Ordem de explosão fusca x subaru

[realenemy]

Ok, todo mundo acha que a solução pro fusca é o motor do subaru. O motor do fusca vibra pra cacete e o do subaru é mansinho mansinho. Imagino que o subaru tenha um sistema de contrabalaço do virabrequim é claro, mas a grande diferença está na ordem de explosão dos dois. Alguem vê a possibibildade, vantagens e quais são as modificações necessárias pra rodar o motor do fusca na mesma ordem de explosão do subaru?

[Master Vader]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

Ok, todo mundo acha que a solução pro fusca é o motor do subaru. O motor do fusca vibra pra cacete e o do subaru é mansinho mansinho. Imagino que o subaru tenha um sistema de contrabalaço do virabrequim é claro, mas a grande diferença está na ordem de explosão dos dois. Alguem vê a possibibildade, vantagens e quais são as modificações necessárias pra rodar o motor do fusca na mesma ordem de explosão do subaru?

Com o virabrequim original do Fusca (na sua geometria e nem levando em consideração as medidas de curso), somente duas possibilidades de Ordem de ignição são possíveis...
1-4-3-2 ou 1-2-3-4-, ambas com as mesmas caracaterísticas de vibração.
O que daria para fazer no motor do Fusca é o chamado sistema de Lancaster, que se baseia na eliminação das forças resultantes do movimento de translação dos componentes ligadois ao vira.
Como por exemplo nos motores 4 cil em linha com dois eixos que giram no dobro da rotação com massas excentricas para balanceá-lo.
No caso do Fusca existe uma componente de momento ( e não de força), que tende a gerar uma vibração torcional do bloco.
Caso façamos um sistema de eixos que anule este momento, ele passará a funcionar como um motor elétrico (hehehehe) sem vibração alguma.
Porém nada simples de se fazer, principalmente pelo espaço necessário.

[realenemy]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

Com o virabrequim original do Fusca (na sua geometria e nem levando em consideração as medidas de curso), somente duas possibilidades de Ordem de ignição são possíveis...
1-4-3-2 ou 1-2-3-4-, ambas com as mesmas caracaterísticas de vibração.
O que daria para fazer no motor do Fusca é o chamado sistema de Lancaster, que se baseia na eliminação das forças resultantes do movimento de translação dos componentes ligadois ao vira.
Como por exemplo nos motores 4 cil em linha com dois eixos que giram no dobro da rotação com massas excentricas para balanceá-lo.
No caso do Fusca existe uma componente de momento ( e não de força), que tende a gerar uma vibração torcional do bloco.
Caso façamos um sistema de eixos que anule este momento, ele passará a funcionar como um motor elétrico (hehehehe) sem vibração alguma.
Porém nada simples de se fazer, principalmente pelo espaço necessário.

Sim Mestre, era esse sistema que me referia ao dizer "contrapesos". Você é bem mais familiarizado, pois só assim praqueles 2.4 funcionarem direito...

Aliás, esse sistema lancaster veio pra ficar, os diesels mega eficientes europeus todos usam.


Não consegui fotos do motor do subaru desmontado pra ter certeza que ele tem dois eixos em baixo do virabrequim (é bem provável que tenha).

Mas a grande questão é que a ordem de explosão do subaru seria o equivalente a um fusca com ordem 1234 (explodem ambos os cilindros de cada lado). A estabilidade desse motor deve-se ao sistema lancaster então, não a ordem de explosão?


Edit:


Indo além, lembro das honda CB. As 350 e 360 bicilindricas tinham pistões opostos, o que gerava uma vibração absurda. As 400-450 herdaram o sistema da CB200: Os dois pistões sobem juntos (um em compressão e outro em exaustão) e o lapso da volta é compensado pelo contrapeso do virabrequim e também um eixo ao estilo lancaster.

[Rafael_MO]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

Vader,

Esse momento torsional que existe no bloco seria causado pela falta de contrapesos no virabrequim?

Digo isso pois fiz um trabalho para uma disciplina na faculdade sobre sistemas Biela e manivela, e procurei muito sobre viras e etc. No caso do VW aircooled, o vira original não tem contrapesos, já os forjados ou viras de maior curso, todos tem contrapesos(nas partes de ligação de um colo de biela ao outro e nas ligações de colo de biela com o colo de mancal do bloco).

