quarta-feira, 27 de julho de 2022

Uma quantidade menor de cilindros: eventualmente mais fácil para justificar a complexidade percebida hoje como maior em motores Diesel

É natural que cada veículo ou equipamento especializado possa proporcionar melhores resultados com uma configuração específica de motor, considerando tanto os Diesel quanto os de ignição por faísca, de modo que nem sempre o que cai como uma luva para um trator Agrale 4100 com o motor Diesel de só 1 cilindro vá ser satisfatório para usar num SUV compacto como o Chevrolet Tracker cuja atual geração é oferecida com motores 1.0 e 1.2 turbo flex de 3 cilindros no Brasil. Uma série de outros fatores também influi na estratégia dos fabricantes em cada região, destacando-se tanto a antiga estratégia da Agrale que concentrou esforços em torno de motores de 1 ou 2 cilindros refrigerados a ar em diversas condições de uso em equipamentos especializados quanto o atual predomínio da configuração de 3 cilindros entre os motores 1.0 flex, que no Brasil entre os maiores fabricantes teve adoção mais tardia pela GM e até uma polêmica quando suprimiu a injeção direta dos similares chineses para usar nas versões turbo a injeção sequencial nos dutos de admissão, característica que facilita a conversão para gás natural que ainda tem a predileção de operadores comerciais como taxistas. Mesmo assim, sem considerar uma abordagem tão extrema como partir para monocilíndricos, há momentos que eventualmente podem expor a viabilidade operacional de motores com uma quantidade menor de cilindros até como um pretexto para manter uma opção turbodiesel competitiva em mercados que a permitam em todos os segmentos.

Lembrando que no Brasil as caminhonetes compactas hoje conquistam tanto o público particular quanto operadores efetivamente profissionais, apesar de modelos como a Fiat Strada oferecendo capacidade de carga inferior a uma tonelada e somente tração dianteira ficam impossibilitados de contarem com motor turbodiesel tão somente por um entrave burocrático que também prejudica quem queira dispor da opção em automóveis generalistas, pode-se levantar diversas questões quanto à pertinência que a pauta a favor da liberação do Diesel tem em vários aspectos. Desde um fomento ao mercado de biodiesel análogo ao que se fez com o etanol na época do ProÁlcool, e que viria a calhar especialmente em meio às recentes beligerâncias entre Rússia e Ucrânia impactando o mercado energético de um modo geral, passando por uma oportunidade para recuperar a competitividade da exportação de veículos fabricados no Brasil para outros países tanto da América Latina quanto de outras regiões a exemplo da África do Sul onde hoje há demanda por uma Fiat Strada da geração atual que deixa de ser suprida porque só vem sendo produzida com o cockpit no padrão continental à esquerda enquanto lá se usa a mão inglesa e cockpit à direita. No tocante a motores, a abordagem bastante conservadora da Stellantis em usar somente motores flex para o Brasil e respectivas versões a gasolina para exportação até reflete uma ausência da eventual percepção de maior prestígio aos motores Diesel em alguns mercados regionais, que fica mais restrita a categorias de caminhonetes médias e full-size, e assim para que eventuais operadores estritamente profissionais se beneficiassem da opção por ao menos um motor turbodiesel por mais austero que fosse ainda podia ser o caso de apelar a uma quantidade menor de cilindros tal qual ocorre na Índia onde utilitários leves com motores turbodiesel de 2 a 3 cilindros entre 0.8L e 1.5L são tão onipresentes quanto são as "picapinhas" flex do Brasil na faixa de 1.3L a 1.4L atualmente preenchida pela Strada.

