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Motor com turbo por cilindro é criado por ex-engenheiro da Ford

Turbo-3-2 Motor com turbo por cilindro é criado por ex-engenheiro da Ford

Ele trabalho no desenvolvimento dos motores Modular V8 e Duratec V6 enquanto esteve na equipe de engenharia da Ford, entre outros projetos de lá. Agora, Jim Clarke deixa o anonimato ao apresentar um projeto de motor de três cilindros com três turbos! A ideia de um turbocompressor para cada um dos cilindros parece absurda, mas quando se busca mais performance com menos consumo de combustível, os fabricantes possuem poucas alternativas a não ser reduzir o tamanho do propulsor e aumentar sua potência.



De acordo com o projeto, que também tem a participação de Dick Fotsch, que já foi ex-presidente da Navistar e da Kohler Engines, com um turbo por cilindro, quase posicionado junto ao cabeçote, permite que os gases de escape saíam diretamente para a turbina, permitindo assim ao propulsor tenha um preenchimento rápido da mistura ar-combustível em baixas rotações e isso significa um torque elevado quase que imediatamente. Clarke explica: “Quanto mais perto você colocar um turbocompressor na válvula de escape, mais energia atinge a turbina para acelerá-la”.

Para reduzir a inércia rotacional, os três turbos serão bem pequenos, 20% menores que os compressores comuns. Eles também apresentam 50% menos fluxo de gases, podendo assim ser acionados com mais rapidez por uma carga bem grande. Os desenhos mostram um pequeno motor de três cilindros com compressores interligados e outros itens ainda não explicados. Clarke comenta que serão três turbos e seis aceleradores ao invés de apenas um.

Turbo-3-1 Motor com turbo por cilindro é criado por ex-engenheiro da Ford

O engenheiro lembra da condução de um BMW M que ele dirigiu nos anos 80 e que o mesmo tinha resposta imediata ao acelerador. O bólido tinha motor de seis cilindros, mas compressor individual por cilindro. Isso permitiu reduzir a quantidade de ar entre o compressor e a válvula de admissão. Agora, ele quer repetir o que viu com esse novo motor triburbo.

Segundo Clarke, que registrou a patente, o propulsor de três cilindros com três turbos é muito mais eficiente que um motor turbo comum e que ele elimina o famoso turbo lag, o mal dos motores turbinados. O projeto ainda não foi materializado e a patente tem desenhos apenas genéricos, com a função de mostrar como funcionará o modelo definitivo. Este, por sua vez deve demorar bastante, já que nenhum protótipo foi feito até o momento.

Na BMW, o motor diesel 3.0 Twin-Power tem uma variante com três turbos, que entrega 381 cv, mas cada um alimenta dois cilindros e no ciclo diesel, o lag não é problema por conta do alto torque em baixa rotação.

[Fonte: Car and Driver]

 

  • CharlesAle

    Na teoria é interessante. Mas será que na pratica funciona bem?

    • Zé Mundico

      Foi o que pensei. O conceito é válido e tecnologicamente tem sua razão. O problema é a execução e viabilização desse projeto, que me parece bem caro e meio complicado de se manter.

      • Edson Fernandes

        Além do que… até o turbo precisaria ser um componente reforçado já que vai trabalhar diferente do atual.

      • CharlesAle

        Como o inventor disse q a maior vantagem é torque em baixa,poderia se pensar um projeto desses para motores diesel. Onde é fundamental torque em baixa rotação.. No caso, para caminhões..

    • rafa.prebianca

      Só testando.

    • Deadlock

      E eu sonhando com um carro barato com um turbo.

  • Celso

    “O bólido tinha motor de seis cilindros, mas compressor individual por cilindro”. Na verdade o bólido tinha não compressor, mas borboletas individuais para cada cilindro.

    • D136O

      A tradução é realmente péssima da vontade de parar de ler. “Dick Fotsch, que já foi ex-presidente da..” Vai para a fonte que é melhor

    • Pedro Henrique

      que é sensacional né, carros NA com throttle bodies independentes geram aquele som maravilhoso de motor aspirando

      • Celso

        O que são “carros NA”?

        • Pedro Henrique

          aspiração natural, carros que não dispõem de turbo ou superchager, carro normal…
          vem do inglês Naturally-Aspirated (naturalmente aspirado)

  • Luis Burro

    Nunca comento sobre erros no texto,mas estes aqui estão bem evidentes.
    Pq as fabricantes não usam o turbo elétrico ao invés do convencional?Ele forneceria desde as baixas rotações anulando o lag.

