Prepare-se para mergulhar no mundo dos motores turbinados e descobrir como essa tecnologia está revolucionando o mercado automotivo.
A tecnologia automotiva tem evoluído de maneira notável ao longo dos anos, e uma das inovações mais impactantes no mundo dos motores de veículos, é o motor turbo. Nos últimos anos, ele se tornou uma escolha popular entre motoristas em busca de desempenho superior, eficiência e uma experiência de direção superior.
Exploraremos o que é um motor turbo, como ele funciona e as vantagens que proporciona aos motoristas, desde economia de combustível até um maior respeito pelo meio ambiente.
O que é um Motor Turbo?
Um motor turbo é uma tecnologia que utiliza um compressor para aumentar a quantidade de ar que entra na câmara de combustão. Isso resulta em um desempenho superior e maior eficiência em comparação com os motores aspirados tradicionais. Vamos entender melhor como essa tecnologia funciona.
Funcionamento de um Motor Turbo
O motor turbo opera aproveitando a energia que geralmente seria desperdiçada em um motor aspirado. Ele utiliza o fluxo de gases de escape para alimentar uma turbina conectada a um compressor. O processo pode ser dividido em várias etapas:
Vantagens de um Motor Turbo
Os motores turbo oferecem uma série de vantagens que têm atraído a atenção dos consumidores e das montadoras:
A Tecnologia Turbo no Mercado Automotivo
Espalhado-se rapidamente pelo mercado automotivo, muitas montadoras incorporando motores turbo em seus veículos. Modelos de entrada, sedãs de luxo e SUVs estão recebendo motores turbinados para atender às demandas dos consumidores por desempenho e eficiência.
Os motores turbo representam uma revolução na indústria automobilística, oferecendo uma combinação única de desempenho, eficiência e respeito ao meio ambiente. Com a capacidade de fornecer mais potência e economia de combustível, estão moldando o futuro da mobilidade.
À medida que a tecnologia turbo continua a avançar, podemos esperar ver ainda mais veículos equipados com essa inovação nas estradas, proporcionando uma experiência de direção emocionante e eficiente.
Quando se trata de aumentar a potência e a eficiência dos motores a combustão interna, o turbocompressor é uma tecnologia vantajosa, entenda!
Também conhecido como turbo ou turbocharger, este dispositivo engenhoso utiliza os gases de escape para injetar ar nos cilindros, o que resulta em um desempenho superior e uma experiência de condução mais emocionante.
Para entender completamente a magia por trás do turbocompressor, é importante conhecer seu funcionamento. Este dispositivo é composto por um par de rotores radiais, conectados em um único eixo, que desempenham papéis cruciais no processo. Um dos rotores atua como turbina, enquanto o outro age como compressor.
O turbocompressor é conectado ao coletor de escape de um motor de combustão interna. A energia dos gases de escape, gerados pelo motor, é aproveitada para fazer a turbina girar. Essa turbina está ligada ao rotor compressor por meio de um eixo comum. O rotor compressor é, na verdade, um compressor centrífugo que tem a tarefa de capturar o ar atmosférico e comprimi-lo antes de injetá-lo nos cilindros do motor.
A principal vantagem do turbocompressor é o aumento da densidade do ar que entra nos cilindros. A compressão do ar permite adicionar mais combustível à mistura, o que resulta em um aumento significativo na potência gerada a cada ciclo de combustão.
Para ilustrar esse ponto, imagine um turbocompressor funcionando a uma pressão de cerca de 1 kg/cm², fazendo com que o motor admita o dobro de ar em um mesmo espaço físico, sem alterar as dimensões do cilindro.
Nesse cenário, é necessário misturar o dobro de combustível com o ar para manter a proporção estequiométrica, que é ideal para a combustão. Esse ar e combustível são então encaminhados para a câmara de combustão, resultando em um aumento substancial na potência do motor.
No entanto, vale ressaltar que o processo de compressão também aumenta a temperatura do ar, o que pode afetar a densidade. Para combater esse efeito, é comum o uso de um trocador de calor chamado intercooler, posicionado entre o compressor e a admissão do motor.
O turbocompressor oferece uma série de benefícios para os motores de combustão interna, tornando-o uma escolha popular entre fabricantes e entusiastas do automobilismo:
O turbocompressor é uma tecnologia automobilística revolucionária que transforma motores comuns em máquinas poderosas e eficientes.
Sua capacidade de aumentar a potência, melhorar a eficiência de combustível e reduzir as emissões o torna uma escolha atraente para fabricantes e entusiastas de automóveis em todo o mundo. Com o uso adequado e manutenção, os motores equipados com turbocompressor podem oferecer uma experiência de condução emocionante e sustentável.
Fique atento para mais avanços emocionantes nesta tecnologia à medida que a indústria automobilística continua a evoluir e buscar maneiras de proporcionar um desempenho excepcional com maior responsabilidade ambiental.
A história do turbocompressor é repleta de inovação e evolução, desde os primeiros conceitos patenteados até sua adoção nos carros de passeio. Vamos explorar essa jornada fascinante, que culminou no aumento da potência e eficiência dos motores automobilísticos modernos.
