De maneira geral, as funções básicas do turboalimentador não mudaram desde a época
de Alfred Büchi. O turboalimentador consiste em um compressor e turbina conectados
por um eixo comum. A turbina acionada pelo gás de escape fornece a força motriz
para o compressor.
Para entender melhor a técnica da turboalimentação é conveniente se familiarizar
com os princípios de operação do motor de combustão interna. Hoje, a maioria dos
motores a diesel comerciais e de carros de passeio são motores a pistão de quatro
tempos, controlados por válvulas de admissão e de escape. Cada ciclo operacional
consiste em quatro cursos do pistão durante duas voltas completas do virabrequim.
Admissão (1º tempo)
Quando o pistão desce, o ar (motor a diesel ou motor a gasolina com injeção direta)
ou uma mistura de ar/combustível (motor a gasolina) é aspirado pela válvula de admissão.
Compressão (2º tempo)
O volume no cilindro é comprimido.
Explosão (3º tempo)
No motor a gasolina, uma centelha inicia a ignição da mistura combustível/ar, enquanto
no motor a diesel o combustível é injetado sob alta pressão e a mistura se queima
espontaneamente.
Exaustão (4º tempo)
Os gases de escape são expelidos quando o pistão sobe.
Motores Naturalmente Aspirados : Como aumentar a potência.
Aumento da cilindrada
O aumento em volume do ar aspirado, permite um aumento de potência, pois há mais
oxigênio disponível na uma câmara de combustão maior e, portanto, mais combustível
pode ser queimado. Este aumento pode ser conseguido aumentando-se o número de cilindros
ou o volume de cada cilindro. Em geral, isso resulta em motores maiores e mais pesados.
Aumento da velocidade do motor
Outra possibilidade de aumentarmos a potência do motor é elevando sua velocidade.
Isto é feito com maior número de ignições do cilindro por unidade de tempo. Em conseqüência
os limites de estabilidade mecânica, e vibrações podem ser atingidos, provocando
um desgaste prematuro dos componentes internos, e limitando portanto o aumento de
potência.. Além disso, a maior velocidade faz com que as perdas de bombeamento e
por atrito aumentem, afetando a eficiência do motor.
Turboalimentação
Em motores turboalimentados, o ar é pré-comprimido antes de entrar no motor. A capacidade
volumétrica de ar do motor é a mesma, mas em conseqüência da pressão mais elevada,
uma maior massa de ar entra na câmara de combustão, e então, mais combustível poderá
ser queimado. Com isso a potência do motor aumenta em relação à um motor naturalmente
aspirado de mesmo tamanho, operando na mesma velocidade.
Podemos distinguir quanto ao tipo, de sobrealimentação, em duas diferentes configurações,
ou conceito: os turboalimentadores acionados pelo gás de escape e os compressores
acionados mecanicamente (superchargers).
Compressor mecânico
Com a sobrealimentação mecânica, o ar é comprimido por um compressor acionado diretamente
pelo motor. Contudo, o sistema é limitado em consequência de perdas passivas pelo
acionamento do compressor. A potência para acionar um compressor mecânico pode ser
de até 15 % da potência do motor.
Turboalimentação por gás de escape
Aqui, uma parte da energia do gás de escape, que normalmente seria perdida para
a atmosfera, é usada para acionar uma turbina. Acoplado a um eixo comum com a turbina
o compressor aspira e comprime o ar antes de entrar no motor. Não há nenhum acoplamento
mecânico ao motor.
