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Disposição dos cilindros do motor

Postado em 7 de maio de 2021 por Julia Ricotta

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A disposição dos cilindros no interior do motor afeta no desempenho do seu carro? A resposta correta é sim! Dessa maneira, o assunto de hoje é sobre as principais configurações de disposição dos cilindros nos motores de combustão interna e como eles afetam o torque, a potência e quais suas principais vantagens e desvantagens

 

Motores Monocilíndricos

Motores de um único cilindro (monocilíndricos) são os mais simples existentes e, em virtude desse último fator, são os mais baratos.

Usualmente equipados em motocicletas, eles apresentam uma característica relevante: em baixas rotações entregam um torque considerável, sendo isto fruto do maior volume do cilindro, o que permite mais mistura de ar-combustível para a queima, gerando uma força que empurra o cilindro muito maior, além de que o motor monocilíndrico possui um curso do pistão maior se comparados a um motor com mais cilindros e a mesma capacidade volumétrica e, como visto anteriormente em nossas notícias, Torque = Força x Braço da alavanca (que, no caso, é o comprimento da biela, que por sua vez depende do curso). Outra vantagem relevante desse tipo de motor é o baixo consumo de combustível, uma vez que é utilizado em um único cilindro. Por outro lado, a condição de um único cilindro limita consideravelmente a potência, dessa maneira as mais altas rotações ainda assim são “baixas”, não sendo suficientes para a entrega de altas potências.

Um exemplo é o monocilíndrico que equipa a moto XT660, com 660cc de capacidade volumétrica, um torque máximo de 5,95kgf.m a 5.250 rotações por minuto (RPM) e potência máxima de 48HP a 6.000RPM. Se compararmos o motor monocilindríco da XT660 com o três cilindros de uma Triumph Trident 660, que traz a mesma capacidade volumétrica, mas 6,52 kgf.m a 6.250RPM e 81HP a 10.250RPM, percebemos que o torque aparece mais cedo na XT660 e a diferença de potência é grande, sendo de 33HP. A vantagem de torque da Triumph (2021) dá-se pelo fato de que o motor é muito mais recente do que o da XT660, que possui seus modelos aparecendo em 2005.

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Figura 1 – Representação de um motor monocilíndrico.

Motores em linha

A configuração a ser agora apresentada é a mais comum nos atuais automóveis utilitários e nas motos com mais de um cilindro. Neste modelo, os cilindros encontram-se no interior do bloco do motor, alinhados paralelamente (daí o nome “em linha”) e, assim, os pistões se movimentam no mesmo sentido.

Tal modelo é frequentemente utilizado em veículos utilitários em virtude da simplicidade, consequentemente têm um custo de produção menor (a menos que comparado a um motor monocilíndrico, que é mais barato) e, portanto, são mais acessíveis ao público em geral. Além disso, eles apresentam alto torque em baixas rotações, sendo altamente recomendados para o uso urbano. Por outro lado, esta configuração apresenta fraquezas em relação ao sistema de arrefecimento (refrigeração) do motor, pois os cilindros que se encontram no meio dos demais frequentemente se aquecem mais rápido e atingem maiores temperaturas, impedindo, muitas vezes, que eles sejam refrigerados corretamente, o que impossibilita o ótimo desempenho dos mesmos. Outro problema é que, para motores que possuem acima de 4 cilindros, tal configuração não é considerada a mais ideal, pois ocupam um espaço extenso, exigindo que a frente do carro seja mais comprida para acomodar adequadamente o motor.

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Figura 2 – Representação de um motor em linha.

Motores em V

Em tal configuração, os cilindros estão posicionados no formato da letra V, sendo o ângulo entre os mesmos de 60° ou 90°, normalmente.

Diferentemente da configuração em linha, quando os pistões estão posicionados em V, é possível aumentar o número de cilindros de maneira que o motor não fique tão extenso, permitindo, portanto, um bloco mais compacto, otimizado e com menor frente do carro. Assim, na maioria das vezes que observamos carros com muitos cilindros, eles têm motores em V, sendo mais comumente encontrados os V6, V8, V10 e V12. Além de compacto, a disposição dos cilindros permite um melhor e mais fácil resfriamento do motor, uma vez que os mesmos se encontram mais afastados, garantindo um desempenho melhor. O maior número de cilindros permite que o veículo tenha um aumento de potência, pois a capacidade volumétrica será aumentada.

Embora este tipo de motor tenha um ótimo desempenho, o mesmo é fruto de uma engenharia mais complexa e composto por um maior número de elementos (mais cilindros, mais pistões, mais bielas, etc.), o que resulta em um preço mais salgado comparado aos motores com disposição de cilindros em linha. Outra desvantagem, é o alto consumo de combustível. Tal fato surge pela maior quantidade de cilindros que necessitam de mais mistura ar-combustível para permitir o movimento do carro.

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Figura 3 – Representação de um motor em V.

Motores Boxer

Os motores com cilindros contrapostos, também conhecidos como Boxer, tem seus cilindros dispostos na horizontal, de maneira contraposta, sendo cada cilindro ligeiramente desalinhado em relação ao seu par.

Por terem seus cilindros dispostos de maneira oposta, estes motores apresentam menos vibrações durante seu funcionamento, pois o que um lado gera é anulado pelo outro. Os motores Boxer permitem um centro de gravidade mais baixo, uma vez que são dispostos na horizontal e são achatados, o que resulta em maior estabilidade do carro e, devido a essas características, ocupam menos espaço no veículo.

Estes motores apresentam problemas de manutenção, pois muitas vezes é necessário retirar completamente o componente para realizar alguma manutenção ou substituição de peça, tornando a mão de obra mais trabalhosa, o que gera problemas para seu uso em larga escala nos dias atuais, nos quais os motores em linha tem manutenção simples e mais baratas. Além disso, eles não são uma boa opção quando do número de cilindros é maior que seis, visto que teriam um tamanho maior e seria difícil posicioná-los corretamente no espaço desejado.

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Figura 4 – Representação de um motor boxer.

Motores em W

Os motores em W, assim nomeados devido ao fato de assemelharem-se a dois motores em V, formando um motor “VV”, são motores que surgiram devido à necessidade de um motor com muitos cilindros e, mesmo com a elevada quantidade de cilindros, não tenha grandes dimensões.

Imaginando que ele é a combinação de motores V, é de se esperar, este tipo de motor apresentar características do em V, só que mais acentuadas, como a altíssima potência, por ter um grande número de cilindros, com modelos conhecidos desde o W8 até o W16, motor que equipe alguns dos carros da Bugatti. Quando comparamos um motor W8 com um V8, pode-se facilmente perceber que o W é menor e mais compacto que o em V, trazendo benefícios para o arranjo e a distribuição do componente.

O problema de possuir tantos cilindros é o de que há uma engenharia muitíssimo complexa por trás disso, tornando-o menos acessível para o público pois, assim como os motores em V, tem preços menos chamativos. O consumo de combustível não fica para trás: mesmo o motor do Opala, que chega a um consumo de 3,87km/L nas cidades e 6,61km/L nas estradas, pode chegar a perder para este tipo, a exemplo do W16 que equipa o Bugatti Chiron, que chega aos 3,8km/L nas cidades e 5,9km/L nas estradas.

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Figura 5 – Representação de um motor em W.

Texto produzido por: Júlia Leite de Faria Ricotta e Fábio Sandrini Costa

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