Comando de válvulas: o maestro mecânico do motor

se o motor pode ser considerado uma orquestra afinada  um dos maestros deste conjunto e o comando de valvulas  e ele quem determina quando  por quanto tempo e com que intensidade o ar entra e sai dos cilindros  mas como em toda boa orquestra o regente deve trabalhar de acordo com o limite dos seus musicos  para que nenhum deles desafine  entao meus amigos  vamos descrever cada parte cada parte  as suas funçoes  como elas interagem entre si e com o restante do motor  hoje e dia de comando  que nao e o delta      uma conversa sincera com sua caranga  isso pode parecer repetitivo  mas e extremamente necessario  antes de qualquer decisao sobre qual perfil de comando escolher  ou qualquer outra modificaçao   pare tudo e bata aquele papo cabeça com sua caranga  pegue algumas long necks sentem se apenas voces dois e faça a pergunta filosofal   afinal de contas o que voce realmente quer   um daily mais esperto  um devorador de autoestradas  uma ratoeira para track days  um recordista dos 402 metros ou qualquer outra opçao mirabolante que sua cabeça crie   a resposta para essa pergunta e essencial para guiar a sua escolha  respondida a primeira pergunta  voce olha pro seu amigo e pergunta com mais intimidade   o que voce tem ai   para escolher o comando de valvulas nos temos que saber qual o diametro e curso do pistao  relaçao r/l  diametros de valvulas  relaçao entre areas  faixa de rotaçao maxima atual e pretendida  taxa de compressao e nos casos extremos outras informaçoes ainda mais especificas sao necessarias   todas essas respostas  aliadas as outras informaçoes contidas aqui servirao como norte para que voce escolha seu comando de forma mais consciente     muitos ja estao familiarizados com os termos que envolvem um comando de valvulas  mas para que nao haja duvidas vamos ver cada um deles    came ou lobe  e o ressalto excentrico que  de maneira geral  converte o movimento rotativo do eixo em alternativo para a valvula   circulo base   como o proprio nome sugere  e um circulo imaginario que compoe a parte concentrica do eixo de comando  e nessa area do came que a valvula permanece fechada  tambem conhecida como calcanhar     levante   e o resultado da subtraçao do circulo base pela altura total do came    rampas   as areas do came onde se inicia e finaliza a abertura e fechamento da valvula    flancos   e a continuaçao da rampa  onde a taxa de aceleraçao fica claramente definida    nariz   nariz e o nome popular da parte mais elevada do comando  onde a valvula tem menor aceleraçao e alcançara sua maxima abertura    simetria   refere se aos perfis de abertura e fechamento do came  ha comandos onde estes perfis sao diferentes  por exemplo  um perfil que tem a rampa de fechamento mais lenta que a de abertura  a esse tipo de perfil  chamamos assimetrico    padrao   um comando pode ter cames com diferentes graduaçoes para admissao e escape  quando isso ocorre  chamamos de padrao duplo  quando as graduaçoes sao iguais chamamos de padrao simples    duraçao   e o angulo total de abertura e fechamento da valvula  e consequentemente o angulo total do lobe    linha de centro   o ponto de maior levante no came determina a linha de centro do came  que e o ponto de mudança no movimento das valvulas  de descendente para ascendente ou vice versa  pode ser encontrada na literatura como centerline    angulo de separaçao   e o valor em graus para a distancia entre as linhas de centro de admissao e escape  tambem e conhecido como lobe separation angle  lsa     cruzamento   chamamos de cruzamento o momento em que as valvulas de admissao e escape estao abertas ao mesmo tempo  isso ocorre porque a rampa de fechamento do escape ainda nao terminou e a rampa de abertura da admissao ja se iniciou  o cruzamento tambem e chamado de overlap     dissecando o cerebro voces devem se perguntar  por que os valores de angulo medidos no comando sao na verdade uma referencia ao deslocamento do virabrequim  isso acontece para que se saiba a posiçao dos pistoes  valvulas e em que tempo o cilindro esta durante os ajustes  lembrando que todos os ajustes sao feitos tomando como referencia o cilindro um     a teoria dos motores de ciclo otto diz que a valvula de admissao abre a 0° e fechar a 180°  enquanto a valvula de escape abriria a 540° e fecharia a 720°  porem o mundo real traz algumas variaveis que complicam um pouquinho essa teoria   o conjunto de acessorios que dao suporte ao movimento da valvula assim como ela propria possui uma massa consideravel  graças a inercia  todo esse