Quando o bilionário Bill Gates e a Khosla Ventures decidiram investir milhões na EcoMotors — uma empresa que concebe motores de êmbolos opostos — o mundo automóvel prestou atenção. Os motores de êmbolos opostos têm uma história longa e rica, mas têm permanecido em grande parte ausentes dos transportes rodoviários. A EcoMotors propôs-se a mudar isso com uma abordagem renovada a esta tecnologia esquecida.
O Que É o Motor OPOC?
A EcoMotors batizou o seu motor de OPOC — abreviatura de Opposed Piston Opposed Cylinder (Êmbolo Oposto, Cilindro Oposto). O design apresenta dois cilindros, cada um alojando dois êmbolos voltados um para o outro. Embora a arquitetura OPOC seja compatível com motores a gasolina (incluindo variantes movidas a álcool), a EcoMotors tem-se focado principalmente em aplicações a diesel.
Como Funciona o Motor OPOC
O motor OPOC funciona em ciclo de dois tempos, o que significa que os êmbolos opostos em cada cilindro completam um tempo motor numa única revolução do veio de manivelas. À medida que os êmbolos se deslocam em direção aos seus pontos mortos, descobrem as lumeiras nas paredes do cilindro — um êmbolo controla a admissão, o outro controla o escape. O escalonamento das lumeiras é cuidadosamente ajustado de modo a que a lumeira de escape abra ligeiramente mais cedo e feche mais cedo do que a lumeira de admissão, o que é essencial para uma troca de gases eficiente.
A eliminação de cabeças de cilindro, válvulas e os respetivos mecanismos de acionamento gerou ganhos significativos. Segundo a EcoMotors, em comparação com um motor diesel convencional de potência equivalente, o OPOC oferece:
- 50% de redução nas perdas por atrito
- 50% menos consumo de óleo
- 50% menos componentes no total
- 30–50% de redução de peso
- 2–4 vezes menor ocupação sob o capot
A Inovação Principal: Um Único Veio de Manivelas Central
O que distingue o OPOC dos designs anteriores de êmbolos opostos é a utilização de um único veio de manivelas central. As iterações anteriores exigiam dois veios de manivelas — um em cada extremidade do motor — tornando-os consideravelmente maiores e mais pesados. Esse volume confinava os designs mais antigos a locomotivas diesel e embarcações. Ao concentrar tudo em torno de um único veio de manivelas central, a EcoMotors tornou o formato de êmbolos opostos viável para uma gama muito mais alargada de veículos.
O Turbocompressor Elétrico: Resolvendo o Problema da Lavagem nos Motores de Dois Tempos
À semelhança de todos os motores de dois tempos, o OPOC necessita de um dispositivo externo para efetuar a lavagem dos cilindros quando as lumeiras estão abertas. A EcoMotors atribuiu esta função ao turbocompressor — mas isso introduz um problema óbvio: o turbocompressor é inútil no arranque, antes de os gases de escape acumularem pressão suficiente.
A solução é um motor elétrico integrado montado no veio do turbocompressor. Este não é um conceito inteiramente novo, mas a EcoMotors foi uma das primeiras a aplicá-lo a um design orientado para a produção. Eis como funciona:
- No arranque: O motor elétrico recorre a um conjunto de baterias a bordo para fazer rodar o turbocompressor e efetuar a lavagem dos cilindros antes de o motor atingir a velocidade de funcionamento.
- Em cruzeiro: O motor elétrico desliga-se e o turbocompressor funciona de forma convencional.
- A alta carga: Quando o fluxo de gases de escape é intenso, o motor elétrico inverte a sua função e atua como gerador, recuperando energia e recarregando a bateria.
Potencial de Desempenho e Vantagens Teóricas
A arquitetura de dois tempos do OPOC é teoricamente capaz de proporcionar o dobro da relação potência-cilindrada de um motor de quatro tempos comparável — embora este limite ainda não tenha sido atingido na prática. Outra vantagem mecânica advém do percurso dos êmbolos: como dois êmbolos opostos partilham a distância de curso, cada êmbolo apenas necessita de percorrer metade da distância de um êmbolo convencional à mesma velocidade do motor. Isto traduz-se diretamente em velocidades de êmbolo mais baixas e menor perda por atrito.
A EcoMotors afirma também que a geometria da câmara de combustão do OPOC permite uma lavagem dos cilindros excecionalmente completa, maximizando ainda mais a eficiência do ciclo de dois tempos.
