Tech Through Time: How Variable Valve Timing Works

O coração da maioria dos veículos hoje em dia, o motor de combustão interna avançou significativamente ao longo de sua longa história de século.

Esta série descreve algumas das principais inovações na tecnologia de motores antes de dar uma olhada em alternativas ao motor de combustão. Esta semana, como funciona a temporização variável das válvulas.

Verifica as outras peças desta série:

Tech through time: Injecção de combustível
Tech através do tempo: Sobrecarga
Tech através do tempo: Turbocompressão
Tech through time: Células de combustível de hidrogênio

Propósito

Para um motor de combustão gerar energia, o ar deve entrar e os gases de escape devem sair da câmara do cilindro. A abertura e fechamento destas passagens de admissão e escape são controlados por válvulas, conhecidas como válvulas de admissão e escape, respectivamente.

Sem regulação variável de válvulas, estas válvulas de admissão e escape funcionariam da mesma forma independentemente da velocidade RPM (rotações por minuto) do motor ou do ambiente de condução. Isto não é o ideal, pois o condutor pode querer um comportamento diferente do motor através da gama de rotações. Por exemplo, em RPMs altas, o condutor pode desejar mais potência, enquanto a economia de combustível pode ser a prioridade em RPMs baixas com cargas mais leves do motor.

Uma válvula simples e secção transversal do motor.

Distância variável das válvulas permite estes comportamentos diferentes, alterando a forma como as válvulas de admissão e de escape funcionam a diferentes velocidades do motor. Assim, ajuda a otimizar o desempenho do motor, ao mesmo tempo em que melhora a economia de combustível e as emissões.

História

O Alfa Romeo Spider 2000 foi o primeiro veículo de produção a ter uma regulação variável das válvulas.

A necessidade de uma regulação variável das válvulas foi reconhecida já em 1924, quando os americanos patentearam uma válvula com uma duração de abertura variável para um motor de combustão interna. O Spider 2000 da Alfa Romeo foi o primeiro veículo de produção do mundo a ser equipado com um sistema de regulação variável de válvulas em 1980.

Como funciona?

Os fabricantes de automóveis tendem a ter os seus próprios nomes para a tecnologia de regulação variável de válvulas. Por exemplo, a Toyota usa um sistema ‘VVT-I’ (Variable Valve Timing with Intelligence) enquanto a Honda, de certa forma famosa, chama ao seu sistema ‘VTEC’ (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control).

O Chaser da Toyota foi um dos primeiros carros a receber a sua versão VVT-i da tecnologia.

Porque estes sistemas podem ter algumas diferenças na sua implementação, todos eles partilham a mesma tecnologia subjacente e princípios de engenharia.

Para que as válvulas de admissão e de escape possam abrir e fechar, elas estão ligadas a uma árvore de cames rotativa que se encontra por cima das válvulas.

A famosa tecnologia VTEC da Honda é apresentada em toda a sua gama.

A tecnologia variável de regulação de válvulas controla três características chave das válvulas de admissão e escape:

• Válvula timing- os pontos no movimento do pistão em que as válvulas abrem e fecham.
• Duração da válvula – quanto tempo as válvulas permanecem abertas.
• Elevação da válvula – quanto as válvulas abrem fisicamente (sua abertura de abertura).

p> Para isso, vários sensores, tais como sensores de fluxo de ar e de posição do eixo de comando de válvulas alimentam a ECU (unidade de controle do motor) do carro, que então utiliza vários mecanismos para controlar as características das válvulas acima mencionadas. O sistema VTEC da Honda, por exemplo, move fisicamente a árvore de cames para dar à válvula mais elevação.

Uma visão geral muito básica de como o VTEC funciona.

O futuro

Actualmente, os sistemas de comando de válvulas variáveis dependem da manipulação da árvore de cames para alterar indiretamente as três características chave da válvula acima descritas. Isto, por sua vez, limita a variabilidade da válvula. Em vez disso, os futuros sistemas de comando variável de válvulas podem permitir o controle direto de cada válvula (às vezes chamada de motor ‘camless’ ou ‘válvula livre’), permitindo assim uma variabilidade infinita e conseqüentemente um melhor desempenho do motor.