GLAUCO DINIZ DUARTE – Motor a diesel e turbocompressor é o casamento perfeito para máquinas

Motor a diesel e turbocompressor é o casamento perfeito para máquinas.
Na fazenda, esta união é encontrada em tudo, de picapes a ceifadora; confira um manual básico sobre turbocompressão Ray Bohacz Se existe um casamento mecânico arranjado pelos deuses, é aquele entre um motor a diesel e um turbocompressor.

Na fazenda, esta união é encontrada em tudo, de picapes a ceifadora. Um motor pode respirar de duas maneiras:   1 – Um motor pode consumir ar naturalmente via diferencial na pressão no cilindro versus atmosfera. Isso descreve um motor naturalmente aspirado.   2 – Um motor pode ter ar forçado para dentro de seus cilindros através do uso de um turbocompressor ou supercompressor (indução forçada).

Os dois métodos de indução forçada são diferentes na forma de acionamento. Um supercompressor é acionado pelo eixo de comando do motor e consome energia. Um turbocompressor, por outro lado, usa o gás de escapamento que sai do cilindro para operar e não exige potência do motor.

O turbocompressor realiza duas tarefas: enche o cilindro de mais ar e causa turbulência no cilindro. Este efeito melhora bastante a combustão. Assim, um turbocompressor deixa um veículo a diesel mais potente, funcionando de forma mais limpa e dá o potencial de usar menos combustível.

Eficiência volumétrica: O padrão usado para medir o enchimento do cilindro é chamado de eficiência volumétrica (VE) e é lido como uma porcentagem. Um motor naturalmente aspirado tem cerca de 80% VE. Em outras palavras, usa 80% de sua capacidade com relação ao volume do cilindro.

Ao empregar indução forçada devido a um turbocompressor, a VE de um motor pode melhorar 100% ou mais com base na quantidade de fluxo de ar criada e na pressão produzida. Essa pressão é lida no coletor de admissão como impulso. O medidor em um painel lê isso como pressão por polegada quadrada, mas é realmente a quantidade de pressão na atmosfera.   Se a pressão atmosférica é 14,7 psi e o turbocompressor está produzindo 14,7 psi (segundo a leitura do medidor), o cilindro está, na verdade, vendo 29,4 psi. Assim, o tamanho efetivo do motor pode ser considerado duplicado para cada 14,7 psi de impulso.

Em teoria, um motor de 12 litros (1 litro é cerca de 61 polegadas cúbicas) quando exposto a aproximadamente 15 psi de impulso em pressão é o equivalente a um motor de 24 litros que respira naturalmente.

O maravilhoso na turbocompressão é que o ganho de potência que ele oferece é passivo. Em outras palavras, o ganho só está ali quando você precisa dele, como nos momentos em que um motor precisa trabalhar mais. Quando a carga é baixa, o motor roda em seu tamanho mecânico. Quando mais potência é necessária, a turbocompressão ajuda o motor a responder como se fosse maior em deslocamento.

O intercooler Muitas aplicações de turbocompressão também usam um trocador de calor, identificado como um intercooler ou refrigerador de ar de sobrealimentação (CAC). A finalidade do CAC é resfriar o ar alimentado, o que, por sua vez, aumenta a densidade do ar enviado aos cilindros.   O CAC também ajuda a reduzir o calor causado pela ação do turbocompressor. Ar mais quente é indesejável para o desempenho do motor, pois contém menos moléculas de oxigênio do que o ar mais frio.

Para cada mudança de 10°F na temperatura do ar de carga, a potência é alterada em 1%.   Um turbocompressor incorpora uma roda de turbina movida a exaustão. Essa roda fica contida em uma voluta, que é uma carcaça em forma de lesma. Além disso, essa roda é conectada por uma haste a outra voluta que contém uma roda de compressor centrífugo que manda o ar de carga para o coletor de admissão. O lado da turbina de um turbocompressor é considerado quente; o lado do compressor é considerado frio.

A haste que conecta as rodas fica em um alojamento de mancais que recebe óleo de motor sob pressão. Esse óleo flui pelo alojamento e volta ao motor (normalmente para o cárter ou a tampa de distribuição). Os mancais da haste são flutuantes. Algumas aplicações de turbocompressor (especialmente os primeiros designs) podem ter usado mancais de rolamento ou semiflutuantes ou esféricos de pressão.

 Sob condições de alto impulso, a haste (e, portanto, a turbina e a roda do compressor) podem girar a velocidades de até 150.000 RPM. Devido ao calor de escapamento na turbina, muitos modelos também enviam resfriador de motor através do alojamento de mancais para melhorar a vida útil e reduzir a coqueificação do óleo.

Vedações são usadas em um turbocompressor para manter o óleo longe das pistas de escapamento e admissão. Além disso, contêm os gases gastos e a pressão de impulso na voluta. Turbocompressores variam na forma como controlam a pressão de impulso. Tais controles podem ser uma válvula de descarga ou consistir em aros móveis com ventoinhas no lado da turbina. Uma descarga permite que o gás de escapamento se desvie da roda da turbina e do alojamento e, assim, limita sua velocidade.

Função de carga, não velocidade do motor: A energia que gira a roda da turbina de um turbocompressor vem da saída do gás quente de escapamento do cilindro de um motor. O turbocompressor é passivo por responder bem menos à velocidade do eixo de comando do motor do que à temperatura de exaustão. É por isso que você ouvirá o turbo girar mais quando o motor é carregado, embora possa haver pouco a nenhum aumento na velocidade do motor.

À medida que a carga sobre o motor aumenta, o mesmo acontece com a temperatura de escape e sua velocidade. Quando a exaustão sai da porta do cabeçote do cilindro, o gás inerte sofre expansão isentrópica – ou seja, sem mudança de temperatura. Os gases quente e em expansão são forçados para dentro do alojamento da turbina e atuam sobre a roda da turbina como se fossem a vazão de um rio movendo um velho moinho. A roda do compressor, então, alimenta ar para o coletor de admissão sob pressão. O resultado é um aumento em VE, potência e menores emissões.