motor 2T DKW   -   Evolução ao 3 cilindros

 texto e montagem Luiz Paracampo

Conceito e Especificações

Auto Union 1000 Especificações Gerais

Detalhes Técnicos: Motor: 3-cilindros. Dois tempos em linha, refrigerado a água. 76 x 74 mm.; 980 cm3; compressão: 7.25:1; 44 b.h.p. @ 4500 r.p.m.; 83.25 Nm @ 2100 r.p.m. carburador Solex 40 JCB. Ignição por três bobinas com três platinados. (Dois lugares, compressão 8:1; 50 b.h.p. @ 4500 r.p.m., 90.16 Nm @ 3500 r.p.m.). Sistema elétrico 6-volt 66 AH.

Transmissão: Embreagem simples a seco, Câmbio de quatro velocidades sincronizadas, com tração direta pela caixa. Roda livre desligável. Alavanca de marchas na coluna de direção. Relações: 18, 10.47, 6.18 4.32:1. Ré 21.6:1. (dois lugares 16.91, 9.84, 5.80, 4.05:1. Ré 20.3:1.)

Suspensão: Dianteira independente com molas transversais semi elípticas, com fitas de polietileno, acima, e braços de suspensão triangulares, abaixo. Traseira em eixo flutuante da Auto Union com barra estabilizadora e molas semi elípticas transversais. Amortecedores telescópicos de dupla ação na traseira.

Direção:  Pinhão e cremalheira com amortecimento hidráulico. com barra de união de duas partes; relação da direção 19,2:1; diâmetro de viragem 11,5m.

Freios: Hidráulicos nas quarto rodas. Tambores de 23cm de diâmetro. Área de frenagem: 677.cm2   Duplex nas rodas dianteiras e Simplex nas rodas traseiras. Freio de mão mecânico, efetivo nas rodas traseiras. Largura das lonas de freio dianteiros e traseiros 50mm; superfície ativa do freio de mão 339 cm².

Rodas: 4½J x 15 

Pneus: 5.60-15

Convergência (carregado): 0 a 2mm.

 

Pressão: dos pneus dianteiros 19 a 21 psi, pneus traseiros 19 a 24 psi.

 

Dimensões: Coupé 4-lugares. Entre eixos 235cm Bitola dianteira 129cm Traseira 135cm Comprimento 422cm Largura 169cm Altura 146cm Altura do solo 19.5cm Peso vazio 893.5kg Dois lugares diferenças: Comprimento 424cm Largura 168cm Altura 133.5cm Peso vazio, 898kg

Chassis: construído em perfis de caixa fechada.

O tanque de combustível tem capacidade para aproximadamente 45 litros, incluindo cerca de 8 litros para reserva. O reservatório do Lubrimat tem capacidade para aproximadamente 3,5 litros. A caixa de câmbio tem capacidade para 2,5 litros, sendo 2,25 litros no reabastecimento. O sistema de arrefecimento tem capacidade para cerca de 8 litros de água.

A DKW trabalhou no desenvolvimento de:

1. Aeronaves

2. Automóveis

3. Plásticos

4. Sistemas de tração dianteira

5. Motores estacionários

6. Tecnologias de motores de 2-tempos

Monomotor Erla com motor DKW FL 600 (1934)

Desta forma, nos referimos à DKW como um gigante entre as empresas, e não é exagero, o que é mais penoso é ver hoje em dia, que tão poucas pessoas sabem que ela existiu. Algo está muito errado neste mundo, principalmente com toda a nossa história e o que nos é transmitido Seguramente temos provas que existem forças mundiais trabalhando para destruir conquistas do passado tornando as pessoas ignorantes através da constante mentira.

  Dois motores estacionários “Des Knaben Wunsch” de 18cm3 (1919)
 

O motor  de 2 tempos dos DKW foram concebidos originalmente por Hugo Ruppe após sua admissão na empresa DKW a partir de 1919. O motor de brinquedo foi uma concepção sua para teste de funcionamento e aceitação. Ruppe era também favorável aos dois tempos super alimentados. Daí nasceu a discórdia entre Rasmunsen e Ruppe que saiu da empresa DKW e fundou a Bekamo. Hermann Weber o substituiu e resolveu adotar muitas de suas concepções.

Àquela época como ainda hoje, as dificuldades em construir os componentes adequados para o motor de dois tempos eram muitas; os complexos, mais ainda, por isso foram adotados os caminhos mais simples. 

A DKW teve insucesso nos motores a vapor, mas tornou-se uma empresa altamente aceita a partir de seu pequeno motor de dois tempos de 18cm3 desenvolvido por Hugo Ruppe. O “Des Knaben Wunsch” era vendido como um motor de brinquedo e substituiu motores a vapor de muitas máquinas mecânicas de brinquedo que eram o dia-a-dia das crianças em toda a Alemanha.

  Motor auxiliar Das Kleine Wunder

Em função do êxito obtido, a DKW inicia um novo nicho de mercado no segmento de bicicletas em 1921 com outro projeto de Ruppe, desta vez produzindo um motor de 118cm3 auxiliar para instalação em bicicletas. Este motor foi chamado de Das Kleine Wunder, preservando a sigla DKW e mantendo o logotipo anterior.

Pouco tempo depois um novo passo foi dado no caminho das duas rodas. A DKW apresentou sua primeira motocicleta, a 142cm3 Reichsfahrmodell em 1922, adotando o princípio da pré compressão externa desenvolvida por Ruppe no motor Bekamo  O sucesso foi absoluto e a procura altíssima, principalmente porque o povo alemão precisava se locomover a baixo custo, mormente numa Alemanha de inflação galopante dos anos 1920.

O sucesso foi tal que com os lucros obtidos Rasmussen comprou uma participação majoritária na pequena fábrica Audi Werk AG em Zwickau. Nesta fábrica de Zwickau iniciou-se a produção dos automóveis DKW enquanto as motos continuaram em produção em Zschopau.

No início dos anos 1930 a DKW era uma das maiores produtoras de motocicletas do mundo e empregava 20.000 funcionários. Motores de dois tempos eram a especialidade da empresa, empregando-os em motos e carros. A simplicidade dos dois tempos competia em pé de igualdade a preferência do consumidor, apesar da fumaça, pois na época os 4 tempos eram sujeitos a muitas falhas.

Durante os anos 1930 a DKW introduziu um motor V4 com pressurizador de alimentação seguindo a formula da Bekamo, empresa de Ruppe que havia saído da DKW para fundar sua própria firma pelas desavenças que citamos anteriormente. Estes fascinantes motores foram sem dúvida os precursores dos motores turbo alimentados e também inspiraram Müller Andernacht em seu futuro motor V6.

 

DKW SS 250 no Museu de Barber  
   

Em 1922, Ruppe funda a Bekamo em Berlim. O seu motor de 129cc foi de imediato um sucesso, já que os motores a dois tempos da época não eram suficientemente fiáveis.

                            O motor Bekamo e visto pelo lado esquerdo

                                                 Motor visto pelo lado direito 

O sistema de dois pistões do motor Bekamo

Este motor a dois tempos de Ruppe, com dois pistões, obrigava o motor a um movimento mais esforçado conferindo-lhe um poder superior ao dos motores convencionais. Digamos que o segundo pistão funcionava como compressor ao pistão que fazia a explosão, e o mesmo tempo operava como válvula de exaustão, evitando a perda de combustível na alimentação e dando-lhe assim mais potência. Por ser uma questão técnica, esta solução pode ser lida em inglês no site: http://www.motohistory.net/news2011/news-july11.html    

Como resultado desta experiência evolutiva tivemos um excelente motor de 3,5hp comportando-se como se tivesse 4,5hp, algo que nenhum outro motor de série do seu tempo conseguia igualar.

Esta concepção de Ruppe foi adotada numa série de motos da DKW e culminou com os automóveis modelo 4=8 que foi um sucesso mecânico mas tinha grandes dificuldades de manutenção.

 Motor ORE vendo-se o compressor e em corte mostrando as fases de operação

Este novo motor a mesma árvore de manivelas opera três cilindros, Um maior destinado á pré compressão e dois do mesmo diâmetro, sendo apenas um com janela de transferência e responsável pela admissão, o segundo pela exaustão, operando como um motor de 4 tempos sem perda de combustível na exaustão e maior rendimento operacional.

Interior do motor vendo-se a planetária com rolamentos de agulhas no orbital do virabrequim. Este era o motor que impulsionava a moto de 142cm3 DKW Reichsfahrmodell de 1922.

