Turbo Admissao Variavel

O que uma Admisso Varivel?

O QUE QUE FAZ?

Artifcio tecnolgico que permite melhorar o desempenho do motor quer em baixa, quer em alta rotao. conseguido atravs da utilizao de dois tipos de condutas que transportam o ar do exterior para o interior do motor.Se tivermos uma mangueira de jardim muito enrolada, a gua tem mais dificuldade em sair, exercendo turbulncia no seu interior. Se a mangueira estiver bem desenrolada, a gua tem um escoamento mais rpido para o exterior. este tipo de fenmeno que se utiliza nos sistemas de admisso varivel.

PARA QUE SERVE?Existem dois tipos de conduta que transportam o ar exterior para o interior dos cilindros uma mais contorcida (enrolada) e outra mais comprida e mais esticada, sem grandes curvas e perturbaes para facilitar a chegada do ar ao interior do motor.A baixa rotao do motor, o ar percorre a conduta mais pequena e contorcida que, por este facto atinge maior turbulncia na chegada ao interior do motor, criando maior fora na combusto a baixa rotao, melhorando o binrio e ajudando o veculo a recuperar melhor a sua acelerao.Quando o motor atinge uma rotao mdia/alta (velocidade de cruzeiro) a necessidade de ar para o interior maior, pelo que a segunda conduta (mais comprida) abre para facilitar a sua entrada e ajudar ao desempenho do motor nesta faixa de rotaes.

Como funciono o Turbo de Geometria Varivel?Os turbos convencionais tm o inconveniente de que a baixas rotaes do motor o rodete da turbina apenas impulsionado pelos gases de escape, pelo que o motor se comporta como se fosse atmosfrico. Uma soluo para isto utilizar um turbo pequeno de baixa presso que comece a comprimir o ar aspirado pelo motor desde rotaes muito baixas, mas isto tem um inconveniente, que a altas rotaes do motor o turbo de baixa presso no tem capacidade suficiente para comprimir todo o ar que necessita o motor, por tanto, a potncia que ganhamos a baixas rotaes vamos perde-la em altas. Para corrigir este inconveniente procurou-se a soluo de dotar uma mesma mquina sopradora da capacidade de comprimir o ar com eficcia tanto a baixas rotaes como em altas, para isso desenvolveram-se os turbo-compressores de geometria varivel.

Funcionamento

O turbo TGV (Geometria Varivel) diferencia-se do turbo convencional pela utilizao de um prato ou coroa no qual esto montados umas aletas moveis que podem ser orientadas (todas em conjunto) num ngulo determinado mediante um mecanismo de vareta e alavanca empurradas por uma cpsula pneumtica, sistema parecido com o utilizado na Vlvula Wastegate

Turbos de geometria varivel (TGV)

Para conseguir a mxima compresso do ar a baixas r.p.m. devem fechar-se as aletas j que diminuindo a seco entre elas, aumenta a velocidade

dos gases de escape que incidem com mais fora sobre as ps do rodete da turbina (menor Seco = maior velocidade). Quando o motor aumenta de r.p.m e aumenta a presso no colector de admisso, a cpsula pneumtica detecta-o atravs de um tubo ligado directamente ao colector de admisso e transforma-o num movimento que empurra o sistema de comando das aletas para que estas se movam para uma posio de abertura que faz diminuir a velocidade dos gases de escape que incidem sobre a turbina (maior seco = menor velocidade). As aletas esto montadas sobre uma coroa (como se v na imagem abaixo), podendo regular-se o veio roscado de unio cpsula pneumtica para que as aletas abram antes ou depois. Se as aletas estiverem em abertura mxima, indica que h uma avaria j que a mxima inclinao s a adoptam para a funo de emergncia.

As posies fundamentais que podem adoptar as aletas podem ser descritas como no texto e imagem seguintes:

Na figura da esquerda: vemos como as aletas adoptam uma posio fechada que apenas deixa espao para a passagem dos gases de escape. Esta posio adoptada pelo turbo quando o motor gira a baixas rotaes e a velocidade dos gases de escape baixa. Com isto consegue-se acelerar a velocidade dos gases de escape, ao passar pelo estreito espao que fica entre as aletas, o que faz incidir com mais fora os gases sobre a turbina. Tambm adoptam esta posio quando se exige ao motor as mximas prestaes partindo de uma velocidade baixa ou relativamente baixa, o que faz com que o motor possa acelerar de uma forma to rpida como a exigida pelo condutor, por exemplo numa ultrapassagem ou numa acelerao brusca do veiculo. Na figura do centro: as aletas tomam uma posio mais aberta que corresponde a um funcionamento do motor com um regime de mdio de rotaes e marcha normal, neste caso o turbo VTG comportar-se-ia como um turbo convencional. As aletas adoptam uma posio intermdia que no interfere na passagem dos gases de escape que incidem e sem variar a sua velocidade sobre a turbina. Na figura da direita: as aletas adoptam uma posio muito aberta devido a

que o motor gira a muitas rotaes, os gases de escape entram a muita velocidade no turbo fazendo girar a turbina muito depressa. A posio muito aberta das aletas actua como um travo para os gases de escape pelo que se limita a velocidade da turbina. Neste caso, a posio das aletas realiza a funo que realizava a vlvula wastegate nos turbos convencionais, quer dizer, limita a velocidade da turbina quando o motor gira a altas rotaes e h uma presso muito alta no colector de admisso, isto explica por que que os turbos VTG no tm vlvula wastegate. As posies fundamentais que podem adoptar as aletas podem ser descritas como no texto e imagem seguintes:

