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O motor de combustão evoluiu enormemente até aos nossos dias. Atualmente, os engenheiros trabalham arduamente nas fábricas para minimizar o impacto ambiental dos motores, e isso não seria possível se não existisse algo tão complexo e funcional como a distribuição variável.
No passado, as válvulas de admissão e escape de um automóvel abriam num momento específico durante o ciclo de quatro tempos e por uma duração determinada. Hoje em dia, os motores modernos podem controlar não só quando as válvulas abrem, mas também quanto abrem e por quanto tempo. O nosso objetivo com este artigo é que compreendas como funciona a distribuição variável de válvulas (VVT), para que serve e quais são os sistemas mais conhecidos.
Os motores antes da distribuição variável
Para compreender como funcionam os sistemas VVT, teremos de recuar um pouco no tempo. Nos motores antigos sem distribuição variável, o sistema de abertura e fecho das válvulas de admissão e escape era muito mais simples do que nos propulsores de agora. As válvulas abriam e fechavam a uma quantidade específica, num momento específico do ciclo de quatro tempos e durante um tempo determinado. Estas características eram fixas e não se ajustavam de acordo com as condições do motor ou as exigências de desempenho.
Nesses motores, as cames da árvore de cames eram as responsáveis por abrir e fechar as válvulas. As cames são peças de metal em forma de lóbulo que, ao rodar, empurram os seguidores de cames ou balancins, abrindo as válvulas de admissão e escape. Uma vez passado o lóbulo da came, uma mola fechava a válvula. A árvore de cames estava ligada à cambota através de correias, correntes ou carretos de distribuição.
Dado que estes motores seguiam o ciclo de quatro tempos, a árvore de cames rodava uma vez por cada duas rotações da cambota. Os tempos de abertura e fecho das válvulas estavam predeterminados e não se modificavam consoante as condições de funcionamento do motor.
Embora os motores antigos sem distribuição variável fossem mais simples e fiáveis, tinham algumas desvantagens. O desempenho do motor estava limitado pelo perfil das cames e pela relação fixa entre a árvore de cames e a cambota. Isto significava que o motor não se conseguia adaptar a diferentes condições de carga ou velocidades, o que resultava numa menor eficiência e flexibilidade em comparação com os motores modernos com distribuição variável de válvulas.
A transição para a distribuição variável
Na década de 1960, os fabricantes de automóveis começaram a desenvolver sistemas de distribuição variável que permitiam que as válvulas de admissão e escape abrissem mais cedo ou mais tarde num ciclo de 4 tempos. O objetivo era melhorar a eficiência volumétrica, reduzir as emissões de NOx, diminuir as perdas de bombagem e poupar combustível.
Como funciona a distribuição variável?
A Distribuição Variável de Válvulas (VVT) é uma tecnologia de motor que permite modificar o momento de abertura e fecho, a elevação e a duração das válvulas de admissão e escape. Isto permite que os motores se adaptem a diferentes condições de carga, velocidade e exigência de desempenho, melhorando a eficiência, a potência e a emissão de gases poluentes.
Existem vários sistemas de VVT, mas os dois tipos principais são o Cam Phasing e o Cam Changing.
Cam Phasing
O Cam Phasing ajusta o momento de abertura e fecho das válvulas ao rodar a árvore de cames em relação à cambota. Um atuador, geralmente controlado pela Unidade de Controlo do Motor (ECU), modifica o ângulo de fase da árvore de cames em função das condições de funcionamento do motor. Ao alterar o ângulo de fase, é possível melhorar o binário do motor a altas rotações por minuto (RPM) ou a potência a baixas RPM.
Alguns exemplos deste sistema são o VVT-i da Toyota e o VTC da Honda.
Cam Changing
O Cam Changing ajusta a elevação e a duração das válvulas ao alterar o perfil das cames na árvore de cames. Isto é conseguido através de um atuador que seleciona um lóbulo de came diferente em função das condições do motor. Ao alterar o perfil da came, não só se afeta o quanto a válvula abre (elevação), mas também quanto tempo permanece aberta (duração).
Um exemplo famoso de um sistema de alteração da árvore de cames é o VTEC da Honda, que utiliza um conjunto de braços oscilantes e pernos hidráulicos para alternar entre perfis de cames de baixa e alta velocidade.
Os sistemas de VVT modernos utilizam uma ampla variedade de sensores, tais como sensores de posição da árvore de cames e da cambota, sensores de temperatura do óleo e sensores de caudal de ar, para monitorizar o funcionamento do motor e ajustar de forma otimizada o momento, a elevação e a duração das válvulas. Isto permite que os motores modernos ofereçam um desempenho e uma eficiência superiores em comparação com os motores antigos sem distribuição variável.
Os sistemas de distribuição variável mais conhecidos atualmente
Se quiseres saber como funciona um sistema em concreto, deixamos-te de seguida vários guias com os sistemas de distribuição mais conhecidos que existem: