Comando de válvulas de plástico torna carros mais leves e silenciosos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/05/2020

O módulo da árvore de comandos apresenta um design monolítico, com rolamentos integrados.
[Imagem: Fraunhofer ICT]

Plástico nos motores de carros

Engenheiros alemães criaram um comando de válvulas - também conhecido como árvore de comandos - inteiramente de plástico.

O comando de válvulas é um eixo dotado de saliências, cada uma controlando a abertura e fechamento de uma válvula de admissão ou exaustão, responsáveis, respectivamente, pela entrada da mistura ar-combustível na câmara do pistão e pela eliminação dos gases após a queima. Esta é uma das peças mais críticas para o aumento da eficiência de um motor a combustão.

A adoção dos plásticos nos carros não se fez por acaso: eles são mais leves, reduzindo o consumo de combustível, são mais baratos e é mais fácil e rápido fabricar peças de plástico do que peças metálicas - peças de alumínio, por exemplo, requerem um sobretrabalho significativo após a injeção ou moldagem.

Mas o motor a combustão tem sido um campo onde os plásticos não avançaram muito, com o calor e o desgaste representando entraves significativos - a história é outra no campo dos carros elétricos, com os motores de plástico já despontando como uma alternativa promissora.

A equipe superou esse desafio escolhendo um plástico conhecido como "polímero termoendurecível", devidamente reforçado com fibras de carbono, vidro ou aramida. O resultado é um material quimicamente resistente, capaz de suportar elevadas temperaturas e resistir a grandes esforços mecânicos.

"O módulo da árvore de comando fica localizado no cabeçote, então normalmente ele fica no espaço superior do motor. Aqui, faz especialmente sentido reduzir o peso, pois isso também contribui para diminuir o centro de gravidade do veículo," disse Thomas Sorg, do Instituto Fraunhofer de Tecnologia Química, na Alemanha.

Comando de válvulas de plástico

A equipe construiu o comando de válvulas de plástico na forma de um módulo monolítico, o que significa que até os rolamentos estão integrados - em outras palavras, ele é fabricado como uma peça única, reduzindo assim o tempo de montagem na fábrica de motores.

Os testes em bancada, com o motor funcionando por 600 horas, mostrou como ganho adicional uma significativa redução no ruído emitido pelo motor.

"Nós podemos produzir módulos de comando de válvulas de polímero termoendurecido com muito mais facilidade do que seus equivalentes de metal leve [alumínio], e podemos fazê-lo economicamente em um processo de moldagem por injeção," enfatizou Sorg. "Embora a rigidez do polímero termoendurecido seja apenas um quarto da do alumínio, cuidados no projeto nos permitiram atender à deformação máxima permitida."

Embora a tecnologia pareça ter chegado tarde, tendo em vista a acelerada adoção dos carros elétricos, a substituição dos metais por polímeros pode dar uma sobrevida aos motores a combustão.

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