Na figura da esquerda: vemos como as aletas adoptam uma posio fechada que apenas deixa espao para a passagem dos gases de escape. Esta posio adoptada pelo turbo quando o motor gira a baixas rotaes e a velocidade dos gases de escape baixa. Com isto consegue-se acelerar a velocidade dos gases de escape, ao passar pelo estreito espao que fica entre as aletas, o que faz incidir com mais fora os gases sobre a turbina. Tambm adoptam esta posio quando se exige ao motor as mximas prestaes partindo de uma velocidade baixa ou relativamente baixa, o que faz com que o motor possa acelerar de uma forma to rpida como a exigida pelo condutor, por exemplo numa ultrapassagem ou numa acelerao brusca do veiculo. Na figura do centro: as aletas tomam uma posio mais aberta que corresponde a um funcionamento do motor com um regime de mdio de rotaes e marcha normal, neste caso o turbo VTG comportar-se-ia como um turbo convencional. As aletas adoptam uma posio intermdia que no interfere na passagem dos gases de escape que incidem e sem variar a sua velocidade sobre a turbina. Na figura da direita: as aletas adoptam uma posio muito aberta devido a que o motor gira a muitas rotaes, os gases de escape entram a muita velocidade no turbo fazendo girar a turbina muito depressa. A posio muito aberta das aletas actua como um travo para os gases de escape pelo que se limita a velocidade da turbina. Neste caso, a posio das aletas realiza a funo que realizava a vlvula wastegate nos turbos convencionais, quer dizer, limita a velocidade da turbina quando o motor gira a altas rotaes e h uma presso muito alta no colector de admisso, isto explica por que que os turbos VTG no tm vlvula wastegate.

Se as aletas estiverem em abertura mxima, indica que h uma avaria j que a mxima inclinao s a adoptam para a funo de emergncia. O funcionamento que vimos para o Turbo VTG terico j que o controlo da cpsula manomtrica, da mesma forma que nos turbos convencionais mais modernos, se faz mediante uma gesto electrnica que se encarrega de regular a presso que chega cpsula manomtrica nos turbos VTG e vlvula wastegate nos turbos convencionais, em todas as margens de funcionamento do motor e tendo em conta outros factores como sejam a temperatura do ar de admisso, a presso atmosfrica (altitude sobre o nvel do mar) e as exigncias do condutor.

As vantagens do turbo-compressor VTG advm de se conseguir um funcionamento mais progressivo do motor sobrealimentado. A diferena dos primeiros motores dotados com turbo-compressor convencional onde havia um grande salto de potncia de baixas rotaes para altas, o comportamento deixou de ser brusco para conseguir uma curva de potencia muito progressiva com grande quantidade de par desde baixas rotaes e mantido durante uma ampla zona do n de rotaes do motor.

O inconveniente que apresenta este sistema a sua maior complexidade, e por isso, o preo quando comparado com um turbo-compressor convencional. Assim como o sistema de lubrificao que necessita usar leos de maior qualidade e mudas mais frequentes. At agora, o turbo-compressor VTG s se pode utilizar em motores Diesel, j que nos de gasolina a temperatura dos gases de escape demasiado alta (200 - 300 C mais alta) para admitir sistemas como estes.

Gesto electrnica da presso do turbo

Com a utilizao da gesto electrnica tanto nos motores de gasolina como nos diesel, a regulao do controlo da presso do turbo j no se deixa nas mos de uma vlvula de accionamento mecnico como a vlvula wastegate, que esta submetida a altas temperaturas, e os seus componentes como: a mola e a membrana; sofrem deformaes e

desgastes que influem num mau controlo da presso do turbo, alm de que no tm em conta factores to importantes para o bom funcionamento do motor como so a altitude e a temperatura ambiente. Para descrever como funciona um sistema de regulao da presso do turbo, temos um esquema (figura inferior) que pertence a um motor Diesel (1.9 TDi) no qual se vem todos os elementos que intervem no controlo da presso do turbo. A Gesto Electrnica Diesel (EDC Electronic Diesel Control) interpe uma electrovlvula de controlo da presso (3) entre o colector de admisso e a vlvula wastegate (4) que controla a todo momento a presso que chega vlvula wastegate. Como se v no circuito de controlo da presso do turbo, similar a um circuito de controlo convencional com a nica diferena da incorporao da electrovlvula de controlo (3).

As caractersticas principais deste sistema so:

- Permite ultrapassar o valor mximo da presso do turbo. - Tem corte de injeco a altas rotaes. - Proporciona uma boa resposta ao acelerador em toda a margem de rotaes. - A velocidade do turbo-compressor pode subir at s 110.000 r.p.m.

