Cilindros. O que você deve saber?
Um carro pequeno deve ter 2 cilindros e um carro grande 12? Um motor de três ou quatro cilindros seria melhor para o mesmo modelo? Nenhuma dessas perguntas tem uma resposta clara.
O tema do número de cilindros em motores de automóveis de passageiros aparece de tempos em tempos e cada vez causa ampla controvérsia. Basicamente, isso acontece quando há uma certa tendência "cilíndrica" geral. Agora temos um - chegando a motores de três ou até dois cilindros, que praticamente não estão no mercado há várias décadas. Curiosamente, a redução do número de cilindros não se aplica apenas aos carros baratos e de massa, o mesmo se aplica às classes mais altas. Claro, ainda existem carros aos quais isso não se aplica, porque o número de cilindros neles é um dos fatores determinantes do prestígio.
A decisão sobre quantos cilindros o motor de um determinado carro terá é feita na fase de projeto do carro. Normalmente, o compartimento do motor é preparado para motores com número diferente de cilindros, embora haja exceções. O tamanho do carro, neste caso, é de suma importância. A propulsão deve ser potente o suficiente para fornecer ao veículo a dinâmica adequada e, ao mesmo tempo, econômica o suficiente para se destacar da concorrência e atender aos requisitos ambientais. Em geral, sabe-se que um carro pequeno tem poucos cilindros e um grande tem muitos. Mas quão específico? Olhando, atualmente assume-se que eles são o menor possível.
O torque necessário para gerar a força motriz nas rodas da estrada é gerado em cada um dos cilindros. Portanto, um número suficiente deles deve ser tomado para se obter um bom compromisso entre dinâmica e economia. Nos motores modernos, acredita-se que o volume de trabalho ideal de um cilindro seja de aproximadamente 0,5-0,6 cm3. Assim, um motor de dois cilindros deve ter um volume de aproximadamente 1,0-1,2 litros, um de três cilindros - 1.5-1.8 e um de quatro cilindros - pelo menos 2.0.
No entanto, os projetistas "descem" abaixo desse valor, levando até 0,3-0,4 litros, principalmente para obter menor consumo de combustível e menores dimensões do motor. Menor consumo de combustível é um incentivo para os clientes, dimensões menores significam menos peso e menor consumo de material e, portanto, menores custos de produção. Se você reduzir o número de cilindros e também reduzir seu tamanho, obterá um enorme ganho na produção de alto volume. Também para o meio ambiente, pois as fábricas de automóveis exigem menos materiais e energia.
De onde vem a capacidade ideal de um cilindro de 0,5-0,6 l? Equilibrando certos valores. Quanto maior o cilindro, mais torque ele produzirá, mas será mais lento. O peso dos componentes que trabalham no cilindro, como pistão, pino do pistão e biela, será maior, portanto será mais difícil movê-los. O aumento de velocidade não será tão eficaz quanto em um cilindro pequeno. Quanto menor o cilindro, mais fácil é atingir altas rotações porque as massas do pistão, pino do pistão e biela são pequenas e aceleram mais facilmente. Mas um cilindro pequeno não criará muito torque. Portanto, é necessário aceitar um certo valor do deslocamento de um cilindro para que ambos os parâmetros sejam satisfatórios no uso diário.
Se tomarmos um volume de trabalho de um cilindro de 0,3 a 0,4 litros, você terá que "compensar" de alguma forma a falta de energia. Hoje, isso geralmente é feito com um supercharger, geralmente um turbocompressor ou turbocompressor, e um compressor mecânico para atingir um torque mais alto de baixo a médio alcance. A sobrealimentação permite "bombear" uma grande dose de ar para a câmara de combustão. Com ele, o motor recebe mais oxigênio e queima combustível com mais eficiência. O torque aumenta e com ele a potência máxima, valor calculado a partir do torque do motor e RPM. Uma arma adicional dos projetistas é a injeção direta de gasolina, que permite a queima de misturas ar-combustível magras.
Esses motores pequenos, de 2 ou 3 cilindros, com um volume de trabalho de 0.8-1.2, são superiores aos motores de quatro cilindros não apenas em dimensões menores, mas também em menor resistência mecânica e alcançando mais rapidamente a temperatura de operação. Isso ocorre porque a cada cilindro "cortado", o número de peças necessárias para aquecer, bem como para mover e criar atrito, diminui. Mas motores menores com menos cilindros também apresentam sérios problemas. O mais importante é a complicação tecnológica (injeção direta, supercarregamento, às vezes carregamento duplo) e a eficiência que diminui significativamente com o aumento da carga. É por isso que eles são eficientes em termos de combustível com um passeio suave na faixa baixa a média. Idealmente com princípios de condução ecológica, como até alguns fabricantes sugerem. Quando a condução se torna rápida e dinâmica e o motor gira com frequência, o consumo de combustível aumenta exponencialmente. Acontece que um nível é superior ao dos motores naturalmente aspirados com grande cilindrada, grande número de cilindros e dinâmica comparável.
