Sexta-feira, 10 de Setembro de 2010

Turbo o que devo de saber quando o substituo?

Quando o azar bate a porta e temos que substituir o turbo do nosso carro, tenha em mente que existe determinados procedimentos a efectuar para garantir que o novo turbo não sofra dos mesmos males do turbo que acaba de retirar do carro.

O turbocompressor é desenhado e construído para suportar a vida útil do motor. No entanto, os componentes de alta tecnologia do sistema de exaustão de gases estão expostos a vários factores de risco que podem levar à sua falha: por exemplo, corpos estranhos que penetram na turbina, óleo sujo, uma falha no fornecimento do óleo ou temperaturas excessivamente altas na exaustão de gases. Isto torna os conhecimentos do mecânico um factor importante.

 

Importante: Analisar

Uma pré-condição para uma reparação de sucesso é que a falha seja identificada e eliminada – de outra forma há risco de o novo turbocompressor falhar novamente após um curto período.

Indispensável: Limpeza

Até os mais pequenos corpos estranhos actuam como um projéctil nas enormes altas velocidades da turbina e nas rodas do compressor. O filtro do ar tem de ser substituído em todos os casos. É importante a limpeza cuidada da admissão completa e do sistema de ar fresco, incluindo retirar todos os corpos estranhos do tubo de escape.

 

Um “must”: Lubrificação

O tirante do rolamento do rotor precisa de óleo do motor.

Dica: Derramar um pouco de óleo do motor no orifício do óleo antes de instalar o novo turbocompressor, colocar um pano limpo sobre ele - e distribuir o óleo pelos rolamento com uma pequena pressão de ar (ver ilustrações). Depois de instalar o turbocompressor e antes de ligar o fornecimento de óleo, derramar um pouco de óleo de motor no orifício do óleo. Uma pequena seringa com óleo de motor é incluída com o conjunto do turbocompressor MAHLE para facilitar este trabalho.

O que entra deve sair

O turbo compressor precisa de óleo de motor para a lubrificação e arrefecimento e este é fornecido pela bomba de óleo no motor. O óleo volta ao circuito por via do tubo de retorno do óleo. O tubo completo de retorno do óleo e a conecção ao cárter, deve ser feito sem obstruções e deve estar livre de depósitos para que o óleo seja transportado suavemente. Se o fluxo de retorno é perturbado, isto leva a bloqueios e o turbo compressor perde óleo pela turbina e rodas do compressor. Consequências eminentes incluem elevados danos do motor.

Dica: um novo tubo de retorno do óleo é um investimento tão importante como o de um “air cooler”

Outra dica: não deve haver pressão em excesso no cárter. Se o respiradouro do cárter estiver sujo uma pressão em excesso dificulta o regresso do fluxo de óleo no turbo compressor. O turbo compressor começa a perder óleo através da turbina e rodas do compressor assim que a pressão em excesso de apenas alguns milibares é medida no tubo com um manómetro. 

Tudo apertado?

Todas as conecções no turbo compressor têm de estar apertadas para que o óleo, o ar, a exaustão de gases e, dependendo do tipo, água fria, possam passar de forma limpa, segura e sem fugas. Todos os turbo compressores MAHLE têm um kit de montagem de correspondência - composto de vedantes, assim como peças que se encaixam na perfeição (por exemplo: parafusos , porcas, etc.) Importante: só utilizar juntas originais. E nunca reutilizar juntas velhas – estas muitas vezes estão deformadas ou porosas e portanto não podem garantir uma selagem perfeita. Compostos de selagem ou líquidos selantes são também proibidos no turbo compressor. Os compostos de selagem podem reduzir a passagem dos orifícios - e partes do composto de selagem podem ficar soltos e bloquear o fornecimento de óleo. A consequência: elevado dano no turbo compressor. 

Perda do escudo?

O fornecimento de óleo e linhas de retorno por vezes correm muito perto do turbo compressor. Os fabricantes de automóveis costumam proteger os tubos de óleo com escudos. Isto também deve ser verificado quando se substitui o turbo compressor: ainda estarão no sítio e não danificados?

Novo turbo compressor – Novo óleo

A um novo turbo compressor deve ser sempre dado um novo óleo – e um novo filtro de óleo. Isto assegura que qualquer corpo estranho no sistema de óleo seja eliminado para que não danifique o turbo compressor. (Afinal de contas, o velho turbo compressor falhou – o que pode estar relacionado com a infiltração de corpos estranhos ou partículas).

Dica: “Se pouco é bom, mais é melhor” não é verdade no que se refere ao nível do óleo! O nível de óleo no motor muito elevado leva a distúrbios no rácio de compressão no motor. Isto esforça o óleo do motor na turbina e compressor do turbo compressor. Se este óleo é sugado e é novamente queimado pelo motor pode levar a um elevado dano do motor.

Uma vez o turbo compressor montado, o óleo e possivelmente ligações de linhas de água, o ar e linhas de exaustão de gases ligadas ao turbo compressor, o óleo pode ser mudado e o sistema de refrigeração ventilado.

A ignição deve ser evitada quando o motor arranca – por exemplo removendo o fusível da bomba de combustível ou relé. Em seguida, ligue o motor com o motor de arranque até a pressão de óleo ser estabelecida. Se o motor for arrancar pela primeira vez recomendamos que deixe o motor ao ralenti durante 2 minutos antes de abrir o regulador de pressão, para assegurar o fornecimento de óleo.

Algo solto?

Depois deve verificar se todos os parafusos e conexões estão apertados e que não existem fugas.

Dica: verificar o perfeito encaixe de todos os parafusos novamente, após aproximadamente 20 horas ou 1.000 kms de funcionamento.

Corredor de longa distância

Todos os motores beneficiam de poderem trabalhar por um l período de tempo mais alargado. O turbo compressor do motor não se dá bem com viagens curtas porque após um arranque a frio o combustível não queimado e água condensada vão para o óleo do motor. 

Isto agrava as propriedades do óleo e reduz a capacidade de movimentação do filme de óleo. Estes componentes indesejados só desaparecem com temperaturas do óleo acima de 80 º C. Se a temperatura do óleo ficar abaixo desse valor por um longo período de tempo, como é o caso de viagens curtas, isto constitui um risco para o turbo compressor: os rolamentos da cambota e da árvore de cames e o eixo do rotor no turbo compressor desgastam-se. As baixas temperaturas a emulsão de óleo do motor e condensação de água no tubo de retorno de óleo do turbo compressor também pode congelar levando a taxas de compressão do motor erradas.

Biodiesel? Um maior risco para o óleo do motor e turbo compressor

O óleo vegetal não evapora - e o óleo vegetal não queimado vai para o óleo do motor. Depois de uma certa concentração torna-se viscoso e o sistema de lubrificação colapsa pouco depois. Isso significa intervalos entre mudanças de óleo muito mais curtos se os óleos vegetais são utilizados como combustível.

É bom saber e transmitir aos clientes

E por fim algumas dicas de especialistas que deve transmitir aos clientes com veículos com turbo compressores – porque condutores satisfeitos continuam a regressar à oficina.

Profilaxia do ralenti: deixe o motor funcionar ao ralenti durante 30 segundos antes de desligar o motor para assegurar o fornecimento de óleo ao turbocompressor – e 30 segundos de ralenti depois de uma viagem rápida na autoestrada arrefece o turbo compressor.

