Motores de corrida - Desventuras e considerações

António Barbosa

Red Line
Portalista
Estamos à espera de sistemas de combustivel (carburadores, fuel pumps e afins) escapes 4-2-1 versus 4-1 etc, saída lateral versus saída trazeira, com panela sem panela (de escape, claro).
 
OP
OP
Fernando Baptista

Fernando Baptista

Clássico
Vindo de ferias, voltei a reler a thread e verifiquei que faltou a referencia a alguns pontos.

Assim, começando pelos escapes, como foi solicitado pelo António Barbosa e puxando pela “lembradura”, embora já tenha feito alguma referencia noutros tópicos, dado que estamos a falar de motores de corrida as medidas que se costumavam usar no caso dos motores 1300 apontavam para um diâmetro final de cerca de 35mm-37mm e o comprimento após o fim do colector, para os casos em que podemos usar escapes abertos, a regra baseava-se na redução de 25cm (10”) por cada 1000rpms. Isto é, o tubo final deveria ser mais pequeno quanto o regime ideal do motor e por isso da escolha da arvore de cames.

Para uma motorização que obtivesse a potência máxima às 7000rpms o tubo final deveria ter cerca de 110cm, para um que obtivesse a potência máxima às 8000rpms o tubo final deveria ter cerca de 85cm e 60cm para um em que o regime ideal sejam as 9000rpms.

Para regimes desta grandeza é sempre preferível a utilização de um sistema 4-1 pois oferecem menos resistência e a mais valia gerada pela sucção dos gases nos sistemas 4-2-1 é contra-producente a estes regimes.

Outro dos pontos que me faltou referir foi o do efeito adverso gerado pelas partes móveis, mais concretamente pelas arvores de cames e respectivas interligações com o sistema de distribuição/ignição e lubrificação.

Uma das mais-valias da utilização de uma corrente de distribuição nestes casos é a possibilidade de absorção da vibração causada pelas respectivas peças móveis nos regimes altos. Aliás essa é uma das mais valias da utilização de correias na distribuição nos BDAs, etc. Assim e embora seja muito mais fiável a utilização de um sistema de carretos em vez da corrente, quando falamos de regimes a rondarem as 9000rpms e embora se tenha tido o máximo de cuidado a balancear devidamente todas as peças móveis a vibração é muito elevada e leva ao desgaste e quebra dos elementos da distribuição. Daí a utilização de pequenas molas de torção nas versões mais actuais nos DFVs pois a vibração produzida nas rotações muito altas, durante o tempo de uma corrida, levavam a quebra dos carretos da distribuição.

Como o nosso objectivo é idealização de um motor que se proponha a fazer um regime muito elevado, outro dos pontos a ter em conta é a lubrificação dos balanceiros. Neste tipo de motores, a lubrificação é assegurada pela passagem de óleo existente no “bearing” frontal da árvore de cames. Assim, para aumentar a pressão do óleo que chega à zona superior do motor, a melhor solução é aumentar o número de ranhuras existentes nessa zona.

Basicamente essas ranhuras servem para diminuir a pressão do óleo que vai para a zona dos balanceiros mas neste caso pretendemos que seja injectada um maior quantidade pelo que o que se costuma fazer é fazer mais 1 ou 2 rasgos idênticos no mesmo “bearing”. Para ilustrar melhor o que pretendo dizer, tomei a liberdade de fazer 2 desenhos que anexei.

Outro dos pontos a ter em atenção são o sistema de balanceiros, mais propriamente os pedestais.

Mesmo que se mantenham os balanceiros originais, desde que devidamente equilibrados do ponto de vista de peso e aligeirados, em detrimento dos modernos montados em rolamentos, a questão principal é a capacidade de manter o veio onde estes funcionam do devido lugar.

A vibração causada nas altas rotações propaga-se pelo varão e causa irregularidades no timming de abertura e fecho das válvulas. A Cosworth, no tempo dos motores SCA, tentou diminuir o problema dividindo a meio o varão e colocando na união um o-ring de modo a que não se desse perda de pressão de óleo. Outra das soluções é a substituição dos pedestais por outros mais largos e resistentes.

