Como funciona o comando variável de válvulas? Parte I

O comando de válvulas variável vai provavelmente tornar-se, a breve trecho, no tema quente de uma nova corrida às armas em termos de desenvolvimento das motos, com as marcas a tentar equilibrar dois extremos opostos: dum lado, a procura por mais desempenho e doutro, a emissão de menos poluentes nas suas máquinas de última geração. Antes de nos aprofundarmos nos detalhes, um pouco de informação de fundo:

Em primeiro lugar, por que é que a distribuição de válvulas variável se está a tornar mais importante? As motos em geral, mas as desportivas, em particular, dependem muito de obter o máximo de desempenho possível dentro de limites estritos de capacidade. Remova-se a opção de um aumento de capacidade e o único caminho restante para aumentar a potência – aparte adicionar um turbo ou sobrealimentação – prende-se com um aumento das rotações.

Cruzamento de válvulas no Testastretta da Ducati

Isso gera um problema, que é o comando das válvulas. Muito cedo no desenvolvimento do motor de quatro tempos, entendeu-se que, se as válvulas começassem a abrir apenas quando o curso começasse e estivessem totalmente fechadas quando o curso terminasse, o desempenho do motor seria prejudicado. Isso ocorre porque é preciso tempo para abrir e fechar uma válvula, e não haveria tempo suficiente na posição totalmente aberta para preencher ou esvaziar adequadamente o tempo de admissão.

A solução óbvia seria iniciar a abertura antes do início da admissão e concluir o fecho após o final. Mas isso criou um problema em potencial num momento único e específico durante os ciclos: o fim do tempo de escape, que é então o início do tempo de admissão. Com a válvula de admissão a abrir cedo e a válvula de escape a fechar tarde, haveria um tempo em que ambas as válvulas estavam parcialmente abertas simultaneamente. Essa situação é chamada de sobreposição ou cruzamento das válvulas e o seu comprimento é medido em graus de rotação da cambota.

A Suzuki introduziu recentemente VVT na sua GSX-R1000

Em altas rotações, os motores precisam de muito cruzamento de válvulas – o momento no final do tempo de escape, quando as válvulas de escape e de admissão estão abertas ao mesmo tempo. Sem sobreposição desses dois ciclos, não há tempo para ventilar adequadamente os gases de escape e reabastecer o cilindro com uma nova carga de admissão.

Com ambas as válvulas abertas, os gases de escape podem contaminar a carga de entrada limpa e alguma mistura de entrada de combustível/ar pode sair para o escape. Várias estratégias podem minimizar este problema, mas a situação é complexa, pois depende muito da rotação do motor. Em geral, uma quantidade relativamente pequena de sobreposição de válvulas funciona bem em rotações mais baixas, enquanto maior sobreposição de válvulas é melhor para altas rotações.

Desenho da patente Suzuki

Em altas rotações, muito cruzamento funciona bem, particularmente quando combinado com muita elevação da válvula (o quanto as válvulas abrem) e a duração da válvula (o tempo que elas permanecem abertas). Mas a baixas rotações, muito cruzamento causa problemas de emissões, porque quando a velocidade do motor é reduzida, esse cruzamento dá tempo mais que suficiente para o combustível não queimado entrar no escape antes que as válvulas de escape se fechem. Já viram motos a deitar chamas pelo escape? É esta a causa.

Os limites de emissões já são um grande desafio para as motos de alto desempenho, e com a entrada em vigor do Euro5 o problema será ainda pior. Como resultado, podemos esperar que cada vez mais motos optem por distribuição variável no comando de válvulas, para reduzir o cruzamento de válvulas a baixas rotações e aumentá-lo nos altos regimes.

Testastretta Ducati que usa DVT

O sincronismo variável das válvulas já não é uma coisa nova em motos. A Ducati usa-a nas árvores de cames de admissão e escape nos seus modelos Diavel e Multistrada 1260 e, durante mais de uma década, a GTR1400 da Kawasaki tinha VVT na árvore de cames de admissão, bem como ultimamente a Suzuki GSX-R1000. Mas esses sistemas são simples arranjos de “faseamento de came”, que giram a árvore de cames alguns graus em relação à roda dentada de came para alterar o tempo. Os sistemas da Ducati e da Kawasaki usam a pressão do óleo para atingir o movimento, enquanto a GSX-R1000 da Suzuki adota uma tática diferente, usando um sistema puramente mecânico que depende da força centrífuga para alterar o tempo da câmara de admissão.

Lobos desmodrómicos no sistema Ducati

Com um motor com comando de válvulas fixo, como vemos na maioria das motos, os projetistas e preparadores devem, portanto, comprometer a sobreposição da válvula, escolhendo uma configuração que forneça vantagens preferenciais em determinadas rotações, mas sacrifica o desempenho a outras rotações. No mundo da motocicleta, o desempenho de alta rotação é frequentemente otimizado, pelo menos, em certa medida, sacrificando a capacidade de resposta em baixas a médias rpm, potência, economia de combustível e emissões ideais.

Se pudéssemos mudar o comando das válvulas e, portanto, o cruzamento das válvulas, à medida que o motor ganha e perde as rotações, não teríamos que ceder tanto. Ideias sérias e patentes para o comando variável de válvulas começaram a aparecer na década de 1920. Algumas aplicações apareceram em aeronaves pouco tempo depois, mas não foi até 1980 que um sistema VVT (timing de válvula variável) pronto para produção foi introduzido, pela Alfa Romeo.

(continua)