Naturalmente seria difícil em alguns momentos explicar como um motor de concepção aparentemente tão rústica para quem associa a quantidade de cilindros a um eventual "prestígio" ainda poderia atender melhor a diversas condições de uso, embora no exterior possam ser facilmente encontrados barcos com motores de apenas 1 ou 2 cilindros fazendo rigorosamente o mesmo trabalho eventualmente até melhor que um com 4 cilindros que seria usado no Brasil, justificando que se faça um paralelo com a situação de pequenos utilitários e dessa vez como referência a Volkswagen e mais especificamente a Saveiro. O exemplo dos barcos pode soar até um tanto exagerado em função da concepção realmente mais bruta de muitos motores náuticos, destinados a operar em faixas de rotação proporcionalmente mais baixas que o consumidor generalista está acostumado a ver em motores automotivos, bem como a capacidade cúbica (vulga "cilindrada") maior em cada cilindro quando for o caso, mas é no mínimo equivocado desprezar eventuais vantagens tanto nos custos de produção e aquisição quanto de manutenção e operação a longo prazo. E por mais que pareça conversa de marinheiro bêbado, uma quantidade menor de cilindros pode atender bem até a automóveis e utilitários compactos mais austeros, conciliando o impactos da opção pelo Diesel no custo inicial e ainda na implementação de dispositivos de controle de emissões como o filtro de material particulado (DPF) e especialmente o SCR que ocupa um espaço considerável devido ao tanque para o fluido-padrão AdBlue/ARLA-32/ARNOx-32/DEF.

sexta-feira, 22 de julho de 2022

Motores de válvulas laterais: com um passado mais glorioso na ignição por faísca, mas incomum para o Diesel

Uma característica que já foi muito comum em motores de ignição por faísca, a disposição das válvulas no bloco ainda encontrava alguma aceitação entre as décadas de '50 e '60, e no Brasil chegou a servir ao Simca Chambord antes que surgisse o motor Emi-Sul já com válvulas nos cabeçotes mas ainda com um bloco originalmente projetado como parte da linha de motores Flathead V8 da Ford na década de '30. Já entre motores Diesel, ao menos no segmento veicular a configuração de válvulas laterais acabava sendo especialmente inoportuna, tendo em vista algumas particularidades técnicas como a maior influência da relação entre o diâmetro e o curso dos pistões para a taxa de compressão, que mesmo considerando uma prevalência da configuração subquadrada com diâmetro menor que o curso ainda costumam resultar em valores muito mais baixos para a compressão comparada a motores com válvulas no cabeçote. E ainda é relevante destacar uma correlação nem sempre tão precisa, mas que atribui aos motores superquadrados com o diâmetro maior que o curso uma melhor elasticidade para operar a faixas de rotação mais amplas que as observadas em motores subquadrados como o Aquillon do Simca Chambord...

Um caso particularmente curioso é o Jeep CJ-5, por ser um modelo que usou em diferentes países desde um motor flathead de 2.5L com 4 cilindros ainda derivado do Continental Go-Devil na Argentina até o motor Ford OHC 2.3 no Brasil, passando por várias opções entre 4 e 6 cilindros tanto com válvulas de admissão no cabeçote e de escapamento no bloco (configuração também conhecida como "cabeçote em F" ou IOE - intake over exhaust) quanto com todas as válvulas já no cabeçote, enquanto todas dentre as raras versões Diesel tinham sempre válvulas no cabeçote. No contexto especificamente brasileiro, ainda vale destacar que o antigo motor Hurricane mantido pela Ford desde a aquisição da Willys-Overland do Brasil em '67 até '76 perderia espaço para o motor 2.3 OHC até em função da viabilidade de adotar uma taxa de compressão mais elevada e adequada para operar com etanol, opção que esteve disponível para o Jeep CJ-5 brasileiro de '80 a '83 quando a produção foi encerrada. E assim como o motor Hurricane é de certa forma uma evolução do Go-Devil com 4 cilindros e do Lightning de 6 cilindros, chegaram a ser produzidos no Japão os motores Diesel Mitsubishi Fuso KE31 de 2.2L com 4 cilindros e KE36 de 3.3L com 6 cilindros, derivados do JH4 que era tão somente uma versão do Hurricane com 4 cilindros e feita sob licença, e sendo possível fazer uma alusão às conversões "misto-quente" de motores a gasolina para Diesel é justo salientar que os japoneses somente alcançaram o sucesso porque recorreram a válvulas no cabeçote para atingir uma taxa de compressão adequada aos princípios operacionais de motores Diesel.

