Participo de alguns fóruns automotivos e conforme percebo um assunto que traz consigo grandes dúvidas logo já penso em escrever uma matéria técnica. Foi assim que comecei a infinita sequência de matérias sobre comandos e foi assim que decidi antecipar este post sobre Comandos Específicos para Motores Sobrealimentados por Turbo-Compressores. Grande parte da escolha do comando está relacionada ao estudo do diferencial de pressão entre admissão e exaustão.
A pressão de exaustão, em nosso caso, é fortemente influenciado pela presença da parte quente do turbo-compressor, ou seja, a turbina. A turbina gera uma pressão contra o fluxo normal do motor que é conhecido como backpressure, ou seja, uma resistência ao fluxo dos gases de exaustão. A pressão de admissão é a pressão exercida pela parte fria do turbo-compressor, é sempre uma pressão positiva, ou seja, a favor do fluxo normal do ciclo otto.
Vale ressaltar que o backpressure tem sido cada vez menor nos sistemas turbo-alimentados atuais com a utilização de turbo-compressores mais modernos, tais como as Garret Roletadas, e/ou com a utilização de coletores de exaustão dimensionados para este sistema. Como, para nossa realidade brasileira, ainda temos grande parte dos carros "turbinados" utilizando turbinas antigas e coletores de exaustão original com flange, temos que considerar bem a influência do backpressure na escolha do comando.
Para entender melhor como se comporta um motor sobrealimentado por turbo-compressor bem projetado com relação ao diferencial de pressão entre admissão e exaustão, funciona mais ou menos assim: quando já se tem pressão, nas baixas rotações a pressão de admissão será mais alto que a pressão exercida pelos gases de exaustão. Nesse momento, o motor está próximo do torque máximo. Conforme o motor ganha rotações, a diferença de pressão começa a se aproximar de zero. Em certo ponto, ocorre uma inversão e a pressão de exaustão passa a ser maior que a de admissão. E na potência máxima teremos maior pressão de exaustão em relação a pressão de admissão.
Então quais são as características que devemos considerar em um comando para uma preparação com
turbo-compressor?
Duração
A análise do backpressure aqui é fundamental para a escolha adequada da duração. Se no sistema for utilizado coletores de exaustão de baixa eficiência, como por exemplo, coletores originais com a adaptação de um flange, o mais adequado neste caso é utilizar a duração de exaustão de 4° a 6 ° a menos do que a duração de admissão, por exemplo, 230°/224° ou 230°/226° para lift de 0,05", ou seja, comandos assimétricos. Como o backpressure é alto, essa quantidade a menos de duração na exaustão permite melhorar bem a fase sem pressão do motor, ou seja, as baixas rotações, seu motor tem uma resposta melhor nessa faixa. Com a diminuição da duração de exaustão, diminui-se os impactos negativos causados pelo backpressure em baixa rotação, onde a pressão de admissão ainda não existe.
E se você mandou fazer um coletor de exaustão dimensionado para seu novo sistema, de grande eficiência e além disso utiliza um turbo-compressor mais moderno, então neste caso, a duração de exaustão pode se estender até se igualar a duração de admissão. Um comando simétrico por exemplo, 230°/230° para lift de 0,05".
E quanto de duração utilizar? Então, precisamos passar para a próxima característica que é o Overlap, este te dirá qual a duração máxima ideal. Por quê? Porque o overlap é definido pelas durações e pelo lobe center. Se você tem um número máximo de overlap, você terá uma combinação de durações e lobe center. Quanto maior a duração, maior deverá ser o lobe center para manter o limite de overlap. Quando você começar a fazer alguns cálculos perceberá que para sistemas com turbo-compressores, as durações serão sempre menores do que preparações aspiradas.
Overlap
Acredito que você já esteja ciente do que se trata Overlap, caso contrário estude os capítulos anteriores antes de começar por aqui, vai facilitar muito seu entedimento.