conjunto nao pode sofrer aceleraçao instantanea  pois o risco de quebra e imenso  entao o comando deve iniciar a abertura da valvula mais cedo e ter uma menor aceleraçao para que as valvulas nao flutuem  tambem  na faixa mais alta de rotaçoes um motor que tenha uma relaçao pequena entre areas  area da valvula vs area do cilindro  apresenta uma maior resistencia ao enchimento dos cilindros  por todos esses motivos a duraçao dos lobes deve ser maior que os respectivos tempos de admissao e escape     entao  com a influencia de todos estes fatores entendemos que  quanto maior a duraçao do came de comando maior sera a eficiencia do motor  certo  nao  como diria o yoda   quanto maior a duraçao do came for  para cima mais deslocada a powerband sera   ou seja  num comando de grande duraçao encontraremos os picos de torque e potencia nos regimes mais altos de rotaçao  em casos mais extremos  como motores preparados para provas de arrancada  ocorre a reversao de fluxo na admissao e ha perda completa da dirigibilidade em baixas rotaçoes  a duraçao do comando esta diretamente ligada ao diametro do circulo base e ao circulo do nariz  sendo o circulo base a referencia  quanto menor o seu diametro em relaçao ao nariz  maior sera a duraçao do came  sendo inclusive essa relaçao o fundamento de uma das mais antigas tecnicas de preparaçao  o heel griding  que consiste em reduzir o diametro do circulo base aumentando assim a duraçao do lobe de comando   por isso os motores produzidos com proposta urbana tem comandos de valvulas com pequenos valores de duraçao  o para e anda  baixas velocidades e constantes retomadas pedem que bastante torque esteja disponivel nos regimes mais baixos   para atender a necessidade de uma maior duraçao e ainda sim distribuir a faixa de potencia da melhor forma possivel os fabricantes recorrem a outros ajustes do perfil de comando     eventos de valvulas   antes de falarmos sobre os outros elementos que compoem o perfil de um comando  devemos que entender os eventos de valvulas e importancia de cada um   temos quatro eventos  valvula de admissao abre  ivo   valvula de admissao fecha  ivc   valvula de escape abre  evo  e valvula de admissao fecha  evc   quando lemos as folhas de dados que acompanham os comandos elas normalmente sao organizadas desta forma  mas se seguirmos o sentido de ocorrencia dos eventos durante a sequencia muda para evo  ivo  evc  ivc  dai voce deve estar se perguntado  que diferença essa sequencia faz  muita diferença jovem     o principal evento dentre os quatro e o fechamento da valvula de admissao  ele determina como a pressao de enchimento do cilindro ocorre  entao ele e uma peça chave para determinar onde ocorrera o pico de torque  um ivc que ocorre cedo aumenta o torque disponivel em baixas rotaçoes  porem limita a potencia nos regimes mais altos  pois limita o tempo de enchimento do cilindro  por outro lado  um ivc tardio permite um otimo desempenho nas rotaçoes mais altas  mas compromete o enchimento do cilindro em baixa  pois o maior tempo de  valvula aberta  combinado a baixa inercia do fluxo  saiba mais sobre fluxo de admissao aqui  causa a reversao do fluxo quando o pistao inicia seu movimento ascendente   o segundo evento mais importante e a abertura da valvula de escape  e o responsavel por determinar quanto de energia os gases de escape carregarao durante o pulso inicial  falamos sobre ele aqui  e com isso tambem determinamos indiretamente a fraçao de gases residuais que ficarao no cilindro  um evo que ocorre cedo limita a quantidade de trabalho realizado pelo pistao  e consequentemente o torque   pois a valvula abre ainda durante a expansao dos gases  porem essa mesma abertura precoce ajuda a gerar mais potencia em altas rotaçoes pelo maior tempo disponivel para a exaustao  estudos mostram que setenta e cinco por cento da energia de expansao dos gases e liberada ate os 100° apos o pms  por esse motivo muitos comandos voltados para o alto desempenho possuem um evo bastante prematuro     o evento de fechamento da valvula de escape  evc  afeta o cruzamento de valvulas  o overlap  uma valvula que fecha cedo ajuda a manter uma boa marcha lenta e a dirigibilidade em baixas rotaçoes  porem esse mesmo perfil limita os ganhos a partir dos regimes intermediarios  pois nao permite uma boa interaçao entre admissao e escape  reduzindo assim a eficiencia volumetrica do cilindro   na ordem de importancia o ultimo evento e ivo  este combinado ao evc determina o tempo total de overlap  este evento tambem afeta a dirigibilidade  ocorrendo cedo demais havera contaminaçao