Os engenheiros estão obcecados com o simples paradoxo de como fazer um motor pequeno funcionar como um motor grande. A resposta geralmente é forçar mais ar para dentro da câmara de combustão. Isto é indução forçada. Duas tecnologias principais dominam este campo. Turbocompressores. Superalimentador. Ambos forçam mais oxigênio para dentro do cilindro. Mais oxigênio produz mais combustível. Quanto mais combustível houver, maior será a explosão. Big bang significa mais potência sem aumentar a pegada física do motor.
Mas qual sistema é realmente melhor? A resposta depende do que você valoriza: resposta instantânea do acelerador ou potência máxima. Vejamos mais de perto como funcionam esses sistemas, suas vantagens, desvantagens e realidade.
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Objetivo comum: Ar comprimido
Turbocompressores e superalimentadores têm a mesma finalidade básica. Comprima o ar de admissão. Num motor naturalmente aspirado, o ar entra no cilindro através do vácuo criado pelo movimento descendente do pistão. Os sistemas de indução forçada podem reverter ou aumentar esta pressão. Empacote mais moléculas de ar no mesmo volume.
A pressão do ar ao nível do mar é de cerca de 14,7 psi. Um sistema de impulso típico adiciona 6-8 psi. Este é um aumento significativo na densidade. Em teoria, isso deveria aumentar a potência em 50%. A realidade é mais confusa. Geralmente são observadas melhorias de 30 a 40% devido à redução da eficiência térmica e das perdas mecânicas. Ainda assim, isso é uma grande melhoria em um motor com a mesma cilindrada.
Fonte de alimentação: tubo de escape e correia
A principal diferença é como cada sistema obtém sua energia.
O Supercharger é mecanicamente funcional. A correia conecta o superalimentador diretamente ao virabrequim do motor. Quando o motor gira, o superalimentador também gira. Pense nisso como uma bomba d’água ou um alternador. Ele obtém sua potência diretamente da saída do motor.
Turbocompressor funciona com gases de escape. Utiliza a energia residual do gás residual. A exaustão quente e rápida, movendo-se em alta velocidade, gira a turbina, que é conectada por meio de um eixo ao impulsor do compressor no lado da admissão. Não há cinto. Não há arrasto mecânico direto no virabrequim. A energia que de outra forma escaparia do tubo de escape pode ser recuperada.
Turbocompressor: o rei da eficiência
Os turbocompressores são a escolha moderna em termos de eficiência e potência em altas rotações. Ao utilizar gases de escape, não sobrecarrega a potência mecânica do motor, ao contrário de um superalimentador.
Vantagens
* Economia de combustível: Os turbocompressores utilizam energia desperdiçada para melhorar a eficiência de combustível em comparação com motores de aspiração natural com potência semelhante. Mesmo desempenho, mais milhas por galão.
* Alta potência em rpm: Os turbocompressores produzem melhor potência em rotações mais altas do motor. Uma vez iniciado, ele oferece forte torque e potência.
* Redução de tamanho: Um pequeno motor turbo equivale à potência de um V6 ou V8 maior. Isto reduz o peso e melhora a dinâmica do veículo.
Desvantagens
* Turbo Lag: Este é o problema mais comumente relatado. Os gases de exaustão devem gerar pressão suficiente para girar a turbina. Há um atraso entre pressionar o botão do acelerador e acelerar. Parece que o carro hesita antes de avançar.
* Complexidade: As turbinas operam em velocidades e temperaturas muito altas. Requer um sistema de lubrificação robusto e engenharia precisa. Os reparos costumam ser caros e complicados.
Supercharger: resposta instantânea do acelerador
Os supercarregadores priorizam o impulso instantâneo. Por estar conectado diretamente ao virabrequim, fornece impulso instantâneo e linear.
Vantagens
* Resposta instantânea: Sem atrasos. Quando você gira a chave e pressiona o pedal do acelerador, a energia está presente. Isto aumenta a capacidade de resposta e a conectividade dos carros Supercharged, especialmente em baixas velocidades.
* Simplicidade: Estruturas mecânicas tendem a ser mais simples. Você não precisa gerenciar a carcaça do escapamento ou resfriar turbinas quentes. A manutenção geralmente é fácil e barata.
* Versatilidade: Os superalimentadores são adequados para uma ampla gama de aplicações, desde veículos pequenos e econômicos até máquinas industriais pesadas.
Desvantagens
* Perda de eficiência de combustível: Os superalimentadores extraem energia diretamente do motor, criando um arrasto parasita. Isto pode reduzir a economia de combustível, especialmente ao acelerar rapidamente.
* Carga do motor: A conexão mecânica direta carrega mais o motor. Com o tempo, o desgaste das peças internas pode aumentar.
Qual devo escolher?
A escolha entre turboalimentador e superalimentador depende do seu estilo de condução.
