Glauco Diniz Duarte – Turbo compressor automotivo

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, o poder do turbocompressor consiste em um dos raros artifícios mecânicos cujo resultado caiu no vocabulário do cidadão comum, leigo em relação ao mundo do automóvel.

Quando alguém busca um trabalho extra, diz que pretende “turbinar a renda”, quando uma mulher implanta silicone nos seios, chamam-na de “turbinada”. Enfim, o termo se mostra assimilado pela sociedade como um todo.

Por outro lado, o senso comum observa apenas uma parte dos benefícios dos turbocompressores, o ganho de desempenho. Este post descreverá brevemente outros ganhos obtidos por este arranjo mecânico.

Os mais importantes consistem no foco deste post: redução de emissões de gases poluentes, aumento na eficiência energética e menor consumo de combustível. Todos eles estão intrinsecamente relacionados e fazem parte de um ciclo virtuoso do desenvolvimento tecnológico dos motores a combustão interna.

Motores de combustão interna são alimentados por mistura de ar e combustível, injetados no coletor de admissão ou diretamente na câmara de combustão. Esta mistura é comprimida e sua queima gera a energia mecânica para fazer a propulsão do veículo. Os subprodutos da combustão, os gases de escape, são expelidos pelo sistema de exaustão (escapamento).

Este é o famoso ciclo de quatro tempos (admissão, compressão, combustão e escape), Otto (gasolina ou álcool) ou Diesel.

A primeira fase, de admissão, pode ser feita de duas formas: por aspiração natural ou forçada. Os motores aspirados (sem turbo) usam a gravidade para fazer a mistura entrar na câmara de combustão, admitindo uma determinada quantidade de mistura.

Os motores sobrealimentados, ou turbinados, ganham a ajuda do turbocompressor, cuja função consiste em empurrar uma quantidade maior de mistura ar/combustível para dentro da câmara, levando a ganhos expressivos de potência e torque, a depender da pressão do equipamento. Quanto maior for, maior o ganho de força do bloco.

Seu funcionamento é simples: a peça consiste de um caracol com uma entrada larga e saída estreita, a qual capta os gases de escape e o readmitem no motor. O afunilamento que ocorre dentro da turbina o faz entrar com grande pressão dentro da câmara, arrastando mais mistura nova junto com os gases de escape, somando as quantidades de ar e acelerando o ciclo de funcionamento.

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Outra grande vantagem consiste no fato de que grande parte do gás de escape que iria para a atmosfera é reintroduzido dentro do motor, reduzindo as emissões de gases ao mesmo tempo em que melhora o desempenho do conjunto. Não há exagero em dizer que o turbo faz reciclagem de gases de escape.

A pressão do turbo é medida em bar ou quilograma força (kgf). Adeptos da preparação de motores vulgarmente falam “quilo”. A pressão costuma variar entre 1 a 5 kgf, sendo a mais comum 3,5 kgf, conhecido como “três quilos e meio” ou “treikilimei” no jargão dos preparadores.

Para turbos de fábrica, esta pressão raramente aparece por comprometer a durabilidade dos componentes. As mais usuais em turbos de fábrica são 1 kgf ou 1,5 kgf, em propulsores com foco em economia e confiabilidade, sem comprometer o bom desempenho.

Os sistemas de sobrealimentação mais antigos padeciam de alguns problemas, como a inércia para entrar em funcionamento, o famoso turbo lag, o qual tornava as respostas lentas em baixa rotação. Como os sistemas de injeção e coletores de admissão e escape não eram projetados para o maior fluxo de mistura e gases de escape, alto consumo também desestimulava os consumidores. O jogo virou quando duas novas tecnologias surgiram: o turbo de geometria variável e a injeção direta.

A turbina de geometria variável resolve o problema do atraso no acionamento da peça. Ele consiste de peças as quais mudam sua geometria automaticamente, tornando o afunilamento maior ou menor conforme a rotação do motor, possibilitando o funcionamento do sistema de sobrealimentação em baixas rotações com eficiência.

Alguns fabricantes como Porsche e Audi criaram sistemas com dois turbos de geometria variável ou um turbo que trabalha em conjunto com um compressor mecânico, melhorando ainda mais a eficiência.

A aplicação da injeção direta resolveu o problema do excesso de combustível admitido na câmara, causado pelo maior fluxo de ar empurrado pela turbina. Essa nova tecnologia injeta o combustível em partículas menores e mais bem distribuídas, trabalhando sempre com “mistura pobre” (muito ar e pouco combustível).

Resumindo: com ela, é possível obter o mesmo desempenho com menos combustível, contribuindo para a entrega de alto desempenho aliado a baixo consumo e emissão de poluentes.

O somatório das tecnologias resulta em um aumento na eficiência energética de 20% a 35% nos motores aspirados para 40% a até 55% nos sobrealimentados.

Na comparação entre motores aspirados e turbinados, pode-se constatar que deslocamentos semelhantes geram expressivo ganho de potência e torque sem aumento de consumo. O melhor exemplo consiste nos motores 2.0 aspirado e turbo da Volkswagen: o primeiro entrega 120 cv e 17,7 kgf.m de torque, enquanto o último rende 211 cv e incríveis 28,5 kgf.m. O consumo se mantém similar entre os dois.

Ao se confrontar motores de potência semelhante, com e sem sobrealimentação, este sempre entregará maior torque com menor deslocamento. O resultado será desempenho superior e consumo inferior no bloco equipado com turbo.

Dois exemplos, também da Volkswagen,são os motores EA111 1.6 aspirado e o EA211 1.0 turbo. Ambos giram 104 cv de potência, mas o primeiro entrega 15,8 kgf.m de torque, enquanto o outro rende 16,8 kgf.m de força.

Ambos montados no Fox e testados com gasolina, o 1.6 faz de 0 a 100 km/h em 10,8 segundos, enquanto o 1.0 TSI cumpre a prova em 8,5 segundos. Consumo? 10,7 km/l para o aspirado e 15,8 km/l para o turbo. Impressionante.

E no que concerne ao mote deste post, a consciência ecológica, todos sabem que a forma mais eficaz de reduzir as emissões de poluentes é diminuindo o consumo de combustível, resultado obtido com êxito pelos sobrealimentados. Somando a menor sede do motor com a reciclagem dos gases de escape, podemos afirmar categoricamente que o turbo é um aliado do meio ambiente.

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