Turbocompressores não são uma tecnologia nova. Nas décadas de 1980 e 1990, muitas montadoras usaram turbocompressores em motores a gasolina para desempenho em aplicações limitadas. Muitos desses veículos ganharam má reputação por confiabilidade e potência que vinham de uma só vez.
Em meados da década de 1990, muitos fabricantes de carros e caminhões importados pararam de usar turbocompressores em seus motores. Muitos substituíram motores turbocompressores de quatro cilindros por motores V6 e V8 de maior cilindrada. Por quê? As montadoras estavam cansadas dos crescentes custos de garantia, e os consumidores começaram a associar turbocompressores a problemas.
Vinte e cinco anos depois, os turbocompressores voltaram – e foi rápido. Em 2010, apenas 5% dos veículos vendidos nos EUA eram turboalimentados. Em 2017, quase 28% dos carros e caminhões vendidos eram turboalimentados.
Como eles superaram a imagem negativa? Primeiro, as montadoras não anunciam que os modelos são turboalimentados em folhetos ou no emblema na tampa do porta-malas. Em vez disso, eles chamam os motores de “Eco” ou colocam um “T” no nome do motor. Segundo, eles desenvolveram maneiras de resfriar o turbo após o motor ser desligado para aliviar a absorção de calor. Por fim, eles fizeram um motor turboalimentado agir como um motor naturalmente aspirado.
Coquetel
Antigamente, não era incomum que um turbocompressor em alguns veículos durasse apenas 40.000 a 60.000 km. As falhas eram quase sempre na seção central e causadas pela falta de fluxo de óleo para resfriar e lubrificar os rolamentos e o eixo.
A falta de óleo era causada por depósitos de carbono nas linhas e passagens. A parte mais significativa do problema eram depósitos formados quando o motor estava desligado, e o turbo estava encharcado de calor.
Quando um motor para de girar, o óleo que flui para o turbocompressor para. O óleo dentro do turbocompressor pode drenar para fora da seção central através da linha de retorno. O óleo restante na seção central é aquecido até o ponto em que é transformado em depósitos de carbono ou o que algumas pessoas chamam de “coque”. Os depósitos de carbono podem obstruir as passagens que transportam óleo para o eixo da turbina e mancais.
Quando o motor está funcionando, o óleo atua como um refrigerante para extrair calor do turbocompressor. Mas, para o óleo resfriar o turbo, ele deve fluir. Restrições nas linhas de alimentação ou retorno de óleo podem fazer com que o turbocompressor opere mais quente do que o normal.
Líquido de arrefecimento do motor como líquido de arrefecimento do turbo
Quase todos os motores turboalimentados vendidos nos últimos 10 anos têm uma bomba elétrica circulando o líquido de arrefecimento do motor pela seção central do turbocompressor por dois a cinco minutos após o motor parar. O líquido de arrefecimento circulante ajuda a resfriar o turbocompressor. A maioria das bombas gira livremente quando o motor está funcionando e aciona quando o motor está desligado.
Muitos fatores determinam o tempo de execução e a velocidade da bomba. A maioria dos sistemas observa a temperatura do líquido de arrefecimento do motor usando sensores montados no cabeçote, bloco e radiador. Uma vez que uma queda suficiente na temperatura é medida, a bomba será desligada. Alguns sistemas também observam a carga calculada anteriormente e a posição do acelerador antes da chave ser removida da ignição para determinar os tempos de execução da bomba de arrefecimento.
Muitos sistemas de gerenciamento de motor observam a voltagem da bateria para determinar por quanto tempo a bomba pode funcionar para resfriar o turbocompressor. A maioria dos sistemas sofisticados usa o monitor de vida útil da bateria que mede o consumo de corrente através do cabo positivo da bateria. A maioria dos sistemas priorizará a partida e a partida do motor em vez do resfriamento do turbocompressor em situações em que a bateria é marginal.
Melhor impulso
A maioria dos proprietários de veículos não sabe se seu carro ou caminhão é turboalimentado porque os engenheiros criaram motores de deslocamento menor que não produzem muito torque nas faixas de rpm mais baixas. Com melhores sistemas de gerenciamento do motor, temporização de válvula variável e válvulas de desvio e wastegates operadas eletricamente, o motor pode ter a mesma faixa de potência de um motor com o dobro do seu tamanho.