A solução mais elegante que vi para este problema foi a usada pela PIPER e que passava por ter todo o sistema integrado na tampa de válvulas, em que os pedestais estão juntos com a tampa e desta forma todo o conjunto funciona como uma só peça muito mais sólida.

Ao reler os posts aqui colocados, onde há referencias ao motor BMW M12, deixem-me referir que estes motores apenas começaram a ser ganhadores após a BMW ter comprado um motor FVA e adaptado o desenho das câmaras de combustão e dos pistões na versão M12/6, que muito sucesso teve nos anos 70 e inicio dos 80 na categoria F2. O mesmo que iria ser posteriormente desenvolvido, depois de diminuído para 1.5L, na versão M12/13 em F1.

Abraços
 

Anexos

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Andre. Santos

YoungTimer
Caro Fernando,

Vou aproveitar um tema que já foi falado por si - embora superficialmente - para fazer uma questão, o tema é a taxa de compressão dos motores.

A propósito da sua visita ao Circuito da Boavista, escreveu:

...até porque a rotação, com essa taxa de compressão não poderá ser elevada... 7000-7500rpms?.....

A minha dúvida é se para um mesmo motor, o simples aumento da taxa de compressão representa sempre um aumento da potência máxima? (preparações idênticas, apenas aumento de razão de compressão por muito teórico que a pergunta possa parecer)

A outra é se as rotações ficam condicionadas à partida com a utilização de taxas de compressão elevadas, como é que se pode encontrar um bom equilíbrio entre razão de compressão e RPM admitidas tendo em conta a potência máxima.
 

Eduardo Relvas

fiat124sport
Premium
(...)
A minha dúvida é se para um mesmo motor, o simples aumento da taxa de compressão representa sempre um aumento da potência máxima? (preparações idênticas, apenas aumento de razão de compressão por muito teórico que a pergunta possa parecer)

A outra é se as rotações ficam condicionadas à partida com a utilização de taxas de compressão elevadas, como é que se pode encontrar um bom equilíbrio entre razão de compressão e RPM admitidas tendo em conta a potência máxima.

O aumento da taxa de compressão acarreta um aumento das forças envolvidas em todo o ciclo de funcionamento do motor. É mais difícil comprimir a mistura, e a explosão resultante (presumindo que o combustível está à altura da compressão a que é forçado) é bastante mais violenta.

Isto implica um aumento directo do binário, que é a força bruta produzida pelo motor. A potência é uma função do binário multiplicado pelo regime de rotação, pelo que indirectamente aumenta-se a potência. Claro que isto é a nível teórico, porque há sempre outros factores e implicações, mas os termos básicos são estes.

Quanto à rotação, o problema que se põe são mesmo as forças em jogo... quanto maiores forem, menor é o regime que o motor poderá tolerar em segurança. Um motor a gasolina, a regimes baixos, poderia suportar taxas de compressão elevadíssimas, mas a necessidade de comportar regimes de rotação elevados limita a taxa escolhida. A relação taxa/regime máximo é algo variável, porque além da taxa de compressão estática há também que perceber qual é a taxa dinâmica, ou seja, a que efectivamente se produz no motor em virtude do cruzamento das válvulas produzido pelas cames em uso. Num motor com um cruzamento grande, podem-se usar taxas estáticas da ordem dos 11:1 e mesmo assim atingir regimes da ordem das 10,000 rpm em relativa segurança.

Claro que tudo isto depende de muitas outras variáveis, como a construção do motor, relação curso/diâmetro, etc. Mas teoricamente falando, os parâmetros rodam em torno disto.

Espero ter esclarecido alguma coisa... se houver mais alguma questão, é só dizer.

Um abraço!
 

Andre. Santos

YoungTimer
Caro Eduardo Relvas,

Obrigado pela explicação. Mas o aumento da taxa de compressão não implica uma dificuldade adicional ao ganho de rotação por parte do motor? Apesar do maior binário? Ou pelo contrário, facilita o aumento de rotação?