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Não é à toa que alguns estão tentando encontrar outras maneiras de atingir o mesmo objetivo. Por exemplo, a ideia um tanto esquecida de desativar certos cilindros é usada. Em baixas cargas do motor, especialmente ao dirigir em velocidade constante, o requisito de potência é insignificante. Um carro pequeno precisa de apenas 50 cv para uma velocidade constante de 8 km/h. para superar a resistência ao rolamento e o arrasto aerodinâmico. A Cadillac usou pela primeira vez cilindros de desligamento em seus motores V8 em 1981, mas rapidamente o abandonou. Então Corvettes, Mercedes, Jeeps e Hondas tinham cilindros "removíveis". Do ponto de vista da economia de operação, a ideia é muito interessante. Quando a carga do motor é baixa, alguns cilindros param de funcionar, nenhum combustível é fornecido a eles e a ignição é desligada. Um motor V8 torna-se um V6 ou mesmo um V4.
Agora, a ideia foi implementada em um quatro cilindros. Na última edição, os elementos adicionais que desabilitam dois dos quatro cilindros pesam apenas 3 kg e a sobretaxa para o sistema é de 2000 PLN. Uma vez que os benefícios associados à redução do consumo de combustível são pequenos (aproximadamente 0,4-0,6 l/100 km, com condução lenta constante até 1 l/100 km), estima-se que sejam necessários quase 100 km de viagem para absorção. despesas adicionais. No entanto, vale ressaltar que o desligamento dos cilindros não contradiz a real redução do número de cilindros. Em cilindros "desativados", a energia e a ignição estão desligadas e as válvulas não funcionam (permanecem fechadas), mas os pistões ainda funcionam, criando atrito. A resistência mecânica do motor permanece inalterada, razão pela qual o ganho na economia de combustível é tão pequeno na média. O peso da unidade de acionamento e o número de elementos que devem ser fabricados, montados e levados à temperatura de operação com o motor em funcionamento não são reduzidos.
No entanto, dinâmica e economia não são tudo. A cultura e o som do motor também dependem em grande parte do número de cilindros. Nem todos os compradores podem tolerar o som de um motor de dois ou três cilindros. Especialmente porque a maioria dos motoristas se acostumou ao som dos motores de quatro cilindros ao longo dos anos. Também é importante que, de forma simples, um número maior de cilindros contribua para a cultura do motor. Isso se deve ao diferente nível de equilíbrio dos sistemas de manivelas das unidades de acionamento, que criam vibrações significativas, especialmente em sistemas de dois e três cilindros em linha. Para remediar a situação, os projetistas usam eixos de balanceamento.
Quatro cilindros em termos de vibração se comportam muito mais decentemente. Provavelmente em breve poderemos esquecer os motores relativamente populares, quase perfeitamente equilibrados e trabalhando "aveludados", como o "seis" em forma de V com um ângulo de cilindro de 90º. Eles provavelmente serão substituídos por motores de quatro cilindros menores e mais leves, para o deleite dos amantes dos cilindros "cortantes", ou o chamado "downsizing". Vamos ver por quanto tempo os motores V8 e V12 funcionando perfeitamente se protegerão em sedãs e cupês exclusivos. Já existem os primeiros exemplos da transição na próxima geração do modelo de VXNUMX para VXNUMX. Apenas a posição dos motores nos carros superesportivos parece indiscutível, onde até dezesseis cilindros podem ser contados.
Nem um único cilindro tem certeza do futuro. A vontade de reduzir custos e meio ambiente é hoje obsessiva, pois isso leva a menores consumos de combustível e menores emissões de carbono. É que o menor consumo de combustível é apenas uma teoria registrada em ciclos de medição e usada para fins de validação. E na vida, como na vida, isso acontece de maneiras diferentes. No entanto, é difícil fugir das tendências do mercado. Analistas automotivos preveem que até 2020, 52% dos motores produzidos no mundo terão cilindrada de 1,0 a 1,9 litros, e os de até 150 cv se contentarão com apenas três cilindros. Esperemos que ninguém tenha a ideia de construir um carro monocilíndrico.