                                     Detalhe do motor DKW Reichsfahrmodell.

Em 1929 Rasmussen descobriu a patente da invenção do Dr Adolf Schnerle para um motor de dois tempos com sistema de varredura reversa.

Schnerle era um professor universitário e propôs o projeto de varredura reversa como um exercício técnico no sentido de desafiar os dois mitos dos gases de exaustão não queimados e da troca de calor nos motores de dois tempos.

Publicou o trabalho, solicitou uma patente e retornou para suas pesquisas acadêmicas.

Rasmussen reconheceu de imediato que a patente de Schnerle iria melhorar substancialmente o desempenho dos motores de dois tempos e diminuir os custos de fabricação.

Solicitou uso da patente com exclusividade e os novos motores DKW melhoraram em desempenho, durabilidade e economia de combustível, tornando todos os demais obsoletos à época.

                                                      Motor V4  4=8

 

Motor V4 e caixa de câmbio - Propaganda em caixa de fósforos

Monobloco do modelo com motor V4 - Propaganda em caixa de fósforos. Antecipava o Citroen Tout Avant em um ano.

 

                                                           DKW 4=8 1932 1934                                                     DKW 4=8 B1935 1940
   

 

Apesar de todas estas pesquisas e tentativas, a manutenção de mercado era realizada com o motor de dois cilindros.

 

 

Na foto ao lado, o DKW 1928 -  Motor longitudinal e tração traseira.

 

 

A partir de 1930 adotou-se  tração dianteira com motor longitudinal.

   

   
Em 1931 passou-se a usar o motor transversal para economia de espaço.   
Diagrama de instalação do motor transversal adotado de 1932 à 1955
   
Observe as juntas homocinéticas de borracha e as bolachas e bielas que serão aproveitadas na versão de três cilindros.
   
F89 Meisterklasse convertible

Últimos DKW a utilizarem os motores de dois cilindros. O DKW F 89 P foi produzido em 1951 e 52. Foi o primeiro carro relançado pela Auto Union / DKW imediatamente após o modelo utilitário F 89 L. É uma mistura da carroceria do protótipo F 9 de 1939 com a mecânica da série de 1938, daí o 8 e o 9 juntos. O  L significa Lastwagen, ou utilitário e o P quer dizer Personenwagen, que dá perfeitamente para entender. O motor bicilindrico de 700cm3 e 20 cavalos bem  comportados, técnica herdada dos primeiros Front DKW de 1931 e das motos da mesma casa. Como testemunha a transmissão inicial por corrente. Observe também nas imagens acima o Dynastart à esquerda e à direita, a roda livre na saída do virabrequim.

 Finalmente o três cilindros

Os primeiros motores de três cilindros serão de 900cm3 (38HP) de 1955 à 1958, e mais tarde 1000cm3 (44HP) de 1959 à 1968.

O grande salto tecnológico na direção do conforto ao usuário e principalmente pelo fato que este motor, através dos sons emitidos, “conversa” com o usuário.

Um motorista de DKW 3 cilindros, simplesmente não conduz um veículo como outro qualquer, ele se “veste” do veículo tornando-o parte de seu corpo e sentindo cada detalhe de seu novo “corpo”. Esta é a razão principal pela qual os clubes DKW em todo o mundo somam um número de adeptos maior do que os de outras marcas, apesar de não terem sido os carros mais vendidos em todo o mundo.

Três cilindros são três pontos de apoio como a Divindade é composta por três Pessoas. A Grécia e a Roma antigas se apoiavam num triunvirato para as decisões de Estado. O plano se define por três pontos. A vida é composta de passado, presente e futuro. Qualquer empreendimento precisa de conhecimento do que fazer, de como fazer e vontade inabalável. O mundo se define por três pontos. Três pontos independentes como o motor DKW, nele temos três motores monocilíndricos que operam entre si defasados de 120º.  

 

   
                          Mecânica do DKW F9                                    Primeiro protótipo de 1939

Partes Essenciais do Motor Tricilíndrico DKW

   

 

Características gerais na construção da parte estática:

Bloco do motor.

Fundição em ferro nodular realizado pelo processo da cera perdida.

 

Cabeçote e junta de motor

Fundição em coquilha de aço com canais internos em cera perdida.

Junta do motor em cobre para resistência em altas temperaturas

 

Cárter e junta de cárter.

Cárter fundido de forma semelhante ao bloco do motor

Exigência de líquido veda-juntas para perfeita vedação.

 

 

Projeto Drei Kolben Wut !      (Três Pistões Furiosos)

1. ESQUEMA DE ADAPTAÇÃO DO TURBO COMPRESSOR NA MÁQUINA   DKW CONVENCIONAL 2.    ESQUEMA DA VERSÃO COM INJETORES – REQUER MUDANÇA PARA    CABEÇOTE ESPECIAL.
A VÁLVULA 11 É OPERADA DIRETAMENTE PELO ALTERNADOR ANTES DE PASSAR PELO REGULADOR DE VOLTAGEM. A AUSÊNCIA DE CARBURADOR EXIGE UM MISTURADOR PARA DISSOLVER O ÓLEO LUBRIFICANTE NO COMBUSTÍVEL.

 

Monza Turbo

O DKW Monza era um carro esportivo construído na base dos modelos Sonderkalass DKW 3 = 6. Recebeu o nome Monza em função do mundialmente famoso circuito do Grande Prêmio da Itália, onde o carro estabeleceu cinco recordes mundiais em 1956.

Após a série de vitórias dos sedan DKW 3 = 6 Sonderklasse nas corridas de carros de turismo europeus e ralis em 1954 e 1956, dois pilotos de corrida começaram a desenvolver um novo corpo esportivo para o modelo de sucesso. Guenther Ahrens e Albrecht W. Mantzel projetaram um carro para recordes na base do 3 = 6, incorporando um corpo de plástico extremamente leve construído em Dannenhauer & Stauss em Stuttgart, Alemanha.

Os veículos completos foram inicialmente construídos pela Dannenhauer & Stauss em Stuttgart, posteriormente pela Massholder em Heidelberg e, finalmente, pela empresa Robert Schenk em Stuttgart.

Fritz Wenk teve que interromper sua produção de Monza em 1958, quando o novo carro Auto Union 1000 Sp foi lançado em 1957, Uma vez que, a Auto Union se recusou a fornecer novos chassis adicionais para sua produção do Monza, objetivando assegurar vendas em bom nível com seu novo modelo.

Em dezembro de 1956, uma equipe formada por dois alemães e dois suíços passou tempos alternados dirigindo um DKW Monza ao redor da pista de corridas de Monza, na Itália. Com uma média de 140 km / h, a equipe de pilotos alcançaram até cinco recordes internacionais.

O corpo do cupê é construído de poliéster reforçado com fibra de vidro e apresentava uma resistência aerodinâmica menor devido à sua área frontal arredondada e por ser de perfil muito baixo. Isso fez com que fosse muito mais rápido que os DKW convencionais. Como todos os DKWs daqueles dias, o Monza tinha um chassi compacto com as seguintes dimensões; 1,61 metros de largura e 1,35 metros de altura, e um peso médio de cerca de 780 quilos. Isto era 115 quilogramas menos do que o sedan 4 portas de DKW 3 = 6.

Como sabemos os três cilindros do motor, que executam duas etapas a cada rotação completa do virabrequim, têm um desempenho semelhante ao de um motor de quatro tempos. Com o ciclo de rotação completo do motor DKW de três cilindros, as pessoas da DKW pensaram nele como um “6” de uma máquina de seis cilindros. Conseqüentemente, a partir de então passou-se a usar o emblema, "3 = 6".

Três cilindros com uma capacidade total de 900 cc e 40 cv foram suficientes para proporcionar a aceleração do modelo sedan 3 = 6 para 125 km / h. Também poderia fornecer uma aceleração de 0 a 100 km / h em 31 segundos. Com o mesmo motor, o Monza pode chegar a 140 km / he acelerar de 0 a 100 km / h em apenas 20 segundos.

Há relatórios conflitantes sobre os números reais de veículos construídos. Uma das razões é que nunca houve um registro preciso desta produção. Com várias empresas fazendo-as em vários momentos, foi difícil manter um bom registro de produção. Além disto, o que dificulta ainda mais são a existência de veículos usados adicionais transformados na empresa e os kits Monza que foram vendidos ao público para alteração pelo comprador.

