Lubrificação do motor do carros

A função do óleo no motor não consiste apenas em reduzir o atrito e o desgaste dos pistões, apoios, rolamentos e outras peças móveis, mas também em evitar o escapamento dos gases quentes a alta pressão, dissipar o calor das zonas quentes para o ar, através do cárter, diminuir a corrosão e absorver alguns dos resíduos nocivos da combustão.

O óleo encontra-se no cárter, na parte inferior do motor e é enviado por uma bomba para os apoios principais através de um filtro. A bomba impulsiona normalmente vários litros de óleo por minuto. A partir dos apoios principais, o óleo segue, através dos orifícios de alimentação ou canais, para passagens abertas no virabrequim e para os apoios (bronzinas, ou capas) das cabeças das bielas.

As paredes dos cilindros e as buchas dos pinos dos pistões são lubrificados por aspersão de óleo que sai pelos lados dos apoios e é dispersado pela rotação da árvore de manivelas. O óleo em excesso é retirado dos cilindros por segmentos ou anéis raspadores existentes nos pistões e regressa ao Carter.

Um desvio do circuito principal alimenta cada um dos apoios da árvore de comando. Em grande número de motores com válvulas na cabeça existe ainda um outro desvio que conduz o óleo aos apoios do eixo dos balancins. O óleo retorna depois ao Carter, onde o excesso de calor é dissipado no ar. Outro desvio alimenta o comando da árvore de comando, por engrenagens ou por corrente e, em alguns casos, lubrifica e pressiona o esticador da referida corrente.

A função do óleo na lubrificação do motor
A função do óleo na lubrificação do motor

Nenhum eixo se ajusta perfeitamente ao seu apoio pois, caso contrário, não conseguiria rodar. Existe uma folga diminuta entre as superfícies (cerca de 0,07 mm nos apoios das cabeças das bielas, com 50 mm de diâmetro), formando-se no apoio uma película de óleo na área onde a folga é maior. A rotação do eixo aspira o óleo para o ponto de carga máxima, onde a folga é mínima, forçando o óleo a tomar a forma de uma “cunha” entre o eixo e o apoio.

Como o óleo lubrifica a parede dos cilindros
Como o óleo lubrifica a parede dos cilindros

Desgaste do motor

Um fluxo insuficiente de lubrificante dará origem a um desgaste rápido, ou gripagem, das peças móveis do motor, devido ao atrito entre os metais. Também provocará um funcionamento deficiente do motor ao destruir as superfícies dos segmentos ou anéis dos pistões, permitindo a passagem de gases muito quentes.

Óleo

Existem três tipos de óleo: mineral, sintético e vegetal. Os fabricantes de motores recomendam atualmente apenas os óleos minerais e sintéticos. O óleo de rícino utilizado principalmente em automóveis de corrida, foi suplantado pelos óleos sintéticos.

O óleo mineral refinado apresenta as desvantagens de solidificar a 35ºC, torna-se demasiado espesso a baixa temperaturas, ter a consistência de petróleo à temperatura dos cilindros e incendeia a temperaturas superiores a 230ºC. A utilização deste tipo de óleo levaria o motor a acumular rapidamente resíduos de carvão. Para evitar este inconveniente e aumentar o rendimento do motor, são dissolvidos, no óleo, aditivos químicos.

A circulação do óleo lubrificante no motor
A circulação do óleo lubrificante no motor

Viscosidade

Para evitar o contato entre as peças móveis de um motor e deter a passagem dos gases quentes a alta pressão, o óleo deverá ter uma viscosidade correta, ou seja, ser fluído e espesso. Se for demasiado espesso, evitará a passagem de gases, mas não permitirá um perfeito deslizamento das peças móveis; tornará também a partida difícil, já que exige um maior esforço para fazer funcionar o motor frio.

Se o óleo for demasiado fluído, a película de óleo que deverá separar as peças móveis apresentará descontinuidades que permitem o contato entre essas peças, provocando o seu desgaste. Além disso, o óleo nessas condições não lubrificará devidamente os segmentos dos pistões e as paredes dos cilindros. A viscosidade apropriada de um óleo varia de acordo com a utilização do automóvel e com a temperatura ambiente. Não seria razoável, por exemplo, utilizar um óleo com a mesma viscosidade no Brasil e no Ártico. A viscosidade de um óleo não deve sofrer alterações significativas com as diferentes temperaturas que ocorrem no motor.

A temperatura num motor é bastante variável. O motor deverá arrancar com temperaturas abaixo do ponto de congelamento; contudo, a temperatura ideal do cárter, durante o funcionamento do motor, é de cerca de 82ºC., temperatura essa que permite a vaporização da umidade que se forma durante a combustão. A temperatura nos mancais do virabrequim e nas bronzinas das bielas deverá exceder em 10ºC. a do cárter enquanto a dos segmentos dos pistões, acelerando a fundo, poderá atingir 230ºC.

