A pedido de JPimpao01 e em vista de melhorar o Forum com informação útil a todos, criei este tópico onde vou compilar alguma informação que descobri pela net fora e aproveito para solicitar que coloquem também informação útil com o menor possível de offtopic, pois iria destruir um tópico excelente.JPimpao01 Escreveu:Já agora aproveito para te convidar a criar um tópico com esta informação se é q tens alguma acesso a ela, irias ajudar muita gente inclusivé a mim
Disclaimer
Se por ventura é o autor de algum destes textos que vou colocar de seguida, pf que informe caso não queira que estes dados sejam partilhados neste site.
Como é muita informação é quase impossível descobrir os verdadeiros autores uma vez que a internet é um sítio público onde é possível aceder bastante informação que é partilhada de sites para sites, julgo que se essa mesma informação não fosse para ser partilhada não estaria na Internet!
De qualquer forma aqui vai o aviso para algum possível autor descontente...
Irei tentar traduzir quase tudo para Português, mas é possível que alguma informação seja mais Brasileira que Lusa, de qualquer forma fiz o esforço.
O turbo-compressor
Tem a particularidade de aproveitar a força dos gases de escape para impulsionar uma turbina colocada na saída do colector de escape, a dita turbina une-se mediante um eixo a um compressor. O compressor está colocado na entrada do colector de admissão, com o movimento giratório que lhe transmite a turbina através do eixo comum, o compressor eleva a pressão do ar que entra através do filtro e consegue que melhore a alimentação do motor. O turbo impulsionado pelos gases de escape alcança velocidades acima das 100.000 rpm, por tanto, há que ter em conta o sistema de lubrificação dos suportes onde apoia o eixo comum dos rodetes da turbina e do compressor. Também há que saber que as temperaturas às quais está submetido o turbo durante o contacto com os gases de escape vão a ser muito elevadas (perto de 750 ºC).
Ciclos de funcionamento do Turbo
Funcionamento ao ralenti e carga parcial inferior: Nestas condições o rodete da turbina dos gases de escape é impulsionado por meio da baixa energia dos gases de escape, e o ar fresco aspirado pelos cilindros não será pré-comprimido pela turbina do compressor, simples aspiração do motor.
Funcionamento a carga parcial média: Quando a pressão no colector de aspiração (entre o turbo e os cilindros) se aproxima da atmosférica, a roda da turbina é impulsionada a um regime de rotações mais elevado e o ar fresco aspirado pelo rodete do compressor é pré-comprimido e conduzido até aos cilindros sobre pressão atmosférica ou ligeiramente superior, actuando já o turbo na sua função de sobrealimentação do motor.
Funcionamento a carga parcial superior e plena carga: Nesta fase continua a aumentar a energia dos gases de escape sobre a turbina do turbo e se alcançará o valor máximo de pressão no colector de admissão que deve ser limitada por um sistema de controlo (válvula de descarga). Nesta fase o ar fresco aspirado pelo rodete do compressor é comprimido à máxima pressão que não deve ultrapassar os 0,9 bar nos turbos normais e 1,2 nos turbos de geometria variável.
Constituição de um turbo-compressor
Os elementos principais que formam um turbo são o eixo comum (3) que tem nos seus extremos os rodetes da turbina (2) e o compressor (1) este conjunto gira sobre os suportes de apoio, os quais vão trabalhar em condições extremas e que dependem necessariamente de um circuito de lubrificação.
Por outro lado o turbo sofre uma constante aceleração à medida que o motor sobe de rotação e como não há limite algum no giro da turbina empurrada pelos gases de escape, a pressão que alcança o ar no colector de admissão submetido à acção do compressor pode ser tal que se torne mais um inconveniente que uma vantagem na hora de sobrealimentar o motor. Pelo que se torna necessário o uso de um elemento que nos limite a pressão no colector de admissão. Este elemento chama-se válvula de descarga ou válvula wastegate (4).
Regulação da pressão do turbo
Para evitar o aumento excessivo de rotações da turbina e compressor como consequência de uma maior pressão dos gases à medida que se aumentam as rotações do motor, torna-se necessária uma válvula de segurança (também chamada: válvula de descarga ou válvula wastegate). Esta válvula está montada em derivação, e manda parte dos gases de escape directamente à saída do escape sem passar pela turbina.
A válvula de descarga ou wastegate é formada por uma cápsula sensível à pressão composta por uma mola (3), uma câmara de pressão e um diafragma ou membrana (2). O lado oposto do diafragma está permanentemente condicionado pela pressão do colector de admissão ao estar ligado ao mesmo por um tubo (1). Quando a pressão do colector de admissão supera o valor máximo de segurança, desvia a membrana e comprime a mola da válvula tirando-a do seu assento. Os gases de escape deixam de passar então pela turbina do sobre-alimentador (passam pelo bypass (9)) até que a pressão de alimentação volte a descer e a válvula se feche de novo.
A pressão máxima a que pode trabalhar o turbo é determinada pelo fabricante e para isso ajusta a tara da mola da válvula de descarga. Este tarado deve permanecer fixo a menos que se queira intencionalmente manipular a pressão de trabalho do turbo, como se faz habitualmente. No caso de que a válvula de descarga falha-se, origina-se um excesso de pressão sobre a turbina que a faria ter cada vez mais rotações, o que poderia provocar que a lubrificação se torna-se insuficiente e se “rompe-se” a película de lubrificação entre o eixo comum e os suportes onde se apoia, aumentando a temperatura de todo o conjunto e provocando que se fundissem ou gripassem estes componentes.
Exemplo prático de modificação da pressão de sopro do turbo.
Como exemplo citamos aqui o conhecido turbo Garret T2 montado no clássico: Renault 5 GT Turbo, que tanto deu que falar, pelo fácil que era modificar a pressão de sopro do turbo, para isso simplesmente havia que apertar/desapertar a vareta (2) do actuador da wastegate (4). Quanto mais curta for a vareta, mais pressão se necessita para abrir a wastegate, e por conseguinte há mais pressão de turbo.
Para realizar esta operação primeiro tira-se o clip (1) que mantém a vareta (2) no braço da válvula (5). Alivia-se a porca (3) mantendo bem segura a zona roscada (6) para que não gire e danifique a membrana do interior da wastegate, agora já se pode girar a vareta (usualmente tem dado um ponto de solda para evitar que se mude a afinação, assim que temos que eliminá-lo antes de girar a vareta).
Três voltas no sentido das agulhas do relógio deveriam aumentar a pressão em 0.2 bar (3 psi), mas é um trabalho de ensaio e erro. Quando finalmente se tenha a pressão de sopro desejada aperta-se a porca e coloca-se de novo o clip.
Temperatura de funcionamento
Como se vê na figura abaixo, as temperaturas de funcionamento num turbo são muito diferentes, tendo em conta que a parte dos componentes que estão em contacto com os gases de escape pode alcançar temperaturas muito altas (650 ºC a 750ºC), enquanto que os que estão em contacto com o ar da aspiração só alcançam 80 ºC.
Estas diferenças de temperatura concentrada em uma mesma peça (eixo comum) determinam valores de dilatação diferentes, o que comporta as dificuldades na hora do design de um turbo na escolha dos materiais que suportem estas condições de trabalho adversas.
