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Car Culture

Motores lendários: o mega-complexo Porsche 959

A refrigeração a ar sempre atraiu os engenheiros mais criativos. Como tudo em engenharia, tem seus problemas, mas suas vantagens sempre atraíram os de pensamento mais abrangente. Soichiro Honda, por exemplo, não conseguia compreender a refrigeração líquida. Dizia: “toda refrigeração é a ar, eu só cortei o intermediário aqui, a água, e refrigerei o motor diretamente com o ar”. Um motor refrigerado a ar tende a ser mais leve e toda a complexidade de água, bomba, radiador e mangueiras podem ser evitados. Certamente o ar é mais elegante de um ponto de vista de projeto, simplesmente. Faz um carro mais simples e leve, se um motor na maioria as vezes um pouco mais caro.

Honda 1300: refrigerado a ar

 

Honda só realmente deixou o motor refrigerado a ar de lado pelo motivo que praticamente o matou: por emissões de poluentes. Ao criar um carro para o mercado americano dos anos 1970, o seu famoso Civic, teve que se render às evidências de que, sem refrigeração líquida, teria alguns problemas difíceis de resolver, principalmente em emissões.

O principal problema aqui é a refrigeração do cabeçote. A refrigeração a ar limita os desenhos possíveis, por demandar especial atenção as aletas de refrigeração e às maneiras em que o ar circulará pelo cabeçote. Um exemplo fácil é a dificuldade de se usar o mais eficiente desenho de cabeçote: o duplo comando de válvulas e as quatro válvulas por cilindro. Neste caso sobra muito pouco espaço para as aletas, e maneiras de se bombear o ar eficientemente por elas. A vela, ao centro, apresenta especial desafio.

O motor do Honda 1300

Já no motor refrigerado a água é mole: desenha-se o desenho ótimo, e cria-se espaços vazios entre os componentes, por onde se força a passagem do líquido de refrigeração. Fácil, relativamente falando. Água também é melhor condutor térmico do que o ar, o que sempre ajuda.

O barulho também é um problema nos motores refrigerados a ar. Sem uma jaqueta de água ao seu redor para abafar ruídos e vibrações, e com aletas que funcionam como instrumentos musicais, vibrando aleatoriamente e sem afinação, é uma fonte considerável de ruído. Carros esporte e motocicletas sofriam pouco com isso, pois automaticamente incorporavam estas aparentes falhas de comportamento ao conjunto de características diferentes e desejáveis chamadas coletivamente de “caráter”. Mas nosso amigo Honda descobriria rapidamente que, para carros de passeio familiares, era uma complicação considerável, e melhor se evitada.

Muito disso explica por que não existem mais em carros de passeio. Mas ainda hoje muitos estranham a Porsche ter abandonado a refrigeração a ar. A empresa era mestre na arte, e era uma de suas propostas únicas, diferentes. Seu público amava o conceito de paixão. Olhando superficialmente, a resposta vem fácil: precisaram por causa de legislação de ruído e emissão. Mas no detalhe, a resposta não é tão fácil assim.

Tentando descobrir se realmente a refrigeração líquida era inevitável, vamos hoje, primeiro, voltar um pouco no tempo, e olhando o emblemático Porsche 959 e seus antecedentes históricos na Porsche, tentar entender um pouco da história recente de tentativas de adaptação da refrigeração a ar para motores mais modernos e eficientes. Garanto que será uma viagem no mínimo interessante, se me derem algum tempo de sua atenção.

 

O 911 ganha dois comandos no cabeçote.

Existe um motivo para o famoso seis contraposto do 911 original, refrigerado a ar, ter apenas um comando no cabeçote, mas duas válvulas inclinadas e opostas em seção transversal, tal como um DOHC: para melhor posicionar as aletas de refrigeração. Com duas válvulas apenas, e vela lateral a elas, a refrigeração a ar desses componentes é mais fácil também, com mais espaço para aletas. Por isso, em competição e depois de 1988 nas ruas, duas velas (uma de cada lado do par de válvulas) foram usadas, e não quatro válvulas por cilindro.

O 911R: lenda

Mas já em 1966, envolvida em competições, principalmente de rali, com o lendário 911R, a Porsche resolve aplicar sua experiência com motores DOHC refrigerados a ar ao seis do 911. Seria o primeiro motor 911 DOHC, importante aqui por ser a origem dessa história toda.