Segundo o professor me explicou depois, a função dos contrapesos é deixar o centro de massa coincidente ao eixo longitudinal do virabrequim(que passaria de ponta a ponta, bem no meio dos colos que vão nos mancais de bloco). Conseguindo que o centro de massa coincida alí, existe uma eliminação de momentos que seriam gerados, devido a inércia rotacional do virabrequim(se não me engano, é isso mesmo).

De fato, todos os viras que vi de carros atuais(claro que não ví todos) tem contrapesos conforme citei acima.

Li em outros locais que antigamente, os preparadores, principalmente dos EUA que usavam viras originais(como nos fórmula Vee) soldavam contrapesos no vira, para evitar esse tipo de coisa. Mas falavam muito que esse artifício era para evitar flexão do virabrequim(essa parte nunca entendi direito).

Abraço!

[realenemy]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

Rafael,

O vira do fusca não utiliza contrapesos pois cada cilindro está a 180° do outro, sendo cada cilindro o próprio contrapeso do outro. Claro que na prática não se verifica um sistema totalmente eficiente. Já no do subaru da pra ver algum contrapeso:

[fernando ferro]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

Show essas infirmações

mas em fim... que precisa fazer pra tirar essas vibrações,
dá muito trabalho isso?

[Rafael_MO]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

Rafael,

O vira do fusca não utiliza contrapesos pois cada cilindro está a 180° do outro, sendo cada cilindro o próprio contrapeso do outro. Claro que na prática não se verifica um sistema totalmente eficiente. Já no do subaru da pra ver algum contrapeso:

Realenemy,

Sim, concordo com você que o vira de Fusca é simétrico, tendo um colo de biela como contrapeso do outro.

Aí que tá a dúvida.... Pra que contrapesos que vem nos vras modernos?

Outra idéia que tive sobre a explicação dos contrapesos é que eles são uma maneira de distribuir, de maneira mais uniforme ao longo de todo vira a sua massa, evitando que, na secção formada por só um colo o centro de massa esteja desalinhado com o eijo longitudinal do virabrequim. Com contrapesos, essa mesma secção teria o centro de massa alinhado com o eixo longitudinal do virabrequim.

Enfim, vamos esperar as respostas dos experts.

Abraço!

[realenemy]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

E mais ou menos por ai Rafa. A grande diferenca e que nos motores mais modernos vc vai encontrar um par de eixos que giram um ao contrario do outro, sob o virabrequim (em motos e bem comum, inclusive nas monocilindricas). Creio que adaptar isso num bloco de fusca seja impraticavel...

[Gump-GTI]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

mas se reparar nessa foto do vira do subaru, os cilindros tb estao a 180°

e aqui uma foto do vira forjado pra fusca

[Master Vader]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

mas se reparar nessa foto do vira do subaru, os cilindros tb estao a 180°

e aqui uma foto do vira forjado pra fusca

O vira do Subaru tem geometria identica à do fusca.
Os contrapesos existentes não geram balanceamento diferente, pois como o eixo é simétrico não aparecem vibrações em função da rotação. caso existissem não seria possível nem mesmo o balanceamento desta peça.
E conseguimos balancear este vira original do fusca (sem contrapesos) não conseguimos? e com pequenos furos feitos com brocas após a avaliação em máquinas de balanceamento.
Por que então os contra pesos???

imaginem o vira do Fusca como 4 viras de motor 1 cilindro.
Teremos para cada virabrequim que pode ser chamado de virabrequim fundamental, um mancal de biela (moente) deslocado do centro dos mancais fixos (munhões), isto sim gerará vibração ao girar, pois teremos uma massa deslocada.
Aí obrigatoriamente deveremos colocar um contra peso (massa contrária ao moente), de modo a termos uma rotação sem vibrações.
Assim balanceamos as massas girantes deste virabrequim fundamental.

Porém se temos 4 virabrequins fundamentais unidos de forma simétrica como é no fusca, subaru, Ap, Opala, e muitos outros 4 tempos, não teremos nenhuma vibração em função da rotação.

Dizemos então que as massas girantes estão balanceadas.

Para que então os contrapesos nestes virabrequins??
Quando colocamos um contrapeso para cada mancal de biela, anulamos a vibração localmente, sem necessitar do efeito dos outros mancais, assim o esforço ao longo do virabrequim diminui, além disto como trata-se de uma peça com certa elasticidade, as deformações que aconteceriam ao longo de seu comprimento pelos esforços de desbalanceamento locais, acabam afetando (mesmo que levemente os mancais ao redor das bielas , ou seja os mancais fixos.
Isto é cada vez mais drástico em virabrequins mais longos, como os dos Aps e demais viras de motores 4 cilindros em linha e pior ainda nos 6 ou mais cilindros em linha.

