AINDA SOBRE MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA DO CLICO OTTO (CONTINUAÇÃO)

TUDO QUE SOBE TEM QUE DESCER.

Destrinchando melhor o que vimos nos capítulos anteriores, motores de quatro tempos (ciclo Otto) dividem-se, grosso modo, em três partes: Cabeçote, bloco e cárter.

O número de cilindros — que ficam no bloco — varia conforme o projeto; aqui pelas nossas bandas, a maioria dos veículos de fabricação recente utiliza motores com 3 ou 4 cilindros, mas isso não significa que não existam modelos com 5, 6, 8 e até 12 cilindros.

No interior cada cilindro, um pistão (ou êmbolo), ligado ao virabrequim por uma biela, sobe e desce milhares de vezes por minuto, conforme o regime de rotações (RPM) do motor. À distância que ele percorre do ponto morto superior (PMS) ao inferior (PMI) e vice-versa dá-se o nome de "curso", e esse curso é determinado pelo tamanho da biela.

Como o êmbolo sobe e desce duas vezes a cada volta do virabrequim, são quatro as fases (ou tempos) do ciclo Otto: admissão, compressão, explosão e descarga, mas apenas a fase de explosão (ou combustão) que produz energia — daí ela ser considerada como o ciclo de força ou ciclo ativo do motor (mais detalhes na postagem anterior).

Para sincronizar o movimento dos pistões com a abertura e o fechamento das válvulas, engrenagens posicionadas nas extremidades dianteiras do eixo-comando de válvulas e do virabrequim trabalham interligadas por uma correia sincronizadora (feita de borracha combinada com cintas de aço). Alguns fabricantes optam pela "corrente de sincronização", que, por ser de metal e trabalhar com lubrificação, têm vida útil superior, mas costuma ser barulhenta e custar mais caro na hora da troca. 

Tanto num caso como no outro, deve-se substituir esse componente e seu respectivo atuador de tempos em tempos (consulte o manual do seu veículo para saber a frequência indicada pelo fabricante). Em caso de quebra, o sobe e desce dos pistões e o abre e fecha das válvulas perdem o sincronismo. Além de deixar o motorista a pé, isso pode causar entortamento de válvulas, empenamento do cabeçote e danos a outros componentes internos do motor.

Voltando às válvulas nos quatro tempos do ciclo Otto:

1) Na fase de admissão, somente as válvulas de admissão se abrem, fazendo com que a mistura ar-combustível seja aspirada para o interior do cilindro pelo movimento descendente do pistão;

2) Na fase de compressão, tanto as válvulas de admissão quanto as de escapamento se fecham, garantindo que o movimento ascendente do êmbolo comprima a mistura dentro da câmara de combustão (por câmara de combustão, entenda-se o espaço que sobra entre a base do cabeçote e cabeça do pistão quando este último alcança o PMS);

3) Na fase de combustão, as válvulas de admissão e de descarga permanecem fechadas enquanto a centelha produzida pela vela de ignição inflama a mistura e a "explosão" resultante empurra o êmbolo de volta ao PMI, produzindo a energia mecânica que é transmitida pela biela ao virabrequim;

4) Na fase de exaustão (ou descarga), as válvulas de escapamento se abrem, fazendo com que o movimento novamente ascendente do pistão expulse do cilindro as sobras dos gases produzidos pela combustão, dando início a um novo ciclo, e assim sucessivamente.

Amanhã continuamos daqui.

AINDA SOBRE A EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA — VEÍCULOS FLEX E MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA DO CICLO OTTO

A CURIOSIDADE MATOU O GATO, MAS A SATISFAÇÃO O RESSUSCITOU.

Prosseguindo de onde paramos no capítulo anterior, os motores de combustão interna do ciclo Otto transformam a energia calorífica produzida pela expansão dos gases que resulta da combustão da mistura ar-combustível na energia mecânica que que faz o carro se movimentar. Para isso, o combustível líquido precisa ser vaporizado e combinado com certa quantidade de ar.