Eventualmente a imagem de simplicidade inerente a um motor com válvulas laterais ainda poderia soar interessante para embarcações de trabalho e outras aplicações especializadas como máquinas agrícolas, lembrando que o segmento náutico ainda mantém alguma receptividade até pelos motores 2-tempos de ignição por faísca que na maioria das vezes dispensam válvulas de admissão e escape. Já tratores como o antigo Ford 8N convém recordar que motores flathead eram apontados como mais compactos que um motor OHV já com as válvulas no cabeçote quando ainda eram comuns tratores a gasolina, que também podiam dispor de uma preparação para operar com querosene ou um óleo combustível específico para motores de ignição por faísca conhecido como TVO (tractor vaporizing oil) em países de língua inglesa ou Tratol em Portugal e na Espanha. Até a propensão de tais segmentos hoje recorrerem a motores com regimes de rotação mais modestos em comparação ao observado em automóveis podia soar convidativo a experiências com um hipotético motor flathead Diesel que poderia ter um curso desproporcionalmente maior com relação ao diâmetro dos pistões para alcançar uma taxa de compressão satisfatória, embora a projeção lateral das câmaras de combustão em direção às válvulas atrapalhe uma correta atomização do combustível na fase de injeção e aumente a superfície por onde seria dissipada uma parte maior da energia térmica resultante do processo de combustão, prejudicando a eficiência geral que tanto cativou operadores nos mais diversos segmentos para consolidar o Diesel como padrão.

Característica que certamente impactou na redução dos custos de produção de alguns carros de proposta generalista como o Ford Modelo T que na prática foi uma pedra fundamental do American Way of Life, e nas primeiras versões do Jeep como o Willys MB da época da II Guerra Mundial foi importante para o tamanho compacto e a simplicidade, a configuração de motores de válvulas laterais naturalmente já teve épocas mais áureas, embora os maiores expoentes estejam na ignição por faísca. Eventualmente poderia ser viável associar essa configuração a um motor Hesselman, tendo em vista que alguns proprietários de Ford Modelo T recorriam a adaptações para operar com querosene, e para aplicações militares seria útil ao favorecer um único combustível comum a diversos veículos e equipamentos como os motores Diesel tornaram-se padrão nas frotas operacionais militares de países-membros da OTAN ou alinhados a estes devido a uma maior facilidade para adequá-los ao uso de querosene de aviação. Enfim, apesar de alguns motores estacionários hoje pouco comentados terem recorrido a válvulas laterais no ciclo Diesel, para o uso veicular tal solução seria inservível, ou no máximo uma economia porca...

quarta-feira, 13 de julho de 2022

Motor BMW B57 e os 4 turbos: uma solução inusitada

Uma daquelas idéias que pareciam improváveis quando inicialmente aventadas, apesar de já ser comum o uso de sistemas de turbocompressão de duplo estágio, mas a BMW foi o único fabricante a produzir um motor Diesel com 4 turbos, sendo que cada par opera sequencialmente e pressurizando 3 cilindros no motor B57D30S0 de 6 cilindros em linha e 3.0L que chegou a ser disponibilizado no Brasil somente na atual geração do BMW X5 M50d. Turbocompressores menores podem pressurizar mais cedo, logo o turbo-lag fica menos intenso, mas é natural que a partir de determinadas condições fiquem insuficientes para os patamares de desempenho que se deseje alcançar, e no caso do motor BMW B57 é no mínimo curioso constatar que foram oferecidas desde opções com apenas um turbo, passando por uma versão biturbo nunca oferecida regularmente no Brasil, até o extremo do quadriturbo. Ainda mais curioso é que em todas as configurações são usados somente turbocompressores de geometria variável, teoricamente já aptos a mitigar o turbo-lag, tanto na versão com um único turbo quanto na twin-turbo sequencial e na quadriturbo que também tem o funcionamento de cada par sequencialmente.