O turbo refrigera-se em parte pelo óleo de lubrificação e pelo ar de aspiração, cedendo uma determinada parte do seu calor ao ar que força a passagem pelo rodete do compressor. Este aquecimento do ar não é nada benéfico para o motor, já que não só dilata o ar da admissão de forma que lhe falta densidade e por isso riqueza em oxigénio, como além disso, um ar demasiado quente no interior do cilindro dificulta a refrigeração da câmara de combustão durante o enchimento da câmara ao entrar ar a uma temperatura superior à do próprio refrigerante liquido.
Os motores de gasolina, nos quais as temperaturas dos gases de escape são entre 200º e 300ºC mais altas que nos motores diesel, estão normalmente equipados com carcaças centrais refrigeradas por água. Quando o motor está em funcionamento, a carcaça central integra-se no circuito de refrigeração do motor. Depois de parar o motor, o calor que resta é expulso utilizando um pequeno circuito de refrigeração que funciona por meio de uma bomba eléctrica de água controlada por um termóstato. No principio quando se iniciou a aplicação de turbo-compressores em motores a gasolina, não se teve em conta a consequência das altas temperaturas que se podiam alcançar no colector de escape e por tanto no turbo que está pegado nele. A consequência desta imprevisão foi uma quantidade considerável de turbos carbonizados, suportes de veio empenados e pistões destruídos devido a uma combustão detonante. Hoje em dia os carters dos suportes dos veios dos turbo-compressores utilizados para sobrealimentar motores Otto refrigeram-se exclusivamente com água e desenvolveram-se para aplicação materiais mais resistentes ao calor; (no particular caso dos turbos do Calibra a refrigeração continua a contar com a ajuda do circuito de óleo). As bases dos pistões dos motores turbo quase sempre são refrigeradas por meio de injecção de óleo. Com estas medidas solucionou-se a maioria dos problemas que têm os motores turbo a gasolina, isto sim, tendo sempre em conta que se por algum motivo a temperatura de escape ultrapassar durante um largo período o limite máximo dos 1000ºC o turbo poderá entregar a alma ao criador.
-- Domingo Set 06, 2009 3:23 am --
Intercooler
Para evitar o problema do sobreaquecimento do ar de admissão houve que incorporar sistemas de arrefecimento do ar a partir de permutadores de calor (intercooler). O intercooler é um radiador ar-ar, o que significa que o ar quente que circula no seu interior é arrefecido pelo ar exterior que incide e passa pelos seus alvéolos durante o andamento do automóvel; o sistema de arrefecimento do motor por outro lado é um permutador água-ar. Com o intercooler consegue-se refrigerar o ar em cerca de 40% a 60% desde os 100º-105ºC até 60º-65ºC, o resultado é uma notável melhora de potência e de par motor graças ao aumento da massa de ar, além de que se reduz o consumo e os níveis de contaminação.
O sistema biturbo
O sistema biturbo de turbos geminados ou escalonados foi desenvolvido pelos engenheiros do departamento desportivo da Opel OPC (Opel Performance Center). Basta considerar as pressões efectivas alcançadas para nos darmos conta do enorme potencial de um motor equipado com turbos geminados ou escalonados. Enquanto que nas versões Diesel sobrealimentadas clássicas funcionam a pressões incluídas entre 1,7 e 1,9 bares, o motor de 1,9 l de turbos geminados chega a pressões efectivas de 2,6 bares. Esta pressão tem uma influência directa sobre a potência do motor: Quanto mais alta é a cifra maior é a potência desenvolvida pelo motor. Para que se possa utilizar a técnica dos turbos geminados, é necessário que o bloco motor seja especialmente robusto e que possa resistir a pressões enormes, inclusive depois de uma alta quilometragem.
Compressores volumétricos ou de accionamento mecânico
O compressor de accionamento mecânico também conhecido por Compressor Volumétrico ou de deslocamento positivo não é nenhuma novidade, já é usado desde há muito tempo, a Volkswagen já utilizava um compressor centrífugo inventado em França em 1905. Ford e Toyota usaram um compressor do tipo Roots inventado em 1854 (1954??). A utilização do compressor volumétrico esteve em desuso a nível comercial até que em finais da década de 80 teve um novo impulso quando fabricantes como Lancia e Volkswagen iniciaram a sua aplicação em modelos de grande fabricação em série.
Os compressores volumétricos são bombas de ar. Este mecanismo pode produzir facilmente uns 50% mais de potência do que os motores atmosféricos do mesmo tamanho. Os antigos compressores produziam um ruído considerável mas os actuais são muito mais silenciosos.
Como ocorre com os alternadores, os compressores volumétricos são accionados pelo movimento natural do motor, geralmente por uma correia, noutras ocasiões, por uma corrente ou conjunto de engrenagens. Giram a uma velocidade de 10.000 a 15.000 rpm, pelo que são muito mais lentos que os turbocompressores. A pressão de sobrealimentação está limitada pela velocidade do motor (não é necessária válvula de descarga como nos turbocompressores).
Devido à sua forma de accionamento oferecem um maior par motor a baixas rpm que um turbocompressor. Outra vantagem do compressor volumétrico frente ao turbocompressor é que tem uma resposta mais rápida (não sofre do efeito "lag" do turbo). A desvantagem principal do compressor é que rouba potência ao motor devido ao seu accionamento mecânico e esta perda aumenta à medida que sobe o regime de voltas do motor, pelo que não facilita um rendimento eficaz do motor.
Existem diferentes tipos de compressores volumétricos como: Roots, Lysholm, G, Sprintex, e alguns mais mas menos importantes. O funcionamento baseia-se principalmente na aspiração de ar que entra numa câmara e que diminui de volume.
Compressor Roots:
O compressor de deslocamento mais popular é o de tipo "Roots", denominado "compressor de lóbulos". Neste caso existe um par de rotores em forma de "oitos" ligados a rodas dentadas que giram à mesma velocidade mas em sentidos contrários bombeiam e comprimem o ar conjuntamente. Este compressor mais que comprimir o ar o que realmente faz é impulsioná-lo.
Os rotores apoiam-se nuns eixos. Tendo em conta de que nunca se tocam entre si, não se desgastam. Em ocasiões, os lóbulos são helicoidais e, noutras, de corte recto.
Esta versão prática com rotores de dois óvulos origina uma pressão relativamente baixa, e consegue criá-la muito rápido ao aumentar o regime de voltas.
A potência absorvida situa-se, para una sobrepressão de 0,6 bares e passagem máxima de ar, em 12.2 CV.
O rendimento do compressor Roots não é muito alto e mais, piora com o aumento do regime de voltas.
A capacidade de incremento só supera os 50% numa gama muito limitada. O ar comprimido sobe de temperatura extraordinariamente.
Os compressores de lóbulos tendem a "pulsar" a baixas velocidades, não obstante, os de rotores helicoidais tendem a aumentar ao máximo as ditas pulsações. Os rotores podem ter dois ou três lóbulos. Um rotor de três lóbulos tende a pulsar menos que um de dois. O rotor de três lóbulos dá melhores resultados graças a uma maior complexidade na sua construção, para se mover só necessitava roubar ao motor 8 cavalos de potência, para conseguir 0,6 bares de pressão.
Quando o motor não esta submetido a uma grande carga, a descarga do colector de admissão, gira os rotores como um moinho de vento, roubando por tanto menos potencia do motor.
A altas rotações, mover o compressor, supõe para o motor uma grande perda de potência, para reduzir este esforço marcas como a japonesa Mazda utilizam um compressor com poleia de accionamento de diâmetro variável. Isto consegue-se por meio de uma poleia que é acoplada ao compressor por meio de um sistema de electroíman como o que utiliza o compressor do ar condicionado. Por meio de um botão põem-se em funcionamento o compressor à vontade do condutor.
