A partir do início dos anos 90, apareceu no mercado uma tecnologia a qual prometia elevar significativamente o rendimento dos motores: o cabeçote com quatro válvulas por cilindro, mais conhecidos como “16V”.

Os motores de 16 válvulas, posto que a grande maioria dos automóveis brasileiros possuem quatro cilindros. Consequentemente, um propulsor de seis pistões terá 24 válvulas e um de oito, 32. E assim por diante. E qual a vantagem dessa tecnologia?

QUAL A FUNÇÃO DAS VÁLVULAS?

A válvula é um componente do cabeçote – mecanismo responsável pela admissão da mistura ar/combustível e expulsão dos gases de escape, por meio da abertura e fechamento das câmaras de combustão, e pertence a um grupo maior chamado cabeçote. Grosso modo, o cabeçote possui a função de “pulmão” do motor.

O vídeo abaixo, feito pela Ford Motor Company, mostra como funciona um motor de quatro tempos (admissão (1), compressão (2), combustão(3) e escape(4)):

Existem dois conjuntos de válvulas: de admissão e escape. As primeiras funcionam para receber a mistura de ar/combustível novos. As de exaustão, ou escape, se abrem após a combustão, para que os gases de escape saiam do motor.

Enquanto o ciclo se encontra na fase de admissão (1), as válvulas de admissão abrem e as de exaustão permanecem fechadas. Na compressão e combustão (2 e 3), o cabeçote permanece selado, a fim de obter maior hermeticidade e melhorar seu rendimento. No final do ciclo, escape (4), essas válvulas abrem enquanto as de admissão ficam vedadas.

Se você deseja aprender mais informações sobre motores de quatro tempos, este artigo aborda os ciclos Otto e Diesel com mais profundidade.

No vídeo, na parte de cima do esquema, aquelas “varetas” que sobem e descem junto das molas são as válvulas. Elas são responsáveis pela entrada e saída de mistura carburante no motor.

QUAL O OBJETIVO DO CABEÇOTE MULTIVÁLVULAS?

Como o software de injeção eletrônica regula automaticamente a quantidade de combustível a ser admitido, o desafio dos engenheiros, na parte mecânica, reside em conseguir que o propulsor absorva mais ar, com o objetivo de aumentar sua potência e torque. Em suma, fazer o motor “respirar” melhor.

Antes do desenvolvimento desta tecnologia no início dos anos 70, os engenheiros equipavam os motores com válvulas grandes, ampliando a área de entrada da mistura ar/combustível e saída dos gases de escape para obter o ganho de rendimento.

Porém, havia efeitos colaterais desagradáveis, como alto consumo e baixo rendimento em altas rotações, devido ao alto peso dos componentes. Exemplos de empresas que utilizaram essa solução foram a Chrysler e Dodge, nos motores Hemi V8, e a Ford do Brasil, na família CHT, os quais foram produzidos entre os anos 70 e 90.

Buscando sanar o problema, as equipes de desenvolvimento encontraram uma alternativa: ao invés de fazer cabeçotes com duas válvulas grandes, colocar quatro menores, com áreas totais de admissão e escape maiores. Após a construção de protótipos e testes exaustivos, concluiu-se que a solução funcionou de forma satisfatória, obtendo o incremento esperado na performance com ligeiro aumento no consumo.

POPULARIZAÇÃO

Assim, o rendimento de um motor com quatro válvulas por cilindro se mostrou superior e viável. Por exemplo, os Chevrolet Vectra B (1996-2004), possuíam motores de 8 e 16 válvulas, com mesmo bloco e cabeçotes diferentes. Enquanto o primeiro rendia 110 cv e 17,7 kgf.m de torque, o de quatro válvulas por cilindro entregava 141 cv e 19,6 kgf.m de força (Fonte: Clube do Vectra).

Chevrolet Vectra B, com motores de 8 e 16 válvulas

Dando outro exemplo, também da Chevrolet, o motor Família II 2.0 8V descrito acima, de 110 cv e 17,7 kgf.m de torque tinha rendimento próximo ao seu irmão da Família I, 1.6 16V, o qual entrega 108 cv e 14,8 kgf.m de força. Apesar de o propulsor maior possuir mais torque, as potências se mostram bastante semelhantes. Andando em altas rotações, os propulsores com cabeçotes multiválvulas apresentavam desempenho bastante superior aos mais simples, especialmente em estradas.

As figuras abaixo mostram as diferenças mecânicas entre os motores de duas e quatro válvulas por cilindro:

Cabeçote de 8 válvulas (2 por cilindro).

