No tempo dos motores a combustão

Enquanto a tecnologia moderna caminha para desenvolver cada vez mais veículos movidos por motores alimentados por energia alternativa – elétricos, híbridos, etc… – a realidade é que os motores à combustão, que fazem parte da vida da sociedade moderna há mais de século, ainda serão utilizados por muito tempo. Até porque não é objetivo acabar com eles, mas otimizar seu uso, torná-los mais eficientes do ponto de vista do consumo de combustível, seja ele qualquer um, e da emissão de gazes poluentes.

Para nós que temos motores na alma, gasolina nas veias e uma moto como extensão de nosso corpo, falar de motores a combustão e suas muitas variações é pura paixão. Afinal, são eles que nos levam a percorrer caminhos de modo prazeroso e aventureiro. As motocicletas nos trazem prazer e alegria pois ao pilotá-las nos sentimos livres e em contato direto com o ambiente à nossa volta. E já que eu aprendi algo recentemente na Escola Mestre das Motos sobre eles – devo confessar que fiquei ainda mais apaixonado pelas motos e seus motores – quero compartilhar aqui essa alegria falando sobre alguns tipos de motores.

Quatro ou dois tempos, os motores à combustão interna fazem parte da vida da humanidade há mais de um século e ainda seguirão sendo fundamentais por muito tempo

Motores de 4 tempos

Podemos definir que “tempo” é cada uma das fases que acontecem quando um pistão percorre seu curso dentro do cilindro. Para um motor a combustão gerar energia, ele transforma energia térmica (combustão) em cinética (energia de movimento), ele precisa passar por quatro fases, no caso do motor 4 tempos:

1. ADMISSÃO, primeiro tempo: é quando o motor “aspira” a mistura ar/combustível para dentro do cilindro e quem tem o trabalho de fazer essa mistura é o carburador ou sistema de injeção eletrônica. Essa mistura precisa ser estequiometricamente bem feita para todo processo acontecer de modo satisfatório. Lembro que essa palavra feia – Estequiometria – é o cálculo que permite relacionar quantidades de reagentes e produtos que participam de uma reação química com o auxílio das equações químicas correspondentes.
2. COMPRESSÃO, segundo tempo: como o nome já diz, é o momento em que o pistão sobe dentro do cilindro e comprime essa mistura se preparando para o momento certo para o próximo passo.
3. COMBUSTÃO, terceiro tempo: quando a compressão está chegando no seu limite acontece algo fantástico, a vela solta uma faísca iniciando assim o processo de combustão de toda essa mistura fazendo com que o pistão seja lançado para baixo gerando assim energia para que ele faça o próximo movimento graças à força da inércia.
4. EXAUSTÃO, quarto tempo: é o momento em que o motor em mais um movimento de subida do pistão expulsa os gases pela válvula de escape, pois quando ele descer movido pela inércia vai recomeçar todo o processo.

Esse é o princípio básico de funcionamento de um motor 4 tempos. Claro que para isso acontecer corretamente muitas outras partes móveis estão envolvidas, como bomba de óleo para lubrificação, válvulas de admissão e exaustão, comando de válvulas, eixo do comando de válvulas, corrente do comando ou varetas. Tudo isso faz com que um motor desses use sua energia mais nele mesmo do que para movimentar a moto (ou qualquer outro veículo), mas ainda assim é um motor bem eficiente e confiável e, graças às novas tecnologias, infinitamente menos poluente que seu original de um século atrás.

O funcionamento do motor 4 tempos segue o movimento do pistão, que desce ao mesmo tempo em que a válvula de admissão se abre e por força de vácuo ou aspiração a mistura ar/combustível entra no cilindro. Na sequência a válvula de admissão se fecha e o pistão sobe comprimindo essa mistura, quando o pistão chega em sua PMS (Posição Máxima Superior) a vela libera uma faísca causando a combustão e empurrando o pistão novamente para baixo levando o pistão à sua PMI (Posição Máxima Inferior) fazendo com que a válvula de escape que se encontrava fechada se abra. Então o pistão sobe novamente e empurra os gazes resultantes da queima para fora da câmara de combustão, preparando o motor para um novo ciclo, começando tudo novamente.