Compressor Roots (figura inferior) utilizado nos motores TSi de Volkswagen. O compressor cujo funcionamento está baseado no principio Roots, uma característica deste tipo de compressores é a sua capacidade para manter o giro quando se produz uma mudança de velocidades. O compressor é accionado mecanicamente pelo veio de excêntricos do motor mediante uma correia que move entre outros dispositivos, a bomba de água, que forma conjunto com a embraiagem magnética que liga ou desliga a transmissão de movimento ao compressor. A conexão e desconexão da transmissão de movimento ao compressor é gerida pela centralina da injecção (ECU).
Uma variante do compressor roots de lóbulos rectos é o compressor Lysholm composto por duas peças helicoidais que giram engrenadas. O ar entra entre estas duas peças que, ao girar, diminuem o volume de onde está alojado esse ar e aumentam a sua pressão. O compressor Lysholm é movido normalmente pelo veio de excêntricos mediante uma correia. A Mercedes utiliza-o nos seus motores de gasolina sobrealimentados. O rendimento deste compressor aproximadamente de uns 80 por cento . A folga de ajuste entre os dois rotores não supera os 0,2 mm e por exemplo, os que utiliza a Mercedes nos seus modelos são de alumínio para diminuir peso e inércia, são cobertos de um material sintético altamente deslizante que melhora o fluxo de ar, gira até às 12.000 rpm garantindo uma sobrealimentação suficiente em qualquer regime para aumentar o par motor.
O funcionamento do compressor é controlado por uma embraiagem electromagnética (como a utilizada para activar o compressor do ar condicionado) gerido pela unidade de controlo (ECU Motronic) a que também gere a abertura ou fecho da válvula de derivação ou by-pass de forma que quando se desactiva abre a válvula deixando o compressor fora de serviço, quando não é necessário, ficando assim o motor em aspiração normal. Quando as prestações requerem a acção do compressor, primeiro a embraiagem activa-se e quando envia suficiente pressão fecha-se a válvula, consegue-se assim uma aceleração progressiva.
Compressor "G":
Os compressores utilizados por Volkswagen, chamados compressor centrifugo ou carregador "G", apresentam uma forma nas suas câmaras similar a esta letra. As peças alojadas no seu interior movem-se num movimento excêntrico (não giram). Caracteriza-se por um elemento disposto excentricamente com estrutura espiral em ambos os lados (espiras móveis), que dá lugar, junto com as carcaças (cárter fixo), também em espiral, a câmaras de volume variável. Deixou de se utilizar na década de 90 devido aos seus problemas de lubrificação e estanquecidade. O compressor G era montado nos modelos VW Pólo, Corrado e Golf com os conhecidos motores G40 e G60.
Devido a que os compressores não funcionam pela acção dos gases de escape, não aquecem, por isso a lubrificação não constitui um problema tão importante como ocorre nos turbo compressores. De facto, as unidades de compressores do tipo Roots lubrificam-se com o seu próprio fluxo de óleo SAE 90 das engrenagens (o mesmo da caixa de velocidades). Os compressores são máquinas muito fiáveis, se bem que a sujidade é o seu grande inimigo. As fugas de descarga (do lado da admissão) atraem o pó, que pode arruinar o compressor. As fugas de ar do lado da saída do compressor diminuem o rendimento do motor. Por outra parte, as fugas de descarga podem confundir a centralina (ECU), fazendo com que a mistura resulte demasiado pobre. Além disso uma fuga no lado da pressão aumenta em excesso a riqueza da mistura. O sensor de oxigénio (sonda Lambda) destes sistemas capazes é de regular a riqueza da mistura de ar e combustível analisando as características do gás queimado, só pode introduzir correcções menores na mistura não pode contrariar o efeito de uma fuga importante. As fugas normalmente são acompanhadas de um som (silvo) que se consegue localizar facilmente escutando a sua procedência.
-- Domingo Set 06, 2009 2:09 am --
Comprex
O comprex aproveita as vantagens do turbo compressor e do compressor volumétrico para fazer uma máquina mais eficaz em principio, mas logo veremos que também tem os seus inconvenientes. Transfere a energia entre os gases de escape e o ar de alimentação por meio de umas "ondas de pressão" geradas entre as finas paredes radiais de um tambor, que gira graças a uma conexão directa com o veio de excêntricos. Combina por tanto o funcionamento de um turbo compressor ao aproveitar-se da energia dos gases de escape do motor, se bem que o accionamento do seu rotor só requer uma parte muito pequena de potência do motor para o mantimento do processo das "ondas de pressão". Este tipo de compressor funciona muito bem nos motores Diesel, mas apresenta desvantagens com a sua complexidade mecânica, funcionamento ruidoso e custos de fabricação.
Turbos de geometria variável (VTG)
Os turbos convencionais têm o inconveniente de que a baixas rotações do motor o rodete da turbina apenas é impulsionado pelos gases de escape, pelo que o motor se comporta como se fosse atmosférico. Uma solução para isto é utilizar um turbo pequeno de baixa pressão que comece a comprimir o ar aspirado pelo motor desde rotações muito baixas, mas isto tem um inconveniente, é que a altas rotações do motor o turbo de baixa pressão não tem capacidade suficiente para comprimir todo o ar que necessita o motor, por tanto, a potência que ganhamos a baixas rotações vamos perde-la em altas. Para corrigir este inconveniente procurou-se a solução de dotar uma mesma máquina “sopradora” da capacidade de comprimir o ar com eficácia tanto a baixas rotações como em altas, para isso desenvolveram-se os turbo-compressores de geometria variável.
Funcionamento
O turbo VTG (Geometria Variável) diferencia-se do turbo convencional pela utilização de um prato ou coroa no qual estão montados umas aletas moveis que podem ser orientadas (todas em conjunto) num ângulo determinado mediante um mecanismo de vareta e alavanca empurradas por uma cápsula pneumática, sistema parecido com o utilizado na Válvula Wastegate
Para conseguir a máxima compressão do ar a baixas r.p.m. devem fechar-se as aletas já que diminuindo a secção entre elas, aumenta a velocidade dos gases de escape que incidem com mais força sobre as pás do rodete da turbina (menor Secção = maior velocidade). Quando o motor aumenta de r.p.m e aumenta a pressão no colector de admissão, a cápsula pneumática detecta-o através de um tubo ligado directamente ao colector de admissão e transforma-o num movimento que empurra o sistema de comando das aletas para que estas se movam para uma posição de abertura que faz diminuir a velocidade dos gases de escape que incidem sobre a turbina (maior secção = menor velocidade).
As aletas estão montadas sobre uma coroa (como se vê na imagem abaixo), podendo regular-se o veio roscado de união à cápsula pneumática para que as aletas abram antes ou depois. Se as aletas estiverem em abertura máxima, indica que há uma avaria já que a máxima inclinação só a adoptam para a função de emergência.
As posições fundamentais que podem adoptar as aletas pode<m ser descritas como no texto e imagem seguintes:
Na figura da esquerda: vemos como as aletas adoptam uma posição fechada que apenas deixa espaço para a passagem dos gases de escape. Esta posição é adoptada pelo turbo quando o motor gira a baixas rotações e a velocidade dos gases de escape é baixa. Com isto consegue-se acelerar a velocidade dos gases de escape, ao passar pelo estreito espaço que fica entre as aletas, o que faz incidir com mais força os gases sobre a turbina. Também adoptam esta posição quando se exige ao motor as máximas prestações partindo de uma velocidade baixa ou relativamente baixa, o que faz com que o motor possa acelerar de uma forma tão rápida como a exigida pelo condutor, por exemplo numa ultrapassagem ou numa aceleração brusca do veiculo.
