Edição Dezembro 2021

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Tempo para... "Rodar Válvulas" Turbo ou Compressor Elétrico?

O Rodar Válvulas pega em temas soltos de pura curiosidade quotidiana e tenta explorar o mesmo "até ao osso", dando um conhecimento mais aprofundado do tema escolhido. Tem o objetivo de meter a cabeça a "rodar" e a pensar como é que certas tecnologias funcionam ou como são organizadas no seu cerne e tudo isto em relativamente poucas palavras.

Antes de começar temos de perceber como funciona a maioria dos sistemas de admissão de um mci (motor de combustão interna). Os mci apenas funcionam porque existe uma combustão dentro do cilindro e essa combustão só tem lugar quando temos dois fatores essenciais - combustível e o comburente. O combustível como o nome indica e nós já todos sabemos (felizmente ou infelizmente) é a gasolina ou o diesel que colocamos nas viaturas, já o comburente é o ar que respiramos que alimenta toda esta reação química.

Qual será o caminho do ar até à camara de combustão? Visto na MB não termos viatura com mci na traseira a admissão de ar é toda feita na dianteira onde um canal direciona o fluxo para um filtro de ar, onde são retidas impurezas. Após o filtro, no caso de sistemas com turbo, vamos encontrar a parte fria do componente que apenas é acionada por um veio ligado à parte quente. Como já deu para perceber esta parte quente vai ser acionada por gases de escape, contudo, como o veio liga a compressora (parte fria) diretamente à turbina (parte quente) apenas funcionam em conjunto, por isso, só teremos a compressora a trabalhar quando a turbina ganhar inércia devia à expulsão de gases do cilindro.

Ok, neste momento se as coisas ainda estão claras, podemos afirmar que vai existir um intervalo de tempo em que a rotação da turbina ainda não tem força suficiente para girar a compressora e gerar força de sucção suficiente para colocar aquele volume extra de ar no cilindro - a isto é que na gíria se chama de turbo lag.
Até à data várias alternativas foram sugeridas e implementadas como por exemplo a colocação de um segundo turbo em serie para "ajudar" neste pequeno atraso. Felizmente a tecnologia não para de nos surpreender e nesta geração onde tubo e mais alguma coisa é eletrificada as empresas também tendem a reinventar produtos já conhecidos mas com aquele twist!
Com mais de 130 anos de experiência no ramo a BorgWarner veio com uma tecnologia que pareceu o ideal nesta mudança de paradigma da eletrificação e que ainda vinha com a promessa de resolver um problema antigo nos mci com sistemas turbinados.
Como já vimos um turbo funciona sempre com uma parte quente e uma parte fria ligadas diretamente. Os gases de escape acionam a turbina (parte quente) e por consequência a compressora (parte fria) começa a girar sincronizada gerando outro poder de enchimento do cilindro.

No caso desta nova tecnologia que na MB apenas apareceu (para já) no motor M256 com rede de 48V não temos um turbo convencional pois não temos a parte quente, no entanto para substituir temos um motor elétrico trifásico de corrente alternada que vai fazer o acionamento da compressora. Com esta tecnologia podemos minimizar ou mesmo eliminar o problema do turbo la visto que o compressor elétrico vai trabalhar em regimes em que o turbo normal não tenha capacidade para gerar pressão.

Como podemos confirmar nos diagramas anteriores a ativação vai sem em regimes específicos deixando nos regimes mais altos de funcionar por completo.

Sabemos por experiência que o motor elétrico é caracterizado sendo um motor síncrono de imanes permanentes arrefecido a líquido refrigerante diretamente do sistema de baixa temperatura (que também arrefece outros componentes de 48V) e de rolamentos. Uma maquete do mesmo componente pode ser encontrada no Dep. Técnico e Formação.

Alguns valores que nos deixam a pensar:

Corrente máxima 130A (pico) o que não choca comparativamente a um motor de arranque convencional que consume ___A mas também em apenas poucos segundos;
Aceleração até 90% da rotação nominal em menos de 300ms o que quer dizer que num piscar de olhos (quase literalmente) conseguimos ir do 0 a 63 000rpm;
Rotação nominal de 70 000rpm;
Pressão efetiva de 1,45 bar o que quase se equipara a um turbo de um A45S apenas quando o turbo normal ainda não está cheio;
Fluxo de ar máximo de até 500Kg/h;
Pode trabalhar até um máximo de 21segundos;
Tempo de vida de 1,2 milhoes de Boosts ou 1360horas;
Potência em plena carga de até 5000W quase o dobro da potência fornecida por uma rede de 12V convencional.