Eu pergunto porque conheço uma pessoa que está a "preparar" um motor de um clássico muito comum entre os entusiastas, um Ke20 e uma das coisas que fez foi o aumento da taxa de compressão (ele não sabe valores mas diz que foi muito e que foi feito por um suposto conhecedor...), tanto que levou uns pistões forjados para permitir o funcionamento com essa taxa.

Mas agora não consegue que o motor funcione nas devidas condições, tem enorme dificuldade em colocar o motor a trabalhar, quando consegue tem que o manter acima das 3000 RPM e só "canta" mais afinado quando se carrega forte no acelerador. Isto tendo em conta que está a levar com Gasolina 98.

Eu só vi o carro duas vezes mas quando ele me contou isto fiquei intrigado, pois não sei até que ponto não terá exagerado no aumento da razão de compressão. Mas também ainda está numa fase muito preliminar pois ainda tem muito serviço para fazer, desde logo a montagem de uns carburadores a sério e algum trabalho na cabeça do motor.
 
OP
OP
Fernando Baptista

Fernando Baptista

Clássico
Vivam

Isto de só vir a este fórum esporadicamente tem destas coisas... respostas tardias...

Parabéns ao Eduardo Relvas pelo excelente post que concordo inteiramente.

Um dos grandes problemas associados ao aumento da taxa de compressão está relacionado com a ignição pois caso não tenhamos possibilidade de usar gasolina com mais de 100 octanas dificilmente teremos possibilidade de ter uma utilização válida.

O aumento da taxa de compressão necessita de um adiantamento de ignição proporcional e mesmo assim como o desenho das câmaras de compressão não foi idealizado para esse objectivo dificilmente se consegue uma boa queima.

Caso não haja esse cuidado, provocamos auto-detonação (auto-ignição da mistura antes da ignição provocada pela vela) e logo sobre-aquecimento (pois ocorrem 2 ignições por ciclo) e incapacidade de aumento de regime do motor.

É um dos erros clássicos dos ditos conhecedores de receitas fáceis...

É possível a utilização de taxas de compressão até 12:1, em rotações elevadas e logo com árvores de cames com um grande cruzamento (300º-320º), mas apenas com uma configuração do avanço da ignição estático a rondarem os 20º pelas 1500rpms. Isso corresponderá a um avanço máximo da ignição de cerca de 45º e isso caso consideremos câmaras de combustão modernas tipo pentroof...

Daí termos sempre de ter em atenção a configuração da ignição (distribuidor) adequada e nunca usar os distribuidores originais.

Há muitos mais factores a ter em conta e raramente há receitas instantâneas.

Abraços
 

Eduardo Relvas

fiat124sport
Premium
Caros amigos,

O amigo Fernando já respondeu e bem, concordo plenamente. Vou só complementar um bocadito:

- Primeiro, um motor com maior taxa de compressão é mais difícil de mover. Seja pelo motor de arranque (recomenda-se usar um motor moderno com mais potência e se possível mais rotação), seja depois por todas as forças envolvidas no ciclo do motor. Mas em correspondência obtém-se mais força também como resultado da explosão.

- Segundo, é essencial saber qual é a taxa de compressão. Isto porque logo para começar há que saber qual a gasolina que pode usar. Taxas muito elevadas podem exigir combustíveis com 100 ou mais octanas para funcionar devidamente.

- Terceiro, nunca se deve mexer tanto apenas num parâmetro do motor. Tudo o resto tem de acompanhar, o motor é como uma orquestra, tudo tem de estar em consonância. Tem de haver uma came bastante mais cruzada, a carburação tem de estar preparada para debitar a mistura correcta, e acima de tudo, há o perfil da curva de avanço do distribuidor. Sem tudo isto conjugado, não há resultados correctos.

- Quarto, os pistões forjados são, apesar de tudo, mais sensíveis a condições incorrectas de funcionamento. Sim, são mais duros, mas com a dureza vem a fragilidade, e se forem insistentemente submetidos a condições não ideais, podem bem falhar sem pedir licença nem dar o mais pequeno aviso, por isso há que ter cuidado.