Na figura do centro: as aletas tomam uma posição mais aberta que corresponde a um funcionamento do motor com um regime de médio de rotações e marcha normal, neste caso o turbo VTG comportar-se-ia como um turbo convencional. As aletas adoptam uma posição intermédia que não interfere na passagem dos gases de escape que incidem e sem variar a sua velocidade sobre a turbina.
Na figura da direita: as aletas adoptam uma posição muito aberta devido a que o motor gira a muitas rotações, os gases de escape entram a muita velocidade no turbo fazendo girar a turbina muito depressa. A posição muito aberta das aletas actua como um travão para os gases de escape pelo que se limita a velocidade da turbina. Neste caso, a posição das aletas realiza a função que realizava a válvula wastegate nos turbos convencionais, quer dizer, limita a velocidade da turbina quando o motor gira a altas rotações e há uma pressão muito alta no colector de admissão, isto explica por que é que os turbos VTG não têm válvula wastegate.
Se as aletas estiverem em abertura máxima, indica que há uma avaria já que a máxima inclinação só a adoptam para a função de emergência.
O funcionamento que vimos para o Turbo VTG é teórico já que o controlo da cápsula manométrica, da mesma forma que nos turbos convencionais mais modernos, se faz mediante uma gestão electrónica que se encarrega de regular a pressão que chega à cápsula manométrica nos turbos VTG e à válvula wastegate nos turbos convencionais, em todas as margens de funcionamento do motor e tendo em conta outros factores como sejam a temperatura do ar de admissão, a pressão atmosférica (altitude sobre o nível do mar) e as exigências do condutor.
As vantagens do turbo-compressor VTG advêm de se conseguir um funcionamento mais progressivo do motor sobrealimentado. A diferença dos primeiros motores dotados com turbo-compressor convencional onde havia um grande salto de potência de baixas rotações para altas, o comportamento deixou de ser brusco para conseguir uma curva de potencia muito progressiva com grande quantidade de par desde baixas rotações e mantido durante uma ampla zona do nº de rotações do motor.
O inconveniente que apresenta este sistema é a sua maior complexidade, e por isso, o preço quando comparado com um turbo-compressor convencional. Assim como o sistema de lubrificação que necessita usar óleos de maior qualidade e mudas mais frequentes.
Até agora, o turbo-compressor VTG só se pode utilizar em motores Diesel, já que nos de gasolina a temperatura dos gases de escape é demasiado alta (200 - 300 ºC mais alta) para admitir sistemas como estes.
Gestão electrónica da pressão do turbo
Com a utilização da gestão electrónica tanto nos motores de gasolina como nos diesel, a regulação do controlo da pressão do turbo já não se deixa nas mãos de uma válvula de accionamento mecânico como é a válvula wastegate, que esta submetida a altas temperaturas, e os seus componentes como: a mola e a membrana; sofrem deformações e desgastes que influem num mau controlo da pressão do turbo, além de que no têm em conta factores tão importantes para o bom funcionamento do motor como são a altitude e a temperatura ambiente.
Para descrever como funciona um sistema de regulação da pressão do turbo, temos um esquema (figura inferior) que pertence a um motor Diesel (1.9 TDi) no qual se vêem todos os elementos que intervêem no controlo da pressão do turbo. A Gestão Electrónica Diesel (EDC Electronic Diesel Control) interpõe uma electroválvula de controlo da pressão (3) entre o colector de admissão e a válvula wastegate (4) que controla a todo momento a pressão que chega à válvula wastegate. Como se vê no circuito de controlo da pressão do turbo, é similar a um circuito de controlo convencional com a única diferença da incorporação da electroválvula de controlo (3).
As características principais deste sistema são:
- Permite ultrapassar o valor máximo da pressão do turbo.
- Tem corte de injecção a altas rotações.
- Proporciona uma boa resposta ao acelerador em toda a margem de rotações.
- A velocidade do turbo-compressor pode subir até às 110.000 r.p.m.
A electroválvula de controlo (AMAL): comporta-se como una “chave de acesso” que deixa passar mais ou menos pressão até à válvula wastegate. Esta é comandada pela ECU (unidade de controlo) que mediante impulsos eléctricos provoca a sua abertura ou fecho. Quando o motor gira a baixas e médias rotações, a electroválvula de controlo deixa passar a pressão que há no colector de admissão através da sua entrada (1) até à saída (2) e directamente até à válvula wastegate, cuja membrana é empurrada para provocar a sua abertura, mas isto não se terá efeito até que a pressão de sopro do turbo seja suficiente para vencer a força da mola. Quando as rotações do motor são altas a pressão que chega à válvula wastegate é muito alta, o suficiente para vencer a força da sua mola e abrir a válvula para derivar os gases de escape pelo bypass (baixa a pressão de sopro do turbo). Quando a ECU considera que a pressão no colector de admissão pode ultrapassar as margens de funcionamento normais, quer seja por circular em altitude, alta temperatura ambiente ou por uma solicitação por parte do condutor de altas prestações (acelerações fortes e repentinas), sem que isto ponha em risco o bom funcionamento do motor, a ECU pode modificar o valor da pressão do turbo que chega à válvula wastegate, cortando a passagem da pressão mediante a electroválvula de controlo, fecha a passagem (1) e abre a passagem (2) a (3), pondo assim em contacto a válvula wastegate com a pressão atmosférica que a manterá fechada e assim aumenta-se a pressão de sopro do turbo.
Para que fique claro, o que faz a electroválvula de controlo durante o seu funcionamento, é enganar a válvula wastegate desviando parte da pressão do turbo para que esta não actue.
A electroválvula de controlo é gerida pela ECU (unidade de controlo), ligando à massa um dos seus terminais eléctricos com uma frequência fixa, onde a amplitude do sinal determina quando deve abrir a válvula para aumentar a pressão de sopro do turbo no colector de admissão. A ECU para calcular quando deve abrir ou fechar a electroválvula de controlo tem em conta a pressão no colector de admissão por meio do sensor de pressão do turbo que vem incorporado na própria ECU e que recebe a pressão através de um tubo (7) ligado ao colector de admissão. Também tem em conta a temperatura do ar no colector de admissão por meio de um sensor de temperatura (6), o nº de r.p.m do motor e a altitude por meio de um sensor que por vezes está incorporado na ECU ou fora.
No esquema abaixo temos o circuito de admissão e escape de um motor Diesel de injecção directa (TDi) que utiliza um turbo-compressor de geometria variável (VTG). Como se vê no esquema ya não aparece a válvula de descarga ou wastegate, apesar disso a electroválvula de controlo da pressão do turbo (3) continua presente e dela sai um tubo que vai directamente ao turbo-compressor. Ainda que não se veja onde liga em concreto, o tubo, está ligado à cápsula pneumática ou actuador (nº 8 no primeiro desenho). O funcionamento do controlo da pressão do turbo é muito similar ao estudado anteriormente, a diferença é que a válvula wastegate é substituída pela cápsula pneumática, ambas têm um funcionamento parecido, enquanto que uma abre ou fecha uma válvula, a outra move um mecanismo de accionamento de aletas.
Neste caso o sensor de altitude está fora da ECU (unidade de controlo).
