Turbocompressores já existem há algum tempo. Acredite ou não, a General Motors foi a primeira a introduzir turbos para seus veículos em 1962 com o Oldsmobile Turbo Jetfire. Os turbos adicionam toneladas de potência sem exigir um motor maior e funcionam com os mesmos gases de escape que seu veículo já produz.
Os turbos são realizações brilhantes da engenharia que proliferaram rapidamente em toda a indústria automotiva. Começou como uma rara atualização de desempenho limitada a carros esportivos e de luxo de última geração, mas agora é um complemento onipresente que aumenta a eficiência.
Continue lendo para saber mais sobre como funcionam os turbos.
Por que os carros modernos usam turbocompressores
Os turbocompressores datam de 1905, quando Alfred Buchi recebeu a patente de um turbocompressor inicial. É incrível como a tecnologia remonta a mais de um século, especialmente considerando o quanto os turbocompressores estão experimentando agora.
Curiosamente, os primeiros turbos foram desenvolvidos com o desempenho de um avião em mente. Os motores de combustão interna usam ar e combustível inflamados na câmara de combustão do motor no pistão, permitindo que o motor gere energia.
Antes dos turbos, a única maneira de aumentar a potência de um motor era aumentar o deslocamento. Tornando a câmara de combustão fisicamente maior e expandindo todo o motor, ou adicionando mais cilindros, os fabricantes de motores podem queimar mais combustível e ar, aumentando assim a potência do motor resultado. É por isso que o famoso ditado "não há substituto para o deslocamento" se tornou um marco no mundo automotivo.
Mas há uma maneira mais eficiente de aumentar a potência sem ter que aumentar o deslocamento: turbocompressores. Esses dispositivos permitem que um motor gere mais potência sem aumentar fisicamente o deslocamento, provando que há absolutamente um substituto para o deslocamento.
Os melhores EVs de alto desempenho provar que o ditado está errado também. Um exemplo é o ultra-rápido Lucid Air, que é mais rápido que os muscle cars V8 clássicos enquanto rodam com elétrons.
O que é um Turbo?
Simplificando, um turbocompressor é um compressor de ar alimentado pelos gases de escape do motor. Este compressor permite que o motor engula mais ar, permitindo assim que o motor coloque mais combustível na câmara de combustão sem adicionar mais deslocamento. No caso de aeronaves, os turbocompressores são uma aplicação muito conveniente.
À medida que um avião continua a subir, o ar torna-se menos denso; assim, o mesmo motor produzirá menos potência em altitudes mais altas do que perto do nível do mar. Este é um grande problema, mas os turbocompressores fornecem uma ótima solução.
Os turbocompressores adicionados aos motores das aeronaves permitem que mais ar seja empurrado para dentro do motor do que normalmente seria possível em grandes altitudes, resolvendo o problema da perda de potência ao voar. Assim como os motores de avião naturalmente aspirados (NA), os carros NA também sofrem com a perda de desempenho em altas altitudes em comparação com os motores turboalimentados.
Como funcionam os turbocompressores?
Turbocompressores são compressores de ar, então, como o nome indica, um turbo faz um trabalho: comprimir o ar e colocá-lo no motor. A maneira como ele realiza essa tarefa é relativamente simples. Um motor produz gases de escape devido à combustão que alimenta o veículo, e os turbos usam isso combustão para alimentar uma turbina que eventualmente leva à compressão do ar empurrado para o motor.
O melhor de um turbo é que ele recicla os gases de escape para alimentar o mecanismo do compressor. Os turbos são divididos em duas metades: a região quente, em contato com os gases de escape, e a região fria.
O que isso significa é que uma das metades (a quente) está conectada ao coletor de escape. À medida que o ar quente é deslocado do motor, ele gira uma turbina contida na metade quente do turbocompressor, que por sua vez gira o ventilador do compressor alojado na região fria do turbo.
Esses dois elementos giratórios são conectados através de um eixo, o que permite que a turbina do lado quente gire o compressor do lado frio à medida que os gases de escape entram correndo. À medida que esse processo ocorre, o lado quente do turbocompressor começa a brilhar em brasa, e é por isso que os turbocompressores são frequentemente vistos com um lado todo enferrujado e o outro impecável.
Isso se deve às temperaturas extremas que a área quente do turbo experimenta com os gases de escape. Os gases de escape permitem que o compressor do lado frio gire e sugue o ar, comprimindo-o e empurrando-o de volta para o motor. Isso produz mais poder em teoria.
No entanto, comprimir o ar também gera calor, o que anula os benefícios do compressor. A solução é adicionar um intercooler entre o turbocompressor e o coletor de admissão. Isso permite que o ar que entra na câmara de combustão esfrie, aumentando o desempenho. É por isso que você vê alguns carros turboalimentados com conchas no capô, que usam o ar que passa para resfriar o ar comprimido.
Os turbocompressores podem apresentar algum atraso à medida que o turbo aumenta. Isso porque ele precisa de gases de escape para acelerar antes que possa realmente fornecer impulso ao motor. Algumas empresas de peças de reposição também fabricam sistemas anti-lag para resolver o problema do atraso. No entanto, eles são caros e geralmente são usados apenas por equipes de corrida profissionais.
Wastegates também são componentes essenciais que permitem que a pressão do ar seja liberada antes de girar a turbina, evitando falhas catastróficas do motor. Se os wastegates não estivessem presentes nos sistemas de turbocompressores, o motor poderia girar demais a turbina e empurrar muita pressão para dentro do compartimento do motor. Este é um cenário completamente indesejado que pode resultar em falha catastrófica do motor.
Os fabricantes adotaram a turboalimentação em todas as suas linhas de veículos, principalmente para eficiência. No entanto, os entusiastas ainda pensam nos turbos como sua fonte de energia adicional em seu veículo.
Turbos permitem carros mais eficientes
Graças aos turbocompressores, os modernos motores de quatro cilindros funcionam tão bem quanto os V8s da velha escola em termos de potência, oferecendo melhores números de milhagem de gás. Muitos fabricantes passaram a turbinar seus veículos ultimamente – até a Ford adicionou motores turboalimentados de tamanho reduzido em suas picapes F-150 para torná-las mais eficientes.
Ainda não se sabe se esses motores são melhores ou mais duráveis do que os motores de maior cilindrada. Mas, uma coisa é certa: com o ataque de carros híbridos e EVs, até mesmo os turbos podem ser incapazes de salvar o motor de combustão interna.