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quinta-feira, 29 de agosto de 2019

AINDA SOBRE A EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA E OS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA DO CICLO OTTO — SISTEMA DE ARREFECIMENTO, CABEÇOTE E JUNTA

A POLÍTICA É UMA ARMA; FAZER POLÍTICA É SABER QUANDO APERTAR O GATILHO. 

Vimos que um motor de combustão interna (ciclo Otto) divide-se basicamente em cabeçote, bloco e cárter, que cilindros, pistões, bielas, virabrequim etc. ficam no bloco e que, nas configurações atuais, válvulas e respectivo eixo-comando ficam no cabeçote, que é responsável por controlar a entrada da mistura ar-combustível que preenche os cilindros e, após ela ser comprimida e inflamada na câmara de explosão, expulsar os gases remanescentes. Vimos também que o movimento de sobe e desce dos pistões precisa ocorrer de maneira sincronizada com a abertura e o fechamento das válvulas, e que essa sincronização é feita por engrenagens (ou polias dentadas) presas ao virabrequim e ao eixo-comando de válvulas e ligadas entre si por uma correia (ou corrente) de distribuição. Dito isso, vamos em frente.

Para o motor funcionar adequadamente, sua temperatura precisa ser mantida em torno de 90ºC. Assim, uma mistura de água desmineralizada e etileno glicol circula constantemente por uma "galeria" de dutos existentes nas paredes do bloco e do cabeçote (sem entrar em contato com os componentes internos do motor, tais como válvulas, pistões, bielas etc.), passando de tempos em tempos pelo radiador, onde um fluxo de ar promove a troca de calor com o ambiente.

Nos veículos antigos, o assim chamado sistema de arrefecimento era formado por um radiador — que acumulava as funções de reservatório de água e dissipador de calor —, uma bomba d'água acionada mecanicamente — responsável pela circulação forçada da água e uma hélice, também acionada mecanicamente, que sugava ar "frio" do ambiente e o "empurrava" através das aletas do radiador, de modo a manter a temperatura da água sob controle. Como esse sistema não era selado, a perda de água por evaporação exigia que se checasse o nível regularmente, sob pena de "o motor ferver" — sobretudo em dias de muito calor e/ou em percursos congestionados (em regimes de baixa rotação do motor, a hélice não produzia ventilação suficiente para impedir o superaquecimento do sistema).

Mais adiante, passou-se a utilizar um sistema selado, no qual um líquido de arrefecimento com etilenoglicol (que tanto eleva o ponto de ebulição da água quanto evita que ela congele em situações de baixas temperaturas). A ventoinha, por ser elétrica, não rouba potência do motor; por ser controlada por um sensor de temperatura, ela só é acionada quando isso realmente é necessário. A hélice gira sempre em alta velocidade, independentemente da rotação do virabrequim, e uma válvula termostática posicionada entre o radiador e o bloco dosa a passagem do líquido de arrefecimento, fazendo com que que a temperatura ideal seja atingida em poucos minutos, mesmo em dias frios. Por fim, um vaso expansor translúcido permite verificar o nível do líquido (que é colorido, conforme se vê na imagem acima) sem que seja preciso remover o tampão. 

Observação: O ideal é fazer essa checagem com o motor frio e o carro parado numa superfície plana, e que o nível do líquido deve ficar entre as marcar de "mínimo" e "máximo" — e se for preciso completá-lo, usar o produto adequado, já que abastecer o reservatório com água pura irá alterar a proporção do etilenoglicol.  

O cabeçote é afixado ao bloco do motor por parafusos que devem ser apertados de forma alternada e com o auxílio de um torquímetro. Uma junta de metal elastômero (ou de metal multicamadas combinado comum componente líquido, semelhante a uma cola) garante o perfeito assentamento das peças, o que é fundamental para impedir o vazamento da compressão e evitar que o líquido de arrefecimento contamine o óleo lubrificante, além de proteger as partes metálicas de corrosão e empenamento. 

Neste ponto, abro um parêntese para dizer que a "câmara de explosão" — mencionada de passagem nas postagens anteriores — consiste no espaço remanescente, no interior do cilindro, entre a cabeça do pistão no PMS (ponto morto superior) e um "rebaixo" no cabeçote, que tem o mesmo diâmetro do cilindro e funciona como uma pequena "extensão" deste (repare na figura ao lado). É para dentro desse espaço que a mistura ar-combustível é "empurrada" pelo movimento ascendente do êmbolo no ciclo de compressão (você encontrará mais detalhes no capítulo anterior, embora essa questão vá ser revista mais adiante), para, então, ser inflamada pela centelha produzida pela vela de ignição, que dá início ao ciclo de combustão (ou explosão), que corresponde à única fase do ciclo Otto que realiza trabalho, ou seja, que gera energia. 

