ola pessoal no post anterior do papo de garagem falamos sobre as consequencias que a nova mistura da gasolina agora com 27% de etanol pode trazer aos motores especialmente aos mais antigos no meio da conversa prometemos um post exclusivo sobre a razao de compressao bem aqui estamos esta razao tambem chamada de taxa de compressao nada mais e que um valor numerico que indica a quantidade de vezes que o volume dentro do cilindro foi comprimido exemplo se temos um cilindro de volume 250 cm³ no ponto morto inferior e 25 cm³ no ponto morto superior a razao de compressao e de dez vezes ou 10 1 como normalmente e representada como mostra a foto acima o volume da camara de combustao nao corresponde somente ao volume do cabeçote mas sim a soma dos volumes da altura total de compressao volume da junta de cabeçote ja esmagada volume da folga do pistao volume da coroa do pistao volume do cabeçote e volume da vela de igniçao este ultimo deve ser subtraido do total assim como o volume da coroa domo do pistao caso este seja convexo como exemplo veja abaixo um bloco de hemi 426 sem os cabeçotes e um caso extremo devido ao desenho especifico da camara de combustao dos hemi mas da uma ideia de o quanto o pistao pode se projetar para fora do cilindro e chegar proximo as valvulas uma alta razao de compressao e o ideal para qualquer motor a combustao pois ela permite uma maior temperatura final de combustao para uma determinada quantidade de combustivel a temperatura final de compressao sera mais alta quanto maior for a razao de compressao essa maior temperatura faz com que a velocidade de reaçao seja maior o que implica num maior curso util pois a força motriz da expansao dos gases acontece mais cedo e com isso o periodo de trabalho deste cilindro e maior trocando em miudos quanto maior for a razao de compressao mais eficiente sera o motor e maior sera a sua potencia para um determinado consumo de combustivel melhor aproveitamento energetico estatica vs dinamica nem tudo e o que parece os motores sao maquinas termicas se utilizam da energia calorifica liberada na combustao para gerar trabalho mas tambem podem e devem ser analisados sob outras oticas por exemplo para a mecanica de fluidos ele e classificado como uma unidade motriz de deslocamento de gases sendo ainda subclassificado como um compressor volumetrico alternativo eles sao classificados dessa forma por transferir pressao para o gas no interior do cilindro pela reduçao do volume total do cilindro feita pela ascensao do pistao se o motor e classificado como um compressor este tem uma eficiencia volumetrica essa eficiencia e o parametro usado para determinar o quanto do volume teorico foi realmente preenchido durante o tempo de admissao do motor vejamos os exemplos abaixo notem que apesar do baixo pico de eficiencia 83 5% o ford zetec rocam mantem mais de noventa por cento deste valor durante a maior parte do seu range de operaçao isso demonstra uma configuraçao propria para o uso urbano no qual o motor opera em baixas e medias rotaçoes ja o duratec cosworth projetado para o uso esportivo e de competiçao tem uma alta eficiencia volumetrica 103 4% porem os valores mais altos de eficiencia ocorrem so a partir dos regimes de medias rotaçoes a eficiencia volumetrica de um motor e determinada por varios parametros fisicos como o volume do coletor de admissao; comprimento diametro geometria e angulo dos dutos de admissao e de escape; localizaçao e diametro das valvulas; quantidade e angulos de assentamento das valvulas; diametro e geometria dos pistoes; duraçao levante cruzamento e angulo de centro do comando de valvulas; comprimento diametro e pareamento do coletor de escape ou seja inumeros fatores devem ser ajustados para se obter a melhor eficiencia relativo ao uso e o mais importante todos esses parametros sao cooperativos entao nao adianta pensar em um comando de valvulas monstruoso ou valvulas que mais lembram comportas e esquecer do restante do conjunto mas em que a eficiencia volumetrica influencia a razao de compressao ela nos informa qual a porcentagem de preenchimento do cilindro para um determinado regime de trabalho ou seja nos permite encontrar a razao dinamica vamos tomar como referencia o duratec cosworth do grafico este motor tem quatro cilindros e deslocamento de dois litros ou seja cada cilindro desloca arredondando 500 ml com uma razao de compressao de 13 1 os 500 ml admitidos pelo cilindro serao comprimidos a um volume aproximado de 38 5 ml certo bem esta e a razao de compressao estatica a qual e parte do projeto do motor entretanto a eficiencia volumetrica deste motor a duas mil rotaçoes 77 6% faz com que o cilindro admita somente 388 ml que serao comprimidos aos mesmo 38 5 ml isso significa que a taxa de compressao para este regime de rotaçoes especifico e de 10 1 ja a 6 000 rpm faixa de eficiencia maxima veja o grafico o cilindro admite 517 ml entao a razao se eleva para 13 4 1 essa variaçao e conhecida como razao de compressao dinamica que e a condiçao real de operaçao do motor os motores sobrealimentados sofrem variaçoes ainda maiores em alguns casos passando dos 300% de eficiencia volumetrica nunca o nome induçao forçada fez tanto sentido nao a pressao de admissao influencia diretamente no volume admitido lembrem se sempre da equaçao de clayperon p∙v=n∙r∙t e por este motivo que motores sobrealimentados para competiçoes como provas de arrancada possuem taxas de compressao estaticas baixas os top fuel da nhra por exemplo possuem uma razao por volta dos 6 5 1 e podem trabalhar com pressao de sobrealimentaçao de 5 bar o primeiro dado seria pouco nao fosse o segundo para visualizarmos o que acontece acompanhe este big block chevy preparado para subida de montanha a usina desloca 8 8 litros ou seja 1 1 litro em cada um dos cilindros tem razao de compressao de 7 5 1 que seria bem baixa para um motor aspirado um turbocompressor com