O número de Monza produzido varia entre 230 a 240 (teoricamente possível, de acordo com registros de Wenk para Massholder e Schenk e revendedores, mas não verificado) e 155 a 53. De acordo com documentação oficial não passaram de 70 a 80 unidades; hoje existem rodando cerca de 30 a 35 veículos com grandes alterações construtivas entre cada unidade.

Monza V6  

Assim cada DKW Monza é uma unidade impar construída de acordo com o desejo de seu proprietário, sob um chassis padrão tipo F9 com uma motorização totalmente particular, incluindo até o raríssimo  V6 de Müller-Andernach no modelo branco que vemos acima.

Com base nestas maravilhas, propomos as modificações dos “Três Pistões Furiosos” considerando possibilidades de elementos encontráveis no mercado brasileiro. Iniciamos este segmento apresentando dois diagramas para duas versões possíveis de alterações da máquina original que promovem aumento de rendimento, maior economia, melhor torque em baixas rotações, mais rápida aceleração, sem grandes complicações.

xxxxxxxxxx

Para iniciarmos a base teórica do funcionamento destas modificações torna-se necessário sabermos:

- O funcionamento e os pontos fracos do motor DKW;

- O que podemos corrigir;

- O que foi realizado com êxito nos motores DKW básicos pela firma Orbital; e

- Funcionamento do sistema turbo como elemento complementar.

 

Primeiramente, apresentamos a geometria interna do motor e seus componentes operacionais.

Na figura ao lado, os pontos de lubrificação pela mistura de gasolina e óleo, entrada de combustível, transferência de mistura e saída de gases.

Todos os motores de dois tempos sejam de carburador ou com injeção direta de combustível, o ar + óleo pulverizado é admitido pelo cárter seco.

 

Na máquina de dois tempos, além do pistão operar como válvulas de admissão e escape, a parte inferior do pistão, o cárter e as bolachas do virabrequim agem como sistema de pre-compressão e a parte de cima como admissão de mistura, explosão e escapamento.

A cabeça do cilindro é portanto o ponto mais quente do motor e o furo do pistão promove a transferência da parte inferior para a parte superior através da câmara de transferência, à esquerda no desenho ao lado.

 

Todas as etapas estão demonstradas nos desenhos do quadro que se segue. 

ELEMENTOS DA TRANSFERÊNCIA CRUZADA DENTRO DA CÂMARA DE COMBUSTÃO A entrada de gases combustíveis se efetua como no diagrama afim de minimizar a perda dos mesmos pela exaustão.
 

 

 

No bloco DKW uma das câmaras é disposta em sentido simétrico (junto à caixa de câmbio).

   
O quadro ao lado mostra:

 

1- corte esquemático do motor 3 cilindros;

2- o sistema de partida;

3- o conjunto de ignição e platinados;

4- bomba de gasolina;

5 suspensão e tração dianteiras;

6- diferencial;

7- caixa de marchas.

 

No centro, corte esquemático do sistema motriz.

 

O vácuo do primeiro cilindro é aproveitado para operar a bomba de gasolina.

 
Características gerais na construção da parte dinâmica:
Independentemente da geometria aplicada, são produzidas três variedades de pistões:
1. Pistão convencional em alumínio 2. Pistão com revestimento de bissulfeto de molibdênio (tipo auto-lubrificante) 3. Pistão revestido com a cabeça protegida com cerâmica usado em motores super-alimentados. O isolamento se faz necessário uma vez que na cabeça dos pistões de dois tempos encontra-se o ponto de mais alta temperatura do motor
   

Os anéis de pistão são peças essenciais para a vedação da câmara de explosão no momento da combustão. Estas peças são fabricadas com uma liga de aço-carbono de alto teor, para lhes conferir dureza elevada, que também os torna frágeis e friáveis. Cada um dos pistões leva três anéis conhecidos como anéis de segmento. Cada um deles tem diferentes finalidades. O anel que fica na parte superior do pistão tem a função de reter os gases da explosão para conferir maior transmissão de energia a arvore de manivelas (virabrequim) e desempenhar o melhor serviço evitando perda de gases durante o ciclo da compressão. O segundo anel, logo abaixo, tem também duas funções, ajudar na retenção dos gases e criar uma película homogênea de óleo ao passar pelas paredes internas do cilindro. O terceiro anel tem a função de manter uma película de óleo minimizando o atrito interno cilindro/pistão. É necessério que os anés fechem-se perfeitamente em seu ponto aberto para evitar fuga de gases. Ao mesmo tempo devem obedecer a uma geometria de montagem para evitar que os mesmos se abram ao passar pelas janelas do bloco o motor, o que causaria defeito catastrófico no motor ao se quebrarem.

   

Bielas e Rolamentos de agulhas

A biela é produzida em aço cromo-níquel forjado como uma ferramenta de alta resistência e usinada com precisão nos olhais que levam os rolamentos de agulhas:

  1. Imediatamente após a produção do braço forjado da biela, a mesma é usinada para o primeiro desbaste nos olhais: Em seguida retificam-se para medidas precisas os olhais menor e maior.
  2. Com uma brochadeira, desbastam-se as superfícies de ambos olhais.
  3. Usinagem dos furos: Nessa operação usinam-se os furos  e são frezados lateralmente os corpos para precisão de espessura da peça.
  4. Acabamento das faces: para evitar qualquer empeno ou deformação da unidade.
  5. Usinagem de desbaste interno dos olhais: Com uma mandrilhadora, mais uma vez desbasta-se a medida interna dos olhais.
  6. Segundo Brunimento dos olhais: Com uma brunidora, é dado um novo acabamento dos olhais.
  7. Lavagem: Com uma lavadora de peças, eliminam-se os cavacos, borras e resíduos de óleo da peça.
  8. Inspeção final: Com auxilio de computadores de alta precisão, as peças são inspecionadas para verificação das medidas finais. Após isso as peças serão montadas no motor.
   

O virabrequim

O virabrequim  do DKW é uma peça montada com uma série de componentes, diferentemente dos motores de 4 tempos que possuem um virabrequim  integral já balanceado. Este é um ponto crítico, uma vez que para o perfeito funcionamento e durabilidade, o virabrequm nao deve apresentar vibrações o que apressa o limite de tempo de uso do mesmo e é responsável pelos característicos roncos de raspagem e desgaste, além é claro da perda de potência útil nas rodas do veículo.

 

Temos ao ldo o virabrequim do motor de dois cilindros mostrando os componentes necessários em sua construção.

Os rolamentos de eixo, (5, 6, e 7) podem indistintamente ser de esferas ou de rolo, enquanto os rolamentos (12) dos olhais das bielas são do tipo de agulhas.

As arruelas (9, 13 e 14) são como anéis de segmento para ajudar a vedação das câmaras de pre-compressão formadas pelas bolachas (1-2) e (3-4).

Biela com rolamento de agulhas montada em semi eixo em bolacha de motor 3 cilindros.

Ao remontar os conjuntos de bolachas é absolutamente necessário o balanceamento estático entre os lados direito e esquerdo de cada uma delas.

   
A esquerda, bolacha e rolamentos de agulha empregados na biela DKW.

 

A direita,

 

em cima, rolamento do pino do cilindro,

 

abaixo rolamento do pino da manivela.

     

Cada uma das bolachas deve ter exatamente o mesmo peso entre a esquerda e a direita; razão pela qual vemos os furos nas superfícies cilíndricas das bolachas (veja foto a seguir e as demais em que aparecem virabrequins)

 

Virabrequim montado por Silvio Magalhaes Vasconcelos

https://dkwautounionproject.blogspot.com.br/2017/07/dkw-f91-to-au1000sp-specifications-and.html

O estado dos rolamentos podem ser avaliados através do toque e da audição. Quanto ao toque verificamos se o rolamento está preso ou solto demais, pela audição, sentimos se o rolamento faz algum ruído. O rolamento perfeito é silencioso. Sujeira, desgaste ou folgas indicam um rolamento defeituoso, portanto ruidos metálicos ou de raspagem condenam a utilização dos mesmos.

 

Projeto Orbital

Sabemos que excelentes resultados obtidos a época de sua apresentação superaram todos os motores de 4 tempos na categoria volumétrica então existentes, foram conseguidos pela empresa Orbital da Austrália tendo-se inclusive sido cogitado seu emprego e nos Ford Fiesta (Festiva). E mais tarde nos Chrysler  PT Cruiser. O projeto foi abortado por razões não divulgadas que a seguir abordaremos.

