Como funciona o Turbo?

Sempre ouvimos que os motores com turbo compressores são mais potentes, que os carros turbinados correm mais e que um carro “normal” pode virar um foguete com essa simples peça mágica.
Tudo isso é conversa de buteco, mas como funciona um turbo?

Para começar, vamos com um vídeo bem didático feito pela Garret (em inglês, sorry):

Não entendeu? Eu explico.

Para começar, é importante entender duas coisas: o turbo trabalha usando os gases do sistema de escape e trabalha com ar quente (vermelho) e frio (azul).
Seguindo o desenho: quando aceleramos o motor, ocorre a combustão da mistura ar/combustível dentro dos cilindros. Isso gera gases que vão para o escapamento (vermelho), que irão empurrar a turbina do lado esquerdo (não necessariamente esquerdo, mas seguindo o desenho) que por sua vez faz girar a turbina do lado oposto, que puxa ar ambiente e envia para o intercooler (azul), que manda ar comprimido resfriado para o motor.
Ok, tudo muito bonito, mas como o Gol “batedeira” turbinado deu um pau no Audi novinho do playboyzinho? A-há! Aí está a mágica do turbo!
Em um motor aspirado o ar é puxado para dentro do cilindro de maneira “natural”, o motor “puxa” o ar. No turbo o ar é empurrado e comprimido para dentro do cilindro. Este ar empurrado é previamente resfriado pelo intercooler, porque o ar frio queima muito melhor que o quente devido a muito mais oxigênio e massa.
Exemplificando, sabe quando você abana a churrasqueira com seus camaradas do lado morrendo de fome? Então, você esta empurrando mais ar para as brasas. No caso de uma “churrasqueira turbo” os vizinhos pensariam que a terceira guerra mundial começou.

Por que é tão caro?

Fazer uma turbina não é simplesmente marretar uns canos que sobraram da obra e emendar no escapamento. É uma peça de pura arte da engenharia que necessita de milhões de cálculos (magia negra!) para funcionar corretamente.
Como visto no vídeo, a seção que recebe os gases do motor tem que aguentar temperaturas elevadíssimas, algo em torno de 950° C (dependendo do motor). Enquanto o lado frio gira a até 250.000 RPM, isso mesmo, não escrevi errado.
Um mínimo defeito na peça provocaria algo muito “desconfortável” a 200 km/h.
Para se ter uma ideia da velocidade de giro, o ar entrando a temperatura ambiente na parte fria, sai de lá a uns 200° C, daí a necessidade do intercooler.

E aquele “apitinho” legal que o carro solta?

O “apitinho”, ou espirro, vem da válvula de prioridade que previne que a pressão do turbo passe para o cilindro quando não está sendo acionado o acelerador, evitando que o ar volte.
Quando o motorista solta o acelerador, a pressão “espirra” pela válvula criando o som agudo de apito que todo bom gearhead adora.
Mas porque um carro com turbo de fábrica não tem esse som? Porque em um turbinado de fábrica, o alívio da pressão costuma ser feito de maneira diferente, pela válvula wastegate, ou de alívio. Ela funciona de modo diferente, do outro lado do turbo, controlando a quantidade de gases que entram no lado quente.
A diferença entra as duas é que enquanto a de prioridade “cospe” o ar comprimido pelo lado frio, a wastegate não deixa que o turbo gire tanto, controlando a entrada de gases do escapamento. Na prática a de prioridade leva vantagem pois não altera a rotação das turbinas, mas isso tem um custo, o desgaste mais acentuado de todo o sistema. Em um carro em que é exigida alta performance o tempo todo, como em um de corrida, é melhor a de prioridade, mas no carro que você usa no dia a dia uma wastegate fica bem.