Antigamente, essa tarefa ficava a cargo do carburador; atualmente, ela é executada por um sofisticado sistema conhecido como “injeção eletrônica”. A proporção entre o ar e o combustível, dá-se o nome de taxa estequiométrica (não confundir com taxa de compressão).

Para produzir um ciclo de força, são necessários quatro cursos sucessivos do pistão, daí porque também é correto dizer "motor de quatro tempos". São eles: 1)admissão; 2) compressão; 3) explosão; 4) descarga (ou escapamento). Somente a terceira fase (também chamada de ciclo de força ou de combustão) é considerada ativa, já que nas demais não há produção de energia.

Motores de dois tempos são largamente utilizados em motocicletas, e os do ciclo Diesel, em caminhões e utilitários. Na Europa, motores a diesel equipam a maioria dos carros de passeio, mas o mesmo não ocorre aqui pelas nossas bandas, pois o preço do óleo diesel é subsidiado.

Embora fuja aos propósitos desta sequência detalhar essas tecnologias "alternativas", vale mencionar que, no diesel, é o ar, e não a mistura ar-combustível, que é aspirado para o interior da câmara pelo movimento descendente do pistão e comprimido quando o êmbolo retorna ao PMS (ponto morto superior). O óleo só é injetado no final do ciclo de compressão, quando a pressão chega a ser 60 vezes superior à inicial e a temperatura atinge patamares elevadíssimos. Como a combustão ocorre por auto ignição, esses motores não usam velas, bobinas, platinado, condensador, distribuidor e outros penduricalhos que tais.

Voltando à vaca fria, no ciclo Otto a combustão se dá a cada duas descidas do pistão. Na primeira (fase de admissão), a depressão criada no interior do cilindro pelo movimento descendente do êmbolo, combinado com a abertura da válvula de admissão (ou válvulas, já que pode haver mais que uma por cilindro) e o fechamento da(s) válvula(s) de escapamento, suga a mistura ar-combustível na proporção definida pelo sistema de injeção eletrônica (ou pelo carburador, no caso dos carros antigos) e no volume determinado pela válvula de borboleta, que se abre em até 90.º, conforme a pressão exercida pelo motorista no pedal do acelerador. Quanto maior for a abertura dessa válvula, maiores serão a quantidade de mistura comprimida no interior da câmara (fase de compressão), a energia calorífica gerada pela combustão (fase de combustão ou explosão), a energia mecânica produzida pelo movimento descendente do pistão durante o ciclo de força e, em última análise, o torque e a potência gerados pelo motor.

A energia calorífica resultante da queima da mistura durante a combustão expande os gases no interior da câmara, resultando na energia mecânica que empurra o pistão de volta ao ponto morto inferior (PMI). O movimento descendente do êmbolo é convertido pela biela na força rotacional que gira o virabrequim e o volante do motor. Este último, assessorado pelo sistema de embreagem (ou pelo conversor de torque, no caso da transmissão automática), transfere essa força para a caixa de mudanças (câmbio), que a desmultiplica e repassa ao diferencial, que a distribui para as rodas motrizes e faz o carro se mover — "mover" é força de expressão, já que modelos atuais de alta performance atingem 100 km/h a partir da imobilidade em menos de 3 segundos, além de alcançarem velocidades máximas superiores a 300 km/h.

Amanhã eu conto o resto.

AINDA SOBRE A EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA — INJEÇÃO ELETRÔNICA DE COMBUSTÍVEL E MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DO CICLO OTTO

SE A MÔNICA É DO TAMANHO DO CEBOLINHA E DO CASCÃO, POR QUE ELES A CHAMAM DE BAIXINHA?

Uma nova crise do petróleo levou à retomada do uso do etanol como combustível automotivo em 2003, mas então o carburador já era peça de museu e a injeção eletrônica propiciara o desenvolvimento de motores flexíveis (capazes de queimar tanto etanol quanto gasolina ou uma mistura de ambos em qualquer proporção).

