Os diferentes ciclos de funcionamento dão características diferentes aos propulsores e alguns estão sendo popularizados por reduzirem o consumo
Os avanços na eletrificação não significa que os motores a combustão interna estão acabando. Os carros movidos a gasolina, etanol ou diesel seguem evoluindo para queimarem o combustível de forma mais eficiente.
A grande questão em um motor a combustão é a eficiência térmica. Maior parte de seu esforço é perdido na forma de calor e atrito. Em média, a eficiência térmica fica entre 20 e 30%.
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Alguns motores novos já estão chegando a 40%. Isso significa que ele extrai mais do combustível queimado, traduzindo em consumo menor.
Um segredo para esses ganhos está no ciclo de funcionamento. O mais comum é o Otto, mas já está no mercado alguns que funcionam no Miller e no Atkinson.
Vamos explicar o que é cada um e como eles ajudam seu carro a queimar menos combustível.
O funcionamento mais comum em motores de combustão interna é o ciclo Otto. Nele ocorrem os quatro tempos, admissão, compressão, combustão e exaustão, com uma vela de ignição no papel de detonar o combustível.
Esse ciclo é usado pela grande maioria dos motores novos. Soluções como turbo, injeção direta, comando de válvulas variável e taxa de compressão mais alta ajudam a tirar mais eficiência deles.
O ciclo Atkinson é o que busca a maior eficiência térmica e resulta na maior economia de combustível. A contrapartida disso é ter a menor densidade de potência.
Por isso, ele é mais usado em veículos híbridos, já que o motor elétrico supre essa força menor. Mas temos no mercado alguns modelos que trabalham em ciclo Atkinson sem ter ajuda da eletrificação, como o Nissan Sentra.
O diferencial desse ciclo está no tempo de abertura das válvulas. As de admissão ficam abertas por mais tempo, incluindo uma parte do ciclo de compressão.
Isso reduz a taxa de compressão efetiva, já que o pistão empurra parte do ar admitido para fora do cilindro. O ciclo de compressão é menor que o de expansão, gerando pressão maior dentro da câmara de combustão durante a explosão.
O resultado final é a geração maior de energia mecânica queimando menos combustível. O motor 1.8 do Toyota Corolla híbrido trabalha dessa forma e possui eficiência térmica de 40%, enquanto um que trabalha em ciclo Otto fica entre 20 e 30%.
Mas existe a desvantagem de gerar menos potência. Seguindo com o 1.8 do Corolla como exemplo, a versão que trabalha em ciclo Atkinson gera 101 cv, enquanto a que funciona no ciclo Otto rende 143 cv.
O uso do comando de válvulas variável permite que alguns motores atuem no ciclo Atkinson em determinadas condições, para reduzir o consumo.
Enquanto o ciclo Atkinson foi muito difundido por causa dos carros híbridos, o Miller ainda é pouco conhecido. Ele foi usado pelo Mazda Millenia entre 1993 e 2002, depois disso sumiu do mercado por alguns anos.
Agora ele está voltando a ser usado pelo grupo Volkswagen. As novas gerações dos motores TSI podem alternar entre os ciclos Miller e Otto para reduzirem o consumo.
O principio de funcionamento do ciclo Miller é similar ao do Atkinson, com as válvulas de admissão ficando abertas durante parte do ciclo de compressão. A diferença aqui é que existe um compressor ou um turbo empurrando mais ar para dentro da câmara de combustão enquanto isso ocorre.
Ainda assim, a compressão efetiva no Miller ainda é menor que a do ciclo Otto. O que resulta em um ciclo maior de expansão, que gera esse ganho em eficiência.
O ciclo Atkinson possui a limitação de ser mais eficiente em uma faixa mais específica de rotação, ele é fraco em baixas rotações. O uso do compressor ou do turbo compensa isso no Miller, deixando de exigir o auxílio de um sistema híbrido.
Outra vantagem dessa indução forçada é reduzir a temperatura na câmara de combustão, que resulta em emissões menores e menos risco de ter batida de pino. Diferente do Atkinson, esse ciclo pode até resultar em maior potência.
O grupo Volkswagen está usando o ciclo Miller em seus novos motores TSI das famílias EA211 e EA888. Essa primeira é produzida no Brasil e já teve a nova geração confirmada para ser usada nos modelos nacionais.
No caso desses motores, o funcionamento alterna entre os ciclos Otto e Miller. O primeiro ajuda em situações onde o motorista exige mais desempenho, enquanto o segundo reduz o consumo.
O 1.5 TSI Evo será usado em futuros modelos híbridos nacionais. Já o 2.0 TSI Evo5 acaba de estrear no país com o lançamento do Audi A5 de nova geração.
Fora o ciclo de funcionamento, esses motores também adotam taxa de compressão elevada, turbo com geometria variável e desativação de cilindros para ganharem mais eficiência.
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