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2 de dezembro de 2012

O MUNDO (MUITO LOUCO) DAS VÁLVULAS – 4ª PARTE

Sistema Cross, o sistema de válvula rotativa transversal mais desenvolvido


As válvulas rotativas transversais

No post anterior vimos os sistemas de válvulas axiais, em especial o sistema Aspin que convergiu boa parte da tendência tecnológica para aquele tipo de válvula.

Neste post iremos dar uma leve pincelada nas válvulas transversais, já que a família destas válvulas é ainda maior que a das válvulas axiais. Muitos inventores de válvulas importantes em sua época não serão citados aqui para manter uma linha do tempo direta e clara para o leitor, mas nem por isso perdem sua importância na história.

Uma das razões para a maior diversidade das válvulas transversais é que, por não estarem localizadas dentro da câmara de combustão, podem apresentar maior variedade de formatos e de opções de montagem. Isso também as tornam  mais fáceis de fabricar, o que estimulou muita gente a pensar e testar alternativas.

No entanto, nem tudo é miraculosamente simples nelas.

Eu já contei aqui que uma das razões para o sucesso das válvulas convencionais é que como elas são fechadas de fora para dentro da câmara de combustão, o pulso de pressão na câmara, quando da queima da mistura, empurra as válvulas contra as suas sedes, e isso ajuda as válvulas na sua função de vedação. Um efeito semelhante, porém não tão significativo, existe nas válvulas rotativas axiais internas à câmara de combustão.

Porém, com as válvulas transversais ocorre justamente o oposto. Pelas válvulas serem externas à câmara, o pulso de pressão força a separação entre a válvula e o seu alojamento. Qualquer mínimo deslocamento de algum componente, e a vedação da válvula é comprometida.

Por isso, os problemas de vedação das válvulas transversais é muito mais crítico que nos sistemas de válvulas convencional.

O sistema mais simples e de fácil entendimento de uma válvula rotativa tranversal foi apresentado em uma patente de 1907, pelos inventores Frayer e Howard.

Sistema Frayer e Howard: a simplicidade de uma torneira de barril de chope

Um rotor cilíndrico era mantido o mais ajustado possível contra o alojamento no cabeçote. Este rotor tinha uma fenda aberta diametralmente, e no cabeçote haviam dois dutos (admissão e escapamento) assim como uma janela para a câmara de combustão que se alinhavam com a fenda.

A fenda abria o duto de escape em determinada posição, e um quarto de volta depois, abria o duto de admissão. A idéia não era mais complicada que a de uma torneira de barril de chope.

Este sistema ainda guarda mais uma sutileza. Num sistema convencional, o comando gira à metade da rotação do virbrequim. Neste sistema, os dutos são abertos a cada meia volta do rotor, portanto, a relação de transmissão para este sistema de válvula é de 4:1, algo que veremos se repetir em alguns outros sistemas assemelhados.

Vimos nas partes anteriores que, nos primórdios do século 20, a Mercedes e a Willys utilizaram o sistema Knight de camisas deslizantes e a Itala, com seu sistema de válvula rotativa axial. Esse era um forte modismo tecnológico na época, especialmente nos veículos de alto luxo.

Acompanhando essa tendência, em 1912, a Darracq apresenta seu motor com uma válvula rotativa transversal.



Darracq SS de 1912, com motor de válvula rotativa

Funcionamento do motor Darracq com válvula rotativa

Era um motor de 4 cilindros, e o conjunto de válvulas nada mais era que uma árvore que percorria todo comprimento do bloco do motor, e as passagens de gases eram feitas pelo alinhamento das janelas e dutos com simples recortes planos na árvore de válvulas.

Motor Darracq com válvula rotativa montado


A ausência de lubrificação foi o grande pecado neste projeto, o que tornava o motor imprestável em muito pouco tempo.

Bloco e árvore de válvulas do motor Darracq

Em um processo de cinco anos de pesquisa começados em 1913, um pesquisador, Cyrus W Mead, desenvolveu um sistema que misturava elementos do sistema Frayer e Howard com o Darracq. O motor desenvolvido possuía duas finas árvores que percorriam as laterais do motor, tal qual o sistema Darracq, porém usando fendas como o sistema Frayer e Howard.

Vista lateral do motor Mead

Vista frontal do motor Mead

Esquema de válvula do motor Mead

Em 1921, Francis patenteia um sistema que era um aperfeiçoamento do sistema Frayer e Howard. As principais mudanças era a existência de dois curtos dutos na câmara para admissão e escapamento no lugar da janela única, e a adoção do rotor em formato tronco-cônico no lugar do cilíndrico.