A maioria dos turbocompressores modernos usa uma válvula de desvio interna que recicla o excesso de impulso no sistema de admissão antes do compressor. A válvula de desvio é um motor eletrônico na maioria dos turbocompressores modernos, em vez de uma mola e diafragma calibrados para uma pressão máxima de impulso. Alguns veículos e ferramentas de varredura permitirão que você acione a válvula de desvio. Você também pode assistir ao fluxo de dados ao vivo em um test drive para ver como a válvula é usada para gerenciar a velocidade do compressor ou da roda da turbina de exaustão. A válvula de desvio evita o aumento do ar quando a válvula do acelerador é fechada. O aumento do ar pode parar a roda do compressor e causar estresse no eixo.
A válvula de descarga no lado do escapamento do turbocompressor regula a velocidade da turbina de escapamento. Quando a válvula de descarga abre, ela direciona os gases de escapamento ao redor da turbina giratória para o coletor de escapamento ou tubo de descarga. Isso faz com que a turbina desacelere e o impulso seja reduzido. Se a válvula estiver presa aberta, a turbina não girará para cima e o impulso não será gerado. Se a válvula estiver presa fechada, pode haver mudanças rápidas na velocidade do compressor.
Se o turbocompressor for um projeto dual-scroll, o lado de exaustão do turbocompressor pode ter uma válvula entre o coletor de exaustão e o turbocompressor. A válvula direciona os gases de exaustão sobre diferentes partes da turbina de exaustão. A válvula é usada para controlar a velocidade do turbocompressor e os níveis de reforço.
Com todas as três válvulas trabalhando juntas, o impulso pode ser mantido em uma faixa onde a melhor economia de combustível e potência podem ser produzidas a partir de um motor menor. Isso pode ser feito abaixo de 3.000 rpm.
Dicas de diagnóstico
Um dos problemas mais comuns com veículos turboalimentados acontece com clientes que usam o óleo errado. O óleo certificado por um OEM para seus motores turboalimentados é usado porque ele pode suportar o calor. O teste NOACK é realizado aquecendo o óleo a 250˚C por uma hora sob um fluxo constante de ar. O óleo é pesado antes e depois do teste. Quando o óleo evapora, ele deixa para trás carbono e lodo que podem danificar o turbo e o motor. Quanto menor o número NOACK, menos óleo evaporou. Além disso, alguns fabricantes podem fornecer uma temperatura de “ponto de fulgor” para o óleo. Este número é a temperatura na qual o óleo evapora quando exposto ao calor. Para motores turboalimentados, um ponto de fulgor mais alto significa que ele não se quebrará quando bombeado através da seção central quente.
A restrição mais comum para turbocompressores não são bloqueios na linha de alimentação, mas pressão elevada no cárter que restringe a linha de retorno. A linha de retorno na maioria dos motores é canalizada para dentro ou acima do cárter de óleo. Se as pressões do cárter estiverem altas devido a blowby ou a um sistema PCV restrito, o óleo vindo do turbocompressor terá que superar a pressão para drenar para o cárter de óleo.
Garantir que o motor tenha a calibração mais recente da ECU é essencial para permitir que um turbocompressor de substituição sobreviva. A calibração mais recente pode permitir que o turbocompressor esfrie em menos tempo, reduzindo a probabilidade de coqueificação do óleo no tubo de alimentação de óleo.
Diagnosticar uma condição de sub-impulso em um motor moderno requer uma ferramenta de varredura para representar graficamente vários PIDs de dados do fluxo de dados. Os dois parâmetros mais importantes a serem observados são a pressão de impulso desejada e a pressão de impulso real durante um test drive.
A primeira coisa a notar é se o boost atinge o nível desejado. Se o boost estiver baixo, é um sinal de que pode haver um vazamento no sistema. Se o boost estiver lento para construir, pode ser um sinal de que pode haver um problema com o vazamento do wastegate ou bypass.
O próximo parâmetro no fluxo de dados é olhar para a posição ou ciclo de trabalho ou posição solicitada da válvula de bypass ou wastegate em comparação com a pressão de reforço. Se a pressão de reforço não mudar, isso pode indicar um problema mecânico. Se não houver mudança, isso pode indicar um problema mecânico.
Estima-se que este ano, 50% ou mais dos veículos vendidos nos EUA terão um ou mais turbocompressores sob o capô. Já há um número significativo de veículos nas estradas que são turbocompressores e precisam de manutenção. Algumas das correções não envolvem a substituição do turbocompressor, mas dos componentes de suporte que o mantêm saudável.