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Futuro dos motores de combustão interna

  1. 1. No futuro seu carro não terá comandosde válvulas– e ele será bem mais rápido e econômico por isso LEONARDOCONTESINI14 MARÇO, 2015 222 COMENTÁRIOS No futuroseucarro não terá comandosde válvulas –e ele serábemmaisrápidoe econômicopor isso AurelioLampredi,omagoitalianodosmotoresFerrari e Fiatdiziaque “motoresnãobebem, eles respiram”.A afirmaçãoé umareferênciaàimportânciadofluxode ar para produçãode potênciaem motoresde aspiraçãonatural.Comoa entregade combustível dependeapenasde variáveis mecânicas,quantomaisar passar peloseumotor,maispotênciaele produzirá. É por issoque uma das maneirasmaissimplesde extrairmaispotênciadomotordoseucarro é alteraro comandode válvulas.Você pode fazerumsimples “overlap”ou“cruzamento”dos comandos,alterandootempoemque as válvulasde admissãoe escape permanecemabertas simultaneamente.Nesse caso,ofluxodosgasesde escape ajudamaaumentaro fluxode admissão por diferençade pressãoformadapelavelocidade doescape.Você tambémpodetrocaras árvores de cames — a peçaque chamamosde “comandode válvulas” — por outrasde maiorlevante ou maiorduração (ouambos) para extrairmaisforça do motorou modificarascurvas de torque e potênciade acordocom sua necessidade. bialbero3 Motor AlfaRomeocom comandoduplo
  2. 2. Essas mudanças,contudo,sãolimitadase alteramsignificativamenteascaracterísticasdo motor.Por exemplo:umcomandode válvulascomlevante e duraçãomuitoaltosterãomaisganhosde potência e torque,masterãoseudesempenhomáximosomente emrotaçõesmaiselevadas,resultandoem um desempenhoirregularembaixasrotações — poisaaberturaaumentadareduziráa velocidadedo ar admitidoe a turbulêncianocilindro.Éporissotambém, que os antigosmotores16 válvulas pareciamfracosem rotaçõesbaixas — há muitaspassagens(duasválvulasemvezde uma) para poucoar. Por outrolado,um comandocom menoslevante e duraçãoterámaistorque e potênciaembaixas rotações,mas nãopermitiráque oar entre nomotor com velocidade suficiente paraproduzirmais desempenhoemrotaçõeselevadas,dandoaimpressãode que omotorestá“amarrado”. Foi essafaltade versatilidade que levouaindústriaadesenvolverseussistemasde variaçãodos comadosde válvulas,que alteramoacionamentodasválvulasde acordocoma necessidade.Em baixasrotaçõeso comandoassume umperfil paraentregarmelhortorque,e emaltarotação o sistemaoalterapara aumentara velocidadedofluxode are assimproduzir maispotência.Cada fabricante temseusistemapróprio — omaisfamosotalvezsejaoVTEC da Honda — e cada sistema temseutipode variação:uns modificamotempode abertura,outrosmodificamolevante,outros conseguemalterarooverlappingdasválvulase outrosfazemtudoisso(paravercomo eles funcionamdê umaolhadaneste postque fizemosháalgumtempo). Mesmoassimessescomandosaindatêmuma limitaçãofísica:você nãoconsegue combinarperfis extremose/ouintermediáriosde comandosde válvulasparaotimizarofuncionamentodomotor para modosde condução diferentes.Porexemplo:atualmente aeletrônicapermite alterar assistênciadadireção(elétrica),cargadosamortecedores(magnéticos),respostasdoacelerador (eletrônico) e válvulasde escape.Ocomandode válvulastambémpode servariado,masosressaltos do comandonão podemmudarde forma porseremfundidosemumapeçaúnicade metal e por isso são limitadosàsespecificaçõesusadasemsuafabricação. Alémdisso,osistemaatual de comandostambémé limitadopelaaçãodasmolasdas válvulas,que podemcausar o chamadoflutuamentode válvulas,ou“valve float”.Issoacontece quandoamola não suportaa frequênciaexigidapelarotaçãodo motor,e acaba não retornandoaválvula,que começa a vibraraberta,podendofuraro pistãodurante a compressão. Então como contornaressalimitação?Eliminandoocausadordo problema:ocomandode válvulas!