Assim, apesar de teoricamente não ser necessário contra pesos para balancear as massas girantes em virabrequins de motores com cilindros em número par de motores 4 tempos, sua utilização trás alguns benefícios:

1) A maior estabilidade do virabrequim aumentando a confiabilidade dos mancais fixos (munhões)
2) O aumento da inércia da árvore, permitindo o uso de volantes de menor massa e diâmetro (se possível)

Por este motivo que os virabrequins de alta performance de Fusca mesmo os Lepe de ferro Fundido possuem contra pesos, pois aliviam o esforço nos mancais fixos.
Vibrações devidas às massas girantes não serão afetadas em nada pelos contrapesos nestes casos.

Agora vem a segunda parte...

O balanceamento das peças alternativas (que nada tem a ver com o virabrequim girando), como as bielas, e pistões...

Estas peças moimntam-se de forma alternada para cima e para baixo (no nosso caso para esquerda e para a direita) gerando forças alternativas. Como estas forças não seanulam totalmente, mpois não são exatamente nos mesmos eixos, acabamos tendo uam vibração em função das massas alternativas.

Num motor 4 tempos 4 cilindros podemos ter vibrações de formas diferentes...

Num motor em linha as forças se anulam em relação à simetria (centro dos cilindros), não gerando força nem mesmo momento, pois por exmplo no momento que o cilindro estiverem no PMS 1 e 4 e no PMI 2 e 3 , teremos as duas forças (1 e 4 ) para cima e (2 e 3)para baixo as quatro se anulando, pois estão dispostas simetricamente em relação ao centro do motor.

No caso do Fusca isto não ocorre...
(vou ter que falar de um defeitinho do Air cooled comparado com o Ap ... Arghhhhh!)
se tivermos os cilindros 1 e 3 no PMS e 2 e 4 no PMI, teremos as forças se anulando, porém existirá um momento gerado em relação à simetria dos cilindros, quetentará girar o bloco num plano perpendicular ao virabrequim e com vetor vertical (viajei muito ... heheheh!!)
Esta vibração torcional é inevitavel num boxer 4 cilindros e é maior quanto maior for o curso e a rotação.
Isto gera uma menor estabilidade que um Ap por exemplo (Buááááááá!!!!).

Para Acabar com este fenômeno somente o sistema de lancaster com eixos de balanceamento. no caso do Fusca dois eixos com massas opostas (uma em cada lado da extremidade do eixo ambos girando em sentidos contrários e na mesma rotação do motor.

O sistema de Lancaster não define quantos eixos de massas devem ser utilizados, nem mesmo se na rotração, no dobro da rotação, etc, mas sim o estudo para definir como anular as forças de desbalanceamento das peças alternativas.
Assim os contrapesos cuidam do balanceamento daquilo que gira e o sistema de lancaster daquilo que sobe e desce (ou vai da esquerda para direita).

Só para ficarmos com mais raiva ainda... O seis cilindros do Opala não precisa de sistema de Lancaster, pois todos os esforços alternativos de 1a Ordem e 2a Ordem tanto de Forças como de momentos é nulo, daí sua suavidade de funcionamento e costumeira longevidade de seus mancais mesmo em preparações mais fortes.

[realenemy]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

Mestre, a discussão está de altíssimo nivel, muito obrigado pela sua contribuição. Não sou engenheiro (sou designer), então falho no conhecimento teórico.

Me ocorre outra questão que, se influencia na vibração do motor, o sr pode nos esclarecer: O motor do fusca, assim como os SBC, tem comando de válvulas no bloco, que empurra tuchos e varetas num vetor 'para fora' do motor, aí o balanceiro envia a força devolta pro 'centro' do motor, ao passo que os subaru e muitos motores de hoje em dia tem comando de válvulas no cabeçote. Essa diferença no valvetrain afeta também a vibração do motor, ou não chega a gerar algo perceptível pro motorista?

[Master Vader]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

Mestre, a discussão está de altíssimo nivel, muito obrigado pela sua contribuição. Não sou engenheiro (sou designer), então falho no conhecimento teórico.