O primeiro veículo nacional "descarburado"  foi o VW Gol GTI — uma série esportiva limitada e cara daquele que se tornou o carro nacional mais popular depois que o Fusca deixou de ser fabricado —, e o primeiro "flexível" foi o Gol Total Flex, que a Volkswagen apresentou em 2003, em comemoração a seus 50 anos de operação no Brasil. Houve também modelos "multicombustível", como o Astra Multifuel, lançado pela GM em 2005, e Siena Tetrafuel, lançado em 2006 pela Fiat. Ambos rodavam tanto com gasolina quanto com etanol e GNV, mas só o modelo da Fiat suportava gasolina sem adição de álcool, como a que é vendida na maioria dos países vizinhos. Por razões que agora não vêm ao caso, a produção desses modelos foi descontinuada, mas os veículos "flex" caíram no gosto do consumidor tupiniquim, e hoje representam 80% da frota nacional.

Anos luz de tecnologia separam os veículos a álcool dos anos 1980 dos flexíveis atuais. Dirigir as carroças de antanho era uma tortura. Além do consumo exagerado e da exigência de manutenção constante, fazer o motor "pegar" e aquecer nas manhãs de inverno era uma provação. Havia gente que deixava o carro ligado enquanto tomava banho, café, e se vestia para o trabalho. Já os flexíveis atuais são igualmente eficientes com qualquer um dos dois combustíveis, isoladamente ou misturados, e o motorista não sente a menor diferença, a não ser a potência, o torque e o consumo ligeiramente superiores quando abastece com etanol.

Essa tecnologia só se tornou possível quando a indústria finalmente aposentou o pré-histórico carburador, que dosava a mistura através de gargulantes (também chamados de “giclês), resultando numa taxa estequiométrica imutável, por volta de 14,6:1 nos modelos à gasolina e 8,4:1 nos modelos a álcool. Isso significa 14,6 e 8,4 mais ar, respectivamente, do que combustível, o que deixa claro quão mais "rica" precisa ser a mistura quando se utiliza o etanol. 

Observação: Por taxa estequiométrica, entenda-se a proporção entre a quantidade de ar e de combustível que chegam até a câmara de combustão, seja através do carburador, seja pelo sistema de injeção eletrônica.

Com a injeção eletrônica, sensores estrategicamente posicionados realizam diversas medições em tempo real e enviam os dados a um módulo, e este promove ajustes na mistura, no ponto de ignição, etc., de maneira a otimizar a queima da mistura. Daí a razão de podermos colocar no tanque dos “flexíveis” gasolina, álcool ou a mistura de ambos em qualquer proporção.

Os principais componentes de um motor atual são basicamente os mesmos usados no início do século passado: cilindros, cabeçote, cárter (espécie de “depósito” de óleo lubrificante), pistões (ou êmbolos), bielas, virabrequim (ou árvore de manivelas) e válvulas (e respectivo mecanismo de acionamento).

Os cilindros ficam no bloco, entre o cabeçote e o cárter. Sobre cada um deles, duas ou mais válvulas acionadas pelo “eixo-comando” abrem e fecham a comunicação entre a câmara de explosão e os dutos de admissão e escapamento. Abaixo dos cilindros, os mancais (apoios) suportam o virabrequim, que é ligado aos pistões por meio de bielas e acoplado a um “volante” metálico cuidadosamente balanceado. No interior de cada cilindro, um pistão realiza movimentos de vai-e-vem milhares de vezes por minuto (vertical nos motores “em linha”, em ângulo nos modelos “em V” e horizontal nos propulsores “boxer”, como os refrigerados a ar que a VW usava no Fusca, na Brasília e nos primeiros Gol, com quatro pistões são contrapostos e trabalhando horizontalmente).

Amanhã a gente continua.

VEÍCULOS FLEX: MELHOR USAR GASOLINA OU ÁLCOOL? (FINAL)

ALGUMAS PESSOAS PERGUNTAM: POR QUÊ? OUTRAS PERGUNTAM: POR QUE NÃO?

