Olá! Para você que não acompanhou os princípios deste PC leia já o post1 e o post2. Prometi este post para contar sobre a preparação da mecânica, mas nesse mês de intervalo não consegui finalizar o motor, afinal sou eu mesmo quem está montando e estou no aguardo de umas peças que importei. De qualquer forma vou descrever tudo, mas o resultado só irei mostrar na publicação final (já aviso que vai atrasar, não tem como terminar todo carro em um mês).
Comentei no post 1 que pretendia aumentar a cilindrada para cerca de 1700 cc, utilizando pistões e camisas com ø 88 mm. Apareceu um anuncio e arrematei um kit destes aqui na cidade, só haviam rodado em torno de 100 km, estado que confirmei ao ver que nem apresentavam total carbonização na face dos pistões. Seguindo as citações, agora do final do 2º post, terminei a desmontagem do motor parcial extra que comprei, dele aproveitei bloco, virabrequim, bielas, cabeçotes e o volante do motor que foi aliviado.
Para facilitar vou escrever o texto em tópicos.
Em função de custos, escolhi não usinar bloco e cabeçote para utilizar virabrequins de maior curso ou cilindros maiores, logo fiquei limitado ao kit que comprei (ø 88,00mm) e ao virabrequim original (69,00 mm). No caso dos pistões são importados da marca AA Performance. Eu tinha leve preferência por achar um conjunto feito pela Mahle Metal Leve, mas todos os distribuidores que contatei me passaram que não está mais em fabricação (ainda se encontra no catalogo oficial do site); o virabrequim original VW foi polido e nitretado, é do modelo mais moderno, que trás duplo furo de lubrificação nos mancais.
Os cabeçotes são de 8 aletas, taxa de compressão mantida em 8,2:1 com válvulas 35,5 mm X 32,00 mm. Inicialmente pretendia aumentar para 40×35,5 mm, mas algumas mudanças aconteceram e realoquei tal investimento. Tiveram seus dutos retrabalhados/polidos e câmaras de combustão equalizadas, tudo na garagem de casa. Não é difícil encontrar orientações de como proceder mas se puder ter acesso ao livro VW Beetle Performance Handbook by Keith Seume (alguém comentou sobre no outro post), recomendo. O ferramental é bem básico, uma micro retífica elétrica, tempo e paciência. Além disso, nele tem instruções de como balancear a bielas, coisa que também realizei sem maiores dificuldades.
Marcas visíveis que precisar ser melhoradas.
Comando de válvulas foi o maior paradigma até aqui, pois quero extrair a maior potência possível sem sacrificar a durabilidade. Inicialmente pensei no clássico W100, fabricados por várias empresas no exterior: EMPI, SCAT, ENGLE; É relativamente “tranquilo” com um ângulo de duração comercial (o ângulo de duração real de um comando é relativo ao padrão de medição, o que cito como comercial, é o parâmetro mais comum) de 276º, entregando a faixa de torque entre 2.000-5.500 RPM.
Nada mal, só que, o escopo que já tinha sido cogitado como SOBREALIMENTADO se confirmou, (calma, tópicos, foque nos tópicos) então seria interessante um comando com maior levante. Devido a minha inexperiência com sobrealimentação, queria ter como estimar resultados de uma maneira mais palpável. Revirei a internet e encontrei o software Desktop Dyno 2003 Engine Simulation. Como o nome sugere você informa todas as características do motor e ele simula faixas de potência e torque. Testei com alguns parâmetros originais e os resultados foram perto do esperado, então podemos ter uma certa margem de acreditação.
Gloriosos ~65 hp
De posse desta ferramenta, informei os dados e com o comando original VW como base, busquei os números que mais favoreciam meu setup através do Pro Interator, aplicativo do próprio programa que testa todas a medidas entra faixas definidas. Foram 3 horas de processamento, e o resultado que mais me agradou sugeria um comando com 11.20 mm de levante (Adm e Esc) e cerca de 245º de duração em ambas as válvulas.
