Tipos de Turbo para o teu carro e como funcionam

Na indústria automóvel, o termo “turbo” é familiar, e a maioria de nós sabe que é uma coisa boa, mas o que é exactamente isso e quais são as suas muitas variedades?

Os turbocompressores aumentam o desempenho e a eficiência de um motor, introduzindo mais ar (e combustível) na câmara de combustão, resultando numa explosão maior. Mais força vem de franjas maiores.

Como resultado, os turbocompressores podem ser usados em motores com menos deslocamento e ainda fornecer a mesma quantidade de potência e torque que um típico motor de maior deslocamento naturalmente inspirado. Os motores mais pequenos, por outro lado, tendem a consumir menos combustível.

Turbo simples

• Com apenas um turbocompressor, as possibilidades são praticamente infinitas. Haverá uma enorme diferença nas características de torque quando a roda do compressor e a turbina forem de tamanhos diferentes.
• Os turbos mais pequenos, por outro lado, são melhores a fornecer torque de baixa gama porque se enrolam mais rapidamente. Também estão disponíveis turbos simples com rolamentos de esferas e de agulhas.
• Os rolamentos de esferas reduzem a quantidade de atrito entre o compressor e a turbina, o que acelera o enrolamento do compressor e da turbina (ao mesmo tempo que acrescenta custos).

Vantagens

● Um método de baixo custo para aumentar o rendimento e a eficiência de um motor. 

● Instalar um turboalimentador não podia ser mais simples, e esta é a escolha mais popular.

● Em muitos casos, motores mais pequenos podem ser usados para produzir a mesma quantidade de potência que motores maiores naturalmente aspirados.

Desvantagens

● Um motor com um único turbo tem uma gama de RPM efectiva mais pequena. Escolher entre um bom torque de baixa potência e uma melhor potência de alta potência torna-se um desafio devido a isto. 

● O tempo de resposta do turbo pode ser mais lento do que com outras configurações de turbo.

Turbo duplo

Usar dois turbocompressores é como usar um único turbocompressor, com uma vasta gama de configurações disponíveis. Cada banco de cilindros pode ter um único turbocompressor (V6, V8, etc).

Pelo contrário, um único turboalimentador pode ser usado para baixas RPM, enquanto um turboalimentador maior pode ser contornado para altas RPM (I4, I6, etc). Dois turbos de tamanho semelhante podem potencialmente ser usados em tandem com diferentes RPM. Turbocompressores de rolo duplo são usados no BMW X5 M e X6 M.

Vantagens

● Em motores em ‘V’, os benefícios e desvantagens dos sistemas paralelos de turbo duplo são quase idênticos aos dos sistemas de turbo simples.

● Uma curva de torque mais larga e plana pode ser conseguida usando turbos sequenciais ou usando um turbo a baixas RPM e ambos a altas RPM. O torque mais baixo é melhor, mas a potência não cai a altas RPM ao contrário de um pequeno turbo simples.

Desvantagens

• O custo e a complexidade quase duplicara devido ao facto de os componentes do turbo terem praticamente duplicado.
• Resultados semelhantes podem ser alcançados de formas mais leves e eficientes (como discutido abaixo).

Turbo de rolagem duplo

Os turbocompressores de rolo duplo são superiores aos turbos de rolo simples em praticamente todos os aspectos. Os impulsos de escape são distribuídos entre dois rolo. Os turbocompressores podem ser configurados para alimentar os cilindros 1 e 4 com um único rolo, enquanto que os cilindros 2 e 3 podem ser alimentados para separar os rolos.

Quais são os aspectos positivos disto? Imaginemos que o cilindro 1 está prestes a completar o seu curso de potência, e a válvula de escape está a começar a abrir.

Enquanto isto acontece, o cilindro 2 está a completar o seu curso de escape, fechando a válvula de escape e reabrindo a válvula de admissão, embora haja uma pequena quantidade de sobreposição neste processo.

Uma vez que ambas as válvulas de escape estão brevemente abertas num tradicional colector turbo de um cilindro, a pressão de escape do cilindro 1 interfere com o cilindro 2 a puxar ar fresco e reduz a quantidade de pressão que atinge o turbo. Este problema pode ser resolvido separando os roletes em duas partes.

