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Motor: Turbos 
Noções básicas de funcionamento, benefícios, problemas, componentes opcionais e recomendações.

por ACorreiaJr

Conceito e Funcionamento

Se quisermos enveredar por uma versão simplista do funcionamento do Turbo, podemos descrevê-lo como uma bomba de ar. Mas não se trata apenas de ar recolhido do exterior (para isso bastava a admissão de ar convencional!)... esse ar é comprimido, com o auxílio dos gases de escape.

Os dois componentes essenciais do Turbo são uma turbina e um compressor, montadas num veio comum. Os gases de escape são encaminhados por uma tubagem para a turbina, fazendo-a rodar a velocidades que atingem as 150,000 rpm. Essa rotação é aproveitada pelo compressor na compressão (passe-se a redundância) do ar do exterior, que depois será direccionado para a câmara de combustão.

O aumento da densidade do ar permite que em cada cilindro se possa obter mais potência de cada explosão. Isto, quando devidamente compensada com a entrada de mais combustível; caso contrário, a mistura tornar-se-á pobre e o risco de ocorrerem detonações fora de tempo agravar-se-á substancialmente.

Neste capítulo, é importante salientar que a introdução de um Turbo num carro aspirado ou de um Turbo de maior capacidade, em substituição de outro, deve ser complementada com uma bomba de combustível e injectores adequados, bem como com uma gestão electrónica devidamente adaptada.



Benefícios

Face ao que antecede, resulta claro que a utilização de um Turbo é uma forma relativamente fácil de aumentar a potência, com um impacto insignificante no peso global do veículo (sobretudo, se compararmos com outras opções, como a introdução de um motor com mais / maiores cilindros).

A pressão de turbo mais corrente varia entre 6 a 8 psi (pounds per square inch). Se considerarmos que a pressão atmosférica ronda os 14.7 psi ao nível da água do mar, podemos concluir que o ar introduzido no motor aumenta cerca de 50%. Contudo, o sistema não é perfeito e existem sempre perdas pelo caminho, pelo que podemos apenas esperar um aumento de potência na ordem dos 30 a 40%.
Algumas perdas advêm do facto da força que faz girar a turbina não ser 100% livre; a turbina localiza-se na linha de saída dos gases de escape, o que aumenta a restrição final do escape. Isto significa que o motor tem que lutar contra uma maior pressão de saída, o que lhe retira alguma potência (embora largamente compensada pelos benefícios!).

O Turbo também é benéfico a altas altitudes, onde o ar é mais rarefeito. Os motores aspirados sofrem um impacto significativo nestas situações, dado que o volume de ar que entra na câmara de combustão é mais reduzido. Um carro com turbo pode também ver reduzida a sua potência, mas esse efeito será menos notório dado que o ar mais rarefeito é mais facilmente comprimido e enviado para o motor.

Problemas

Detonações fora de tempo (Knocking)
O ar comprimido torna-se mais quente. Em situações extremas, esse aumento da temperatura pode levar à combustão antes das velas dispararem (detonação fora de tempo), o que, como bem se compreende, poderá causar danos irreparáveis nos órgãos internos do motor. Basta imaginar o movimento de um pistão deslocando-se de cima para baixo e uma explosão quando este ainda não percorreu todo o seu caminho ascendente... a explosão empurrará o pistão contra o seu sentido normal!

Turbo Lag
A potência disponibilizada pela pressão do turbo não é imediata. A rotação da turbina e do compressor demora um ou mais segundos (dependendo do sistema), o que cria a sensação de uma momentânea falta de resposta do motor.

Este fenómeno evidencia-se mais nos turbos de maior capacidade e tem sido determinante na escolha de turbos mais pequenos pela maioria dos construtores de automóveis. Estes turbos giram mais rapidamente e desenvolvem pressão em regimes mais baixos, perdendo eficácia nos regimes mais altos; contudo, correm o risco de girar demasiado depressa a rotações mais elevadas (v. wastegate)

Outra forma de atenuar o lag é reduzir a inércia das peças que giram dentro do turbo, nomeadamente, diminuindo o seu peso.

Componentes opcionais de um sistema Turbo

Dump valve, também conhecida por Blow-off valve

Num sistema turbo sem dump valve, quando se desacelera para travar ou para fazer uma passagem de caixa, o ar comprimido dentro do sistema não tem forma de se libertar (para a câmara de combustão não vai certamente, porque tirámos o pé!) e retorna ao turbo. Essa inversão no fluxo de ar pode causar paragens de funcionamento do turbo e, em casos extremos, danos no próprio compressor!
Como contornar este problema? Com uma dump valve!
Essa válvula permite libertar a pressão em excesso dentro do sistema para o ar (sequenciais) ou para o colector de admissão (recirculating).
Em suma: melhor resposta e mais longevidade do turbo.

Wastegate

Trata-se de uma válvula que permite a utilização de um turbo mais pequeno, reduzindo o lag, sem que o mesmo gire demasiado depressa a altas rotações. O seu funcionamento é simples: quando a pressão é excessiva, a válvula direcciona parte dos gases de escape para fora do circuito (exterior), reduzindo a velocidade de rotação da turbina.

E se pudéssemos retardar um pouco a abertura do wastegate? Aqui entra a bleed valve. Na prática faz o mesmo que um boost controller, dado que permite retardar a entrada em funcionamento do wastegate, fazendo com que a turbina continue a girar mais algum tempo, com maior pressão. A bleed valve instala-se antes da válvula de controle da pressão do turbo que vem de fábrica. Tratando-se de uma válvula, esta é ajustável, em função do resultado pretendido, variando entre as posições aberta (pressão normal) e parcialmente fechada (maior pressão, dado que o sensor de fábrica julga que a pressão é menor do que a que efectivamente existe).

Pás da Turbina em cerâmica

As pás em cerâmica são mais leves do que as de aço, permitindo que a turbina gire mais rapidamente (reduzindo o turbo lag).

Turbos sequenciais

Alguns motores utilizam dois turbos de tamanhos diferentes. O de menor capacidade gira mais depressa e entra em funcionamento a rotações mais baixas; o de maior capacidade assume o controlo em regimes mais altos, trabalhando com pressões mais elevadas.

Intercoolers

Quando o ar é comprimido, a sua temperatura aumenta, fazendo-o expandir. Parte da pressão produzida pelo turbo é consequência desse aumento de temperatura. Ora, a potência não se obtém apenas pela maior pressão de ar, mas também pela introdução de ar com maior número de moléculas.

O intercooler é semelhante a um radiador, arrefecendo o ar que sai do compressor, antes de entrar no motor. O ar arrefecido torna-se ainda mais denso e contém mais moléculas de ar, beneficiando a combustão.

Recomendações

- Evitar acelerar antes da temperatura do óleo do motor atingir seu o nível normal;
- Deixar o motor ao ralenti durante alguns segundos antes de o desligar. Esse tempo deve ser aumentado em função de uma utilização mais intensiva do motor.
Enviado por Terça, Dezembro 27 @ 21:25:05 UTC por scoobymaster
 
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