Motores superalimentados, turbo e supercharger

Os motores naturalmente aspirados precisam do efeito de bombeamento dos pistões para encher os cilindros com o ar ambiente. Claro que esse movimento de subida e descida dos pistões dentro dos cilindros limitam a quantidade de ar aspirado pelo motor, e consequentemente de oxigênio, limitando a quantidade de combustível que podem ser queimada dentro das câmaras de combustão. Com isso, limitam a potência do motor. Quanto mais ar o motor aspira, mais combustível pode ser queimado dentro das câmaras de combustão e, dessa forma, maior a potência e o torque do motor.

Ainda em um motor naturalmente aspirado, pode-se utilizar comando de válvulas que permitam que se entre mais ar nos cilindros, que em contrapartida prejudicam o bom rendimento nas baixas rotações. Não tem muito o que fazer: Se aumentamos os dutos da admissão e abrimos mais as válvulas para o motor respirar melhor, essa solução compromete as baixas rotações e até os bons níveis de consumo. Assim, um motor aspirado equilibrado, deve funcionar bem, nos baixos, médios e altos regimes de rotações. Mas em nenhum deles com perfeição.

Com essa receita simples, a energia cinética e térmica dos gases de escape movem a turbina e essa, ligada através de um mesmo eixo, aciona o compressor, que aspira o ar atmosférico e o comprime na tubulação de admissão do ar de um motor. Simples e eficiente, não consome muita potência do motor, aproveitando a energia que seria perdida dos gases de escape para melhorar o enchimento dos cilindros. Além disso, sua instalação nos modernos e compactos motores é bem simples, ocupando pouco espaço, não alterando muito o layout quando comparado ao dos motores aspirados.

A boa solução mecânica encontrada pela engenharia de colocar mais ar para dentro dos cilindros e, dessa forma, conseguir queimar mais combustível, aumentando a potência e o torque, é a superalimentação (Ou sobrealimentação). Esses recursos são fáceis de serem intuídos: Ao invés dos cilindros encherem-se de ar pelo movimento de bombeamento dos pistões, colocamos uma bomba de ar externa que força a entrada do ar para dentro dos cilindros, independentemente do movimento de bombeamento dos pistões. Essas bombas externas captam o ar atmosférico e o comprime nos dutos de aspiração do motor. É fácil perceber, que com esse recurso, coloca-se muito mais ar forçado para dentro dos cilindros do que se ele aspirasse naturalmente pela pressão atmosférica.



O Turbocompressor

Uma das formas mais conhecidas de superalimentação, ou sobrealimentação, é proporcionada pelo turbocompressor, mais popularmente chamado de turbo. Ao que tudo indica, o turbo deve ser o caminho de superalimentação que a indústria automobilística mundial vai seguir. O motivo principal dessa preferência é a excelente performance dos turbos quando o assunto é a superalimentação de motores. O turbo é uma máquina de ar relativamente simples: Em um único eixo, fica ligado a turbina, acionada pelos gases de escape, e o compressor.



Quanto mais ar, mais oxigênio dentro dos cilindros. Portanto, mais combustível podemos queimar dentro das câmaras de combustão, combinando oxigênio e combustível na proporção correta. Quanto mais combustível queimado, maior a potência e o torque produzidos pelo motor. Perceba que esse recurso tecnológico aumenta sobremaneira a potência e o torque, no mesmo peso e tamanho do motor aspirado. Assim, um motor aspirado de 1 litro (A soma dos 250 cm³ de um motor de quatro cilindros ou 333 cm³ de um motor de três cilindros, totalizando 1000 cm³ ou 1 litro) que produziria de 70 a 80 cv aspirado, superalimentado ele pode ter essa potência máxima variando de 110 a 130 cv.


É fácil intuir que o ar, quando comprimido, aumenta de temperatura. Claro, teremos mais moléculas que compõe o ar atmosférico concentradas em um espaço menor, consequentemente se chocando mais e gerando mais calor. Esse fato não seria benéfico ao aumento de potência, pois ar quente coloca menos oxigênio nas câmaras de combustão. Por isso, os engenheiros solucionaram a questão esfriando o ar comprimido pelo turbo: Antes de ir para os cilindros, o ar passa através de um radiador, conhecido popularmente como intercooler, se expandindo, esfriando e, consequentemente, aumentando sua massa e quantidade de oxigênio antes de entrar nos cilindros. Na prática, isso representa mais oxigênio nas câmaras de combustão e, portanto, mais potência e torque. Outro recurso simples que aumenta o desempenho e reduz o consumo sem grandes complicações. Um simples radiador, ou intercooler, que esfria o ar da admissão.