A electrovlvula de controlo (AMAL): comporta-se como una chave de acesso que deixa passar mais ou menos presso at vlvula wastegate. Esta comandada pela ECU (unidade de controlo) que mediante impulsos elctricos provoca a sua abertura ou fecho. Quando o motor gira a baixas e mdias rotaes, a electrovlvula de controlo deixa passar a presso que h

no colector de admisso atravs da sua entrada (1) at sada (2) e directamente at vlvula wastegate, cuja membrana empurrada para provocar a sua abertura, mas isto no se ter efeito at que a presso de sopro do turbo seja suficiente para vencer a fora da mola. Quando as rotaes do motor so altas a presso que chega vlvula wastegate muito alta, o suficiente para vencer a fora da sua mola e abrir a vlvula para derivar os gases de escape pelo bypass (baixa a presso de sopro do turbo). Quando a ECU considera que a presso no colector de admisso pode ultrapassar as margens de funcionamento normais, quer seja por circular em altitude, alta temperatura ambiente ou por uma solicitao por parte do condutor de altas prestaes (aceleraes fortes e repentinas), sem que isto ponha em risco o bom funcionamento do motor, a ECU pode modificar o valor da presso do turbo que chega vlvula wastegate, cortando a passagem da presso mediante a electrovlvula de controlo, fecha a passagem (1) e abre a passagem (2) a (3), pondo assim em contacto a vlvula wastegate com a presso atmosfrica que a manter fechada e assim aumenta-se a presso de sopro do turbo.

Para que fique claro, o que faz a electrovlvula de controlo durante o seu funcionamento, enganar a vlvula wastegate desviando parte da presso do turbo para que esta no actue. A electrovlvula de controlo gerida pela ECU (unidade de controlo), ligando massa um dos seus terminais elctricos com uma frequncia fixa, onde a amplitude do sinal determina quando deve abrir a vlvula para aumentar a presso de sopro do turbo no colector de admisso. A ECU para calcular quando deve abrir ou fechar a electrovlvula de controlo tem em conta a presso no colector de admisso por meio do sensor de presso do turbo que vem incorporado na prpria ECU e que recebe a presso atravs de um tubo (7) ligado ao colector de admisso. Tambm tem em conta a temperatura do ar no colector de admisso por meio de um sensor de temperatura (6), o n de r.p.m do motor e a altitude por meio de um sensor

que por vezes est incorporado na ECU ou fora.

No esquema abaixo temos o circuito de admisso e escape de um motor Diesel de injeco directa (TDi) que utiliza um turbo-compressor de geometria varivel (VTG). Como se v no esquema ya no aparece a vlvula de descarga ou wastegate, apesar disso a electrovlvula de controlo da presso do turbo (3) continua presente e dela sai um tubo que vai directamente ao turbo-compressor. Ainda que no se veja onde liga em concreto, o tubo, est ligado cpsula pneumtica ou actuador (n 8 no primeiro desenho). O funcionamento do controlo da presso do turbo muito similar ao estudado anteriormente, a diferena que a vlvula wastegate substituda pela cpsula pneumtica, ambas tm um funcionamento parecido, enquanto que uma abre ou fecha uma vlvula, a outra move um mecanismo de accionamento de aletas. Neste caso o sensor de altitude est fora da ECU (unidade de controlo).

TVG em motores a gasolina

Tal como tudo, tambm a tecnologia avana, e o sonho dos TVG em motores a gasolina j uma realidade, em finais de 2006 o Porsche 911 sai para a rua com um turbo de geometria varivel fabricado pela conceituada BorgWarner, detentora da marca KKK, para contornar o problema das altas temperaturas que se verificam nos motores a gasolina a BorgWarner recorreu a ligas metlicas normalmente utilizadas na aeronutica espacial, o permitiu que finalmente um carro de srie a gasolina pudesse utilizar um turbo de geometria varivel, em baixo, uma imagem do interior do KKK de geometria varivel utilizado no Porsche911.

Outra forma de controlar a presso de sopro do turbo: At agora vimos como se usava a presso existente no colector de admisso para actuar sobre a vlvula wastegate dos turbos convencionais e na cpsula pneumtica nos turbos de geometria varivel. H outro sistema de controlo da presso do turbo (figura da direita) que utiliza uma bomba de descarga elctrica (2) que gera uma depresso ou descarga que actua sobre a vlvula wastegate (3) atravs da electrovlvula de controlo ou actuador de presso de sobrealimentao (1). Na figura de baixo vemos o esquema de admisso, escape e alimentao de um motor Diesel Common Rail, assim como a sua gesto electrnica. O turbo est colocado de forma similar ao visto anteriormente (no se v o intercooler), mas no existe nenhum tubo que leve a presso existente no colector de admisso at vlvula wastegate atravs da electrovlvula de controlo. Aparece como novidade a bomba de descarga que se liga atravs de um tubo com a electrovlvula de controlo (actuador de presso) e outros elementos actuadores que so accionados por vcuo como a vlvula EGR (recirculao de gases de escape). Este sistema de controlo da presso do turbo tem como vantagem frente aos anteriormente estudados, o facto de no depender da presso que h no colector de admisso, que em caso de rotura do tubo que transmite dita presso se perderia parte do ar comprimido pelo turbo que tem que entrar nos cilindros e diminui a

potncia do motor sensivelmente.