Sistema Francis: sistema Frayer e Howard aperfeiçoado

O uso de perfil troco-cônico no rotor não era mera coincidência. Para se obter uma boa vedação, as superfícies do cabeçote fixo e do rotor têm que ser absolutamente paralelas em qualquer situação, mesmo sob desgaste.

Um perfil circular, por exemplo, seria problemático. Os raios das esferas no cabeçote e no rotor  teriam que ser obtidas com altíssima precisão  além de serem montados com as esferas perfeitamente concêntricas, algo difícil de obter em 1921.

Num perfil tronco-cônico, obter o mesmo ângulo, tanto no rotor como no alojamento da válvula, era muito mais fácil, mesmo para o ferramental da época. Além disso, qualquer desgaste poderia ser facilmente compensado por pressão de mola e um leve deslocamento axial do rotor. Pelo mesmo motivo, o perfil do rotor do sistema Aspin tinha esse formato.

Edward Andrew "Ted" Mellors era piloto de motocicletas de renome internacional, tendo ganho o campeonato mundial em 1938. Em 1943, Mellors deposita uma patente para um motor de motocicleta para competição usando várias idéias do sistema Francis, porém utilizando duas válvulas separadas para admissão e escapamento, como era feito no motor Mead. Este motor usava duas válvulas tronco-cônicas e de fenda diametral.


Sistema de válvulas do motor Mellors

Motor Mellors na moto de testes

O motor de "Ted" Mellors tinha uma característica toda especial: o acionamento das válvulas.

Num sistema de válvulas de acionamento convencional, a transmissão de movimento entre o virabrequim e o acionamento das válvulas ocorre de forma contínua, feito por sistema de correia dentada, corrente ou engrenagem. Isto significa que as válvulas abrem e fecham progressivamente com o movimento do motor.

Mellors, como piloto campeão, sabia que válvulas que abrem e fecham progressivamente reduzem a capacidade do motor "respirar" em alta rotação. Era necessário que as válvulas apresentassem o máximo de tempo completamente abertas ou fechadas, com o mínimo de transição. Ele então acionou suas válvulas usando um sistema mecânico conhecido como "mecanismo de gêneva" ou "cruz de malta".  Este mecanismo é parente das engrenagens, porém gera um movimento intermitente compassado. O mecanismo de Mellors girava rapidamente as válvulas um quarto de volta de cada vez e as deixava paradas por um intervalo de tempo. Era um mecanismo extremamente barulhento, mas cumpria sua missão.
Sistema de comando das válvulas: mecanismo de gêneva gerando movimento intermitente
Detalhe do comando de válvula do motor Mellor. (A) Cruzes de Malta; (B) disco acionador

Diferente de tantos outros motores experimentais, especialmente os pequenos, motociclísticos, o motor protótipo de Mellors sobreviveu até os nossos tempos, e vários detalhes dele podem ser vistos nas fotos a seguir.

Motor Mellors: vista lateral
Motor Mellors: detalhe da câmara de combustão

A Segunda Guerra Mundial marca o declínio do interesse real dos fabricantes de motores em larga escala pelos sistemas de válvulas rotativas, encerrando o trabalho dedicado de muitos inventores. Da década de 1950 em diante, as válvulas rotativas de vários tipos foram tratadas  por preparadores e entusiastas, principalmente para uso em competições.

Entusiasmo: motor de provas de arrancadas

Menção especial merece o preparador australiano Dustan, que criava cabeçotes com válvulas rotativas sobre motores Holden para lanchas de corrida.

Lancha de corrida com motor Holden-Dustan com válvula rotativa

Diferente dos carros, a relação entre velocidade e potência das lanchas não é direta. O hélice não pode ser girado rápido demais ou perde toda eficiência ao passa a cavitar. Ele precisa ser acionado numa rotação não muito elevada, porém absorvendo um grande torque.

Assim, usar toda potência de um motor em alta rotação é ineficaz. É necessário gerar alta potência com abundância de torque em baixa rotação.

As válvulas rotativas, por permitirem uma troca mais livre de gases, eram capazes de oferecer um torque generoso por toda faixa de rotações exigida pelo hélice, o que era uma vantagem  em lanchas de corrida.

Alguns dos motores Holden-Dustan estão em exposição no Bathurst Motor Racing Museum.

Motor Holden-Dustan em exposição no Bathurst Motor Racing Museum

Há um sistema que vem sendo oferecido para a industria nos últimos anos e tem ganho renome graças à difusão das informações pela internet, o sistema Coates.

Este sistema, inovador em seu formato, não é muito diferente do sistema Mellors em seus princípios e conceitos mais elementares.


Sistema Coates: válvulas-esfera

O sistema Coates substitui as válvulas troco-cônicas de Mellors por sistemas de esferas cortadas.

