Um turbocompressor inclui um par de rotores radiais, ligados num só eixo, que giram de um lado como turbina e do outro como compressor.
O turbocompressor fica ligado ao coletor de escape de um motor de combustão interna, e aproveita a energia dos gases de escape, gerados no motor, para girar uma turbina conectada por meio de um eixo comum a um rotor o qual tem a função de bombear ar para os cilindros. Esse rotor é um compressor centrífugo, responsável por capturar o ar atmosférico e comprimi-lo na entrada da admissão ou do coletor de admissão do motor através de mangueiras ou tubagens.
Compressão do ar e aumento de potência
Com o aumento da densidade do ar decorrente da compressão, pode adicionar-se mais combustível a esta mistura que será encaminhada até a câmara de combustão do motor, fazendo com que mais trabalho seja produzido a cada ciclo. Por exemplo, se um turbocompressor estivesse trabalhando com uma pressão de aproximadamente 1 kg/cm², o motor estaria admitindo 2 atmosferas, ou seja, o dobro de ar ocupando num mesmo espaço físico sem alterar as dimensões do cilindro. Deste modo, dever-se-ia misturar o dobro de combustível neste ar (para que a mistura permaneça estequiométrica), que seria encaminhado para dentro da câmara de combustão. Neste caso, seria possível quase dobrar a potência de um motor. Na prática não se conseguiria dobrar a potência pois o processo de compressão também causa aumento de temperatura do ar, o que causa o efeito oposto: redução de densidade. Para compensar esse efeito geralmente usa-se um trocador de calor chamado intercooler entre o compressor e a admissão.
Este é o caminho normal do ar através de um motor.
Ø Primeiro, o ar entra pelo coletor de admissão.
Ø Esse ar é usado nos cilindros para alimentar a combustão.
Ø O ar que resta após a combustão é expelido pelo coletor de escape.
Em um motor turboalimentado, em vez de simplesmente sair como descrito acima, o ar de exaustão é usado para criar potência adicional.
Ø Esse ar que sai pelo escapamento faz a turbina girar.
Ø A turbina gira, o que faz o compressor girar.
Ø O compressor gira, pressurizando e resfriando o ar.
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Ø O ar frio e pressurizado entra nos cilindros para alimentar a combustão.
O que é o turbo flutter
O termo turbo flutter refere-se a um som característico produzido por turbocompressores em veículos modificados. Esse som ocorre quando o turbocompressor gera pressão positiva, numa determinada rotação do motor, o compressor manda ar comprimido para os cilindros através da admissão. Em um determinado momento, o condutor retira o pé do acelerador, fechando assim a borboleta, fazendo com que o ar pressurizado pare de entrar na admissão. Em alguns sistemas, a válvula wastegate (ou “bov”) controla a pressurização a partir da turbina, na caixa quente, enquanto em outros sistemas, a válvula de prioridade manda o ar pressurizado para à atmosfera.
Funcionamento e consequências do turbo flutter
No sistema do turbo flutter, não há nenhum mecanismo de alívio de pressão, logo, todo o ar pressurizado fica contido no sistema de pressurização. No momento em que a borboleta fecha, o compressor ainda está gerando pressão positiva, porém, como não há nenhum escape para o ar pressurizado, todo o sistema de pressurização fica cheio. No decorrer desta situação, em um determinado momento, a pressão contida no sistema se torna maior do que a pressão gerada pelo compressor, fazendo com que o ar volte para o compressor e saia pela admissão de ar do turbo. Esse evento acaba por fazer um barulho característico (su-tu-tu-tu-tu), que é o ar passando pelas pás do compressor.
O som característico do turbo flutter fica mais alto se o sistema de pressurização contar com um intercooler e com um filtro de ar na admissão do compressor. O turbo flutter também é capaz de diminuir o turbo-lag, visto que o sistema fica cheio de ar pressurizado enquanto a borboleta se mantém fechada. Quando ela é aberta, há a entrada desta pressão positiva para a admissão do motor, diminuindo o tempo que o compressor levaria para ganhar pressão positiva novamente.
Um problema presente no turbo flutter é o maior desgaste da turbina, visto que quando o ar pressurizado volta pelo compressor, causa uma freada brusca no turbo, forçando o eixo. Mesmo que não haja uma contrapressão (considerando o fato de que os gases do escape não mandarão energia suficiente para girar o compressor a ponto de se obter uma contrapressão que irá quebrar o eixo de imediato), ainda assim vai haver um desgaste, pois o turbo gira em altíssimas rotações, e ele não perde rotação tão facilmente. Além da turbina, outros componentes também podem ser danificados, como o sistema de pressurização e a borboleta de admissão, por exemplo.
Devido a este fator, o turbo flutter é mais usado em pistas, devido à diminuição (que não é uma diminuição significativa, porém, qualquer ganho na pista é considerado) do turbo lag. Nas ruas esse sistema também é utilizado por causa do barulho que o turbo flutter faz.
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