Introdução Máquinas Térmicas - Motores de Combustão Interna

bem antes de alcançar a pressão máxima, isto para conseguir se estabilizar quando a 
 
 
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pressão limite é alcançada. Em outras palavras, se a pressão máxima do sistema está 
regulada para 1,0 kgf/cm², a válvula começara a abrir a partir os 0,5 kgf/cm², sendo assim, 
desperdiçará parte da energia que poderia ser usada para acelerar mais rapidamente o turbo. 
 Para suprir essa deficiência, os sistemas de turboalimentação mais avançados (como 
por exemplo no Fiat Marea Turbo e o Gol 1.0 16V Turbo) utilizam uma válvula wastegate 
eletromagnética, que é controlada por uma central eletrônica, a qual avisa a hora certa de 
abrir o desvio dos gases de combustão. Então, os sistemas de turboalimentação que 
utilizam essa válvula eletromagnética, não desperdiçam parte da energia antes que a 
pressão máxima de sobrealimentação seja alcançada, com isso, nota-se um pequeno (porém 
considerável) aumento do torque do motor, melhorando assim as respostas em médias 
rotações. 
 
Outros Componentes do Sistema de Turboalimentação 
Além dos componentes já vistos, o sistema de turboalimentação requer outros 
componentes para que o motor funcione nas melhores condições possíveis. Os cinco 
primeiros itens que estudaremos neste capítulo já compõem os motores aspirados, porém 
devem ser modificados quando o motor recebe um turboalimentador. O sexto item é uma 
válvula necessária para o melhor funcionamento do sistema de turboalimentação. Veremos 
neste capítulo o corpo de borboleta, o coletor de admissão, o sistema de ignição, o coletor 
de escape, o sistema de escape e a válvula de propriedade. 
 
Corpo de borboleta 
O corpo de borboleta é um componente que tem a função de controlar a quantidade 
de ar que entra no motor. Esse componente é encontrado somente nos motores que utilizam 
o sistema de injeção eletrônica. A Figura 135 mostra um corpo de borboleta. 
 
 
Figura 135: Corpo de borboleta 
 
Um corpo de borboleta mal dimensionado para uma determinada vazão de ar, 
afetará diretamente no desempenho do motor. Quando o corpo de borboleta for muito 
pequeno para uma determinada vazão de ar, ocorrerá uma restrição da corrente de ar, ou 
seja, diminuirá consideravelmente a pressão de sobrealimentação, diminuindo assim a 
potência e o torque do motor. Porém, se o corpo de borboleta for muito grande para uma 
determinada vazão de ar, o veículo ficará com uma péssima dirigibilidade, pois este terá 
 
 
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respostas muito bruscas mesmo com pequenas acelerações (pressionando levemente o 
acelerador), isto porque uma pequena abertura da borboleta, passará uma grande quantidade 
de ar para aquele motor, tornando-o “nervoso”. Então, ao turbinar um motor, o corpo da 
borboleta deve ser redimensionado para a nova vazão de ar. 
Em um corpo de borboleta bem dimensionado, a velocidade do fluxo de ar deve ser no 
máximo de 90 m/s, isto para que a perda de pressão devido a restrição da área não influa na 
potência do motor. Para calcularmos a velocidade do fluxo de ar utilizamos a seguinte 
fórmula: 
 
borboleta da corpo do Área
motor doar de Vazão
ar de fluxo do Velocidade = (15) 
 
EXEMPLO: 
 
Em motor turboalimentador com uma vazão de ar de 4,5 m³/min e diâmetro do corpo de 
borboleta de 35 mm, qual será a velocidade do fluxo de ar: 
 