Uma janela feita na borda esférica de cada válvula se comunica com ranhuras laterais cavadas nas faces cortadas ao invés da fenda diametral de Mellors. Conforme a esfera gira, a janela  na face esférica se alinha com a janela fixa no cabeçote do motor, e os gases entram ou saem passando por essa passagem e pelas ranhuras na lateral da esfera.
Detalhes da válvula-esfera do sistema Coates

Vista em corte lateral

Seqüência de funcionamento da válvula de escapamento

A Coates detém várias patentes com variações do sistema, indicando que este conceito ainda está em evolução.

A vedação deste sistema é feito por um assento móvel, sob alta compressão gerada por uma mola, com o material atritante contra a esfera feito de teflon para reduzir atrito, dispensando a lubrificação local. Com um bom controle da temperatura do cabeçote, o teflon resiste bem ao calor dos gases de escapamento e oferece boa durabilidade. Em caso de desgaste a substituição é um processo relativamente simples.

Apesar de interessante, o sistema Coates possui um defeito fundamental. Com o uso de duas esferas separadas para controle dos gases de admissão e escapamento, é necessário duas janelas circulares abertas no cabeçote do motor. Estas duas janelas oferecem a mesma limitação de área de passagem de gases que um motor com duas válvulas convencionais por cilindro.
Além disso, as esferas ocupam um volume significativo, e os dutos podem ter seus diâmetros reduzidos ainda mais em função de serem compatíveis com as dimensões das esferas usadas.
Conjunto volumoso e dutos estreitos

Embora ofereça soluções técnicas muito interessantes, ele perde a real vantagem dos sistemas não convencionais de oferecer grandes janelas para a transferência de gases.

Vamos voltar no tempo, para mostrar a história de um outro tipo de válvula rotativa transversal.
 
Roland C. Cross

Roland C. Cross desenvolveu um sistema revolucionário de válvula rotativa transversal. Ao invés de usar fendas ou rebaixos como nos outros sistemas, Cross desenvolveu uma válvula que controlava simultamenamente a admissão e o escapamento, e que tinha o formato de um tubo. Dentro deste tubo havia um septo (parede de separação) que separava a admissão do escapamento. Duas janelas laterais na válvula pemitiam que as partes de admissão e escapamento se comunicassem com a câmara de combustão, enquanto os extremos da válvula recebiam o carburador e o escapamento.

Diferente de outros sistemas que adotaram a solução de rotores tronco-cônicos, o sistema Cross usa válvulas em formato externo cilíndrico.
Sistema Cross: válvula única, com septo para separar admissão do escapamento

Ele trabalhou em seu sistema de 1920 (primeira patente em 1922) até 1945, e foi o grande competidor de Aspin pela atenção e recursos da indústria inglesa de motocicletas.

Enquanto Aspin mantinha relações com a Norton e a Velocette, Cross firmou uma grande parceria com a Vincent HRD para desenvolvimento de motos de competição.

Cross (dir.) e o piloto oficial Milson (esq.) com uma Vincent HRD  de 500 cm³ com válvula rotativa (1934)

Os problemas de vedação e de lubrificação da válvula eram sérios, até que em 1934 Cross concebe um alojamento bipartido para a válvula e mantido sob pressão contra ela por meio de um pórtico elástico autoajustável, em formato de ponte.

Este avanço permite que o sistema entre em produção nas motos de série.

Patente do pórtico autoajustável de folga da válvula Cross

Vincent HRD 1934 padrão com válvula rotativa. Curiosidade: note os dois freios dianteiros a tambor


Porém o sonho acabou em 1935 porque, assim como nos protótipos Aspin de competição, alguns protótipos falharam vergonhosamente em corridas, encerrando a parceria. E assim como Aspin, Cross ainda daria continuidade ao seu trabalho por mais 10 anos, por conta própria.
Motores e componentes de testes com válvula Cross, em exposição no Sammy Miller Museum em Hampshire

Em 1954, um entusiasta de Ohio, Merritt Zimmermann, excelente construtor de máquinas, começa um trabalho de quatro anos desenhando em todos os seus detalhes um motor de motocicleta de 244 cm³ em "V", equipado com válvulas Cross.

Em apenas quatro meses, Zimmerman constrói o motor com recursos próprios, incluindo a fundição de peças, e com tal qualidade de acabamento que o motor parece ser produzido em série.

Merritt Zimmerman e sua motocicleta com válvulas rotativas tipo Cross
]
Este motor gerava potência de 25 cv e girava até 12.000 rpm, atingindo velocidade de 120 km/h em segunda marcha e velocidade máxima de 176 km/h, marcas nada ruins para motores desse porte na época. Porém o mais impressionante era que este motor tinha curva de torque absolutamente plana em quase toda faixa de rotações.

