Como funciona um motor turbo?

Olá pessoal,

Hoje vamos falar um pouquinho sobre os motores turbo, comparar com o motor aspirado e falar sobre as modificações necessárias para ter um motor turbinado que não quebre em 10.000km.

Para inicio de conversa, vamos entender um pouco como funciona um motor logo no momento da partida. O motor de arranque (que é um motor elétrico) é acionado e faz o motor do carro girar, a “pancada” que o motor de arranque dá no motor a combustão tem que ser forte o suficiente para que o motor do carro gire a numa faixa de 800 a 1000rpm, essa é a velocidade angular para que o motor mantenha seu funcionamento estável, para que quando os cilindros desçam, eles tenham força suficiente para que quando as válvulas de admissão se abrirem o motor possa aspirar o ar que vem da atmosfera para dentro do cilindro.

Esse é o principio de funcionamento de um motor aspirado, muitas pessoas acham que o motor aspirado também é um motor modificado, já ouvi vários amigos me perguntando coisas do tipo: “Rafael, como eu faço para aspirar o meu motor?” eu sempre dizia coisas do tipo: “olha cara, aqui do lado da minha casa tem um lava rápido, os caras cobram 12 reais para dar uma geral, lavam, aspiram o interior… agora aspirar motor eu nunca vi…” em fim… Motor aspirado é simplesmente aquele motor que não tem turbo.

Motores turbo são motores que utilizam uma ingestão forçada de ar , mas como isso funciona a final?

Nossa viagem começa no escape do motor, os gases que saem e seriam jogados na atmosfera são redirecionados para a turbina, ela aproveita a energia cinética que esses gases ainda possuem e fazem a turbina girar

Turbina com compressor acoplado ao lado

A turbina por sua vez, faz girar um compressor de ar, esse compressor é responsável por enviar uma massa muito maior de ar ao coletor de admissão, gerando um aumento bastante significativo da pressão do ar dentro da câmara de explosão, o que se traduz em potência.

Mas o leitor precisa tomar cuidado ao turbinar seu carro, muitos mecânicos colocam o turbo no carro sem fazer modificações no motor, em baixas pressões (0.3Bar para motores a gasolina e 0.5Bar para motores a álcool) isso não é um problema tão gritante, mas quando a pressão passa disso, é necessário colocar peças em aço forjado (pistões, coletor…) para que o motor aguente o tranco.

Na imagem acima, o compressor está colocado logo do outro lado da turbina.

Depois de sair do compressor o ar passa por um intercooler, esse é responsável por resfriar o mesmo, a motivação desse processo é a seguinte: uma vez que o ar está a uma pressão, a equação dos gases (lembram do velho PV = nRT? rsrs) nos diz que se o gás está com em um mesmo volume, com a mesma pressão, e a temperatura abaixa, obviamente a massa de ar terá que aumentar, já que o R da equação é uma constante, na prática isso faz o motor admitir uma massa ainda maior de ar, ou seja, alem da pressão, o motor vai admitir mais ar (em termos de massa) o que também é significativamente importante para o aumento da potência.

Intercooler

Abaixo vou por mais uma foto um video que ilustram bem o circuito que falei até agora.

O turbo deve ser regulado, pois a turbina precisa de certo regime de trabalho do motor para que ela possa de fato começar girar e fazer com que o compressor funcione, também conhecido como “turbo lag”, isso também seria facilmente solucionado se a turbina fosse regulada de tal forma para começar a fazer o compressor girar assim que o motor começasse a girar, isso é, colocar uma polia de redução tal que a 1000rpm a turbina gire suficientemente para girar o compressor, mas isso também gera outro problema, uma vez que a turbina recebe uma rotação alta logo no inicio da faixa de giro do motor, assim que o motor atingisse uma rotação tal como 3000 ou 4000rpm a pressão será tal que ele literalmente vai explodir.

Existem algumas formas de se resolver o problema do turbo lag, ao invés de usarmos uma turbina acoplada ao compressor, podemos usar um compressor mecânico, que é preso diretamente ao motor,  alem de isso acabar com o turbo lag, podemos usar um regime de polias do motor para o compressor tal que limite a rotação do compressor, limitando assim a pressão.

Compressor mecânico

Outra solução para limitar a pressão, é o uso da válvula de alívio ou wastegate, que joga para fora uma massa de ar quando o mesmo chega a uma certa pressão, outra válvula usada é aquela famosa que faz o carro dar o “espirro” conhecida como válvula de prioridade. Essas válvulas podem ser usadas tanto no sistema de turbina, quanto no compressor mecânico. Nos carros que vem com o turbo de fábrica, a válvula pode ser comandada pela injeção eletrônica (overbooster).

Valvula de Prioridade

Outro tipo de turbo é o turbo de geometria variável. Esse tipo de turbo tem palhetas no interior da turbina que variam seu ângulo e por decorrência disso, a área do interior da turbina. Se a rotação é baixa, as paletas se fecham e a velocidade do ar aumenta consideravelmente (segundo a equação de Bernoulli) e faz com que a turbina gire em alta velocidade mesmo com o motor em baixa rotação. Caso a rotação do motor já seja considerável, as palhetas se abrem e a turbina volta a ter a sua área original. Para o leitor ter uma idéia, veja o vídeo abaixo:

Bom pessoal,

Esse foi o post sobre turbo, espero que tenham gostado.

Um abraço a todos,

Rafael Basilio

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