Motor orbital 3 cilindros num Ford Fiesta     Vista em raios X dos motores Orbital

https://www.youtube.com/watch?v=5Kz7C3t0TfA      papers.itc.pw.edu.pl/index.php/JPT/article/download/458/599

     
Curvas comparativas de desempenho motores Ford 4 t e Orbital 2 t                               Tabela comparativa entre motores de 1995 (Ford)

 

Funcionamento do Motor Orbital.

Diagrama do motor Orbital

Uma vez conhecido o sistema de dois tempos do DKW, passaremos a notar que o sistema Orbital é uma evolução bem pensada do processo básico. Desenvolvido por Ralph Sarich, interessantes sutilezas permitem basicamente aumento de potência considerável, menor consumo e conformidade com os parâmetros de não poluição vigentes.

Primeiramente em nosso primeiro contacto com o mesmo é estranhar a ausência da sonoridade da batida do motor que tanto atrai os amantes das máquinas de dois tempos, em seguida de pronto notamos também a ausência de cheiros e fumaça azul tão comum nestes tipos de motores.

Em comum, os motores orbital possuem três cilindros, três velas e três bobinas e é totalmente rolamentado nos mesmos pontos que os motores DKW; são também constituídos com sistema de três cilindros com câmaras totalmente isoladas operando como três motores estanques com ângulo de fase de 120º entre cada explosão.

Como diferenças, bastante profundas, observamos que na entrada de ar de cada cilindro existe uma válvula de lâminas para auxiliar a precompressão que se realiza no cárter e evitar o retorno de explosão na pré-ignição. (Reed valve na figura). Veja a seguir.

Notamos também, a inexistência de carburador, e em seu lugar a injeção direta; a presença de um compressor operado pelo virabrequim e uma janela de exaustão controlada concomitantemente para todos os cilindros com abertura variável que se restringe à medida que a velocidade do motor aumenta.  Esta janela fecha de cima para baixo alterando o ponto do ângulo de exaustão. (Variable Exaust Valve na figura).

Detalhe do movimento da saída de exaustão variável

O sistema Lubrimat agora chamado de Autolub, não mais injeta quantidades fixas de óleo em proporção direta para com a rotação do eixo do motor, mas de forma reduzida em velocidades lentas, quando o motor não é solicitado , e de forma abundante quando em rotações elevadas. O Autolub, injeta óleo pulverizado na entrada de ar do motor sendo logo absorvido pelo cárter para as necessidades de lubrificação interna. Nos motores convencionais utiliza-se uma mistura 40:1 quando diretamente misturado ao combustível. No Lubrimat esta mistura varia de acordo com a aceleração fica na ordem de 200:1 à 36:1; uma vez que o óleo não é dissolvido pelo combustível, o que melhora a eficiência de lubrificação. No sistema Autolub, a relação varia de 420:1 na velocidade lenta à 90:1 nos momentos de máxima potência. Esta extraordinária economia é explicada pela realimentação dos gases de escape, na ordem de 30%. Para o retorno à alimentação do motor, o que promove drasticamente a perda de combustível, que escapa pela exaustão no momento da admissão, e os gases não queimados que voltam a fazer parte da mistura de combustível para recombustão.  Por outro lado, três escapes em separado provêem a estanquidade entre os três cilindros.

Um detalhe de não menos importância corresponde ao funcionamento do injetor que trabalha com sistema variável de mistura combustível/ar (Air-Assisted Fuel Injector na figura). Aqui justificamos a presença do compressor operado pelo virabrequim que falamos anteriormente. Este virabrequim por sinal, é produzido como nos motores de 4 tempos, rígido , forjado e balanceado, o que exige bielas e rolamentos diferenciados (desmontáveis).

Este “misterioso” compressor fornece uma pressão de cinco ou seis bares de ar puro que serão misturados ao combustível novo do tanque, com os relatados 30% de gases queimados. Tudo isto irá passar para a câmara de explosão pelo injetor de alta pressão para o motor. Esta mistura é controlada por um computador que dosa a mistura e controla a abertura dos pórticos de exaustão em função direta da presença dos gases poluentes na exaustão. Na saída final, os gases passam por um catalisador eletricamente aquecido para queima e posterior oxidação do restante de gases não aproveitados. O que torna o motor completamente ecológico.  

Soubemos que conceitos semelhantes foram usados em estudos levados a efeito pelo conde Nicolò Donna delle Rose e do técnico Cesare Bossaglia nos anos 1960 com um motor boxer de seis cilindros de 1000 cm3 e pela Wartburg no final dos anos 1980. Com a queda do muro de Berlim e a subseqüente tomada da fábrica pela Volkswagen, os trabalhos foram interrompidos e ficamos sem as novas evoluções.       

Relato de John Carey:   

No caso do motor Orbital, que foi badalado pela imprensa internacional,  torna-se difícil acreditar que este motor não daria certo. Mas assim como o motor Elko que descrevemos no livro um desta série, o novo motor mexeu com grupos poderosos.

No início dos anos 1990 a Orbital Engine Corporation, com sede em Perth, na Australia, demonstrava internacionalmente uma prova da capacidade de que países do Terceiro Mundo como a Austrália podem inovar.

Eis que eles punham à venda uma tecnologia em motores que poderia representar uma evolução positiva para os pequenos e grandes fabricantes em todo o mundo. A Ford foi a primeira a experimentar o novo projeto.  Foram fabricados 25 carros equipados com o novo motor. Estes carros não tiveram outras modificações que não fossem o motor. Nas foram modificados nem freios, caixas de direção, suspensão ou caixa de mudança. Componentes ainda inadequados para o novo motor, os veículos desempenharam excelentes resultados.

O novo motor Orbital de dois tempos e  60kW  com três cilindros  operava a contento nos Ford Festiva. Seu torque era maior que os motores de quatro tempos de dimensões similares à época de sua introdução, eram extraordinariamente macios sem ter os barulhos ou a fumaça típica dos motores de dois tempos que se conheciam. È realmente estranho não terem entrado em produção.

Num determinado dia Thomas Krickelberg responsável pela linha de produção do Porshe 911, estava em Cape Town para o lançamento do modelo  911 GTS.  Durante um jantar num dos mais altos prédios da cidade,  perguntei como foi sua carreira no mundo dos automóveis, o que não mais do que mera curiosidade, afinal, Krickelberg tinha uma dos trabalhos mais desejados no mundo dos negócios....

Krickelberg disse que ao se formar em engenharia mecânica foi trabalhar na Porsche e trabalhou em conjunto com Hans Metzger, o famoso projetista dos motores Porshe. Foi um começo promissor. A recessão dos anos 1990 fez com que Krickelberg não tivesse mais serviço e assim foi parar na BMW Motorsport, e logo em seguida na Ford. Como ele era jovem e solteiro, Krickelberg  foi escolhido para trabalhar no estrangeiro. Assim, passou 10 meses de sua vida num apartamento alugado com vistas para a praia de Scarborough em Perth, trabalhando para a Ford junto à Orbital. Krickelberg foi incumbido de fornecer pareceres técnicos que eram enviados para a Alemanha os EUA e UK.

A Orbital, relembra, era uma firma que combinava habilidades de engenharia e negócios. Segundo ele, a Orbital fornecia à Ford protótipos preparados especialmente para cada um dos departamentos. Assim havia versões com baixas emissões, baixos consumos e excelente NVH (ruído, vibração, e atrito).

Mas aparentemente não conseguiam entregar um motor elegante com eficiência e apresentação. Segundo os engenheiros da Ford, adotar o motor Orbital seria um risco lembra Krickelberg. Além disto, os motores não seriam mais baratos nem mais leves que os pequenos motores da Ford.

Além disto, a Orbital por ser uma fábrica pequena, não poderia fornecer motores nas quantidades necessárias  e a Ford não se interessava em investir na produção em massa de outro fabricabnte.

Tecnicamente falando investimentos em metalurgia dos pistões e rolamentos eram necessários, bem como equipamentos para produção em massa Se fosse criada a produção seriada destes itens, um país como a Austrália conseguiria automaticamente uma grande independência tecnológica e turbinas de aeronáuticas, produção de aviões militares e armas, de geração avançada, o que não se permite para um país de terceiro mundo.

Atualmente a Orbital Corporation continua existindo e entre seus campos de operação comerciais incluem-se sistema de segurança para a indústrias de mineração e motores para drones que usam o sistema de injeção assistida de combustível  usado nos motores de dois tempos que descrevemos.

A moral da história é que …

Um dia saberemos mais sobre o assunto.