Se eficiência de combustível e potência de pico forem uma prioridade, escolha um motor turboalimentado. Perfeito para motoristas diários que desejam um grande desempenho do motor com uma potência pequena. Também é adequado para uso em circuitos onde a transmissão de potência em altas rotações é importante.
Se você valoriza a resposta instantânea do acelerador e a simplicidade, escolha um motor sobrealimentado. Ideal para entusiastas que desejam uma curva de potência linear e previsível e não se importam com uma ligeira queda na economia de combustível. Também é adequado para aplicações onde o baixo torque é importante.
Futuro híbrido
A indústria automobilística não toma partido. É tudo uma questão de fundi-los. Os fabricantes estão desenvolvendo sistemas híbridos de indução forçada.
Alguns usam turbos assistidos eletricamente para eliminar o atraso. Um pequeno motor elétrico gira a turbina em baixas rotações e fornece impulso instantâneo até que os gases de escape assumam o controle. Alguns sistemas combinam os dois. O superalimentador cuida do torque em baixas rotações, enquanto o turboalimentador assume as altas rotações. Essa abordagem oferece o melhor dos dois mundos.
O debate ainda não acabou. Está realmente evoluindo. À medida que a eletrificação muda o cenário, os limites entre o impulso mecânico e o impulsionado pelo escapamento ficam confusos. O futuro do desempenho reside na combinação inteligente de sistemas, em vez de escolher um único sistema.
A escolha entre turboalimentador e superalimentador costuma ser um cabo de guerra entre eficiência técnica e preferência do motorista. Não são apenas números brutos. É assim que os números ficam na mão. Um sistema oferece resposta instantânea, mas pode introduzir atrasos, e o outro oferece transferência linear de potência, mas introduz perdas parasitas. Objetivamente, um não é melhor que o outro. São ferramentas diferentes, adequadas para diferentes tarefas, adequadas para diferentes estruturas de veículos e hábitos de condução.
À medida que os fabricantes ajustam as geometrias dos compressores e melhoram os controles eletrônicos, as diferenças tradicionais entre os dois métodos de reforço começam a desaparecer. Os sistemas híbridos que combinam duas tecnologias estão se tornando mais comuns e visam capturar as melhores características de cada tecnologia. Mas o objetivo básico permanece o mesmo. Quer você gire os gases de escape ou use um cinto, o objetivo é o mesmo. Ele força mais ar na câmara de combustão para obter mais potência do mesmo deslocamento, mantendo a eficiência.
Realidade técnica
Sistemas de indução forçada, como motores turbo e superalimentadores, não produzem mais potência do nada. Ele utiliza a energia já contida nos gases de escape e no virabrequim do motor para comprimir o ar atmosférico. Quanto maior a densidade do ar, mais oxigênio ele contém. Quanto mais oxigênio houver, mais combustível será queimado. À medida que o combustível queima, a força no pistão também aumenta. Mais força significa mais potência e torque.
A diferença está na fonte da energia de compressão. Turbocompressores utilizam a energia residual dos gases de escape. Em teoria, isto aumenta a eficiência porque, de outra forma, a energia perdida é recuperada. No entanto, os gases de escape nem sempre são abundantes e estáveis. Em baixas rpm, o fluxo dos gases de escape pode não ser suficiente para girar a turbina, causando “turbo lag” ou um atraso entre o acionamento do acelerador e a aceleração.
Por outro lado, um superalimentador aciona mecanicamente o virabrequim do motor por meio de uma correia, corrente ou engrenagens. Está sempre girando. Assim que o motor dá partida, o superalimentador começa a comprimir o ar. Sem atrasos. A transferência de energia é imediata e linear. troca? Como recebe energia diretamente do virabrequim, ocorrem perdas parasitas. O motor tem que trabalhar mais para girar o superalimentador, o que reduz a eficiência do combustível, especialmente em cargas baixas.
Qual sistema se adapta ao seu estilo de direção?
Se o desempenho da pista ou a eficiência máxima forem uma prioridade, a configuração turbo geralmente é recomendada. A moderna tecnologia turbo eliminou os notórios problemas de atraso do passado. Turbos de geometria variável e turbinas eletricamente assistidas iniciam quase imediatamente. Eles também são padrão na maioria dos veículos de consumo modernos, pois ajudam a cumprir padrões rigorosos de emissões sem comprometer o desempenho.
Se você estiver construindo um carro com baixo torque e resposta instantânea do acelerador, um motor superalimentado pode ser uma escolha melhor. É por isso que muitos muscle cars e SUVs de alto desempenho possuem superalimentadores. A energia é ligada quando você pressiona o pedal do acelerador. Tem a sensação natural de um motor maior, mas os benefícios de um bloco menor e mais leve.
O futuro do Boost
As linhas entre essas duas tecnologias estão se confundindo. Cada vez mais vemos configurações híbridas onde o motor elétrico aciona o turboalimentador em baixas rotações para eliminar o atraso enquanto os gases de escape assumem o controle em altas rotações. Isto combina o
