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Saab inova com taxa de
compressão variável

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

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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