Compensação das viagens curtas: Os condutores cujas viagens são essencialmente curtas devem realizar uma viagem mais longa pelo menos uma vez por semana para dar ao motor a oportunidade de se regenerar.

Optimização do aquecimento: Para ajudar o motor a alcançar as temperaturas de funcionamento mais rapidamente no Inverno, deve esperar 3 minutos antes de ligar o sistema de chaufagem – e depois até aquecerá mais rapidamente.
fonte:autoaftermarketnews

publicado por adm às 22:50
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Quinta-feira, 2 de Setembro de 2010

Turbo com gerador de electricidade

 

 

 

Mitsubishi Heavy Industries (MHI), desenvolveu um novo turbocompressor híbrido que podera aumentar ainda mais as possibilidades de melhorar a eficiência do combustível.

O  Turbocompressores tradicional é usado como uma forma de reciclar um pouco da energia térmica e mecânica, que normalmente flui para fora do tubo de escape  de forma a aumentar a quantidade de ar para o motor, dando origem a um aumento da eficiência e consequente um aumento de potencia. Os gases de escape fazem girar uma turbina que se senta num eixo comum com um compressor (turbina) que puxa e comprime o ar para alimentar a admissão.

 

Saiba mais sobre os turbos convencionais:

O novo turbocompressor MHI híbrido acrescenta um gerador eléctrico no mesmo eixo da turbina que comprime o ar. O turbocompressor MET83MAG está projetado para aplicações marítimas, onde os motores normalmente são executados em velocidades mais ou menos constante ou também chamada de velocidade cruzeiro. O gerador do turbo  pode fornecer todas as necessidades eléctricas de um navio, o que obviamente reduz o consumo de combustível.

Não parece haver qualquer razão para que um sistema semelhante não possa ser aplicada também aos carros ou camiões para reduzir as perdas parasitas de  um alternador.


Tais turbocompressores poderia ser particularmente útil nos motores principalmente nos que já utilizam a tecnologia Híbrida   como o Chevrolet Volt, Toyota Prius, etc. Um motor menor com um turbocompressor MHI poderão produzir electricidade para carregar / manter a bateria, além de aumentar as prestações do motor a combustível.

 

 

 

 

 

Aqui fica a PRESS RELEASE da Mitsubishi:

 



MHI Develops Hybrid Turbocharger to Generate Electricity Utilizing Exhaust Gas from Marine Engines

Built-in Generator Supplies Necessary Electricity at Sea and Reduces Fuel Consumption and CO2 Emissions

Tokyo, August 26, 2010 - Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (MHI) has developed the "MET83MAG," a generator-integrated hybrid turbocharger for marine propulsion diesel engines which utilizes engine exhaust gas not only to drive the turbocharger but also to generate electricity. The MET83MAG is capable of supplying all electric power necessary during normal sea going. At the same time, the hybrid turbocharger also enables reductions in fuel consumption and carbon dioxide (CO2) emissions.

The hybrid turbocharger, which was commercialized in cooperation with Nippon Yusen Kabushiki Kaisha (NYK Line), Universal Shipbuilding Corporation and Hitachi Zosen Corporation, will be installed and tested on a bulk carrier that is slated to go into service in 2011. The event will mark the world's first on-board testing of a hybrid turbocharger using a commercial ship in actual operation. In celebration of the completion of the first MET83MAG unit, a presentation ceremony for the hybrid turbocharger took place at MHI's Nagasaki Shipyard & Machinery Works.

The generator of the MET83MAG, which is capable to generate a maximum power output of 754 kilowatts (kW) at an engine speed of 9,500 revolutions per minute (rpm), also can substitute the function of auxiliary blower from its use as an electric motor to enhance the performance of the turbocharger when engine speed is not fast enough,For the actual on-board testing, a hybrid turbocharger will be installed on a capesize bulk carrier currently under construction by Universal Shipbuilding for NYK Line.

The MET83MAG hybrid turbocharger is one of the waste heat recovery systems that utilize exhaust gas from the engine and is compact due to its built-in generator. The new turbocharger can accommodate demand for replacement of existing turbochargers. Previously MHI has developed and successfully commercialized the waste heat recovery system "MERS (Mitsubishi Energy Recovery System)," which enables a 10% reduction in fuel costs by generating electric power through combination of an exhaust-gas-driven turbine and a steam turbine, for vessels requiring large electric power, such as container carriers and crude oil carriers.

Leveraging its expertise and strength derived from providing various equipments for effective energy utilization in marine applications, going forward MHI will continue to develop innovative products and systems and propose new and better solution as Mitsubishi Marine Energy & Environmental Technical Solution System that meets stricter regulations in future as well as further enhancement of thermal efficiency.


publicado por adm às 19:31
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Sábado, 1 de Maio de 2010

Valvula Wastegate o que é?

É uma válvula existente na grande maioria de carros com turbo sem geometria variavel. Está válvula reage à pressão do turbo e que permite que apenas uma parte dos gases de escape passe pela turbina, de modo a controlar a pressão máxima. Com menos gases a passar na turbina, a compressora roda mais lentamente estabilizando a pressão do turbo. A Wastegate reencaminha os restantes gases para o colector de escape. Existem wastegates internas ou externas ao turbo. Normalmente quando os carros estão equipados com estas válvulas e se mexe no turbo ou se aumenta a pressão máxima de funcionamento, o mecanismo de actuação da wastegate pode não ser suficiente para trabalhar nas referidas pressões e tem que se trocar a válvula. A mola do mecanismo de controlo da válvula tem um papel importante no correcto funcionamento e actuação da wastegate, daí a escolha ser bastante importante. Com a maior divulgação dos turbos de geometria variável que não necessitam destas válvulas para o controle da pressão faz com que possam ser cada vez menos necessarias.

publicado por adm às 19:55
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Como funciono o Turbo de Geometria Variável?

Os turbos convencionais têm o inconveniente de que a baixas rotações do motor o rodete da turbina apenas é impulsionado pelos gases de escape, pelo que o motor se comporta como se fosse atmosférico. Uma solução para isto é utilizar um turbo pequeno de baixa pressão que comece a comprimir o ar aspirado pelo motor desde rotações muito baixas, mas isto tem um inconveniente, é que a altas rotações do motor o turbo de baixa pressão não tem capacidade suficiente para comprimir todo o ar que necessita o motor, por tanto, a potência que ganhamos a baixas rotações vamos perde-la em altas. Para corrigir este inconveniente procurou-se a solução de dotar uma mesma máquina “sopradora” da capacidade de comprimir o ar com eficácia tanto a baixas rotações como em altas, para isso desenvolveram-se os turbo-compressores de geometria variável.

