Comandos em Ação - Você sabe tudo que precisa saber? (Parte 3)

Existe, nos EUA e alguns outros países, um nova corrente de idéias pregando que as características do comando OVERLAP e LOBE CENTER são os fatores mais importantes e que são estes que realmente determinam a potência e torque máximo. Estes passam a ser o ponto de partida na escolha do comando. A minha opnião a respeito eu deixo para o fim do post. Ao invés de dizer, "meu Opala tem um comando Isky 298°", agora diria " meu Opala tem um comando Isky com 86° de Overlap e 106° de lobe center". Seria um choque cultural. Mas, e se for o correto?

Considerações Iniciais:

• Vamos considerar para este tema somente motores aspirados. Qualquer pressão postiva na admissão influencia na escolha do Overlap. Comandos para turbos tem que ser tratados separadamentes.
• Consideramos as medidas de Overlap para as durações de anúncio, ou seja, durações medidas  com o lift próximo de zero, usualmente, tem-se utilizado 0,006 pol.

Bom, antes vamos abordar o básico e começemos pelo Overlap. Overlap é o mesmo que Cruzamento de Válvulas que podemos definir como o número, expresso em graus, que determina a duração na qual as válvulas de admissão e exaustão estão abertas simultaneamente. Neste ponto, as válvulas de exaustão estão se fechando e as de admissão estão se abrindo, portanto estamos no tempo de admissão dos motores 4 tempos, ciclo Otto.

Formulando, o Overlap seria: Ângulo de Abertura das Válvulas de Admissão (AA) + Ângulo de Fechamento das Válvulas de Exaustão (FE), resumindo seria o somatório dos angulos AA e FE, já ditos em post anteriores. Olhando a figura que espressa o diagrama de fases fica até ridículo de entender de tão simples que é:

Portanto, o Overlap do comando acima é 25° + 25°, resultando em 50°.

Outra forma de determinar o Overlap de um comando é utilizando a seguinte equação:

Dando vida à equação:

Comando Iskenderian, modelo 525-B para Opala 6 cilindros

• Duração Admissão = 278°
• Duração Exaustão = 278°
• Lobe Center = 109°

Overlap = 2 X {[(278+278)/4]-109} ----------------------------> Overlap = 60°

Pode-se perceber que todas as 4 informações estão amarradas umas as outras.

O Overlap existe por dois motivos:

1. Por necessidade - as aberturas de válvulas precisam abrir antes do PMS e PMI e os fechamentos de válvulas precisam fechar após o PMS e PMI, por questões de eficiência volumétrica.
2. Para aumentar a eficiência volumética em altas rotações - em altas rotações, a velocidade dos gases são altas, quando as válvulas de admissão e exaustão estão abertas é o momento do fim do tempo exaustão do ciclo, ou seja os gases queimados na câmara de combustão estão sendo empurrados e ao mesmo tempo "fugindo" pela diferença de pressão interna/externa, resumindo os gases estão saindo do cilindro e antes do cilindro atingir o PMS, as válvulas de admissão já estão abrindo, inciando o tempo de admissão. Os gases queimados saindo em alta velocidade cria uma depressão no cilindro que faz com que se admita mais mistura nova no cilindro e auxilie na limpeza dos gases queimados. Quanto mais alta a rotação, maior são as velocidades dos gases queimados, maior é a depressão criada e maior é admissão de nova mistura, até um certo limite obviamente.

Quais são as consequências da variação do Overlap?

Aumentando o Overlap, temos um aumento do tempo que ambas as válvulas ficam abertas simultaneamente, portanto temos uma maior eficiência em rotações ainda mais altas, assim sendo, quanto mais você pretende que o motor gire COM POTÊNCIA, você vai precisar de um comando com maior overlap.