O motor resultante deste estudo é o tipo 916, de 1967. A base, carcaça e cilindros individuais, era totalmente 911, fora alguns detalhes ligados ao fornecimento de óleo ao cabeçote, mas em cima era tudo novo.  Como no 911 normal, uma corrente tensionada por molas acionava os comandos, mas agora existiam dois deles em cada cabeçote.

O motor tipo 916

Eram duas válvulas por cilindro apenas, mas câmera de combustão hemisférica, e ângulos maiores das válvulas para aumentar seu diâmetro. Esses ângulos eram parecidos com os dos motores de oito cilindros de competição da Porsche: na admissão 33° do vertical, e no escape 38°. As válvulas eram de 44 e 40mm, respectivamente. O 916 é um motor claramente criado considerando produção em volume. Diferente da prática de competição, os tuchos eram tipo copinho, pela primeira vez, e o cabeçote era uma peça só fundida. A intenção era uma nova evolução do 911, feito para girar mais alto.

Mas só a versão de competição acabou sendo criada. Tinha duas velas por cilindro, e injeção de combustível mecânica. Com taxa de 10,3:1, e deslocamento de dois litros, dava nada menos que 230 hp a estratosféricos 9000 rpm. Mas tanto em 910 de competição, quanto nos 911R de rali, era um motor que não fez muito sucesso com os pilotos: parecia sem potência alguma até 5000 rpm, e só dali até os 9000 rpm que despejava sua fúria.

Obviamente mais desenvolvimento era necessário, mas infelizmente a empresa abandona a ideia logo em seguida. Não completamente, porém: em competições o motor de oito cilindros e três litros do 908 é claramente baseado no 916.

 

Turbo, Moby Dick, e Le Mans

Sabemos para onde se desenvolveu o motor do 911 em seguida: para os turbo-compressores. A Porsche foi uma pioneira na tecnologia, atraída pela possibilidade, tanto nas ruas quanto nas pistas, de potências estratosféricas, com pouco aumento de peso do motor. O 911 turbo de 1975 (930) foi um retorno as raízes do 356 pre-A, um divertidíssimo carro, mas com personalidade psicopata: se você não tivesse cuidado te mandava para fora da pista numa imensa bola de fogo. O turbo inicialmente dava muita potência extra, mas com um buraco de resposta, o famoso turbo-lag, mensurável via calendário.

o 911 turbo (930)

O desenvolvimento continua, porém, principalmente em pistas. O 935, a versão desenvolvida de corrida do 930, se torna uma fera. A potência, regulada por um botão no cockpit numa faixa de 18 a 21 psi, era incrível para a época, e ainda mais em um carro leve como o 911: de 700 hp com a pressão mais baixa até 800 hp a 8000 rpm com a mais alta. Dirigi-los em ritmo de competição era para gente diferente, pilotos sem medo e habilidade nata. Quase habilidades sobre-humanas, na verdade. Gente como Brian Redman e Peter Gregg , que fizeram o 935 imensamente popular e vitorioso em todo tipo de competição de carro esporte nos anos 1970.

Mas em Le Mans 1977, apesar da vitória com um 936, uma série de falhas em pistão e junta de cabeçote provaram para a Porsche que mais desenvolvimento era necessário no motor do 911 turbo. Hanz Mezger estava com uma série de novas ideias para isso. Afinal de contas, desde 1977, com lançamento do 924, a Porsche, antes oposta à refrigeração líquida, apostava seu futuro nisso. Não existia motivo para não tentar refrigeração a água em pista também. Mezger queria evoluir principalmente o cabeçote, com duplo comando e quatro válvulas por cilindro. Para ganhar Le Mans, todos os preconceitos teriam que ir pela janela.

O novo motor de corrida seria refrigerado a água totalmente ali mesmo, se não fosse por um motivo: as regras do Grupo 5 da FIA exigia o uso da carcaça e cilindros do carro de rua, o 930. Assim, a Porsche cria pela primeira vez algo complexo, mas que usaria muito: um motor com cilindros refrigerados a ar, e cabeçotes refrigerados a água.

O novo motor para competição: cabeçotes refrigerados a água de 24 válvulas.