VGT em motores a gasolina
Tal como tudo, também a tecnologia avança, e o sonho dos VGT em motores a gasolina é já uma realidade, em finais de 2006 o Porsche 911 sai para a rua com um turbo de geometria variável fabricado pela conceituada BorgWarner, detentora da marca KKK, para contornar o problema das altas temperaturas que se verificam nos motores a gasolina a BorgWarner recorreu a ligas metálicas normalmente utilizadas na aeronáutica espacial, o permitiu que finalmente um carro de série a gasolina pudesse utilizar um turbo de geometria variável, em baixo, uma imagem do interior do KKK de geometria variável utilizado no Porsche911.
Outra forma de controlar a pressão de sopro do turbo:
Até agora vimos como se usava a pressão existente no colector de admissão para actuar sobre a válvula wastegate dos turbos convencionais e na cápsula pneumática nos turbos de geometria variável. Há outro sistema de controlo da pressão do turbo (figura da direita) que utiliza uma bomba de descarga eléctrica (2) que gera uma depressão ou descarga que actua sobre a válvula wastegate (3) através da electroválvula de controlo ou actuador de pressão de sobrealimentação (1). Na figura de baixo vemos o esquema de admissão, escape e alimentação de um motor Diesel Common Rail, assim como a sua gestão electrónica. O turbo está colocado de forma similar ao visto anteriormente (não se vê o intercooler), mas não existe nenhum tubo que leve a pressão existente no colector de admissão até à válvula wastegate através da electroválvula de controlo. Aparece como novidade a bomba de descarga que se liga através de um tubo com a electroválvula de controlo (actuador de pressão) e outros elementos actuadores que são accionados por vácuo como a válvula EGR (recirculação de gases de escape). Este sistema de controlo da pressão do turbo tem como vantagem frente aos anteriormente estudados, o facto de não depender da pressão que há no colector de admissão, que em caso de rotura do tubo que transmite dita pressão se perderia parte do ar comprimido pelo turbo que tem que entrar nos cilindros e diminui a potência do motor sensivelmente.
A lubrificação do turbo
Como o turbo está submetido a altas temperaturas de funcionamento, a lubrificação dos elementos móveis (suportes e eixo comum) é muito comprometida; por ser submetido a altas temperaturas e desequilíbrios dinâmicos existe o risco de uma má escolha ou muda tardia do óleo provocar o aparecimento de película e restos de carvão nos assentos do eixo comum, o que pode provocar vibrações com distintas frequências que ao entrar em ressonância podem provocar micro-gripagens. Além de que o eixo está sujeito a todo o momento a grandes contrastes de temperatura, em que o calor do extremo mais quente é transmitido ao extremo mais frio, o vem acentuar as exigências de lubrificação, deve-se por isso utilizar óleos homologados pela API e a ACEA e ter em conta o país onde se vive.
È recomendável que após uma utilização severa do motor em percursos longos e altas velocidades, não parar de imediato o motor, deixa-lo ao ralenti durante um mínimo de 30 seg. para garantir uma lubrificação e refrigeração adequadas. A explicação é simples e pura física; o lado mais exposto ao calor (turbina) pode sobreaquecer demasiado se desligar-mos o motor de imediato depois de uma utilização intensiva do motor, tendo em conta que o óleo arde a 221ºC pode-se carbonizar o turbo.
A lubrificação nos turbos de geometria variável é ainda mais exigente, porque além das normais peças moveis do turbo tradicional, tem que lubrificar todo o conjunto da alavancas e varetas que são movidas pelo depressor pneumático, ao apanhar sujidades (impurezas de má qualidade do óleo) as guias e comportas prendem e o turbo deixa de trabalhar correctamente provocando perda de potência no motor.
Recomendações de manutenção e cuidados para os turbo-compressores
O turbo-compressor está desenhado para durar o mesmo tempo que o motor (dizem os construtores). Não necessita de manutenção especial. Para garantir que a vida útil do turbo corresponda com a do motor, devem-se cumprir as seguintes instruções de manutenção:
- Intervalos de muda de óleo curtos.
- Muda de filtro de óleo, sempre.
- Controlo da pressão do óleo.
- Manutenção do filtro de ar.
Em 90% das falhas que se produzem nos turbos as causas são:
- Penetração de corpos estranhos na turbina ou no compressor.
- Sujidade no óleo.
- Utilização de óleo desadequado.
- Altas temperaturas nos gases de escape (deficiências no sistema de ignição e alimentação).
Estas falhas podem ser evitadas com uma manutenção frequente.
O futuro do turbo-compressor
O turbo-compressor ainda não atingiu o auge da sua potência nem desenvolvimento, enumeremos agora algumas das melhorias que já se encontram em estudo e testes, algumas já se encontram mesmo em produção embora sob o olhar atento dos engenheiros.
- Fabricação do cárter (carcaça) da turbina e do colector de escape de uma só peça. Com isto pode-se poupar na selagem e fixadores (que são caros) entre o cárter da turbina e o colector de escape. Ao mesmo tempo também se reduz o peso, alem de melhorar a resposta do motor já que existe menos material para aquecer. O primeiro turbo a recorrer a esta tecnologia foi o nosso conhecido KKK16.
- Redução da grossura das paredes do cárter da turbina. A consequência é um menor peso e um melhor comportamento na resposta.
- As turbinas de liga de titânio e alumínio são mais leves que as rodas de aço de grande qualidade. Isto também favorece o comportamento de resposta do motor, porque o turbo-compressor acelera mais rapidamente.
- A geometria variável do cárter da turbina melhora o rendimento de um turbo-compressor e, por tanto, do motor com respeito a todo o regime de rotações. No motor Diesel estes turbo-compressores já se utilizam com bons resultados, em motores de gasolina ainda não, ainda falta aperfeiçoar melhor as características térmicas dos materiais com que são construídos.
- A colocação de dois turbo-compressores pequenos (em vez de um grande) sobre tudo em motores em "V" ou motores que tenham 6 ou mais cilindros. Também a utilização de motores biturbo com turbos geminados ou escalonados (figura inferior) que utilizam um turbo pequeno para quando o motor funciona a baixas r.p.m. e um turbo maior para quando o motor funciona a altas r.p.m.
-- Domingo Set 06, 2009 3:26 am --
COLECTORES
Quando nos decidimos em comprar um colector a primeira questão que normalmente se põe é:
“Será que devo comprar um 4-2-1 ( bi-Y ) ou um 4-1? “
A melhor sugestão que posso dar é, percebe o porquê de cada desenho e depois sim decide qual será o que se ajusta mais as tuas necessidades. Não comprem um colector ou outra parte qualquer porque o vosso amigo disse que…
Neste artigo vão poder perceber os porquês dos vários desenhos e um desenho novo de colectores que ainda não é muito conhecido.
Contudo não se esqueçam que o escape é um sistema “ Colector + Catalizador + B-pipe + Panela “ e funcionam todos juntos com o mesmo objectivo. Por isso torna-se também fundamental ver se as peças que dispõe são ideais umas para as outras.
Neste momento existem 3 desenhos de colectores no mercado.
Os 4-1, os 4-2-1 e os 4-2-1 Híbridos. É do conhecimento geral que os 4-1 dão mais potência em “altas” sacrificando as médias e baixas, e que os 4-2-1 dão mais “me
dias” sacrificando as altas. Porem com o surgimento dos colectores híbridos este cenário alterou-se um pouco este tipo de colectores consegue o melhor dos dois mundos como vão poder ver.