Funcionamento

O turbo TGV (Geometria Variável) diferencia-se do turbo convencional pela utilização de um prato ou coroa no qual estão montados umas aletas moveis que podem ser orientadas (todas em conjunto) num ângulo determinado mediante um mecanismo de vareta e alavanca empurradas por uma cápsula pneumática, sistema parecido com o utilizado na Válvula Wastegate
Turbos de geometria variável (TGV)


 

 

 

 

 

Para conseguir a máxima compressão do ar a baixas r.p.m. devem fechar-se as aletas já que diminuindo a secção entre elas, aumenta a velocidade dos gases de escape que incidem com mais força sobre as pás do rodete da turbina (menor Secção = maior velocidade). Quando o motor aumenta de r.p.m e aumenta a pressão no colector de admissão, a cápsula pneumática detecta-o através de um tubo ligado directamente ao colector de admissão e transforma-o num movimento que empurra o sistema de comando das aletas para que estas se movam para uma posição de abertura que faz diminuir a velocidade dos gases de escape que incidem sobre a turbina (maior secção = menor velocidade).
As aletas estão montadas sobre uma coroa (como se vê na imagem abaixo), podendo regular-se o veio roscado de união à cápsula pneumática para que as aletas abram antes ou depois. Se as aletas estiverem em abertura máxima, indica que há uma avaria já que a máxima inclinação só a adoptam para a função de emergência.



As posições fundamentais que podem adoptar as aletas podem ser descritas como no texto e imagem seguintes:

Na figura da esquerda: vemos como as aletas adoptam uma posição fechada que apenas deixa espaço para a passagem dos gases de escape. Esta posição é adoptada pelo turbo quando o motor gira a baixas rotações e a velocidade dos gases de escape é baixa. Com isto consegue-se acelerar a velocidade dos gases de escape, ao passar pelo estreito espaço que fica entre as aletas, o que faz incidir com mais força os gases sobre a turbina. Também adoptam esta posição quando se exige ao motor as máximas prestações partindo de uma velocidade baixa ou relativamente baixa, o que faz com que o motor possa acelerar de uma forma tão rápida como a exigida pelo condutor, por exemplo numa ultrapassagem ou numa aceleração brusca do veiculo.
Na figura do centro: as aletas tomam uma posição mais aberta que corresponde a um funcionamento do motor com um regime de médio de rotações e marcha normal, neste caso o turbo VTG comportar-se-ia como um turbo convencional. As aletas adoptam uma posição intermédia que não interfere na passagem dos gases de escape que incidem e sem variar a sua velocidade sobre a turbina.
Na figura da direita: as aletas adoptam uma posição muito aberta devido a que o motor gira a muitas rotações, os gases de escape entram a muita velocidade no turbo fazendo girar a turbina muito depressa. A posição muito aberta das aletas actua como um travão para os gases de escape pelo que se limita a velocidade da turbina. Neste caso, a posição das aletas realiza a função que realizava a válvula wastegate nos turbos convencionais, quer dizer, limita a velocidade da turbina quando o motor gira a altas rotações e há uma pressão muito alta no colector de admissão, isto explica por que é que os turbos VTG não têm válvula wastegate.
As posições fundamentais que podem adoptar as aletas podem ser descritas como no texto e imagem seguintes:

Na figura da esquerda: vemos como as aletas adoptam uma posição fechada que apenas deixa espaço para a passagem dos gases de escape. Esta posição é adoptada pelo turbo quando o motor gira a baixas rotações e a velocidade dos gases de escape é baixa. Com isto consegue-se acelerar a velocidade dos gases de escape, ao passar pelo estreito espaço que fica entre as aletas, o que faz incidir com mais força os gases sobre a turbina. Também adoptam esta posição quando se exige ao motor as máximas prestações partindo de uma velocidade baixa ou relativamente baixa, o que faz com que o motor possa acelerar de uma forma tão rápida como a exigida pelo condutor, por exemplo numa ultrapassagem ou numa aceleração brusca do veiculo.
Na figura do centro: as aletas tomam uma posição mais aberta que corresponde a um funcionamento do motor com um regime de médio de rotações e marcha normal, neste caso o turbo VTG comportar-se-ia como um turbo convencional. As aletas adoptam uma posição intermédia que não interfere na passagem dos gases de escape que incidem e sem variar a sua velocidade sobre a turbina.
Na figura da direita: as aletas adoptam uma posição muito aberta devido a que o motor gira a muitas rotações, os gases de escape entram a muita velocidade no turbo fazendo girar a turbina muito depressa. A posição muito aberta das aletas actua como um travão para os gases de escape pelo que se limita a velocidade da turbina. Neste caso, a posição das aletas realiza a função que realizava a válvula wastegate nos turbos convencionais, quer dizer, limita a velocidade da turbina quando o motor gira a altas rotações e há uma pressão muito alta no colector de admissão, isto explica por que é que os turbos VTG não têm válvula wastegate.

 

 

 

Se as aletas estiverem em abertura máxima, indica que há uma avaria já que a máxima inclinação só a adoptam para a função de emergência.
O funcionamento que vimos para o Turbo VTG é teórico já que o controlo da cápsula manométrica, da mesma forma que nos turbos convencionais mais modernos, se faz mediante uma gestão electrónica que se encarrega de regular a pressão que chega à cápsula manométrica nos turbos VTG e à válvula wastegate nos turbos convencionais, em todas as margens de funcionamento do motor e tendo em conta outros factores como sejam a temperatura do ar de admissão, a pressão atmosférica (altitude sobre o nível do mar) e as exigências do condutor.


As vantagens do turbo-compressor VTG advêm de se conseguir um funcionamento mais progressivo do motor sobrealimentado. A diferença dos primeiros motores dotados com turbo-compressor convencional onde havia um grande salto de potência de baixas rotações para altas, o comportamento deixou de ser brusco para conseguir uma curva de potencia muito progressiva com grande quantidade de par desde baixas rotações e mantido durante uma ampla zona do nº de rotações do motor.

O inconveniente que apresenta este sistema é a sua maior complexidade, e por isso, o preço quando comparado com um turbo-compressor convencional. Assim como o sistema de lubrificação que necessita usar óleos de maior qualidade e mudas mais frequentes.
Até agora, o turbo-compressor VTG só se pode utilizar em motores Diesel, já que nos de gasolina a temperatura dos gases de escape é demasiado alta (200 - 300 ºC mais alta) para admitir sistemas como estes.

Gestão electrónica da pressão do turbo

Com a utilização da gestão electrónica tanto nos motores de gasolina como nos diesel, a regulação do controlo da pressão do turbo já não se deixa nas mãos de uma válvula de accionamento mecânico como é a válvula wastegate, que esta submetida a altas temperaturas, e os seus componentes como: a mola e a membrana; sofrem deformações e desgastes que influem num mau controlo da pressão do turbo, além de que no têm em conta factores tão importantes para o bom funcionamento do motor como são a altitude e a temperatura ambiente.
Para descrever como funciona um sistema de regulação da pressão do turbo, temos um esquema (figura inferior) que pertence a um motor Diesel (1.9 TDi) no qual se vêem todos os elementos que intervêem no controlo da pressão do turbo. A Gestão Electrónica Diesel (EDC Electronic Diesel Control) interpõe uma electroválvula de controlo da pressão (3) entre o colector de admissão e a válvula wastegate (4) que controla a todo momento a pressão que chega à válvula wastegate. Como se vê no circuito de controlo da pressão do turbo, é similar a um circuito de controlo convencional com a única diferença da incorporação da electroválvula de controlo (3).

As características principais deste sistema são:

- Permite ultrapassar o valor máximo da pressão do turbo.
- Tem corte de injecção a altas rotações.
- Proporciona uma boa resposta ao acelerador em toda a margem de rotações.
- A velocidade do turbo-compressor pode subir até às 110.000 r.p.m.