No Overlap, ou cruzamento de válvulas como já foi dito, um motor com pressão positiva por turbo-compressor irá criar uma grande quantidade de pressão na exaustão, ou backpressure, devido a presença da turbina na saída de gases do motor. Como no momento do Overlap, tanto as válvulas de admissão quanto as válvulas de escape estão abertas, os gases queimados ao invés de saírem pelas válvulas de escape acabam por retornar para a admissão porque a pressão de exaustão será maior que a de admissão.
Nesta característica devemos buscar um comando cujo overlap para levante de 0,05 pol esteja na faixa de -8° a +2°. Ah, mas no Brasil a maioria das empresas de comando de válvulas são ridículas e não apresentam a duração para 0,05 pol. Bom, neste caso recomendo primeiramente exigir a informação da empresa. Em segundo, escolher outra empresa. Em terceiro, trabalhe com um overlap inferior a 45° para duração cheia.
Levante
O levante de válvula, no caso de motores sobrealimentados, não é nenhum fator crítico. No geral, você pode utilizar um levante menor que usaria numa preparação aspirada, assim você evita desgaste prematuro das molas e transferência extra de calor para o cabeçote. Mas se você é um cara que tem todas as ferramentas, instrumentos e dados na mão e quer trabalhar no estado-da-arte, existe uma regra para determinar o levante adequado a sua preparação.
Você precisará das informações referentes ao fluxo do cabeçote. Se o fluxo máximo do seu cabeçote ocorre com, por exemplo, 10 mm de levante de válvula, você deve utilizar algo em torno de 20% a mais de levante máximo, ou seja, 12 mm. A explicação para isso está na quantidade de vezes que a válvula chegará no seu ponto de máximo fluxo, ou seja, se a válvula abre 10 mm onde tem seu ponto máximo de fluxo e começa a se fechar, em um ciclo de abertura e fechamento de vávulas, o ponto de máximo fluxo só ocorre uma única vez. Agora, se a válvula se abre até os 12 mm, ele passou uma vez por seu ponto de máximo fluxo e no fechamento, passará novamente pelos 10 mm. Portanto, em um ciclo, o fluxo máximo é atingido duas vezes.
A pressão de exaustão, em nosso caso, é fortemente influenciado pela presença da parte quente do turbo-compressor, ou seja, a turbina. A turbina gera uma pressão contra o fluxo normal do motor que é conhecido como backpressure, ou seja, uma resistência ao fluxo dos gases de exaustão. A pressão de admissão é a pressão exercida pela parte fria do turbo-compressor, é sempre uma pressão positiva, ou seja, a favor do fluxo normal do ciclo otto.
Vale ressaltar que o backpressure tem sido cada vez menor nos sistemas turbo-alimentados atuais com a utilização de turbo-compressores mais modernos, tais como as Garret Roletadas, e/ou com a utilização de coletores de exaustão dimensionados para este sistema. Como, para nossa realidade brasileira, ainda temos grande parte dos carros "turbinados" utilizando turbinas antigas e coletores de exaustão original com flange, temos que considerar bem a influência do backpressure na escolha do comando.
Para entender melhor como se comporta um motor sobrealimentado por turbo-compressor bem projetado com relação ao diferencial de pressão entre admissão e exaustão, funciona mais ou menos assim: quando já se tem pressão, nas baixas rotações a pressão de admissão será mais alto que a pressão exercida pelos gases de exaustão. Nesse momento, o motor está próximo do torque máximo. Conforme o motor ganha rotações, a diferença de pressão começa a se aproximar de zero. Em certo ponto, ocorre uma inversão e a pressão de exaustão passa a ser maior que a de admissão. E na potência máxima teremos maior pressão de exaustão em relação a pressão de admissão.
Então quais são as características que devemos considerar em um comando para uma preparação com
turbo-compressor?
