Como os Supercarregadores Aumentam a Eficiência e o Desempenho do Motor

Um supercarregador é um dispositivo utilizado em motores de combustão interna de pistão para aumentar a sua eficiência operacional. Trata-se de um compressor de ar que eleva a pressão ou densidade do ar que entra na câmara de combustão do motor, permitindo um funcionamento mais potente.

Como sabemos, o motor do automóvel obtém o seu movimento mecânico a partir da mistura ar/combustível na câmara de combustão. A adição de um supercarregador para pressurizar o ar de admissão aumenta também a quantidade de combustível que pode ser misturado e queimado, resultando num desempenho superior do motor.

O que é um Supercarregador?

Um supercarregador é um componente acionado mecanicamente, utilizado em motores de pistão, que bombeia ar pressurizado para o coletor de admissão através de um compressor ou soprador. O aumento de pressão eleva a quantidade de ar que entra no cilindro durante a fase de admissão.

Os supercarregadores permitem que o motor queime mais combustível e realize mais trabalho, pois cada ciclo de admissão recebe mais oxigénio. Estes componentes de potência são acionados mecanicamente por meio de uma engrenagem, correia, eixo ou corrente ligada ao virabrequim do motor.

É aqui que outro componente leva vantagem: o turbocompressor. Embora tecnicamente também seja um supercarregador (turbossupercarregador), a sua fonte de energia é distinta. O turbocompressor utiliza uma turbina movida pelos gases de escape gerados no final da combustão.

Portanto, uma das principais diferenças entre supercarregador e turbocompressor é a fonte de energia. O supercarregador é acionado pelo virabrequim do motor, enquanto o turbocompressor aproveita a energia dos gases de escape que, de outra forma, seriam desperdiçados.

Tal como outros dispositivos de sobrealimentação, a função primária do supercarregador é aumentar o ar que entra no coletor de admissão. Isso permite que o motor queime mais combustível e produza mais potência.

Tipos de Supercarregadores

Existem três tipos principais de supercarregadores utilizados para aumentar a potência em motores automotivos:

Supercarregadores Centrífugos

Estes são relativamente fáceis de instalar em aplicações de pós-venda (aftermarket). Utilizam um supercarregador centrífugo de relação variável, que contém uma polia de acionamento continuamente variável acoplada a um compressor convencional.

Nos motores em V de fábrica, os supercarregadores costumam ser alojados no vale do motor, o que favorece uma embalagem mais longa, baixa e estreita.

Supercarregadores Roots

Os supercarregadores Roots são o tipo mais popular. Na sua configuração, dois eixos contrarrotativos com lóbulos forçam o ar a passar através do corpo do compressor. Geralmente, o ar entra pela parte superior da unidade e sai pela inferior.

Supercarregadores Twin-Screw (Para-fusos Gemelos)

Estes tipos forçam o ar de uma extremidade à outra do compressor. Oferecem uma compressão interna mais eficiente do que o tipo Roots, gerando menos calor e proporcionando um fluxo de ar mais contínuo.

Princípio de Funcionamento do Supercarregador

O funcionamento varia consoante o tipo, mas todos obtêm energia rotativa do virabrequim do motor e aumentam a pressão de admissão em diferentes níveis.

Os tipos centrífugos utilizam um impulsor que aspira o ar, enquanto os tipos Roots e twin-screw usam lóbulos engrenados. O supercarregador Roots é o mais antigo, patenteado em 1860 por Philander e Francis Roots para ventilação de minas, sendo aplicado em motores automóveis por Gottlieb Daimler em 1900.

No tipo Roots, os lóbulos engrenados giram, aprisionando ar em bolsas entre eles. O ar é transportado do lado de admissão para o lado de descarga. Grandes quantidades de ar movem-se para o coletor de admissão e acumulam-se, criando pressão positiva.

O supercarregador Roots é volumoso, sendo geralmente montado no topo do motor. É o menos eficiente dos três tipos, pois adiciona peso ao veículo e move o ar em pulsos discretos, não num fluxo contínuo e suave.

Semelhanças e Diferenças entre Supercarregador e Turbocompressor

Ambos aumentam a potência do motor e possuem um compressor que força ar para o coletor de admissão. A diferença fundamental reside na fonte de energia: o supercarregador consome potência mecânica do virabrequim (via engrenagem, correia ou corrente), enquanto o turbocompressor aproveita a energia dos gases de escape.

Qual é melhor? Ambos podem economizar combustível e aumentar a potência, cada um com benefícios e limitações. O turbocompressor usa energia "gratuita" dos gases de escape, mas aumenta a contrapressão de escape, impondo alguma carga ao motor (menor que a do supercarregador).

O supercarregador impõe uma carga mecânica superior devido ao seu compressor volumoso e pesado, podendo consumir uma parcela significativa da potência do virabrequim. No entanto, a sua grande vantagem é a resposta imediata: o motor é sobrealimentado quase instantaneamente, ao contrário do turbocompressor que sofre de "turbo lag" (atraso de resposta) enquanto aguarda a pressão de escape necessária.

Twincharging (Dupla Sobrealimentação)

Twincharging refere-se a um sistema que incorpora tanto um supercarregador acionado por correia quanto um turbocompressor acionado por escape. Através de um complexo sistema de válvulas de bypass e embreagem eletromagnética, em baixas rotações o boost vem do supercarregador; na faixa média, de ambos; nas altas rotações, o supercarregador é desacoplado. Esta combinação elimina as desvantagens de cada sistema isoladamente.

Vantagens e Desvantagens dos Supercarregadores

Vantagens:

• Excelente atomização do combustível
• Melhor mistura ar/combustível
• Maior potência de saída
• Melhor escavação de produtos de combustão
• Boas características de torque em toda a faixa de rotação
• Combustão suave e completa
• Permite uso de combustível com baixa qualidade de ignição
• Menos fumo no escape
• Eficiência mecânica melhorada
• Arranque a frio melhorado
• Aceleração rápida do veículo
• Resposta de potência quase instantânea

Desvantagens:

• Aumento da carga dos gases
• Aumento da perda de calor devido à turbulência
• Elevados requisitos de arrefecimento do motor
• Aumento do stress térmico
• Alta tendência à detonação em motores de ignição por centelha (SI)

Em conclusão, o supercarregador é um dispositivo excelente para aumentar a potência de motores automotivos. Definimo-lo como um componente mecânico que bombeia ar pressurizado para o coletor de admissão, examinámos as suas funções, tipos, princípio de funcionamento e a tecnologia twincharging.