do motor. Vemo-lo quando abrimos o capot, se não houver uma cobertura plástica decorativa.
A propósito, pode haver não uma, mas várias tampas, bem como as próprias cabeças dos cilindros. Se o motor tiver um design em forma de V ou de oposição, cada metade dos cilindros terá a sua própria cabeça. E alguns grandes camiões a diesel foram fabricados com cabeças de cilindro individuais. E apenas o motor em linha tem apenas uma.
Que funções desempenha a cabeça do cilindro
A pergunta seguinte é: para que é que é necessária uma cabeça de cilindro? De facto, esta tem muitas funções complexas.
Com a sua parte inferior, localizada diretamente acima dos cilindros, a cabeça faz parte da câmara de combustão.
A cabeça do cilindro contém elementos dos sistemas de potência e de ignição – velas de ignição ou velas de incandescência (para os motores diesel), bem como injectores de combustível.
Na cabeça existe um mecanismo de válvulas, graças ao qual o ar ou a mistura combustível-ar é fornecido às câmaras de combustão e os gases de escape são removidos. Para este efeito, os colectores de admissão e de escape estão acoplados à cabeça do cilindro.
A cabeça do cilindro faz parte da camisa de água de arrefecimento e do sistema de lubrificação do motor.
Construção e variedades do conjunto da cabeça do cilindro
Em que consiste a cabeça do cilindro? A sua base é uma caixa de forma complexa (também designada por cárter), fundida em ferro fundido ou liga de alumínio. As cabeças de ferro fundido têm uma elevada resistência mecânica e ao calor. Não estão sujeitas a deformações e empenos quando aquecidas. Mas há uma desvantagem – o peso elevado.
As cabeças de alumínio não são apenas muito mais leves. Este material tem uma maior condutividade térmica, pelo que aquece menos (ou, mais precisamente, arrefece mais facilmente) e funciona melhor em motores de alta compressão. A maioria dos motores de automóveis de passageiros modernos utiliza cabeças de cilindro em alumínio.
Mas quer se trate de uma cabeça de cilindro de ferro fundido ou de alumínio, em que consiste uma peça tão complexa? A caixa da cabeça de cilindros tem de ter canais para a circulação do líquido de refrigeração, tubos de óleo, entalhes para as câmaras de combustão de cada cilindro.
E o mais importante é que a cabeça de cilindro moderna aloja o trem de válvulas. Para a placa de cada válvula na cabeça existe um assento, e para a haste – uma manga. E apenas pelo tipo de mecanismo de válvula, as cabeças de cilindro são, antes de mais, diferenciadas. Podem ser:
- com uma árvore de cames;
- com duas árvores de cames;
- sem árvore de cames.
A cabeça SOHC (Single Over Head Cam) tem uma única árvore de cames que acciona as válvulas de admissão e de escape. As válvulas são abertas pelos balancins ou diretamente pelas cames no veio. Estas cabeças têm normalmente duas ou três válvulas por cilindro.
O sistema DOHC (Double OverHead Cam) envolve duas árvores de cames na cabeça do cilindro. O primeiro eixo controla as válvulas de admissão, que estão montadas de um lado, e o outro eixo controla as válvulas de escape no lado oposto da cabeça. A maioria dos automóveis modernos tem motores com um sistema de temporização DOHC, em que existem quatro válvulas por cilindro. A conceção DOHC permite que as válvulas de admissão estejam num ângulo maior em relação às válvulas de escape, permitindo um melhor enchimento dos cilindros com ar ou mistura combustível-ar. Mas a conceção DOHC é a mais complexa. Para além das duas árvores de cames, o segundo veio tem de ser acionado por uma transmissão por engrenagem, correia ou corrente.
A cabeça sem árvore de cames refere-se ao sistema OHV (Over Head Valve), que significa literalmente “válvulas na cabeça”. Neste caso, a conceção é tal que as válvulas são acionadas através de varetas e balancins e a árvore de cames não está instalada na cabeça do cilindro, mas no interior do bloco de cilindros. Na cabeça com um sistema OHV, é mais difícil instalar mais de duas válvulas por cilindro e as varetas com balancins não funcionam bem a velocidades elevadas do motor. Esta conceção é considerada incómoda (embora simplifique muito o acionamento da distribuição, que é facilmente contornado por uma corrente ou correia) e raramente é utilizada atualmente.