Tudo começou em 1885, quando Gottlieb Daimler patenteou a ideia de pré-comprimir o ar induzido aos cilindros de um motor. Onze anos mais tarde, Rudolf Diesel repetiu a ação, mostrando o interesse crescente na otimização da combustão.
O turbo como o conhecemos hoje só foi inventado em 1905 pelo engenheiro suíço Alfred Büchi, que descreveu uma máquina reciprocante na qual a energia dos gases de escape impulsionaria o fluxo da mistura ar-combustível. Essa inovação formou a base para os turbocompressores modernos.
Embora os turbos tenham sido desenvolvidos, inicialmente, para motores com grande deslocamento, como os marítimos, ferroviários e aeronáuticos, sua primeira aplicação prática foi em uma locomotiva a diesel. Na época, esses motores eram cruciais para as indústrias de transporte e construção.
Em aviões, os turbocompressores resolveram o problema da rarefação do ar em grandes altitudes, permitindo voos mais altos sem perda de desempenho. Em 1919, a General Electric marcou um marco ao instalar um turbocompressor em um avião biplano e voar a 8.700 metros de altitude, estabelecendo um novo recorde mundial.
A indústria automobilística demorou a adotar os motores turbo. Somente em 1938, a fabricante suíça de motores Saurer lançou seu motor turbodiesel para caminhões, que alcançou grande sucesso devido ao aumento significativo do torque e da potência, chegando a 40%. Dos caminhões para os carros de passeio, levaram-se mais 20 anos até a chegada dos turbos, com uma breve passagem pelo mundo do automobilismo.
Em 1952, a Cummins inscreveu nas 500 Milhas de Indianápolis um carro de corridas com motor turbodiesel. Naquela época, a corrida fazia parte do calendário da Fórmula 1, tornando-o o primeiro (e único) carro diesel na Fórmula 1 até hoje.
Embora não tenha vencido a corrida, o Cummins Diesel Special completou todas as 500 milhas sem parar nos pit stops, demonstrando a durabilidade e eficiência dos motores turbo.
Finalmente, em 1962, o turbo conquistou os carros de passeio com a Chevrolet lançando a versão “Spyder” do Corvair Monza.
Este veículo utilizava um flat-6 de 2.4 litros sobrealimentado por um turbocompressor, produzindo impressionantes 151 cv de potência. Foi um passo marcante que estabeleceu o turbo como uma tecnologia promissora para melhorar o desempenho dos carros de passeio.
Hoje, os turbocompressores são amplamente adotados na indústria automobilística, proporcionando potência, eficiência e desempenho impressionantes. A jornada desde as primeiras ideias até a aplicação nos veículos de consumo representa a busca contínua por inovação na engenharia automotiva.
No mundo da engenharia automobilística, existem duas tecnologias principais para impulsionar a potência dos motores: o turbocompressor e o supercompressor. Ambos desempenham um papel fundamental na maximização da eficiência e desempenho dos motores de combustão interna. Vamos explorar como esses sistemas funcionam e as diferenças entre eles.
O turbocompressor é um dispositivo que se conecta ao coletor de escape de um motor de combustão interna e utiliza uma abordagem engenhosa para aumentar a potência. Funciona aproveitando a energia que normalmente seria desperdiçada nos gases de escape do motor. Ele funciona aproveitando a força dos gases de escape do motor para comprimir o ar de admissão, aumentando assim a potência e a eficiência do motor.
Por outro lado, o supercompressor, também conhecido como compressor mecânico ou sobrealimentador, funciona de maneira diferente. Em vez de aproveitar a energia dos gases de escape, ele depende do movimento gerado pelo motor para operar. Isso é alcançado por meio de polias e correias que conectam o supercompressor ao motor. Ele depende do movimento gerado pelo motor para comprimir o ar diretamente. Ambos os sistemas têm como objetivo aumentar a massa de ar admitida pelo motor, permitindo uma queima mais eficiente do combustível e, portanto, um desempenho aprimorado.
Ambos os sistemas ofereçam benefícios em termos de potência e eficiência, eles têm diferenças significativas em termos de complexidade, eficácia em diferentes faixas de rotação e custo. A escolha entre um turbocompressor e um supercompressor depende das necessidades específicas do motor e das preferências do fabricante.
Tanto o turbocompressor quanto o supercompressor desempenham um papel crucial no mundo dos motores de combustão interna, ajudando a impulsionar a indústria automobilística para novos patamares de desempenho e eficiência.
A válvula de alívio, conhecida como wastegate, controla a pressão do turbo em carros com turbocompressor sem geometria variável. Ela permite apenas que parte dos gases de escape passe pela turbina, regulando a pressão máxima. Isso faz com que o compressor gire mais lentamente, estabilizando a pressão do turbo. A wastegate redireciona os gases restantes para o coletor de escape. Existem versões internas e externas dessa válvula. Às vezes, ao mexer no turbo ou aumentar a pressão máxima, a wastegate pode precisar ser substituída. Com a crescente adoção de turbos de geometria variável, que não dependem dessas válvulas para controlar a pressão, a necessidade delas está diminuindo.