Detalhe do motor Zimmerman


Zimmerman evitou muitos dos problemas de vedação e lubrificação do sistema de válvulas usando buchas feitas à base de carvão muito fino prensado com óleo no alojamento das válvulas.

Ele e seu colega, Stan Yalof, tentaram vender a idéia das válvulas rotativas para a indústria automobilística americana. Até mesmo um teste para a Ford é feito, num carro de teste feito pelo próprio Zimmerman com um motor de quatro cilindros. Durante os testes, Zimmerman acelerou de zero a 160 km/h usando apenas a última marcha para demonstrar a curva de torque obtida com esse sistema.

Porém, ambos foram vencidos pela burocracia da indústria, pelo que eles chamaram de "Síndrome do Não-Foi-Feito-Aqui".

O filho de Zimmerman, Art, tenta manter vivo o trabalho de seu pai. Ele e Stan Yalof acreditam numa conspiração da indústria automobilística para manter o padrão de válvulas estabelecido.

Teorias conspiratórias sempre merecem ser vistas com reserva, porém é fato que a indústria automobilística é mais conservadora com suas tecnologias mais básicas que outros setores.

Cria e criatura: Art Zimmerman com a moto do pai, conservada no Barber Vintage Motorsports Museum

Enquanto isso, a moto de Zimmerman está em perfeito estado de conservação no Barber Vintage Motorsports Museum.

Na década de 1950, Laurie Bond (criador do triciclo Bond Three Wheeler) propõe para a Norton um sistema de válvulas fortemente inspirado no sistema Cross. O engenheiro de projetos Joe Craig desenvolve um cabeçote Cross de competição para a moto Norton Manx de 1960 após um trabalho concentrado de dois anos e meio.
Motor Norton com válvula tipo Cross para o modelo Manx 1960

Com os problemas de vedação, desgaste e de goma na vela, este motor não se mostrou mais potente que o original, com válvulas convencionais, e dadas as dificuldades em conseguir dinheiro para mais pesquisa e desenvolvimento, o projeto foi abandonado.

Cabeçote e câmara de combustão do motor Norton com válvula tipo Cross

No começo da década de 1990, uma pequena empresa de tecnologia chamada Bishop Innovation  consegue aperfeiçoar um sistema de válvulas tipo Cross. Com acesso a diversas tecnologias recentes, como novos materiais, técnicas construtivas e computadores, a Bishop passa a obter sucesso onde pequenos desenvolvedores fracassaram. A partir deste ponto, a Bishop passa a procurar um parceiro para demonstrar a viabilidade desta tecnologia.

Em 1997, a Bishop firma uma parceria com a Ilmor Engineering (depois Ilmor-Mercedes) para desenvolvimento de um motor para a Fórmula 1. Neste acordo, a Ilmor projetaria a parte baixa do motor e a Bishop projetaria todo o cabeçote.

No ano 2000,  após uma série de testes exaustivos com um motor monocilíndrico de 300 cm³ especialmente fabricado, os resultados começam a aparecer. O motor não só era 10% mais potente, como o sistema de válvulas rotativas era 10% mais durável que seu equivalente convencional.


Teste do protótipo básico monocilíndrico em dinamômetro

Em 2002, os primeiros motores V-10 recebem o sistema de válvulas rotativas, são exaustivamente testados, sendo logo substituídos por novos motores completamente redesenhados, construídos e testados em 2003.

Conjunto de válvulas para motor V-10 e corte de um cabeçote

Os testes e simulações apontaram que, sob as mesmas condições, os sistemas de válvulas convencionais eram capazes de obter a mesma eficiência volumétrica de pico das válvulas rotativas, porém as válvulas rotativas conseguiam manter essa eficiência volumétrica de pico até 25.000 rpm, enquanto a eficiência volumétrica  das válvulas convencionais decai bem antes disso.

Simulação: fluxo livre com máximo rendimento mesmo a 25.000 rpm

Porém, a grande vantagem deste sistema estava na sua confiabilidade. Os motores da Fórmula 1 daquela época eram feitos para durar apenas uma corrida, e ao fim de cada prova os sistemas de válvula apresentavam desgastes que levavam à degradação do desempenho. Já o motor com válvulas rotativas não apresentava esta degradação, e poderia oferecer potência adicional com menor consumo na fase final decisiva da prova.

Válvula rotativa e parte inferior do alojamento da válvula, com janela para a câmara de combustão

A Bishop havia detalhado soluções em seu sistema de válvula que contornavam as distorções mecânicas dos componentes em função das diferenças de temperatura.