da mistura ar/combustivel  pois os gases de escape tem  relativamente  maior quantidade de energia nos regimes mais baixos que a mistura nos dutos de admissao  nos regimes mais altos de giro a depressao gerada na camara pela saida dos gases de combustao em alta velocidade combinada a abertura precoce aumentam a eficiencia volumetrica do cilindro  ao contrario uma abertura tardia cria uma marcha lenta suave e constante  mas em altas rotaçoes aniquila o efeito de induçao do cruzamento   e baseado nesses quatro condicionantes que um projetista ira trabalhar para atender o perfil de resposta pretendido para um motor  desde um v8 com uma montanha de torque pronta a mover uma pick up com uma lancha de duas toneladas  a um minusculo 3 cilindros sobrealimentado que participa de uma prova de endurance     conceitos nao muito corretos e o que realmente conta  quantas vezes voces ja devem ter ouvido alguem dizer  ou mesmo leram enquanto buscavam informaçoes na rede   este comando e bravo  e um x⁰ por x⁰   pessoal  sendo bem sincero  esse tipo de informaçao nao lhe diz praticamente nada  a duraçao sozinha mostra apenas quanto tempo as suas valvulas passarao abertas  mas nao quando isso vai acontecer  para descobrir o  quando e onde   voce precisa de pelo menos duas informaçoes     a primeira e a linha de centro de pelo menos um dos lobes  preferencialmente procure por ambas   como dissemos no glossario a centerline e o ponto mais alto da curva  mas nao necessariamente e o centro da curva  a designaçao realmente confunde  mas se voce tiver um comando de perfil assimetrico  uma rampa tera duraçao diferente da outra  falaremos sobre simetria um pouco mais abaixo   a linha de centro e informada em graus  como todas as outras informaçoes de deslocamento angular  e esta graduaçao e referente ao deslocamento do virabrequim  ou seja  o valor indicado no chart sempre sera expresso em graus depois pms para o came de admissao e antes do pms para o came de escape  veja a tabela abaixo com o exemplo de calculo das linhas de centro e angulo de separaçao     com essa tabela podemos ver que as linhas de centro e o angulo de separaçao dos lobes possuem uma relaçao direta  o lsa e o angulo formado entre as duas linhas de centro  e seu valor e a metade da soma entre as linhas de centro  mas por que metade  porque o valor do angulo e referente ao deslocamento do comando de valvulas  e como este gira com a metade da velocidade do virabrequim  seu deslocamento automaticamente sera metade do deslocamento feito pela arvore de bielas   ok  ja sabemos o que e o angulo de separaçao  mas como ele influencia o comportamento do motor  quando variamos o lsa automaticamente mudamos o momento de ocorrencia dos quatro eventos das valvulas falados mais acima  dessa forma  quanto maior for o angulo de separaçao mais cedo os picos de torque e potencia irao acontecer  quanto menor for o angulo mais tarde os picos ocorrem  o lsa e fixo em motores que possuem apenas um comando de valvulas  mas podem ser variados quando o caso e de duplo comando este angulo pode ser alterado modificando a posiçao dos comandos  e isso nos leva ao proximo topico    comando avançado ou retardado    avançar ou retardar  atrasar  o comando de valvulas consiste em modificar a posiçao do comando em relaçao ao seu sincronismo original  se o comando for girado para frente no sentido de rotaçao do motor dizemos que ele esta sendo adiantado  se o movimento e no sentido contrario ele esta sendo retardado em sua atuaçao  o objetivo e alterar o momento de ocorrencia dos eventos  como mostra a animaçao mais acima  avançando o comando adiantamos os eventos gerando ganhos nos regimes mais baixos  retardando o comando atrasamos os eventos e o efeito e contrario  ou seja  esse artificio funciona como uma gangorra  se uma extremidade se eleva  a outra decresce     para se conseguir modificar a posiçao do comando e necessaria uma polia variavel  esta possui uma marcaçao para o zero grau  a posiçao original do comando  e outras para o avanço e retardo  normalmente as divisoes sao de um grau  mas temos que lembrar que essa graduaçao e referente ao angulo do comando  entao cada grau deslocado do comando corresponde a dois graus do virabrequim  o ajuste deve ser feito com um dos elementos travados  o comando ou o virabrequim   apos ambos serem sincronizados no pms     sempre deve ser checada a folga entre as valvulas e o pistao  quando este tipo de alteraçao for feita  pois em excesso ambas podem gerar uma colisao  e ninguem quer uma cena dessas em maos     levante  rampas e nariz apos