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17 de julho de 2010

ÁLBUM DE MOTORES

Há algum tempo venho pensando em publicar este álbum de motores.

Ele é parte do livro “Motor a Gasolina – Com Suplemento Diesel”, do Engenheiro Victor João Szankowiski, e editado pela Editora Industrial Teco Limitada, sendo que meu exemplar é da 4ª edição, de 1965.

É obra de arte de um entusiasta por engenharia e por motores, com inúmeras preciosidades que não são mais encontradas em livros modernos.

Várias das imagens a seguir mostram motores que eram realidade há 50, 60 anos, em toda sua intimidade mecânica e numérica, contrastando com motores modernos, com tecnologias muito mais avançadas, mas que pelo convívio já nem mais as notamos.

Apresentar estas imagens a vocês, caros leitores, seria uma oportunidade para que notassem o quanto a tecnologia de motores evoluiu nestes últimos anos e, mais do que isso, mostrar que o automóvel do passado era uma máquina relativamente simples porém ineficiente, tornando-se cada vez mais complexa para atingir uma maior eficiência.

Este era meu objetivo a princípio.


Quando revisei as figuras, porém, um outro tesouro, mais sutil, apareceu.
Daqueles tempos para cá, todo um universo de tecnologias periféricas apareceram e se desenvolveram muito além dos sonhos de muitos engenheiros do passado. A revolução da eletrônica, da computação e da ciência de materiais que o digam.

Porém, por mais que um motor atual tenha sido projetado em computadores com programas simuladores de fluxo, construído com as melhores ligas metálicas em cada componente e gerenciado por sistemas de controle digital de última geração, conceitualmente o motor de hoje é praticamente o mesmo de um século atrás, carregando todas as limitações impostas pelas leis da termodinâmica.

Sem uma revolução conceitual, todas as tecnologias acessórias e de apoio só conseguiram uma coisa: levar o conceito cada vez mais perto do seu limite de perfeição.

Num processo de seleção natural, como previa Darwin para os seres vivos, as tecnologias mais eficientes substituem as menos eficientes.

Como para cada passo de melhora de eficiência as tecnologias precisam evoluir e atender a mais requisitos, o resultado é que os motores modernos abandonaram a simplicidade e a ingenuidade do passado, enquanto engenheiros são obrigados a fazerem praticamente as mesmas escolhas. Com isto, os motores tornam-se cada vez mais complexos e semelhantes.

Este processo não é exclusivo dos motores.

Basta acompanhar a história da lâmpada incandescente, inventada por Thomas A. Edison e ainda presente em nossas residências, e verão o mesmo processo, até o ponto de estagnação onde ela não mais evoluiu e, fora questões de qualidade, são praticamente iguais entre todos os fabricantes.

Este processo de amadurecimento e posterior estagnação atende pelo nome de convergência tecnológica, e acontece com todas as tecnologias que não conseguem se reinventar ou serem substituídas por outras conceitualmente mais evoluídas.

O tesouro oculto nas imagens a seguir pode ser percebido observando detalhes técnicos de época, tentados para melhorar ou simplesmente atender requisitos antes que os inconvenientes e limitações dessas escolhas fossem descobertos e uma nova solução melhor tomasse seu lugar.

Observar estes detalhes à luz da moderna tecnologia é voltar no tempo e penetrar na mente do projetista e entender suas decisões em função das disponibilidades físicas, técnicas e científicas.
Antes de começarmos, só alguns lembretes.

- Não sou um especialista em história do automóvel, mas um especialista em tecnologia.
Posso identificar muitas tecnologias num motor, mas não dizer precisamente seu fabricante, seu código de modelo, em que carros foi montado e assim por diante.
Para tanto, eu e vocês, caros leitores, temos a sorte de contar com o BS, o MAO, o AG e os demais entusiastas.

- Para acompanhar minhas descrições, cliquem na imagem do texto para obter uma imagem em tamanho natural maior. Também é possível dar um zoom no texto e nas figuras posicionando o cursor do mouse sobre eles, manter apertada a tecla "Ctrl" do teclado e simultaneamente girar a rodinha do mouse. Isto deve funcionar em qualquer navegador.

- Onde necessário, adicionarei algumas imagens que não pertencem ao álbum original para que os detalhes fiquem bem visíveis.
Chega de papo e vamos ao que interessa.

- Não há muitas referências na legenda sobre o motor a seguir. Talvez o AG possa fornecer mais detalhes suculentos a respeito.
Entretanto, podemos perceber a simplicidade construtiva deste V-8. Há poucos componentes para um motor que não é pequeno.

As válvulas são montadas no bloco, sendo acionadas diretamente pelo comando. Se as válvulas estão no bloco, então os dutos de admissão e de escape também ficam no bloco deixando o cabeçote com a função de tampa para formar a câmara de combustão, com galerias de água para controle da temperatura e como suporte da vela de ignição.
A disposição das válvulas ao lado do pistão desta câmara ganhou um apelido nos manuais de instrução de oficiais mecânicos do exército americano durante a 2ª Guerra Mundial: câmara Mickey Mouse.
Podemos ver um exemplo dela na imagem a seguir:


Porém, esta não é uma câmara de combustão qualquer. Ela avança lateralmente sobre as válvulas, enquanto a metade da cabeça do pistão, oposta às válvulas, fica muito próxima do cabeçote.