 

A electroválvula de controlo (AMAL): comporta-se como una “chave de acesso” que deixa passar mais ou menos pressão até à válvula wastegate. Esta é comandada pela ECU (unidade de controlo) que mediante impulsos eléctricos provoca a sua abertura ou fecho. Quando o motor gira a baixas e médias rotações, a electroválvula de controlo deixa passar a pressão que há no colector de admissão através da sua entrada (1) até à saída (2) e directamente até à válvula wastegate, cuja membrana é empurrada para provocar a sua abertura, mas isto não se terá efeito até que a pressão de sopro do turbo seja suficiente para vencer a força da mola. Quando as rotações do motor são altas a pressão que chega à válvula wastegate é muito alta, o suficiente para vencer a força da sua mola e abrir a válvula para derivar os gases de escape pelo bypass (baixa a pressão de sopro do turbo). Quando a ECU considera que a pressão no colector de admissão pode ultrapassar as margens de funcionamento normais, quer seja por circular em altitude, alta temperatura ambiente ou por uma solicitação por parte do condutor de altas prestações (acelerações fortes e repentinas), sem que isto ponha em risco o bom funcionamento do motor, a ECU pode modificar o valor da pressão do turbo que chega à válvula wastegate, cortando a passagem da pressão mediante a electroválvula de controlo, fecha a passagem (1) e abre a passagem (2) a (3), pondo assim em contacto a válvula wastegate com a pressão atmosférica que a manterá fechada e assim aumenta-se a pressão de sopro do turbo.


 

Para que fique claro, o que faz a electroválvula de controlo durante o seu funcionamento, é enganar a válvula wastegate desviando parte da pressão do turbo para que esta não actue.
A electroválvula de controlo é gerida pela ECU (unidade de controlo), ligando à massa um dos seus terminais eléctricos com uma frequência fixa, onde a amplitude do sinal determina quando deve abrir a válvula para aumentar a pressão de sopro do turbo no colector de admissão. A ECU para calcular quando deve abrir ou fechar a electroválvula de controlo tem em conta a pressão no colector de admissão por meio do sensor de pressão do turbo que vem incorporado na própria ECU e que recebe a pressão através de um tubo (7) ligado ao colector de admissão. Também tem em conta a temperatura do ar no colector de admissão por meio de um sensor de temperatura (6), o nº de r.p.m do motor e a altitude por meio de um sensor que por vezes está incorporado na ECU ou fora.

No esquema abaixo temos o circuito de admissão e escape de um motor Diesel de injecção directa (TDi) que utiliza um turbo-compressor de geometria variável (VTG). Como se vê no esquema ya não aparece a válvula de descarga ou wastegate, apesar disso a electroválvula de controlo da pressão do turbo (3) continua presente e dela sai um tubo que vai directamente ao turbo-compressor. Ainda que não se veja onde liga em concreto, o tubo, está ligado à cápsula pneumática ou actuador (nº 8 no primeiro desenho). O funcionamento do controlo da pressão do turbo é muito similar ao estudado anteriormente, a diferença é que a válvula wastegate é substituída pela cápsula pneumática, ambas têm um funcionamento parecido, enquanto que uma abre ou fecha uma válvula, a outra move um mecanismo de accionamento de aletas.
Neste caso o sensor de altitude está fora da ECU (unidade de controlo).



TVG em motores a gasolina

Tal como tudo, também a tecnologia avança, e o sonho dos TVG em motores a gasolina é já uma realidade, em finais de 2006 o Porsche 911 sai para a rua com um turbo de geometria variável fabricado pela conceituada BorgWarner, detentora da marca KKK, para contornar o problema das altas temperaturas que se verificam nos motores a gasolina a BorgWarner recorreu a ligas metálicas normalmente utilizadas na aeronáutica espacial, o permitiu que finalmente um carro de série a gasolina pudesse utilizar um turbo de geometria variável, em baixo, uma imagem do interior do KKK de geometria variável utilizado no Porsche911.



Outra forma de controlar a pressão de sopro do turbo:
Até agora vimos como se usava a pressão existente no colector de admissão para actuar sobre a válvula wastegate dos turbos convencionais e na cápsula pneumática nos turbos de geometria variável. Há outro sistema de controlo da pressão do turbo (figura da direita) que utiliza uma bomba de descarga eléctrica (2) que gera uma depressão ou descarga que actua sobre a válvula wastegate (3) através da electroválvula de controlo ou actuador de pressão de sobrealimentação (1). Na figura de baixo vemos o esquema de admissão, escape e alimentação de um motor Diesel Common Rail, assim como a sua gestão electrónica. O turbo está colocado de forma similar ao visto anteriormente (não se vê o intercooler), mas não existe nenhum tubo que leve a pressão existente no colector de admissão até à válvula wastegate através da electroválvula de controlo. Aparece como novidade a bomba de descarga que se liga através de um tubo com a electroválvula de controlo (actuador de pressão) e outros elementos actuadores que são accionados por vácuo como a válvula EGR (recirculação de gases de escape). Este sistema de controlo da pressão do turbo tem como vantagem frente aos anteriormente estudados, o facto de não depender da pressão que há no colector de admissão, que em caso de rotura do tubo que transmite dita pressão se perderia parte do ar comprimido pelo turbo que tem que entrar nos cilindros e diminui a potência do motor sensivelmente.

 

 

 

 

 

 

 

 

A lubrificação do turbo

Como o turbo está submetido a altas temperaturas de funcionamento, a lubrificação dos elementos móveis (suportes e eixo comum) é muito comprometida; por ser submetido a altas temperaturas e desequilíbrios dinâmicos existe o risco de uma má escolha ou muda tardia do óleo provocar o aparecimento de película e restos de carvão nos assentos do eixo comum, o que pode provocar vibrações com distintas frequências que ao entrar em ressonância podem provocar micro-gripagens. Além de que o eixo está sujeito a todo o momento a grandes contrastes de temperatura, em que o calor do extremo mais quente é transmitido ao extremo mais frio, o vem acentuar as exigências de lubrificação, deve-se por isso utilizar óleos homologados pela API e a ACEA e ter em conta o país onde se vive.
È recomendável que após uma utilização severa do motor em percursos longos e altas velocidades, não parar de imediato o motor, deixa-lo ao ralenti durante um mínimo de 30 seg. para garantir uma lubrificação e refrigeração adequadas. A explicação é simples e pura física; o lado mais exposto ao calor (turbina) pode sobreaquecer demasiado se desligar-mos o motor de imediato depois de uma utilização intensiva do motor, tendo em conta que o óleo arde a 221ºC pode-se carbonizar o turbo.
A lubrificação nos turbos de geometria variável é ainda mais exigente, porque além das normais peças moveis do turbo tradicional, tem que lubrificar todo o conjunto da alavancas e varetas que são movidas pelo depressor pneumático, ao apanhar sujidades (impurezas de má qualidade do óleo) as guias e comportas prendem e o turbo deixa de trabalhar correctamente provocando perda de potência no motor.