Ao invés de sistemas de pressão mecânica contra o rotor para manter a estanqueidade da válvula, como o pórtico elástico proposto por Cross, ela adotou uma solução semelhante à de Aspin, com o rotor separado a uma distância ínfima dos componentes do alojamento, conseguindo um mínimo de mistura entre gases quentes e frios. Esta folga permita a deformação das peças sem que elas se tocassem, evitando a necessidade de lubrificação na maior parte da válvula, o desgaste prematuro de componentes e as perdas mecânicas por atrito.

Conjuntos de anéis, semelhantes aos usados em pistões, complementam a vedação, e o rotor é suportado nas duas pontas por rolamentos, enquanto uma engrenagem em forma de colar, fixada do lado da admissão transmite o movimento de rotação sincronizado com o motor.

O conjunto de válvulas absorve muito pouca potência do motor para funcionar (muito menos que o conjunto convencional) e não opera com choques constantes, oferecendo suavidade que reverte em durabilidade do conjunto e maior potência disponível no virabrequim.

Sem a necessidade de refrigeração, o cabeçote dispensa os volumosos dutos de água e pode ser bem menor e mais baixo que um cabeçote convencional. O motor de Fórmula 1 com sistema Bishop pesa 80 kg (16 kg mais leve que o mesmo motor com válvulas convencionais), 150 mm mais baixo, e com isso há um abaixamento do centro de gravidade do motor, o que é altamente desejável num carro de Fórmula 1.

Comparação do cabeçote de um cilindro do V-10 de Fórmula 1 com o de um cabeçote de Mercedes CLK de cilindrada equivalente
Porém, quando tudo se encaminhava para um motor de pista para o ano seguinte, a FIA modifica o parágrafo 5.1.5 do regulamento de motores para 2004, expressamente proibindo o uso de válvulas rotativas.

Era o fim do sonho da Bishop e da Ilmor-Mercedes na Fórmula 1, logo agora que toda tecnologia do sistema de válvula rotativa estava pronta para uso prático.

A Fórmula 1 era a oportunidade que a Bishop procurava para chamar a atenção do grande público para seu trabalho e potencializar produtos para o consumidor comum, mas a decisão da FIA encerrou esta oportunidade ainda na obscuridade dos bastidores da categoria.

Ao proibir o uso das válvulas rotativas, a FIA expressamente encerra a corrida pela "respiração" livre dos motores pela manutenção do status quo.

Será que a teoria da conspiração contra as válvulas rotativas, proposta pelo filho de Zimmerman estaria correta?

Na quinta e última parte desta série: loucura total, projetos únicos, testes que não deram certo e os sistemas mais malucos de válvulas de motores que os engenheiros puderam imaginar.

AAD

Listas de links das imagens:
http://www.motohistory.net/news2009/news-oct09.html
http://oldholden.com/node/22562
http://www.moto-histo.com/4t_ssp/4t_ssp.htm
http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/unusualICeng/RotaryValveIC/RotaryValveIC.htm
http://www.thetruthaboutcars.com/2007/12/coates-spherical-rotary-valve-system-let-the-rivet-counting-begin/
http://fefcholden.org.au/forum/index.php?topic=14965.0





37 comentários:

  1. Muitíssimo interessante saber os tipos de tecnologia que tentaram ser desenvolvidas para fazer os motores renderem mais!

    Pedro Mollica Antonucci

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  2. Mais um post fantástico, sou fã de artigos assim.
    Uma pena saber que esse projeto de válvulas rotativas poderia ser testado na F1 em pleno século 21, época que as evoluções e os experimentos já estavam bastante restritos. Quem sabe o que poderia sair dessa competição motor com válvulas rotativas x válvulas convencionais?

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  3. Esse sistema de valvulas eu nunca tinha ouvido falar!

    Parabéns André pelo artigo de hoje!

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  4. AAD,

    Achei muito promissora esta tecnologia de válvulas rotativas, ainda mais que diminui a altura do motor, o que é bom na nossa era de capôs baixos e preocupação com o pedestre em caso de atropelamento.

    Seriam elas o caminho para continuarmos nos adaptando às crescentes restrições de emissões que cada vez ficam mais apertadas? Ou existe algum problema em relação a emissões com este tipo de válvula?

    Obrigado pelo belíssimo artigo

    CMF

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    1. Carlos, acredito que as grandes dificuldades técnicas dos sistemas alternativos de válvulas já podem ser contornados com tecnologias modernas.

      Veja que existe um esgotamento tecnológico no mundo dos motores a combustão.
      Durante anos, os fabricantes ganharam potência e emissões na base de famílias mais avançadas de injeção de combustível.
      Agora, os fabricantes estão partindo primeiro para o downsizing para depois colocar um sistema de injeção direta. Ninguém seguiu o caminho inverso.

