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Comandos de motores V8
Desvendando um Comando de Válvulas em Termos e Aplicações
Se os cabeçotes representam o lado aeróbico de um motor, e as peças motoras são os músculos, então o comando é o cérebro. O comando é o componente que determina quando e como as vávulas abrem e fecham em tempos apropriados e específicos, fazendo com que gerem potência.
Apropriadamente falando, o comando é o componente defletor mais complexo em um motor de combustão interna. Este pedaço comprido de metal com seus “caroços” determina todo um vocabulário repleto de termos que podem ser confundidos. Este texto trará uma noção básica que decifra e explica muitos dos termos de funcionamento do comando.
Uma vez entendido o sentido genérico sobre o que é a nomenclatura do comando, você poderá usar este conhecimento para escolher qual será o mais apropriado para seu motor. Faremos uma abordagem de como o comando opera em 2 termos: levante (lift) e duração (duration). Deixaremos de lado a discução sobre “overlap” (sobreposição) como um caso a parte.
Levante (Lift)
Um comando transforma o movimento de rotação em movimento linear. Todavia, para projetar um lóbulo do comando não fazemos idéia de quão complexo o formato oval se transformará. Todos os excêntricos são baseados em um círculo. Em termos de comandos, este é chamado de círculo base. Partimos daí, adicionando excentricidade, ou lóbulo, criando um levante. A altura do lóbulo acima do raio do círculo é chamada lóbulo de levante do comando.
Digamos que temos um levante de lóbulo medindo 0,333 polegadas; desde que o motor pelo qual estamos falando seja V8 com comando central, ainda teremos que adicionar para nosso conhecimento as varetas e balancins. O balancim é atuado pelo movimento vertical do tucho e a vareta, o qual multiplica o levante do lóbulo por uma razão. Para a maioria dos motores V8 convencionais, a razão padrão é 1,5:1. Multiplicando o levante do lóbulo com a razão do balancim, teremos o levante total (0,333” x 1.,5:1 = 0,499” de levante total).
A altura do lóbulo acima do círculo base é a quantidade de levante gerado pelo lóbulo do comando. Multiplicando o lóbulo vezes a razão do balancim de 1,5 teremos o valor líquido do levante. Por exemplo: um lóbulo de levante de 0,350 polegadas vezes uma razão 1,5 do balancim é igual a 0,525 polegadas de levante
Altas razões de balancins significam o aumento do levante, mas este fato requer componentes mais fortes e apropriados, tornando a alteração despendiosa e cara. Contudo, se você tem um cabeçotes que permitem a entrada de maior fluxo de ar em maiores levantes, isto fará com que mais potência seja produzida. Criar maior levante não é somente aumentar a excentricidade. Por causa das limitações físicas entre o comando e o tucho, maiores levantes de lóbulo requerem maiores distâncias para rampas de abertura e fechamento. Isto é feito através do aumento do comprimento das rampas.
Entre os 2 tipos de comandos, os hidráulicos são muito mais populares que os mecânicos. Este fato ocorre porque os comandos mecânicos requerem maior manutenção periódica para regular a folga de balancins. Contudo, instalando peças de qualidade como um balancim regulável e travante, esta periocidade de regulagem não se tornará tão frequente
Duração (Duration)
Duração é o termo utilizado para designar a quantidade de movimento do virabrequim (em graus do virabrequim) no qual o lóbulo cria levante pressionando os tuchos para fora do círculo base. Nós iremos além de cada um dos aspectos para compreendermos melhor. Se você olhar o tamanho da engrenagem que aciona o comando, perceberá que ela é 2 vezes maior que a engrenagem do virabrequim. Isso significa que o comando gira metade da velocidade do virabrequim. Para entendermos melhor a duração do comando, a maioria das especificações são dadas através de graus do virabrequim.
Duração é expressa como o número de graus da rotação do virabrequim, usada pelo lóbulo para mover o tucho. O ponto exato inicial que o tucho começa a se mover pode ser difícil de ser estabelecido. Empresas fabricantes de comandos usam um verificador de altura para estabelecer este início de movimento. A padronização SAE é 0,006” para o início de levante do tucho para fora do círculo base. Infelizmente, nem todas empresas usão este padrão. Por causa dos diferentes verificadores de alturas podemos constatar uma grande diferença na duração notificada (advertise duration) de um comando; a indústria estabeleceu a verificação de altura de ínicio em 0,050 polegadas. Esta é a única maneira precisa de comparar as representações de duração de um comando.