Peter Hofbauer: O Engenheiro por Detrás do Motor
O OPOC deve grande parte do seu engenho a Peter Hofbauer, fundador, presidente e diretor de tecnologia (CTO) da EcoMotors. Hofbauer passou mais de duas décadas a liderar o desenvolvimento avançado de motores na Volkswagen, onde foi responsável por inovações como o VR6 — o compacto motor V6 de ângulo estreito de 15 graus da VW. Começou a conceptualizar o layout do OPOC vários anos antes de fundar a EcoMotors em 2008, e o seu percurso confere credibilidade considerável ao projeto.
Especificações Reais: O Modelo EM100
O protótipo diesel emblemático da EcoMotors, o EM100, acumulou mais de 500 horas num dinamómetro de chassis — o suficiente para confirmar que o design central funciona como pretendido. No entanto, a situação é mais matizada no que diz respeito às especificações de desempenho declaradas. Nas definições de potência máxima, o EM100 apenas cumpre os objetivos de potência e binário sem os sistemas de controlo de emissões ativos. Nessa configuração, a EcoMotors comercializa-o principalmente para aplicações militares, onde a relação potência-peso tem precedência sobre o cumprimento das normas de escape.
Para veículos civis de uso rodoviário, a EcoMotors oferece uma versão com diferente afinação do mesmo motor, com as seguintes especificações:
- Potência: 300 cv
- Binário: 746 N·m
- Melhoria de eficiência de combustível: ~15% em relação ao diesel convencional
- Emissões: Compatível com as regulamentações rodoviárias padrão nesta configuração
Embora 15% possa parecer modesto em comparação com a alegação de eficiência de 45–50% apresentada nos títulos, ainda assim representa um ganho substancial numa indústria em que os engenheiros lutam habitualmente por frações de um por cento.
Design Modular: Dois Motores, Um Grupo Motopropulsor
Um dos aspetos mais notáveis da arquitetura OPOC é a sua escalabilidade modular. A EcoMotors propõe a associação de duas unidades OPOC num único grupo motopropulsor de quatro cilindros, ligadas por um acoplamento controlado eletronicamente. O sistema funciona da seguinte forma:
- A baixa carga: Apenas um módulo funciona, operando na sua gama de maior eficiência.
- A alta carga: O segundo módulo é acoplado de forma suave através do acoplamento eletrónico.
- Vibração: Uma vez que o OPOC é intrinsecamente bem equilibrado, a reativação do módulo inativo produz ruído e aspereza mínimos.
Este conceito é semelhante à desativação de cilindros em grandes motores em V — mas com uma diferença crucial. Nos sistemas convencionais de corte de cilindros, os êmbolos desativados continuam a mover-se para cima e para baixo, gerando resistência parasita. No sistema modular OPOC, a unidade inativa pára completamente, eliminando totalmente essa perda. Na configuração emparelhada, cada módulo tem uma potência nominal de 240 cv, resultando numa potência combinada de 480 cv, alcançando alegadamente a melhoria máxima de eficiência de combustível de 45% e o cumprimento das normas estritas de emissões de escape.
O Que Vem a Seguir: O EM65 e os Planos de Expansão
A EcoMotors concebeu também um irmão mais pequeno do EM100: o EM65, uma unidade de dois cilindros de 75 cv, mais leve e compacta do que o modelo diesel emblemático. Ao contrário do EM100, o EM65 está planeado como motor a gasolina, abrindo a porta a uma gama mais alargada de aplicações:
- Veículos comerciais ligeiros e carrinhas
- Automóveis de passageiros
- Veículos híbridos elétricos
O OPOC é ainda uma tecnologia em desenvolvimento, e muitas das afirmações mais ousadas da EcoMotors estão por validar em condições reais. Ainda assim, o historial do seu principal designer — um homem que dedicou duas décadas à Volkswagen — confere-lhe credibilidade significativa. Vale também a pena referir que o trabalho de Hofbauer no OPOC ecoa a filosofia de engenharia da Porsche nos seus primórdios, uma ressonância adequada dado o papel fundacional do próprio Ferdinand Porsche na construção da marca Volkswagen.
Este artigo é uma tradução. Pode ler o original aqui: https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e5522.html
Publicado Outubro 21, 2021 • 7m de leitura