A lubrificao do turbo

Como o turbo est submetido a altas temperaturas de funcionamento, a lubrificao dos elementos mveis (suportes e eixo comum) muito comprometida; por ser submetido a altas temperaturas e desequilbrios dinmicos existe o risco de uma m escolha ou muda tardia do leo provocar o aparecimento de pelcula e restos de carvo nos assentos do eixo comum, o que pode provocar vibraes com distintas frequncias que ao entrar em ressonncia podem provocar micro-gripagens. Alm de que o eixo est sujeito a todo o momento a grandes contrastes de temperatura, em que o calor do extremo mais quente transmitido ao extremo mais frio, o vem acentuar as exigncias de lubrificao, deve-se por isso utilizar leos homologados pela API e a ACEA e ter em conta o pas onde se vive. recomendvel que aps uma utilizao severa do motor em percursos longos e altas velocidades, no parar de imediato o motor, deixa-lo ao ralenti durante um mnimo de 30 seg. para garantir uma lubrificao e refrigerao adequadas. A explicao simples e pura fsica; o lado mais exposto ao calor (turbina) pode sobreaquecer demasiado se desligar-mos o motor de imediato depois de uma utilizao intensiva do motor, tendo em conta que o leo arde a 221C pode-se carbonizar o turbo. A lubrificao nos turbos de geometria varivel ainda mais exigente, porque alm das normais peas moveis do turbo tradicional, tem que lubrificar todo o conjunto da alavancas e varetas que so movidas pelo depressor pneumtico, ao apanhar sujidades (impurezas de m qualidade do leo) as guias e comportas prendem e o turbo deixa de trabalhar correctamente provocando perda de potncia no motor.

Recomendaes de manuteno e cuidados para os turbo-compressores

O turbo-compressor est desenhado para durar o mesmo tempo que o motor (dizem os construtores). No necessita de manuteno especial. Para garantir que a vida til do turbo corresponda com a do motor, devem-se cumprir as seguintes instrues de manuteno:

- Intervalos de muda de leo curtos. - Muda de filtro de leo, sempre. - Controlo da presso do leo. - Manuteno do filtro de ar.

Em 90% das falhas que se produzem nos turbos as causas so:

- Penetrao de corpos estranhos na turbina ou no compressor. - Sujidade no leo. - Utilizao de leo desadequado. - Altas temperaturas nos gases de escape (deficincias no sistema de ignio e alimentao). Estas falhas podem ser evitadas com uma manuteno frequente.

O futuro do turbo-compressor

O turbo-compressor ainda no atingiu o auge da sua potncia nem desenvolvimento, enumeremos agora algumas das melhorias que j se encontram em estudo e testes, algumas j se encontram mesmo em produo embora sob o olhar atento dos engenheiros. - Fabricao do crter (carcaa) da turbina e do colector de escape de uma s pea. Com isto pode-se poupar na selagem e fixadores (que so caros) entre o crter da turbina e o colector de escape. Ao mesmo tempo tambm se reduz o peso, alem de melhorar a resposta do motor j que existe menos material para aquecer. O primeiro turbo a recorrer a esta tecnologia foi o nosso conhecido KKK16

- Reduo da grossura das paredes do crter da turbina. A consequncia um menor peso e um melhor comportamento na resposta. - As turbinas de liga de titnio e alumnio so mais leves que as rodas de ao de grande qualidade. Isto tambm favorece o comportamento de resposta do motor, porque o turbo-compressor acelera mais rapidamente.

- A geometria varivel do crter da turbina melhora o rendimento de um turbo-compressor e, por tanto, do motor com respeito a todo o regime de rotaes. No motor Diesel estes turbo-compressores j se utilizam com bons resultados, em motores de gasolina ainda no, ainda falta aperfeioar melhor as caractersticas trmicas dos materiais com que so construdos. - A colocao de dois turbo-compressores pequenos (em vez de um grande) sobre tudo em motores em "V" ou motores que tenham 6 ou mais cilindros. Tambm a utilizao de motores biturbo com turbos geminados ou escalonados (figura inferior) que utilizam um turbo pequeno para quando o motor funciona a baixas r.p.m. e um turbo maior para quando o motor funciona a altas r.p.m.

Turbo como funciona?Origem do Turboalimentador

Embora hoje muito se fale a respeito dos motores turboalimentados, eles no so produto de uma tecnologia to recente quanto possa parecer. O processo de turboalimentao tem sua histria ligada a aviao. Com uma presso maior do que a atmosfrica nos cilindros, compensava-se o problema da rarefao do ar em grandes altitudes. Paralelamente, tambm aumentava a potncia do motor, o que depois se tornou tambm um recurso para os carros de corrida da dcada de 30. Hoje em dia, consagrados como uma verso aperfeioada do motor comum, de aspirao natural, gradualmente os motores turboalimentados incorporam na indstria de motores pesados e ligeiros, como por exemplo: motores que equipam camies, pick-ups, automveis, barcos etc...

Descrio do Turboalimentador

O turboalimentador composto de um compressor de ar centrfugo, directamente ligado a uma turbina centrpeta.O rotor do compressor e o rotor da turbina esto ligados por um eixo suportados por mancais flutuantes, alojados em uma carcaa central. O compressor centrfugo consiste de uma carcaa de alumnio e um rotor. A turbina centrpeta formada por uma carcaa de ferro fundido e pelo eixo rotor. A carcaa central incorpora o prato do compressor, protetor trmico, anis trava dos mancais, mancais radiais, mancal de encosto, colar centrifugo, anis de pisto e anel de vedao.

Noes sobre Funcionamento de um Turboalimentador

De toda a energia produzida por um motor de combusto interna somente um tero utilizado para a movimentao do motor, o outro tero dissipa-se atravs do sistema de refrigerao e o tero restante desperdia-se como gases de escape. O turboalimentador aproveita a energia produzida pela expanso destes gases para girar o eixo rotor da turbina, que atinge rotaes que variam de 3.000 a 130.000 RPM. Por estar unido por um eixo comum ao rotor do compressor este gira mesma velocidade, aspirando o ar do filtro e comprimindo atravs da carcaa do compressor para o interior do cilindro.