  3. 3. Por maisbizarroque pareça, o desenvolvimentode ummotorde “válvulaslivres”(ouFree Valve Engine) nãoé exatamente novo.Paracombateraslimitaçõesdocomandode válvulascomcamese molas,a Fórmula1 usa molaspneumáticas(baseadasemgasescomprimidoscomoumamortecedor) desde osanos1980, eliminandoaflutuaçãode válvulas.A Renaultchegouadesenvolveremcaráter experimental umtremde válvulascomatuadoreshidráulicosparaaberturae fechamentodas válvulas,masosistemanuncachegoua ser implementadode formaprática. A Fiatdeuum passonessadireçãocom seusmotoresMultiair,que é umsistemade variaçãode comandoque usa atuadoreseletro-hidráulicosparavariaro levante dasválvula.Esse sistemaainda usa árvoresde cames,mas na admissãoelasnãoacionambalancins,e simatuadoreseletro- hidráulicoscarregadoscomóleopressurizadocapazesde variaro levante dasválvulasde acordocom os fluxoe massade ar medidospelaECUno coletor. O sistemade “válvulaslivres”,ou“free-valve engine”é opasso seguinte,que eliminaasárvoresde camese acionaos atuadoressomente com pulsoselétricosenviadospelaECU.O sistemajáestáem desenvolvimentohámaisde 20 anospor várias iniciativasdiferentes.A maisrecente e promissora, contudo,já estáemseu14º anode desenvolvimentoe vemsendotestadacomsucessohácinco anos. E quempor trás dessapesquisae desenvolvimento?ChristianVonKoenigsegg,omesmocaraque inventouumsupercarrohíbridode 400 km/hque não temcâmbio. A base do funcionamentodomotorsemcomandode válvulasé a boa e velhaeletrônica.Sim, se você usa a ordenaçãológicade elétronsparacontrolara alimentaçãodomotor,a igniçãodocombustível, o acelerador,suspensãoe até sistemasimportantesde segurança — tudode formaintegradae harmonizada— por que não incluirnareceitaotrem de válvulas? A ideiaé realmente simples(aexecuçãoque nãoé):emvezde usaruma árvore de cames sincronizadamecanicamente comovirabrequim,você trocaessaspeçaspesadase antiquadaspor atuadoreseletropneumáticos — esse negócionaimagemabaixo.A sincronizaçãoé feitapelomesmo sensorque mede avelocidade e posiçãodovirabrequim, bastandoapenasprogramaraECU para enviaraosatuadoreso sinal elétricode aberturadasválvulas.Ébasicamente omesmoprincípiode acionamentodasválvulasinjetoras,mascomaberturade válvulasdomotorem vezde injeçãode combustível.Oretornodasválvulascontinuasendofeitopormolas.
  4. 4. Koenigsegg-Free-Valve-Concept Da mesmaforma que as válvulasinjetoraspodempulsarsimultaneamente ousequencialmente,você poderiafazeromesmocom as válvulasdomotoracionadaspor atuadoreseletropneumáticos.Além disso,cada atuadoré independente dosoutros,e pode variartempoe duraçãode aberturae o levante daválvulausandoapenasprogramaçãoeletrônica — olimite é ocomprimentodahaste da válvula.Issosignificavocê pode terquantosperfisde aberturade válvulasprecisar.Emmotoresde quatro válvulasporcilindro,porexemplo,é possível manterduasfechadase trabalharsomente com as outras duas. E tem mais:como os atuadorespermitemqualquerabertura,qualquerlevante e qualquerduração, ChristianVonKoenigseggafirmaque elespodemeliminaraté mesmoocorpo de borboleta, acelerandoomotordiretamente nasválvulas — oque trariarespostasmaisrápidasemrelação à admissãocomborboleta.Porúltimo,você poderiaterumsistemamaiseficiente de desativaçãode cilindros. Comose nãobastasse,tudoissoaindalevariaà reduçãono consumode combustível devidoao melhorcontrole daalimentaçãodomotore ainda resultaemumcabeçote 50% maiscompactoe 30% maisleve,umavezque nãohaverápoliasnemcorreias/correntesde sincronização. Se você estápensandonapossibilidade de falhase achance de quebraro motorpela“falência”das válvulas,issotalvezsejaquestãode criarummodo de segurançaque mantémas válvulascomum
  5. 5. levante mínimoousimplesmentecortaa alimentaçãodomotor.O sistemaValvetronicdaBMW, por exemplo,tambémaceleraomotorcom a variaçãodo acionamentodasválvulas — aadmissãofica totalmente abertaassimque é dadaa partida — mas emcaso de falhaemalgumadas válvulasdo sistema,aválvulapassaa funcionarcomlevante e duração mínimose a borboletavoltaaser controladapeloacelerador. Comoditoantes,a Koenigseggestátrabalhandonissohá14 anos,emparceriacom empresasde engenhariaindependentese “algunsfornecedoresde componentesparaa indústria”,segundoChris VonK. O sistemajáfoi instaladoemumaperuaSaab 95 para testespráticose já rodoumaisde 60.000 km emdoisanos e meiosemapresentarproblemas.Porisso,elemesmoafirmaque é apenas uma questãode “algunsanos”para ver essessistemasequipandocarroscomuns.Seupróximocarro, quemsabe.

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