Motores com taxa de compresão variável

Além do revolucionário sistema da Sbarro, outra inovação técnica que me chamou a atenção no Salão de Genebra foi o motor com taxa de compressão variável, desenvolvido pela MCE-5 Development. Para os brasileiros, a primeira reação foi imaginar que essa tecnologia viria bem a calhar para o uso nos motores bicombustível, já que permitiria trabalhar bem tanto com álcool quanto com gasolina.

Mas as vantagens vão além disso. Na Europa, onde já existem protótipos de automóveis com esse sistema, o objetivo é a eficiência. Assim, um motor 1.5 é capaz de produzir cerca de 200 cv e incríveis 30,0 kgfm de torque! Apenas como referência, essa potência e torque são similares aos de um propulsor 2.0 convencional turboalimentado (o do VW Golf VI, no caso). Com a diferença - em favor do MCE-5 - do menor nível de consumo.

O pulo-do-gato, no caso, está no sistema de engrenagens (devidamente patenteado pela empresa) que permite variar o curso dos pistões, alterando, consequentemente, a taxa de compressão, como pode ser visto na imagem acima (em verde).

Ou seja, apesar do investimento maciço das montadoras em alternativas como hidrogênio, células de combustível e motores elétricos/híbridos, os propulsores a combustão interna ainda têm um longo futuro pela frente, concorda?

Matéria do Blog da Motorpress: http://www.blogmotorpress.com.br/carro/

Saab inova com taxa de compressão variável




Nova tecnologia, ainda experimental, permite a um motor pequeno render como um grande com baixo consumo

O motor de compressão variável (SVC), ainda em fase de conceito, é o destaque da sueca Saab no Salão de Genebra. O novo conceito permite redução do consumo sem afetar do desempenho. A combinação de baixa cilindrada, elevada pressão de superalimentação e o exclusivo sistema permite aproveitar a energia do combustível de maneira bem mais eficiente.

O SVC possibilita reduzir em 30% o consumo de um motor aspirado. O SVC de cinco cilindros e 1,6 litro da Saab é tão eficiente em condições normais quanto um 1,6-litro convencional, mas pode desenvolver 225 cv, a potência de um 3-litros, quando necessário. As emissões de dióxido de carbono (CO2) diminuem proporcionalmente ao consumo, enquanto as de monóxido de carbono, hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio se enquadram em todos os requisitos legais.

A característica exclusiva do SVC está na taxa de compressão variável, continuamente ajustada para o valor ideal, segundo as condições que prevalecem num dado momento. O motor consiste de uma parte superior, que compreende o cabeçote com cilindros integrados, chamado monocabeçote, e uma parte inferior correspondente à carcaça do virabrequim, virabrequim, bielas e pistões. A compressão varia por ajuste da inclinação da parte superior em relação à inferior. Isto altera o volume da câmara de combustão estando o pistão no ponto-morto superior (a posição do pistão mais alta no cilindro), que por sua vez altera a taxa de compressão.

O conceito SVC pode ser usado para desenvolver motores com torque específico de 20,4 m.kgf/litro e potência específica de 150 cv/litro. A taxa variável também proporciona flexibilidade de combustível: o motor funciona sempre com a taxa mais apropriada, por exemplo, para álcool e gasolina.

Mas a eficiência de um motor aspirado só melhoraria em 4 ou 5% com o sistema. O potencial da compressão variável pode ser explorado ao máximo por haver baixa cilindrada e alta pressão de superalimentação.

Um motor de ciclo Otto é mais eficiente e extrai melhor a energia do combustível quando funciona em cargas elevadas (acelerador praticamente todo aberto). Motores pequenos têm de trabalhar mais próximos de sua carga máxima, sendo capazes de fazer render melhor o combustível.

Uma das razões é que, dentro dessas condições, as perdas por bombeamento são menores num motor de menor cilindrada. Essas perdas surgem quando o motor funciona com baixa carga (pouca aceleração). De modo a manter ideal a relação ar-combustível (14,7:1), o suprimento de ar deve ser diminuído ainda mais, pela redução da abertura da válvula-borboleta de entrada.