Duas versões foram criadas, para duas categorias de competição; 95,7 x 74,4 mm para um total de 3211 cm3, e 87 x 60 mm para 2140 cm3. Bielas de titânio e virabrequim forjados foram usados. O cabeçote na verdade eram cabeçotes no plural: nada menos que seis deles, individuais, soldados aos cilindros para eliminar o problemas de junta. Os comandos e tuchos estavam num fundido de magnésio único, que ia montado em cima dos cabeçotes, o que com a tampa também única dava aparência de uma só peça ao conjunto. Eram agora quatro válvulas por cilindro e vela central, as válvulas de admissão a 14° do vertical, e as de escape a 16°, para um ângulo incluso de apenas 30°. Os comandos eram acionados por um pacote de engrenagens.

A taxa de compressão podia ser um pouco mais alta com este novo cabeçote mais “frio”, também, passando de 6,5:1 para 7:1. Com dois turbo compressores KKK, soprando por intercoolers água/ar, injeção mecânica com controle eletrônico, e 22 psi de pressão, o motor de 3,2 litros dava declarados 750 hp a 8200 rpm. Mas todo mundo sabia que esse número era conservador. Com pressão maior e girando até o limite de 8800 rpm, comenta-se nos bastidores que potências próximas de 1000 hp eram regularmente atingidas.

O motor foi usado num novo carro de corrida que apesar de parecido com o 935, pouco tinha dele. Na verdade, só o centro do carro: dos curvões dianteiro e traseiro saiam estruturas tubulares, e suspensões de competição. Somado a uma incrível carroceria aerodinâmica, se tornaria o mais lendário e estupidamente veloz 911 de corrida: o 935/78, conhecido aqui fora da fábrica como “Moby Dick”.

Moby Dick! O 935/78

Muito tempo depois, em 1981, o novo presidente da Porsche, Peter Schultz, pergunta em uma reunião com o que competiriam em Le Mans aquele ano. Com um protótipo de 944 turbo, disseram. “Podemos ganhar com ele?” Não, só na classe. “Temos algo que pode ganhar?”

O outro Peter na sala, Peter Falk, pensa por alguns minutos, a sala em silencio sepulcral. Finalmente responde: “Gastamos vários anos adaptando o motor do 935/78 para usar em monopostos na fórmula Indy, e isto não deu em nada. Mas podemos converter este motor para gasolina, e usar em Le Mans. Tiramos o 936 do museu (era o vencedor de 1976 e 77), montamos o motor de fórmula Indy nele, e pronto.”

O 936 vencedor em 1981

A Porsche venceu Le Mans em 1981 com o velho 936, claro. No ano seguinte, já tinham um novo carro, o 956, que usando este mesmo motor ganhou de novo em 1982. E de novo em 1983, 1984, e 1985. Em 1986 aparecia a evolução deste carro, o 962, e o motor finalmente recebia refrigeração a água no bloco também. Ganhou Le Mans mais dois anos, 1986 e 1987, uma incrível série de seis anos em sequência!

 

O Porsche 959

Enquanto isso tudo acontecia, como já contei aqui, no início dos anos 1980 a Porsche criava um competidor para o Grupo B FIA baseado no 911, com tração nas quatro rodas e usando este motor de corrida nascido em 1978. O carro de corrida não duraria muito, mas deu à luz a um novo supercarro de rua, o 959, que serviria para voltar o 911 ao centro das atenções, e mostrar como seu conceito ainda não estava morto, e que muito desenvolvimento ainda era possível. Um tour de force tecnológico, para mostrar ao mundo que o Porsche 911, e a refrigeração a ar, definitivamente não iam morrer.

 

Seu motor seria submetido a todas as normas internas da Porsche referente á durabilidade, então embora baseado no motor do 956 de competição, seria bem diferente dele. Agora, o uso na rua era prioritário. O resultado é talvez o mais complexo motor já criado até hoje. Teria três sistemas de refrigeração: a ar para os cilindros, óleo para o virabrequim e pistões, e água para os cabeçotes. Dois turbos, trabalhando em sequência, também refrigerados a água e com seu circuito de óleo. Tudo isso compactado na pequena traseira do 911. Um clássico “pesadelo de encanador.”

A carcaça dividida no meio do virabrequim vinha direto do 956, em alumínio com oito por cento de silício e três porcento de cobre. O virabrequim tinha sete mancais e seis manivelas, e era forjado. Forjadas eram também as bielas de titânio, e polidas em toda sua superfície. Pistões forjados em alumínio, com saias curtas, mediam 95 mm de diâmetro, que combinados com um curso de 65 mm dava exatos 2849 cm3. A lubrificação era sob pressão com cárter seco e radiador de óleo.