Quando o pistão comprime a mistura e rapidamente chega ao ponto morto superior, o volume entre a cabeça do pistão e o cabeçote decresce muito rápido nesta área de proximidade, causando um respingo (squish) rente à cabeça do pistão em direção às válvulas. Este respingo causa forte turbulência na mistura, que queima melhor e com menor tendência à detonação.

Este modelo de câmara de combustão é chamada de "Câmara Ricardo" em homenagem a seu criador, Sir Harry Ricardo (1885-1974), o papa da engenharia dos motores.

Sir Ricardo sabia que as câmaras de combustão com válvulas laterais eram extremamente ineficientes, porém reconhecendo as limitações para a fabricação de motores com válvulas no cabeçote naquela época, se empenhou em determinar o melhor modelo possível de câmara com válvulas laterais. Foi tão bem-sucedido que o aparecimento de motores com válvulas no cabeçote e com alta escala de produção só ocorreria anos depois e que tomaria o espaço dos populares motores de câmaras laterais de forma bem paulatina.

A câmara Ricardo era conhecida pela alta imunidade à detonação, e esta se devia a esta característica de respingo do seu desenho.


Nos mais variados desenhos de câmaras de combustão de motores de ciclo Otto há áreas onde o topo da cabeça do pistão se aproxima muito do cabeçote, causando um respingo proporcional ao tamanho da área. Estas áreas recebem o nome de zonas de laminação, e são projetadas para ficarem nos pontos da câmara mais sensíveis à detonação, geralmente no ponto mais afastado da vela de ignição.

Zonas de laminação muitas vezes são eliminadas por mecânicos e preparadores que não conhecem sua utilidade durante as modificações em cabeçotes e pistões, trazendo graves consequências para a vida futura do motor.

- Outro motor do álbum sem muitas informações.
Entretanto, percebe-se pelo desenho que se trata de um motor de 8 cilindros em linha. É motor de grande cilindrada, porém a potência de 145 hp, ainda por cima bruta, é baixa para os padrões atuais.

Esta não é uma configuração padrão na atualidade. O padrão para automóveis seria um motor em "V".

Em relação a este, o motor em linha possui um virabrequim muito longo, e, portanto, muito elástico. Os esforços que o virabrequim recebe das bielas dos primeiros pistões causam grandes deformações, interferindo no trabalho das bronzinas, especialmente as de mancal.

Reparem agora que este motor só apresenta bronzinas de mancal (fixas no bloco) a cada dois cilindros, evidenciando a idade do projeto. O problema de flexibilidade do virabrequim foi contornado projetando-o bastante robusto.

Não era um motor para alta rotação, nem a aumentava com facilidade, porém oferecia muita suavidade de funcionamento.

Outro detalhe é que este também era um motor com válvulas no bloco.
- Este motor Austin de 4 cilindros já começa a mostrar ares de modernidade, pois apresenta válvulas no cabeçote. O comando ainda se encontra na lateral do motor, com o movimento determinado pelos ressaltos sendo transmitido às válvulas por varetas e balancins.

A cabeça do pistão é plana, com a câmara de combustão lavrada no cabeçote.
Ainda possui uma bronzina de mancal a cada dois cilindros, portanto são três mancais.
Reparem na cilindrada (1,2 litro), a máxima potência (39,5 hp a 4.400 rpm) e a taxa de compressão (7,2:1).

Este motor possui uma taxa de compressão baixa diante de motores modernos, que na média atingem 10:1 para motores a gasolina. Esta taxa era, no entanto, comparável a de outros motores desta época, e a principal razão é a maior tendência à detonação face às gasolinas de menos octanagem de então.

Várias características concorrem para isto.

- O tipo de câmara de combustão, lavrada no cabeçote, seguindo o desenho das válvulas, que são acionadas paralelas à linha de eixo do cilindro, é de um tipo que facilita a fabricação do cabeçote, e não visa o alto desempenho. Detalhes de entalhes na câmara para reduzir a tendência à detonação eram criados após muitos testes em dinamômetro, sendo que não haviam computadores para estudo do fluxo do motor, como existe hoje.


- O carburador e a ignição convencional com platinado tem usa contribuição, não nebulizando tão fino quanto o exigido pelo motor, assim como a centelha da vela era deficiente em muitas situações. Estas situações ocasionavam vários tipos de deficiências de queima de mistura, às vezes conduzindo à detonação. Daí a baixa taxa de compressão e a baixa potência específica.

- Neste, como em muitos outros motores em seu tempo, usavam um carburador simples, centrado no curto coletor de admissão virado em cotovelo. Era um esquema de baixo custo, porém o formato conduzia a dutos muito curtos e retos alimentando os cilindros 2 e 3, enquanto os dutos para os cilindros 1 e 4 eram longos e com uma curva acentuada para a entrada do duto do cabeçote. Era comum neste sistema de motor que os cilindros 2 e 3 trabalhassem mais ricos enquanto os cilindros 1 e 4 trabalhavam mais pobres. Este erro de mistura limitava a potência máxima, e não raro, os cilindros 2 e 3 eram os mais críticos em desgaste, principalmente de ovalização de camisa.

