As consecutivas combustões do motor levam-no a atingir temperaturas extremas no interior da câmara de combustão (2000°C). Fato que levaria o motor a ser totalmente destruído se não houvesse um sistema de refrigeração que retirasse esse calor das paredes da câmara de combustão. Os diversos componentes do motor trabalham em faixas de temperatura variadas, e as paredes do cilindro não podem ultrapassar a temperatura limite do óleo de lubrificação (150°C). Conheça mais sobre refrigera o motor do automóvel.
Em contato imediato com a combustão do motor, os pistões trabalham a uma temperatura de 320°C, que é o limite para seu material (liga de alumínio). A câmara de combustão pode atingir por volta de 200°C, e outros componentes também ligados à combustão funcionam a temperaturas mais elevadas. As válvulas de admissão (120°C) por sua vez possuem o fluxo de ar/combustível que vai retirar o calor delas no momento da admissão, contudo, as válvulas de escape (750°C) funcionam sob estresse térmico constante, à medida que a combustão dos gases de escape é retirada da câmara de combustão através dela, assim como a vela de ignição (500-600°C) que realiza a combustão.
As válvulas conseguem fazer trocas de calor com suas sedes e guias, e as velas de ignição drenam sua temperatura para o cabeçote e, finalmente, o fluido refrigerante troca calor com elas. A importância do sistema de arrefecimento é que a temperatura interna do motor deve ser apropriada para que o óleo possa trabalhar com boa viscosidade, que o preenchimento das folgas internas aconteçam, que a expansão da frente de chama não tenha como alcançar as paredes da câmara de combustão e, o mais importante, que elevadas temperaturas da câmara de combustão sejam evitadas em função do efeito danoso da detonação. Com isso, o sistema de refrigeração trabalha para manter o motor em sua temperatura ideal, por volta de 90-95°C.
Sistema de refrigeração a ar
No mercado automotivo a utilização desse sistema não durou muito tempo, apenas algumas marcas como Volkswagen e Porsche prolongaram seu uso. Este sistema é caracterizado pela sua simplicidade. Não há circulação de água dentro do motor, o resfriamento é realizado pelo fluxo de ar que passa por ele durante o movimento do próprio veículo. A temperatura de operação em motores refrigerados a ar é maior do que em motores refrigerados a água, por sua vez o óleo lubrificante acaba tendo um papel importante na troca de calor com os componentes internos, isso motivou o emprego de óleos de qualidade e radiadores de óleo para estes motores. A temperatura do óleo refrigerante é monitorada por um componente chamado termostato.
Sistema de refrigeração a água
O uso de água desmineralizada misturada na proporção certa com um aditivo deu um considerável salto na evolução dos motores de combustão interna. Não havia mais irregularidade na temperatura de operação do motor, e os motores começaram a operar dentro de limites de temperatura com amplitude cada vez menor. O que certamente ajudou a aumentar o torque do motor ao longo dos anos. No entanto, o primeiro sistema de refrigeração a água a aparecer foi o Termossifão, mas que possuía certos defeitos.
Refrigeração a água por termossifão
Neste sistema, o líquido refrigerador flui a partir da diferença de densidade entre o fluido no radiador e o fluido ao redor dos cilindros. O fluido refrigerador contido no radiador era menos quente e mais denso, tende a descer. Em contrapartida, o fluido que está no bloco do motor é mais quente e menos denso, por isso é empurrado pelo fluido que sai do duto inferior do radiador e canalizado diretamente para o próprio radiador, fechando um ciclo.
Sendo assim possível uma boa fase de aquecimento, pois a água só circulará após o motor atingir à sua temperatura de trabalho. Contudo, esse sistema exige grandes dimensões do radiador e seus dutos, além de ser desnivelado em relação ao motor, o que resulta em uma grande área ocupada na parte frontal, prejudicando a aerodinâmica do veículo.
Resfriamento forçado a água
O sistema de resfriamento forçado superou por completo o antigo termossifão. Por fim, foi possível obter um controle mais refinado sobre os limites de temperatura do motor, reduzir o tamanho do radiador, diminuir a diferença entre a maior e a menor temperatura (<10 C°), além de poder usar o fluido para o aquecimento interior do veículo.
A circulação do líquido de arrefecimento no interior do motor e do radiador é possibilitada pela utilização da válvula termostática. Esta válvula está em contato direto com o fluido e, quando fechada, o fluido segue para um canal de retorno ao bloco do motor. Uma vez que for atingida a temperatura de abertura, o fluido recebe passagem livre para o radiador.