Recomendações de manutenção e cuidados para os turbo-compressores

O turbo-compressor está desenhado para durar o mesmo tempo que o motor (dizem os construtores). Não necessita de manutenção especial. Para garantir que a vida útil do turbo corresponda com a do motor, devem-se cumprir as seguintes instruções de manutenção:

- Intervalos de muda de óleo curtos.
- Muda de filtro de óleo, sempre.
- Controlo da pressão do óleo.
- Manutenção do filtro de ar.

Em 90% das falhas que se produzem nos turbos as causas são:

- Penetração de corpos estranhos na turbina ou no compressor.
- Sujidade no óleo.
- Utilização de óleo desadequado.
- Altas temperaturas nos gases de escape (deficiências no sistema de ignição e alimentação).
Estas falhas podem ser evitadas com uma manutenção frequente.


O futuro do turbo-compressor

O turbo-compressor ainda não atingiu o auge da sua potência nem desenvolvimento, enumeremos agora algumas das melhorias que já se encontram em estudo e testes, algumas já se encontram mesmo em produção embora sob o olhar atento dos engenheiros.
- Fabricação do cárter (carcaça) da turbina e do colector de escape de uma só peça. Com isto pode-se poupar na selagem e fixadores (que são caros) entre o cárter da turbina e o colector de escape. Ao mesmo tempo também se reduz o peso, alem de melhorar a resposta do motor já que existe menos material para aquecer. O primeiro turbo a recorrer a esta tecnologia foi o nosso conhecido KKK16

- Redução da grossura das paredes do cárter da turbina. A consequência é um menor peso e um melhor comportamento na resposta.
- As turbinas de liga de titânio e alumínio são mais leves que as rodas de aço de grande qualidade. Isto também favorece o comportamento de resposta do motor, porque o turbo-compressor acelera mais rapidamente.
- A geometria variável do cárter da turbina melhora o rendimento de um turbo-compressor e, por tanto, do motor com respeito a todo o regime de rotações. No motor Diesel estes turbo-compressores já se utilizam com bons resultados, em motores de gasolina ainda não, ainda falta aperfeiçoar melhor as características térmicas dos materiais com que são construídos.
- A colocação de dois turbo-compressores pequenos (em vez de um grande) sobre tudo em motores em "V" ou motores que tenham 6 ou mais cilindros. Também a utilização de motores biturbo com turbos geminados ou escalonados (figura inferior) que utilizam um turbo pequeno para quando o motor funciona a baixas r.p.m. e um turbo maior para quando o motor funciona a altas r.p.m.

 

Aqui ficam mais uns videos sobre o funcionamento do trubo TGV:

 

 

publicado por adm às 19:34
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Turbo como funciona?

Origem do Turboalimentador

Embora hoje muito se fale a respeito dos motores turboalimentados, eles não são produto de uma tecnologia tão recente quanto possa parecer. O processo de turboalimentação tem sua história ligada a aviação.
Com uma pressão maior do que a atmosférica nos cilindros, compensava-se o problema da rarefação do ar em grandes altitudes. Paralelamente, também aumentava a potência do motor, o que depois se tornou também um recurso para os carros de corrida da década de 30.
Hoje em dia, consagrados como uma versão aperfeiçoada do motor comum, de aspiração natural, gradualmente os motores turboalimentados incorporam na indústria de motores pesados e ligeiros, como por exemplo: motores que equipam camiões, pick-ups, automóveis, barcos etc...


Descrição do Turboalimentador

O turboalimentador é composto de um compressor de ar centrífugo, directamente ligado a uma turbina centrípeta.
O rotor do compressor e o rotor da turbina estão ligados por um eixo suportados por mancais flutuantes, alojados em uma carcaça central. O compressor centrífugo consiste de uma carcaça de alumínio e um rotor. A turbina centrípeta é formada por uma carcaça de ferro fundido e pelo eixo rotor.
A carcaça central incorpora o prato do compressor, protetor térmico, anéis trava dos mancais, mancais radiais, mancal de encosto, colar centrifugo, anéis de pistão e anel de vedação.





Noções sobre Funcionamento de um Turboalimentador

De toda a energia produzida por um motor de combustão interna somente um terço é utilizado para a movimentação do motor, o outro terço dissipa-se através do sistema de refrigeração e o terço restante desperdiça-se como gases de escape. O turboalimentador aproveita a energia produzida pela expansão destes gases para girar o eixo rotor da turbina, que atinge rotações que variam de 3.000 a 130.000 RPM. Por estar unido por um eixo comum ao rotor do compressor este gira à mesma velocidade, aspirando o ar do filtro e comprimindo através da carcaça do compressor para o interior do cilindro.

Componentes do Turbo e suas funções




1 - Carcaça compressora e rotor do compressor: O compressor de ar centrífugo tem a função de aspirar o ar atmosférico e comprimi-lo para o interior do cilindro, chegando a atingir até três vezes a pressão atmosférica.

2 - Carcaça central: recebe óleo lubrificante do próprio motor e serve de sustentação ao conjunto eixo da turbina e rotor do compressor que flutuam sob mancais radiais.

3 - Eixo e carcaça da turbina: a turbina centrípeda é acionada pela energia térmica dos gases de escape e tem a função de impulsionar o compressor centrífugo.


Função do Turboalimentador

A função do turboalimentador é fornecer um volume de ar maior ao motor, possibilitando uma queima perfeita do combustível e um melhor desempenho.

Motor Turboalimentado: Um motor turboalimentado, por receber o oxigénio comprimido através do compressor do turboalimentador, trabalha tanto a nível do mar quanto em altitudes, com 100% de sua capacidade volumétrica.

Motor Aspirado: Um motor aspirado perde a cada 1000m acima do nível do mar 10% de sua potência. Somado sua deficiência natural ele teria, em 1000m de altitude, uma perda de 30%.


Benefícios obtidos com o Turboalimentador

Maior Potência: Ao se introduzir maior quantidade de ar no cilindro, o motor automaticamente pode queimar um volume maior de combustível e ter um aumento significativo de potência, que varia em torno de ±20%.

Menor Consumo de Combustível: A quantidade de combustível consumida por um motor turboalimentado e aproximadamente 10% menor a do naturalmente aspirado. Este fato ocorre, devido ao motor turboalimentado ter um aproveitamento total do combustível.

Eliminação de Fumos: Um motor turboalimentado é basicamente um motor limpo. Ao dispor de um volume maior de ar no cilindro, assegura uma queima perfeita dos gases, evitando o desperdício de combustível e eliminando os fumos emitidos para a atmosfera.

 

Como identificar um turbo



A placa de identificação do fabricante está encaixada na carcaça do compressor ou carcaça central do turboalimentador. As informações contidas nesta placa são muito importantes para a correcta identificação do turbo.

Informações contidas na placa



Número da peça: Número da peça dado ao turboalimentador pelo fabricante do turbo.

Número de série: O número de série é único para cada turboalimentador. Refere-se à data de produção, etc.

Modelo do Turbo: Número da peça dado ao turboalimentador pela BorgWarner (antigo número da peça 3K/Schwitzer). Este número é o mais útil para serviços.