    • No_Name

      Eu acho que de 2,0 L pra cima o turbo lag fica cada vez menos evidente, pela maior disposição de desempenho do motor. Já nos motores 1,0 até 1,4 seria bom que dessem um jeito porque o lag é muito nítido, por mais que tenham evoluído bastante se comparado no passado. Vamos acompanhar o que vai ser desse projeto.

      • kravmaga

        Eu notei isso claramente quando testei Golf e A3 com motor 1.4 TSI e depois testei o Jetta 2.0 TSI. É nítido o lag nos 1.4 mas quase não existe no 2.0.

        • Celso

          Sem contradizer sua experiência, pensava o contrário. Um motor 1.4 tem turbina menor, mais leve, deveria reagir mais rápido. Acho que há muitos outros fatores desconhecidos envolvidos aí.

          • Eduardo

            Na teoria é assim mesmo!

          • Thales Sobral

            Turbina menor e mais leve num motor mais fraco (menos fluxo de gases pra movê-la), acaba balanceando.
            Tive a mesmíssima impressão do kravmaga, curiosamente nos mesmos carros.

    • Thiago

      Creio quer pela complexidade em modificar o sistema elétrico do carro para uma potencia maior. O Audi que utiliza o turbo elétrico em baixa, trabalha com 48V ao invés do convencional 12V, para manter o turbo rodando, para manter esse sistema elétrico tem que aproveitar a energia cinética para gerar energia elétrica, o projeto todo fica mais caro…Acho que ainda é inviável pelo custo do projeto.

      • Luis Burro

        Mas e pq q o turbo precisa ser de 48 v?

        • Thiago

          https://quatrorodas.abril.com.br/noticias/entenda-o-funcionamento-e-as-vantagens-do-turbocompressor-eletrico/amp/

          “É aí que entra o turbo elétrico (e-turbo) da Audi, que já está presente no SQ7. Tudo porque o que move a turbina (caixa quente) são os gases vindos do coletor de escape do motor. Este movimento é transferido, por meio de um eixo, a um compressor (caixa fria), responsável por comprimir o ar limpo que entra no motor.

          A questão é que, em baixos giros, o motor não emite gases em quantidade suficiente para girar o compressor de forma satisfatória, provocando o turbo-lag. É aí que entra o turbo elétrico.

          A grande sacada está em trocar a caixa quente por um motor elétrico, que torna-se o responsável por girar o compressor em qualquer intensidade, independente do motor. Seria correto chamá-lo de compressor elétrico, não fosse pelo simples fato de este sistema trabalhar em conjunto com outros dois turbocompressores convencionais, um de baixa pressão e outro de alta pressão.

          O primeiro fôlego no motor é dado pelo e-turbo – de acordo com a Audi, é necessário apenas 1/4 de segundo para entrar em funcionamento. Ele atua em baixos e médios giros até deixar todo o trabalho a cargo dos turbos convencionais.

          Neste momento, o compressor elétrico passa a aproveitar o fluxo de ar que passa por ele para gerar energia elétrica. Além de eliminar as deficiências das turbinas mecânicas, o e-turbo ainda recupera a energia dos gases de escape. Assim, é capaz de aumentar a eficiência do motor de 15% a 20%.

          Tamanha eficiência só é possível pois o e-turbo está vinculado a um subsistema elétrico de 48v. Como em momentos de pico ele necessita de até 7kw (ou o mesmo que 4,5 secadores de cabelo ligados ao mesmo tempo), torna-se mais fácil e controlável gerar esta potências com um sistema elétrico de 48V e 145 amperes do que com um sistema convencional de 12v, que precisaria de 583 amp para gerar a mesma potência.

          A energia recuperada pelo e-turbo vai para uma bateria exclusiva do sistema e pode ser aproveitada pelo sistema de 12v do resto do carro graças a um conversor.

          Outra questão relevante é o custo adicional do e-turbo. Por isso a estreia do sistema é num carro de alto desempenho, o Audi SQ7, versão esportiva do novo Q7 e dotada de motor turbodiesel. Nele, o ganho de desempenho extra é proporcionalmente maior e o valor pode compensar o gasto extra.” Quatro Rodas

        • BlueGopher

          Como o turbo consome muita potência, é necessário que se aumente a voltagem para que a amperagem do sistema seja mais baixa.
          Menos amperagem, menos corrente elétrica circulando, e entre outras vantagens técnicas, fios mais finos são usados.
          Por isso que geralmente équipamentos de muita potência, como chuveiros elétricos são preferencialmente 220v ao invés de 110v.
          Lembrando: Potência = voltagem x amperagem.

