| Edição: Fabrício Samahá - Ilustração:
divulgação |
O motor de
compressão variável (SVC), ainda em fase de conceito,
é o destaque da sueca Saab no Salão de Genebra (leia
cobertura completa).
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 distingue
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.
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