O conceito de motor de combustão de 4 tempos existe há mais de um século. Um dos seus elementos centrais é a distribuição ou acionamento primário, que transmite a rotação da cambota para a árvore de cames. Trata-se de um sistema elementar que continua presente com o mesmo princípio de funcionamento nos motores de combustão atuais, principalmente acionado por correia dentada ou por corrente. No entanto, a evolução do automóvel foi acompanhada por diversas soluções e sistemas diferentes, até chegar ao sofisticado nível atual. Neste novo post, convidamos-lhe a descobrir os diferentes tipos de distribuição do motor, desde o início da indústria até à atualidade.
O complicado início
No início da indústria, a distribuição do motor não tinha de cumprir requisitos muito elevados. Os primeiros automóveis eram movidos por motores de um ou dois cilindros com uma potência e um binário muito reduzidos, o que significa que as forças de transmissão às quais a distribuição estava sujeita eram mantidas dentro dos limites reduzidos. Nos primeiros motores, o controlo apenas se limitava à válvula de escape, e o seu acionamento era diretamente transmitido para a cambota através de um disco de cames. Neste sentido, a válvula de admissão era concebida como válvula de escape. Abria-se pela depressão do pistão ao mover-se para baixo, um processo muito simples que não melhorava especialmente o rendimento.
Motores SV
Na seguinte fase de desenvolvimento, as válvulas de escape e admissão eram acionadas de forma mecânica. Os denominados motores SV (do inglês “Side Valves”), ou também conhecidos como válvula vertical, tinham árvores de cames na parte inferior. Em comparação com os motores atuais, as válvulas estavam montadas ao contrário, isto é, com o prato da válvula para cima. Devido à escassa distância da árvore de cames em relação à cambota, o acionamento primário estava normalmente constituído por uma combinação de engrenagens retas. O inconveniente desta disposição era a forma pouco favorável da câmara de combustão, sendo que ficaram rapidamente obsoletas na indústria automóvel. No entanto, continuam a ser utilizadas em motores industriais, como os que se podem encontrar nas máquinas corta-relvas. Como estes motores não têm qualquer tipo de acionamento das válvulas na cabeça do motor, confundem-se frequentemente com motores a 2 tempos.
Motores OHV
Com o desenvolvimento posterior dos motores, as válvulas colocadas sob a cabeça do motor evoluíram para válvulas suspensas na cabeça do motor. São os denominados motores OHV (do inglês “Over Head Valves”), ou válvulas na cabeça. Nesta configuração, a posição das válvulas já começa a ser familiar, embora a árvore de cames se encontre na parte inferior, fazendo com que seja necessário um acionamento que salve a distância entre estes elementos. Como consequência, a sua capacidade para oferecer um bom rendimento a altas rotações é muito limitada. No entanto, a distribuição acabava por ser favorecida. Ao não haver distância entre a árvore de cames e a cambota, bastava uma corrente curta ou inclusive uma engrenagem direta.
Motores OHC
A seguir veio a geração dos motores OHC (do inglês “Over Head Camshaft”), ou árvore de cames na cabeça do motor. Este tipo de desenho reúne a árvore de cames e as válvulas encontram-se na cabeça do motor. Trata-se de um conceito que constitui a base da construção dos motores atuais.
No entanto, nos motores OHC há uma distância relativamente grande entre a cambota e a árvore de cames, o que levou ao desenvolvimento de diferentes versões de distribuição ou acionamento primário.
Uma delas é o acionamento por eixo vertical. Esta construção complexa praticamente não requeria manutenção, mas era ruidosa e o seu fabrico relativamente caro. No entanto, no início foi utilizada em diferentes veículos de gama superior, mas também em veículos desportivos e compactos. Não obstante, à medida que foi imposta a motorização em massa, este acionamento não conseguiu manter-se à altura e, atualmente, apenas se encontra de forma esporádica em automóveis de competição.
Outro desenvolvimento pouco comum para a distribuição primária em motores OHC era a transmissão através de bielas. Neste conceito, desenvolvido na década de 1960, o movimento rotativo da cambota era transmitido para a árvore de cames através de uma combinação de engrenagens retas, excêntricos e bielas. Trata-se de uma ideia no mínimo exótica, que via a luz no motociclo NSU Ultramaxx, e passou posteriormente para o automóvel Prinz 4, o último veículo que a tinha equipada.
Outro conceito de acionamento primário associado a um motor OHC é o das engrenagens retas. O principal inconveniente deste conceito é a distância entre a cambota e a árvore de cames ser relativamente grande. Portanto, o diâmetro das engrenagens retas deve ser relativamente grande. Como consequência, há um aumento do momento de inércia, um pormenor que repercute de forma negativa no acionamento de válvulas. Para compensar isso, os desenhadores desenvolveram soluções engenhosas, tal como se pode ver na imagem acima, onde podemos ver um completo sistema de rodas dentadas que acionam a distribuição primária e os acessórios, com a redução da altura do motor.
Esta invenção inovadora representou uma revolução para o acionamento primário. O potencial deste conceito ainda não se esgotou, nos seus dois desenvolvimentos de acionamento por correia dentada ou por corrente.
Este último é utilizado na construção de motores desde aproximadamente 1910. Embora seja verdade que o auge das correias dentadas na década de 1980 tenha feito que este sistema perdesse alguma popularidade, houve alguns fabricantes de veículos que não seguiram essa tendência. Curiosamente, os requisitos exigidos ao acionamento primário mudaram agora a favor da corrente, sendo que esta se encontra cada vez com mais frequência nos motores novos. Na imagem abaixo, podemos ver o acionamento primário por corrente de um motor com dupla árvore de cames na cabeça (DOHC).
Acionamentos primários atuais
Decidir qual é o sistema mais adequado fica à discrição do fabricante de veículos. Tanto a correia dentada como a corrente demonstraram bons resultados como acionamento primário em motores de veículos. Convidamos-lhe a descobrir mais neste post onde analisamos os pontos fortes e fracos de cada sistema.
