Glauco Diniz Duarte Empresa – Como funciona a turbina no motor a diesel

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, sempre ouvimos que os motores com turbo compressores são mais potentes, que os carros turbinados correm mais e que um carro “normal” pode virar um foguete com essa simples peça mágica.

Para começar, é importante entender duas coisas: o turbo trabalha usando os gases do sistema de escape e trabalha com ar quente (vermelho) e frio (azul).

Seguindo o desenho: quando aceleramos o motor, ocorre a combustão da mistura ar/combustível dentro dos cilindros. Isso gera gases que vão para o escapamento (vermelho), que irão empurrar a turbina do lado esquerdo (não necessariamente esquerdo, mas seguindo o desenho) que por sua vez faz girar a turbina do lado oposto, que puxa ar ambiente e envia para o intercooler (azul), que manda ar comprimido resfriado para o motor.

Em um motor aspirado o ar é puxado para dentro do cilindro de maneira “natural”, o motor “puxa” o ar. No turbo o ar é empurrado e comprimido para dentro do cilindro. Este ar empurrado é previamente resfriado pelo intercooler, porque o ar frio queima muito melhor que o quente devido a muito mais oxigênio e massa.

Exemplificando, sabe quando você abana a churrasqueira com seus camaradas do lado morrendo de fome? Então, você está empurrando mais ar para as brasas. No caso de uma “churrasqueira turbo” os vizinhos pensariam que a terceira guerra mundial começou.

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Por que é tão caro?

Fazer uma turbina não é simplesmente marretar uns canos que sobraram da obra e emendar no escapamento. É uma peça de pura arte da engenharia que necessita de milhões de cálculos (magia negra!) para funcionar corretamente.

Como visto no vídeo, a seção que recebe os gases do motor tem que aguentar temperaturas elevadíssimas, algo em torno de 950° C (dependendo do motor). Enquanto o lado frio gira a até 250.000 RPM, isso mesmo, não escrevi errado.

Um mínimo defeito na peça provocaria algo muito “desconfortável” a 200 km/h.
Para se ter uma ideia da velocidade de giro, o ar entrando a temperatura ambiente na parte fria, sai de lá a uns 200° C, daí a necessidade do intercooler.

E aquele “apitinho” legal que o carro solta?

O “apitinho”, ou espirro, vem da válvula de prioridade que previne que a pressão do turbo passe para o cilindro quando não está sendo acionado o acelerador, evitando que o ar volte.

Quando o motorista solta o acelerador, a pressão “espirra” pela válvula criando o som agudo de apito que todo bom gearhead adora.

Mas porque um carro com turbo de fábrica não tem esse som? Porque em um turbinado de fábrica, o alívio da pressão costuma ser feito de maneira diferente, pela válvula wastegate, ou de alívio. Ela funciona de modo diferente, do outro lado do turbo, controlando a quantidade de gases que entram no lado quente.

A diferença entra as duas é que enquanto a de prioridade “cospe” o ar comprimido pelo lado frio, a wastegate não deixa que o turbo gire tanto, controlando a entrada de gases do escapamento. Na prática a de prioridade leva vantagem pois não altera a rotação das turbinas, mas isso tem um custo, o desgaste mais acentuado de todo o sistema. Em um carro em que é exigida alta performance o tempo todo, como em um de corrida, é melhor a de prioridade, mas no carro que você usa no dia a dia uma wastegate fica bem.

Lag

Nem tudo é alegria com o turbo. Como é necessária uma certa quantidade de giros para a compressão do ar, o turbo precisa ser carregado, o que demora um pouco a acontecer.
É necessário que se atinja certa rotação do motor para que o turbo entre em ação. Isso depende do tamanho do turbo e da potência do motor. Esse tempo é chamado de “lag”.

São famosos os lags da Ferrari F40 e do Porsche 911 (930 de 1974). Os dois ficam na casa das 3.500 RPM e quem dirige fala que é como levar um coice de mula no peito.
O problema do lag é a necessidade de manter o carro sempre em altas rotações. Numa corrida ok, mas isso se torna complicado em uma via pública.

Também é necessária, em competições, uma maneira de pilotagem bem agressiva para lidar com o lag. Veja por exemplo os carros de rally do saudoso Grupo B que usavam e abusavam do turbo. Um caso atípico é o da Lancia Delta S4 que usava um compressor para baixas rotações (o compressor ou supercharger eu explico em outro post) para anular o lag.

Com os avanços das pesquisas o tempo de lag tem sido reduzido, melhorando os componentes, ligando turbinas em sequência ou usando o…

Turbo de geometria variável

Um turbo menor “carrega” mais rápido do que um maior, porém, tem menos potência. Como ter o lag de um pequeno turbo em um grande? “Simples”! Usando um com geometria variável.

Como se pode ver, as pequenas aletas diminuem o tamanho da câmara quente em baixas rotações e aumentam em alta. Isso mantém a rotação estável sempre e normalmente, não sempre, substitui as válvulas de alívio de pressão.

São bastante usados em motores a diesel (também comento em outro post) e os mais famosos são os do Porsche 911.

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