Apesar de muito se falar atualmente sobre downsizing de motores, isto é, motores menores com sistema de injeção direta e turbo compressor, os motores aspirados ainda se mostram opções interessantes devido ao menor custo de construção
Nesta edição, iniciamos uma série de matérias sobre as principais estratégias e alterações realizadas por fabricantes para extrair o máximo de torque e potência do motor, tanto em modelos recentes quanto em modelos mais antigos.
Motores do passado
Ao falarmos em motor de alto desempenho, muitos logo imaginam os muscle cars americanos da década de 1960 e 1970, com grandes motores V8 e muito torque. Para outros, motores seis cilindros montados em carrocerias leves são o que há de melhor em esportividade. Como veremos a seguir, não é possível ser extremo para nenhum dos lados. Marcas de países diferentes buscam características distintas em seus modelos como forma de atender as expectativas dos diferentes consumidores.
Tradicionalmente, as três grandes montadoras norte-americanas (Ford, GM e Chrysler), tanto no país sede como em suas filiais ao redor do mundo, são conhecidas por adotarem, desde a época do carburador, motores de grande deslocamento para obter potências elevadas e, quase sempre, estes motores possuem duas válvulas por cilindro e comando de válvulas convencionais montados no cabeçote.
A Chrysler conseguiu contornar este problema redesenhando a superfície dos pistões. Assim, os pistões de alguns motores passaram a ter a cabeça arredondada, ou hemisférica. Com isso, a mistura sofre maior turbulência, quando chega à câmara de combustão, ficando mais homogênea. As velas foram deslocadas para o centro do cilindro, inflamando mais rapidamente a mistura.
As marcas alemãs, francesas e inglesas, em geral, costumam equipar a grande maioria de seus modelos com motores sobrealimentados, principalmente os com seis ou mais cilindros, sendo difícil encontrar motores oito cilindros aspirados, exceto em sedãs que visam mais ao conforto do que à esportividade.
Como exemplo, a Porsche recentemente lançou a versão 2011 do 911 GT3, que, apesar de contar com um motor boxer de seis cilindros com quatro litros de aspiração natural, gera 500 cavalos, graças a um coletor de admissão variável e componentes de baixo peso, como pistões e bielas.
Os italianos têm o hábito de aplicar motores de pequeno volume, mesmo em superesportivos. Podemos citar, como exemplo, a Ferrari 250 GTO, considerado o primeiro superesportivo da marca, que saía de fábrica com um motor V12 de três litros. O sistema de alimentação era composto por diversos carburadores de corpo duplo, para que cada carburador alimentasse dois cilindros, como no caso desta Ferrari, enquanto o sistema de escape era o mais livre possível, sem curvas exageradas.
As marcas japonesas, por outro lado, recorrem a blocos de volume pequeno, priorizando a potência em altas rotações, ao invés de torque em baixas rotações. Em geral, estes motores são construídos com quatro válvulas por cilindro, comando de válvulas variáveis. O Toyota Celica e o Honda S2000 são exemplos claros destas características, pois ambos têm motores quatro cilindros e 16 válvulas com comando de válvulas variável de pequeno volume (1.8 e 2.0 litros, respectivamente), mas tem potência máxima acima de oito mil rotações.
Componentes “afinados”
Há alguns anos atrás, era bastante comum encontrar mecânicos especializados em “afinar motores”.
Estes profissionais recebiam os automóveis de seu cliente, muitas vezes, diretamente das concessionárias e, já sabendo que devido às técnicas de manufatura da época, os motores saíam das linhas de montagem com um pouco menos da potência máxima possível, faziam alterações no cabeçote, nos dutos e nas válvulas, corrigindo ângulos e removendo rebarbas, além de nova regulagem do carburador. Com isso, era possível obter ganhos de cinco ou dez cavalos de potência e de cerca de um quilograma-força de torque. Muitas vezes, estes especialistas haviam trabalhado durante vários anos em competições como a Stock Car ou no departamento técnico das montadoras e, por este motivo, possuíam conhecimento sobre os principais pontos no motor que poderiam receber acertos para que toda a potência fosse extraída do motor, mantendo a originalidade do veículo.
Conforme o tempo foi passando, as técnicas de fabricação foram evoluindo e isto fez com que os motores saíssem de fábrica com tolerâncias cada vez menores, limitando as alterações.
Relação curso x diâmetro
Uma das relações fundamentais em um motor é a estabelecida entre o diâmetro do cilindro e o curso do virabrequim, pois em função dela é possível priorizar torque ou potência. Isso ocorre porque existem três configurações possíveis:
- Quando o diâmetro do cilindro é menor que o curso do virabrequim, o motor é considerado subquadrado. Nesta situação, como o pistão fica mais tempo aplicando força no virabrequim, o torque irá aparecer em rotações mais baixas e em níveis maiores. Um ponto negativo desta configuração é que, justamente, pelo fato de o pistão ficar mais tempo sendo empurrado para baixo, de forma que a intensidade das cargas envolvidas aumente na mesma proporção que a rotação, acabam “anulando” parte do torque gerado. Outro ponto negativo é que exigem componentes reforçados, significando componentes maiores e mais pesados. É por este motivo que, dificilmente, motores Diesel ou de grande volume ultrapassam as cinco mil rotações.
- Quando o diâmetro do cilindro é maior do que o curso do virabrequim, consideramos o motor superquadrado. Como a área de aplicação da força de combustão será maior, o trabalho de empurrar o cilindro precisará de menos energia e será feito de forma mais rápida, aumentando a potência liberada.
Apesar de sacrificar o torque, reduzindo intensidade ou fazendo com que apareça em giros mais altos, este tipo de configuração é indicado para motores de pequeno volume onde se desejam alcançar níveis muito altos de potência. Motores atuais de Fórmula 1, por exemplo, quando testados em laboratório, chegam a 22 mil rotações e são capazes de gerar quase 1000 cv de potência. Vale lembrar que estamos falando de motores V8 com 2.4 l, com aproximadamente 90 x 40 mm (diâmetro x curso).
- Quando o diâmetro e o curso são iguais, o motor é denominado quadrado. Nestes casos, o motor consegue ter rendimento equilibrado entre torque e potência em rotações intermediárias (entre 2000 e 4000 rpm). As montadoras dificilmente projetam motores nesta configuração, sendo mais comum trabalhar acima ou abaixo desta relação, dependendo das características desejadas.
A importância do ponto de ignição
O ponto de ignição tem enorme influência no processo de queima do combustível e, por conseguinte, na geração de potência.
Como todos sabem. em um ciclo Otto teórico, a mistura ar/combustível é admitida e, quando o pistão atinge o PMI, a(s) válvula(s) de admissão se fecha e é iniciado o ciclo de compressão. Ao atingir o PMS, a centelha de ignição é disparada, inflamando a mistura na câmara.
Este é o ciclo teórico, perfeito e, por este motivo, não existe motor que trabalhe sempre nestas condições. Quase sempre o sistema de ignição é regulado para soltar a faísca entre 9° e 15° antes do PMS, em regime de marcha-lenta, chegando a 40° nas acelerações.
Se a faísca ocorrer mais cedo, podemos obter ganho de potência, já que a mistura terá mais tempo para se inflamar. Se o ponto de ignição for muito adiantado, pode causar baixa eficiência ou pré-detonação (quando ocorre a centelha, alguns pontos da câmara de combustão começam a se inflamar antes do resto) se a temperatura da câmara estiver muito baixa ou muito alta.
Na próxima edição, iremos detalhar outros fatores que interferem na potência dos motores.