Continua no próximo capítulo.

sexta-feira, 23 de novembro de 2018

VEÍCULOS FLEX: MELHOR USAR GASOLINA OU ÁLCOOL? (Parte 12) — DOWNSIZING



Vimos que torque é trabalho e potência é a rapidez com que esse trabalho é realizado. Vimos também que essas grandezas são expressas, respectivamente, em kgfm e cv nas fichas técnicas dos carros nacionais, e que o deslocamento volumétrico do motor não é o único responsável pela quantidade de torque e potência que ele é capaz de produzir. Agora, veremos o que significa “downsizing”.

Numa tradução livre, o termo downsizing designa “encolhimento” e comumente utilizado em relação a redução de pessoal ou de custos no mundo empresarial. No âmbito da indústria automotiva, ele tem a ver com a redução no tamanho dos motores (número de cilindros, deslocamento volumétrico, etc.) sem perda de desemepenho. Assim, os gigantescos V8, como os que marcaram presença no Brasil com o Ford Maverick GT e o Dodge Charger R/T, por exemplo, vêm sendo aposentados e substituídos por propulsores de 4 e até 3 cilindros.

O deslocamento volumétrico do motor (também chamado de clindrada ou capacidade cúbica) é determinado pelo número de cilindros e pelo diâmetro e curso dos pistões. Tradicionalmente, maior deslocamento garantia mais torque e potência, mas a evolução tecnológica vem permitindo que motores com menos cilindros e capacidades cúbicas mais reduzidas tenham desempenho equivalente ao de seus irmãos maiores, mas gastando menos combustível e despejando menos poluentes na atmosfera.

Com 8 cilindros em V e 4.945 cm3 de cilindrada, o motor do Maverick GT produzia (e ainda produz, porque há remanescentes ativos e operantes) 197 cv a 4.600 rpm e torque de 39,5 kgfm a 2.400 rpm, levando os 1.400 kg do sedã esportivo a 100 km/h em 11 segundos e à velocidade máxima de 182 km/h. O consumo urbano o fabricante era de 4,5 km/l (de acordo com o fabricante), mas eu me lembro de ter gasto meio tanque para ir do bairro da Liberdade a Osasco e voltar de lá até o Aeroporto de Congonhas. Tudo bem que era de madrugada, a ideia era testar os limites do carro e aproveitar a Marginal Pinheiros, que naquela época não estava apinhada de radares fotográficos. Portanto, o trajeto não foi feito exatamente devagar, mas o fato é que o consumo daquela barca era assustador! Mesmo assim, para quem gosta do riscado não há nada como o ronco feroz de um V8.

Observação: A inscrição “302-V8” que se vê no paralama dianteiro do Maverick que ilustra esta postagem expressa a cilindrada” do motor em polegadas cúbicas (padrão de medida utilizado nos EUA). Conforme já vimos, a cilindrada corresponde o volume da mistura ar-combustível que os cilindros admitem. Para converter o padrão norte-americano ao utilizado no Brasil (e em diversos países), basta multiplicar o valor em polegadas cúbicas pela constante 16,375. Assim, 302 x 16,375 = 4.945,25, valor que, em números redondos, corresponde ao 5.0 do propulsor do Maverick V8.

Contemporâneo do Maverick, o Fusca 1300, com seu motor boxer de 4 cilindros e 1.298 cm3, dispunha de 46 cv cv a 4.600 rpm e 9,1 kgfm a 2.800 rpm para empurrar seus 800 kg, e levava intermináveis 40 segundos para alcançar 100 km/h (quase a sua velocidade máxima). Tamanha lerdeza não se refletia na economia de combustível (não para os padrões atuais), pois o carrinho bebia um litro de gasolina a cada 7 km (trajeto urbano). A título de comparação, o VW UP! Cross 1.0 TSI, com motor de apenas 3 cilindros e 999 cm3, conta com 105 cv a 5.000 rpm e 16,8 kgfm a 1.500 rpm para levar seus 920 kg a 100 km/h em 9 segundos. Sua velocidade máxima é de 184 km/h e seu consumo urbano, de 14 km/litro.

O grande responsável por esse “prodígio de magia” é a sobrealimentação, velha conhecida dos aficionados por velocidade — quem não se lembra do icônico Porsche 911 Turbo, lançado nos anos 1970? Para entender melhor o que veremos na próxima postagem, clique aqui e relembre como funciona um motor de combustão interna do ciclo Otto.

Bom final de semana a todos e até segunda.