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MO MUITOS CILINDROS?por John H. Lienhard
Hoje em dia, quantos cilindros? A Faculdade de Engenharia da Universidade de Houston apresenta esta série sobre as máquinas que fazem funcionar a nossa civilização, e as pessoas cujo engenho as criou.
Quantos cilindros deve ter um motor de automóvel? A maioria de nossos carros tem ou quatro cilindros em uma linha, ou cilindros em um arranjo em V — dois ou três de cada lado. Então, porquê toda esta fantasia? Porque não apenas um cilindro grande?
Bem, pense num pistão, indo e voltando num cilindro, fazendo girar um virabrequim. Aciona brevemente um eixo a cada duas rotações. Os nossos motores de carro funcionam em ciclos de quatro tempos. A ignição ocorre e o pistão empurra para baixo. Depois limpa o escape à medida que volta a subir. Em seguida, puxa uma nova mistura de ar e gasolina ao descer. Finalmente, ele sobe, comprimindo essa mistura. Depois, outra ignição, e o ciclo repete-se.
Um motor de um cilindro acelera no primeiro curso; depois abranda durante o resto das duas rotações de um ciclo de quatro tempos. Isso faria com que esse motor tremesse e vibrasse.
Por isso precisamos de um volante grande para o manter em movimento entre as ignições. Com mais cilindros e pistões, podemos fixar a biela de cada pistão a um local angular diferente no virabrequim — então cronometremos as explosões de modo que cada um chute a rotação durante as duas rotações. E o volante pode ser muito menor.
Karl Benz usou um motor de um cilindro no seu primeiro carro de 1885. O primeiro motor do Ford Modelo T tinha quatro cilindros seguidos. Alguns automóveis de luxo dos anos 20 tinham motores em linha com até oito cilindros. Foram utilizados motores com até 12 ou mais cilindros seguidos, mas principalmente em grandes motores marítimos e estacionários.
O funcionamento suave é apenas um objectivo. Mais cilindros dão menos peso ao volante, mas também significam maiores custos de fabricação e manutenção. Depois há a compacidade. O Duesenberg straight-8 era um dos favoritos das estrelas de cinema dos anos 20. Mas tinha uma distância entre eixos de 12 pés. Imagine o estacionamento paralelo daquela besta.
A resposta foi o motor V-8 — duas filas de quatro formando um V. Até Karl Benz experimentou um motor V-2 depois de construir o seu motor de um cilindro. Um arranjo em V pode até deixar dois cilindros acionarem um pino de manivela comum, empurrando-o em diferentes posições angulares. E aqui a complicação aumenta: Os engenheiros criaram todos os tipos de projetos inteligentes de virabrequim para usar com cilindros em todos os tipos de posições — V-4s, V-6s, flat-4s, flat-6s.
Airplanes impôs diferentes restrições de projeto. Um motor em linha oferece pouco arrasto frontal. Os irmãos Wright usaram um motor straight-4, mas com um volante bastante pesado. Então os primeiros construtores foram para motores com nove cilindros, irradiando de um cubo central. Os pistões giram em torno do eixo e não precisavam de volante nem de sistemas de refrigeração.
Muitas novas tecnologias se instalam em uma melhor forma. Mas alguns encontram mais do que uma boa opção, e depois continuam a fazer jockeying entre os concorrentes. Basta pensar em PC’s vs. Mac’s, música clássica vs. country — basta pensar em cilindros em seus arranjos aparentemente infinitos.
Eu sou John Lienhard da Universidade de Houston, onde estamos interessados na forma como as mentes inventivas funcionam.
(música temática)
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Motor Wright mais velho sobrevivente (New England Air Museum). Este é um quatro em linha recta. Repare que as bielas exteriores do pistão estão presas à cambota 180 graus fora de fase com as duas interiores. Observe também o volante pesado no RHS da foto.
Straight-4 motor Toyota Camry montado lateralmente.>
>Os Motores da Nossa Ingenuidade são Copyright © 1988-2010 por John H. Lienhard.