Você certamente já ouviu que o álcool desgasta mais as peças do motor do que a gasolina, que os carros Flex se “acostumam” quando são abastecidos sempre com o mesmo combustível, que alternar entre os combustíveis prejudica o motor, que é preciso zerar o tanque para mudar de combustível, e assim por diante. Se não ouviu, ainda vai ouvir; afinal, se todo mundo só falasse daquilo que realmente entende, o silêncio seria insuportável.

As montadoras afirmam que não há diferenças perceptíveis ou problemas gerados pelo abastecimento com qualquer proporção álcool-gasolina. Para quem usa o veículo em condições normais, o importante é abastecer em postos confiáveis — o difícil é separar o joio do trigo, pois preço elevado não garante boa qualidade, mas isso é outra história —, seguir a regrinha dos 70% e atentar para as especificações referentes à taxa de compressão do motor e às quantidades de torque e potência geradas pelo seu veículo com cada combustível (essas informações constam das especificações técnicas, no manual do proprietário, mas também podem ser obtidas no site do fabricante).

Observação: O tipo do combustível é determinante na definição da taxa de compressão, que é a base para a escolha de outros parâmetros do projeto — como calibração do sistema de injeção, gerenciamento da transmissão e controles eletrônicos e de diagnóstico de falhas, entre outros. 

Motores a gasolina costumam usar taxas de compressão entre 8:1 e 12:1, enquanto os movidos a etanol funcionam melhor com algo entre 12:1 e 14:1 (já os propulsores a Diesel trabalham com taxas ainda mais altas, entre 15:1 e 18:1, mas isso é conversa para uma outra vez). Nas versões Flex, é preciso encontrar um meio termo, mas os fabricantes sempre acabam privilegiando um combustível em detrimento do outro. 

Veículos destinados à exportação costumam apresentar taxas de compressão mais baixas, já que priorizam o uso da gasolina. Nos projetos focados no álcool, a taxa média fica em torno de 13:1. Assim, se a potência gerada for quase a mesma nos dois combustíveis — por exemplo, 144 cv com etanol e 141 com gasolina — e o consumo, bem mais elevado no álcool — 5,5 km/l (E) e 9 km/l (G), também por exemplo —, use gasolina (a menos que a diferença de preço for maior que 30%, o que raramente se verifica na prática). Já se diferença de potência for expressiva — 111 cv com álcool e 104 cv com gasolina, por exemplo — e a do consumo, irrelevante — 7,8 km/l (E) e 8,5 (G), também por exemplo —, abasteça com etanol, ainda que a diferença de preço seja menor que 30%.

Este breve resumo encerra — ou interrompe temporariamente — nossa abordagem sobre álcool, gasolina e sutilezas da mecânica automotiva. Espero que vocês tenham gostado e que minhas dicas lhes tenham sido úteis de alguma maneira. Dúvidas, curiosidades, ponderações, experiências pessoais? Deixem seus comentários.

VEÍCULOS FLEX: MELHOR USAR GASOLINA OU ÁLCOOL? (Parte 16)

SUTOR, NE ULTRA CREPIDAM.

Como já foi dito ad nauseam nesta sequência (mas não me custa repetir em atenção a quem está chegando agora), os motores bicombustível que equipam nossos veículos Flex são dimensionados para funcionar tanto com etanol quanto com gasolina — ou com os dois combustíveis misturados em qualquer proporção.

Há quem recomende adicionar álcool à gasolina para aproveitar as propriedades solventes do etanol, que ajudam a evitar o acúmulo de resíduos carboníferos nos bicos injetores. Mas é bom lembrar que a gasolina servida nas bombas dos postos já vem “batizada” com 26% de álcool (para aumentar a octanagem e baratear o produto). Há também quem sugira encher o tanque apenas com gasolina a cada seis meses ou depois de rodar 5 mil quilômetros com álcool, o que ocorrer primeiro, como forma de evitar a formação de depósitos e melhoraria a performance do motor. 