Componentes do Turbo e suas funes

1 - Carcaa compressora e rotor do compressor: O compressor de ar centrfugo tem a funo de aspirar o ar atmosfrico e comprimi-lo para o interior do cilindro, chegando a atingir at trs vezes a presso atmosfrica.

2 - Carcaa central: recebe leo lubrificante do prprio motor e serve de sustentao ao conjunto eixo da turbina e rotor do compressor que flutuam sob mancais radiais.

3 - Eixo e carcaa da turbina: a turbina centrpeda acionada pela energia trmica dos gases de escape e tem a funo de impulsionar o compressor centrfugo.

Funo do Turboalimentador

A funo do turboalimentador fornecer um volume de ar maior ao motor, possibilitando uma queima perfeita do combustvel e um melhor desempenho.

Motor Turboalimentado: Um motor turboalimentado, por receber o oxignio comprimido atravs do compressor do turboalimentador, trabalha tanto a nvel do mar quanto em altitudes, com 100% de sua capacidade volumtrica.

Motor Aspirado: Um motor aspirado perde a cada 1000m acima do nvel do mar 10% de sua potncia. Somado sua deficincia natural ele teria, em 1000m de altitude, uma perda de 30%.

Benefcios obtidos com o Turboalimentador

Maior Potncia: Ao se introduzir maior quantidade de ar no cilindro, o motor automaticamente pode queimar um volume maior de combustvel e ter um aumento significativo de potncia, que varia em torno de 20%.

Menor Consumo de Combustvel: A quantidade de combustvel consumida por um motor turboalimentado e aproximadamente 10% menor a do naturalmente aspirado. Este fato ocorre, devido ao motor turboalimentado ter um aproveitamento total do combustvel.

Eliminao de Fumos: Um motor turboalimentado basicamente um motor limpo. Ao dispor de um volume maior de ar no cilindro, assegura uma queima perfeita dos gases, evitando o desperdcio de combustvel e eliminando os fumos emitidos para a atmosfera. Como identificar um turbo

A placa de identificao do fabricante est encaixada na carcaa do compressor ou carcaa central do turboalimentador. As informaes contidas nesta placa so muito importantes para a correcta identificao do turbo.

Informaes contidas na placa

Nmero da pea: Nmero da pea dado ao turboalimentador pelo fabricante do turbo.

Nmero de srie: O nmero de srie nico para cada turboalimentador. Refere-se data de produo, etc.

Modelo do Turbo: Nmero da pea dado ao turboalimentador pela BorgWarner (antigo nmero da pea 3K/Schwitzer). Este nmero o mais til para servios.

Sintoma: FALTA DE POTNCIA NO MOTOR

Causa Soluo

Filtro de ar Obstrudo Trocar o filtro de ar

Obstruo na tubabem de sada de ar para admisso Remover obstruo e trocar peas danificadas, se necessario

Obstruo no colector de admisso Remover obstruo. Consultar manual do motor

Fuga de ar entre o compressor e a admisso do motor Corrigir a fuga, trocando juntas ou repertando as braadeiras

Fuga de ar na tampa de valvulas do motor Trocar juntas e reapertar parafusos. Consultar manual do motor

Obstruo do escape antes ou aps o turbo Remover obstruo. Consultar manual do motor

Obstruo no silenciador ou turbo de escape Remover obstruo e trocar componentes danificados

Fuga de gases entre o bloco do motor e o colector Trocar juntas e reapertar parafusos. Consultar manual do motor

Fuga de gases entre o colector e o turbo Trocar juntas e reapertar parafusos

Sistema de alimentao de combustivel desregulado Reviso e regulao do sistema, conforme especificaes do motor

Motor desregulado Consultar manual do motor para regulao e reparao

Anis de pisto do motor desgastados Reparar o motor, conforme especificaes do motor

Problemas internos no motor (vlvulas, pistes, etc.) Reparar o motor, conforme especificaes do motor

Acumulao de sujidade no rotor do compressor

Encontrar e corrigir a fonte de contaminao no rotor (ar no filtrado) Trocar leo lubrificante, filtro de ar e leo.Verificar turbo compressor

Turboalimentador danificado

Analisar o motivo da falha do turbocompressor. Corrigir a causa da falha do turbo. Substituir o turbocompressor por uma unidade verificada

Mal funcionamento da vlvula de alvio Verificar operao do sistema. Trocar peas danificadas

Sintoma: FUMO PRETO NO ESCAPE

Causa Soluo


Obstruo na tubabem de entrada de ar para o turbo Remover obstruo e trocar peas danificadas, se necessario









Sistema de alimentao de combustivel desregulado Reviso e regulao do sistema, conforme especificaes do motor

Motor desregulado Consultar manual do motor para regulao e reparao



Acumulao de sujidade no rotor do compressorEncontrar e corrigir a fonte de contaminao no rotor (ar no filtrado) Trocar leo lubrificante, filtro de ar e leo.Verificar turbo compressor

Turboalimentador danificadoAnalisar o motivo da falha do turbocompressor. Corrigir a causa da falha do turbo. Substituir o turbocompressor por uma unidade verificada