Motores de 2 tempos

O motor 2 tempos recebe esse nome pois seu ciclo se completa em apenas duas fases. Ele tem uma mecânica simples pois tem poucas partes móveis, onde o pistão também exerce a função de válvula, abrindo e fechando a janela de admissão, por onde entra a mistura ar+combustível, e a de exaustão, por onde saem os gases da combustão. Ou seja, não há válvulas ou comando para abrir e fechar. Veja como são as duas fases do motor 2 tempos:

1. TEMPO 1: o pistão sobe comprimindo a mistura enviada pelo carburador ou injeção  direta (sim existem projetos de  motores a dois tempos que são alimentados por injeção direta), quando o pistão chega à posição máxima superior (PMS) acontece a ignição (faísca da vela) e a combustão da mistura ao mesmo tempo que embaixo do pistão chega a nova mistura que será admitida em seguida.
2. TEMPO 2: quando o pistão é forçado para baixo pela combustão é aberta a janela de exaustão para a saída dos gases da explosão para fora da câmara ao mesmo tempo que a mistura sobe e entra na câmara de combustão para serem comprimidos, reiniciando assim o novo ciclo.

Como se percebe, há uma explosão a cada vez que o cilindro sobe, enquanto que no motor 4 tempos essa explosão ocorre a cada duas vezes que o cilindro sobe. O motor dois tempos tem construção mais simples e normalmente desenvolve mais potência devido às poucas partes móveis que ele tem. No entanto, como esse tipo de motor utiliza óleo lubrificante queimado na mistura que entra na câmara de combustão, ele emite maiores índices de gazes poluentes e por isso deixou de ter apelo comercial, passando a ser utilizado apenas em motores de competição ou em pequenas máquinas, como moto-serras, por exemplo.

O funcionamento do motor 2 tempos é bem simples. Ao mesmo tempo em que acontece a admissão da mistura ar/combustível por baixo do pistão, na parte de cima no momento da compressão, enquanto o pistão se encontra na sua PMS, a vela gera a faísca fazendo com que a combustão empurre ele para baixo. Ao chegar a sua PMI abre a janela de exaustão expelindo os gases para fora da câmara de combustão, ao mesmo tempo em que é admitida a nova mistura ar/combustível, e o ciclo se repete.

Motor rotativo ou motor Wankel

Desenvolvido pelo engenheiro alemão Felix Wankel em 1957, o motor Wankel é um motor de 4 tempos onde o controle de admissão e exaustão dispensa a necessidade de válvulas, o que é feito pelo seu rotor de formato triangular. Movimentado pelo eixo principal, o rotor gira dentro do cilindro e esse movimento admite a mistura ar+combustível, comprime a mistura na câmara de combustão, passa pela vela que emite a faísca para a combustão e depois expele os gazes gerados. Por realizar um movimento rotativo e não ascendente e descendente, como os de pistão, o esforço para criar energia é menor e melhor aproveitado gerando assim mais potência para ser utilizada no movimento do veículo.

Esse motor é utilizado em alguns modelos de carro da Mazda da série RX, aeromodelos também e foi utilizado em motocicletas como a Suzuki RE5 e mais recentemente na francesa Furion M1 com motor híbrido Wankel e elétrico. Apesar de ser um motor bem prático ele não é muito utilizado devido a necessidade de constante manutenção para troca das pastilhas de vedação do rotor, o que implica em uso de mão-de-obra especializada, pois há poucos mecânicos que sabem mexer nesse tipo de motor. Apesar da grande geração de potência e da simplicidade mecânica, os motores Wankel poluem e consomem muito e por isso poucas marcas o utilizam.

Seu funcionamento é simples e as fases ocorrem quase que simultaneamente. Por ter um formato triangular, enquanto um lado está em admissão, que não necessita de válvula pois a janela está aberta e os compartimentos são isolados entre si pelas pastilhas de vedação, outro lado está em compressão/combustão e o terceiro está em exaustão, tudo ao mesmo tempo, e o ciclo se mantém.