Árvores de comando e virabrequins: o que fazem e como funcionam?

O virabrequim é um dos componentes mais importantes do seu motor.

Os virabrequins convertem a potência linear dos pistões em potência rotacional que a transmissão pode entregar às rodas. Ele também usa toda essa potência rotacional para acionar os acessórios do seu carro, tornando-o um dos sistemas de distribuição de potência mais diversos do seu veículo.

Em palavras simples, seu virabrequim entrega a potência que seus pistões criam. Seu motor usa essa potência para acionar a correia serpentina (ou corrente) que está presa à frente do seu motor, e essa correia aciona todos os seus acessórios.

Do ar condicionado ao alternador, a correia aciona tudo. Claro, seu virabrequim também aciona o eixo cardan do seu motor, que é o que entrega potência às rodas através da sua transmissão.

Se os pistões são os cavalos de trabalho, o virabrequim é o serviço de entrega.

Seu virabrequim é um dos componentes mais volumosos do seu motor. Também é um dos mais simples. É essa engenhosidade mecânica que torna o virabrequim uma maravilha mecânica moderna.

O virabrequim tem vários componentes principais que o fazem funcionar.

Primeiro estão os eixos descentrados (também conhecidos como munhões de biela) onde as bielas se encontram. Essas bielas estão conectadas diretamente ao pistão, e à medida que o virabrequim gira, ele empurra esses munhões para cima e para baixo, movendo os pistões no processo.

Além disso, o virabrequim tem uma engrenagem presa à extremidade dianteira, e essa engrenagem se prende à correia serpentina, que aciona todos os acessórios do seu motor.

Outra característica do virabrequim são seus contrapesos. Os pistões que se movem para cima e para baixo criam muita força que, de outra forma, moveria seu motor por todo lado.

Embora os suportes do motor prendam seu motor, outra coisa que evita que seu motor se mova demais e mantém tudo equilibrado são os contrapesos do virabrequim.

Eles são simplesmente partes mais pesadas do virabrequim que o fabricante colocou estrategicamente para manter tudo equilibrado enquanto o virabrequim gira a RPMs incrivelmente altas. Os motores modernos usam sensores de posição do virabrequim para manter a sincronização absolutamente perfeita.

Antes de você poder desmembrar como eles funcionam (e responder à pergunta o que os cames fazem?), você precisa primeiro entender o que é uma árvore de comando.

A maneira mais simples de definir a função de uma árvore de comando é que ela converte o movimento rotacional em movimento recíproco. Parece confuso? Vamos desmembrar.

O virabrequim gira e esse giro faz girar a correia ou corrente de distribuição, que gira sua árvore de comando. Este é o seu movimento rotacional.

Sua árvore de comando pega todo esse movimento rotacional e o usa para levantar e abaixar repetidamente as válvulas de admissão e escape do seu motor. Essa sincronização precisa ser exata; se sua válvula de admissão não abrir quando precisar, não haverá ar para facilitar a ignição.

Se a válvula de escape não abrir a tempo, todo o combustível e ar queimados não têm para onde ir, dificultando a entrada de ar novo no sistema. Os motores modernos também usam sensores de posição da árvore de comando para obter o melhor desempenho absoluto enquanto maximizam a eficiência de combustível.

Pode não parecer grande coisa, mas sua árvore de comando é um dos aspectos mais críticos do seu motor. Se você está procurando atualizações de desempenho sérias, uma atualização da árvore de comando e um ajuste são uma maneira garantida de chegar lá.

Assim como o virabrequim, a árvore de comando é um conceito relativamente simples de entender. Mas o que os cames fazem e, mais importante, o que um came faz pelo desempenho?

A árvore de comando é uma haste metálica com lóbulos descentrados presos. Esses lóbulos descentrados repousam contra as varetas, que estão presas aos balancins.

À medida que a parte maior do lóbulo empurra contra a vareta, ela a eleva. A outra extremidade da vareta empurra contra o balancim, que por sua vez levanta ou abaixa a válvula correspondente.

Quando a parte inferior do lóbulo volta a passar, a vareta abaixa de volta e o ciclo se repete.

