Não tem muito tempo, o Blog True Car
publicou uma matéria técnica, bastante ilustrativa, com relação aos motores que
as montadoras denominam como Supercharger. Naquela matéria, eu prometi
explicar, também, o funcionamento dos Turbocompressores, e é exatamente o que
farei a partir de agora. Vamos lá?
Para começar, vamos as diferenças: Os
nomes são parecidos, já que um é Compressor, ou Charger, e outro é
Turbocompressor. Tanto um sistema quanto outro, são apêndices de
sobre-alimentação, ou indução forçada, para o motor. Suas funções não são outras
senão comprimir o fluxo de ar para o motor. Ar? Não era combustível? É,
combustível, mas sem o ar, na medida exata, o combustível não explode e o motor
não funciona. Mais para frente chegamos nesse assunto. O objetivo de comprimir o ar é
colocar mais ar dentro dos cilindros do motor, do que no sistema naturalmente
aspirado – como são todos os motores antes de receberem esses apêndices. Com um
ou outro, mais ar e mais entram e obtém-se mais potência de explosão em cada
cilindro, uma vez que um Turbocompressor ou um Supercharger proporciona entre 6
a 8 libras/pol² (Psi) ou 0,41 a 0,55 bar de pressão sobre os 14,7
lb/pol2 ao nível do
mar (1,01 bar de pressão atmosférica normal), o que dá aproximadamente 50%
a mais de ar no motor, o que deveria proporcionar 50% a mais de
energia, só que nenhum dos dois sistemas, isolados, são perfeitos, e o máximo a
que se pode chegar é uma melhora de aproximadamente 30% a 40%. Sabendo-se disso
tudo, finalmente as diferenças entre um Turbocompressor e um Supercharger é a
fonte de energia, já que alguma coisa tem de move ambos os compressores. O
Supercharger, como vimos na outra matéria, é acionado por uma correia ou
engrenagens, pelo próprio virabrequim. O Turbocompressor é um compressor
centrífugo, acionado pelo fluxo de gases do escapamento, que passa pelo rotor da
turbina e aciona o rotor do compressor – um rotor de cada lado, acionados por
um eixo único. Teoricamente, o Turbocompressor é mais eficiente por utilizar a
energia cinética dos gases queimados pela explosão para funcionar, e não “pesa”
no motor como o Supercharger, mas essa eficiência é relativa, ao se observar
que o Turbocompressor cria contrapressão no sistema de escape, e só funcionam
bem em rotações elevadas... exatamente o contrário do Supercharger, que só atua
bem em baixas e médias rotações. Adiante, você entenderá porque volta e meia eu
friso essa diferença.
Muito bem, com o aumento da densidade do ar causado pela compressão forçada pelo Turbocompressor, tem-se de adicionar mais combustível para equilibrar a mistura que será empurrada
para a câmara de combustão, que produzirá mais energia
a cada ciclo. Isso porque, com 1 kg/cm² de sobrepressão, o motor estaria trabalhando
com 2 atmosferas, que é o dobro de ar
que estaria no mesmo espaço físico, porém sem alterar as dimensões do cilindro.
Então, a matemática elementar nos diz que devemos dobrar a quantidade de
combustível nesse ar comprimido, para que a mistura permaneça estequimétrica – equação química, usada em termodinâmica para em referencia a mistura perfeita
de ar e combustível – mas não é o que acontece, e não se consegue dobrar a
potência do motor assim porque o excesso de compressão e a velocidade da
turbina, que chega a 150 mil Rpm, 30 vezes mais do que no motor naturalmente
aspirado, aquece demais o ar, reduzindo sua densidade, e se não for empregado
um Intercooler – trocador de calor – a perda causada por esse efeito é muito
grande, e a energia extra fica, mesmo, na casa dos 30% a 40% e só. E em giros
altos. Frisei de novo.
