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quarta-feira, 30 de outubro de 2019

SOBRE O COMANDO DE VÁLVULAS VARIÁVEL E OUTRAS INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS


O TRÂNSITO DE SÃO PAULO É DE SEGUNDA, MAS OS MOTORISTAS SÃO DE PRIMEIRA. ATÉ PORQUE É QUASE IMPOSSÍVEL ENGATAR A SEGUNDA MARCHA.

Depois de incorporar ao cabeçote as válvulas, respetivo eixo-comando et al, a evolução tecnológica propiciou o surgimento de motores multiválvula com comandos variáveis — um conceito antigo, mas que só recentemente passou a ser aplicado em veículos de passeio sem pretensões esportivas, mediante o qual é possível não só melhorar o torque e a potência, mas também reduzir o consumo de combustível e a emissão de poluentes.

Observação: Aumentando para quatro o número de válvulas por cilindro e adotando o duplo comando para controlar sua abertura e fechamento, otimiza-se o fluxo dos gases e se produz mais potência em alta rotação, mas compromete-se a geração de torque em baixa, o que obriga o motorista a manter o motor sempre "cheio", reduzindo constantemente as marchas e "esticando-as" até o ponteiro do conta-giros atingir a faixa vermelha. No trânsito urbano, isso não só acaba com o prazer de dirigir como aumenta o consumo de combustível e compromete a vida útil dos componentes, daí a adoção dos comandos de válvula variáveis

Por serem capazes de otimizar os índices de torque, potência, consumo e emissão de poluentes, os comandos variáveis vêm sendo largamente utilizados pelos fabricantes, tanto nos pequenos motores tricilíndricos quanto nos poderosos V8. Basicamente, eles funcionam como os "não-variáveis", gerenciando mecanicamente a abertura e o fechamento das válvulas de admissão e escapamento (responsáveis pela entrada da mistura ar-combustível nos cilindros na fase de admissão e pela expulsão dos gases remanescentes da combustão na fase de exaustão).

Embora já existam tecnologias mais sofisticadas, o acionamento das válvulas através de cames (ressaltos excêntricos da árvore de comando que atuam sobre as hastes das válvulas) ainda é a solução mais usada.

ObservaçãoConforme já foi explicado, o comando "pega carona" no movimento rotacional do virabrequim, mas gira com metade da velocidade deste, já que as quatro fases (ou tempos) do ciclo Otto são completadas a cada duas voltas completas do virabrequim, e o "momento motor" se dá na terceira fase (combustão), depois de o pistão ter aspirado e comprimido a mistura (nas fases de admissão e compressão, respectivamente). O motor só funciona se comando e virabrequim trabalharem harmonicamente, porque as válvulas de admissão e escapamento precisam abrir no momento certo do sobe-e-desce dos pistões e permanecer fechadas nas fases durante as fases de compressão e descarga. Para se obter esse resultado, polias dentadas são instaladas na extremidade dianteira de ambos esses eixos e interligadas por uma correia de distribuição (ou corrente, caso o fabricante opte por usar engrenagens em vez das polias). Como as polias são de tamanhos diferentes, o comando gira 360° a cada duas voltas completas (720º) do virabrequim. Na figura que ilustra esta postagem, a mão direita do mecânico aponta para um came do eixo-comando e a esquerda segura a polia dentada de distribuição.

Comandos não-variáveis atuam sobre as válvulas sempre do mesmo jeito, independentemente das necessidades específicas do motor nas diversas faixa de rotação. Com a adoção dos comandos variáveis, tornou-se possível obter mais torque em baixas rotações e mais potência em regimes mais elevados de giro sem alterar o deslocamento volumétrico do motor (detalhes no capítulo anterior; sobre torque e potência, sugiro rever o que foi explicado nesta postagem). Apesar de haver diferenças entre os dois sistemas, seus princípios básicos de funcionamento são os mesmos: o came empurra a haste da válvula, fazendo-a vencer a resistência da mola e abrir — ou alivia a pressão, fazendo com que ela retorne à posição original, que é fechada.

A diferença é que os comandos variáveis são capazes gerenciar não só o "momento" do pistão em que a válvula deve abrir e fecha, mas também o tempo durante o qual esta deve permanecer aberta e a dimensão física da abertura (já existem soluções mais avançadas, como o sistema Freevalve, sobre o qual falarei mais adiante).

Como o ciclo Diesel e demais alternativas ao Otto, os motores de 2 tempos fogem ao escopo desta abordagem, mas, da feita que eles foram largamente utilizados em motocicletas — e até mesmo em carros de passeio dos anos 1960 —, resolvi dedicar-lhes algumas linhas na próxima portagem.

quinta-feira, 8 de novembro de 2018

VEÍCULOS FLEX: MELHOR USAR GASOLINA OU ÁLCOOL? (Parte 5)


SEMPRE QUE VOCÊ CHEGAR PONTUALMENTE A UM ENCONTRO, NÃO HAVERÁ NINGUÉM PARA TESTEMUNHAR, MAS SE ATRASAR, A OUTRA PESSOA CERTAMENTE TERÁ CHEGADO ANTES DE VOCÊ.

À luz do que vimos nas postagens anteriores sobre ciclo de compressão e taxa de compressão, tomemos como exemplo um hipotético motor 1.6 de 4 cilindros cuja capacidade de cada cilindro seja de 400 cm3 (medida com o pistão em seu ponto morto inferior, isto é, na posição mais baixa) e de 40 cm3 no ponto morto superior (posição mais alta). Essa diferença se traduz numa razão de compressão de 10:1, ou seja, a mistura pulverizada na câmara é comprimida 10 vezes pelo movimento ascendente do pistão, no ciclo de compressão, até ser inflamada pela centelha produzida pela vela de ignição. 

O que a Nissan fez foi encontrar uma forma de variar essa relação, não para otimizar os motores bicombustível fabricados no Brasil, naturalmente, mas com vistas aos propulsores turbinados de sua marca (voltaremos a esse assunto numa próxima oportunidade). Todavia, dada a diferença entre as taxas de compressão dos motores a gasolina e a álcool, essa tecnologia pode melhorar significativamente o desempenho de nossos veículos Flex.

Devido à diferenças de poder calorífico, a gasolina produz melhores resultados com taxas de compressão em torno de 10:1, ao passo que o etanol requer taxas mais elevadas, entre 11,5:1 e 14:1. Atualmente, o que os fabricantes fazem é estabelecer uma relação que atenda às exigências dos dois combustíveis — uma solução “meia-boca” que, de quebra, aumenta o consumo dos veículos Flex em relação a modelos projetados para usar apenas gasolina, mesmo quando abastecidos com gasolina (com álcool o consumo será sempre maior, já que seu poder calorífico é inferior ao da gasolina e, portanto, requer uma mistura mais “rica”).

Uma taxa de compressão variável permitiria aproveitar o melhor de cada combustível — tendo em vista não só o consumo, mas também o desempenho e a emissão de poluentes. Enquanto essa tecnologia não chega às nossas “carroças”, fica valendo a velha regrinha dos 70% — ou seja, o uso do álcool é mais vantajoso quando seu preço é igual ou inferior a 70% do preço da gasolina. Para facilitar, multiplique o preço do litro da gasolina por 0,7. Se o resultado for superior ao preço do etanol, vale a pena usar esse combustível. 

Mas é bom lembrar que outros aspectos além do preço fazem do álcool uma opção mais vantajosa, como veremos nos próximos capítulos.