Válvula de prioridade

Lag

Nem tudo é alegria com o turbo. Como é necessário uma certa quantidade de giros para a compressão do ar, o turbo precisa ser carregado, o que demora um pouco a acontecer.
É necessário que se atinja certa rotação do motor para que o turbo entre em ação. Isso depende do tamanho do turbo e da potência do motor. Esse tempo é chamado de “lag”.
São famosos os lags da Ferrari F40 e do Porsche 911 (930 de 1974). Os dois ficam na casa das 3.500 RPM e quem dirige fala que é como levar um coice de mula no peito.
O problema do lag é a necessidade de manter o carro sempre em altas rotações. Numa corrida ok, mas isso se torna complicado em uma via pública.
Também é necessária, em competições, uma maneira de pilotagem bem agressiva para lidar com o lag. Veja por exemplo os carros de rally do saudoso Grupo B que usavam e abusavam do turbo. Um caso atípico é o da Lancia Delta S4 que usava um compressor para baixas rotações (o compressor ou supercharger eu explico em outro post) para anular o lag.
Com os avanços das pesquisas o tempo de lag tem sido reduzido, melhorando os componentes, ligando turbinas em sequência ou usando o…

Turbo de geometria variável

Um turbo menor “carrega” mais rápido do que um maior, porém, tem menos potência. Como ter o lag de um pequeno turbo em um grande? “Simples”! Usando um com geometria variável.
Veja o vídeo abaixo para entender melhor:

Como se pode ver, as pequenas aletas diminuem o tamanho da câmara quente em baixas rotações e aumentam em alta. Isso mantém a rotação estável sempre e normalmente, não sempre, substitui as válvulas de alívio de pressão.
São bastante usados em motores a diesel (também comento em outro post) e os mais famosos são os do Porsche 911.

Curiosidades rápidas:

• O turbocompressor não é uma coisa nova. Quem teve pela primeira vez a idéia de uma indução de ar forçada foi ninguém menos do que Gottlieb Daimler, um dos inventores do automóvel, em 1885, usando uma bomba de engrenagem, não um turbo;
• O turbo propriamente dito foi inventado pelo suíço Alfred Büchi, em 1905;
• O primeiro carro a sair de fábrica com turbo foi o Oldsmobile Cutlass em 1962, mas não teve muito sucesso;
• O amado/odiado Bugatti Veyron tem quatro turbos assim como seu predecessor o EB 110;
• O primeiro turbo de fábrica no Brasil foi o Uno Turbo. Lançado em 1994, possuía motor 1.4 que lhe rendia 116 cv. Com peso baixo o carro era bem divertido de guiar;
• Turbo vem do grego e quer dizer girar ou girando.

Para saber mais, o site da Garret  tem bastante informação (em inglês).

Galeria de fotos:

Fontes das fotos:
http://www.hks-power.co.jp/usa/images_products/1303.jpg
http://engineerography.com/files/2009/04/howturboworks.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Turbocharger.jpg
http://www.nelsonperformancepro.com/images/blow-off-valve-01.jpg
http://www.batucars.com/wp-content/uploads/2006-Peugeot-908-Engine.jpg
http://www.carzi.com/wp-content/uploads/2008/12/audi-engine.jpg
http://www.projectrpm.com/assets/images/pr/32/pr_235_12388021277.jpg
http://img.netcarshow.com/Ferrari-F40_1987_1600x1200_wallpaper_2d.jpg
http://www.seriouswheels.com/pics-2006/2006-Bugatti-Veyron-W16-Engine-Cutaway-1920×1440.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/Honda_RA168E_engine_front_Honda_Collection_Hall.jpg

11 thoughts on “Como funciona o Turbo?

  1. Bussunda

    Aeeee!! loko!! Em vez de comprar um carro novo mais potente vou colocar um turbo e dai já era!!

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  2. Marketing Digital

    Parabéns, cara. Ótimo tópico. É o tipo de coisa que todos ouvem falar e sabem pra que servem… mas que ninguém sabe explicar direito. Muito bom!

    Artur Bruzos

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  5. josé luiz N.silva

    Como sou leigo no assunto,gostei muito das explicações,que enriquecem nosso conhecimento.Obrigado-josé luiz nunes da silva-Balneário Camboriu.SC.

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