Sabendo de tudo isso que já
sabemos, então é só ir ali na lojinha, comprar um Turbocompressor e colocar no
carro, né? Não. Nos carros mais velhos, com carburadores, é muito mais
fácil aumentar a entrada de combustível, trocando
giclês, injetores e arrombando venturis e janelas, para se ajustar ao novo fluxo
de ar que entrará nos cilindros. Nos carros atuais, com injeção eletrônica de combustível, as coisas se complicam, e não é mais na
oficina do Zé que consegue-se instalar e acertar adequadamente um
Turbocompressor. Isso porque qualquer um dos sistemas de injeção depende de
sensores de oxigênio, no coletor de escapamento, que lêem se a relação ar-combustível
está correta, e quando a leitura mostrar que está faltando combustível, os
módulos tentarão corrigir a falha automaticamente, tentando enviar mais
combustível para a mistura. Se os cálculos não forem corretos, esse sistema vai
falhar e não fornecerá combustível suficiente, porque o software do módulo de
injeção não permitirá que isso ocorra, já que nem a bomba, tampouco os bicos injetores,
serão capazes de acompanhar o fluxo necessário. Aí, outras modificações terão
que ser feitas, e, como eu disse, não adianta mais ir em qualquer oficina, sem
recursos computadorizados. Então, cuidado; de Professores Pardais o mundo está
cheio e o Brasil mais ainda.
Bom, eu frisei várias vezes que
ambos os sistemas de sobrealimentação do motor são ineficientes. As montadoras
sabem disso, e o custo de um Supercharger ainda é bastante alto, por conta de
sua usinagem. O Turbocompressor é bem mais barato, mas também é um componente
dispendioso. Lembre-se que qualquer montadora sangra literalmente quando tem de
acrescentar um Dólar que seja em sua linha de montagem. Dessa forma, entendem
que é mais negócio aumentar a compressão interna do motor, reduzindo sua
durabilidade e escondendo a ineficiência
da aspiração natural, do que dotar o motor com compressores para resolver de
ver o problema. Interessante que a indústria de motores aeronáuticos não pensa
assim, e desde a II Guerra Mundial os motores a hélice são Turbocomprimidos. No
entanto, parece que uma luz anda brilhando no fim desse túnel, e essa luz é
proveniente da alemã Audi. Me é absolutamente impossível acreditar que apenas a
montadora de Ingolstadt tenha descoberto o sistema que vem empregando, até
porque suas maiores rivais, a BMW e a Daimler-Benz, já conheciam todos os
truques, uma vez que forneceram motores para a Força Aérea Alemã. Vamos ver
afinal que luz é essa, que de nova não tem nada, mas virou coqueluche:
Como sabemos agora, o motores com
Supercharger, por serem mecânicos, não apresentam o chamado turbo-lag, que é essa ausência de atuação do Turbocompressor em giros
mais baixos, por serem acoplados diretamente ao virabrequim, o que consume
parte da energia extra que geram. Sua construção, embora mais simples por não
ser necessária a válvula de alívio de pressão (Wastegate, Popoff ou Blowoff),
que é regulada pela relação dos diâmetros das polias, o que limita sua
eficiência em giros altos, e como já mencionado, sua usinagem é bastante cara. O
Turbocompressor, por seu lado, aproveita a energia que seria jogada fora, para
aumentar a massa de ar para o motor, em giros mais altos, e sua construção é
bem mais em conta. A esmagadora maioria dos motores dos modelos de médio porte
para cima tem configuração em V, ou mesmo VR, como gosta muito a Volkswagen (é
em V, bem estreito, com apenas um cabeçote). A instalação de um Turbocompressor
em motores em V são complexas, geralmente com uma unidade em cada lado, a
conhecida configuração Twin-Turbo, enquanto o Supercharger tem encaixe natural.
Então, como um supre a deficiência do outro e, juntos, produzem um motor
fenomenal, a Audi está equipando praticamente todos os seus modelos com motores
– em linha e em V – batizados como TFSI – Turbo-Charged Fuel
Stratified Injection – que, como você já deve ter deduzido, trata-se da união
das duas tecnologias, porém ambas ainda mais desenvolvidas, por empregar um Supercharger
tipo Root já na versão TVR, que “empurra” o motor das baixas até as altas
rotações onde seu funcionamento “apaga”, momento esse em que entra em ação o Turbocompressor,
com resfriador do ar de admissão, para completar o serviço de aumentar cada vez
mais a potência, apoiados pela injeção direta estratificada de combustível (é
injetada diretamente na câmara de combustão, e não no coletor de admissão).
Assim, seu motor de 4 cilindros em linha, 2,0 litros de volume tem 200 Cv de
potência. Seu V10, 5,2 litros de volume, tem 550 Cv. Viu como se aproxima muito
a relação volume x potência? Só a Audi descobriu isso? Bom, se foi isso ou não,
o fato é que finalmente encontraram a fórmula de se arrancar o máximo possível
de potência de um motor sem mexer dentro dele. O fato de que metade dessa
potência continua sendo jogada fora, é outra conversa!
Renato Pereira – blogtruecar@gmail.com
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