Os atuais motores de três cilindros, como o usado no recém-lançado Up!, são mais uma etapa deste infindável processo em busca da "eficiência energética".
Nos quesitos economia e desempenho, os três cilindros se saem bem, mas têm ainda o inconveniente de fazerem o motor tremer mais que o normal em altas rotações.
Antes do Up!, a Volkswagen usou esse motor no Fox Bluemotion, justamente uma versão do hatch que pretende ser mais econômica.
Enquanto a maioria dos compactos e médios utiliza motores de 4 cilindros, o de 3 deve aparecer também no novo Ka, que será lançado pela Ford neste ano. E também é o tipo de propulsor do Hyundai HB20 e seus derivados HB20S e HB20X, além do Kia Picanto.
Atrito menor, menos calor desperdiçado, ruído e peso menores, alterações na aerodinâmica e queima incompleta são os alvos das principais montadoras para atingir essa eficiência almejada, que pode render boa ou má propaganda anualmente, quando o Inmetro divulga as médias de consumo e de emissão da maioria dos modelos à venda no Brasil (leia os resultados de 2014).
Veja abaixo o que traz de novidades os motores de três 3 cilindros e entenda por que eles se tornoram a "bola da vez" no mercado de automóveis.
Menos atrito
É sabido que 20% da potência gerada por um motor é utilizada para vencer os atritos. De cara, o motor com um cilindro a menos já economiza 15% dessa conta, ou seja, permite aproveitar mais a potência do motor para movimentar o carro propriamente.
No restante do motor também pode haver uma diminuição desse atrito, alcançada através do desenvolvimento de novos materiais, como os novos anéis de pistões que reduziram o atrito com as paredes dos cilindros. Além disso, alterações no sistema de lubrificação interna também trouxeram bons resultados: em alguns motores, a famosa bomba de óleo já é gerenciada eletronicamente.
'Emagrecimento'
Um cilindro a menos não é só um pistão e uma biela a menos, mas também uma redução no tamanho do bloco do motor, cabeçote, comando de válvulas, virabrequim (eixo que recebe e transforma os movimentos lineares do pistão em rotacionais). Dependendo do modelo, estamos falando de 30 quilos a menos.
A redução de peso traz também alguns benefícios indiretos, por facilitar o trabalho do motor de partida, exigir menos dos coxins que suportam o motor, aliviar o esforço da suspensão dianteira e, com o tamanho reduzido, permite melhor manuseio durante as manutenções.
Mais eficiente
Queimar todo o combustível, ou ao menos a maior parte dele, dentro da câmara de combustão sempre foi o objetivo dos projetistas, e nos novos motores de três cilindros os avanços foram significativos, como as alterações no desenho da câmara de combustão e da cabeça dos pistões.
Dessa forma, as perdas são menores pelo escapamento e a eficiência melhora.
Outra mudança de peso foi a injeção direta de combustível com alta pressão que, atrelada ao sistema de admissão de ar, com turbinas de baixa inércia (com respostas mais rápidas de pressurização em baixas rotações), dá um fôlego maior.
Para finalizar o processo de melhoria na queima do combustível, foi adaptado para o motor de três cilindros o comando de válvulas variável, que otimiza as entradas e saídas dos gases na câmera de combustão.
Essas alterações podem ser notadas nas respostas mais rápidas e no desempenho em subidas, fora as vantagens no desempenho. O planeta também agradece, afinal são 20% a menos de poluentes no ar.
Menos calor jogado fora
Com um cilindro a menos, tem-se uma menor geração de calor, isto implica menos energia dissipada.
O sistema de arrefecimento também mudou. Com canais de água na horizontal, conseguiu-se maior uniformidade na temperatura nos cilindros e uma retirada mais rápida do calor excessivo nas câmeras de combustão.
Ainda falando de calor, o ar frio externo que entra no motor é misturado ao ar quente proveniente da ventilação forçada do cárter (reservatório que recebe todo o óleo do motor). Uma válvula gerenciada pelo módulo da injeção faz a mistura entre o ar frio e quente, padronizando a temperatura do ar admitido na câmera de combustão.
Vibração sempre foi um problema
Todo dispositivo mecânico que possui um eixo com altas rotações exige uma distribuição de massas e forças de forma homogênea em relação à linha central deste eixo. Explicando melhor, imagine um ventilador com quatro pás: se você retirar ou quebrar uma delas, ele vai começar a vibrar de forma intensa.
O mesmo efeito acontece na maquina de lavar roupa: quando você coloca todas as roupas de um mesmo lado, a máquina vibra tanto que parece que vai sair do lugar. No caso do motor de um carro, além de um eixo excêntrico que é o virabrequim, temos três pistões atrelados, produzindo forças tangenciais e cíclicas neste mesmo eixo.
As montadoras possuem máquinas especiais que fazem a aferição do nível de vibração do motor, mas, no caso dos motores três cilindros, este “balanceamento” é mais difícil, pois temos um ciclo de quatro tempos com três pistões posicionados em um ângulo 120 graus.
Esta configuração gera um desequilíbrio de massas e consequente vibração, por isso alguns motores lançaram mão de um segundo eixo, contendo um contrapeso para diminuir as vibrações do motor, conhecido como eixo ou árvore de equilíbrio.
Apesar de todos os esforços, ainda se percebe algum desconforto com a vibração em altas rotações. Podemos notar que não existem fórmulas mágicas para tornar um motor à combustão mais eficiente. O que temos são o conjunto de várias pequenas alterações que, quando agrupadas, acabam por produzir resultados significativos de economia e desempenho.
Entenda como funciona o cilindro
É uma abertura dentro do bloco do motor por onde o pistão se desloca, imagine uma garrafa pet sem a parte de cima e sem a parte de baixo, o que sobra é um cilindro. Um motor é definido pela quantidade de cilindros e pela maneira que eles estão dispostos.
A função dele é guiar os movimentos cíclicos e lineares dos pistões. A cada combustão o pistão se desloca dentro do cilindro e, com a ajuda da biela e do virabrequim, eles acabam por transformar um movimento retilíneo em rotacional.
Na maioria dos carros, os motores possuem quatro cilindros, mas temos motores com três, cinco, seis, oito, dez e doze cilindros.
Os cilindros podem estar dispostos em diversas posições, por exemplo: em linha (maioria), em “V”, em “W” e o horizontal (famoso boxer do fusca).
É desta definição que surge, por exemplo, o motor V8, afinal ele possui oito cilindros dispostos em “V”.
Dono de oficina em São Paulo, Denis Marum é formado em engenharia mecânica e tem 29 anos de experiência com automóveis. Nesta coluna no G1, dá dicas sobre cuidados com o carro.