Sintoma: CONSUMO EXCESSIVO DO LEO DO MOTOR

Causa Soluo






Obstruo no tubo de drenagem de olo do turbo Remover obstruo e limpar o tubo, trocar componentes avariados

Obstruo no respiro do carter do motor Remover obstruo. Consultar manual do motor

Bloco central com olo carbonizado ou muito grosso Trocar leo e filtro do leo. Remover o turbo para reparao







Sintoma: FUMO BRANCO NO ESCAPE

Causa Soluo















Sintoma: TURBO COM RUDO ESTRANHO

Causa Soluo




Fuga de ar entre o filtro de ar e o turbocompressor Corrigir a fuga, trocando juntas ou repertando as braadeiras






Fuga de gases entre o turbo e a saida de gases Trocar juntas e reapertar parafusos





Sintoma: TURBO COM RUDO CCLICO EM TRABALHO

Causa Soluo







Sintoma: FUGA DE OLO PELO COMPRESSOR

Causa Soluo













Sintoma: FUGA DE LEO PELA TURBINA

Causa Soluo





Quando as pessoas conversam sobre carros de corrida ou carros esportivos de alto desempenho, normalmente falam em turbocompressores. Eles aparecem tambm em motores a diesel de pequeno, mdio e grande porte. Um turbo pode aumentar significativamente a potncia de um motor sem elevar muito seu peso, e isso que os torna to populares.

Imagem cedida pela Garrett

Neste artigo, aprenderemos como um turbocompressor aumenta a potncia produzida por um motor, ao mesmo tempo em que suporta condies extremas de funcionamento. Veremos tambm como a vlvula de alvio, as

palhetas de turbina de cermica e os mancais ajudam os turbocompressores a desempenhar sua funo de forma ainda mais eficiente.

Turbocompressores so um tipo de sistema de induo forada. Eles comprimem o ar que entra no motor (veja Como funcionam os motores de carros para uma descrio da corrente de ar em um motor normal). A vantagem da compresso do ar que isso permite ao motor receber mais ar dentro de um cilindro - e mais ar significa que mais combustvel pode ser adicionado. Obtm-se, portanto, mais potncia das exploses em cada cilindro. Um motor turbocomprimido produz mais potncia do que o mesmo motor sem o dispositivo. Isso pode melhorar significativamente a relao peso/potncia do motor (veja Como funciona a potncia do motor para mais detalhes).

Para conseguir essa compresso do ar, o turbocompressor utiliza o fluxo dos gases de escapamento do motor para girar uma turbina, que, por sua vez, gira um compressor. A turbina no turbocompressor gira a velocidades de at 150 mil rotaes por minuto (rpm), aproximadamente 30 vezes mais rpido do que a maioria dos motores de automveis, e, como est ligada ao escapamento, as temperaturas dentro dela tambm so bem elevadas.

Princpios bsicosUma das maneiras mais garantidas de se obter mais potncia de um motor aumentar a quantidade de ar e de combustvel que ele pode queimar. Uma forma de se fazer isso adicionando cilindros ou tornando maiores os cilindros existentes. Porm, algumas vezes, essas alteraes no so possveis. Um turbo pode ser uma forma mais simples e compacta de adicionar potncia, especialmente como acessrio vendido em lojas ou oficinas de preparao de motores.

Turbocompressores permitem que um motor queime mais ar e combustvel ao coloc-los em maior quantidade dentro dos cilindros existentes. A presso de superalimentao tpica fornecida por um turbocompressor de 6 a 8 libras por polegada quadrada (lb/pol2). Como a presso atmosfrica normal de 14,7 lb/pol2 ao nvel do mar, o turbo coloca 50% mais ar no motor. Com isso, espera-se um ganho de 50% na potncia do motor mas, por no haver eficincia na mesma proporo, normal atingier um ganho de 30% a 40%.

Uma causa da ineficincia vem do fato de que a potncia para girar a turbina no livre. Ter uma turbina no fluxo de escapamento aumenta a restrio de sada dos gases queimados. Isso significa que, no curso de escapamento, o motor tem que empurrar uma contrapresso. Isso faz diminuir um pouco a potncia.

Altitudes elevadasUm turbocompressor ajuda em altitudes elevadas, onde o ar menos denso. Motores normais tm perda de potncia em altitudes elevadas, pois, para cada curso do pisto, o motor recebe uma massa de ar menor. Um motor turbocomprimido pode ter tambm reduo de potncia, mas a reduo menos problemtica, j que o ar mais fino mais fcil de ser bombeado pelo tubocompressor.

Carros mais velhos, com carburadores, aumentam automaticamente a vazo de combustvel para se ajustar ao maior fluxo de ar que entra nos cilindros. Carros modernos com injeo de combustvel tambm fazem isso at um certo ponto. O sistema de injeo depende dos sensores de oxignio no escapamento para determinar se a relao ar-combustvel est correta, de forma que esses sistemas aumentaro a quantidade de fluxo de combustvel automaticamente se um turbo for adicionado.

Se um turbocompressor com muita presso instalado num carro com injeo de combustvel, o sistema pode no fornecer combustvel suficiente. Dessa maneira, ou o software programado no controlador no permite que isso ocorra, ou a bomba e os injetores no so capazes de fornec-lo. Nesse caso, outras modificaes tero que ser feitas para se conseguir o mximo benefcio do turbocompressor.

