Onde estão todos os motores Camless?

Jul 11, 2023

Os carros elétricos estão na moda ultimamente, mas não nos esqueçamos do velho modo de espera – combustão interna. O moderno motor de combustão interna é uma maravilha da engenharia. Os motores atuais e os sistemas adjacentes têm melhor potência, maior economia de combustível e emissões mais baixas do que qualquer coisa que existiu antes. Foram dedicados séculos de horas de engenharia à melhoria de todos os aspectos do motor – com uma notável excepção. Nenhum fabricante automotivo foi capaz de eliminar o eixo de comando do motor em um veículo de produção movido a pistão. A ironia aqui é que os motores sem came são relativamente fáceis de construir. O hacker médio poderia modificar um pequeno motor de quatro tempos para operação sem came em sua oficina. Embora não fosse um dispositivo prático, seria um ótimo banco de testes para experimentação e aprendizado.

Um motor a gasolina multicilindros é uma dança complexa. Centenas de peças devem se mover em sincronia. As válvulas abrem e fecham, os injetores embaçam o combustível, as velas de ignição disparam e os pistões se movem para cima e para baixo. Todos seguem o ciclo Otto de quatro tempos “Admissão, Compressão, Combustão, Escape”. A árvore de cames controla grande parte disso abrindo e fechando as válvulas de admissão e escape com mola do motor. Os lóbulos do eixo pressionam os tuchos que movem as hastes das válvulas e as próprias válvulas. A própria árvore de cames é acionada na metade da velocidade do virabrequim por meio de engrenagens de distribuição, correntes ou correia. Alguns trens de válvulas são relativamente simples – como motores de comando de válvulas no cabeçote. Outros, como o projeto came-in-block, são mais complexos, com hastes, balancins e outras peças necessárias para traduzir o movimento do lóbulo do came em movimento na válvula.

Exatamente quando e com que rapidez uma válvula abre é determinado pelo perfil do lóbulo do came. Os entusiastas do automobilismo e do desempenho costumam trocar as árvores de comando por aquelas com perfis mais agressivos e diferentes compensações de tempo, dependendo dos requisitos do motor. Porém, tudo tem um custo. Uma árvore de cames usinada para potência máxima geralmente não funciona bem em marcha lenta e dificulta a partida do motor. Um perfil de lóbulo muito agressivo pode levar à flutuação da válvula, onde as válvulas nunca assentam totalmente em altas RPM.

Os fabricantes de motores passaram anos contornando as limitações da árvore de cames. Os resultados são inúmeras soluções proprietárias. A Honda tem VTEC, abreviação de Variable Valve Timing and Lift Electronic Control. Toyota tem VVT-i. BMW tem VANOS, Ford tem VCT. Todos esses sistemas fornecem maneiras de ajustar a ação da válvula até certo ponto. VANOS funciona permitindo que a árvore de cames gire levemente alguns graus em relação ao seu sincronismo normal, semelhante ao movimento de um ou dois dentes na corrente de sincronismo. Embora esses sistemas funcionem, eles tendem a ser mecanicamente complexos e caros para reparar.

A solução simples seria usar um motor sem came. Isso significaria eliminar a árvore de cames, a correia dentada e a maior parte do hardware associado. Solenóides ou atuadores hidráulicos abrem e fecham as válvulas de um número infinitamente variável de maneiras. As válvulas podem até ser mantidas abertas indefinidamente, desligando efetivamente um cilindro quando a potência máxima não é necessária.

Então, por que não dirigimos todos motores sem came? Há algumas razões. As vantagens dos motores sem cames em relação aos motores com eixo de comando são análogas às vantagens da injeção eletrônica de combustível (EFI) versus carburadores. Basicamente, um injetor de combustível é uma válvula controlada por solenóide. A bomba de combustível fornece pressão constante. A unidade de controle do motor (ECU) aciona os injetores no momento certo para injetar combustível nos cilindros. O computador também deixa as válvulas abertas o tempo suficiente para que a quantidade certa de combustível seja injetada para a posição atual do acelerador. Eletronicamente, isso é muito semelhante ao que seria necessário para um motor sem comando de válvulas. Então o que acontece?

Hackers na faixa dos 30 anos ou mais lembrarão que até o final dos anos 1970 e início dos anos 1980, o carburador era o rei. As empresas vinham experimentando a EFI desde a década de 1950. O sistema não se tornou popular até que as rígidas leis sobre poluição dos anos 70 entraram em vigor. Era possível criar um motor com carburador limpo e com baixo consumo de combustível, mas eram necessários tantos atuadores mecânicos e eletrônicos que o EFI era uma alternativa melhor. Portanto, as leis dos anos 70 regulamentaram efetivamente a extinção dos carburadores. Estamos vendo praticamente a mesma coisa com motores sem came. O que falta são os regulamentos para forçar a questão.