 

 

Sintoma: FALTA DE POTÊNCIA NO MOTOR

Causa Solução
Filtro de ar Obstruído Trocar o filtro de ar
Obstrução na tubabem de saída de ar para admissão Remover obstrução e trocar peças danificadas, se necessario
Obstrução no colector de admissão Remover obstrução. Consultar manual do motor
Fuga de ar entre o compressor e a admissão do motor Corrigir a fuga, trocando juntas ou repertando as braçadeiras
Fuga de ar na tampa de valvulas do motor Trocar juntas e reapertar parafusos. Consultar manual do motor
Obstrução do escape antes ou após o turbo Remover obstrução. Consultar manual do motor
Obstrução no silenciador ou turbo de escape Remover obstrução e trocar componentes danificados
Fuga de gases entre o bloco do motor e o colector Trocar juntas e reapertar parafusos. Consultar manual do motor
Fuga de gases entre o colector e o turbo Trocar juntas e reapertar parafusos
Sistema de alimentação de combustivel desregulado Revisão e regulação do sistema, conforme especificações do motor
Motor desregulado Consultar manual do motor para regulação e reparação
Anéis de pistão do motor desgastados Reparar o motor, conforme especificações do motor
Problemas internos no motor (válvulas, pistões, etc.) Reparar o motor, conforme especificações do motor
Acumulação de sujidade no rotor do compressor Encontrar e corrigir a fonte de contaminação no rotor (ar não filtrado) Trocar óleo lubrificante, filtro de ar e óleo.Verificar turbo compressor
Turboalimentador danificado Analisar o motivo da falha do turbocompressor. Corrigir a causa da falha do turbo. Substituir o turbocompressor por uma unidade verificada
Mal funcionamento da válvula de alÍvio Verificar operação do sistema. Trocar peças danificadas



Sintoma: FUMO PRETO NO ESCAPE

Causa Solução
Filtro de ar Obstruído Trocar o filtro de ar
Obstrução na tubabem de entrada de ar para o turbo Remover obstrução e trocar peças danificadas, se necessario
Obstrução na tubabem de saída de ar para admissão Remover obstrução e trocar peças danificadas, se necessario
Obstrução no colector de admissão Remover obstrução. Consultar manual do motor
Fuga de ar entre o compressor e a admissão do motor Corrigir a fuga, trocando juntas ou repertando as braçadeiras
Fuga de ar na tampa de valvulas do motor Trocar juntas e reapertar parafusos. Consultar manual do motor
Obstrução do escape antes ou após o turbo Remover obstrução. Consultar manual do motor
Obstrução no silenciador ou turbo de escape Remover obstrução e trocar componentes danificados
Fuga de gases entre o bloco do motor e o colector Trocar juntas e reapertar parafusos. Consultar manual do motor
Fuga de gases entre o colector e o turbo Trocar juntas e reapertar parafusos
Sistema de alimentação de combustivel desregulado Revisão e regulação do sistema, conforme especificações do motor
Motor desregulado Consultar manual do motor para regulação e reparação
Anéis de pistão do motor desgastados Reparar o motor, conforme especificações do motor
Problemas internos no motor (válvulas, pistões, etc.) Reparar o motor, conforme especificações do motor
Acumulação de sujidade no rotor do compressor Encontrar e corrigir a fonte de contaminação no rotor (ar não filtrado) Trocar óleo lubrificante, filtro de ar e óleo.Verificar turbo compressor
Turboalimentador danificado Analisar o motivo da falha do turbocompressor. Corrigir a causa da falha do turbo. Substituir o turbocompressor por uma unidade verificada



Sintoma: CONSUMO EXCESSIVO DO ÓLEO DO MOTOR

Causa Solução
Filtro de ar Obstruído Trocar o filtro de ar
Obstrução na tubabem de entrada de ar para o turbo Remover obstrução e trocar peças danificadas, se necessario
Fuga de ar entre o compressor e a admissão do motor Corrigir a fuga, trocando juntas ou repertando as braçadeiras
Fuga de ar na tampa de valvulas do motor Trocar juntas e reapertar parafusos. Consultar manual do motor
Obstrução do escape antes ou após o turbo Remover obstrução. Consultar manual do motor
Obstrução no tubo de drenagem de oléo do turbo Remover obstrução e limpar o tubo, trocar componentes avariados
Obstrução no respiro do carter do motor Remover obstrução. Consultar manual do motor
Bloco central com oléo carbonizado ou muito grosso Trocar óleo e filtro do óleo. Remover o turbo para reparação
Anéis de pistão do motor desgastados Reparar o motor, conforme especificações do motor
Problemas internos no motor (válvulas, pistões, etc.) Reparar o motor, conforme especificações do motor
Acumulação de sujidade no rotor do compressor Encontrar e corrigir a fonte de contaminação no rotor (ar não filtrado) Trocar óleo lubrificante, filtro de ar e óleo.Verificar turbo compressor
Turboalimentador danificado Analisar o motivo da falha do turbocompressor. Corrigir a causa da falha do turbo. Substituir o turbocompressor por uma unidade verificada



Sintoma: FUMO BRANCO NO ESCAPE

Causa Solução
Filtro de ar Obstruído Trocar o filtro de ar
Obstrução na tubabem de entrada de ar para o turbo Remover obstrução e trocar peças danificadas, se necessario
Fuga de ar entre o compressor e a admissão do motor Corrigir a fuga, trocando juntas ou repertando as braçadeiras
Fuga de ar na tampa de valvulas do motor Trocar juntas e reapertar parafusos. Consultar manual do motor
Obstrução do escape antes ou após o turbo Remover obstrução. Consultar manual do motor
Obstrução no tubo de drenagem de oléo do turbo Remover obstrução e limpar o tubo, trocar componentes avariados
Obstrução no respiro do carter do motor Remover obstrução. Consultar manual do motor
Bloco central com oléo carbonizado ou muito grosso Trocar óleo e filtro do óleo. Remover o turbo para reparação
Anéis de pistão do motor desgastados Reparar o motor, conforme especificações do motor
Problemas internos no motor (válvulas, pistões, etc.) Reparar o motor, conforme especificações do motor
Acumulação de sujidade no rotor do compressor Encontrar e corrigir a fonte de contaminação no rotor (ar não filtrado) Trocar óleo lubrificante, filtro de ar e óleo.Verificar turbo compressor
Turboalimentador danificado Analisar o motivo da falha do turbocompressor. Corrigir a causa da falha do turbo. Substituir o turbocompressor por uma unidade verificada



Sintoma: TURBO COM RUÍDO ESTRANHO

Causa Solução
Obstrução na tubabem de entrada de ar para o turbo Remover obstrução e trocar peças danificadas, se necessario
Obstrução na tubabem de saída de ar para admissão Remover obstrução e trocar peças danificadas, se necessario
Obstrução no colector de admissão Remover obstrução. Consultar manual do motor
Fuga de ar entre o filtro de ar e o turbocompressor Corrigir a fuga, trocando juntas ou repertando as braçadeiras
Fuga de ar entre o compressor e a admissão do motor Corrigir a fuga, trocando juntas ou repertando as braçadeiras
Fuga de ar na tampa de valvulas do motor Trocar juntas e reapertar parafusos. Consultar manual do motor
Obstrução do escape antes ou após o turbo Remover obstrução. Consultar manual do motor
Fuga de gases entre o bloco do motor e o colector Trocar juntas e reapertar parafusos. Consultar manual do motor
Fuga de gases entre o colector e o turbo Trocar juntas e reapertar parafusos
Fuga de gases entre o turbo e a saida de gases Trocar juntas e reapertar parafusos
Acumulação de sujidade no rotor do compressor Encontrar e corrigir a fonte de contaminação no rotor (ar não filtrado) Trocar óleo lubrificante, filtro de ar e óleo.Verificar turbo compressor
Turboalimentador danificado Analisar o motivo da falha do turbocompressor. Corrigir a causa da falha do turbo. Substituir o turbocompressor por uma unidade verificada