Provavelmente de onde não esperamos.

Nota: Algo semelhante ocorreu com a Troller e a Ford que não conseguiu reparar a quebra de chassis do primeiro e com a Gurgel e a Volkswagen que lhe fornecia transmissões que rachavam a carroceria (caso Carajás)

 

Elementos complementares: - Mexendo no desempenho

Conceito e Funcionamento do turbo


A “tunagem do motor ou “sintonia” é uma prática de procedimentos na qual obtemos o melhor rendimento possível para um fim especifico. Podemos realizar motores potentes, de alto rendimento, econômicos ou de torque a baixas rotações. Os motores dos veículos normais vêm de fábrica enfocando dois aspectos: A facilidade em produzi-los em massa e a durabilidade geral.  A “sintonia” é como fizéssemos uma roupa sob medida; gastamos tempo com a experiência e sempre comprometemos a vida do motor. É realmente uma área onde existem grandes possibilidades.

Considerando que nossos carros são de coleção e conseqüentemente teremos interesse na confiabilidade e durabilidade não vamos criar “venenos”, nas condições para melhores desempenhos pondo a demonstrar as grandes possibilidades dos motores de dois tempos.

Os modernos motores automobilísticos baseiam grande parte seu desempenho no “chiptuning” que é a interpretação dos dados de mobilidade e alimentação e descarga controlados por computador. Isto é válido inclusive para modernos motores de dois tempos. Particularmente acredito que eletrônica deve ser aplicada com parcimônia uma vez que lidamos com motores de projetos antigos que jamais foram projetados para isto.

Desta forma nos resta otimizar a admissão e o sistema de exaustão ou escape. Para tal bons artigos de internet podem ser consultados.

http://www.tuningonline.pt/tuning/chiptuning/

http://www.tuningonline.pt/tuning/admissao-de-ar/

http://www.tuningonline.pt/tuning/sistema-de-escape/

Qualquer modificação deve ser levada a efeito com o máximo de conhecimento teórico prático dos princípios básicos de funcionamento do mesmo. Uma excelente fonte em inglês encontra-se em Howstuffworks.  https://auto.howstuffworks.com/engine.htm  As alterações devem sempre serem efetuadas para um determinado objetivo final.

 

Outros tópicos poderão ser consultados:

https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/two-stroke.htm

https://www.youtube.com/watch?v=eq7h0Kz-H5o

 

O Turbo

 

O turbo ou turbo-compressor é um compressor de paletas que cria mecanicamente um vortex de ar num sistema caracol, aspirando o ar ambiente e propulsionando-o em alta velocidade num duto que vai à entrada de ar do motor. Seu acionamento pode ser autônomo através de energia externa (movido pela polia do motor ou elétrico), ou movido pelos gases de escape do motor (sem consumo de novas energias).

O primeiro sistema turbo propulsionado pelos gases de escape foi inventado em 1905 pelo engenheiro suíço Dr. Alfred J. Buchi, que em 1915, plena I Guerra Mundial, aplicou o princípio construindo o primeiro protótipo de um motor turbo-diesel.

Foi imediatamente aproveitado na indústria aeronáutica, mas sofreu um grande retardo na aplicação em automóveis e caminhões.   Apenas em 1980 a Formula 1 adotou o princípio, contribuindo para sua decisiva evolução. Em princípio, o sistema  Turbo aumenta a potência de qualquer motor em que é instalado sem aumentar de forma significativa o seu peso, daí a sua popularidade. Alguns modelos de carros esporte e praticamente todos os caminhões pesados os utilizam atualmente.

Aqui vemos dois turbo compressores.

 

À esquerda um modelo em que a propulsão do turbo é gerada por outro turbo que opera com os gases de exaustão.

 

 

À direita o modelo com motor elétrico que é de fácil instalação.

 

O esquema de um turbo acionado pelos gases de escape pode ser observado na figura ao lado. Os gases de escape ao saírem do motor, fazem rodar a turbina, cujo eixo solidário ao compressor fazem-na girar. Isto faz com que o ar seja comprimido. Assim o volume de ar que entra para o motor aumenta. Quanto mais gases de escape saírem e com mais força, mas fortemente girará o compressor e conseqüentemente mais ar entra para o motor. Isto permite o aumento da quantidade de combustível introduzido na câmara de explosão permitindo que se aumente a potência do motor. Um motor turbo comprimido irá assim aumentar a sua potência até cerca de 40% mais do que o motor equivalente sem turbo. O aumento de potência permite relações mais longas na caixa de marchas que se traduzem em mais quilometragem. Este aumento de quilometragem é favorável em relação ao aumento de consumo de combustível, e assim torna o veículo mais econômico. Um fator preponderante é que o aumento da quantidade de ar permite uma combustão mais completa e conseqüentemente menor poluição. Todo o sistema contudo, exige permanente observação e cuidados especiais.

O dimensionamento do turbo para cada tipo de motor é um trabalho experimental no qual se ajusta a entrada de ar para o correto desempenho do sistema.

Entram em consideração a tubulação empregada, o intercooler e o wastegate, que falaremos adiante. Ao montarmos um sistema num motor antigo, a escolha dos componentes, tamanho das turbinas, intercooler, etc são fundamentais para o sucesso do projeto, o que exigem conhecimento teórico, prático e acima de tudo experiência.

 

                                   Circuito básico aplicado ao turbo-compressor tradicional

 

O Compressor Volumétrico

O compressor volumétrico é a forma mais simples  de aumentar a compressão relativa do motor. Não é necessário modificar o coletor de escape, uma vez que o compressor é arrastado por uma correia. De uma forma geral poderíamos enquadrar o turbo compressor elétrico nesta categoria. O compressor volumétrico externo é uma variante e um descendente da bomba de pressão de Ruppe nos motores Bekamo e dos motores DKW 4=8  que aludimos anteriormente. O processo é também empregado no motor Orbital como também vimos.  No entanto é preciso ter em atenção à taxa de compressão, as permutas térmicas e a muitos outros fatores. No seu funcionamento consomem uma certa potência, necessária para o seu próprio funcionamento. Estes tipos de compressores estão muito divulgados nos EUA, e são majoritariamente usados em marcas americanas. Há também modelos para o VW Polo G40 e alguns carros japoneses.

 

Acima compressor volumétrico de dois parafusos

 

Turbo vs. Compressor Volumétrico

Tanto o turbo como o compressor volumétrico permitem que entre mais ar para o motor. A principal diferença entre um turbo e um compressor é que o turbo funciona aproveitando a potência residual dos gases de escape enquanto que os compressores volumétricos funcionam através de uma correia movida pelo motor ou com energia elétrica. Os compressores volumétricos e turbo elétricos são mais eficientes a baixas rotações. Já os turbos acoplados à descarga, devido ao tempo de resposta, são mais eficazes em altas rotações. Na teoria, o turbo que usa gases de escape para seu acionamento é mais eficiente porque usa energia desperdiçada, O compressor volumétrico usa a mesma energia utilizada pelo alternador e outros componentes do motor. Os compressores volumétricos normalmente são mais caros, mas mais fáceis de serem instalados.

 

O Intercooler

 

Figuras anteriores: Intercooler tipo ar-ar e detalhe de colméia. Este deve ser posicionado em local de grande arejamento.

 

O intercooler está cada vez mais sendo reconhecido como um dos componentes principais para melhorar em carros com turbo. Um intercooler é uma espécie de radiador ou mais especificamente um permutador de calor. O intercooler posiciona-se entre o turbo e os coletores de admissão. Proporciona um melhor desempenho ao mesmo tempo que reduz o consumo de combustível , as emissões dos gases de escape e a carga térmica no motor e aumenta a confiabilidade do motor. A sua função é baixar a temperatura do ar que aumenta após o ar ser comprimido pelo turbo (em função do fenômeno adiabático). Ao criar a compressão de ar com calor excessivo, a densidade do ar diminui diminuindo a eficiência da máquina devido a pré detonação da mistura de inflamável. Isto pode causar calor excessivo principalmente na cabeça do pistão, destruindo-o. A eficiência de um intercooler mede-se pelo sucesso com que consegue remover esse calor. Contudo um intercooler mal dimensionado também pode causar problemas, não apenas o simples fato de se adicionar um intercooler que se melhorará o desempenho do motor, mas seu correto dimensionamento.

