O que acontece com um motor de carro ao dar aceleração máxima enquanto não está em marcha

Eu estava dirigindo (na verdade parado) na hora do rush, e de repente fiquei imaginando o que aconteceria com o motor de um carro quando pressionaria o pedal do acelerador até o fim enquanto o motor não estivesse engatado. Como a maioria dos equipamentos hoje em dia é feita à prova de idiotas, espero que não acabe com o RPM extremo, mas o que aconteceria? Existem efeitos prejudiciais? Um mecanismo pode sobreviver a esses RPMs extremos ou existe um sistema de segurança contra falhas e ele seria desligado?

(Entendo que essa não é realmente uma questão de reparo de carro, mas de todos os sites de SO, acho que este seria o correto para obter algumas informações sobre essa questão)

As RPMs certamente aumentariam, mas os componentes mecânicos seriam impedidos de exceder as RPMs máximas por um limitador de rotações.

Os limitadores de rotação estão incorporados na ECU (computador) do carro. Quando um motor está girando com as RPMs máximas definidas pelo fabricante, a ECU não envia uma faísca para determinados cilindros para impedir que o motor gire mais rápido e potencialmente danifique a si mesmo.

Se não houvesse um limitador de rotação, o motor teria uma alta probabilidade de sofrer contato da válvula com o pistão. O contato da válvula com o pistão ocorre quando a válvula não pode fechar com rapidez suficiente para sair do caminho do pistão em um movimento ascendente. O resultado é catastrófico, com um orifício sendo perfurado na parte superior do pistão pela válvula remanescente. Os resultados desse tipo de falha variam. Imagine pedaços soltos de alumínio e aço voando dentro de um motor nas RPMs máximas ou além dele e você entendeu.

Isso se aplica a carros modernos com limitadores de rotação. Os veículos mais antigos não terão esse dispositivo de autoproteção. Recomendo a um especialista com mais informações sobre quando os limitadores de rotação começaram a ser implementados pelos fabricantes para editar esta resposta com algumas dessas informações e remover este parágrafo. Obrigado.

Embora a maioria dos veículos controlados eletronicamente provavelmente tenha um limitador de rotações incorporado, isso não significa que você não possa ultrapassar a linha vermelha do motor. A linha vermelha é o máximo teórico em que você deseja que seu motor funcione e é o limite em que seu mecanismo foi projetado para funcionar.

Além deste ponto, uma das primeiras coisas ruins que ocorrem é chamada de válvula flutuante. Isso pode acontecer porque a mola da válvula não fornece controle suficiente da válvula para fechá-la com rapidez suficiente. Isso acontece muito rapidamente e com muito ruído. Isso limitará a rapidez com que o mecanismo pode ir, em última análise, mas isso passará do ponto da linha vermelha. Embora a flutuação da válvula possa ocorrer nessas velocidades extremas do motor, é mais provável que não haja contato da válvula com o pistão, devido ao fato de a velocidade do motor diminuir assim que esse ponto for alcançado. A principal razão pela qual o motor vai tão rápido quanto a flutuação da válvula é alcançada é porque a compressão no interior do motor diminui, o que significa que o motor não funcionará com a mesma eficiência e, portanto, limita sua velocidade. Outras coisas prejudiciais podem ocorrer à medida que os harmônicos dentro do motor são jogados fora de controle devido ao flutuador da válvula. Como as válvulas fecham, desgaste e desgaste adicionais podem ser esperados em válvulas, sedes de válvulas, molas de válvula e outros componentes do trem de válvulas. No livro Engineer to Win, do autor / piloto / mecânico / gênio Carroll Smith (p101), ele afirma:

Simplificando, sob estresse repetido (cíclico em oposição ao contínuo), a capacidade de um metal de suportar o estresse diminui gradualmente e, na maioria dos casos, não pode ser restaurada. Os metais submetidos a cargas flutuantes podem quebrar após um número finito de ciclos de carga (de, mais precisamente, ciclos de tensão) nos quais as cargas aplicadas e as tensões resultantes impostas estão sempre abaixo da resistência máxima do metal. Esse tipo de falha é denominado "falha por fadiga".

Em outras palavras, um pedaço de metal, digamos a válvula, viverá virtualmente para sempre nos limites dos parâmetros para os quais foi construído para sobreviver. Vá além desse ponto e ele morre muito mais rápido. Isso é visto a uma taxa logarítmica: quanto mais você ultrapassa o ponto projetado, mais rapidamente ocorre a falha. Isso não acontece de uma só vez, mas é acumulativo e aumenta com o tempo. Isso não se aplica apenas às válvulas, mas a todo o motor como um todo. Qualquer peça que exceda suas especificações acabará morrendo muito mais cedo do que teria se nunca tivesse atingido seu projeto máximo. O mecanismo pode sobreviver passando da linha vermelha, mas não é algo que deva ser imposto a um motor com muita frequência.

Isso nos leva à sua pergunta original, o fato de esfaquear o pedal com o acelerador aberto (WOT) sem carga no motor causará problemas para o motor. Isso depende de quanto tempo você o mantém lá. Como já estabelecido, quanto mais tempo você segurá-lo, seu máximo de funcionamento (com ou sem um limitador de rotação), mais cedo o motor morrerá ... e, sem dúvida, quanto mais tempo você o segurar, mais cedo ele morrerá. Se você pisar no pedal de aceleração e soltá-lo rapidamente quando atingir o máximo, o mecanismo provavelmente não sofrerá efeitos negativos, mas você acabou de adicioná-lo para que o motor tenha uma vida útil muito menor. Lembre-se, como qualquer boa cadeia, é o elo mais fraco que determina o quão bem ela será mantida. Qualquer peça de um motor pode falhar, fazendo com que tudo se torne fumaça. Esse elo mais fraco pode ser a válvula, a biela, o pistão ou qualquer outra peça do motor. É preciso apenas um para não fazer com que tudo se torne uma pilha inútil de metal.