Realmente podem haver benefícios com a configuração mais acertada para uma determinada condição operacional, e no caso do BMW X5 M50d a pretensão de esportividade é abrilhantada pelo inusitado uso dos 4 turbos, mesmo que possa ser tratado mais como uma proeza da engenharia como uma efetiva necessidade. É inegável que aproximar as turbinas dos coletores de escape favorece vencerem a inércia, e movimentarem de forma mais eficiente os compressores desde faixas de rotação menos extremas, e os turbos contarem com geometria variável também tem seus méritos, e provavelmente ficaria mais difícil alcançar a potência de 394hp a 4400 RPM, mas principalmente sustentar o pico de torque de 760Nm de 2000 a 3000 RPM, caso fosse usado outro método. E mesmo que um único turbo ou um par de turbos sequenciais, em ambos os casos com turbos de tamanho maior que os usados no motor B57D30S0, se revelem capazes de operar até mais satisfatoriamente em regimes de rotação mais altos, no fim das contas a brutalidade com que um motor Diesel costuma ser bem servido de torque em baixas rotações é o que mais encanta...

quinta-feira, 7 de julho de 2022

5 carros de motor transversal e tração dianteira que seriam improváveis boas mulas de teste para um motor Diesel monocilíndrico horizontal

No caso de uma eventual liberação do Diesel para veículos leves que derrubasse a  restrição baseada em capacidades de carga e passageiros ou tração, até seria de se esperar que uma pequena parte do público generalista já ficasse mais empolgada e buscasse por uma abordagem mais imediatista diante da pouca disponibilidade de motores Diesel de pequena cilindrada no Brasil. E por mais improvável que pudesse parecer inicialmente, mesmo aqueles rústicos motores monocilíndricos horizontais mais frequentemente usados em microtratores, pequenas embarcações e equipamentos estacionários como grupos geradores e bombas de poço poderiam cair nas graças de alguns adeptos da gambiarra e do "jeitinho brasileiro". E a bem da verdade, ao menos 5 carros de motor transversal e tração dianteira acabariam sendo eventuais boas mulas para testar uma adaptação desse tipo:

1 - Ford Fiesta de 5ª geração: o modelo teve um ciclo de produção em Camaçari de 2002 a 2014, com os motores Zetec-Rocam de 1.0L naturalmente aspirado ou com supercharger/blower e 1.6L sempre de aspiração natural como as únicas opções no Brasil, dispondo ainda do motor Ford DLD-414/PSA DV4 turbodiesel de 1.4L para exportação regional. Seria pouco ou nada surpreendente que aparecesse algum exemplar adaptado com um motor Diesel monocilíndrico horizontal, tendo em vista que alguns na faixa de cilindrada entre 1.2L e 1.5L já estariam aptos a proporcionar desempenho suficiente para um perfil de uso mais urbano, e ainda aguentar eventuais trechos rodoviários. Considerando a idade dos veículos, e que o custo de um motor Yanmar novo das séries TF e TS acabaria ficando um molho mais caro que o peixe, a princípio uma das inúmeras cópias chinesas dos motores Yanmar acabaria sendo uma opção até mais provável, lembrando que os chineses também costumam ter a opção de refrigeração com radiador em algumas faixas de potência para as quais o original só é oferecido com hopper e a refrigeração se dá por evaporação com perda total da água utilizada;

2 - Chevrolet Onix de 1ª geração: atualmente renomeado Joy e produzido somente para exportação, a princípio seria especialmente improvável de receber esse tipo de adaptação no Brasil tanto em função das restrições ao uso de motores Diesel em vigor no país quanto por já ter sido iniciada a venda quando vigorava a Euro-5 e o gerenciamento eletrônico do motor com compatibilidade ao método OBD-2 de diagnóstico de falhas havia se tornado obrigatório. Ter usado motores às vezes reputados injustamente como "obsoletos" nas versões de 1.0L e 1.4L poderia tornar menos bizarra a hipótese de se adaptar um motor ainda mais primitivo, mas a questão das emissões certamente seria um calcanhar-de-Aquiles para a intenção, mesmo se eventualmente for possível usar pelo menos uma bomba injetora com governador eletrônico para fazer a alegria de alguns operadores comerciais como taxistas sem sacrificar o volume do porta-malas como faria um kit de conversão para gás natural;