Visando um comando com lobe center alto (112º neste caso, contra 108º do modelo aspirado) e overlap pequeno encontrei no mercado o TCS-10, comando assimétrico incialmente desenvolvido para motores turbo. Com 10,92 mm (Adm) e 10,67 mm (Esc) de levante e 284/276º de duração, é um comando que entrega a potência até 5.500-6.000 RPM. Cheguei a testar os comandos comercializados pela Puma antigamente, o modelo P3 também era compatível se utilizado com balanceiros 1.4:1 que multiplicam o levante, mas hoje em dia só encontramos réplicas ou usados a venda, preferi ir no certo e mais garantido.
Quem pensou em turbo aí? Dois anos atrás comprei um Eaton M45, no caso um supercharger (nome para o blower mais moderninho, o principio é o mesmo) mas acabei vendendo pois precisaria fazer muitas modificações para utiliza-lo da maneira que eu queria. Há duas formas de sobrealimentar um motor:
– Draw-throuth, é quando o carburador ou borboleta ficam antes do compressor, como naqueles muscle cars americanos com scoops gigantes sobre o capo.
– Blow-throuth, turbos em geral, quando o compressor (roots ou centrifugo, blower ou turbina respectivamente) se encontra antes do carburador ou borboleta.
Exemplo, também existe turbo draw-throught.
Eu buscava montar um setup no modo Draw-throuth, logo com o carburador antes do blower. O Eaton complicava essa caminhada pois a entrada de ar nos lóbulos era de uma forma dedicada para a Mercedez Kompressor, de onde havia saído a peça. Antes que alguém corra escrever nos comentários, o Eaton M24 amplamente usado de maneira inconsequente por ai não tem capacidade suficiente para alimentar um motor com este deslocamento sem que seus rolamentos entrem em colapso em um curto espaço de tempo.
Cada blower, ou supercharger tem um limite de rotação pré-definido. No caso do M24 é de 15000 RPM no compressor, e o mesmo desloca 393 cc por rotação. O M45 que alimenta até mesmo motores V6 fora do Brasil tem limite de 13400 RPM, mas entrega 736 cc por rotação, praticamente o dobro do primeiro.
Como definir estes parâmetros então? Álgebra meu caro amigo.
Com está equação você considera até mesmo a perda de pressão na câmara de combustão devido ao cruzamento de válvulas.
Onde:
C=?????????? (??)
P=?????ã?(???)
O=(?????????? ?? ?á??????−30)×1%
A= ?????ã? ??????é????(???)
D= ???????????? ?? ?????????? (??)
Com a relação de polias em mãos para a pressão que você deseja, a conta é simples.
Exemplo: Se meu motor vai girar até 6.000 RPM, e a relação para fornecer 1 bar é de 2,5:1 (a polia do compressor é 2,5 vezes menor que a do virabrequim, assim girando 2,5 vezes mais rápido) meu supercharger a essa rotação irá se encontrar a 15000 RPM, no limite para uso do M24, neste caso. Quem quiser saber mais a respeito dê um jeito de ler Supercharging Performance Handbook by Jeff Hartman, isso que citei é só a ponta do iceberg.
Voltando para o projeto, surgiu um blower Detroit Diesel 3.53 por um preço ínfimo. Claro, comprei. Originalmente alimentava motores diesel dois-tempos, de três-cilindros com 53 polegadas cúbicas cada, logo 159 in³ ou 2.600 cc. Troquei alguns comentários com o Alexandre Garcia em um post que ele citou tais motores, e recebi alertas sobre as folgas entre os lóbulos e problemas em relação a lubrificação. Em virtude disso desmontei completamente, e segundo algumas experiências alheias mandei usinar os eixos que eram apoiados em mancais fixos e estes últimos também a fim de monta-los com rolamentos como nos superchargers modernos. Acabou com a folga e com o problema de manter uma linha de óleo pressurizada nos mancais. Vamos ver se ele comenta por aí o que achou, pode ser que ele me xingue, mas já agradeço os avisos que ele me deu.
