Controle das Emissões – Cancelamento de Cilindro

Nos dias de hoje as montadoras estão cada vez mais preocupadas com os índices de emissões e consumo dos motores. Tal preocupação tem se refletido na concepção dos propulsores que ganham menores cilindradas e recurso que aumentam sua eficiência como comando de válvula variável, admissão de geometria variável, turbo ou compressor entre outros sistemas, porém, os motores de grande cilindrada ganharam um mecanismo eletrônico que simplesmente cancela a ignição em determinados cilindros o que pode “reduzir a litragem” do motor (em circunstâncias de utilização especiais) pela metade.

Entenda como funciona este sofisticado mecanismo que reduz consumo e emissões de motores de grande cilindrada e que coloca estes grandões na linha do “ecologicamente correto”.

Introdução

Os principais fatores que nortearam o desenvolvimento de veículos desde os anos 80, foram:

Redução das emissões e diminuição do consumo de combustível

E isto, mantendo níveis de desempenho aceitáveis. Em grande parte esses objetivos foram atingidos com a aplicação intensiva de tecnologias de controle eletrônico. O motor foi o primeiro sistema automotivo a receber tais avanços tecnológicos.

Em particular, com relação às emissões, existem três fontes geradoras ligadas ao trem de força do veículo:

• Os gases de escape.

• A evaporação de combustível armazenado no tanque e na cuba do carburador (emissões evaporativas em ciclo Otto) e os vapores de combustível que escapam durante o reabastecimento.

• Os vapores de combustível não queimado, acumulados no cárter, resultantes do vazamento de mistura através da folga existente entre os anéis e as paredes dos cilindros.

Cabe salientar que, em paralelo com as emissões, a redução do consumo é o outro fator determinante da evolução tecnológica no desenvolvimento do motor de combustão interna.

É precisamente, durante a fase de projeto do motor que são implementadas as medidas específicas à redução de consumo.

Controle das Emissões no Escape

Em função dos prejuízos causados pelas emissões, e na procura de uma maior eficiência nos motores produzidos nos últimos anos, fez-se necessário o desenvolvimento de sistemas de controle mais sofisticados e precisos.

Os desenvolvimentos mais relevantes podem ser classificados em 4 grupos:

1. Os relacionados diretamente com o projeto do motor

2. Os relacionados com o sistema de admissão da carga

3. Os que fazem parte do sistema de pós-tratamento

4. Os relacionados ao uso de combustíveis alternativos

Um destes desenvolvimentos, relacionado com o projeto do motor, é o de desativação ou cancelamento de cilindro (cylinder shutoff).

Desativação de Cilindros

Principalmente aplicado em motores de 8 e 6 cilindros, este sistema tem por objetivo cancelar (desativar) cilindros mantendo as válvulas fechadas. Na maioria dos casos, são desativados um terço ou a metade dos cilindros. Desta forma, a desativação equivale a operar o veículo com um motor de menor cilindrada o que resulta em menor consumo e, consequentemente, na diminuição das emissões, principalmente, de CO2.

Durante a partida e alta carga, o motor opera com a totalidade dos cilindros. O cancelamento de cilindros nas condições de 1) carga parcial com velocidade estabilizada, 2) aceleração moderada ou 3) pendentes suaves, contribui para a economia de combustível.

O cancelamento consiste em manter as válvulas de admissão e de escape fechadas e, ao mesmo tempo, desativar a alimentação de combustível do cilindro cancelado.

A título de exemplo, será analisado o sistema aplicado em motores Honda 3.0/3.5 V6. Deriva do sistema VTEC de comando variável, que será abordado numa próxima edição.

O mecanismo de desativação (figura 1) consta do balancim de acionamento da válvula e do balancim de comando, este, por sua vez, acionado pelo ressalto do eixo comando. Um pino de engate, acionado hidraulicamente, produz o acoplamento do balancim da válvula com o de comando. A posição do pino, para ativar/desativar o cilindro, é controlada pela UC, através de uma válvula solenóide.

A diminuição no consumo resulta da eliminação das perdas de bombeamento correspondentes aos cilindros desativados como resultado de que estes não admitem ar. Ainda que a compressão de ar no cilindro fechado consuma potência, esta é, em grande parte, recuperada durante a expansão.

Por outro lado, as perdas de bombeamento nos cilindros ativos, também diminuem em função de que, para manter a potência requerida pelas condições de funcionamento, a borboleta deve abrir um ângulo maior; isto, com relação à posição que teria no caso do motor operar com todos os cilindros.