E como efeito negativo, em marcha-lenta ou baixa rotações, o tempo com as válvulas de exaustão e admissão abertas é muito grande e a baixa velocidade dos gases não permite criar uma grande inércia do fluxo da mistura ar+combustível e dos gases queimados, com isso os gases de exaustão acabam por invadir o coletor de admissão e diluir a mistura nova que está entrando no cilindro. O resultado disso é que criamos um vácuo irregular, então nem temos uma limpeza adequada do cilindro, nem temos uma boa eficiência volumétrica e preenchemos o cilindro com uma mistura ar+combustível diluídos pelos gases de exaustão. Resumindo, criamos o efeito de marcha-lenta irregular e perda de torque em baixa rotação. Quanto maior o Overlap, mais críticos são esses efeitos.  

Essa figura abaixo faz uma relação de Overlap com objetivo específico de cada veículo:

Onde as faixas de Overlap indicam o seguinte:

1. Rua - Máximo Torque em Baixa Rotação - Ex.: Comando da Silverado 4.1 6 cil a gasolina.
2. Rua - Aplicação Normal, com foco em potência - Ex.: Comando do meu Opala - Comp Cams 268
3. Rua - Alta Potência - Ex.: Comando Opala Isky 278 - 525-B
4. Rua/Pista - Alta Potência e Torque em baixa prejudicado - Ex.: Comando Opala Isky 298 - 595A
5. Pista - Alta Potência e Torque em rotações intermediárias - Ex.: Comandos para Circuito
6. Pista Extremo - Máximo de Potência e marcha-lenta e faixa de baixos RPM não existentes - Ex.: Comando para Arrancada

Como definir quanto de overlap precisamos?

Exatamente, não seria possível sem alguns experimentos. Entretanto, podemos nos basear naquelas faixas que estabelecem um objetivo específico do motor apresentado acima e aliá-los, ainda, à mais dois conceitos, são eles:

1. Quanto menor forem as válvulas para um mesmo cilindro, maior o Overlap podemos usar. Com válvulas menores temos uma menor área de admissão e exaustão, então para compensar podemos usar um tempo maior de exposição das válvulas abertas, ou seja, maior Overlap. Exemplificando, queremos que o corsa 1.6 mpfi seja uma carro de alta potência para uso na rua e em pista, então temos a faixa de Overlap entre 70 e 90° para optar. O cabeçote dos corsas 1.6 mpfi, possuem válvulas 38x31mm, caso modificarmos o cabeçote e colocarmos valvulas 40x33mm, devemos optar por um Overlap mais inclinado aos 70°, caso mantenhamos  as válvulas originais, devemos optar por um Overlap mais inclinado aos 90°.
2. Quanto menor o backpressure da exaustão, maior o Overlap que podemos utilizar. Exemplificando, para os Opalas 6 cilindros, temos em geral coletores com primários de 41 mm e 44 mm, se optamos pelos 41 mm, teremos um backpressure maior, portanto, devemos optar por menos Overlap.

Com isso conseguimos estreitar a faixa de opções e chegar a um Overlap próximo do ideal.

Minha idéia era já entrar no assunto Lobe Center neste post para complementar todo esse conceito, mas como é sabido que quanto maior o post maior a chance de abandono, melhor ficar para o próximo.

No início do post fiquei de expressar minha opnião quanto a considerar o Overlap e o Lobe Center como a característica mais importante do comando. Ao meu ver, este é somente um caminho diferente para chegar no mesmo resultado, tendo os dados de Overlap e Lobe Center, você determina a Duração e tendo a Duração e o Lobe center, você determina o Overlap. A diferenciação estará no grau de dificuldade de determinar qual o Overlap ideal ou qual a Duração ideal. Para chegar no resultado ideal, no comando adequado, você terá que analisar todos estes três parâmetros em conjunto, além de outros parâmetros que serão mostrados no futuro, enfim, o melhor caminho será aquele que voce analisará todos os parâmetros existentes encaixando-os no perfil desejado do seu veículo.

Abraços.

Bibliografia:

1. "How to choose camshafts & time them for maximum power". Hammil, Des.
2. "Pro Engine Blueprinting". Watson, Ben.
3. http://www.popularhotrodding.com/
4. http://www.chevyhiperformance.com/