Posto tudo isto, é como foi dito... não há receitas fáceis e instantâneas. Convém fazer bem o trabalho de casa antes.

Um abraço!
 
OP
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Fernando Baptista

Fernando Baptista

Clássico
Olá

Existe outro problema com a utilização de taxas de compressão elevadas e que já o tinha referido nesta thread anteriormente...

Uma vez que estamos a falar de taxas de compressão e de rotações elevadas, teremos de usar velas muito frias.

A minha recomendação vai para as Lodge 3HLN (as minhas preferidas;)) ou para as Champion N2. Caso queiramos usar velas de eléctrodo projectado as NGK B9EV são optimas.

Notem que neste caso é preferível usar velas em sem o eléctrodo projectado pois a taxa de compressão é alta e o risco do pistão bater na vela aumenta. Mesmo quando falamos sobre a possibilidade de usar velas com eléctrodos projectados deveremos usar, por exemplo as NGK B9 e não as BP9.

As referencias/modelos que indiquei são mais indicadas para os Motores Ford mas servem de exemplo...

Abraços
 
Espectaculo tudo o k li,nao encontro no meu humilde portugues adjectivo adequado e nao quero correr o risco de adjectivar mal.Tanto Eduardo Relvas como Fernando Baptista,muito acima da media,sabedoria e conhecimento,temos muita sorte em teelos por ca.
Caro Fernando Baptista, se nao foor abuso da minha parte,sera que pode explicar melhor,sobre o fio de cobre najunta da cabecca.Percebi a ideia,mas gostava de saber mais alguma coisa,tipo medidas do fio,colocaccao,e ja agora qual a marca da massa de cobre.
Abracco a todos e OBRIGADO.
 

Eduardo Relvas

fiat124sport
Premium
A conversão para anéis de cobre serve para aumentar a estanquecidade da câmara de combustão, ajudando a junta de cabeça no seu trabalho. Esta conversão consiste em maquinar a superfície do bloco e da cabeça em torno dos cilindros, para criar um rasgo onde assentar anéis de fio de cobre que serão depois comprimidos entre as superfícies dos dois elementos e a junta da cabeça.

Há várias versões diferentes, mas em inglês chama-se a isto "wills rings". Aqui tens um exemplo:

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Estes são bastante largos, é quase que um o-ring gigante em cobre, mas são ocos. Neste caso, eles são os únicos responsáveis por reter a compressão dos cilindros, não precisam de junta (motor de mota refrigerado a ar, não tem galerias de arrefecimento e só duas de óleo com o-rings para as vedar) Há outra versão para aplicações com menos espaço e com junta tradicional, em que literalmente se usa um fio de cobre muito fino, tipo corda de piano. Se deres uma volta pela net encontras vários sites de fornecedores e especialistas que fazem isto, com exemplos. Eu tenho isto explicado numa das minhas bíblias, mas não a tenho aqui comigo agora, se precisares de mais alguma informação diz que eu procuro.

A massa de cobre, se eu percebi bem, é um antigripante que serve para evitar que as peças se colem entre si por oxidação. Eu uso imenso, é daqueles ingredientes indispensáveis numa boa oficina. Pode-se comprar em qualquer loja de qualidade, ou então pela internet em sites como a eBay, procura por "copper grease" (massa de cobre) ou "anti-seize compound" (composto anti-gripagem).

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Um abraço!
 

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Caro Eduardo Relvas,obrigdo pela resposta,os wills rings percebi perfeitamente como funcionam,desconhecia esta tecnica,julgo serem muito bons para blocos que utilizam camisas,tipo alfa romeo anos 80,quanto a massa,essa ja conhecia,mas julgo que nao E essa,ou percebi mal.Explico melhor.Massa para colocar entre a cabecca e o bloco do motor,nao sendo necesario a junta.Gostava de ter acesso a sua BIBLIA,se possivel diga-me como?Livro, apontamentos etc.
Abracco e OBRIGADAO.
 

