Funcionamento do sistema de pós resfriador de ar em motores turbo. Quais são suas vantagens?
Ao ser comprimido o ar tem sua temperatura elevada, proporcionalmente ao aumento de pressão, outro fator que também influência isto é a eficiência da roda compressora, onde podemos ter diferentes resultados de aquecimento com a combinação desses dois parâmetros, por exemplo, para uma pressão de 4.5 bar e considerando um funcionamento ideal (eficiência aproximada de 75% da roda compressora), o ar sofre um aumento de temperatura de aproximadamente 230°C sobre a temperatura de entrada (temperatura ambiente, conforme imagem abaixo).
O resfriamento do ar deve ser realizado após a compressão, ou seja, o ar pressurizado vai trocar calor no pós resfriador, o que pode ser feito através por um dentre os três sistemas mais conhecidos:
- Sistema Ar-Ar (Intercooler tradicional)
- Sistema Ar-Água (watercooler)
- Sistema Ar-Água gelada (icecooler)
Para um carro sem o sistema de pós resfriamento o ar irá perder uma certa temperatura na pressurização, porém ainda entrará muito quente no coletor de admissão, por outro lado, com a utilização de um icecooler por exemplo, o ar perderá grande parte desta temperatura, aumentando sua densidade e ocupando um menor espaço na câmara de combustão, aumentando a eficiência volumétrica e consequentemente a potência produzida pelo motor.
Assista o vídeo abaixo com Cacá Daud falando sobre esse assunto:
Para facilitar seu entendimento vamos realizar a comparação de um caso de um motor usando a mesma pressão, mas com diferentes temperaturas de ar:
Carro turbo sem pós resfriador (pressão de 4.5 bar, temperatura de 180°C): densidade 4.20 kg/m³
Carro turbo com icecooler (pressão de 4.5 bar, temperatura de 35°C): densidade 6.18 kg/m³
Comparando-se os casos, observa-se que no caso do icecooler há um aumento na quantidade de ar admitida pelo motor, tendo mais ar e consequentemente mais oxigênio disponível para produzir quase 50% mais potência para a mesma pressão de turbo. Abaixo temos uma ótima sugestão de leitura falando sobre esse assunto.
Além do ganho significativo de potência, o ar admitido pelo motor, por estar mais frio, reduz a temperatura de pico na câmara de combustão (que pode superaquecer os componentes e causar quebras no motor), permitindo a utilização de misturas levemente mais pobres, que trará ganhos de potência com maior segurança à integridade e vida útil do motor.
Texto: Eng. Cristian Silva e Eng. Guilherme Velasco