Como no 956, um ventilador acionado por correia ligada ao virabrequim refrigerava os cilindros de alumínio aletados. O ventilador de 10 pás, em plástico reforçado, virava a 1,36 vezes a velocidade do virabrequim, e fornecia 350 litros de ar por segundo a 6000 rpm. O alternador Bosch era concêntrico ao ventilador, mas acionado por sua própria correia a duas vezes a velocidade do vira.

Na frente do 959 ia pela primeira vez um radiador de água em um 911, com dois ventiladores elétricos controlados termostaticamente. Uma bomba para cada cabeçote, acionada pela frente do comando de escape, mandava água para o radiador, e pela primeira vez, para o aquecimento interno da cabine também.

Diferente do 956, o cabeçote era agora uma peça única fundida em alumínio, totalmente simétrica, mesma peça para os dois lados do motor. O desenho da câmara era fruto de pesquisa anterior: também usada nos 944 e 928 de 4 válvulas por cilindro, as válvulas eram inclinadas a 14° do vertical, acionadas por tuchos tipo copinho, e mediam 35 mm na admissão e 32 mm no escape. O levantamento era de 10 mm.

Os dois comandos em cada cabeçote eram acionados por correntes simples agora, e não mais trem de engrenagens. Os tensionadores eram hidráulicos.  Dois turbos KKK agora operavam em sequência, e não em paralelo como no motor de corrida. O ar bombeado sob pressão por eles passava por dois intercoolers ar/ar em cima dos para-lamas traseiros antes de irem ao motor. O sistema de sopro sequencial era complicadíssimo, mas eficiente; permitia baixo lag, e potências incríveis a alta rotações. O máximo torque era de 51 kgfm a 5500 rpm, e a potência máxima de 450 hp aparecia a 6500 rpm. Um motor que deu capacidade ao 959 a atingir os míticos 200 milhas por hora, pouco mais de 320 km/h.

E era uma coisa diferente. Meio a ar e meio a água, ao mesmo tempo que era uma evolução de uma longa tradição de competição e vitórias em Le Mans. Mais que isso, um herdeiro direto dos loucos 935 dos anos 1970, mas altamente civilizado em comportamento. Uma coisa realmente especial, que parecia pronta a ser o início de uma nova e maravilhosa fase na Porsche. Mas não era para ser.

 

O fim da refrigeração a ar

Como sabemos, a Porsche não deu continuidade ao 959, seu substituto morrendo antes de aparecer. Durante muito tempo, o motor do 911 de rua permaneceu o tradicional SOHC, se agora aumentado para 3,6 litros e com várias melhorias, entre elas as velas duplas. Até que foi substituído por um novo motor totalmente refrigerado a água em 1998.

O novo 935. Apenas a aparência do antigo.

Não consigo deixar de pensar, porém, do que seria do 911 se tivesse evoluído o 959. Se o carro básico recebesse uma versão 3 litros sem turbo de seu motor, e o 959 permanecesse como o 911 turbo é hoje, o GT máximo da empresa. Com cabeçotes refrigerados a água, seria tão eficiente como os modernos em emissões. Sim, mais complexos e caros, inutilmente de um ponto de vista lógico, claro. Mas possível é. Será que assim ainda teríamos motores, ainda que parcialmente, refrigerados a ar?

Claro que a lógica mandava acabar logo com a complicação de dois sistemas de refrigeração; objetivamente não existia motivo para aquilo. Mas como sabemos, lógica não é tudo. O barulho do motor, do ventilador, aquela famosa cacofonia maravilhosa dos 911 tradicionais permaneceriam assim. Como permaneceria esta maravilhosa linhagem evolutiva com origens tão legais, em pista, em batalha. Não temos como criticar a lógica decisão dos engenheiros aqui, mesmo assim criticamos. Parece idiota, mas não é. Não é, como a empresa diz, algo inevitável o fim do ventilador. Eles mesmo provaram isso com o 959.

Como dizia Antoine de Saint-Exupéry, você é responsável por quem cativa. Não pedimos aquele maravilhoso, barulhento, gutural, forte e ilógico motor contraposto refrigerado a ar lá atrás nos Porsche, mas recebemos ele mesmo assim.

Quem pode nos culpar por querer mais?