As várias outras funções do óleo além da lubrificação do motor
As várias outras funções do óleo além da lubrificação do motor

A viscosidade de um óleo é identificada pelo seu número SAE, designação que deriva do nome da sociedade americana Society of Automotive Engineers, que estabeleceu as normas de viscosidade. Os números SAE 20, 30, 40 e 50 indicam que a viscosidade do óleo se mantém dentro de certos limites a temperaturas de 99ºC. Os números SAE 5W, 10W e 20W indicam que viscosidade se mantém dentro de limites determinados à temperatura de 18ºC. Estes números apenas especificam a viscosidade, não se referindo a outras características; quanto mais baixo for o número SAE, mais fluido será o óleo.

Um óleo multigrade tem um índice de viscosidade elevado, ou seja, a sua viscosidade altera-se pouco com a temperatura. Poderá ter; por exemplo, uma especificação SAE 10W/30 ou 20W/50. Um óleo multigrade tem a vantagem de permitir um arranque mais fácil em tempo frio, pôr ser muito fluido a baixa temperatura mantendo, contudo, as suas qualidades de lubrificação a elevadas temperaturas.

Aditivos detergentes e dispersantes

Alguns produtos parcialmente queimados conseguem passar pelos segmentos dos pistões e chegar até o cárter. Estes produtos incluem ácidos, alcatrões e materiais carbonizados que devem ser absorvidos pelo óleo e mantidos em suspensão. Se não forem absorvidos, esses produtos formam depósitos nas caixas dos segmentos dos pistões e nas passagens de óleo, obstruindo a circulação do óleo e originando engripamento dos anéis dos pistões.

Um óleo que contenha aditivos dispersantes e detergentes manterá esses produtos em suspensão sempre que as dimensões destes forem suficientemente reduzidas, isto é, quase moleculares. Na ausência destes aditivos, esses produtos coagulam, formando uma espécie de lama ou qualquer outro depósito.

Mudanças de óleo

É conveniente respeitar os prazos recomendados pelos fabricantes dos automóveis para substituição do óleo. Esses períodos deverão mesmo ser encurtados para três ou quatro meses, se o automóvel for somente utilizado em pequenos trajetos.

A razão para maior frequência da mudança de óleo, neste caso, reside no fato de quantidade de aditivos detergentes e dispersantes presente no óleo ser pequena e consumir-se com muito maior rapidez nas condições de repetidos arranques e paradas do que em percursos longos, em que o motor funciona a uma temperatura estável.

Cárter seco

A maioria dos carros possui um sistema de cárter úmido, ou seja, o óleo do motor será armazenado embaixo do virabrequim, no cárter. Este cárter tem de ser grande e fundo o suficiente para comportar de quatro a seis litros de óleo.

Em um cárter úmido, a bomba de óleo puxa o óleo da parte inferior do cárter através de um tubo, chamado tubo de captação, e o bombeia sob pressão para o resto do motor.

Já num carro com cárter seco, o óleo é armazenado em um tanque fora do motor e não no cárter de óleo. Há pelo menos duas bombas de óleo em um cárter seco – uma, chamada bomba de circulação, puxa o óleo do cárter e o envia para o tanque e a outra, chamada bomba de pressão, recebe o óleo do tanque e o envia para lubrificar o motor. A mínima quantidade possível de óleo permanece no motor.

Os sistemas de cárter seco possuem vantagens importantes comparadas aos de cárter úmido:

  • um cárter seco não precisa ter um cárter de óleo grande o suficiente para manter o óleo sob o motor, o volume principal do motor pode ser distribuído mais abaixo no veículo. Isso ajuda a abaixar o centro de gravidade e também pode ajudar na aerodinâmica (permitindo um capô mais baixo);
  • a capacidade de óleo de um cárter seco altamente variável. O tanque que contém o óleo pode ser instalado em qualquer parte do veículo;
  • em um cárter úmido as curvas, as frenagens e as acelerações podem fazer com que o óleo se acumule em um lado do motor. Esse acúmulo pode mergulhar o virabrequim no óleo enquanto ela gira ou deixar o tubo captador de óleo da bomba principal sem puxar óleo, causando queda imediata da pressão do lubrificante, sempre ruim para o motor;
  • óleo em excesso em volta do virabrequim em um cárter úmido pode ficar acumulado na peça e causar perda de potência devido ao arrasto hidráulico. Algumas fabricantes afirmam que a potência dos veículos melhora em até 15 cv, quando se usa um cárter seco.

A desvantagem do cárter seco é o aumento do peso, da complexidade e do custo da bomba extra e do tanque – mas dependendo do propósito do carro essa desvantagem pode ser pequena face aos benefícios.

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