Duração
A análise do backpressure aqui é fundamental para a escolha adequada da duração. Se no sistema for utilizado coletores de exaustão de baixa eficiência, como por exemplo, coletores originais com a adaptação de um flange, o mais adequado neste caso é utilizar a duração de exaustão de 4° a 6 ° a menos do que a duração de admissão, por exemplo, 230°/224° ou 230°/226° para lift de 0,05", ou seja, comandos assimétricos. Como o backpressure é alto, essa quantidade a menos de duração na exaustão permite melhorar bem a fase sem pressão do motor, ou seja, as baixas rotações, seu motor tem uma resposta melhor nessa faixa. Com a diminuição da duração de exaustão, diminui-se os impactos negativos causados pelo backpressure em baixa rotação, onde a pressão de admissão ainda não existe.
E se você mandou fazer um coletor de exaustão dimensionado para seu novo sistema, de grande eficiência e além disso utiliza um turbo-compressor mais moderno, então neste caso, a duração de exaustão pode se estender até se igualar a duração de admissão. Um comando simétrico por exemplo, 230°/230° para lift de 0,05".
E quanto de duração utilizar? Então, precisamos passar para a próxima característica que é o Overlap, este te dirá qual a duração máxima ideal. Por quê? Porque o overlap é definido pelas durações e pelo lobe center. Se você tem um número máximo de overlap, você terá uma combinação de durações e lobe center. Quanto maior a duração, maior deverá ser o lobe center para manter o limite de overlap. Quando você começar a fazer alguns cálculos perceberá que para sistemas com turbo-compressores, as durações serão sempre menores do que preparações aspiradas.
Overlap
Acredito que você já esteja ciente do que se trata Overlap, caso contrário estude os capítulos anteriores antes de começar por aqui, vai facilitar muito seu entedimento.
No Overlap, ou cruzamento de válvulas como já foi dito, um motor com pressão positiva por turbo-compressor irá criar uma grande quantidade de pressão na exaustão, ou backpressure, devido a presença da turbina na saída de gases do motor. Como no momento do Overlap, tanto as válvulas de admissão quanto as válvulas de escape estão abertas, os gases queimados ao invés de saírem pelas válvulas de escape acabam por retornar para a admissão porque a pressão de exaustão será maior que a de admissão.
Nesta característica devemos buscar um comando cujo overlap para levante de 0,05 pol esteja na faixa de -8° a +2°. Ah, mas no Brasil a maioria das empresas de comando de válvulas são ridículas e não apresentam a duração para 0,05 pol. Bom, neste caso recomendo primeiramente exigir a informação da empresa. Em segundo, escolher outra empresa. Em terceiro, trabalhe com um overlap inferior a 45° para duração cheia.
Levante
O levante de válvula, no caso de motores sobrealimentados, não é nenhum fator crítico. No geral, você pode utilizar um levante menor que usaria numa preparação aspirada, assim você evita desgaste prematuro das molas e transferência extra de calor para o cabeçote. Mas se você é um cara que tem todas as ferramentas, instrumentos e dados na mão e quer trabalhar no estado-da-arte, existe uma regra para determinar o levante adequado a sua preparação.
Você precisará das informações referentes ao fluxo do cabeçote. Se o fluxo máximo do seu cabeçote ocorre com, por exemplo, 10 mm de levante de válvula, você deve utilizar algo em torno de 20% a mais de levante máximo, ou seja, 12 mm. A explicação para isso está na quantidade de vezes que a válvula chegará no seu ponto de máximo fluxo, ou seja, se a válvula abre 10 mm onde tem seu ponto máximo de fluxo e começa a se fechar, em um ciclo de abertura e fechamento de vávulas, o ponto de máximo fluxo só ocorre uma única vez. Agora, se a válvula se abre até os 12 mm, ele passou uma vez por seu ponto de máximo fluxo e no fechamento, passará novamente pelos 10 mm. Portanto, em um ciclo, o fluxo máximo é atingido duas vezes.
Entederam?
Abraços.
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