Na prática, isso significa um aumento de cerca de 60% na potência e torque máximos, um resultado excepcional, que se alia a um bom torque nas baixas rotações e a baixíssimos índices de consumo. Uma prova cabal de que a superalimentação é a solução imediata para o futuro dos motores: Potência, torque, bom desempenho e baixo consumo. A cara do futuro. 


Turbocompressor

Veja ao lado uma animação exemplificando
como funciona um turbocompressor

Supercharger

Veja na ilustração como é por dentro um
supercharger



O Supercharger

Uma outra forma de superalimentação é a dos compressores volumétricos, mais popularmente conhecidos como supercharger. O funcionamento deles é bem semelhante ao dos turbos e eles se diferem apenas na forma de acionamento do compressor: Enquanto nos turbos o compressor é acionado pelos gases de escapamento, nos compressores volumétricos, ou supercharger, o compressor de ar é acionado através de correias ou correntes dentadas ligadas diretamente ao virabrequim.

Mas, seu trabalho de captar o ar atmosférico e comprimir para dentro dos dutos de admissão é semelhante ao dos turbos: Eles, através de recursos mecânicos, captam o ar atmosférico e o comprimem para dentro do motor colocando mais ar e, consequentemente, oxigênio para dentro das câmaras de combustão.
Normalmente, devido à complexidade de sua instalação, a adoção do intercooler ou radiador que esfria o ar comprimido pelo compressor, é mais difícil. Mas isso não impede a instalação do intercooler, ou esfriador do ar de admissão, nos motores que utilizam supercharger ao invés do turbo em sua superalimentação.


A vantagem do supercharger sobre o turbo está no significativo ganho de torque nos baixíssimos regimes de rotações. Por estar diretamente ligado ao virabrequim, o supercharger já inicia a compressão de ar para dentro dos cilindros logo que o regime de rotações começa a aumentar. Esse fato favorece as arrancadas e as saídas em ladeiras, pois permite o aumento do torque logo na saída ou nas retomadas de velocidades.

Em contrapartida, ao contrário do turbo, o supercharger cobra um preço para funcionar: Rouba potência do motor diretamente do virabrequim. Dessa forma, podemos dizer que, no regime de potência máxima, o compressor pode chegar a ficar com cerca de 10% do total produzido, diferentemente do turbo que oferecerá apenas uma ligeira contrapressão no sistema de escapamento quando o motor é exigido no seu máximo.



Por suas características de melhorar o torque nas baixas rotações, o supercharger já foi utilizado em motores pela Ford aqui no Brasil, pela Audi e pela Mercedes na Europa e por algumas montadoras em modelos Norte-Americanos. Agora, não tenham dúvidas, a superalimentação de motores é o futuro para unidades motrizes compactas, eficientes, com ótimos resultados de torque e potência e com bons rendimentos térmicos, o que resulta em baixo consumo de combustível e emissões de poluentes. São só vantagens e, sem dúvidas, é um tremendo avanço tecnológico para motores do presente e futuro. Para quem não sabe, os motores de Fórmula 1 atuais são pequenos e compactos 1.6 Turbo que, juntamente com os motores elétricos, dão aos carros da F1 o melhor desempenho dos carros de corrida atuais.

Douglas Mendonça

Jornalista na área automobilística há 45 anos, trabalhou na revista Quatro Rodas por 10 anos e na Revista Motor Show por 24 anos, de onde foi diretor de redação de 2007 até 2016. Formado em comunicação na Faculdade Cásper Líbero, estudou três anos de engenharia mecânica na Faculdade de Engenharia Industrial (FEI) e no Instituto de Engenharia Paulista (IEP). Como piloto, venceu a Mil Milhas Brasileiras em 1983 e os Mil Quilômetros de Brasília em 2004, além de ter participado em competições de várias categorias do automobilismo brasileiro. Tem 64 anos, é casado e tem três filhos homens, de 17, 28 e 31 anos.

18 Comentários

  1. Alessandro Sievers

    Leitura simples e direta, didática objetiva e conteúdo de muita apreciação pelos apaixonados pelo mundo automotivo, receita de sucesso acrescida pela elaboração dos temas feitas pelo renomado jornalista e pela parceria com a TSO, sucesso sempre!

  2. Claudio Luiz Gaspe

    Projeto muito bem desenvolvido, prático e de fácil assimilação, parabéns a todos envolvidos.

  3. Martos Alessandro

    Parabéns para os envolvidos Douglas vc é rico no que faz.. TSO obrigado pela oportunidade de aumentar meus conhecimentos…essa junção foi a melhor… parabéns

  4. Wilson Payossin

    Texto objetivo e muito didático. Parabéns e obrigado por compartilhar seu conhecimento.

    Abs

  5. Adilson Vieira

    Parabéns a todos os envolvidos nesse projeto.
    Simplesmente sensacional,matéria super completa..

  6. Adalberto Vieira

    O Douglas é um craque. Parabéns à TSO pela iniciativa.

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