      Parte da equação das emissões num motor passa pelo sistema de válvulas.
      Eu não duvidaria que um sistema Cross bem desenvolvido não melhorasse as emissões. Afinal, o fluxo de gases nese motor seria desimpedida, sem uma cabeça de válvula a ser contornado ao entrar na câmara.

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  5. Eduardo Vieira02/12/12 14:12

    O caso é que estes gênios, como a maioria dos gênios, foram inocentes ao trabalhar visando realmente uma melhora para depois pensar nos lucros... Claro, não são "menininhos inocentes", o lucro sempre esteve ali, mas deveriam saber que desde o tempo de Tesla que ingenuidade não cabe no sistema comercial adotado pela humanidade... "R&D" representa um custo absurdo para empresas, e se as outras perceberem que ficarão para trás, especialmente num sistema que pode não ser apenas uma "moda", mas que pode vir a mudar o jogo de maneira permanente, alguma coisa vão fazer para evitar que tenham que aumentar significativamente o valor dedicado à pesquisa e desenvolvimento...
    No automobilismo essa união de "bean counters" pode ser chamada de FIA...
    A Bishop deveria ter mantido segredo absoluto do projeto, e tentar usar por pelo menos algumas provas em uma temporada, provavelmente até que o sistema estivesse totalmente desenvolvido a ponto de mostrar alguma diferença (isso se já não chegasse com superioridade), ninguém ia falar nada... Deveriam ter omitido todos os números dos testes, deveriam colocar uma capa no sistema parecida com uma tampa de cabeçote comum, qualquer coisa...
    Também chateia ver que depois de mais de uma década financiando o desenvolvimento, a M.B. decidiu-se pelo mesmo caminho, e enterrou o projeto quase pronto ao tomar a primeira rasteira... Ao meu ver, já gastaram rios nisso, façam algo com ele! Mas não posso dizer também que estão errados, eu sou um cara sentado em uma velha mesa, com um computador antigo, como a maioria dos leitores, olhando assustado a pilha de contas que chega para o próximo mês, e eles são líderes de mercado desde a invenção do auto... Mas o texto (show de bola, aliás!)me faz imaginar aonde estaria a raça se não fossem esses "impecilhos econômicos", não só nessa área, em tudo...

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    1. Eduardo, o que esses inventores dedicados manifestam é um lado muito importante no espírito humano: a curiosidade aliada ao espírito realizador.

      Mercado é um fenômeno atual, o fenômeno dos inventores existe desde os primórdios da humanidade.
      E sempre, o espírito humano falará mais alto que situações históricas momentâneas.

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  6. Excelente e técnico artigo. Uma questão que não quer calar: será mesmo que chegou ao fim a tecnologia de 'pistões' rotativos, os chamados motores Wankel?

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    1. Se chegou ao fim é impossível precisar, afinal os carros elétricos foram exterminados na década de 1920 e acabaram renascendo nos dias atuais, quase 100 anos depois...

      Quem sabe daqui a 100 anos alguma fabricante resolva retornar com os Wankel, talvez a própria Mazda...

      PS: O nome do "pistão" do motor rotativo é rotor.

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    2. A grande vantagem do motor Wankel é a economia de peso e tamanho. Só para exemplificar: um motor Wankel 1.3 gera tanta potência quanto um motor convencional 3.0, mas pesa tanto e é tão grande quanto um motor 1.3.

      Num mundo de esportivos pequenos e de baixo peso (como os esportivos da Mazda), o Wankel pode ser uma grande vantagem. Mas com carros cada vez mais pesados e grandes (sim, os carros "engordaram", tanto que uma BMW série 3 hoje pesa mais e é maior que a BMW série 5 da década de 1980), ter um motor leve e pequeno não é uma vantagem.

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    3. João, não se iluda. Motor Wankel tem muito mais inconvenientes que vantagens. Ele é realmente potente, porém é péssimo em rendimento. Ele também não tem como emitir poucos poluentes.

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    4. Prezado André: é verdade, mas o avanço tecnológico pode modificar este inconveniente... Parabéns pelo post.

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    5. André, a Mazda andava às voltas pesquisando ignição por laser para o Renesis (nome comercial do Wankel usado em meu sonho de consumo absoluto, o RX-8). Certamente um diodo emissor de laser poderia ser modulado de diversas formas, por exemplo, com pulsos de freqüência, potência e duração variáveis de acordo com as condições exigidas pelo regime momentâneo do motor. Certamente esta nova tecnologia permitira aumentar o rendimento do Wankel, compensando suas outras defasagens de projeto?

      Claro, sou um fã inveterado de Wankel, por isso nem sempre o defendo só com a razão mas também pela emoção... (o apogeu seria um dia poder desfrutar, além do RX-8, de outros dois sonhos - NSU Ro80 e Citroen GS Birotor...)