pressao maxima de 1 72 bar e eficiencia volumetrica maxima de 312 1% pelo projeto o volume total da camara e de 169 5 cm³ e na faixa de eficiencia maxima o cilindro e preenchido por nada menos que 3 43 litros que comprimidos aos 169 5 cm³ da camara nos leva a absurda razao dinamica de 20 3 1 continua achando 7 5 1 pouca taxa pra este motor o problema de uma taxa de compressao muito alta ja vimos que quanto maior a razao de compressao maior sera a temperatura na camara de combustao e ai onde todos os problemas começam essa mesma temperatura que auxilia a combustao se torna vila assim que a camara atinge a temperatura de autoigniçao do combustivel entao a razao de compressao de um motor sempre sera limitada pela octanagem do combustivel leia mais sobre o assunto neste post a ser usado alem do risco de pre detonaçao a maior eficiencia termomecanica traz automaticamente uma maior pressao efetiva de combustao por isso componentes mais robustos e/ou materiais mais nobres sao necessarios a maior temperatura de combustao tambem implica numa maior carga termica absorvida pelo cilindro e cabeçote entao um sistema de refrigeraçao mais robusto e necessario e por isso tambem que os cabeçotes de aluminio sao quase padrao na industria hoje sao mais leves e dissipam melhor o calor gerado nas camaras essa mesma temperatura e absorvida pelas velas de igniçao entao velas com maior grau de dissipaçao mais frias sao necessarias para evitar o desgaste prematuro e presença de pontos quentes na camara de combustao que tambem levam a autoigniçao da mistura veneno old school uma das tecnicas mais antigas e basicas de preparaçao e o rebaixamento de cabeçote que nada mais e que a retirada de material da face inferior do cabeçote para a reduçao do volume da camara de combustao assim elevando a razao de compressao os primeiros registros desse tipo de veneno usado nas ruas sao da decada de 1950 com os ford flathead em nervosos hot rods este na verdade e um procedimento de manutençao dos cabeçotes depois de muito tempo de uso ou por falha de refrigeraçao eles nao tem mais a planicidade necessaria para fornecer uma boa vedaçao aos cilindros normalmente sao retirados de dois a cinco decimos de milimetro da altura total da face porem ha um limite para retirada de material pois ela influencia no torque maximo que pode ser aplicado aos parafusos e claro na maxima razao de compressao admissivel para um determinado tipo de combustivel porque na pratica estamos reduzindo o volume da camara de combustao os fabricantes sempre buscaram uma eficiencia termomecanica cada vez maior para seus motores mas se a taxa de compressao e tao importante para o maximo aproveitamento energetico mas e limitada por uma substancia cheia de variaveis e diferentes composiçoes combustivel como fazer para atingir o maximo de eficacia em todas as condiçoes entao passamos pelos conceitos da razao de compressao variavel [youtube id= oxr 3un6wku width= 620 height= 465 ] como o svc da saab video acima o conceito saab variable compression utilizava um motor de 1 600 cm³ sobrealimentado por um compressor do tipo roots e um cabeçote com taxa de compressao que variava de 14 1 em carga parcial para 8 1 em carga maxima o bloco do motor possuia uma divisao diferente da convencional o cabeçote e os cilindros constituiam uma peça enquanto os mancais de apoio do virabrequim galerias de refrigeraçao e face externa do bloco constituiam uma segunda peça as duas partes eram unidas por pivos em uma das faces do bloco enquanto na face oposta estavam instalados atuadores hidraulicos ao serem acionados estes alteravam a altura final do deck e consequentemente a altura de compressao do bloco o conceito foi engavetado pela general motors quando esta adquiriu a saab o omnivore da lotus baseado num motor de dois tempos com injeçao direta de combustivel o projeto tinha como principal objetivo permitir a utilizaçao de combustiveis com maior e menor octanagem para isso variava o volume da camara de combustao modificando a altura da mesma no conceito omnivore a lotus utilizava a vela de igniçao somente para partidas a frio e para situaçoes em que a razao de compressao era baixa porem a carga alta em qualquer outra situaçao a igniçao era autonoma sendo controlada pela diluiçao dos gases de escape os gases eram controlados por uma valvula de aprisionamento que variava a seçao transversal do duto de escape restringindo assim a saida dos gases de acordo com os ajustes da ecu vou deixar aqui embaixo um link da propria lotus para uma animaçao interativa do omnivore clique aqui para acessar la voces vao poder brincar com variaveis como rotaçao carga do motor e proporçao de combustivel [youtube id= bqgxfoucze8 width= 620 height= 465 ] o vcr i da mce 5 este e um motor de 1 500 cm³ com sobrealimentaçao de dois estagios dois turbos com a descarga dos compressores ligadas em serie a taxa de compressao variavel do vcr i se da tambem pela mudança da altura de compressao porem o responsavel pela variaçao de altura e um conjunto complexo de biela atuador hidraulico engrenagem e rack de elevaçao [youtube id= dhzzfvpy_q0 width= 620 height= 349 ] ha ainda outros conceitos que trabalham com uma taxa de compressao mais alta e maior eficiencia de combustao evitando a pre detonaçao esse e o caso da tecnologia skyactiv g da mazda ele traz como grande inovaçao a mudança no design da coroa do pistao que conforme alegado aumenta a velocidade da combustao; alem da utilizaçao de um coletor de escape com pareamento de dutos e comprimento adequado para reduzir o calor residual da combustao entao amigos estes sao alguns dos segredos da razao de compressao um dos venenos mais antigos simples e eficazes de qualquer preparaçao mas mais do que isso essencial para o maximo aproveitamento energetico de qualquer motor seja de passeio ou de corrida ate o proximo papo
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