- Motores de 2 litros modernos geram o dobro dos 68 hp deste Standard Vanguard.

Além dos detalhes já apontados em outros motores (baixa taxa de compressão, válvulas verticais, dutos curvados em cotovelo etc.), é possível ver como o sistema de varetas de acionamento de válvulas obstruem uma lateral do cabeçote, obrigando a saída dos gases queimados do mesmo lado dos dutos de admissão.

O fluxo de mistura é admitido, tem de fazer uma curva em cotovelo para atravessar a válvula e ir direto contra a cabeça do pistão. No escape, o fluxo de gases queimados tem de contornar a válvula de escape e subir verticalmente rumo ao duto de escape, passar por outro cotovelo para então chegar ao coletor de escape.

Esta sequência de fluxos, cheios de obstáculos e curvas fechadas, dificulta a formação de turbulência dentro da câmara, piorando o comportamento antidetonante desta. Por esta razão também a taxa de compressão era tão baixa.

Porém era um cabeçote fácil e barato de ser fabricado em larga escala.

- Este motor Riley é uma curiosa mistura de passado e futuro.

A câmara de combustão, com válvulas bem inclinadas e com grandes cabeças, alimentada por dutos de curvas suaves em fluxo cruzado, junto com a cabeça do pistão quase plana, é praticamente esférica, porém de taxa baixa. É uma receita para um motor puro-sangue de época.

As curvas suaves dos dutos oferecem baixa resistência à passagem dos gases, e também não centrifugam o combustível líquido suspenso no ar de admissão contra suas paredes durante as mudanças de direção.

A angulação das válvulas em relação à câmara permite que a inércia da mistura admitida seja totalmente aproveitada na formação inicial da turbulência na fase de admissão, e que há concordância entre o sentido da turbulência remanescente nos gases queimados com o sentido do duto aberto pela válvula de escapamento durante a fase de descarga. Com direcionamentos tão bem determinados e com poucas restrições, pouca mistura fresca é perdida para o duto de escape durante a fase de cruzamento de válvulas. Pode-se assim usar um cruzamento de válvulas maior para melhor desempenho do motor sem que haja significativa perda de mistura não queimada para o escape.

A alta turbulência natural deste tipo de câmara também dá a ela a melhor propriedade antidetonante ante aos demais tipos.




O curioso neste motor fica por conta do sistema de duplo comando no bloco. O tipo de carburador, SU de vácuo constante, é característico dos carros ingleses, o que combina com o inusitado desenho deste motor.

- Este motor Singer é inusitado ao usar comando simples na cabeça, válvulas levemente inclinadas e fora do mesmo plano, criando uma câmara quase hemisférica assimétrica, ao mesmo tempo que tem fluxo lateral. O formato dos dutos neste cabeçote apresentam curvaturas pouco usuais. O mais provável é que seu projetista tentasse aliar a sofisticação da câmara hemisférica com a simplicidade e facilidade de aquecimento do coletor de admissão com o calor do escape dos motores de fluxo lateral.


- Este motor Jaguar é um puro-sangue mais radical que o motor Riley.
Notem especialmente o duplo comando com acionamento direto das válvulas, sem varetas ou balancins. Além de menor atrito, este sistema reduzia em muito a massa oscilante das válvulas, retardando a flutuação delas em alta rotação. Reparem que a máxima potência deste motor é alcançada apenas às 5.200 rpm, alta para seus concorrentes menos nobres.

Há ainda um domo na cabeça do pistão que penetra no volume da câmara de combustão, para aumentar a taxa de compressão.

Mas nem tudo é perfeito. O coletor de escape em cotovelo não beneficia o fluxo de escape de alta potência.

- É um choque sairmos do motor Jaguar diretamente para este motor Ford, com câmara Ricardo e válvulas no bloco. É a simplicidade máxima na forma de motor.
- Este motor Ford apresenta a herdeira da câmara Ricardo.
Trata-se da câmara triangular ou em cunha. Nesta câmara, válvulas, vela de ignição e cabeça do pistão se distribuem nas faces de um volume de perfil triangular.

A câmara se estreitar a partir da vela até terminar próxima da cabeça do pistão reduz o volume de mistura propenso à detonação.

Duas zonas de laminação são bem visíveis nos desenhos a seguir.


Esta câmara de desenho simples para um motor com válvulas no cabeçote tinha características antidetonantes quase tão boas quanto a da hemisférica, porém com maior facilidade de fabricação e baixo custo.


Este tipo de câmara foi muito utilizado por motores automobilísticos americanos durante muitos anos pelas diversas qualidades que oferecia.

- Este motor Lancia V-4 é especial. Talvez o mais interessante de todo o álbum.
O AG vive falando dele para o grupo, mas tenho a felicidade de contar um pouco dele para vocês.

Embora seja classificado como um motor em "V", ele na verdade é um motor de uma classe inteiramente à parte.