Para cada lóbulo existe um ponto de abertura e fechamento. A duração é expressa como o número de graus que o virabrequim roda entre estes dois pontos. Como exemplo, o lóbulo de admissão de um comando Crane PowerMax H-288 tem a duração notificada em 288 graus, e a duração em 0,050” de 226 graus. A duração em 0,050” sempre será menor que a duração notificada (advertise duration), pois a medida entre os pontos de abertura e fechamento do lóbulo estão mais próximas – onde o tucho alcança 0,050” de levante. A duração notificada (advertised duration) para a Crane é medida em 0,004” de início do levante do tucho, a qual abrange grande rotação, por isso o número de graus sempre será maior.
Um lóbulo com 108 graus de duração, em 0,050 polegadas de levante, é multiplicado por 2 (por causa da metade de giro do comando em relação a rotação do virabrequim) que é igual a 216 graus
Podemos também discutir onde estes pontos de abertura e fechamento acontecem. Abertura de admissão (IO – Intake Opening) acontece usualmente antes do ponto morto superior (BTDC – Before Top Dead Center), enquanto o fechamento (IC – Intake Closing) acontece depois do ponto morto inferior (ABDC – After Botton Dead Center). Na exaustão, a abertura (EO – Exhaust Opening) ocorre antes do ponto morto inferior (BBDC – Before Botton Dead Center) e o fechamento da exaustão (EC – Exhaust Closing) ocorre depois do ponto morto superior (ATDC – After Top Dead Center). Estas informações são fornecidas em uma carta de comando que acompanha cada comando novo.
Estes pontos também podem ser verificados com o comando no motor quando o virabrequim é graduado. Se você não tem certeza do tamanho do comando mas sabe os pontos de abertura e fechamento de admissão exaustão, você pode determinar a duração simplesmente adicionando 180 graus aos pontos de abertura e fechamento. Por exemplo, um comando Crane Powermax 288 com 0,050” de levante do tucho está a 4 graus de abertura de admissão (IO) antes do ponto morto superior (BTDC) e a admissão fecha (IC) a 42 graus depois do ponto morto inferior (ABDC). Adicione 180 graus e você tem 226 graus (4 + 42 + 180 = 226 graus). Está técnica só é aplicável para o lóbulo de exaustão.
Linha de Centro de Admissão (Intake Centerline)
Agora que você já sabe sobre levante e duração, vamos adicionar um novo detalhe chamado linha de centro do lóbulo (lobe centerline). Imagine olhar para o lóbulo dividido ao meio, olhando no final do comando. Esta linha de divisão criará o que chamamos de linha de centro de admissão (intake centerline). Se você olhar em uma típica carta de comando, a linha de centro de admissão é também expressa em graus do virabrequim depois do ponto morto superior (ATDC). Por exemplo, um comando Comp Cams 286 Xtreme Energy tem linha de centro de admissão de 106 graus depois do ponto morto superior (ATDC). Você pode usar esta informação para graduar o comando e achar a linha de centro de admissão para o cilindro número 1, certificando-se que o comando está instalado em uma relação apropriada com o virabrequim.
Quando enquadramos o comando, é possível que o mesmo nem sempre esteja no lugar certo. Como exemplo, digamos que você instalou este comando no seu motor e descobriu que a linha de centro de admissão (intake certerline) está atualmente instalada a 112 graus depois do ponto morto superior (ATDC), comparada aos 106 graus nas especificações. Isto significa que o comando está retardado em realação às especificações da carta do comando. Para posicionar o comando em 106 graus, devemos avançar mais 6 graus. Bem como, se identificarmos que o comando está a 103 graus depois do ponto morto superior (ATDC), ele está avançado comparado com os 106 graus de linha de centro.