 

As vantagens do intercooler são:

1- o arrefecimento do ar quente comprimido que sai do turbo, aumentando a sua densidade e dessa forma conseguindo entregar uma maior massa de ar ao motor, e assim aumentando a potência do motor;

2- redução das temperaturas e da carga térmica do motor, consequentemente poderemos aumentar a pressão do turbo para valores mais elevados. Os intercoolers são um componente importante em todos os motores turbo comprimidos.

A eficiência de um Intercooler mede-se pela relação percentual, em graus Celsius, entre a temperatura removida pelo intercooler e o aumento de temperatura causada pelo turbo.

 

Tipos de intercooler

Os intercoolers podem ser do tipo ar/ar ou ar/água. O primeiro é mais simples, tem melhor eficiência a altas velocidades, maior fiabilidade e menor manutenção assim como o custo que é também menor. Os do tipo ar/água tem maior eficiência a baixas velocidades, provocam menor perda de pressão do turbo e a resposta do acelerador é melhor.

Se o motor já tem um intercooler, a sua função pode ser melhorada trocando-o por um intercooler de maior eficiência, com melhores materiais e superfície de arrefecimento. Da mesma forma conseguindo que mais ar passe no exterior do intercooler vai fazer arrefecer melhor o ar que passa no seu interior. Outros sistemas podem ainda ser usados para melhorar a eficiência do intercooler tal como usar uma ventoinha para manter o fluxo de ar quando o carro está parado ou utilizando jatos de água para com a evaporação ajudar a arrefecer o ar. Outra hipótese é ter dois intercoolers. Por exemplo o Audi TT de 180HP tem um e o de 225HP tem dois intercoolers. Os tubos que levam o ar de e para o intercooler também podem sofrer um upgrade em termos de diâmetro, material e isolamento.

  

Outros elementos auxiliares

 

Wastegate  ou VÁLVULA COMPENSADORA

É uma válvula existente na grande maioria de carros com turbo sem geometria variável. Está válvula reage à pressão do turbo e que permite que apenas uma parte dos gases de escape passe pela turbina, deste modo  controlando a pressão máxima. Com menos gases a passando na turbina, a parte compressora roda mais lentamente estabilizando a pressão do turbo. A wastegate reencaminha os gases restantes para o coletor de escape. Existem wastegates internas ou externas ao turbo.

Em teoria a função da wastegate é reduzir a compressão quando o motor estiver em alta rotação, uma vez que a aspiração natural do motor é máxima.  O dimensionamento da válvula de wategate é relativamente crítico para cada tipo de motor. Com a difusão dos turbos de geometria variável, estas válvulas de controle da pressão tornam-se cada vez menos necessárias. O comportamento descrito é a praxe normal. Nos turbos elétricos, a pressão máxima se efetua na marcha lenta e vai reduzindo ao mínimo na aceleração máxima.

 

 

EGR

A EGR (Exhaust Gas Recirculation), é um sistema que faz com que parte dos gases de escape, produzidos pela queima no motor, seja novamente introduzidos na admissão. Este sistema foi desenvolvido pelos construtores de modo a que os veículos possam cumprir as rigorosas normas antipoluição atualmente em vigor. Se reduzirmos o teor de oxigênio na combustão, será libertado menor teor de NOx. Ao reintroduzir gases de escape (pobres em oxigênio) no motor estamos reduzindo o teor de oxigênio do ar introduzido nos cilindros.

A grande desvantagem deste sistema, reside no fato de que ao entrar na admissão grande quantidade de gases de escape, o coletor de admissão ficará sujo, levando o motor a perder eficácia prematuramente. O funcionamento da EGR, ou seja, a quantidade de gases de escape admitidos nos cilindros, é inversamente proporcional à carga dada pelo acelerador. Portanto, deste modo, temos a EGR no máximo de abertura quando o motor estiver em marcha lenta, e a mesma fechada quando o pedal do acelerador estiver completamente pressionado. Os gases de escape provenientes da EGR, quando combinados com os vapores de óleo que vêm do Carter, formam uma mistura pastosa, estreitando a passagem do ar de admissão nos cilindros, provocando um estrangulamento da alimentação.

A EGR pode ser fechada fisicamente, através da interrupção do canal de vácuo que ativa a válvula ou eletronicamente em certos automóveis. A principal vantagem da EGR ser fechada eletronicamente em detrimento de um fecho físico, forçado, é a ausência de erros acumulados na unidade eletrônica central do veículo, e, como esta funciona na mesma linha de vácuo do servo-freio, a segurança e o comportamento ficarão inalterados. Acrescentamos que, pela ausência de “remendos”, o motor não perderá a garantia do fabricante. Fechando a EGR não se aumenta a potência máxima do motor, mas em cargas parciais do acelerador a resposta do motor é melhor e a longo prazo não será preciso fazer a limpeza do coletor de admissão. O EGR pode ser dispensado em motores de queima eficiente que possuam catalisadores eficazes.

 

 

Árvores de cames

As árvores de cames tem um papel fundamental no funcionamento dos motores, pois controlam a abertura e o fechamento das válvulas por uma certa ordem e no ângulo certo. Normalmente as árvores de cames de série estão otimizadas para manterem corretamente a alimentação em baixas rotações e para minimizar o consumo. A forma e ângulos dos componentes (geometria) da árvore de cames  são determinantes para as suas performances. Normalmente alterando-se a árvore de cames para um desempenho a mais esportivo consegue-se ganhar alguma potência a altos regimes, normalmente a partir das 4000rpms.

As árvores de cames de alta performance são desenvolvidas com recurso de computadores e tem como objetivo otimizar a potência e o binário de torque na faixa de rotações mais ampla possível. Nos motores de dois tempos, não existem árvores de cames, mas no caso do Orbital e em alguns motores para motos de competição da Yamaha, existe apenas o controle da largura da janela de exaustão que otimiza a potencia numa boa faixa de rotação.

 

 

 


 

Velas

As velas existentes nos motores a gasolina têm a função de incendiar a mistura ar/gasolina e de remover o calor da câmara de combustão. As velas transmitem a energia elétrica que transforma a mistura combustível em trabalho.

É necessário que o sistema de ignição proporcione a tensão suficiente para que cause a faísca no intervalo existente entre os terminais das velas.

A temperatura das velas deve ser suficientemente baixa para prevenir a pre-ignição e alta o suficiente para que o processo se dê corretamente.

   

Tipos de velas

Nos motores de dois tempos (e nos demais) empregam-se dois tipos básicos de velas de acordo a sua construção. Velas quentes e velas frias:

 

Vela quente

É uma vela de ignição que trabalha quente, o suficiente para queimar depósitos de carvão, quando o veículo está em baixa velocidade. Possui um longo percurso de dissipação de calor, o que permite manter alta a temperatura na ponta do isolador.

 

Vela fria  

É a vela de ignição que trabalha fria, porém o suficiente para evitar a carbonização, quando o veículo está em baixa velocidade. Possui um percurso mais curto, permitindo a rápida dissipação de calor. É adequada aos regimes de alta solicitação do motor.

 

 

Aplicações

 

É essencial usar uma vela especificada ao seu motor, que está adequada as mais diversas condições de uso.

O que ocorre quando é instalada uma vela com grau térmico incorreto:

• Aplicação de vela mais quente:
A temperatura da vela se mantém elevada devido a dissipação de calor não ser adequada para esse motor, nessa situação ocorre uma combustão anormal (pré-ignição); pode causar fusão dos eletrodos da vela, assim como também pode travar e/ou furar o pistão

  • Aplicação de vela mais fria:
A temperatura da vela se mantém muito fria e faz com que se acumulem sedimentos na ponta da ignição; estes sedimentos formam uma trajetória de fuga elétrica que resulta em perda de faíscas.

A função da vela de ignição é conduzir a alta voltagem elétrica para o interior da câmara de combustão, convertendo-a em faísca para inflamar a mistura ar/combustível.
Apesar de sua aparência simples, é uma peça que requer para sua concepção a aplicação de tecnologia sofisticada, pois ao seu perfeito desempenho está diretamente ligado o rendimento do motor, os níveis de consumo de combustível, a maior ou menor carga de poluentes nos gases expelidos pelo escape, etc.

Características Técnicas

Como escolher a vela de ignição
A escolha da vela de ignição deve ser feita de acordo com o comprimento da rosca do cabeçote, e deve seguir sempre as especificações do motor ou catálogo de aplicação NGK atualizado.


Tipos Especiais de Velas de Ignição

Tipo competição

Construída com eletrodo central extremamente fino, elaborado com liga de ouro-paládio, requer menor voltagem para a faísca em relação às velas convencionais, e proporciona ignição mais segura.