3 - Fiat Argo: outro que esbarraria na burocracia e regulamentações de emissões, mas seria tentador um eventual uso como mula de testes. Considerando que versões 1.0 ficam de fora da especificação mínima de potência exigida em Porto Alegre para um que táxi sem capacidade de operar com gás natural direto de fábrica possa ser licenciado com uma conversão para esse combustível alternativo, ficaria até um pouco mais fácil tentar justificar a hipotética e improvável adaptação de um motor Diesel monocilíndrico horizontal. Supondo que fosse viável adaptar a um motor como aqueles já mencionados Yanmar ou às cópias chinesas o gerenciamento eletrônico, e eventualmente até turbo e alguns sistemas de controle de emissões como EGR ou SCR e filtro de material particulado (DPF) tivessem a instalação facilitada por uma quantidade menor de cilindros, daria vontade de tentar;

4 - Volkswagen Polo Classic/SEAT Cordoba de 1ª geração: na prática o mesmo carro com diferenças somente estéticas. Embora tivesse oferecido uma variedade interessante de motores Diesel entre 1.7L e 1.9L em outros mercados, o Brasil ter ficado somente com versões a gasolina já seria um bom pretexto para interessados em fazer gambiarra. Até pode parecer muito mais óbvio tentar fazer uma conversão "misto-quente" a partir do motor Volkswagen EA827 "AP" de 1.8L original, que tem o mesmo curso de pistões do 1.6D que chegou a ser usado no Brasil em outros modelos principalmente para exportação e ficou mais famoso no mercado interno equipando Kombi e Saveiro por breves períodos, mas a má fama causada por problemas de refrigeração do 1.6D principalmente na Kombi favoreceria a procura por outra opção. E como um motor Volkswagen 1.9 SDI ou TDI tem o custo um tanto exorbitante aos olhos de uma parte considerável dos atuais proprietários de carros que acabaram sendo incompreendidos pelo público generalista brasileiro, uma cópia chinesa de algum motor Yanmar monocilíndrico horizontal na faixa de 1.5L acabaria parecendo um quebra-galho tentador; 

5 - Kia Sephia: apesar de ter sido fabricado na Coréia do Sul, era baseado em projetos japoneses da Mazda. O fato de nunca ter disposto de um motor Diesel original de fábrica já pareceria justificar uma adaptação, por mais precária que fosse. E sendo basicamente cópia de um projeto japonês, embora feita com o devido respeito à propriedade intelectual ao contrário das imitações chinesas de motores Yanmar, o uso de um motor de concepção também japonesa poderia causar menos estranheza mesmo com uma configuração pouco usual no segmento veicular.

sexta-feira, 1 de julho de 2022

Por quê um motor como o Rootes TS3 "Comer Knocker" seria desejável nos dias de hoje com alguns (poucos) aperfeiçoamentos

Um motor que ficou mais famoso na Inglaterra e alguns mercados de exportação principalmente entre os países da Comunidade Britânica, o Rootes TS3 se caracterizava por ter 3 cilindros horizontais e pistões opostos, com um par de pistões para cada cilindro e funcionando no ciclo Diesel 2-tempos, mas com apenas um virabrequim e recorrendo a um sistema de balancins para fazer com que os cursos ascendentes dos pistões ficassem voltados para os centros dos cilindros, sendo também reconhecido como um dos motores mais eficientes já usados em algum veículo. Sempre instalado em posição horizontal para ter uma altura reduzida da instalação em comparação aos motores Diesel 4-tempos com os cilindros em posição vertical, tinha como principal vantagem a facilidade para equipar caminhões de cabine avançada das marcas Commer e Karrier, embora fosse mais largo e acabasse tendo uma altura maior do que seria possível com um par de virabrequins em cada extremidade conectados por engrenagens a um volante de motor em posição centralizada se fosse o caso de também ser instalado em posição horizontal. Convém lembrar os recentes desenvolvimentos de motores Diesel 2-tempos com pistões opostos de acordo com projetos da startup Achates Power, que já estabeleceu parcerias com a Fairbanks-Morse que hoje fornece sistemas de propulsão naval até para as Forças Armadas dos Estados Unidos ainda baseada em motores com um projeto originado quase 100 anos atrás, e até a Cummins anteriormente refratária aos motores 2-tempos mas que participa do projeto de um novo motor destinado a tanques de guerra e outros veículos e equipamentos de combate, e portanto ainda vale considerar que um motor como o Rootes TS3 também conhecido como "Commer Knocker" permaneceria desejável com alguns aperfeiçoamentos para outros segmentos.