Ele não é um motor em linha porque há um ângulo efetivo entre os pares de cilindros. Ele também não é um motor em "V" verdadeiro porque um motor em "V" verdadeiro possui uma abertura tal em que há uma separação real entre as fileiras de cilindros, criando um "vale" entre elas, e existe um realinhamento entre os cilindros de forma a intercalar as fileiras, de forma que um motor de oito cilindros em "V" é um pouco mais comprido que um motor de quatro cilindros em linha com o mesmo diâmetro de camisa.

Apesar da abertura em "V", este motor tem um único cabeçote e um bloco sem separação central entre as fileiras de cilindros, conformando um cabeçote único e um bloco extremamente largos.

Mas, afinal, por que uma configuração tão exótica?

Bom, pensemos num motor de quatro cilindros em linha clássico. Ele possui uma sequência de ignição 1-3-4-2, sendo que há um cilindro admitindo ou descarregando a cada meia-volta ou 180 graus do virabrequim.

Os dutos dos coletores de admissão e de escape são guias sintonizados de onda. Quando os cilindros trabalham interligados por estes coletores, os pulsos de admissão e de escape de cada cilindro interferem nos pulsos dos demais cilindros, beneficiando a potência do motor em um determinado regime, onde se encontra a ressonância destes dutos.

Motores modernos com tecnologia de ponta apresentam diferentes esquemas de coletores de geometria variável, a fim de manter a sintonia dos coletores colaborando para uma boa potência ao longo de parte da faixa de rotação.

No caso deste motor, a pequena abertura entre os cilindros faz com que a mesma ordem de ignição 1-3-4-2 apresente uma angulação diferente entre admissões e escapamentos dos diferentes cilindros, conduzindo a diferentes temporizações dos pulsos de fluxo.

Dutos de admissão mais longos nos cilindros 1 e 3, e de escapamento mais longos em 2 e 4 criavam ressonâncias características para cada cilindro individualmente

Estas diferentes temporizações e tamanhos de dutos atingiam ressonância com os coletores em rotações diferentes, porém o ângulo de abertura dos bancos determinava quão aberta seria esta faixa e, inversamente, quão eficiente ela seria.

Sendo assim, coletores fixos de admissão e de escapamento podem operar por boa parte da faixa de rotação sob uma ressonância ou próximo dela causada pela diferença de tempos entre pulsações dos diferentes cilindros e pelos comprimentos diferentes dos dutos do cabeçote.

O resultado é um motor mais potente por uma faixa mais larga de rotação do que um motor qautro cilindros em linha convencional da mesma época.

- Outro motor V-4, bem ao gosto da Lancia. E como tal, é bem anticonvencional.
Este já é um motor em "V" verdadeiro, porém com abertura entre fileiras bem apertada, tirando proveito dos efeitos descritos anteriormente.

Notem o formato hemisférico da câmara. Porém, o plano das hastes das válvulas não é perpendicular ao eixo do virabrequim, como no motor Jaguar, mas paralelo a ele.

Esta propriedade obriga a um maior afastamento entre cilindros da mesma fileira.

É este afastamento que permite que uma árvore transversal acione a bomba de combustível na lateral do motor a partir do comando de válvulas que fica no fundo do vale entre cilindros.

- No álbum não poderia faltar o então onipresente motor VW a ar.
Este dispensa comentários

- Já este motor Goggomobil, contraposto, bicilíndrico, refrigerado a ar, tem uma configuração que seria reeditada pela Gurgel anos depois para oBR-800.

Reparem na presença de duas bobinas de ignição. Utilizando dois platinados, esta configuração dispensa a necessidade de um distribuidor, diminuindo o custo do motor.
- Este é uma recordação para o BS. Motor de 3 cilindros, 2 tempos da DKW.
Um dos pontos mais polêmicos deste motor é o uso de 3 bobinas de ignição e uma mesa com 3 platinados comandados por um excêntrico acionado pela polia da correia dos órgãos auxiiliares na ponta do virabrequim, parecida com a usada pelo motor Goggomobil.

No Goggomobil este sistema se explica pelo custo de um distribuidor, mas no motor DKW o uso de três bobinas já justificaria o uso de um distribuidor. Então, por que não usá-lo?

Este sistema foi usado por uma limitação elétrica enfrentada pelos engenheiros da DKW. Na época de projeto deste motor, o padrão de alimentação elétrica dos automóveis era de 6 volts (no Brasil, os DKW só usaram sistema de 12 volts em 1967, já sob domínio da Volkswagen e no último ano de produção).

Na eletricidade, de uma maneira geral, há uma dificuldade em se alimentar sistemas com baixa tensão. Todo sistema elétrico exige potência, e a potência elétrica consumida por uma carga é o produto da tensão aplicada na carga e pela corrente que a atravessa.

Se usamos 6 volts em vez de 12, precisamos do dobro da corrente para obtermos a mesma potência.
Entretanto, quando as correntes elétricas ficam elevadas, a resistência elétrica dos fios e dos interruptores se tornam comparáveis à da carga, dissipando parte da potência. Assim, a carga opera abaixo do previsto.

Esta é a razão pela qual se transporta distribui energia elétrica em alta tensão.

Pelo mesmo motivo, um novo padrão de tensão automobilistica (42 volts) já foi estabelecido, embora ainda não tenha sido usado.

