Desempenho e consumo são afetados pelo ciclo termodinâmico utilizado
Atualmente, com o aumento da rigidez das regras de emissões, os motores à combustão precisam ser cada vez mais eficientes. Dessa forma, uma das estratégias encontradas pelas fabricantes foi alterar o ciclo termodinâmico de funcionamento do motor, o que traz algumas vantagens e desvantagens. Pensando nisso, a revista O Mecânico traz uma matéria explicando as principais diferenças e características dos ciclos Otto, Miller e Atkinson.
Começando com o ciclo Otto, ele é o mais tradicional e utilizado nos motores à combustão. Nele, os tempos de admissão e compressão são simétricos, onde a válvula de admissão fecha próximo do ponto morto inferior, permitindo que toda a mistura ar-combustível seja comprimida. Isso resulta em uma maior potência específica quando comparado aos outros ciclos, porém sua eficiência térmica é menor, especialmente em cargas parciais, o que impacta o consumo de combustível e emissões de poluentes. Um exemplo de motor que usa esse ciclo é o 1.4 TSI do grupo VW, da família EA211, que desenvolve 150 cv e 25,5 kgfm.
Já o ciclo Atkinson difere do Otto ao manter a válvula de admissão aberta por mais tempo durante a subida do pistão na fase de compressão. Com isso, parte da mistura admitida retorna ao coletor, reduzindo o volume real comprimido. Assim, há um aumento da eficiência térmica, pois o ciclo se aproxima mais de uma expansão completa dos gases, aproveitando melhor a energia da combustão. Por outro lado, isso reduz o torque e potência em comparação ao ciclo Otto, o que torna o Atkinson mais adequado para veículos híbridos, por exemplo, onde o motor elétrico compensa a diminuição de desempenho. O motor 1.8 2ZR-FXE da Toyota utiliza ciclo Atkinson, entregando 101 cv e 14,5 kgfm no etanol.
O ciclo Miller, por sua vez, tem semelhanças com o Atkinson ao atrasar o fechamento da válvula de admissão. Entretanto, o ciclo Miller pode trabalhar com sobrealimentação de um turbocompressor, por exemplo, para compensar as perdas de torque geradas pela menor taxa de compressão efetiva. Com isso, é possível alcançar maior eficiência térmica, além de manter os níveis de potência. O motor 1.5 TSI evo do grupo VW possui ciclo Miller de funcionamento, sendo mais econômico que o 1.4 TSI e entregando os mesmos números de 150 cv e 25,5 kgfm.
Do ponto de vista técnico, a principal diferença entre os três ciclos está na relação entre a taxa de compressão geométrica e a compressão efetiva. O Otto mantém ambas equivalentes, enquanto o Atkinson e o Miller reduzem a compressão efetiva sem diminuir a taxa geométrica, aumentando a eficiência do motor. Também, em motores com comando variável, é possível alternar entre os ciclos Otto e Atkinson conforme a carga solicitada.
Por fim, é importante que o mecânico saiba compreender as diferenças entre esses ciclos de funcionamento do motor à combustão, para ajudar na hora do diagnóstico e nos procedimentos de manutenção dos propulsores atuais.
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