Válvulas

As válvulas são as comportas de tempos precisos que regulam o fluxo de gases para dentro e para fora dos cilindros do motor, abrindo para admitir a mistura ar-combustível fresca e para expulsar os gases de escape queimados, e voltando a vedar firmemente para que a combustão possa decorrer sob pressão. São fundamentais para o ciclo de quatro tempos: sem o seu funcionamento exacto e repetível, um motor não conseguiria aspirar a carga de que necessita nem evacuar os gases queimados que, de outro modo, o sufocariam. Cada cilindro tem pelo menos uma válvula de admissão e uma de escape, e o seu comportamento é central para o desempenho do motor.

A típica válvula de prato é um componente em forma de cogumelo, com uma cabeça plana ou cónica e uma haste comprida. A cabeça assenta contra uma sede maquinada na cabeça do motor para formar uma vedação estanque aos gases quando fechada. A abertura é accionada pela árvore de cames: os ressaltos rotativos empurram a válvula, diretamente ou através de seguidores, balanceiros e tuchos, forçando-a a descer para o interior do cilindro contra a resistência. O fecho fica a cargo de uma mola de válvula rígida, que devolve a válvula firmemente à sede no instante em que o ressalto da came se afasta. O tempo destes acontecimentos está engrenado com precisão à cambota, de modo a que as válvulas abram e fechem exactamente no ponto certo de cada ciclo.

O número, a dimensão e os tempos das válvulas moldam fortemente o carácter de um motor. Mais válvulas por cilindro — quatro é a escolha moderna habitual, com duas de admissão e duas de escape — proporcionam maior área total de abertura para um dado diâmetro, deixando o motor respirar mais livremente e desenvolver maior potência, sobretudo em regime elevado. Os seus tempos e a duração durante a qual permanecem abertas determinam se um motor privilegia o binário a baixo regime ou a potência no topo da faixa. Por isso, os engenheiros afinam cuidadosamente o número, a elevação e os tempos das válvulas para equilibrar desempenho, eficiência e emissões consoante a utilização prevista do motor.

As válvulas de escape, em particular, suportam condições ferozes. Estão repetidamente expostas a gases de combustão que podem ultrapassar os 700 a 800 graus Celsius, com relativamente poucas oportunidades de dissipar o calor que não sejam as sedes e as hastes. São fabricadas em ligas resistentes ao calor, e algumas são preenchidas com sódio para conduzir o calor para fora da cabeça, ou equipadas com sedes endurecidas e vedantes de haste. As válvulas de admissão funcionam mais frias, beneficiando da carga de entrada, mas todas as válvulas têm de vedar com precisão milhares de vezes por minuto ao longo da vida do motor.

Deste serviço exigente decorrem considerações práticas. As folgas das válvulas têm de estar correctas — demasiado apertadas e uma válvula pode não assentar e queimar-se, demasiado largas e a distribuição torna-se ruidosa e desgastada — razão pela qual muitos motores recorrem a tuchos hidráulicos para manter a folga automaticamente. Os depósitos de carbono, o recuo das sedes e o enfraquecimento das molas podem degradar a vedação ao longo do tempo. As válvulas trabalham em estreita ligação com a árvore de cames, e os modernos sistemas de distribuição variável e os conceitos multiválvulas assentam diretamente neste princípio básico para extrair cada vez mais eficiência e flexibilidade do motor.