Manutenção da cabeça do cilindro e sinais de mau funcionamento
Embora a estrutura da unidade da cabeça do cilindro seja bastante complexa, a manutenção principal reduz-se ao ajuste das folgas no comando de válvulas, se estas não estiverem equipadas com hidrocompensadores. Este ajuste, dependendo da conceção da engrenagem de distribuição, é feito de diferentes formas – com a ajuda de parafusos de ajuste ou substituindo (selecionando) anilhas ou tuchos. A frequência de verificação e, se necessário, de regulação das válvulas pode ser consultada no manual de instruções do automóvel. Mas, por vezes, pode ser necessário fazê-lo antecipadamente, se o motor estiver a funcionar e se ouvir um ruído caraterístico de barulho por baixo da tampa das válvulas.
Existem vários sintomas que podem indicar que algo está errado com a cabeça:
- diminuição da potência do motor;
- complicações no arranque do motor, especialmente no inverno;
- batidas de válvulas;
- fumo azulado ou esbranquiçado no tubo de escape;
- emulsão no cárter do motor e na vareta de medição;
- manchas de óleo no depósito de expansão;
- perda do nível do óleo ou do líquido de refrigeração.
Possíveis problemas, suas causas e solução
Vamos considerar os problemas e avarias mais comuns da cabeça do cilindro, bem como as formas de os resolver.
Avaria da junta da cabeça do cilindro. Simplificando, é um dano. Pode ser causada por sobreaquecimento, mas nos automóveis “com idade” a junta por vezes destrói-se simplesmente devido ao envelhecimento ou à degradação do seu material sob a influência do óleo, anticongelante e gases de escape. Como resultado, a compressão diminui, os gases de escape penetram no anticongelante ou o anticongelante – no óleo. Só há uma saída – a reparação do motor com substituição da junta.
Curvatura do plano de topo da cabeça do cilindro de alumínio. Neste caso, diz-se que a cabeça está “pendurada”. Os sintomas são os mesmos que os de uma junta de cabeça perfurada. A causa mais comum deste problema é o sobreaquecimento do motor. Se a deformação não for grave, pode ser corrigida através da fresagem do plano de acoplamento em oficinas especializadas. Em caso de deformação significativa, a cabeça terá de ser substituída por uma nova.
Fissuras na cabeça do cilindro. Outra consequência do sobreaquecimento do motor. Uma opção alternativa é o aperto incorreto dos seus parafusos de montagem no bloco do motor. Em casos raros, é possível eliminar pequenas fissuras através de soldadura. Mas normalmente requer a substituição da caixa da cabeça.
Desgaste dos casquilhos das válvulas. Os casquilhos podem desgastar-se quando se utiliza óleo de baixa qualidade ou simplesmente com uma quilometragem elevada. Para resolver o problema, têm de ser retirados da caixa da cabeça e substituídos por novos.
Desgaste das superfícies de trabalho das placas das válvulas e/ou dos assentos das válvulas. Normalmente, este problema pode ser resolvido através da lapidação das válvulas nas sedes, de modo a que tenham os chanfros corretos. No entanto, em caso de desgaste significativo (por exemplo, fissuras na placa da válvula), que se manifesta por um ralenti instável e uma diminuição da potência do motor, terá de substituir as peças gastas por novas.
Válvulas a bater quando o motor está a funcionar. No mecanismo sem hidrocompensadores, será necessário ajustar a folga. No mecanismo com hidrocompensadores – substituição dos hidroporos das válvulas avariados.
Fuga da tampa da válvula. É necessário substituir a junta da tampa da válvula que perdeu a sua estanquicidade ao longo do tempo ou renovar o vedante se a tampa estiver estruturalmente instalada sem uma junta. Em alguns motores, a própria tampa de plástico deforma-se com o tempo. Neste caso, será necessária uma nova.
Desgaste das tampas de óleo nas hastes das válvulas. Uma das principais causas do aumento do consumo de óleo e do fumo do tubo de escape – a massa lubrificante desce pelas hastes até ao coletor de admissão e daí entra nos cilindros. Se aparecerem os sintomas correspondentes, as tampas são substituídas por novas. Normalmente, isto não requer a desmontagem da própria cabeça do cilindro.
Totais
- A cabeça do cilindro, ou cabeça do cilindro, é uma peça que cobre o bloco de cilindros e desempenha muitas funções no motor.
- De acordo com o tipo de mecanismo de válvulas, as cabeças de cilindros são fornecidas com uma ou duas árvores de cames ou sem uma árvore de cames.
- A cabeça do cilindro quase não necessita de manutenção programada especializada.
- As principais falhas da cabeça do cilindro são a rutura da junta, a distorção das faces planas da cabeça do cilindro, as fissuras, o desgaste dos casquilhos das válvulas, dos chanfros das placas das válvulas ou das sedes das válvulas, as pancadas nas válvulas, as fugas na tampa das válvulas e as tampas de óleo gastas.