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  7. Foi proibido pq a ferrari não sabia fazer, sempre!!

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  8. Caramba, hein, André! Que aula!

    Abraço!

    Lucas CRF

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  9. Muito Bom o Artigo. Coisa de Craque!

    Bem, felizmente para nós 2 sistemas de válvulas " anormais " chegaram ao mercado e puderam ser desfrutados : a válvula YPVS da camisa da Yamaha DT 200 e RD 350 LC ( ambas 2 tempos ) e o V-Tec dos carros Civic Honda 4 Tempos.

    André, ainda não falaste porque proibiram o " Berílio " na Mercedes F1......

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    1. Lembra quando o Mika chegou no box com seu motor fumaçando e todo mundo da McLaren fugiu? Falavam que era cancerígeno. Mas lembro que na época usavam nas sedes da guia de válvulas das TM de MX. E no começo dos anos 90 tinham feito im quadro de MTB de 900g de USD 33.000,00 que inclusive foi roubado depois.

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    2. Berílio é muito tóxico. Da wiki: "O berílio e seus compostos devem ser manipulados com muito cuidado; precauções extremas devem ser tomadas nas atividades profissionais que manuseiam estes tipos de materiais. A inalação prolongada pode causar, além da beriliose, câncer de pulmão. No contato com a pele pode causar eczema e ulcerações e, a absorção pela ingestão é pequena mas já foram relatados casos de ulcerações no trato digestivo."

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    3. Alexei, realmente peço desculpas pelo berílio. Eu só gosto de responder depois de uma boa pesquisada no assunto, melhor que ficar falando um monte de achismos.

      A única coisa que eu sei é que esse material raro é extremamente tóxico, e essa foi a razão alegada pela FIA para proibí-lo.

      De resto, depois pesquiso e te escrevo. Se eu esquecer, me cobre novamente.

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  10. Obrigado a todos pelos elogios e pelo apoio.

    Vejam a maratona de matérias que ainda não foi concluída, e vejam o quanto já caminhamos. E a maioria destes sistemas tenho certeza que era completamente desconhecido a grande maioria dos leitores.
    Alguns sistemas são figurinhas carimbadas, como o sistema Coates. E mesmo assim pensavam que ele era algo 100% inovador, e não que era tão semelhante em tantos detalhes a sistemas bem mais velhos.

    Por isso, um pouco de cultura automotiva é sempre positiva.

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  11. Péssima noticia para o mundo antigomobilista: Fábio Steinbruch faleceu hoje ...

    Desculpe usar este espaço mas foi a maneira que encontrei e avisa-s, pois sei que são muito amigos dele.......

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  12. André, impressiona que, com tantos esquemas mirabolantes, ninguém tenha tentado usar as válvulas D das máquinas a vapor num quatro tempos (se bem que não dá para imaginar muitas vantagens nisso, mas...).
    Essas válvulas rotativas realmente mereceriam ser melhor estudadas. Imagino se uma fabricante de motos resolve usar esse sistema, como a Ducati fez com o sistema desmodromico que maquininhas interessantes, perigosas e talvez descartáveis já estariam ao alcance do consumidor...

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  13. Excelente post, parabens!

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  14. Excelente post, como os anteriores!

    Triste ver que a FIA só quer saber de lucro, audiência, marketing e mais nada. Dane-se a competição, dane-se a inovação. Triste mesmo.

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  15. A fórmula 1 não é o único lugar para desenvolver tecnologia. Motores marinhos de lanchas de alto desempenho, carros de turismo ou mesmo a indústria convencional. Parece que realmente tem alguém "conspirando" contra mudar o que é tradicional.

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  16. Muito boa essa série de posts... Como o próprio autor já mencionou as atuais tecnologias aplicadas nos motores e na maioria dos sistemas principais dos automóveis atuais está como as suspensões estão exauridas e foram exploradas praticamente ao seu máximo. Qualquer melhoria requer bilhões de dólares e centenas ou milhares de engenheiros altamente capacitados.

    Sem dúvida os projetos deste post são os mais promissores. Mas a maioria carece de um elemento extremamente importante para que as válvulas rotativas progridam e se tornem comerciais. A peça que além de melhorar a vedação sofra desgaste preservando as peças mais importantes e caras. Exatamente como os anéis em volta dos pistões nos cilindros.

    Eu discordo que múltiplas janelas no topo da câmera de exaustão seja um fator fatalmente limitador, mudando o formato das válvulas e adotando um formato 'hemi' possível reduzir muito as desvantagens desse arranjo.

    Outro ponto não explorado é a possibilidade de se gerar um efeito 'turbo' tirando partido da rotação da mesma; e por aí vai... As possibilidades são muito mais promissoras que com válvulas pop-up; uma vez que se direcionem os recursos técnicos que existem com uma metodologia de projeto eficiente visando alvos realistas prevendo as peças para vedação e prevenção do desgaste...