Para complicar, a bobina de ignição não é uma carga simples.

Ela é um indutor, que acumula energia na forma de um campo magnético.
Quando o platinado fecha o contato, a corrente não se estabelece de imediato. A corrente cresce proporcionalmente ao campo magnético que se forma. Só que a variação do campo magnético induz uma tensão que se opõe à tensão de bateria. Isso faz a corrente que passa pela bobina crescer lentamente.

Este crescimento da corrente da bobina é prejudicado pela resistência elétrica da fiação e do contato do platinado, alongando o tempo de carga do campo magnético até atingir o nível de energia desejado para ela centelhar.

O motor DKW, sendo de 2 tempos, tem 3 ignições por volta.

Com o uso de um distribuidor, a mesma bobina teria de carregar e centelhar três vezes por rotação do motor. Como a carga da bobina é lenta, mal a rotação aumentaria, e o intervalo de tempo entre ignições não seria suficiente para a carga total da bobina, causando um centelhamento fraco e uma queima irregular da mistura.

A má queima de mistura, além de prejudicar a potência e o consumo do motor, no caso do motor DKW oferece um agravante. Sendo um motor de 2 tempos, o óleo de lubrificação do motor é adicionado à gasolina. Este óleo é carregado para a câmara de combustão, e assenta sobre a vela se ela estiver trabalhando muito fria por causa da queima de má qualidade, encharcando a vela de óleo e curto-circuitando o centelhamento dela, levando à falha do cilindro.

Usando três bobinas e três platinados no lugar de um distribuidor, as bobinas podem ser ligadas e desligadas independentemente, sobrando um tempo maior para sua carga.

Mesmo assim, o sistema de ignição do motor DKW era vulnerável na prática por poucos serem capazes de ajustá-lo corretamente.

Quando o sistema elétrico da DKW foi mudado de fábrica para 12 volts, o funcionamento do motor melhorou excepcionalmente. Com uma tensão de bateria mais alta, a corrente necessária para acumular energia suficiente no núcleo magnético é menor, reduzindo o tempo de carga da bobina.

Com a menor corrente, a resistência elétrica da fiação e do platinado também atrapalham menos o processo de carga da bobina, propiciando uma centelha adequada por uma faixa maior de rotações do motor.
- Motor Rover com a "notável" árvore de comando no cabeçote, acionada por corrente.
Os motores modernos do mesmo porte deste Rover usam quase todos comando no cabeçote, quer sejam simples ou duplos, além de usarem costumeiramente correia dentada para acionamento do comando, que são mais macias, silenciosas e dispensam a lubrificação regular.

Acionamento por corrente ainda é bastante usado, mas em aplicações mais exigentes.

O termo "notável", usado pelo autor, não nos impacta, quer seja porque já é uma solução comum, quer seja por ter sido substituída por outras ainda mais avançadas.

Esta é uma sensação estranha quando pesquisamos tecnologias antigas. Somos o futuro que o passado tentava adivinhar como seria. O que era inusitado no passado, agora é ignorado de tão comum.

As tecnologias mudam, mas o comportamento sobre imaginar o futuro é sempre o mesmo.

A câmara de combustão a que ele se refere é lavrada na cabeça do pistão, deixando o cabeçote plano.

- Este é para o MAO. Motor Porsche, 6 cilindros contrapostos, refrigeração a ar.
A inspiração no velho motor do Fusca é evidente, porém os detalhes foram inteiramente revisados. Câmara de combustão hemisférica, penetrada pelo domo alto do pistão, com alta taxa de compressão.

Comandos simples no cabeçote acionando válvulas inclinadas por meio de balancins. Os comandos são acionados por meio de correntes.
- Motor Cummins diesel de concepção admiravelmente moderna para a época, com 4 válvulas por cilindro.
Este motor não usa bomba injetora central. No lugar dela, os bicos injetores possuem pequenas bombas injetoras integradas, e que são acionadas por um ressalto especial, colocado no comando de válvulas.

A evolução natural deste modelo é o sistema common-rail, mencionado há pouco tempo pelo BS.
O álbum e nossa viagem pelo passado terminam aqui. Porém eles abrem espaço para novas discussões e descobertas.

Ainda há espaço para a evolução dos motores de combustão interna, porém a a eletrônica nos conduziu muito rapidamente aos limites práticos dos motores.

A cada dia teremos sistemas mais e mais complexos, como variadores de fase de comando, injeção direta de combustível, turbocompressores, coletores de geometria variável etc., elevando a complexidade do motor, porém sem esperanças de que o motor nos próximos 50 anos evolua na mesma medida em que evoluiu nos últimos 50.

A culpa é de um tal de Carnot...

AAD

25 comentários:

  1. Nem sei o que comentar direito.
    A evolução dos motores a comustão interna, mesmo mantendo os princípios básicos a mais de um século é fascinante.
    Um serviço muito interessante é modernizar o motor de um carro mais antigo para poder usá-lo no dia a dia, coisa relativamente comum na Inglaterra.

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  2. A eficiência dos motores a combustão interna Ciclo Otto é muito ruim, não chega a 40% considerando uso de álcool. E agora com os flexíveis o avanço foi barrado.