Eduardo Relvas

fiat124sport
Premium
Não, a massa de cobre serve para evitar que componentes sujeitos a corrosão ou falta de lubrificação possam colar.

Usa-se nos parafusos da cabeça, em roscas, porcas, na traseira das pastilhas de travão para evitar que chiem, etc. Na junta não se aplica, a junta da cabeça geralmente é aplicada em seco.

A minha melhor bíblia é um livro chamado "Modifying and tuning Fiat-Lancia twin-cam engines", foi escrito pelo grande mestre Guy Croft. Podes encontrar muita coisa escrita por ele no seu próprio site, com fórum próprio onde ele vai publicando informação, mas o livro está esgotado há anos, e é muito procurado. Não é um tratado exclusivo dos motores Fiat, muita da informação é genérica e muito bem explicada, vale todos os cêntimos.

Um abraço!
 
OP
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Fernando Baptista

Fernando Baptista

Clássico
Olá

Realmente, usam-se com frequencia wills rings nos motores de competição, mas não era isso que pretendia referir no meu post, quando referi os famosos fios de cobre... era a versão mais "home made", pois não pretender reter a compressão, apenas ajudar, até porque no caso que refiro, são muito mais finos.

Também existe, com mais frequência, motores de corrida que usam "Cooper Nimonic gasket rings" que não são mais do que anéis feitos de Nimonic (liga à base de níquel que oferece muito boa resistência à fadiga e ao calor) e cobre e que vedam a ligação entre as camisas dos cilindros e a cabeça. A Coventry Climax usou-os com muito sucesso nos FWMV e começou a ser usado frequentemente por outros fabricantes em motorizações similares.

Ora vou tentar explicar com mais pormenor...

Nos anos 60 e 70, não estavam disponíveis as juntas de cabeça multi-layer como as que actuamente são comerciadas pela Cometic, por exemplo.

O que se usava era juntas com uma grande percentagem de amianto e com um anel de compressão (aro de metal que veda cada um dos cilindros da junta) o maior possível. Mas mesmo assim, como a taxa de compressão era elevada e como se usavam pressões de óleo elevadas, havia um risco elevado de quebra e logo a passagem de compressão para os canais de liquido de refrigeração e de óleo.

Para o evitar era comum, e ainda o é, usar-se fios de cobre (apenas 1 daqueles usados nos cabos multi-filares em cobre) e coloca-lo a fazer uma circunferência maior em volta de cada anel de compressão, ou apenas a separa cada um dos cilindros (qualquer coisa do género "OlOlOlO", onde o "O" corresponde a cada um dos cilindros e o "l" corresponde a apenas 1 dos filamentos de cobre).

Isto provoca maior pressão nessa área e como oferece resistência evita que a pressão da compressão seja espalhada por toda a junta, evitando a sua deformação.

Espero ter esclarecido.

Abraços
 
Olá

Realmente, usam-se com frequencia wills rings nos motores de competição, mas não era isso que pretendia referir no meu post, quando referi os famosos fios de cobre... era a versão mais "home made", pois não pretender reter a compressão, apenas ajudar, até porque no caso que refiro, são muito mais finos.

Também existe, com mais frequência, motores de corrida que usam "Cooper Nimonic gasket rings" que não são mais do que anéis feitos de Nimonic (liga à base de níquel que oferece muito boa resistência à fadiga e ao calor) e cobre e que vedam a ligação entre as camisas dos cilindros e a cabeça. A Coventry Climax usou-os com muito sucesso nos FWMV e começou a ser usado frequentemente por outros fabricantes em motorizações similares.

Ora vou tentar explicar com mais pormenor...

Nos anos 60 e 70, não estavam disponíveis as juntas de cabeça multi-layer como as que actuamente são comerciadas pela Cometic, por exemplo.

O que se usava era juntas com uma grande percentagem de amianto e com um anel de compressão (aro de metal que veda cada um dos cilindros da junta) o maior possível. Mas mesmo assim, como a taxa de compressão era elevada e como se usavam pressões de óleo elevadas, havia um risco elevado de quebra e logo a passagem de compressão para os canais de liquido de refrigeração e de óleo.