Tipo descarga superficial

A folga para faísca da vela tipo descarga superficial é de forma anelar, posicionado no término do castelo metálico.

Como a área do isolador na ponta ignífera é pequena, o tipo de descarga superficial é considerado vela de ignição super fria. Este tipo é usado com sistema de ignição (CDI) por descarga capacitiva, que fornece alta voltagem para a ocorrência da faísca.

Poluição

Em 1986, foi criado pelo CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE (CONAMA), o Proconve – Programa de Controle de Poluição do Ar por Veículos Automotores, que determinou a redução gradual dos índices de emissão de poluentes pelos veículos: que foi dividida em 3 etapas. A primeira foi em 1989. A Segunda fase iniciada em 1992 exigiu a utilização de catalisadores e injeção eletrônica de combustível. A terceira fase em 1997, que terá padrões equivalentes aos vigentes nos Estados Unidos
A NGK sugere como meio de minimizar a emissão dos gases poluentes, o uso da vela de ignição tipo Green Plug Resistiva disponível par todos os motores com ignição por faísca.
   

Na vela Green Plug, o núcleo de calor propaga-se pelas extremidades, diminuindo a perda de energia, enquanto que na vela convencional acontece o efeito extintor que é a absorção da energia pelas massas metálicas (eletrodos central e lateral). Desta forma, a energia armazenada na faísca torna-se maior, facilitando a queima da mistura ar/combustível.
 Além de diminuir os gases poluentes, a Green Plug proporciona economia de 3 a 5% de combustível
.

  velas de 4 polos

 

O tipo de vela é determinante neste processo. Como as velas têm por função remover calor para o sistema de arrefecimento do motor, é importante que as caracteríisticas da vela o facilitem. Para isso os materiais e configuração das velas são determinantes. Do calor gerado pela combustão, 20% são absorvidos pelo ar no tempo seguinte do processo de combustão, 58% são absorvidos pelas paredes do bloco dos cilindros, 20% são absorvidos pelas velas, os restantes 2% são absorvidos pelos cabos das velas.

Uma vela quente tem uma área exposta aos gases de combustão maior. Isto mantém a temperatura da vela alta, o que a torna ideal para o para-arranca do trânsito das cidades. Uma vela fria tem uma área inferior exposta aos gases da combustão. São usadas tipicamente em competição devido à maior capacidade de remover calor no processo de combustão. Também os motores turbo e com compressores usam estas velas devido ao maior calor gerado na combustão. Têm contudo um desempenho inferior em baixas velocidades.

 

Há velas que proporcionam umas melhores características na combustão. Existem modelos desde com 1 até 4 pólos, recentemente apareceram alguns modelos sem nenhum pólo. Através das velas é possível diagnosticar alguns problemas nos motores. Para isso é necessário ter alguma experiência e saber exactamente o que pode fazer em cada situação.

  

Regulador pressão da gasolina

São usados para manter uma correta pressão do combustível no sistema de alimentação. São necessários quando se procedem alterações nos motores aumentando a quantidade de combustível injetado utilizando-se os injetores originais ou para maximizar a pressão do combustível quando se trocam os injetores por outros de maior débito.

 

NOS (Nitrous)

Hoje em dia há várias maneiras de aumentar a potência de uma motor. Uma das que se tornou moda recentemente é a injeção de Oxido Nitroso, também conhecido como gás hilariante. Estes sistemas foram originalmente aplicados em 1942 em aviões de caça alemães em bombardeamento de picada. 

Os americanos usam largamente em corridas de milha lançada nos dragsters artesanalmente preparados mas seu uso foge do escopo deste nosso trabalho de divulgação uma vez que não se prestam para uso em motores preparados para uso doméstico.

 

CCV

(Crank Case Ventilation) O PCV foi um dos primeiros dispositivos anti-poluição a serem introduzidos nos automóveis, na década de 60.

O sistema de Ventilação Positiva do Cárter (PCV - Positive Crankcase Ventilation) reduz as emissões produzidas pelas perdas internas de óleo do cárter do motor (blowby). Cerca de 20% das emissões totais de hidrocarbonetos (HC) produzidas por um veículo são gases de escape que passam pelos anéis do pistão e entram no cárter. Quanto maior a quilometragem no motor e maior o desgaste nos anéis do pistão e nos cilindros, maior será o impacto no cárter.

Antes de o PCV ser inventado, os vapores de blowby eram simplesmente expelidos para a atmosfera através de um "tubo de sucção" que corria de um orifício de ventilação em uma cobertura de válvula ou cobertura de vale em direção ao solo.
Em 1961, os primeiros sistemas de PCV apareceram nos carros da Califórnia. O sistema de PCV usou vácuo de entrada para sugar os vapores de sopro de volta para o coletor de admissão. Isso permitiu que o HC fosse requeimado e eliminou os vapores de sopro como fonte de poluição.

O sistema provou ser tão eficaz que os sistemas PCV "abertos" foram adicionados à maioria dos carros em todo o país em 1963. Um sistema PCV aberto retira o ar através de um filtro de rede dentro da tampa de enchimento de óleo ou um respiro em uma tampa de válvula. O fluxo de ar fresco através do cárter ajudava a extrair a umidade do óleo para prolongar a vida útil do óleo e reduzir o lodo. A única desvantagem desses primeiros sistemas abertos de PCV era que os vapores de sopro poderiam ainda suportar a alta velocidade e as cargas do motor, e escapar para a atmosfera através da tampa de abastecimento de óleo ou do respiro da tampa da válvula.

Em 1968, sistemas PCV "fechados" foram adicionados à maioria dos carros. A entrada do respiradouro foi realocada dentro do alojamento do filtro de ar, portanto, se a pressão diminuísse, ele iria transbordar para o filtro de ar e ser sugado pelo carburador. Nenhum vapor escaparia para a atmosfera.

  

MAF

O MAF também pode ser designado como caudalímetro, Medidor de massa de ar, Debimetro, AFM. Todos estes nomes utilizam-se para identificar um dos componentes mais importantes e intervenientes na gestão dos motores modernos de injeção a gasolina ou diesel. Os MAFs funcionam informando em tempo real ao computador central, da massa de ar que passa no canal da admissão, intervindo por isso, no cálculo do avanço da abertura dos injetores, volume injetado, pressão da bomba de injeção (exceto common-rail) e pressão do turbo.

O MAF é composto de um corpo, onde para além de um segmento condutor de admissão, também existe um sensor de massa de ar, respectiva placa de circuito eletrônico de controle e normalmente uma grade de proteção ao sensor. Este sensor é composto por um filamento de liga de platina-tungstenio com um comprimento de alguns centímetros, e varia a sua resistividade com a temperatura do ar. As diferenças de resistividade são medidas através do cálculo em tempo real da tensão nos seus terminais. Quando o ar passa pelo filamento, a cada incremento de massa de ar, corresponde uma diminuição de temperatura no filamento, e a cada decréscimo de massa de ar, corresponde um aumento de temperatura do filamento.

Este componente é bastante sensível e pode ser a causa de problemas em diversos automóveis, com predominância para certos modelos com motor TDI. Pode não se conseguir melhorar o desempenho através da alteração do MAF, mas muitas vezes são responsáveis por decréscimos no rendimento de um motor, daí que se deva dar alguma importância de sua presença em motores modernos.

 

O cataliSador

Numa época em que uma das maiores preocupações mundiais é o aquecimento global, deve dedicar um cuidado especial ao seu carro, pois ele é um dos principais responsáveis pela emissão de gases poluentes para a atmosfera. Conheça como funciona o catalisador de um automóvel e saiba como ele é importante na eliminação de gases nocivos para o ambiente. Aprenda a reduzir a pegada de carbono do seu veículo porque a longevidade do motor e do planeta dependem disso.

O catalisador é um componente que tem o objetivo de reduzir a quantidade de poluentes emitidos no ambiente pela descarga dos gases do motor. Monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos não queimados são os principais componentes nocivos dos gases do escapamento.

 

O conversor catalítico ou catalisador é uma espécie de “laboratório” no qual uma porcentagem muito alta destes componentes transforma-se em substâncias inócuas. A transformação é auxiliada pela presença de minúsculas partículas de metais nobres presentes no corpo de cerâmica, fechado pelo recipiente metálico de aço inoxidável.

O catalisador é uma peça fundamental do sistema anti-poluição de um automóvel. É um acelerador de reações químicas, na medida em que converte os gases tóxicos expelidos pelo motor e transforma-os em gases inofensivos, ou menos prejudiciais para o ambiente.