Como funcionaO turbocompressor parafusado ao coletor de escapamento do motor. O fluxo dos gases queimados que sai dos cilindros gira a turbina, que funciona como um motor de turbina a gs. A turbina conectada por uma rvore ao compressor localizado entre o filtro de ar e o coletor de admisso. O compressor pressuriza o ar que vai para os cilindros.

Imagem cedida pela Garrett Como um turbocompressor instalado em um carro

Os gases de escapamento, ao deixar os cilindros, passam pelas palhetas da turbina, fazendo-a girar. Quanto mais gases passam pelas palhetas, mais rapidamente elas giram.

Imagem cedida pela GarrettDentro de um turbocompressor

Do outro lado da rvore qual a turbina est conectada, o compressor bombeia ar para dentro dos cilindros. O compressor um tipo de bomba centrfuga que suga o ar para dentro no centro de suas palhetas e lana-as para fora medida que gira.

Para agentar velocidades de at 150 mil rpm, a rvore da turbina tem que estar cuidadosamente sustentada. A maioria dos rolamentos explodiria a velocidades como essa, portanto, a maioria dos turbocompressores utiliza ummancal fluido. Esse tipo de mancal mantm a rvore em uma fina camada de leo que constantemente bombeada em torno dela. Isso serve a dois propsitos: resfria a rvore e algumas das outras peas do turbocompressor e permite que o eixo gire sem muito atrito.

Imagem cedida pela GarrettPalhetas do turbocompressor

Existem muitos compromissos envolvidos no projeto de um turbocompressor para motor. Na prxima seo, veremos alguns desses compromissos e como eles afetam o desempenho do carro.

Presso demaisCom o ar sendo bombeado pelo turbocompressor para dentro dos cilindros sob presso e depois sendo comprimido ainda mais pelo pisto (veja Como funcionam os motores de carros para uma demonstrao), h um maior risco de provocar a detonao ou "batida de pino". A detonao acontece porque, medida que o ar comprimido, sua temperatura aumenta. A temperatura pode aumentar o suficiente para dar ignio parte da mistura ar-combustvel que ainda no queimou, estando a combusto em andamento. Carros com turbocompressor frequentemente necessitam de combustvel com maior octanagem para evitar a detonao. Se a presso do turbo for muito alta, a taxa de compresso do motor pode necessitar ser reduzida a fim de evitar a detonao.

Consideraes de projeto

Um dos principais problemas com turbocompressores que eles no propiciam aumento imediato de potncia quando o motorista acelera. Leva um segundo para que a turbina alcance a velocidade antes da presso da alimentao ser produzida. O resultado uma sensao de hesitao (chamada de turbo lag em ingls) entre a acelerao e o incio do efeito do turbo.

Uma maneira de reduzir a hesitao reduzir a inrcia das partes rotativas, principalmente pela reduo do seu peso. Isso permite que a turbina e o compressor acelerem rapidamente e iniciem o fornecimento de presso adicional mais cedo. Uma maneira garantida de se reduzir a inrcia da turbina e do compressor diminuir o tamanho do turbocompressor. Um turbocompressor pequeno ir fornecer presso mais rapidamente e em rotaes mais baixas, mas pode no ser capaz de fornecer muita presso em rotaes mais altas, quando um volume realmente grande de ar estiver requerido pelo motor. Ele tambm corre o risco de girar muito rpido em rotaes mais altas, quando muitos gases do escapamento passam pela turbina.

Um turbocompressor pode fornecer muita presso em rotaes altas do motor, mas pode ter uma hesitao acentuada devido ao tempo que a turbina e compressor mais pesados levam para acelerar. Felizmente, h alguns truques usados para superar esses desafios.

A maioria dos turbocompressores automotivos tem uma vlvula de alvio, o que permite a utilizao de um turbocompressor menor para reduzir a hesitao, ao mesmo tempo em que o impede de girar muito rapidamente em rotaes altas do motor. A vlvula de alvio permite que os gases de escapamento sejam desviados das palhetas da turbina. A vlvula de alvio percebe a presso da alimentao. Se a presso ficar muito elevada, isso pode indicar que a turbina est girando muito rapidamente, com o que a

vlvula de alvio desvia parte dos gases que esto ao redor das palhetas da turbina, enviando-a para a atmosfera, fazendo com que elas diminuam a rotao.

Alguns turbocompressores utilizam rolamentos de esferas em vez de mancais fluidos para sustentar a rvore da turbina, mas eles no so rolamentos normais, so do tipo superprecisos, feitos de materiais avanados para agentar as rotaes e as temperaturas do turbocompressor. Eles permitem que a rvore da turbina gire com menos atrito que os mancais fluidos utilizados na maioria dos casos. Eles permitem tambm que uma rvore ligeiramente menor e mais leve seja utilizada. Isso ajuda o turbocompressor a acelerar mais rapidamente, reduzindo a hesitao.

As palhetas da turbina em cermica so mais leves do que as palhetas de ao utilizadas na maioria dos turbocompressores. Mais uma vez, isso permite que a turbina aumente sua rotao mais rapidamente, o que diminui a hesitao.

Alguns motores utilizam dois turbocompressores de tamanhos diferentes. O menor ganha rotao mais rapidamente, reduzindo a hesitao, enquanto o maior assume nas rotaes mais altas do motor para fornecer maior presso.