Motores podem ser aspirados (sem aumento de fluxo de ar) ou equipados com compressor mecânico (como um turbo ou supercompressor). Os aspirados dependem da sucção natural, mas têm limitações na quantidade de combustível que podem queimar. Compressores mecânicos aumentam a massa de ar admitida, permitindo queima de mais combustível, aumentando a potência.
Atualmente, os fabricantes preferem aumentar a compressão interna para disfarçar a ineficiência da aspiração natural, mas isso pode prejudicar a durabilidade dos motores. Compressores mecânicos evitam o turbo-lag, melhorando a aceleração. Eles usam uma correia ligada ao virabrequim do motor.
Turbos aproveitam a energia dos gases de escapamento para comprimir o ar, enquanto os compressores mecânicos consomem torque do motor. Ambos dependem da carga e da rotação do motor para gerar pressão.
Válvulas wastegate e blow off controlam a pressão máxima do turbo.
A válvula de prioridade, ou blow-off valve, é semelhante à wastegate, mas em vez de controlar o ar que passa pela turbina, controla o ar direcionado para o coletor de admissão ou filtro de ar. Geralmente usada em veículos preparados, ela atua quando há uma desaceleração brusca, evitando danos ao turbocompressor e produzindo um som característico durante a desaceleração.
O turbo flutter, também conhecido como refluxo, ocorre quando um turbocompressor gera pressão positiva, mas não há mecanismo de alívio de pressão. Quando o condutor retira o pé do acelerador e fecha a borboleta, o ar pressurizado não tem para onde escapar, aumentando a pressão no sistema. Eventualmente, a pressão no sistema se torna maior do que a gerada pelo compressor, fazendo o ar retornar para o compressor e sair pela admissão, criando um som característico.
Esse fenômeno também pode reduzir o turbo lag, pois mantém o sistema cheio de ar pressurizado quando a borboleta está fechada. Ele pode causar desgaste na turbina e outros componentes devido à freada brusca no turbo, sendo mais comum em pistas do que nas ruas.
A discussão sobre o turbo flutter envolve considerações sobre o desgaste dos componentes e a qualidade da preparação do sistema.
A geometria variável é um mecanismo que ajusta o tamanho interno da turbina (carcaça quente) para adequar a quantidade de ar admitida de acordo com a faixa de rotação do motor. Isso ajuda a reduzir o turbo lag em baixas rotações, pois o mecanismo pode ficar total ou parcialmente fechado, pressurizando rapidamente o sistema para proporcionar uma aceleração rápida. Em altas rotações, o mecanismo fica mais aberto para permitir uma maior quantidade de ar e evitar uma mistura muito rica.
Esse sistema usa pequenas aletas montadas em um prato ou coroa para variar o tamanho da câmara de compressão. Geralmente, é encontrado em motores a diesel, que têm temperaturas de gases de escape mais baixas em comparação com motores a gasolina.
Turbo e compressor mecânico têm vantagens e desvantagens, com potencial para aumentar significativamente a potência dos carros de rua. A eletrônica embarcada ajuda a eliminar o turbo-lag, tornando-os ideais para motores de baixa cilindrada. Além disso, os turbos contribuem para a redução das emissões de CO² em motores de fábrica, alinhados com as metas de redução de emissões.
Os turbocompressores têm diversas aplicações em motores de ciclo 4 tempos, tanto no processo tradicional como no método de geometria variável. Também são usados em motores de 2 tempos, o que requer um projeto e construção complexos devido às particularidades desses motores, como a entrada de ar pelas janelas laterais das camisas.
Em motores 2 tempos a gasolina, que não possuem válvulas, apenas janelas, e motores 2 tempos a diesel, que têm apenas válvulas de escape, o acionamento mecânico dos turbos é feito por meio de engrenagens e pode envolver um sistema de embreagem especial. Esse sistema permite que o turbo seja acionado somente pelos gases de escape quando atingem uma temperatura específica, geralmente entre 60% e 70% da potência máxima do motor.
Ao adaptar turbos para motores, um ganho excessivo de potência (acima de 50%) pode reduzir a vida útil do motor e exigir alterações estruturais em outras partes do veículo, incluindo o chassi, que pode sofrer torções.
Há uma associação incorreta entre o uso do turbocompressor e um maior consumo de combustível.
Na verdade, o sistema otimiza a alimentação do motor, e muitas vezes, o aumento no consumo de combustível ocorre devido a uma condução inconsequente do veículo. No futuro, é possível que todos os veículos com motores a combustão interna venham de fábrica com turbocompressores instalados, devido a razões econômicas, tecnológicas e ambientais.
Embora o uso de turbos seja mais conhecido em automóveis de uso diário, eles são equipamentos indispensáveis em motores a diesel, equipando 100% dos motores projetados e fabricados em todo o mundo. Nos motores a diesel, a eficiência é crucial, e os turbos desempenham um papel fundamental para melhorar o desempenho e a economia de combustível.
Mesmo em motores diesel pequenos, com 1 a 2 cilindros, os turbos são utilizados para aumentar a eficiência.
*Com informações de Quatrorodasbrasil e wikipedia