Contudo, isto significa que o pistão está sob ligeiro vácuo durante o curso de admissão. O efeito é aproximadamente o mesmo de tapar a saída de ar de uma bomba de encher pneu e tentar puxar para fora o cabo da bomba. A energia adicional para puxar o pistão para baixo é chamada de perda por bombeamento. Como um motor pequeno anda mais tempo com carga elevada e acelerador todo aberto, as perdas por bombeamento são menores. Além do mais, um motor menor é mais leve e apresenta menos atrito. Desse modo pode-se dizer, em linhas gerais, que é mais eficiente do que um motor grande.

Mas um motor pequeno em geral não é potente o suficiente. Por meio de superalimentação,mais combustível pode ser injetado e queimado com eficiência. O motor, então, desenvolve mais potência. Além disso, se o motor é superalimentado apenas durante grandes aberturas do acelerador, quando potência extra é realmente necessária, a economia do motor pequeno consegue ser combinada com o desempenho do grande.

A compressão variável

A taxa de compressão é o volume do cilindro mais o volume da câmara de combustão, dividido pelo volume da câmara -- em outras palavras, o quanto a mistura ar-combustível é comprimida no cilindro antes de ocorrer a centelha que dá início à combustão. É um dos fatores mais importantes na determinação da eficiência do motor.

Como regra, a energia do combustível será melhor utilizada se a compressão for a maior possível. Mas se ela for alta demais, o combustível entrará em auto-ignição, levado à detonação ("batida de pino") que pode destruir o motor. Numa unidade convencional, a maior taxa possível é estabelecida com carga total, quando as vazões de combustível e de ar são máximas. Essa taxa permanece a mesma quando o motor encontra-se em carga parcial, com potência e pressão de superalimentação baixas -- como viajar em velocidades de estrada moderadas e constantes.

Devido à compressão variável, o SVC é capaz de funcionar à taxa de compressão ideal de 14:1 em baixas cargas, de maneira a aproveitar ao máximo a energia do combustível, para depois baixar para 8:1 em altas cargas, permitindo que a potência seja aumentada por superalimentação sem o surgimento de detonação.

Virabrequim, bielas, pistões e válvulas do SVC são do mesmo tipo dos usados nos motores atuais. O que distingu o motor Saab é a maneira como é dividido em parte superior e inferior. A face de junta entre os dois é cerca de 20 centímetros mais baixa. O monocabeçote é articulado no bloco. A compressão é alterada inclinando o monocabeçote em relação ao bloco, por meio de um atuador hidráulico. O volume da câmara de combustão aumenta e o maior volume reduz a compressão. Para aumentá-la, a inclinação do monocabeçote fica menor, diminuindo a câmara de combustão.

O monocabeçote pode ser inclinado em até 4 graus. A taxa de compressão ideal é calculada pelo sistema de gerenciamento Trionic da Saab, levando em conta rotação, carga e qualidade do combustível. A taxa de compressão é continuamente variável.

Um benefício importante é que a compressão variável pode ser conseguida sem necessidade reprojetar a câmara de combustão de quatro válvulas. Uma vez que o monocabeçote é inteiriço, foi possível também desenhar passagens da água de arrefecimento mais apropriadas.

O compressor mecânico usado para a superalimentação é acoplado e desacoplado pelo sistema de gerenciamento Trionic. Inclui um resfriador e gera pressão máxima de 2,8 bar, mais alta do que a gerada pelos sistemas atuais da Saab. Os engenheiros da companhia escolheram compressor, em vez de turbo, porque nenhum disponível hoje no mercado seria capaz de gerar a elevada pressão e a pronta resposta necessária para o motor SVC.

O motor SVC 1,6-litro de cinco cilindros ainda é um protótipo. O desenho e tamanho finais, e também o desempenho e consumo da versão definitiva, dependem de muitos fatores, a começar pelo que os clientes querem de seus carros. Mas a Saab já deu um grande passo no desenvolvimento dos motores de ciclo Otto.

Matéria do Best Cars Web: http://www2.uol.com.br/bestcars/artigos/saab.htm