    Será que dá pra tirar mais suco dessa laranja? Muito pouco.

    Com tanta pesquisa e não conseguimos nada melhor que isso em eficiência. Mas analisando friamente e tirando o entusiasmo, não há nada mais ineficiente que o automóvel. Que passa a maior parte de sua vida útil sem pleno aproveitamento: há cinco lugares, 90% da vida usa 1; mais 90% de capacidade de carga sem usar na vida útil; não usa toda a potência disponível em toda existência

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  3. Essas imagens lembram bastante as presentes no "O livro do automóvel", publicado pela Reader's Digest a algumas décadas atrás. Tenho o livro, impecável, e é muito bom ler as suas centenas de páginas vendo o que se passou desde lá até hoje onde até motores low cost tem sistemas de variação de fase, multiválvulas, etc.

    Ótimo material, parabéns!

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  4. Anônimo,
    O assunto livro me lembra um que li quando era bem garoto, que falava os automóveis europeus, e que lá pelas tantas mostrava a foto de um Volkswagen com a legenda, "Wolkswagen, o popular carro alemão, anda com carte seco" (sic). Grafia errada, admite-se, mas onde o autor viu que o motor do VW tinha cárter seco, não tenho a menor ideia...

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  5. Bem interessante esse motor Cummins, até porque o fabricante até hoje usa quatro válvulas por cilindro acionadas por um único comando no bloco.
    Já o sistema de injetores individuais em vez de uma única bomba injetora, salvo engano, tem muitas analogias com o Pumpe-Düse da VW.

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  6. Joel, o assunto modernização está mais pro AG, mas existem preparadores que pegam blocos de motores V8 antigos e instalam componentes modernos, como cabeçotes multiválvulas, comando duplo na cabeça acionados por corrente ou correia dentada, etc.
    E porque se importar com um bloco velho se coloca tudo novo? É porque esses blocos são mais resistentes para as altas potências.
    O bloco passou inúmeras vezes por ciclos de aquecimento e resfriamento, o que acomoda a estrutura cristalina do material do bloco, aliviando tensões internas. Blocos novos possuem tensões internas, e quando submetidas aos esforços de um motor preparado podem trincar mais facilmente.

    Anonimo 1, rendimento de motores de combustão interna é assunto complicado. Motores de ciclo Otto no máximo oferecem 35% de rendimento. Mas são poucos os que oferecem mais de 33%. E esta condição é na condição mais favorável.
    No dia-a-dia de trânsito urbano, o rendimento gira entre 9 e 15%. É aqui onde os motores modernos tem avançado bastante, e muito pouco em potência máxima.

    Anonimo 2, essas ilustrações com certeza vieram de alguma edição deste livro.
    Eu também tenho o meu. É "O" livro do entusiasta.

    BS, eu também já li a grafia "carte" em livros antigos.
    A primeira vez que li pensei que fosse um erro de revisão. Quando vi que o termo se repetia no mesmo livro, pensei que fosse mania do autor. Mas não é. Deve ser coisa de época.

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  7. Os motores alternativos são máquinas burras, tem velocidade zero em cima e embaixo do pistão. Não dá para ter muita eficiência com esse tipo de layout. não investiram nos rotativos e vão perder para os rotativos elétricos.

    Alguém sabe quando pesa o conjunto motor/cambio do fusca? e a suspensão dianteira?
    Estamos terminando o chassis do formula vee, mas eu estou curioso. Nosso chassis pesa pouco mais que 50 kilos e queria saber o peso do carro antes de ficar pronto.

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  8. AAD,
    Sugestão para seu próximo post: a lenda das bielas longas e o critério limite de R/L=0,30.
    É lenda mesmo. Bielas excessivamente longas são uma porcaria (exceto para motores estacionários ou de corridas específicas)

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  9. O motor VW a ar é de uma sem vergonhice sem par. Os caras jamais mudaram a arquitetura do motor desde 1936 com as válvulas paralelas e os escapes saindo para os lados, coisa de vagabundo preguiçoso.
    Apenas foram reforçando as peças, mas nunca mudaram muita coisa a não ser a carcaça, mas isso porque a carcaça do 1200 não aguentava mais. Na realidade não mudaram, acabaram reforçando e mudando a forma de algumas coisas como o suporte do dínamo e a bomba de gasolina.
    Para quem quiser procure o motor bicilíndrico Steyr Puch 650, é igual ao motor VW, mas as varetas conseguem acionar balanceiros com válvulas em V em câmaras hemisféricas, fora que a admissão fica na válvula de cima e o escape na válvula de baixo em um autêntico cross-flow.
    Coisa de austríaco, alemão como os caras das BMW Motos e a VW ficam séculos na mesma porcaria.

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  10. Interessante comparar a diferença na complexidade mecânica entre os motores Ciclo Otto/Diesel alternativos e os motores elétricos rotativos de indução, porém a autonomia dos elétricos...
    O jeito é juntar os dois e ter o melhor dos dois mundos.
    Excelente post.
    Parabéns ao autor.

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  11. Este comentário foi removido pelo autor.

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  12. Que aula!

