Taxa de Compressão

A taxa de compressão exprime quão fortemente um motor comprime o ar ou a mistura ar-combustível no interior de cada cilindro durante o curso de compressão. Define-se como a relação entre dois volumes: o espaço total no cilindro quando o pistão se encontra no ponto mais baixo do seu percurso e o espaço bem menor que sobra quando o pistão atinge o topo. Um valor de 10:1, por exemplo, significa que a mistura é comprimida até um décimo do seu volume inicial antes da ignição. Este simples número revela muito sobre o caráter de um motor, as suas exigências de combustível e a sua eficiência.

A taxa importa porque comprimir mais a carga antes da combustão torna o motor termicamente mais eficiente e capaz de extrair mais trabalho de cada unidade de combustível. Uma taxa de compressão mais elevada aumenta a pressão e a temperatura no cilindro no momento da ignição, o que significa que a queima subsequente empurra com mais força o pistão e liberta a sua energia de forma mais eficaz. A termodinâmica do ciclo do motor recompensa a maior compressão com mais eficiência e mais potência para uma dada quantidade de combustível, razão pela qual os engenheiros são sempre tentados a elevá-la tanto quanto as condições permitirem.

Nos motores a gasolina, porém, existe um teto rígido imposto pela detonação. À medida que a compressão sobe, sobe também a temperatura da mistura, e, a partir de certo ponto, o combustível pode inflamar-se de forma espontânea e irregular antes de a vela disparar, produzindo os picos de pressão destrutivos conhecidos por detonação ou batimento de bielas. Resistir a isto exige combustível de índice de octano mais elevado, que arde de forma mais controlada sob pressão, pelo que os motores a gasolina de alta compressão pedem combustível premium. Este compromisso limitou historicamente as taxas de compressão a gasolina à faixa aproximada dos 9:1 aos 13:1, ficando os valores mais altos reservados a motores concebidos em torno de combustível de elevado índice de octano ou de um comando inteligente da combustão.

Os motores diesel transformam esta restrição numa virtude, ao recorrerem à própria compressão para inflamar o combustível. Funcionam com taxas muito mais elevadas, habitualmente a partir de cerca de 15:1, porque o calor gerado só pela compressão do ar tem de ser suficiente para inflamar o gasóleo pulverizado no topo do curso. Não há vela; a alta compressão é a fonte de ignição. Esta é a razão fundamental pela qual os motores diesel são construídos de forma mais robusta do que as unidades a gasolina, já que têm de suportar as pressões muito maiores que tais taxas produzem.

A tecnologia moderna afrouxou alguns destes velhos limites. A injeção direta de combustível arrefece a carga admitida à medida que o combustível se evapora dentro do cilindro, permitindo aos motores a gasolina funcionar com compressão ligeiramente mais elevada sem detonar, ao passo que a sobrealimentação, que força a entrada de mais ar, exige normalmente uma taxa geométrica mais baixa para manter sob controlo as pressões de pico. Alguns motores avançados chegam a variar a sua taxa de compressão em andamento, para equilibrar eficiência e potência. A taxa de compressão situa-se assim no cerne da conceção do motor, intimamente ligada à cilindrada, ao desenho do pistão e ao comportamento mais geral do motor de combustão interna.