Quanto a alimentação, vai ficar por conta de uma Weber 40 nova, que comprei fazem 3 anos e ainda está no plástico. A condução da mistura assim como apoio/suporte ao blower estão a cargo de um coletor de admissão em inox sob medida, que ainda está sendo dimensionado. Tudo vai caber no cofre porque a tampa do motor foi montada com espaçadores EMPI que além de fornecer maior fluxo de ar para refrigeração, abriu espaço suficiente para o blower ser montado próximo da posição do carburador simples, um pouco mais a esquerda em virtude do alternador.
Escape é um toque a parte, 4×4 em inox, 2,5”, diâmetro próximo do duto do cabeçote, são 4 saídas cruzadas para manter o fluxo equilibrado apontadas para face do motorista de trás.
Outro ponto importante, refrigeração. Com a utilização do blower, girando mais e entregando mais potência a tendência é de o motor produzir mais calor. Para corrigir isto o radiador de óleo original utiliza um flange que desloca o mesmo de forma a receber melhor fluxo de ar, os modelos mais recentes vinham de fábrica com essa modificação. Além disso, adicionei uma bomba com engrenagens de 30 mm, contra 21/26 mm originais.
Essa bomba também conta com uma tampa com entrada e saída de fluído, que liga a linha de óleo a um filtro e a um radiador externo, alocado no vão ao lado do câmbio. A ventilação deste radiador, a principio é natural, sem ventoinha elétrica, não achei necessário por enquanto, instalei um sensor de temperatura para monitorar o comportamento. Caso venha a notar que está esquentando demais, irei adicionar uma para garantir a refrigeração.
Com a bomba de óleo fornecendo maior volume nas galerias, pude colocar em prática algumas modificações desenvolvidas por Bob Hoover, falecido preparador de refrigerados a ar para aplicação na aviação. Ele as denomina HVX e você pode encontrar as descrições completas em seu blog oficial.
Em uma das suas teorias Hoover, diz que o óleo só tem acesso às varetas, balanceiros e consequentemente aos cabeçotes durante em média 92% do ciclo, quando o tucho está acionado e a válvula aberta. A fim de melhorar este ponto e levar mais óleo aos cabeçotes, fiz os cortes sugeridos no seu material, que liga as duas canaletas dos tuchos em 3 pontos defasados 120º entre si, fazendo com que o fluxo seja praticamente contínuo nas varetas.
O texto ficou longo hein, acredito que tenha escrito sobre tudo, comentem caso eu tenha esquecido algo, certamente vou responder. A estimativa é que este conjunto rodando com cerca de 0,7 bar entregue por volta de 150 cv a 5.500~6.000 RPM, mas com uma curva de torque bem linear desde 2000 RPM, característica de motores sobrealimentados com blowers e superchargers.
A curva de torque está esquisita pois não informei a faixa de eficiência do blower. Simplesmente não achei em nenhum pdf ou manual. Segundo a simulação a potência máxima é de ~175 hp, mas acredito que não chegue a tais números.
Sobre o resto do carro, terminei de lixar e envernizei com verniz PU, achei até um buraco de bala próximo ao para-brisa escondido debaixo da massa plástica.
Já que estava pagando frete com dólar a R$4,00, não resisti e importei uma alavanca de engate rápido Flat4 Eliminator. Se não fosse pelo preço arremataria também um volante wallnut wood GTV (aqueles com aro de madeira e rebites expostos), esses japoneses sabem caprichar no acabamento. Sim, japoneses mesmo, vendendo peças nos EUA para carros alemães (para fins de curiosidade, Moon eyes também é nipônica).
Não me cobrem o próximo post, mas o quanto antes estarei postando a conclusão deste PC!
Obrigado a todos que leram, comentários são sempre bem vindos!
Por Leonardo Muller, Project Cars #322