O comando gira exatamente metade da velocidade do virabrequim por causa do dobro do diâmetro da sua engrenagem em relação à do virabrequim. Esta engrenagem oferece várias posições de chavetas que permitem o construtor avançar ou retardar o comando
Reposicionando o linha de centro de admissão para 106 graus depois do ponto morto superior (ATDC), devemos retardar o comando em 3 graus. O comando pode estar “desenquadrado” pelo desgaste ou folga da corrente de comando. É necessário substituí-la para que esteja sem desgaste e justa o suficiente, assim, enquadrando o comando com maior precisão.
Outra opção são orifícios excêntricos que são fixados no pino do comando com intúito de retardar ou avançar o comando
Comandos de Configuração Duplas e Simples
Se você já observou em uma carta de comando novo, então foi notificado de que, em alguns casos a duração de exaustão é igual a de admissão, e em outros casos elas não são. Um comando de configuração simples usa os mesmos números para duração e levante para ambos os lóbulos de admissão e escape, enquanto um comando de configuração dupla geralmente agrega maiores levantes e durações para os lóbulos de escape. Um comando de configuração dupla agrega maior duração na exaustão para compensar a pobre dimensão dos dutos de escape, geralmente nos casos de cabeçotes originais.
Este desenho expressa um perfil de um comando onde mostram as várias áreas de um típico lóbulo de comando
Como Escolher um Comando
Antes de mais nada devemos visualizar a aplicação do motor em questão, tomando os devidos cuidados para alcançar uma excelente dirigibilidade e potência conforme a mesma aplicação.
1 - Lobe separation Angle (LSA) – Ângulo de separação de lóbulo ou número de graus entre a linha de centro de admissão e exaustão. Este ângulo tem ligação direta com a quantidade de “overlap” (sobreposição) de um comando. Como ainda não abordamos este item, faremos a correlação entre os efeitos do LSA no motor - um grande ângulo de LSA, produz grande torque em baixas rotações e um baixo LSA produz melhor potência em altas rotações.
2 - Comandos mecânicos ou hidráulicos: comandos de válvulas podem ser divididos, no que diz respeito ao sistema de levante, em duas categorias: hidráulicos e mecânicos. Comandos hidráulicos são equipados com tuchos hidráulicos e permitem apenas uma pequena faixa de levante do tucho. São excelentes para preparações de rua e carros para uso no cotidiano, pois são “silenciosos” e não requerem maiores gastos com o o sistema motor das válvulas. A partir do final da faixa de operação dos comandos hidráulicos, começam os mecânicos. São comandos geralmente mais agressivos, que produzem maior potência, permitindo uma faixa de operação na abertura e fechamento de válvulas muito maiores. Contudo, os comandos mecânicos requerem um sistema de balancins, varetas e molas apropriadas à “agressividade” ou performance do mesmo. Esta alteração no sistema pode custar cara e na maioria da vezes requer manutenção periódica na regulagens de válvulas.
3 - Duração: por mais estranho que seja dizer, maior duração pode ajudar em maiores rotações, mas não em motores de baixa rotação. Os graus extras de tempo de abertura das válvulas nos motores de alta rotação, admitem e expulsam maior fluxo devido ao movimento dos pistões. Contudo, em baixas rotações, maior duração pode causar perda de potência por causa da abertura da válvula em tempo errado em relação à movimentação do pistão, tanto para cima quanto para baixo.
4 - Levante: se as válvulas não estão abertas o suficiente, elas causarão restrições para o ar que tenta entrar e sair no cilindro. Não exisntem muitas variações na dirigibilidade de um motor quando alteramos o levante, pois está atrelado com outros fatores como tipo de cabeçote e tamanho das cabeças de válvulas . Apenas podemos concluir que um conjunto que suporta maiores levantes com certeza produzirá mais potência. Existem programas de computadores especilaizados em simular variações de fluxo para obter um diagrama de curva de torque mais adequado para a aplicação do motor. Um programa excelente, tutor para experiências virtuais de motores é o Desktop Dyno 2000, que pode ser comprado em qualquer loja.
Fontes - O Autor - Hot Rod Magazine
Tradução: Carlos Augusto Leal
Autor: Carlos Augusto Leal - Eng. Mecânico
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