    E sobre o motor da Ecomotors, com dois cilindros e quatro pistões: http://www.ecomotors.com/technology

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  13. AD, sempre matando a pau!

    Zullino, vc falou sobre motores rotativos, eu tenho uma curiosidade de dirigir um RX-7!!! Tipo aquelas histórias de grávida... ahahaha... se eu não dirigir meu filho vai nascer com cara de Mazda... afff.. q Mazda!

    bussoranga, boa pedida man!
    Relação R/L é um assunto que apesar de saber o básico, eu também gostaria de saber mais...

    Abs

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  14. Post fantástico!

    O assunto da r/l podia vir mesmo hein!
    acho que tem muita informação desencontrada.

    teve um post do AG snme, que ele deu uma breve pincelada sobre o assunto, falando sobre o motor do opala 4 cil, que vibra bastante, porém tem um torque considerável para a sua concepção e uma r/l muito boa.

    acho também que poderiam ser esclarecidos alguns pontos sobre como a r/l afeta a durabilidade e a trasferencia de energia ao virabrequim.

    abç

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  15. Caro Dantas,
    Sei que seu tempo é pra lá de corrido, mas seus post sempre fazem falta.
    Outra sugestão é sobre o chamado Ciclo Atkinspn, que a Ford e alguns fabricantes estão usando para motorizar alguns híbridos paralelos e de autonomia extendida (http://playrp.blogspot.com/2010/04/o-hyundai-sonata-hybrid-e-o-novo-garoto.html e http://playrp.blogspot.com/2010/03/lincoln-mkz-hybrid-luxo-e-economia.html). É a famosa "biela articulada" que comentei no post sobre o gasogênio, sobre o carro a ar. Você poderia dar uma explicação mais interessante, porque quando foi procurar algo sobre o ciclo Atkinson, só encontrei estudos com linguagem somente para entendidos em nível avançado. Mas o pouco que entendi é que a biela articulada prioriza o torque em detrimento da potência já que a articulação da biela aumenta o tempo de descida, mas sem aumentar o tempo de subida. Outra, eu lembro de um catálogo de motores da Cummins e um desses motores segundo o fabricante tem seis tempos. A pergunta é: em motores de combustão interna (ciclos Diesel, Atkinson, Otto e demais), quantas variações de tempo são possíveis, já que em dois tempos temos admissão e compressão em um e explosão e exaustão em outro, no quatro tempos as quatro fases são feitas em um tempo cada, essa de seis me deu nó na cabeça...
    Reiterando, você e o AG fazem muita falta, tem que publicar alguma coisinha por mês para esses pobres analfabetos mecânicos que só viram 4 em linha na vida...

    []'s

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  16. Bussoranga, está ligadão no assunto!!! Parabéns!!!

    Preciso mesmo escrever um artigo sobre relação de biela, ou melhor, sobre a dinâmica do conjunto biela-manivela.

    Todos os artigos que já li sobre a relação r/l falam pela metade, porque focam apenas a questão de vibração, mas não focam direito a parte mais importante, que explica como o conjunto de forças, acelerações, velocidades e posições sobre o conjunto alternativo gera potência, e que consequências a mudança de geometria trás pro comportamento geral do motor.

    Mas isso dá um mega-post.
    A briga é tão feia que entra na discussão de motores sub e sobre-quadrados.

    Já andei olhando há uns tempos atrás pra escrever alguma coisa, mas muito do material que eu tenho é antigo, está em livros.
    Preciso reeditar algumas fórmulas numa planilha eletrônica pra tirar gráficos melhores que iriam ilustrar o artigo.
    Isso toma tempo.

    Mas é uma sugestão boa, que merece ser bem tratada num artigo.

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  17. 1k2, venho me esforçando pra aparecer mais.
    Andei desenvolvendo um projeto nos últimos meses, que me tomou muito tempo, e que ainda está em andamento, mas já sem tanta pressão como antes. Acredito que sobre um tempinho extra pra escrever meus posts.

    O ciclo Atkinson apareceu de forma um pouco mais séria no meio automotivo com o Prius. Como é um carro híbrido, rendimento térmico é mais importante que potência máxima, no que o Atkinson é o contrário do Otto.

    Eu vou estudar as sugestões de vcs e colocar no meu "caderninho" pra encaixá-las nos meus posts.

    Anônimo, eu estou devendo há um bom tempo um artigo legal sobre motores elétricos e o impacto deles na tração do automóvel.

    Eu considero que entendo mais da parte elétrica e eletrônica do que da parte mecânica por uma questão de vivência profissional.
    Existem vários pequenos detalhes sobre motores elétricos que são quase completamente desconhecidos no setor automobilístico, mas fartamente explorados em setores como o de máquinas ferramenta, como os tornos CNC.
    Esses detalhes, quando forem bem explorados, vão tornar o carro que conhecemos hoje uma peça de museu.
    Das tecnologias que hoje arregalamos os olhos como ABS, controle de tração e de estabilidade restarão apenas o conceito básico para servirem de base para outros sistemas ainda mais eficientes.

    Ainda vou escrever a respeito.
    Aguarde.