Sintoma: TURBO COM RUÍDO CÍCLICO EM TRABALHO

Causa Solução
Obstrução na tubabem de entrada de ar para o turbo Remover obstrução e trocar peças danificadas, se necessario
Obstrução no tubo de drenagem de oléo do turbo Remover obstrução e limpar o tubo, trocar componentes avariados
Obstrução no respiro do carter do motor Remover obstrução. Consultar manual do motor
Bloco central com oléo carbonizado ou muito grosso Trocar óleo e filtro do óleo. Remover o turbo para reparação
Acumulação de sujidade no rotor do compressor Encontrar e corrigir a fonte de contaminação no rotor (ar não filtrado) Trocar óleo lubrificante, filtro de ar e óleo.Verificar turbo compressor
Turboalimentador danificado Analisar o motivo da falha do turbocompressor. Corrigir a causa da falha do turbo. Substituir o turbocompressor por uma unidade verificada



Sintoma: FUGA DE OLÉO PELO COMPRESSOR

Causa Solução
Filtro de ar Obstruído Trocar o filtro de ar
Obstrução do escape antes ou após o turbo Remover obstrução. Consultar manual do motor
Obstrução no silenciador ou turbo de escape Remover obstrução e trocar componentes danificados
Fuga de gases entre o bloco do motor e o colector Trocar juntas e reapertar parafusos. Consultar manual do motor
Fuga de gases entre o colector e o turbo Trocar juntas e reapertar parafusos
Obstrução no tubo de drenagem de oléo do turbo Remover obstrução e limpar o tubo, trocar componentes avariados
Obstrução no respiro do carter do motor Remover obstrução. Consultar manual do motor
Bloco central com oléo carbonizado ou muito grosso Trocar óleo e filtro do óleo. Remover o turbo para reparação
Anéis de pistão do motor desgastados Reparar o motor, conforme especificações do motor
Problemas internos no motor (válvulas, pistões, etc.) Reparar o motor, conforme especificações do motor
Acumulação de sujidade no rotor do compressor Encontrar e corrigir a fonte de contaminação no rotor (ar não filtrado) Trocar óleo lubrificante, filtro de ar e óleo.Verificar turbo compressor
Turboalimentador danificado Analisar o motivo da falha do turbocompressor. Corrigir a causa da falha do turbo. Substituir o turbocompressor por uma unidade verificada



Sintoma: FUGA DE ÓLEO PELA TURBINA

Causa Solução
Anéis de pistão do motor desgastados Reparar o motor, conforme especificações do motor
Problemas internos no motor (válvulas, pistões, etc.) Reparar o motor, conforme especificações do motor
Acumulação de sujidade no rotor do compressor Encontrar e corrigir a fonte de contaminação no rotor (ar não filtrado) Trocar óleo lubrificante, filtro de ar e óleo.Verificar turbo compressor
Turboalimentador danificado Analisar o motivo da falha do turbocompressor. Corrigir a causa da falha do turbo. Substituir o turbocompressor por uma unidade verificada

Fonte:www.soturbo.pt/

 

Quando as pessoas conversam sobre carros de corrida ou carros esportivos de alto desempenho, normalmente falam em turbocompressores. Eles aparecem também em motores a diesel de pequeno, médio e grande porte. Um turbo pode aumentar significativamente a potência de um motor sem elevar muito seu peso, e é isso que os torna tão populares.

 


Imagem cedida pela Garrett

Neste artigo, aprenderemos como um turbocompressor aumenta a potência produzida por um motor, ao mesmo tempo em que suporta condições extremas de funcionamento. Veremos também como a válvula de alívio, as palhetas de turbina de cerâmica e os mancais ajudam os turbocompressores a desempenhar sua função de forma ainda mais eficiente.

Turbocompressores são um tipo de sistema de indução forçada. Eles comprimem o ar que entra no motor (veja Como funcionam os motores de carros para uma descrição da corrente de ar em um motor normal). A vantagem da compressão do ar é que isso permite ao motor receber mais ar dentro de um cilindro - e mais ar significa que mais combustível pode ser adicionado. Obtém-se, portanto, mais potência das explosões em cada cilindro. Um motor turbocomprimido produz mais potência do que o mesmo motor sem o dispositivo. Isso pode melhorar significativamente a relação peso/potência do motor (veja Como funciona a potência do motor para mais detalhes).

Para conseguir essa compressão do ar, o turbocompressor utiliza o fluxo dos gases de escapamento do motor para girar uma turbina, que, por sua vez, gira um compressor. A turbina no turbocompressor gira a velocidades de até 150 mil rotações por minuto (rpm), aproximadamente 30 vezes mais rápido do que a maioria dos motores de automóveis, e, como está ligada ao escapamento, as temperaturas dentro dela também são bem elevadas.

Princípios básicos
Uma das maneiras mais garantidas de se obter mais potência de um motor é aumentar a quantidade de ar e de combustível que ele pode queimar. Uma forma de se fazer isso é adicionando cilindros ou tornando maiores os cilindros existentes. Porém, algumas vezes, essas alterações não são possíveis. Um turbo pode ser uma forma mais simples e compacta de adicionar potência, especialmente como acessório vendido em lojas ou oficinas de preparação de motores.

 


Local onde o turbocompressor está localizado

 

Turbocompressores permitem que um motor queime mais ar e combustível ao colocá-los em maior quantidade dentro dos cilindros existentes. A pressão de superalimentação típica fornecida por um turbocompressor é de 6 a 8 libras por polegada quadrada (lb/pol2). Como a pressão atmosférica normal é de 14,7 lb/pol2 ao nível do mar, o turbo coloca 50% mais ar no motor. Com isso, espera-se um ganho de 50% na potência do motor mas, por não haver eficiência na mesma proporção, é normal atingier um ganho de 30% a 40%.

Uma causa da ineficiência vem do fato de que a potência para girar a turbina não é livre. Ter uma turbina no fluxo de escapamento aumenta a restrição de saída dos gases queimados. Isso significa que, no curso de escapamento, o motor tem que empurrar uma contrapressão. Isso faz diminuir um pouco a potência.

Altitudes elevadas
Um turbocompressor ajuda em altitudes elevadas, onde o ar é menos denso. Motores normais têm perda de potência em altitudes elevadas, pois, para cada curso do pistão, o motor recebe uma massa de ar menor. Um motor turbocomprimido pode ter também redução de potência, mas a redução é menos problemática, já que o ar mais fino é mais fácil de ser bombeado pelo tubocompressor.

Carros mais velhos, com carburadores, aumentam automaticamente a vazão de combustível para se ajustar ao maior fluxo de ar que entra nos cilindros. Carros modernos com injeção de combustível também fazem isso até um certo ponto. O sistema de injeção depende dos sensores de oxigênio no escapamento para determinar se a relação ar-combustível está correta, de forma que esses sistemas aumentarão a quantidade de fluxo de combustível automaticamente se um turbo for adicionado.