O tamanho das primárias, secundarias e dos colectores ( colectores aqui referindo-me à parte do colector que conecta ao catalizador ) e também o diâmetro, afectam directamente em que rotação se obtém o máximo de potência. É mais uma vez essencial saber onde se quer a “powerband” para decidir que tipo de colector se quer. Porem o seu desenho curvatura também influencia. No fim de contas tudo se resume a uma coisa. Onde é que nós queremos o nosso “Pico de Torque”, numa curva onde se relaciona o torque e a rotação a que o motor está pode-se ver que vai existir um momento em que se vai atingir um torque máximo e a partir dai volta a decrescer. Muitas vezes vai-se até ao limite do red line para se obter o máximo do carro….mas isso pode estar errado se o pico de torque estiver antes, por exemplo nas 7000 rpms ou nas 8000 rpms e não nas 9000 que e onde o está o corte. Logo uma mudança metida as 9000rpms já estaria a perder tempo e potencia.
Coloquemos então de novo a questão.
Qual o objectivo de um sistema de escape?
1- Retirar o ar que já foi queimado da câmara de combustão
2- Manter a propagação dos gases até ao exterior na sua máxima velocidade
Quando isto acontece podemos tirar partido de outro fenómeno chamado “scavenging”, e afinal o que é isto? Bom à medida que o ar sai tal como vimos no Artigo de Noções Básicas, os pulsos do gás têm no fim uma zona de baixa pressão que há medida que se movem arrastam o que vem antes, e isto vai-se verificando ate que entramos na câmara de combustão e então também o ar “novo” será puxado pelos gás que vai a sair para dentro da câmara de combustão. Este fenómeno ajuda-nos a obter um melhor rendimento pois temos mais ar “novo” e uma mistura mais rica em O2. Logo obtemos melhor combustão e mais potência.
Os 5 principais Factores que afectam onde o pico de torque vai ocorrer
- Diâmetro
Um diâmetro maior vai condicionar directamente onde é atingido o pico de torque. Com um maior diâmetro fazemos esse pico passar paras rotações mais altas, ao mesmo tempo aumentamos o torque. Podemos então dizer que um diâmetro maior tem como resultado um maior torque com o seu pico em rotações mais altas.
Podemos também varia o diâmetro há medida que se desde dos colectores até as secundarias. A isto chama-se “stepping” um colector com este desenho tem um efeito “anti-reverse” ou seja evita ou torna mais difícil o retorno de ar que já foi “queimado” para dentro da câmara de combustão. Outra maneira de ter este efeito de anti-reversão é ter a flange ou seja a parte onde encaixa no motor, um pouco maior que a saída do motor. Alguns colectores usam esta técnica também.
Na imagem temos um colector Toda, como se pode ver é mais estreito nas primarias com 45mm e mais largo no colector com 60 mm.
Comprimento
Com colectores mais compridos consegue-se mais torque antes de chegar ao pico de torque. Ou seja se o pico de torque era nas 4000mil rpms vai-se manter, mas onde antes nas 3000 rpms o torque era 100 passa agora a ser 120. ( Estes números são fictícios e são apenas um exemplo irreal para mera explicação )
Isto é conseguido pois tubos mais longos têm o efeito acelerador nos gases, ou seja os gases de escape vão ganhar mais velocidade e vai-se então conseguir mais torque.
- União das secundarias no colector ( Diâmetro, Ângulo, Posição e forma da saída )
Em termos de forma, falamos aqui de que forma se juntam as secundarias ou seja, num 4-2-1 juntam-se primeiro em 2 grupos de 2 e de seguida num só. Já num 4-1 juntam-se todos os 4 num só ao mesmo tempo.
Aqui temos dois exemplos:
Mais pequenos e com diâmetro maior têm mais pico de potencia.
Mais longos com diâmetro menor têm mais potência nas “médias”
O ângulo em que se juntam as primarias não deve ser nem demasiado agudo nem demasiado obtuso. O ideal é um intermédio para que se mantenha os pulsos de gás de escape ao máximo da sua velocidade.
- Como é que as primarias são juntas. Sequencialmente ou não sequencialmente.
A ignição dá-se numa certa ordem, por exemplo num Integra a ordem é 1,3,4,2, isto vai determinar como é óbvio de onde vêem primeiro os gases de escape.
A maneira como se junta as primarias afecta directamente a potencia e a que rotação de obtém a mesma. Alinhamento sequencial dá, regra geral uma “powerband” maior e uma aceleração melhor do motor.
Pode-se ver claramente como estão as primárias ligadas. 1-2 e 3-4 ( sequencial ) ou 1-4 e 2-3 ( não sequencial )
Um famoso fabricante de colectores SMSP diz que:
...a ordem de "disparo" é 1-3-4-2, if se adicionarmos alguns ciclos mais fica algo como isto: 1-3-4-2-1-3-4-2-1 etc.
So with a 4-cylinder engine how many tri-y configurations can we have?
Se o cilindro #1 se junta #2, então #3 e #4 tambem se juntam.
Se o cilindro #1 se junta #3, então #2 e #4 tambem se juntam.
Contudo, ambos estes "setups", são considerados em emparelhamento sequencial, porque cada secundaria recebe 2 pulsos sequenciais.
Devido a isto podemos considerar, este dois tipos de "setups" como um so. Sendo que nao afecta os resultados obtidos com o colector.
Podemos então tirar uma conclusão deste artigo. Se é verdade que os colectores 4-1 obtêm melhores resultados em altas e perca em baixas e medias. E que os 4-2-1 apresentam resultados melhores me medias e baixas mas perca em altas.
E que tudo isto é largamente influenciado por característica como se são “stepped”, qualidade dos metais etc…
Porem podemos também dizer que a realidade mudou, e que os novos colectores híbridos nos dão o melhor dos dois mundos. Colectores com maior diâmetro, e maior comprimento, dando bons resultados tanto em medias como em altas, e grandes ganhos em termos de pico. Já não se pode ver os colectores como dois tipos distintos. A era dos híbridos chegou.
-- Domingo Set 06, 2009 2:22 am --
Sobre-Viragem e Sub-Viragem
Over Steer (Sobre-Viragem) e do under steer (Sub-Viragem), são dois conceitos muitas vezes mal entendido relacionado à maneira de um carro alças.
As seguintes explicações e diagramas deve esclarecer qualquer confusão que possa ter.
Over Steer (Sobre-Viragem)
Over Steer é quando as rodas traseiras estão conquistando um arco maior do que as rodas da frente da linha prevista para o turno.
Rear "slip angles" exceed those of the front tires. Traseira ângulos "escorregar" exceder as dos pneus dianteiros.
Isso é muitas vezes descrita como um "frouxo" condição, como o carro se sente como se pode trocar as extremidades, ou seja "twitchy".
Esta condição pode ser causada por "poder sobre Boi", onde você precisa reduzir o poder a fim de trazer o back-end para trás em linha.
Under Steer (Sub-Viragem)
Nos termos de under steer é quando as rodas dianteiras estão conquistando um arco maior do que as rodas traseiras.
This is often described as "push" or "pushing" - as the front end feels like it is plowing off of a corner. Isso é muitas vezes descrita como "push" ou "empurrando" - como front-end sente como está a lavrar fora de um canto.
Além disso compostos aceleração apenas o impulso, como mudanças de peso de volta para as rodas traseiras fora de girar as rodas da frente, levando a uma maior diminuição da capacidade do carro para girar dentro
Nos termos do boi pode ser sanada pela modulação ligeira aceleração de transferência de peso para a frente das rodas dianteiras, ajudando a sua tração e capacidade de esculpir o turno.