Vantagens

• ● A turbina de escape recebe maior potência como resultado do aumento do fluxo de energia.
• ● Os vários designs de pergaminho proporcionam uma gama de RPM de impulso mais eficaz.
• ● É possível ter uma maior sobreposição de válvulas sem dificultar a exaustão, permitindo maiores opções de afinação

Desvantagens

• ● É necessária uma configuração especializada do motor e um design de escape
• ● Os tradicionais turbos simples têm custos mais baixos mas são mais complexos.

Turbocompressor de Geometria Variável

Como resultado do alto custo e dos requisitos de material incomuns, os VGTs (que são omnipresentes nos motores diesel) são uma forma rara de turboalimentação. Para corresponder às rotações por minuto do motor (RPM), as palhetas internas do turbocompressor ajustam a relação A/R.

Uma relação A/R baixa é utilizada quando a velocidade do motor é baixa para aumentar rapidamente a velocidade dos gases de escape e fazer com que o turboalimentador se enrole.

A relação A/R aumenta à medida que o motor acelera, permitindo mais fluxo de ar. Como resultado, a latência do turbo é minimizada, o limiar de reforço é reduzido, e a curva de binário é ampla e suave.

Vantagens

● Curva de torque larga e plana. Uma ampla gama de RPMs é necessária para uma turboalimentação eficiente.

● Um único turbo é tudo o que é necessário para tornar uma configuração sequencial de turbo mais compacta.

Desvantagens

● As temperaturas dos gases de escape são normalmente mais baixas nos motores diesel, por isso as palhetas não são prejudicadas pelo calor.

● Os metais exóticos são necessários para assegurar a fiabilidade nas aplicações de gasolina, e isto aumenta o preço, o que normalmente impede a sua utilização. No Porsche 997, foi utilizado, mas existem apenas alguns motores a gasolina VGT disponíveis, devido ao custo elevado.

Turbo com rolos duplos variáveis

• Será possível que esta seja a resposta que temos procurado desde sempre? Embutidos neste turbo estão fascinantes pulsos de escape e materiais.

Vantagens

● A turboalimentação a gás é uma opção viável porque é menos cara que os turbocompressores de geometria variável (VGT).

● Uma curva de torque ampla e plana é possível devido a isto.

● Quando comparado com um VGT, este design pode ser mais robusto, dependendo do material que é usado.

Desvantagens

● Compatibilidade com um rolo duplo padrão ou um único turboalimentador. Por exemplo, a válvula de carretel rápido já foi experimentada antes, mas ainda não foi detectada no sector da produção. Os últimos avanços tecnológicos podem proporcionar novas dificuldades.

Turbocompressores eléctricos

A incorporação de um motor eléctrico robusto no design atenua a maioria das dificuldades associadas ao uso de um turbocompressor. Existe aqui um turbo lag? Nenhum. O que há de errado com o escape? Não há nada com que te preocupares.

O que há de errado com o torque do turbo de baixa rotação? Agora é possível! Talvez o próximo passo na turboalimentação moderna, o caminho eléctrico tenha os seus próprios inconvenientes.

Vantagens

● Desde que a roda do compressor esteja directamente ligada a um motor eléctrico, o turbo lag e o gás de escape inadequado podem ser quase evitados.

● A energia que teria sido perdida pode ser recuperada se um motor eléctrico estivesse ligado à turbina de escape.

● Gama efectiva de RPM com torque consistente em toda a linha.

Desvantagens

● Como resultado da adição do motor eléctrico, haverá um aumento tanto no custo como na complexidade. Isto também se aplica aos controladores adicionais.

● A embalagem e o peso tornam-se um desafio, particularmente com a inclusão de uma bateria a bordo, que será necessária para fornecer energia suficiente ao turbo quando necessário.

● Embora os VGTs e os twin-scrolls não proporcionem o mesmo grau de desempenho, são alternativas muito menos dispendiosas.

Conclusão

A instalação de um kit turbo no teu carro é um processo desafiante. Deve haver um cuidado extremo e uma compreensão total das ideias necessárias para assegurar uma operação suave enquanto se realizam as conversões forçadas por indução (tais como adicionar um turbocompressor ou um supercompressor).