Há muitas maneiras de aumentar a eficiência e o desempenho do motor, desde algumas tecnologias eletrônicas para injeção de combustível até melhorias nos lubrificantes para reduzir o atrito, novos metais para componentes, hibridização, combustíveis melhorados, etc. Mas há dois clássicos nos quais nos concentraremos: deslocamento vs turboalimentação.
Uma comparação entre duas das formas que existem para aumentar a potência de um motor, com todas as suas vantagens e desvantagens…
Aumentar a cilindrada como meio de aumentar a potência do motor
La deslocamento é um termo que se refere ao volume total dos cilindros de um motor de combustão interna. É uma medida que determina a capacidade do motor de queimar a mistura ar-combustível e, consequentemente, a quantidade de potência que ele pode gerar.
Por ser um parâmetro que se refere ao volume, é medido em centímetros cúbicos (cc) ou litros (L). Por exemplo, um motor de 1400 cc ou 1.4 litros. Isto indicaria a capacidade ou volume máximo de todos os cilindros do motor em questão.
Para calcular a cilindrada de um motor, você precisa saber duas medidas: diâmetro do cilindro e curso do pistão. O diâmetro do cilindro é a medida da distância entre os pontos mais distantes da superfície interna do cilindro. O curso é a distância vertical que o pistão percorre dentro do cilindro, do ponto morto inferior (BDC) ao ponto morto superior (TDC). Em relação à fórmula para calcular o deslocamento:
- Deslocamento unitário = [(π · D²)/4] · L
- Deslocamento total = [(π · D²)/4] · L · N
Sendo D o diâmetro do cilindro, L o curso do pistão e N o número de cilindros que o motor possui.
Para aumentar o deslocamento, como você entenderá, existem dois métodos fundamental:
- Aumentar o número de cilindros: Trata-se de adicionar cada vez mais cilindros à unidade de potência, como motores monocilíndricos, dois, quatro, seis, oito, dez, doze, etc. Desta forma, todos somados aumentam a cilindrada máxima do motor.
- Aumentar a capacidade do cilindro: Em vez de adicionar cada vez mais cilindros, nesta outra técnica as cavidades são simplesmente aumentadas, para que caiba um volume maior de combustível e ar para a reação. Esta técnica pode ter suas vantagens e desvantagens em relação à anterior, uma das vantagens é que você reduz o número de peças móveis, o que implicaria em um motor com menor probabilidade de quebrar.
Taxa de compressão
La taxa de compressão de um motor é uma medida que indica o quanto a mistura ar-combustível é comprimida na câmara de combustão de um cilindro e também é um fator chave na determinação da potência do motor. É calculado da seguinte forma:
- Taxa de compressão = Volume PMI / Volume PMS
- Taxa de compressão = (Vca + Vc) / Vc
Onde Vca é o volume do curso e Vc é o volume da câmara de compressão. Ou seja, a divisão entre o volume ou deslocamento do cilindro quando o pistão está para cima e quando está para baixo.
Turboalimentação como método de aumentar o desempenho
Quando são utilizadas técnicas simplesmente para aumentar a cilindrada, entre outras, o motor é conhecido como motor naturalmente aspirado ou aspirado, pois retira o ar necessário para a combustão diretamente do ambiente, à pressão atmosférica. Já quando um turboalimentador é usado para comprimir o ar, ele é conhecido como motor turboalimentado, superalimentado ou simplesmente turbo.
É usado em motores de combustão interna para melhore seu desempenho. O turbocompressor comprime o ar que recebe do exterior, permitindo que mais oxigênio chegue à câmara de combustão, sem a necessidade de aumentar a cilindrada do motor, portanto, com um motor mais compacto. Ou seja, sem a necessidade de aumentar a cilindrada, é possível introduzir uma quantidade maior de combustível na câmara, pois o ar comprimido ocupará menos espaço e a combustão será mais forte.
A operação do turbo é baseada na uso de gases de escape. Quando os gases de escape são expelidos do cilindro, fazem girar uma roda de turbina cujo eixo está fixado a outra roda, neste caso um compressor. Como ambos compartilham o mesmo eixo e, portanto, giram na mesma velocidade, a energia térmica é transformada em energia cinética, o que provoca o movimento da roda do compressor.
Enquanto os gases de exaustão que foram usados para mover a turbina voltam através do Sistema de exaustão, o compressor suga o ar do filtro de ar para comprimi-lo e forçar sua entrada com maior pressão no cilindro através da válvula de admissão.
É importante mencionar que para que um motor equipado com turbo funcione de maneira ideal são necessários outros elementos, como o intercooler, cuja missão é resfriar o ar proveniente do compressor. Basicamente é um pequeno radiador para que o ar que se aquece ao ser comprimido não se expanda pela ação da expansão devido a esse aumento de temperatura e anule o efeito da compressão anterior.
Deslocamento vs Turboalimentação: vantagens e desvantagens
Como para o vantagens e desvantagens De ambos os métodos para aumentar o desempenho do motor, temos que destacar o seguinte nesta batalha entre cilindrada e turboalimentação:
- Maior poder: Ao aumentar a capacidade volumétrica de um motor ou cilindrada, aumenta a quantidade de ar e combustível que preencherá as câmaras de combustão, o que resulta em maior consumo de ar e, portanto, maior potência. Algo semelhante ocorre na turboalimentação, embora sem aumentar a capacidade do cilindro, pois ao comprimir o ar, uma maior quantidade de ar e uma maior quantidade de combustível podem ser introduzidas na câmara com o mesmo efeito.
- Maior consumo: Em ambos os casos, o consumo de combustível será maior. Por um lado, porque aumenta a capacidade do cilindro de introduzir uma maior quantidade e, por outro, porque ao comprimir o volume de ar pode entrar uma maior quantidade de combustível para a mesma cilindrada.
No entanto, trata-se do comum, mas há algumas coisas que fazem a diferença:
- Custos: Aumentar a cilindrada também aumentará o custo do motor em geral, embora não necessariamente os custos de manutenção. Por outro lado, o sistema turbo acrescenta complexidade ao motor e pode acrescentar custos extras de manutenção.
- Peso: enquanto o aumento da cilindrada implica um bloco do motor maior e peças mais pesadas, o que também afeta a manobrabilidade e o consumo do veículo, a introdução de um turbo não tem um aumento de peso tão maior, por isso pode ser um motor mais leve e ágil.
- Operação em alta altitude: enquanto os motores naturalmente aspirados perdem muita potência ao operar em grandes altitudes, pois há menos pressão atmosférica em relação ao nível do mar, os motores turbo não são tão afetados por esse fenômeno, e não perdem tanta potência ao trabalhar em áreas elevadas. .
- Atraso ou atraso: Embora os motores turbo sofram um certo atraso antes que o turbo comece a fornecer potência adicional, isso não acontece em um motor naturalmente aspirado.
Claro, lembre-se que ambos os métodos não são incompatíveis entre si, você pode aumentar a cilindrada de um motor ou adicionar um turbo para fazer motores cada vez mais potentes...