Cabeçote de 16 válvulas (4 por cilindro, ou multiválvulas).

DESVANTAGENS

Por outro lado, nem tudo se resumia a alta performance em um motor multiválvulas. As desvantagens se mostravam significativas, especialmente em suas primeiras versões sem comandos variáveis. Uma crítica recorrente aos multiválvulas pioneiros recaía na falta de fôlego em baixas rotações, pois havia a necessidade de esperar o motor “encher”  até superar os 3.000 giros por minuto para o desempenho prometido florescer.

Esta característica ocorria devido ao coletor de admissão mais longo em relação às unidades com duas válvulas por cilindro, necessária para obter bom funcionamento em altos regimes. Por outro lado, ela resultava em condução cansativa na cidade, com o agravante do maior consumo de combustível, pois o motorista precisava acelerar mais para obter rendimento. Em baixas rotações, entregava desempenho apático.

COMANDO DE VÁLVULAS VARIÁVEL, O VVT

Com o intuito de melhorar o desempenho em baixas rotações, causado pelo coleto de admissão mais longo, os engenheiros desenvolveram um componente de geometria variável, o qual encurtasse em baixas rotações e alongasse conforme a progressão dos giros. Eis o princípio do comando de válvulas variável.

O comando de válvulas variável logrou sucesso em sanar o baixo rendimento do motor em baixas rotações, cuja função consiste em gerenciar a admissão e escape com mais eficiência ao mesmo tempo em que preserva o bom rendimento em regimes de rotações elevadas.

O fator consumo foi resolvido e até aprimorado com as novas tecnologias de motores, mais notadamente comando variável, injeção direta e turbocompressor. A eficiência energética subiu de 15% para mais de 40%, em média, com a aplicação destas inovações. A qualificação dos reparadores e maior oferta de peças, profissionais e cursos técnicos aumentou a aceitação entre os consumidores, diante da quase onipresença de propulsores com cabeçotes multiválvulas nos dias de hoje.

MANUTENÇÃO

Outra grande queixa dos proprietários de veículos multiválvulas e, principalmente, dos mecânicos, reside na complexidade dos serviços de manutenção e retífica. Devido ao estágio tecnológico mais avançado, este tipo de cabeçote possui mais componentes e sua montagem e desmontagem exige maior cuidado e tempo de mão-de-obra.

Retificar um cabeçote de 16 válvulas chegava a custar o triplo de um com duas válvulas por cilindro nos anos 1980 e 1990, fato que rapidamente afastou os compradores e tornou a tecnologia mal-vista em seu princípio, pois a maioria dos motoristas evita veículos de manutenção cara.

Novamente, o avanço da tecnologia quebrou o paradigma, especialmente com o aumento da confiabilidade e extensão da vida útil dos propulsores. O valor do reparo continua mais elevado, mas a melhoria da confiabilidade geral dos propulsores raramente traz a necessidade de retificar o cabeçote de unidades motrizes modernas.

No passado, grande parcela dos consumidores evitava veículos multiválvulas, fato o qual deixou de ocorrer na última década. Caso o consumidor ainda deseje veículos com motor de duas válvulas por cilindro, ficará restrito a propulsores de tecnologia obsoleta e rendimento inferior. Este cuidado continua valendo para os modelos mais antigos e se mostra impossível de observar para veículos de cinco anos ou menos.

NÃO HÁ COMO DETER O AVANÇO TECNOLÓGICO

Na prática, qual a diferença entre os motores de 8 e 16 válvulas? Nos mais antigos, o desempenho em baixas rotações se mostrava fraco e bom nas mais altas. Nos modernos, a performance dos multiválvulas é superior em qualquer situação. Assim, comandos de válvulas simples tendem a cair em desuso. Os “16V” mais antigos tinham manutenção cara e frequente, e os “8V não.

Enquanto os conjuntos motrizes mais recentes raramente necessitam de reparo em ambos os casos, devido à melhoria da confiabilidade. Motores de quatro válvulas por cilindro antigos consumiam mais combustível que seus pares de duas, quadro que se inverteu atualmente, devido ao avanço na eficiência energética.

Enfim, a marcha do avanço tecnológico se mostra irreversível e restarão pouquíssimos motores de duas válvulas por cilindro, especialmente depois que os motores de aspiração forçada – mais conhecidos como turbinados – ganharem terreno em nos mercado, o que tem ocorrido a passos largos. Atualmente, rejeitar propulsores “16V” significa ficar preso no passado.