os eventos de valvula os elementos mais importantes na criaçao de um perfil de comando sao o levante e a rampas de aceleraçao  estes elementos atuam em conjunto e determinam a area total de abertura das valvulas e consequentemente a vazao maxima     porem a abertura maxima corresponde a uma porcentagem muito pequena do tempo em que a valvula permanece aberta  o mais importante num perfil e o levante medio e nao o pico  e esta media de abertura quem nos dara noçao da faixa de rotaçao atendida pelo motor  vou exemplificar para que tudo fique um pouco mais claro   temos um comando com cames de 260° de duraçao e levante de valvula de 9 74 milimetros  numa aproximaçao simples o levante medio sera aproximadamente 6 4 mm  se usarmos esse perfil em tres motores com deslocamentos diferentes  mas cabeçotes exatamente iguais com valvulas de 32 5 mm  veremos que os motores apresentarao faixas de trabalho totalmente diferentes  observe na tabela abaixo     vejam que o perfil fica superdimensionado para um motor pequeno  a nao ser que estejamos falando de um motor de pista   caberia como uma luva num motor medio esportivo  mas ficaria um pouco aquem para os parametros atuais de um motor com deslocamento maior  isso mostra que um mesmo perfil pode apresentar resultados totalmente antagonicos quando aplicado em motores com caracteristicas diferentes  por isso nao existe receita de bolo meu chapa     mas afinal  qual o fator que realmente limita a faixa util de um comando  como cargas d’agua eu cheguei a esses valores  basicamente e a velocidade de deslocamento da massa de ar  quando este chega a condiçao sonica  velocidade igual ou superior a do som  o fluxo estagna  ocorre o chamado estrangulamento de fluxo  entao e a combinaçao entre diametro de valvulas e levante medio quem determina a area total de passagem e consequentemente o fluxo maximo  estes valores sao baseados na area total disponivel para a passagem do fluxo  que e a combinaçao entre o levante medio e a area da valvula  area da tulipa menos area da haste   e esta area quem gera o principio bernouli  leia a bela explicaçao do juliano aqui  e determina a velocidade maxima do fluxo e consequentemente a sua vazao     observem a imagem acima  estes dois perfis possuem duraçao e levante iguais  mas sao extremamente diferentes devido a um fator  aquele que tambem determina o temperamento de um comando de valvulas  a sua taxa de aceleraçao  esta taxa e a razao entre o levante e a graduaçao do comando  trocando em miudos  ela representa quantos decimos de milimetro a valvula ira se deslocar a cada grau percorrido pelo comando  mas a conta nao e tao simples quanto parece  nao basta dividir a duraçao por dois e entao dividir o levante pelo resultado  nesta equaçao tambem deve entrar o tamanho do nariz  nao e uma piada  como dissemos no glossario  o nariz e a area onde esta o maior levante do comando  entao o tempo ou angulo de permanencia  dwell time  dessa area influencia a taxa de aceleraçao  quanto maior for o nariz maior sera a taxa de aceleraçao do comando e maior sera o levante medio deste   se tivermos uma maior media de levante consequentemente podemos ter um fluxo maior para uma mesma duraçao  por esse motivo os comandos mais agressivos tem narizes maiores  mas ha consequencias quando se utiliza uma taxa de aceleraçao elevada  a primeira delas e a perda de torque e dirigibilidade nas rotaçoes mais baixas  pois com uma maior abertura o fluxo tem menos velocidade e pode levar a reversao em certos casos  a segunda e mais grave e o aumento do risco de flutuaçao da valvula  o que pode levar mais uma vez a colisao entre pistao e valvula     para evitar este comportamento em perfis mais agressivos os fabricantes algumas vezes recorrem a cames assimetricos  onde as taxas de aceleraçao de abertura e fechamento sao diferentes  nestes casos a taxa de fechamento e menor para que este seja mais suave  evitando assim a flutuaçao da valvula  a assimetria tambem pode ocorrer com diferentes duraçoes para abertura e fechamento  o que nos leva a outras caracteristicas de perfil  normalmente encontradas em motores sobrealimentados  e sobre ele falaremos no proximo post     tem muito mais vindo ai  esse catatau de paragrafos  termos e ideias nos chegamos a metade do assunto  sim  metade  agora que voces ja sabem como funciona toda a filosofia e estrutura de uma arvore de comando  estao prontos para a proxima parte  nos vamos abordar o conjunto acessorio as valvulas  sistemas variaveis e outros tipos de acionamento de comando de valvulas   entao senhores ate a proxima