Onde: ( ) 24232 m 1062,9
4
m1035
4
dA −
−
×=
×⋅
=
⋅
=
pipi
 
 
borboleta da corpo do Área
motor doar de Vazão
ar de fluxo do Velocidade = (15) 
s 60
min 1
m 109,62
min
m5,4
ar de fluxo do Velocidade 24-
3
×
×
= 
 
sm 77,9ar de fluxo do Velocidade = 
 
Coletor de admissão 
O coletor de admissão tem a função de dirigir a corrente de ar para as câmaras de 
combustão. Os coletores de admissão normalmente são de alumínio fundido em função da 
sua maior capacidade de resistência à fadiga, provocada pelas grandes variações de 
pressões no sistema de admissão. Para projetarmos um bom coletor de admissão devemos 
nos preocupar em elaborar uma forma ideal para o ar comprimido entrar nas câmaras de 
combustão. Isto é conseguido através da redução gradual da área do corredor 
aproximando-se das câmaras de combustão, com isso teremos uma maior velocidade do ar, 
promovendo assim uma turbulência nas câmaras, rendendo uma melhor combustão. Com 
velocidades maiores do fluxo de ar, as câmaras de combustão enchem mais, produzindo 
maior potência do motor. 
A Figura 136 mostra tipos de coletores de admissão e a Figura 137 mostra um 
coletor de admissão do Mazda Rotary. 
 
 
 
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Figura 136: Tipos de coletores de admissão 
 
 
 
Figura 137: Coletor de admissão do Mazda Rotary 
 
Sistema de Ignição 
Em virtude da maior pressão e a maior quantidade da mistura ar/combustível no 
cilindro no momento da ignição, as condições de disparo da centelha tornam-se mais 
difíceis em um motor turboalimentado. Para o melhor funcionamento do motor turbo, é 
necessário alterar o sistema de ignição a fim de aumentar a potência elétrica disponível na 
vela, e portanto a confiabilidade da ocorrência da centelha, reduzindo assim a possibilidade 
de falhas de ignição, chamadas “misfirings”. Uma boa opção para aumentar a potência 
elétrica no sistema de ignição é utilizar um sistema de bobina dupla. 
 
Velas 
 A escolha de uma vela adequada para um motor turboalimentado é relativamente 
fácil. O calor das velas é o fator chave para uma escolha correta. Velas quentes (hot plugs) 
trabalham a temperaturas mais elevadas, isto para garantirem uma perfeita combustão em 
motores de baixa compressão. Velas frias (cold plugs) trabalham a temperaturas menores, 
isto para que se tenha uma perfeita combustão em motores com alta taxa de combustão, e 
motores turboalimentados, além disso se reduzem as chances de detonação da mistura. Se 
utilizarmos velas quentes em um motor turbo, provavelmente ocorrerá a detonação do 
 
 
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combustível devido a alta temperatura da vela. A Figura 138 mostra a diferença entre vela 
fria (cold plug) e vela quente (hot plug). 
 
 
Figura 138: Diferença entre vela fria (cold plug) e vela quente (hot plug) 
 
 Para selecionarmos uma vela correta para um motor turboalimentado, devemos 
escolher primeiramente uma vela com dois pontos mais frio que o motor originalmente 
aspirado utiliza. Se a vela deteriorar rapidamente tente um terceiro ponto mais frio. Se a 
vela “suja” facilmente ou não queima corretamente a mistura ar/combustível, diminua um 
ponto de sua caloria. 
 
Coletor de escape 
 O coletor de escape é de grande importância no desempenho de um sistema de 
turboalimentação, por isso deve ser bem projetado para que a potência do motor seja 
satisfatória. O coletor de escape tem como principais objetivos: 
� suportar o turboalimentador; 
� direcionar os gases de combustão para a turbina; 
� não permitir que o calor dos gases de combustão escape por suas paredes. 
 
Para suprir o primeiro objetivo, o coletor de escape deve ter uma estrutura suficiente 
para suportar o turboalimentador, sem riscos de quebras. 
Para suprir o segundo objetivo, o coletor deve ter um layout adequado para que os 
gases de combustão adquiram grandes velocidades então, deve-se eliminar as dobras e 
curvas bruscas. Além disso, o diâmetro do tubo deve ser adequado para o tamanho da 
turbina e o tamanho do motor. Devemos lembrar que tubos com diâmetros muito grandes 
reduzem a velocidade dos gases de combustão, diminuindo a rotação da turbina, e tubos 
com diâmetros muito pequenos aumentam a pressão atrás da turbina, prejudicando a 
potência do motor. 
Para suprir o terceiro objetivo, devemos escolher um material adequado para 
construção do coletor de escape. Como a temperatura dos gases de