A primeira dica até faz sentido, embora seja mais vantajoso usar gasolina aditivada. Quanto à segunda, o etanol é um combustível “limpo” e, portanto, dispensa aditivos — mesmo assim, alguns postos da bandeira Shell oferecem a versão aditivada. Mas abastecer ou não com gasolina de tempos e tempos, pura ou misturada ao etanol em qualquer proporção, fica a critério do usuário, que não deve ver nisso uma solução para conservar o motor mais limpo ou prolongar sua vida útil.

A partir dos gases resultantes da queima da mistura ar-combustível, um componente chamado sonda lambda identifica o combustível existente no tanque dos veículos Flex (ou a proporção entre o álcool e a gasolina) e informa a central do sistema de injeção, que ajusta o motor para o melhor desempenho. Portanto, pouco importa se você colocou “x” litros de etanol e completou o tanque com gasolina ou vice-versa, pois a sonda lambda reconhecerá a proporção exata de cada um deles e passará essa informação para o módulo da injeção.

No caso dos motores de 3 cilindros — veja mais detalhes nos capítulos em que eu tratei do downsizing —, a regrinha dos 70% pode ser ajustada para 75%, mas ninguém melhor do que o proprietário para acompanhar o consumo de seu veículo, tanque a tanque, e escolher o combustível (ou proporção) que achar mais conveniente. Mas convém ter em mente que o desempenho com álcool costuma ser superior, e que o aumento no consumo acaba sendo compensado pela diferença de preço entre o etanol e a gasolina.

Em viagens por rodovias com pouca oferta de combustível (ou seja, quando os postos ficarem muito distantes uns dos outros) é mais indicado abastecer com gasolina, que garante maior autonomia (mais quilômetros por litro e, consequentemente, por tanque). Em situações emergenciais, o álcool puro (96º GL) vendido em farmácias e drogarias pode ser usado sem problemas (além do preço, naturalmente, que é bem maior que o do etanol vendido nos postos). Mas jamais use o álcool comumente encontrado em supermercados (46º GL), pois ele contém 54% de água. Não acredita? Então experimente colocar um pouc num pires e aproximar um palito de fósforo aceso — em vez do álcool se inflamar, o fósforo é que se apagará.

Independentemente do combustível que você escolher para completar o tanque, o abastecimento deve ser interrompido assim que o bico da bomba desarmar pela primeira vez. Isso porque desde 1988, quando os veículos passaram a ser equipados com um filtro de carvão ativado (cânister) para minimizar a emissão de poluentes, que não se deve encher o tanque “até a boca” — aliás, isso nunca foi uma prática recomendável, pois sempre envolveu o risco de o combustível transbordar e manchar a pintura. Então, autorize o frentista a, quando muito, arredondar o valor. Do contrário, o excesso de combustível pode fluir pelo tubo localizado na parte superior do tanque e atingir o cânister, que foi projetado filtrar os vapores, mas não para entrar em contato com líquidos.

Se você abastece sempre com etanol, a limpeza dos bicos injetores — que as oficinas estão sempre prontas a empurrar para faturar uns trocados a mais — costuma ser desnecessária. Portanto, muito cuidado com a conversa fiada dos adeptos da empurroterapia e picaretas da rebimboca da parfuzeta. 

Conforme a gente viu ao longo desta interminável sequência, a injeção eletrônica é capaz de prover a quantidade de mistura ar-combustível adequada a cada momento específico do funcionamento do motor. Os primeiros modelos eram do tipo monoponto, ou seja, contavam com um único bico injetor, mas os mais modernos são do tipo multiponto, isto é, têm um bico para cada cilindro (veja foto), garantindo um melhor aproveitamento do combustível. Em determinadas situações, a limpeza dos bicos — também chamada de “descarbonização” — e do TBI (corpo de borboleta) pode ser necessária, mas desde que como procedimento corretivo. Em outras palavras, “limpeza preventiva” quando o veículo não apresenta perda de potência ou aumento anormal no consumo é apenas um artifício usado por maus profissionais da reparação automotiva para tomar dinheiro dos incautos.

Amanhã a gente conclui.