Se um turbocompressor com muita pressão é instalado num carro com injeção de combustível, o sistema pode não fornecer combustível suficiente. Dessa maneira, ou o software programado no controlador não permite que isso ocorra, ou a bomba e os injetores não são capazes de fornecê-lo. Nesse caso, outras modificações terão que ser feitas para se conseguir o máximo benefício do turbocompressor.

Como funciona
O turbocompressor é parafusado ao coletor de escapamento do motor. O fluxo dos gases queimados que sai dos cilindros gira a turbina, que funciona como um motor de turbina a gás. A turbina é conectada por uma árvore ao compressor localizado entre o filtro de ar e o coletor de admissão. O compressor pressuriza o ar que vai para os cilindros.

 


Imagem cedida pela Garrett
Como um turbocompressor é instalado em um carro

 

 

Os gases de escapamento, ao deixar os cilindros, passam pelas palhetas da turbina, fazendo-a girar. Quanto mais gases passam pelas palhetas, mais rapidamente elas giram.

 


Imagem cedida pela Garrett
Dentro de um turbocompressor


Do outro lado da árvore à qual a turbina está conectada, o compressor bombeia ar para dentro dos cilindros. O compressor é um tipo de bomba centrífuga que suga o ar para dentro no centro de suas palhetas e lança-as para fora à medida que gira.

 


Imagem cedida pela Garrett
Palhetas do turbocompressor

Para agüentar velocidades de até 150 mil rpm, a árvore da turbina tem que estar cuidadosamente sustentada. A maioria dos rolamentos explodiria a velocidades como essa, portanto, a maioria dos turbocompressores utiliza um mancal fluido. Esse tipo de mancal mantém a árvore em uma fina camada de óleo que é constantemente bombeada em torno dela. Isso serve a dois propósitos: resfria a árvore e algumas das outras peças do turbocompressor e permite que o eixo gire sem muito atrito.

Existem muitos compromissos envolvidos no projeto de um turbocompressor para motor. Na próxima seção, veremos alguns desses compromissos e como eles a­fetam o desempenho do carro.

 

Pressão demaisCom o ar sendo bombeado pelo turbocompressor para dentro dos cilindros sob pressão e depois sendo comprimido ainda mais pelo pistão (veja Como funcionam os motores de carros para uma demonstração), há um maior risco de provocar a detonação ou "batida de pino". A detonação acontece porque, à medida que o ar é comprimido, sua temperatura aumenta. A temperatura pode aumentar o suficiente para dar ignição à parte da mistura ar-combustível que ainda não queimou, estando a combustão em andamento. Carros com turbocompressor frequentemente necessitam de combustível com maior octanagem para evitar a detonação. Se a pressão do turbo for muito alta, a taxa de compressão do motor pode necessitar ser reduzida a fim de evitar a detonação.

Considerações de projeto

Um dos principais problemas com turbocompressores é que eles não propiciam aumento imediato de potência quando o motorista acelera. Leva um segundo para que a turbina alcance a velocidade antes da pressão da alimentação ser produzida. O resultado é uma sensação de hesitação (chamada de turbo lag em inglês) entre a aceleração e o início do efeito do turbo.

Uma maneira de reduzir a hesitação é reduzir a inércia das partes rotativas, principalmente pela redução do seu peso. Isso permite que a turbina e o compressor acelerem rapidamente e iniciem o fornecimento de pressão adicional mais cedo. Uma maneira garantida de se reduzir a inércia da turbina e do compressor é diminuir o tamanho do turbocompressor. Um turbocompressor pequeno irá fornecer pressão mais rapidamente e em rotações mais baixas, mas pode não ser capaz de fornecer muita pressão em rotações mais altas, quando um volume realmente grande de ar estiver requerido pelo motor. Ele também corre o risco de girar muito rápido em rotações mais altas, quando muitos gases do escapamento passam pela turbina.

Um turbocompressor pode fornecer muita pressão em rotações altas do motor, mas pode ter uma hesitação acentuada devido ao tempo que a turbina e compressor mais pesados levam para acelerar. Felizmente, há alguns truques usados para superar esses desafios.

A maioria dos turbocompressores automotivos tem uma válvula de alívio, o que permite a utilização de um turbocompressor menor para reduzir a hesitação, ao mesmo tempo em que o impede de girar muito rapidamente em rotações altas do motor. A válvula de alívio permite que os gases de escapamento  sejam desviados das palhetas da turbina. A válvula de alívio percebe a pressão da alimentação. Se a pressão ficar muito elevada, isso pode indicar que a turbina está girando muito rapidamente, com o que a válvula de alívio desvia parte dos gases que estão ao redor das palhetas da turbina, enviando-a para a atmosfera, fazendo com que elas diminuam a rotação.

Alguns turbocompressores utilizam rolamentos de esferas em vez de mancais fluidos para sustentar a árvore da turbina, mas eles não são rolamentos normais, são do tipo superprecisos, feitos de materiais avançados para agüentar as rotações e as temperaturas do turbocompressor. Eles permitem que a árvore da turbina gire com menos atrito que os mancais fluidos utilizados na maioria dos casos. Eles permitem também que uma árvore ligeiramente menor e mais leve seja utilizada. Isso ajuda o turbocompressor a acelerar mais rapidamente, reduzindo a hesitação.

As palhetas da turbina em cerâmica são mais leves do que as palhetas de aço utilizadas na maioria dos turbocompressores. Mais uma vez, isso permite que a turbina aumente sua rotação mais rapidamente, o que diminui a hesitação.

Alguns motores utilizam dois turbocompressores de tamanhos diferentes. O menor ganha rotação mais rapidamente, reduzindo a hesitação, enquanto o maior assume nas rotações mais altas do motor para fornecer maior pressão.

Quando o ar é comprimido, ele esquenta - e quando isso acontece, ele se expande. Assim, parte do aumento da pressão produzida por um turbocompressor é o resultado do aquecimento do ar antes de entrar no motor. Para aumentar a potência do motor, devem-se inserir mais moléculas de ar no cilindro, não necessariamente mais pressão de ar.

 


Imagem cedida pela Garrett Como um turbocompressor é instalado (incluindo o resfriador do ar de admissão)

Um intercooler ou resfriador do ar de admissão é um componente adicional que se parece com um radiador, exceto pelo fato de que o ar passa tanto pelo interior quanto pelo exterior da peça. Por isso é chamado de radiador ar-ar. O ar de admissão passa através de passagens seladas no interior do radiador, enquanto o ar mais frio da parte externa é soprado através de aletas pelo ventilador de arrefecimento do motor.

O intercooler aumenta ainda mais a potência do motor, resfriando o ar pressurizado proveniente do compressor antes que ele entre no motor. Isso significa que se o turbocompressor estiver operando a uma pressão de 7 lb/pol2, o sistema com intercooler irá inserir 7 lb/pol2 de ar, que é mais denso e contém mais moléculas do que o ar aquecido.

Karim Nice.  "HowStuffWorks - Como funcionam os turbocompressores".  Publicado em 04 de dezembro de 2000  (atualizado em 21 de agosto de 2008) http://carros.hsw.uol.com.br/turbocompressores.htm  (01 de maio de 2010)

 

 

Aqui ficam alguns videos sobre turbos:

 

publicado por adm às 13:36
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