Me ocorre outra questão que, se influencia na vibração do motor, o sr pode nos esclarecer: O motor do fusca, assim como os SBC, tem comando de válvulas no bloco, que empurra tuchos e varetas num vetor 'para fora' do motor, aí o balanceiro envia a força devolta pro 'centro' do motor, ao passo que os subaru e muitos motores de hoje em dia tem comando de válvulas no cabeçote. Essa diferença no valvetrain afeta também a vibração do motor, ou não chega a gerar algo perceptível pro motorista?

O comando, ou comandos de válvulas geram sim vibrações pelas massas excentricas. trata-se de uma vibração resultante das massas girantes, assim como o virabrequim, caso os cames não fiquem dispostos de forma simétrica no eixo, devem ser balanceados com contra pesos.
Contudo, como as massas envolvidas são bem menores que as do virabrequim e a rotação é a metade do virabrequim, os efeitos por este desbalanceamento é muito pequeno e portanto desprezado.
Da mesma forma as válvulas, varetas e tuchos quando se movimentam geram forças alternativas que ocasionam vibrações, e da mesma forma por estarem ocorrendo em função de uma rotação bem menor que o vira e serme massas bem pequenas não são compensadas com sistemas que anulem as vibrações.
O custo de sistemas para balancear tais efeitos é muito mais alto que a utilização de materiais mais nobres nas válvulas (e leves) em motores que necessitam destes requintes tecnológicos.
Vejam que os motores 4 cilindros (todos 4 tempos) tem deficiência em função das vibrações das peças alternativas (pistões - parte da biela - pino e anéis), contudo este fenômeno pode ser atenuado com alguns cuidados, como virabrequim de curso menor e/ou bielas longas (melhorando o fator Lambda r/L), emesmo assim temos motores com cursos absurdos de mais de 90mm em carros de passeio...

(deixa eu meter o pau agora... "com todo o respeito"), mas o Ap, com seu curso de 92,8mm naversão 2.0 nunca foi um primor de suavidade...
O motor 2.4 da GM usado no Vectra elite 2.4 16Válvulas, tem curso ainda maior de 94,5mm, porém é bem mais suave, pois usa o princípio do Sistema de Lancaster que neste caso indica dois eixos no dobro da rotação girando em sentidos contrários, deixando-o bem suave...

Agora sejamos bem criteriosos...

A vibração existirá caso tenhamos os motivos geradores dela, ou seja:
Desbalanceamento
Falta de contra pesos (quando necessários)
Excesso de curso e/ou bielas curtas (fator r/L superior a 0,30)

Assim para eliminarmos deveremos na realidade gerar uma outra vibração de mesma intensidade e sentido contrário!

O que isto significa:

Antes de pensarmos em anular as vibrações que podem aparecer em determinado projeto de motor, devemos tentar dimensionar o motor para que não as tenha, e não pensar em sistemas para compensá-las.
As vibrações existentes já são um desperdício de energia e quando criamos sistemas para anulá-las, novo desperdíco se cria, pois ou aumentamos a inércia das peças, ou criamos sistemas que deverão ser movidos às custas de energia do próprio motor.

Assim:

Cursos pequenos de virabrequim, bielas longas, pistões leves, pistões com o pino recuado (em direção à cabeça do pistão), são as opções mais adequadas para evitarmos vibrações sem precisarmos de soluções típicas da NASA.

[Rafael_MO]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru



Show de bola! hehehehe

Material muitíssimo interessante!

E só para lembrar, nosso querido Aircooled dá show em muitos motores mdernos em relação a R/L!!! Nos Aircooled originais(biela de 5,394" e curso de 69mm) temos uma R/L de 0,251 !

Ele pode pecar em alguns pontos, mas ganha em muitos outros. E como sempre foi o foco do projeto do Fusca: simplicidade e funcionalidade, nisso ele sempre foi mestre!

Abraço a todos!

PS: Só pra ilustrar o que o Vader sitou sobre suavidade de funcionamento de motores GM 6cc: http://www.youtube.com/watch?v=vZU-dE3vDsI (meu irmão Opaleiro que me mostrou essa...)

[marzano]

Re: Ordem de explosão fusca x subaru

Assim:

Cursos pequenos de virabrequim, bielas longas, pistões leves, pistões com o pino recuado (em direção à cabeça do pistão), são as opções mais adequadas para evitarmos vibrações sem precisarmos de soluções típicas da NASA.

Show de bola esse topico.
Pensando em um funcionamento mais suave optei em montar um motor 1904cc (74x90,5) com bielas 5,5". So não terá pistões de pino deslocado.
Até a ventoinha é balanceada.
Espero que fique silencioso..

[]s