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Técnica

Como funciona o comando de válvulas desmodrômico?


“Só temos dinheiro para mais um mês de salário. Conheço seu talento e preciso de você. Se conseguirmos fazer 100 motos capazes de vencer o Tour d’Italia, a Ducati continua. Se não, fechamos a fábrica e vamos para casa”. Foi o recado do diretor da Ducati, Giuseppe Montano, ao engenheiro Fabio Taglioni, em 1956.

A Ducati, na época, não era uma empresa assim tão jovem. Fundada em 1926, àquela altura a fabricante já tinha seus 30 anos de estrada. O problema é que ela havia sido destruída durante a Guerra e seus primeiros projetos nos anos 1950 não tinham dado muito certo. No fim das contas, a Ducati

Taglioni topou o desafio e trabalhou por seis meses sem receber salário até entregar a moto que mudaria a história de sua vida e da Ducati: a 125 Desmo. Taglioni queria encontrar uma forma de fazer o pequeno motor monocilíndrico girar alto sem correr o risco de destruí-lo devido à flutuação de válvulas causada pela vibração das molas de retorno.

Na época, o que limitava o desempenho dos motores era principalmente a capacidade das molas de válvula, que não tinham resistência para lidar com as cargas em velocidades altas do motor e quebravam. Mesmo com um novo processo desenvolvido nos anos 1950, que usava fusão a vácuo para retirar as impurezas do metal e formar uma liga mais resistente, as molas não suportavam mais de 8.000 rpm sem quebrar.

O que ele fez, foi instalar um sistema desmodrômico de comando de válvulas no motor monocilíndrico da Ducati. Ao contrário do que se pensa, a Ducati não inventou esse tipo de comando de válvulas; a Austin já tinha um motor náutico de 300 cv feito em 1910 com comando desmodrômico, o Delage de Grand Prix também usava esse sistema e os Mercedes W196 de 1954 e 300SLR de1955 também tinham atuação desmodrômica de válvulas.

Em praticamente todos os sistemas de comando de válvulas, elas são abertas pela atuação dos comandos de válvula. Nos motores com comando no cabeçote (OHC), os ressaltos (cames) do comando de válvulas empurram a haste da válvula para baixo ou acionam balancins que fazem esse mesmo movimento. Nos motores com comando no bloco, os cames acionam varetas, que acionam os balancins que empurram a válvula para baixo. Ao ser empurrada, ela abre a passagem dos fluidos, permitindo sua admissão e seu escape.

Uma vez que o ressalto do comando termina de empurrar as válvulas, elas retornam pela ação contrária de uma mola instalada ao redor de suas hastes, que as mantêm fechadas até que o ressalto do comando volte a empurrá-las novamente para baixo. Isso acontece na segunda de cada duas voltas do virabrequim.

Esse sistema funciona muito bem para a maioria das aplicações dos motores de combustão interna. O problema é que, quando o motor atinge velocidades muito elevadas, bem além das 8.000 rpm, o intervalo entre os acionamentos de válvula pode ser tão rápido que a mola ainda estará distendendo quando a válvula for empurrada novamente, iniciando sua compressão.

Se esse movimento atingir a frequência de ressonância da mola, a mola deixará de atuar sobre a válvula. É isso o que se chama de “flutuação de válvula”: como a mola deixa de ter efeito sobre a haste da válvula, ela fica “solta” e sua sincronização com o restante do motor será perdida. Com isso, ela não retornará à sede e por estar aberta na hora errada, ela pode ser atropelada pelo pistão em movimento de subida. Na melhor das hipóteses isso resulta em uma válvula torta. Na pior, em um pistão e bloco furados e um motor estourado.

Atualmente existem várias formas de contornar este problema — e veremos isso nesta nova mini-série sobre os diversos tipos de acionamento de válvulas — como o uso de molas pneumáticas, como o sistema Freevalve da Koenigsegg, que usa atuadores eletromecânicos e, claro, o sistema desmodrômico.

O comando desmodrômico é o mais simples deles, e consiste basicamente em um comando que atua sobre dois balancins, um para abrir e outro para fechar as válvulas. Assim, quanto mais rápido o comando gira, mais rapidamente as válvulas se abrem, e mais rapidamente elas se fecham.

O comando é sincronizado com o virabrequim como qualquer outro comando de válvulas — seja por engrenagens, corrente ou correias — e pode ser simples, duplo ou triplo (um para fechar e dois para abrir, como na foto acima) e tem ressaltos (cames) como qualquer outro comando.

A diferença é que além dos cames convencionais, ele também tem um conjunto de cames extra, que atuam sobre os balancins de fechamento. A foto abaixo ilustra uma válvula com os dois balancins como usados pela Ducati:

Note que por não ter a mola de retorno, o movimento da válvula depende totalmente da atuação dos balancins. Por essa razão o comando de válvulas do sistema desmodrômico também é diferente: em vez de ter apenas os ressaltos que abrem as válvulas, eles também têm um came pressiona o balancim de fechamento, mantendo a válvula assentada firmemente em sua sede.

Esse came, contudo, precisa ser sincronizado com o came de abertura para permitir que o balancim de fechamento se mova quando a válvula é empurrada pelo balancim de abertura. A imagem abaixo ilustra esse momento:

O came de abertura (1) está iniciando a atuação sobre o balancim de abertura, enquanto o came de fechamento (2) chega ao seu perfil plano que permite o movimento de abertura da válvula. Quando o came 2 chegar ao final do perfil plano, ele iniciará o fechamento da válvula e a manterá fechada até a volta seguinte do comando. A animação abaixo mostra como isso funciona no cabeçote. No caso, os comandos de abertura são os laterais (verde e vermelho) e o comando de fechamento é o comando central (verde e amarelo):

O sistema ainda é usado pela Ducati em suas motos de rua e de competição, porém tem suas desvantagens, como a manutenção mais complexa, além de uma necessidade maior de espaço e, claro, do ruído. Por essa razão o comando desmodrômico não foi adotado amplamente pelos fabricantes. Logo nos anos 1960 novas ligas metálicas e sistemas com molas reforçadas ou duplas passaram a ser utilizados para minimizar as quebras e permitir velocidades maiores do motor, até que nos anos 1980 a Renault desenvolveu um sistema de molas pneumáticas para seus motores V6 turbo da Fórmula 1, que mitigou o risco de flutuação de válvula e quebra de molas.

Atualmente, com o gerenciamento eletrônico da abertura das válvulas e com as ligas metálicas mais avançadas esse tipo de problema é menos comum. Além disso, como mencionamos mais acima, as fabricantes já estão trabalhando em formas diferentes de comandar as válvulas, dispensando até mesmo as molas e comandos, como o motor Freevalve. Mas isso fica para o próximo capítulo desta mini-série.

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