Muitos carros são projetados para ter uma tendência em dirigir.
Se o motorista fica desconfortável e "elevadores" fora do gás, que fará com que o front-end para apertar a curva - uma condição relativamente mais segura e mais previsível.
Quando o corpo do carro se inclina em um canto, as compressas suspensão exterior e interior se estende a suspensão.
Em outras palavras, o exterior se move em direção a suspensão da colisão e os movimentos da suspensão no interior em direção rebote.
Passando Tips (Dicas para curvar)
Se o carro rola na suspensão traseira fora durante a saída da esquina, aumento rebote amortecimento vigor no interior da frente. A suspensão dianteira interna afeta o carro principalmente na saída de canto. Ao adicionar amortecimento você vai soltar o carro até à saída de canto.
Se o carro rola na frente externa durante a entrada de canto, aumento rebote amortecimento na suspensão traseira dentro.
Pela adição de amortecimento para a frente de ambos os lados da mesma forma, ele vai apertar o carro algum.
By adding rebound damping to the rear on both sides equally, it will loosen the car up some. Ao adicionar amortecimento na parte traseira dos dois lados da mesma forma, ele vai soltar o carro algum.
Note-se que os amortecedores não alterar o montante da transferência de peso, só o tempo que leva para transferir este peso.
Apenas ajuste rebound suficiente em cada amortecedor para eliminar a característica indesejável. Ajuste de rebound demasiado pode mascarar um problema de manipulação de outro tipo e pode até piorar as coisas e perigoso.
-- Domingo Set 06, 2009 2:24 am --
regulagem de Cambagem, Caster e TOE
Publicado por Carrão e arquivado em Automodelismo, Notícias
Cambagem, Caster e TOE
Os três maiores parâmetros de alinhamento no carro são TOE, Camber (cambagem) e Caster. A maioria dos pilotos têm uma compreensão boa do que estes ajustes são e o que eles envolvem, mas muitos podem não saber por que um ajuste particular é usado ou como ele afeta o desempenho. Vamos dar uma olhada rápida nos aspectos de ajuste de suspensão.
Entendendo o TOE
Veja a figura ao lado, olhando o carro de cima podemos notar se as rodas apontam para dentro, para fora ou estão paralelas. Isto é o TOE.
Quando um par das rodas é ajustado de modo que estejam apontadas ligeiramente para o centro (olhando de cima), podemos dizer que o par tem TOE-IN ou Convergência. Se apontarem para fora, dizemos que o par de rodas tem TOE-OUT ou Divergência.
A quantidade de TOE é medida em graus, através do ângulo que as rodas estão. Quando estão paralelas então estão em 0 graus. Também pode ser medida através da distância entre a roda/pneu e o chassis. Os ajustes do TOE afetam três áreas principais de desempenho: desgaste dos pneus, a estabilidade em linha reta e características de segurança na entrada das curvas.
Para minimizar o desgaste dos pneus e a perda de potência as rodas devem apontar diretamente para frente quando o carro está correndo em linha reta. Toe-in ou Toe-out excessivos fazem com que os pneus “escorreguem” sempre que são virados (entrada de curvas). Muito Toe-in causa o desgaste acelerado nas bordas externas dos pneus, quando tem muito Toe-out causa o desgaste nas bordas internas.
Assim se o desgaste do pneu e a perda de potência (velocidade) mínimos são conseguidos com Toe zero, por que regulamos o Toe-in ou Toe-out? A resposta é que os ajustes do Toe têm o principal impacto na estabilidade direcional.
As ilustrações nos ajudam a entender. Com o carro andando em linha reta Toe-in faz com que as rodas tendam a ir uma ao encontro da outra, onde a linha imaginária do Toe de ambas se cruzam. Sob esta condição as rodas estão “tentando” ir de encontro e isto resulta em não virar, ou seja a tendência é que o carro continue em linha reta.
Quando a roda em um lado do carro encontra um distúrbio, essa roda é puxada para trás sobre sua linha central do eixo. Esta ação puxa também a outra roda para o mesmo sentido de direção. Se este for um distúrbio pequeno, a roda atingida deve mudar de direção muito pouco. As rodas absorveram a irregularidade sem mudar significativamente a direção do carro. Neste caso o Toe-in melhora a estabilidade em linha reta.
Se o carro está ajustado com Toe-out, entretanto, as rodas da frente estão alinhadas de modo que pequenos distúrbios na pista fazem as rodas assumirem direções que tendem a virar. Em qualquer curva a roda interna fará uma curva muito mais apertada do que a externa. Assim, o carro deverá estar sempre tentando fazer uma curva. Portanto está claro que o Toe-out tende a fazer o carro rodar, enquanto o Toe-in evita isto.
Com o Toe-in (fig. esquerda) uma deflexão da suspensão não faz com que as rodas iniciem uma rodada como acontece com o Toe-out (fig. direita).
O ajuste do toe em um carro transforma-se em uma disputa entre a estabilidade em linha reta conseguida com o Toe-in e uma resposta rápida da direção promovida pelo Toe-out. Isto mesmo o Toe-out torna o carro mais “arisco” fazendo as curvas mais acentuadamente. Os corredores estão dispostos a sacrificar um pouco de estabilidade para uma resposta mais rápida e afiada nas curvas. Normalmente os carros de “rua” são ajustados com Toe-in para garantir maior estabilidade, enquanto os carros de corrida podem ser ajustados com Toe-out. Claro que não podemos levar isto como uma regra. Os pilotos devem achar o melhor ajuste para sua maneira de pilotar.
TOE nas rodas traseiras
Com suspensão independente nas quatro rodas, o Toe deve também ser ajustado na parte traseira do carro. Configurações do Toe na traseira tem essencialmente o mesmo efeito no desgaste, estabilidade direcional e entrada em curvas como na parte dianteira. Entretanto, é raro ajustar o Toe-out em carros de corrida, pois isto causa um excessivo aumento na sensibilidade da direção, principalmente em aceleração. Carros de corrida com tração dianteira, por outro lado, acertam um pouco de Toe-out na traseira para melhorar a agilidade do carro perdida com a tração. Pois bem, falando então nos tradicionais 4×4 (nossos automodelos) devemos pensar que o Toe-out traseiro tende a fazer o carro rodar em grandes acelerações, principalmente na saída de curva. Portando o Toe-in é recomendado para carros que saem de traseira na saída de curva durante a aceleração. (veja nosso Guia Rápido de Setup na seção de Setup)
Como uma regra geral, quanto menor a pista e mais fechadas as curvas, mais Toe será necessário. Pistas com grandes raios, longas curvas e grandes retas devem necessitar de um ajuste menor de Toe para garantir melhor velocidade.
Os efeitos do CASTER
Caster é a inclinação para frente ou para trás da linha central do pivô de sustentação da roda. Caster positivo é aquele obtido quando se inclina o pino mestre de forma que o prolongamento deste pino intercepte o solo à frente da área central de contato do pneu com o solo. O caster negativo ocorre quando o pino mestre é inclinado de forma que a extensão deste pino intercepte o solo atrás da linha imaginária que marca o ponto de contato do centro do pneu com o solo.
O Caster positivo tende a endireitar a roda quando o veículo está indo para frente, e é usado para melhorar a estabilidade em linha reta. O mecanismo que causa esta tendência é ilustrado claramente pelas rodas dianteiras de um carrinho de supermercado.
