Os principais ciclos de funcionamento
Entre os motores utilizados atualmente nos veículos, podemos definir três grupos principais de ciclos de funcionamento: Otto, Diesel e Skyactiv-X. A seguir, vamos entender um pouco melhor como cada um funciona.
O Ciclo Otto
Seu processo de combustão é ativado, quase sempre, por uma faísca elétrica (no passado, também existiu o sistema de “tubo quente”). Esse modelo carrega o nome do engenheiro alemão Nikolaus August Otto, que o criou em 1876. O ciclo é formado pelas etapas de admissão, compressão, expansão e exaustão.
Na admissão, cada pistão desce dentro do seu cilindro de forma a aumentar o volume dessa câmera e admitir a mistura de ar com combustível. Após esse primeiro “tempo”, a válvula de admissão é fechada e o pistão inicia um movimento de subida para comprimir esse fluido, aumentando sua pressão.
No terceiro estágio, quando o pistão está quase chegando ao chamado “ponto morto superior”, a vela solta a faísca, o que provoca a explosão da mistura. Por fim, depois que o pistão atinge o “ponto morto inferior”, a válvula de escape é aberta e, conforme ele sobe, os gases queimados são lançados para fora.
Esse funcionamento básico dos chamados “motores de quatro tempos com ignição por centelha” você conhece bem. Mas o interessante é que existem variações do ciclo Otto – como o Miller, o Atkinson e o Budack – que estão fazendo muito sucesso atualmente. A seguir, vamos explicar cada um deles.
Ciclo Miller
Foi patenteado pelo engenheiro norte-americano Ralph Miller em 1957 e usado por algumas montadoras, como a Mazda, Subaru e Caterpillar. Em relação ao ciclo Otto, a principal diferença está no tempo de abertura das válvulas.
Talvez você conheça essa tecnologia pelo nome de “cinco tempos”. Mas, na verdade, também são quatro (admissão, compressão, expansão e exaustão), apenas uma etapa da compressão é feita com a válvula de admissão aberta.
Dessa forma, o ciclo Miller reduz o esforço sobre os pistões e mantém a mistura mais fria. Quando sobe, comprimindo o ar com o combustível, o pistão chega a percorrer até um terço do percurso com a válvula de admissão aberta.
Você pode estar se perguntando: mas isso não funciona direito, parte da mistura vai voltar pelo sistema de admissão! Sabe por que isso não acontece? Todos os motores Miller contam com compressores mecânicos ou turbos.
Ciclo Atkinson
Na verdade, a grande contribuição de Miller foi evoluir o conceito criado pelo engenheiro inglês James Atkinson em 1882. A grande diferença entre essas duas tecnologias é que a invenção original não usa turbo e nem compressor.
Por essa razão, apesar de ser um motor durável e econômico, tem menos potência quando comparado a uma unidade Otto tradicional. Mas, apesar dessa limitação, é perfeito para os carros híbridos, como o Toyota Prius.
Esses modelos têm dois motores trabalhando em conjunto (um a combustível e outro a eletricidade) e uma central eletrônica faz os ajustes para cada situação. O funcionamento é perfeito e um sedan chega a fazer mais de 20 km/l!
Ciclo Budack
Engenheiro do grupo Volkswagen, o alemão Ralf Budack busca novas formas para melhorar a eficiência dos motores há mais de 20 anos. Obteve a primeira patente do seu novo ciclo em 2004 e a novidade chegou aos carros em 2017.
O chamado “Ciclo B” também atua na abertura das válvulas. A novidade é que o controle varia a cada instante. Se o motor não está sendo exigido, o tempo de admissão é bem curto. Quando é preciso ter potência máxima, ocorre o inverso.
Para funcionar dessa maneira, mudando a cada momento sem que o motorista perceba, esses motores têm muita eletrônica, sistemas hidráulicos avançados, quatro válvulas por cilindro, injeção dupla (indireta e direta) e turbo.
O Ciclo Diesel
De origem alemã, mas nascido em Paris, Rudolf Diesel desenvolveu seu motor durante vários anos. Em 1897 consegui fazer a primeira unidade funcionar direito. Podia consumir derivados de petróleo, óleos vegetais e até pó de carvão.
Enquanto um motor do ciclo Otto trabalha com uma mistura de ar e combustível na fase de admissão, a invenção de Diesel usa apenas o ar. O óleo é injetado nos momentos finais da compressão e serve para inflamar a mistura.
Forte e robusto, apesar de mais poluente, o motor Diesel ainda é o mais usado em todo o mundo para impulsionar veículos pesados e utilitários. No Brasil, está proibido nos carros desde 1976, mas essa aplicação é comum mundo afora.
O Ciclo Skyactiv-X
Por último, vamos mostrar uma tecnologia nova e muito curiosa, que pretende unir as vantagens dos motores com ciclos Otto e Diesel. É o Skyactiv-X, apresentado em 2017 pelos japoneses da Mazda e vendido em vários países.
Vamos começar entender as diferenças? Um motor comum a gasolina usa uma relação aproximada de 14 partes de ar para uma de combustível. No modelo japonês essa proporção pode chegar a 30:1 em algumas situações.
Ao entrar no cilindro, essa mistura é comprimida ao máximo, como num motor do ciclo Diesel. Depois, quando o pistão está perto do topo, uma segunda “dose” de combustível é lançada na centelha da vela, iniciando a combustão.
O incrível é que, de uma forma mais simples, essa tecnologia existe desde 1925. Foi criada pelo engenheiro sueco Jonas Hesselman. Os primeiros caminhões da Volvo e Scania usavam esses motores e funcionavam com “quase tudo”.
Gostou do nosso post? Então, se prepare! Muitas soluções interessantes serão lançadas nas próximas décadas e, qualquer dia desses, um veículo com um motor bem diferente pode aparecer na sua oficina. Se você estiver preparado, saberá realizar o melhor serviço e vai encantar ainda mais os clientes!
Fonte:
Conheça os principais ciclos de funcionamento dos motores atuais
