Um turbo para o turbo

Um turbo para o turbo

A redução constante dos limites de emissões e a crescente concorrência de sistemas de propulsão alternativos estão a encorajar os criadores de motores de combustão a alcançarem o melhor desempenho. Com a turboalimentação, você tem em mãos uma receita comprovada para obter mais potência com menos consumo de combustível e menos poluentes provenientes de motores a gasolina ou diesel. “O design de tal sistema de carregamento leva a um conflito de objetivos durante o desenvolvimento”, explica Walter Müllberger, que, juntamente com seu irmão Manfred, dirige a empresa Turbo Twins em Viena-Simmering, que se especializou no comércio e reparo de todas as marcas de turbocompressores desde 1993. “Para o ponto de potência nominal, você precisa de um turboalimentador de gases de escape relativamente grande”, diz Müllberger. No entanto, o desejo de uma pressão de sobrealimentação muito elevada, mesmo a baixas velocidades do motor, significa que a turbina e o compressor têm de ser significativamente mais pequenos. “Idealmente, você precisaria de uma combinação de ambos”, explica o especialista em turbo.

“A carga regulada em dois estágios permite o ajuste contínuo no lado da turbina e do compressor de acordo com os requisitos de operação do motor.”WALTER MÜLLBERGER, GÊMEOS TURBO

O PROJETO TURBO IDEAL

Para resolver este conflito de objetivos, a BorgWarner Turbo Systems desenvolveu agora o turbocompressor regulado de dois estágios “R2S”. Isto combina ambos os requisitos mencionados e, portanto, corresponde à estrutura ideal de um turboalimentador. O sistema fornece ajuste continuamente variável dos lados da turbina e do compressor para cada ponto de operação do motor. Conclusão: Com este processo de carregamento recentemente desenvolvido, podem ser desenvolvidas novas gerações de motores de combustão que cumpram os requisitos mais rigorosos em termos de fornecimento de energia, consumo e compatibilidade ambiental. A tecnologia em detalhe: O carregamento regulado de dois estágios R2S é uma conexão em série de dois turbocompressores de tamanhos diferentes com um chamado controle de bypass. O fluxo de massa dos gases de escape proveniente dos cilindros flui primeiro para o tubo de coleta dos gases de escape. A partir daqui é possível expandir todo o fluxo de massa dos gases de escape através da turbina de alta pressão (HP) ou desviar um fluxo de massa parcial através da linha de desvio para a turbina de baixa pressão (LP). Todo o fluxo de massa dos gases de escape é então utilizado novamente pela turbina de baixa pressão (LP) a jusante. Todo o fluxo de massa de ar fresco é primeiro pré-comprimido pelo estágio de baixa pressão. A compressão adicional e o resfriamento intermediário ocorrem no estágio de alta pressão. Devido à pré-compressão, o compressor HP relativamente pequeno funciona a um nível de pressão mais elevado para que possa atingir o fluxo de massa de ar necessário.

SISTEMA DE CARREGAMENTO COMPACTO

Ao dirigir, em baixas rotações do motor, ou seja, pequenos fluxos de massa de gases de escape, o bypass permanece completamente fechado e todo o fluxo de massa de gases de escape se expande através da turbina HP. Isso resulta em um aumento de pressão de reforço muito rápido e alto. À medida que a velocidade do motor aumenta, o trabalho de expansão é continuamente transferido para a turbina LP, aumentando a seção transversal de desvio de acordo. “A carga regulada em dois estágios permite o ajuste contínuo do lado da turbina e do compressor às necessidades de operação do motor”, explica Walter Müllberger. O sistema é controlado por atuadores pneumáticos que atuam em flaps de bypass, como os utilizados na produção em larga escala de turbocompressores com flaps wastegate. Graças ao uso de componentes comprovados, o sistema de carregamento compacto atende aos mais altos requisitos de torque, resposta, comportamento de exaustão e desempenho. O novo sistema de carregamento Borg-Warner R2S pode ser instalado tanto em automóveis como em veículos comerciais. Em veículos com cilindradas maiores, uma unidade de controle elétrico é usada em vez da caixa de controle de vácuo para controle de desvio dos gases de escape.