O catalisador de um carro adota a forma de colméia metálica ou cerâmica que é constituída por materiais como o paládio, rádio e platina.

É uma das mais duráveis e fiáveis peças em todo o sistema de um motor automóvel. De uma forma geral, deve durar tanto quanto a vida do veículo. No entanto pode, de vez em quando, ter de ser substituído.

O catalisador faz com que o automóvel seja um dos melhores amigos do ambiente.

 Como funciona o catalisador de um carro

O catalisador fica situado na parte de baixo de um automóvel e é resistente a altas temperaturas. A panela do catalisador funciona como um acumulador de calor, que atinge uma temperatura de, aproximadamente, 400ºC depois de o automóvel ter iniciado a sua marcha. É quando o catalisador atinge esta temperatura que entra em ação o “combate” frente aos gases tóxicos.

 

Na teoria, um motor perfeito seria aquele que libertaria apenas dióxido de carbono e vapor de água para a atmosfera. Contudo, na prática, o motor não tem tempo para queimar todo o combustível que é introduzido nos cilindros e o resultado é a produção de monóxido de carbono (CO), monóxido de azoto (NOX) e partículas de hidrocarbonetos (HC). Estes gases são tóxicos e muito prejudiciais para o ambiente. O catalisador “recicla” estes gases e modifica-os pelo azoto molecular (N2), vapor de água (H2O) e dióxido de carbono (CO2).

 

 

Fatores que influenciam o funcionamento do catalisador

É ponto decidido que o catalisador é o componente mais eficaz de redução da poluição emitida pelos gases de escape. Tem uma duração de aproximadamente 80,000 km, mas, se for tratado corretamente, possui o mesmo período de vida do veículo.

Por outro lado, se tiver uma condução negligente, a sua substituição pode ser inevitável e muito dispendiosa, aproximadamente 1500 R$. Para que isso não aconteça, deve ter em atenção os aspectos seguintes:

A marcha do carro: Quando o carro não anda o que devia quando coloca o pé no acelerador, isso pode querer dizer que o catalisador está entupido, o que aumenta consideravelmente o consumo de combustível e conduz a uma maior emissão de gases prejudiciais para o ambiente. Faça uma revisão de todas as suas peças e se for necessário leve o seu carro ao mecânico para que este retire o catalisador e analise o desempenho do motor;

O combustível: Não utilize gasolina com chumbo, já que pequenas quantidades de chumbo são suficientes para danificar o catalisador. Deve-se substituir o filtro do combustível de forma a proteger o sistema de injeção do carro e garantir uma maior longevidade do motor. A utilização de aditivos com chumbo também não são aconselhados porque conduz à destruição do catalisador;

O óleo do carro: Deve-se substituir o filtro do óleo de modo a fazer uma manutenção constante de todas as peças automóveis. Cada litro de óleo não deve exceder os mil quilômetros percorridos, pois ao superar este consumo, o catalisador pode ficar danificado; No caso do uso do Lubrimat  que corresponde a lubrificação com óleo perdido, o consumo real é da ordem de 120g por 100km, Equivale aproximadamente a 5x10-6 litros por giro do motor, que se encontra dentro dos parâmetros aceitáveis.

As velas de ignição: A vela de ignição produz uma faísca eficiente no que ao queimar do combustível do carro diz respeito. Caso a vela de ignição não funcionar corretamente, o combustível que não foi queimado entra diretamente no catalisador, causando um sobreaquecimento do mesmo; As velas de ignição devem portanto serem trocadas em períodos pré-estabelecidos.

O arranque do carro: Um veículo com um catalisador não deve ser empurrado enquanto o catalisador está quente. Dessa forma, o motor admitirá combustível sem queimar que é transportado diretamente para o catalisador e a peça sobreaquece, levando a cerâmica catalítica a derreter-se;

As válvulas de verificação: Um mau funcionamento da válvula de verificação e/ou um defeito do sistema de injeção conduzem à passagem do combustível para o catalisador e podem fazer com que este derreta;

O tanque de combustível do carro: Não permita que o tanque se esvazie causando pane seca, pois dessa forma ocorre um fornecimento irregular de combustível, provocando falsas explosões e uma elevada temperatura no catalisador. É importante poupar combustível, mas não deixe o seu automóvel constantemente na reserva;

Os acidentes ou impactos: O interior de um catalisador é constituído por um material leve, fino e muito frágil. Dessa forma, um acidente ligeiro ou o impacto da parte de baixo do veículo numa rocha, podem ser suficientes para estragar o catalisador. O fluxo das emissões é interrompido, o que leva a um aumento da pressão no interior e causa a perda de potência, libertando uma maior quantidade de gases nocivos para o ambiente.

O catalisador de um carro é, sem dúvida, uma das peças mais importantes do seu automóvel. Beneficiar de todos os prazeres da condução implica em adotar uma atitude cívica para com os outros e, principalmente, para com o meio ambiente. Esse é o papel do catalisador e é também o nosso!

 

A descarga

Na descarga encontra-se o grande segredo de aumento de potência nos motores de dois tempos, principalmente nas baixas rotações. Apresentamos uma extraordinária  modificação em Melkus, um carro esportivo da Alemanha Oriental:

Grande parte dos componentes é proveniente do Wartburg 353, um carro produzido na antiga fábrica do DKW que compartilha um motor bem semelhante. O motor originalmente de dois tempos e 50 bhp, A compressão passou de 6.67:1 para 9.65:1 utilizando o cabeçote do Barkas. Foram usados três carburadores da motos MZ 250. Inicialmente estas modificações permitem desenvolver facilmente 165 km/h – Ao aplicarmos carburadores para corrida a velocidade pula para 210 km/h – Mágicas da Ciência.
A caixa de mudanças recebeu uma 5ª marcha em substituição à ré que passou a ser obtida por reversão no arranque fazendo o motor todo reverter.

Outros interessantes detalhes são o volante de barco e as lanternas traseiras de veículos militares.

Esquema de aplicação mecânica empregado. O bloco do motor não é modificado. Não há aumento de janelas ou mudanças de pistões ; apenas rebaixamento de cabeçote. O motor passa a desenvolver próximo dos 100 bhp. Um dos segredos são os torpedos ressonantes. No protótipo apresentado não foram empregados catalisadores (opcionais). E o motor opera com mistura óleo/combustível pré-preparada.

O Turbo-compressor no modelo apresentado funciona a partir do motor elétrico do ventilador do radiador. Foi incorporada uma bomba d'agua para garantir a refrigeração.

A seguir imagens da preparação:

Cada cilindro tem seu escape em separado com um torpedo e um silencioso de moto de  49 cm.
Três carburadores provenientes da moto MZ 250!
Preparo do coletor e montagem  
 
 
Comprimento total de cada torpedo aprox 1m  diâmetro máximo 0,18m. 

Veja teoria em:

 https://www.flatout.com.br/sistemas-de-escape-camaras-de-expansao-e-motores-dois-tempos/

   

http://www.melkus-sportwagen.de/melkus-blogbeitrag/live-verfolgen-sie-den-bau-eines-rs1000-gtr.html

 

Um bloco com 3-cilindros, dois tempos  e 1720cm3 e válvula de palhetas na entrada seguindo o mesmo princípio das descargas separadas foi também produzido com 350bhp e 285Nm de torque.

Sugestão para aplicação e adaptação de silenciosos de motos.
   

Tópicos gerais no projeto Melkus:

Refrigeração: com bomba d’água para melhor arrefecimento do motor

Janelas: não são alteradas as janelas de admissão e/o de exaustão

Cárter e compressão: Podem-se colocar calços no cárter para aumentar a pré-compressão.

Admissão torque e lâminas: A válvula de palhetas melhora o desempenho em rotações baixas.

Compressão: rebaixa-se o cabeçote para 10:1.

Cabeçote e junta: usa-se junta de cobre para preservar o interior da câmara de combustão e gerar maior isolamento entre a água de refrigeração e o interior do motor.

Bomba de gasolina: elétrica no tanque com controle de dosagem para os carburadores.

Carburação: tripla de motos e  Ignição: individual tripla.

  

 

 Curiosidades:

 

                            Saab Auslass                               Saab Einlass

 

Wartburg motor

 

 

Curiosidade: versões de dois e três cilindros do automóvel  polonês Syrena                                             Syrena 104

 

 

                                                                                  Pagina anterior (Parte III)                                  Artigos Técnicos