Para o evitar era comum, e ainda o é, usar-se fios de cobre (apenas 1 daqueles usados nos cabos multi-filares em cobre) e coloca-lo a fazer uma circunferência maior em volta de cada anel de compressão, ou apenas a separa cada um dos cilindros (qualquer coisa do género "OlOlOlO", onde o "O" corresponde a cada um dos cilindros e o "l" corresponde a apenas 1 dos filamentos de cobre).

Isto provoca maior pressão nessa área e como oferece resistência evita que a pressão da compressão seja espalhada por toda a junta, evitando a sua deformação.

Espero ter esclarecido.

Abraços
 
Desculpem a falta de conhecimento de como se faz as citacoes,mas o k queria realmente dizer era k tinha percebido a explicaccao do Fernando Baptista.Gostava de saber o que E realmente usado,1 filamento ou +,e qual a medida+-.
Ha uns k nao dormem de noite,para saber o k fazer de dia.....Eduardo Relvas e Fernando Baptista,sao ao contrario ou nao,mas penso k dormem muito pouco ou nada de dia,e escrevm GRANDES ensinamento de noite,sei dar muito valor aos vossos ensinamentos e conhecimentos e o mais importante,E k partilham as vossas sabedorias.OBRIGADA.
Obs.Ja tenho o Forum do Guy Croft nos meus favoritos.
 

Eduardo Relvas

fiat124sport
Premium
Boa noite caro amigo,

Assim que puder ir dar volta na garagem, já vejo do livro e trago as indicações para colocar aqui sobre isso... tenho andado a evitar entrar lá porque ainda tenho imenso trabalho a terminar antes de entrar de férias (um título cada vez mais teórico, porque vou aproveitar uma boa parte delas para adiantar os trabalhos do meu doutoramento e dar umas horas de formação...), e se entro lá dentro começo a ficar com vontade de sujar as mãos e já de lá não saio tão depressa...

De resto, disponha... esta vai sendo a minha pequena escapatória à carga do serviço. ;)

Um abraço!
 

pintodealmeida

GT Abarth
Lá me levou para outro Lotus Elan (este verde) que só de olhar para o chassis via-se logo que haviam muitas coisas esquisitas.

Este estava inscrito em Grupo 5, como se isso quisesse significar que se pode usar tudo o que vem à cabeça! Para os que não estão a par, Grupo 5 é uma especificação FIA, baseada no anexo K… não vou chatear mais mas o que quero dizer é que mesmo essa especificação tem homologação!

Maxilas de travão actuais a trás e a frente, discos ventilados… Não é que o motor tinha montados 2 webers 48!!! Mas que raio estava dentro daquele bloco?

Depois do mecânico e o piloto (gente simpática) me terem visto a falar em estrangeiro até que me mostravam os dados de afinação do carro que dispunham, no entanto fiquei abismado quando nenhum me consegui dizer que relações de caixa tinham nem qual a relação final do diferencial…

Lá continuei a cumprimentar algumas pessoas, mais por simpatia do que por conhecimento e a adorar aquele ambiente.

Também é o que mais gosto nas Corridas, é o ambiente das boxes!

Por acaso também estive a "chagar" a malta do Lotus Verde que infelizmente acabou por ficar todo desfeito na última prova.

Esse carro, epá... será um 1600 Gr5, mas lembro-me que conseguia na Boavista fazer voltas a 6 segundos dos carros da frente, Porsches, Capri Demoniaco e pelo meio os Escorts bem envenenados, como o do JJ.

Por acaso estive lá a debater com a malta do Lotus os pneus, que podem ficar espantados se calhar, mas os pneus com que fazem melhor tempo são de uma largura apenas equivalente a 195.
Os Escorts usam tipo o "dobro".

Nota: José Luís, o pessoal do Lotus Verde usa um Panda Van a trabalho, aquele da "caixa" traseira.
 
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