Quando o ar comprimido, ele esquenta - e quando isso acontece, ele se expande. Assim, parte do aumento da presso produzida por um turbocompressor o resultado do aquecimento do ar antes de entrar no motor. Para aumentar a potncia do motor, devem-se inserir mais molculas de ar no cilindro, no necessariamente mais presso de ar.

Imagem cedida pela Garrett Como um turbocompressor instalado (incluindo o resfriador do ar de admisso)

Um intercooler ou resfriador do ar de admisso um componente adicional que se parece com um radiador, exceto pelo fato de que o ar passa tanto pelo interior quanto pelo exterior da pea. Por isso chamado de radiador ar-ar. O ar de admisso passa atravs de passagens seladas no interior do radiador, enquanto o ar mais frio da parte externa soprado atravs de aletas pelo ventilador de arrefecimento do motor.

O intercooler aumenta ainda mais a potncia do motor, resfriando o ar pressurizado proveniente do compressor antes que ele entre no motor. Isso significa que se o turbocompressor estiver operando a uma presso de 7 lb/pol2, o sistema com intercooler ir inserir 7 lb/pol2 de ar, que mais denso e contm mais molculas do que o ar aquecido.

Karim Nice. "HowStuffWorks - Como funcionam os turbocompressores". Publicado em 04 de dezembro de 2000 (atualizado em 21 de agosto de 2008) http://carros.hsw.uol.com.br/turbocompressores.htm (01 de maio de 2010)

Amortecedores aspectos tecnicos geraisASPECTOS TCNICOS GERAIS

2.4. Tecnologia dos amortecedores

No captulo anterior estudmos os diferentes sistemas de suspenso: Passiva-reactiva, Semi-activa e Activa. Vamos agora seguir em frente e centrar o nosso estudo no grupo dos amortecedores passivos-reactivos (os mais comuns).

2.4.1. Tubo duplo amortecedor hidrulico

Quando o amortecedor se encontra num percurso de compresso, algum leo na cmara de trabalho inferior transferido pelo pisto atravs da vlvula de entrada ligeiramente carregada. O leo restante (correspondente ao volume da haste do pisto que entra no tubo interior) forado a passar por um sistema de vlvula na base, passando depois para o reservatrio exterior de leo, tambm chamado cmara de compensao. A velocidade do movimento da haste e da vlvula da base determina a fora resistiva gerada pelo amortecedor na compresso. Quando o amortecedor se encontra num percurso de retorno, a vlvula de entrada do pisto fechase e o leo presente na cmara de trabalho superior forado a passar por um sistema de vlvulas do pisto. Para compensar o volume da haste que abandona o tubo interior, o leo passa do reservatrio de leo exterior atravs de uma vlvula de entrada na base ligeiramente carregada para a cmara de trabalho inferior, mantendo assim o tubo interior permanentemente cheio de leo.

A velocidade da haste e do movimento das vlvulas do pisto determina a fora resistiva gerada pelo amortecedor no percurso de retorno.

O efeito da formao de espuma Fenmenos de emulso

Os amortecedores hidrulicos so muito eficazes. Todavia, Quando o leo forado a passar de uma rea de alta presso para uma outra de baixa presso, como acontece nos percursos de compresso e de retorno, a sbita queda da presso provoca a formao de bolhas no leo. Chama-se a isto o processo de cavitao e arejamento.

As bolhas de ar, ao contrrio do leo, so compressveis. Como tal, o movimento inicial do pisto de cada percurso comprime as bolhas antes que o leo seja forado a passar pela vlvula. Isto produz um desfasamento no controlo do amortecimento, um problema que resulta na deteriorao da eficcia do amortecedor. A adio de azoto sob presso limita o efeito da formao de espuma de forma a conceder ao amortecedor uma maior eficcia.

2.4.2. Amortecedores a gs

1. Amortecedor a gs de baixa presso de tubo duplo Semelhante a um amortecedor convencional; todavia, dois elementos essenciais so completamente diferentes:

- Na parte superior do tubo de reserva, o ar substitudo por azoto (um gs inerte) com uma presso entre 2,5 e 8 bar, introduzido durante o fabrico.

- O vedante do leo que rodeia a haste do pisto na parte superior do corpo do amortecedor possui um desenho muito especial. Apresenta um bordo que impede a entrada de sujidade e dois bordos vedantes que evitam a fuga de leo. A base deste vedante tem a forma de uma faixa circular flexvel que funciona como uma vlvula de reteno. A flexibilidade destas faixas permite que o leo regresse ao tubo de reserva e mantm a presso do gs apenas no leo do reservatrio. Estes amortecedores produzem uma conduo muito confortvel e uma direco muito precisa.

2. Amortecedor a gs de alta presso monotubo

Os amortecedores monotubo funcionam segundo o mesmo princpio bsico (movimento alternativo de um pisto num tubo cheio de leo), mas possuem num extremo uma pequena quantidade de azoto sob alta presso (25 a 30 bar). Um pisto flutuante separa este gs do leo, evitando a mistura.

Quando a haste do pisto desloca o leo durante a compresso, este leo comprime mais um pouco o azoto. O gs assim sujeito a variaes de volume, actuando como uma mola.

- A presso contnua exercida no leo pelo gs garante uma resposta instantnea e tambm um funcionamento mais silencioso das vlvulas do pisto. Alm disso, esta presso elimina os fenmenos de cavitao e arejamento que podem tornar o amortecimento momentaneamente ineficaz.Fonte:autoaftermarketnews

tags: amortecedor, suspenso

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