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  18. Fabio,
    Já dirigi um formula com motor rotativo Mazda, mas dos antigos e mansinhos, mas era o bicho, a josta não tem freio motor nenhum, depois que acostuma é muito legal.
    André,
    Esse negócio de comprimento de biela é simples para mim, biela longa dá mais torque e menos giro, mas isso é apenas uma simplificação porque geralmente os motores de biela longa tinham curso longo, portanto mais torque, mas não necessariamente devido à biela, mas ao curso. Em todo caso os motores quadrados ou superquadrados não dependem diretamente do comprimento da biela, mas sim do diâmetro e curso.
    Indo no terreno prático prefiro motores quadrados ou superquadrados e investir na alimentação e no comando, mas isso é idiosincrasia, apenas costume. Não tenho a menor idéia do por quê.

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  19. Não podia deixar de agradecer por esse magnífico post, bom para ler e reler enquanto aguardamos o proximo!

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  20. Quanto as bielas, temos que ver sempre a relação das mesmas com o curso para definir o que é uma biela curta e uma longa. Pleo que me lembro, bielas curtas estão associadas a torque, motores diesel geralemtne usam cursos grandes e bielas curtas. A questão das bielas estarem relacionadas ao torque é quando ocorre a força máxima dentro da câmara de combustão, está é transferida par ao eixo de manivelas e está relacionada diretamente com o ângulo entre biela e virabrequim. Aqui entra a história da decomposição das forças nos eixos e por ai vai.

    Sds,

    Crisitano Zank.

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  21. AD,
    Apesar de redundante frente ao que os amigos já disseram, faço questão de parabenizá-lo por mais esse magnífico post.
    Andei vendo uns vídeos de uns ditos "motores magnéticos" e toda aquela conversa de energia limpa, etc. Você conhece esta tecnologia, teria algo para nos ensinar sobre ela?
    Abraço.

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  22. Caro Marlos,

    Sobre esses "motores Magnéticos" é a velha lenda do moto-perpétuo. Não existe máquina perfeita, que se move sem gastar energia. Por mais que um motor seja eficiente, sempre haverá alguma perda, já que há conversão de energia de uma forma para outra. Fora os outros meios pelo qual a energia é gasta, como atrito, resistência aerodinâmica, etc...

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  23. Roberto Zullino, motor Wankel é um caso à parte.
    Ele opera o ciclo de gases como um motor de 4 tempos, trabalha com janelas na camisa usando o pistão rotativo como válvula como um motor de 2 tempos (daí a falta de freio motor), e o conjunto móvel totalmente rotativo ainda confere a ele algumas propriedades das turbinas...

    O Wankel só não é um caso totalmente particular porque ele faz parte de uma família enorme de motores rotativos, da qual ele foi de longe o mais bem sucedido.

    Fla3D, Marlos, obrigado pelos elogios. Eles são o tempero ao prazer de escrever.

    Marlos, muitos desses motores magnéticos são puro embuste.

    Procure na internet por "energia do zero absoluto". É um misto de pseudo-ciência com religião, e distorcem absolutamente tudo na parte de eletromagnetismo.

    Esses caras apagam coisas como energia potencial dentro de um campo magnético e substituem por uma energia vinda de outra dimensão, sendo que o campo magnético do imã é um portal para esta outra dimensão.

    Eles dizem, por exemplo, que um imã colado no teto de uma sala retém peças de aço contra a força da gravidade porque ele capta energia dessa outra dimensão.
    Só que eles não explicam como a sala não esquenta ao segurar as peças de aço.

    O pior de todos é um tal de Peter Lindermann. O sujeito torce as coisas do eletromagnetismo de uma forma muito convincente. Tem muito engenheiro que acredita no que o sujeito diz.

    Sobre relação de bielas, esperem o post. vcs vão descobrir que nem tudo ali é pão-pão, queijo-queijo.

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  24. AD,

    Eu faço uma idéia a "grosso modo" da razão dos motores Wankel consumirem bastante óleo, mas por favor fique à vontade caso queira apresentar a sua explanação... hehehe

    Quanto ao magnetismo, que eu lembro, duas aplicações de sucesso foram nos trens Maglev, popularmente conhecido como trem-bala e a suspensão com amortecedores Magneride, desenvolvido pela Delphi que equipam o Corvette. Acredito que há muito o que explorar neste sentido sim.

    Abs

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  25. Post magnífico. Um motor em especial me chamou a atenção: o Lancia V-4 de ângulo fechado. Essa configuração me pareceu extremamente semelhante à do VR6 da VW (que também usa cabeçote único) e, indo um pouco mais longe, à do W16 do mesmo grupo, usado no Veyron -- com a diferença que, no Bugatti, o suposto "W" é formado por dois conjuntos de 8 cilindros em ângulo fechado, cada um compondo um lado de um "V" aberto. Aliás, fico pensando no quanto os engenheiros da VW quebraram a cabeça para fazer o balanceamento desse motor.

    Também me despertou a atenção o peso do Goggomobil (82 kg num pequeno bicilíndrico 2T de 688 cm3). Para comparar com um motor moderno, a Ford declara 79 kg para o Sigma, com quatro cilindros, muito mais componentes e mais do dobro do deslocamento.

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