Quando o carrinho é empurrado para frente, a linha central do pino mestre puxa a roda, e como a roda está sendo “puxada” ela tende a seguir o pino mestre. A força que faz com que a roda siga a linha central é proporcional à distância entre a linha central e o contato da roda com o solo, quanto maior a distância, maior a força.
Se a linha central está acertada exatamente na vertical, ou seja, sua linha central coincide com o contato do pneu com o solo o Caster é 0 e não é gerada a força que “puxa” a roda.
A linha central de direção inclinada (Caster) tem um outro efeito importante na geometria da suspensão. Como a roda gira sobre uma linha central inclinada, a roda ganha a curvatura enquanto é girada, ou seja nas curvas. Este efeito é visualizado melhor imaginando um caso irreal extremo onde a linha central estaria na horizontal, quando fosse feita uma curva a roda mudaria sua inclinação em relação a pista (tirei o efeito do Camber negativo e positivo, veja cambagem abaixo). Este efeito causa um Camber negativo na parte externa da roda e Camber positivo na parte interna. Estas mudanças no Camber geralmente são favoráveis para fazer curvas, embora seja possível ter muito Camber e prejudicar o desempenho.
Não há circunstâncias em que o caster negativo seja melhor.
Ajustes de caster adequados devem variar com cada pista e piloto individualmente. Quanto mais caster positivo maior será a percepção das forças sentidas pelo carro. Mais caster também irá aumentar o esforço necessário para virar o volante e irá permitir que você tome melhores decisões na pista sobre como está a dirigibilidade do carro. Porém muito caster positivo também tem as suas desvantagens.
Um outro elemento que deve ser considerado é o balanço do caster. Quando as configurações de caster forem diferentes para os pneus dianteiros seu volante irá tender a puxar para o lado com a menor quantidade de caster. Em pistas em que se está sempre fazendo curvas para a esquerda, você poderia querer uma configuração mais alta de caster na dianteira direita que na dianteira esquerda. Este caster adicional na direita irá fazer com que o carro puxe para esquerda ao entrar nas curvas, o que facilitará a entrada. (Isto é válido para carros reais onde deve-se aplicar uma força ao volante para fazer as curvas, mas podemos considerar parcialmente para nossos carrinhos)
Quanto maior a diferença entre os lados, mais facilmente o carro fará as curvas, porém diferenças muito grandes irão tirar alguma sensibilidade do carro e irão fazer com que você tenha um desconforto maior durante as retas, pois será necessário segurar o volante ainda mais para a direita. Em geral será melhor trabalhar com configurações de caster mais altas em uma pista curta com curvas apertadas que em uma pista longa com grandes retas e curvas lentas.
A maioria dos carros não são sensíveis aos ajustes do Caster. Porém, é importante assegurar-se de que o Caster seja o mesmo em ambos os lados do carro para evitar puxar para um lado. Enquanto grandes ângulos de Caster servem para melhorar a estabilidade em linha reta, causam também um aumento no esforço para virar. Três a cinco graus de Caster positivo são a escala típica dos ajustes. Use ângulos menores para veículos mais pesados para facilitar a virada do volante.
O que é CAMBER ou Cambagem?
Camber é o ângulo vertical da roda quando você olha o carro pela frente ou por trás. Se as rodas apontarem para o chassis o Camber é negativo, se apontarem para fora o Camber é positivo.A força que o pneu pode desenvolver em uma curva é altamente dependente de seu ângulo relativo à superfície da pista, e portanto o Camber tem o principal efeito sobre a estabilidade (grip) de uma carro na curva. Ajustes apropriados de cambagem são cruciais para se conseguir velocidade máxima nas curvas.
Quando a cambagem é ajustada corretamente ela permite a toda a superfície do pneu aderir à pista, maximizando o uso da área de contato do pneu ao fazer-se curvas em altas velocidades. Ajustes de cambagem são utilizados para manter a maior aderência possível da superfície do pneu com as curvas da pista.
É interessante notar que tipicamente um pneu desenvolve sua força máxima em curva em um ângulo de Camber negativo pequeno, em torno do 1/2 grau neg.
Para melhorar a performance do pneu na curva os engenheiros que desenham a suspensão assumem que o pneu sempre está operando com uma ligeira cambagem negativa.
Esta pode ser uma tarefa muito difícil, uma vez que, quando o carro entra na curva a suspensão deve deflexionar um pouco verticalmente. Se pensarmos que a roda está conectada ao chassi por diversas ligações que devem se mover para permitir todos os movimentos da roda a mesma está sujeita a mudanças de posição quando a suspensão move para cima e para baixo.
Por esta razão, quanto mais a roda deflexionar de sua posição original (estática), mais difícil é manter um ângulo ideal de cambagem.
É importante entender a distinção entre o Camber relativo à pista, e o Camber relativo ao carro. Para manter o Camber ideal relativo à pista, a suspensão deve ser projetada de modo que o Camber da roda relativo ao carro se torne cada vez mais negativa quando a suspensão subir (deflexão para cima).
A ilustração abaixo mostra como isto funciona. Se a suspensão fosse projetada para não criar nenhuma alteração no Camber o eixo central deveria induzir ao Camber positivo da roda em relação a pista. Assim, para evitar o efeito do eixo central, a suspensão deve ser projetada de modo que puxe para dentro o alto da roda (ganhar mais Camber negativo) quando é deflexionada para cima.
Ao manter o ângulo ideal do Camber durante todo o curso da suspensão sabemos que o pneu se está operando com boa eficiência. A maioria das suspensões independentes são projetadas de modo que o Camber varie enquanto a roda sobe e desce. Faça um teste rápido para comprovar isto: Olhe seu carro de frente na bancada, veja que existe um pequeno Camber, agora levante o braço de suspensão com a mão. Note que a tendência da roda é continuar reta.
O Camber que nós ajustamos quando nós alinhamos o carro não é tipicamente o que é visto quando o carro está em uma curva! Entretanto é a única maneira que temos para fazer ajustes no Camber.
Nas competições é necessário ajustar o Camber em condições estáticas, ou seja, com o carro na bancada, então testar na pista e fazer alterações na cambagem até que seja atingida a condição ideal.
A melhor maneira de determinar a cambagem ideal é medir a temperatura da superfície dos pneus (bordas externas e internas) imediatamente depois de completar algumas voltas na pista em alta velocidade. Em geral é desejável ter a borda interna do pneu ligeiramente mais quente que a borda externa.
Figura: (Superior Esquerda) Camber Positivo: A parte inferior dos pneus estão mais próximas que a parte superior. (Superior Direita) Camber Negativo: A parte superior dos pneus estão mais próximas que a parte inferior. (Centro) Quando a suspensão não altera o Camber durante a deflexão. Isto causa uma condição de extrema Cambagem positiva quando o carro está fazendo a curva (note na figura central direita). Os pneus perdem o contato com o solo. (Inferior) A suspensão altera o Camber durante a deflexão. Note que os pneus tendem a ficar em contato com o solo.
Acertar os ângulos dinâmicos de cambagem é uma das técnicas ninja do acerto de suspensão.
E não acaba por aqui… o setup de um carro envolve também: barras estabilizadoras, amortecedores e molas, diferenciais, down-stop, pneus, etc…
Testar é importante!
Os fabricantes de carros sempre recomendam configurações de TOE, Caster e Camber. Eles chegaram a estes números depois de testes exaustivos. Porém os objetivos dos fabricantes provavelmente são diferentes dos nossos, competidores. E o que funciona bem em uma determinada pista de corrida pode não ser bom em outra pista.
Então as configurações apropriadas são melhor determinadas por você através de testes.