Em meio às normas de emissões cada vez mais rígidas, sobretudo com relação ao material particulado já tendo massificado o uso do filtro DPF e dos óxidos de nitrogênio (NOx) para os quais estratégias tão diversas quanto a recirculação de gases de escape através do sistema EGR ou o recurso à redução catalítica seletiva (SCR) por meio de um fluido-padrão à base de uréia e água desmineralizada cujas principais denominações comerciais são AdBlue, ARLA-32, ARNOx-32 e DEF de acordo com cada região, é conveniente lembrar que o "Commer Knocker" chegava a emitir menos NOx que motores turbodiesel 4-tempos certificados na norma Euro-3, mesmo sem contar com o gerenciamento eletrônico que já era massificado na Europa durante aquela fase de controle de emissões e podia ser útil visando à diminuição da formação de material particulado que era um ponto especialmente crítico nos motores Diesel 2-tempos e ainda é constantemente apontado como o motivo para os motores Detroit Diesel das séries 53, 71 e 92 terem perdido participação de mercado nos Estados Unidos na década de '80. Agora com a integração dos sistemas de gerenciamento eletrônico dos motores a dispositivos de segurança como controles de tração e estabilidade, já soa mais fácil justificar um desenvolvimento nesse âmbito, que facilitaria o retorno de um motor com configuração semelhante ao Rootes TS3 a diversos tipos de veículo hoje equipados predominantemente com motores turbodiesel 4-tempos entre 4 e 6 cilindros verticais. E mesmo que por uma questão de confiabilidade ainda me pareça mais desejável dispor de um compressor volumétrico acionado pelo próprio motor, tendo em vista ser essencial esse recurso para os motores Diesel 2-tempos mas sem inviabilizar o uso do turbocompressor simultaneamente, também seria o caso de considerar a integração com sistemas híbridos, mesmo aqueles de 48 volts que podem ser integrados a compressores com acionamento elétrico, sendo também oportuno destacar o caso dos últimos motores Volvo twin-turbo Diesel que recorriam a um impulsor pneumático denominado PowerPulse como uma espécie de motor-de-arranque para o turbocompressor de baixa pressão tanto na partida quanto em acelerações intensas até que a pressão dos gases de escapamento pudesse sustentar uma pressurização mais constante.

E mesmo com a atual hegemonia da tração dianteira e do motor transversal em veículos destinados ao público generalista, excetuando as pick-ups médias e grandes e alguns SUVs de concepção tradicional com chassi separado da carroceria e motor longitudinal com tração somente traseira ou nas 4 rodas, um aspecto a ser levado em conta é a possibilidade de um motor horizontal proporcionar um rebaixamento do centro de gravidade e melhorando a estabilidade, por mais que o ideal seja o condutor estar ciente das peculiaridades desse tipo de veículo ao invés de esperar uma dirigibilidade de carro "normal" para a qual até as mais diversas assistências eletrônicas podem ser insuficientes para desafias as leis da Física. Vale destacar que a distância entre o ponto mais alto do cabeçote e o capô do motor em um veículo vem sendo apontada como um fator determinante para a redução da incidência de lesões graves decorrentes de um atropelamento, por mais inócua que possa parecer quando se trate de uma caminhonete que tenha um "paredão" na parte frontal, e dificilmente o fabricante vá alterar para haver um desnível entre o capô e a linha de cintura. Enfim, além de fatores mais técnicos visando superar desafios burocráticos quanto à questão das emissões que tem sido apontada como um desafio à continuidade do motor de combustão interna de modo geral, e para os quais uma integração com outros métodos eventualmente tratados mais como antagônicos ao Diesel pela mídia generalista e por alguns burocratas de plantão, um motor como o Rootes TS3 "Commer Knocker" ainda é desejável nos dias de hoje até por aspectos mais palpáveis e à primeira vista improváveis como a segurança.