    Eu tenho um projeto básico tanto para as válvulas quanto para a peça de vedação e desgaste; muito mais simples e direto que esse descrito no post que quase esteve na F1. Quem quiser experimentar é só entrar em contato. Esse mesmo projeto 'rodou' pela F1 no início dos anos 2000 quando eu trabalhei em uma grande petrolheira que era fornecedora de uma das maiores equipes da F1, enviando os desenhos pela intranet da empresa.

    Essa experiência na F1 é a prova que as vávulas pop-up só estão em uso por conservadorismo da indústria automotiva... Mas agora que os motores elétricos estão vindo com tudo e os orientais estão dominando a fabricação de automóveis... Quem sabe um dos novos fabricantes descompromissado com as tradições não fabrica um motor 'revolucionário'??

    Abs e parabéns mais uma vez pela série de post!

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    1. Lawrence, certa vez li sobre seu projeto de motor. Para que serve aquele aumento no meio dos canos de escape?

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    2. Qual aumento???? Em qual motor? Vc deve ter se enganado, não me lembro de ter colocado qualquer aumento (na seção dos dutos?) nos coletores de escapamento, deve ser a curvatura dos dutos que o enganou por causa do ângulo que você observou. Alguns dos meus coletores de escapamento têm inovações, mas além desta inovação ser feita para funcionar com um determinado tipo de duto de exaustão no interior do cabeçote, até alguém se prontificar a estudar propriamente o princípio que eu pretendo explorar e a fabricar pelo menos um protótipo de teste eu vou manter isso em sigilo. Abraços

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  17. Nem imaginava que haviam tantos sistemas diferentes (e muito diferentes) do convencional. Valeu André

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  18. Vou ler este artigo mais tarde, com calma, pois neste momento o "Tico e o Teco" não estão em condições de absorver tanta informação! rssss... Não imaginava que havia tantos tipos diferentes de sistemas de válvulas para motores alternativos.

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  19. Endosso as palavras do Road Runner! Uma verdadeira aula sobre válvulas, com tantas informações que não dá para absorvê-las de uma só talagada.

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  20. Realmente, são muitos tipos de válvulas diferentes, e esse sistema Cross desenvolvido parece ser o mais promissor. Mas com uma válvula tão grande, o posicionamento das velas, principalmente em motores multicilindros, não fica comprometido? E se alguém quiser tentar usar duas velas por cilindro, vai ter espaço?

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    1. Lim, a vela não é problema. Há bastante espaço dos lados da válvula para a instalação de velas. Dá para usar tranquilamente 2 velas por cilindro.

      Vale lembrar que nesses sistemas de válvulas, não há a existência de pontos quentes e frios na câmara, como descrito na primeira parte. A temperatura é mais homogênea, e há mais liberdade no posicionamento da vela sem comprometer o desempenho do motor.

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  21. Cristiano Mendonça04/12/12 17:28

    Mais que dar parabens, gostaria de agradecer por nos proporcionar acesso a delícias como as oferecidas nesta série sobre O Mundo (muito louco)das válvulas. Quando se entra nestes bastidores históricos da engenharia mecânica, percebemos também,infelizmente, como interesses econômicos tolhem muitas vezes o desenvolvimento de avanços preciosos para a humanidade. Acredito ser este o caso de um motor de arranjo periférico dos cilindros,virabrequim central e com pistões de duas cabeças e duas câmaras de combustão por cilindro dispostas em cada uma de suas extremidades, como se fosse o tambor de um revolver. Este motor chegou a ser usado em aviões Piper com rendimento muito superior aos convencionais e depois sumiu. O motor foi inventado por um alemão no inicio dos anos trinta (pra variar),ficou anos engavetado , até que um doido americano comprou a patente e resolveu produzi-lo (quando a Piper o ofereceu como opcional em seus monomotores). Isso durou poucos anos e depois numca mais tive notícias a respeito. Esses são os dados que sei. Adoraria ver uma matéria sua sobre este tema se fosse possível.

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    1. Cristiano, acho que até sei a que motor você se refere. Chama-se motor orbital.

      Este e outros merecem figurar numa outra série: o mundo (muito louco) dos motores.

      Tem muito motor maluco também.

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  22. ATENÇÃO: Leitor que assina como Sabidão e que mandou comentário hoje (15/12) às 21:06 sobre como achar a sincronização dos comandos de válvulas: por favor, mande-nos seu texto completo para autoentusiastas@gmail.com .
    Bob Sharp - editor-chefe

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    1. Bob mandei o texto confirme se recebeu

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