Essencial para determinar a eficiência do motor, a taxa de compressão, num motor de combustão, é, para a grande maioria dos condutores, uma espécie de magia que acontece dentro do bloco. No entanto, é essa "magia" que vamos passar, aqui, a explicar…
A taxa de compressão de um motor é uma medida que indica a relação entre o volume da câmara de combustão quando o pistão está no ponto morto superior e o volume da câmara de combustão quando o pistão desce até ao ponto morto inferior.
Por outras palavras, é a relação entre o volume da câmara de combustão na posição máxima e mínima.
Essa medida é essencial para determinar a eficiência do motor, pois quanto maior for a taxa de compressão, maior a potência e a eficiência energética. Não admira por isso que a variação da taxa de compressão tenha sido ao longo da história do automóvel objeto de uma pesquisa constante, mas sem grande aplicabilidade prática.
Ainda que o estudo sobre a influência desta característica remonte ao início do século vinte no domínio da aeronáutica, no automóvel o primeiro sistema do género surgiu pela mão da Saab.
Conhecido por SVC o sistema pretendia reduzir o consumo em trinta por cento de um motor de 1,6 litros de cilindrada e cinco cilindros. A taxa de compressão variava devido ao ajuste da inclinação da parte superior do motor, um mecanismo complexo que acabou por não ser aplicado.
Mais tarde, também a Porsche registou a patente de uma biela com uma cabeça articulada, cujo movimento ascendente e descendente fazia mudar a posição do pistão para, dessa forma, modificar o volume da câmara de combustão, alterando a taxa de compressão.
Um dos problemas que condicionou bastante a utilização de sistemas de compressão variável foi o controlo da detonação, já que a probabilidade de esta ocorrer, com danos para o motor, cresce com o aumento da taxa de compressão.
O efeito da taxa de compressão
Depois de muita investigação, coube primeiro à Infiniti e depois à Nissan utilizar pela primeira vez num motor o conceito de compressão variável.
Conhecido por sistema VC-T este é o único motor de compressão variável do mundo.
Na Nissan o motor de três cilindros, 1,5 litros, sobrealimentado aplicado no sistema e-Power tem uma taxa de compressão que pode variar desde os 8:1 até aos 14:1. Uma amplitude que permite um funcionamento estacionário suave e muito progressivo.
Na infiniti (marca de luxo da Nissan) o motor funciona segundo o mesmo princípio, mas tem mais cilindrada e não faz parte de um sistema híbrido em série, pelo que transmite diretamente a sua força às rodas.
Revendo o que já foi dito, a taxa ou relação de compressão é o número de vezes que o pistão comprime, durante o seu percurso ascendente, a mistura ar e combustível que entra no cilindro e nessa circunstância é a caraterística mais importante, quer num motor de ciclo Otto ou Diesel.
Quanto maior é a compressão, maior é a pressão na combustão e maior é a força com que os gases empurram o pistão na fase descendente até este atingir o ponto morto inferior.
Na prática, esta é a única fase de funcionamento de um motor em que ele produz trabalho útil. Desta forma, compreende-se que um aumento da relação de compressão consegue gerar mais força a partir da mesma quantidade de combustível, o que se traduz em gerar mais energia com o mesmo consumo.
Porém, e como já dissemos, também a compressão tem um limite: a autoignição ou detonação, que é um fenómeno que consiste na inflamação espontânea da mistura ar e combustível devido ao aumento da temperatura que esta atinge ao ser comprimida.
Como se fosse magia
O fenómeno da autoignição obriga a que se escolha entre ter alta potência com baixa eficiência ou alta eficiência com uma limitação clara da quantidade de ar e combustível que se pode queimar dentro dos cilindros. Ou seja, temos de escolher entre um motor glorioso ou eficiente, ou uma mistura de ambos.
O sistema VC-Turbo proposto pela Infiniti e pela Nissan permite desfrutar de uma relação de compressão muito alta quando necessitamos de eficiência e de uma compressão baixa quando precisamos de potência. Assim, podemos ter um motor de gasolina ultra-eficiente para híbridos que se pode transformar, quando necessário, num potente 1.5 Turbo no caso da Nissan ou num 2.0 Turbo no caso da Infiniti, num passo de mágica!
Na teoria, são motores que podiam funcionar com vários tipos de combustível. Trata-se de um sistema realmente engenhoso e sofisticado. A cambota convencional é neste caso substituída por uma outra, com uma forma diferente, em que o ângulo do balanceiro é regulado por uma biela que se move mediante um sistema elétrico.
Este sistema tem ainda a vantagem de o motor de três cilindros poder prescindir de um eixo de equilíbrio e de haver uma redução da força que os pistões exercem sobre os cilindros (conhecidas por forças de segunda ordem), graças ao facto de a biela descrever um movimento mais vertical