Como a árvore de comando está presa ao virabrequim através da correia de distribuição, não importa quão rápido ou lento o motor vá; a árvore de comando sempre mantém um ritmo perfeito.

Isso é essencial para manter tudo funcionando suavemente, e alterar essa sincronização seria prejudicial ao desempenho do motor.

Se você acha que não há muita diferença entre diferentes árvores de comando, já que todas precisam estar em uma proporção 1:2 com o virabrequim, pare por aí mesmo.

As árvores de comando de desempenho diferem das unidades normais, e tudo se resume à sincronização.

Quanto mais tempo as válvulas de admissão permanecem abertas, mais tempo você tem para forçar ar para dentro da câmara de combustão. Quanto mais ar você colocar lá, mais força você pode gerar com cada explosão.

É por isso que as unidades de desempenho têm lóbulos maiores em comparação com os cames de série. No entanto, você deve ajustar seu motor se estiver substituindo sua árvore de comando. Não fazer isso resultará na destruição do seu motor, normalmente em questão de minutos após ligá-lo.

Então, o que uma árvore de comando de desempenho faz? Ela reforma completamente seu motor e otimiza o desempenho.

Uma das características que você ouvirá os fabricantes se gabarem é o duplo comando no cabeçote ou DOHC. A vantagem mais significativa de um DOHC é que você obtém duas válvulas de admissão e duas de escape por cilindro.

Isso permite que os motores operem em RPMs mais altas enquanto ainda obtêm o ar necessário para operar. Embora esta seja a vantagem mais proeminente dos sistemas com duas árvores de comando em comparação com uma, também existem sistemas de cabeçote com apenas uma árvore de comando.

Ambos os sistemas eliminam completamente as varetas e, em vez disso, os balancins são posicionados diretamente contra a árvore de comando. Isso fornece várias vantagens por si só, e permite que o fabricante coloque a vela de ignição no meio da câmara de combustão para maior eficiência.

Tanto os sistemas DOHC quanto os de comando simples no cabeçote (SOHC) operam com os mesmos princípios, mas os motores com DOHC são tipicamente motores de maior desempenho.

A única desvantagem real do DOHC em comparação com o SOHC é que os sistemas DOHC são ligeiramente menos eficientes em combustível e um pouco mais caros de reparar. No entanto, se sua árvore de comando precisar de reparo, não vai ser barato, não importa o sistema que seu veículo tenha.

Na verdade, se sua árvore de comando precisar de reparo, há uma alta probabilidade de que vários outros componentes estejam danificados, e você pode precisar de um motor novo.

Uma das diferenças mais significativas entre os dois é a sua forma. As árvores de comando são longas e estreitas, com lóbulos descentrados ao longo.

Os virabrequins, por outro lado, são grandes e volumosos. Embora majoritariamente de natureza redonda, eles têm áreas de montagem descentradas para a biela que os tornam robustos e difíceis de manusear.

Claro, não se trata apenas de como os dois parecem; são dois componentes completamente diferentes que cumprem funções totalmente distintas. Desmembrar o propósito por trás de um virabrequim e uma árvore de comando é igualmente essencial.

Enquanto o virabrequim é uma ferramenta de entrega de potência, a árvore de comando é o ritmo que mantém tudo funcionando quando deveria. Ambos são críticos para o desempenho do motor, mas são componentes completamente diferentes.

Embora haja um monte de coisas para desmembrar ao comparar esses dois componentes do motor, existe uma proporção interessante que mantém tudo funcionando suavemente.

A corrente de distribuição (ou correia) conecta o virabrequim à árvore de comando, e a árvore de comando sempre girará em uma proporção 1:2 com o virabrequim.

Quando você desmembra, faz todo o sentido. Os motores de quatro tempos têm quatro estágios onde as válvulas abrem e fecham: admissão em um estágio, para aspirar ar, e escape em outro para eliminar os gases de escape. Durante os dois estágios finais, ambas as válvulas permanecem fechadas.

Mas a cada giro da árvore de comando, você abre e fecha tanto a válvula de admissão quanto a de escape uma vez. Ao manter metade da velocidade do virabrequim, tudo permanece em sincronização perfeita.

Muito rápido ou muito lento e essa sincronização seria completamente desajustada, e seu veículo nunca conseguiria sair da garagem.