          • Thales Sobral

            “amperagem” é o termo incorreto pra corrente elétrica.

            Potência = Tensão x corrente.

            • BlueGopher

              Por gentileza, usei termos que a maioria entende, e não os corretos.

    • Pedrob

      Porque o compressor elétrico consome potência do motor (a pesar de aumentar a eficiência volumétrica). Já o turbo-compressor convencional recupera parte da energia do escapamento, que iria ser desperdiçada. Existem setups, como os motores 1.4L TFSI/TSI dual charge da Audi/VW que já aliam duas soluções: turbo-compressor e supercharger (compressor mecânico movido por correia). Esse motor opera de quatro maneiras diferentes: 1º Modo Aspirado – Em baixas cargas e baixas rotações (até uns 2400 rpm) nem o supercharger nem o turbo-compressor sobrealimentam o sistema. 2º Modo Supercharger – Em baixas rotações e com alta carga o compressor mecânico é acionado e fornece a pressão de trabalho. 3º Modo Dual-charging – Em rotações médias(entre 2400 rpm e 3500 rpm) com carga alta os dois sistemas funcionam (o trubo-compressor fornece a carga necessária mas, em acelerações bruscas, o supercharger fornece carga adicional instantaneamente). 4º Modo Turbo-compressor – Acima de 3500 rpm apenas o turbo-compressor é capaz de operar (e suficiente) nessas condições. Voltando ao compressor elétrico, além de consumir potência do motor (assim como o compressor mecânico) esse ainda conta com a ineficiência do alternador, o que aumenta o gasto. Uma solução desse tipo me parece ter viabilidade maior em carros híbridos.

      • leandro

        Muito bom texto, mas na sua conclusão “Uma solução desse tipo me parece ter viabilidade maior em carros elétricos e/ou híbridos”, não faz sentido algum colocar uma turbina elétrica num carro elétrico que não tem motor a combustão

        • Pedrob

          De fato Leandro, o elétrico foi confusão minha! Editado.
          Nos carros híbridos, a meu ver, a viabilidade é maior pelo fato de ter um sistema de alta voltagem (48 V), como o Thiago até comentou lá em cima. E também pelas possibilidades de recuperação de energia com frenagem regenerativa e de uso de energia elétrica da bateria, recarregada previamente pela rede elétrica (no caso de híbridos plug-in).

      • Luis Burro

        Supercharger tbm rouba potência.Mas é muito assim q a bateria não dá conta?Achei q se instalasse uma bateria de litio só pra alimenta lo compensaria.

        • Pedrob

          Exato, o supercharger rouba mesmo! A diferernça é que o compressor elétrico consome o dobro da energia (em comparação com o supercharger), já que a eficiência do alternador é cerca de 50%. É possível instalar um compressor elétrico sim (com alternador/bateria mais parrudo), só não é energeticamente viável. Esse item entraria muito mais como um item de melhora de performance e não de eficiência, como um turbo-compressor é utilizado atualmente em motores downsizing.

          • Thales Sobral

            A eficiência do alternador é bem mais alta que 50%…

            • Pedrob

              Thales, alternadores não tem uma eficiência fixa. O valor de 50% é uma aproximação pois esta varia em função da rotação e corrente. Os alternadores HEG (High efficiency generator) têm um máximo de cerca de 70% de eficiência, entretanto a média é cerca de 60%. Adicionado o fato de que esses alternadores não estão presentes na maioria dos carros nacionais, acho que não faz sentido dizer que a eficiência é bem mais alta que 50%.

    • V12aero

      Foi o que pensei.

  • Ricardo

    Parece simples.

    • Zé Mundico

      Parece.

  • Edmilson Santos

    Gostaria de saber como vai fazer para refrigerar essas turbinas…

    • Rbs

      Eu tava procurando exatamente por essa pergunta para economizar a minha!

  • pedro

    Não é querer ser chato, mas ultimamente vejo muita gente conjugando o verbo de forma errada, ou seja eliminando o “r” no infinito ou eliminando o “u”, no pretérito perfeito. Isso não deveria acontecer em um dos maiores sites do segmento.

    • Zé Mundico

      Acho que a primeira frase “ele trabalho” foi erro de datilografia….rsrsrsrs.
      Mas já vi mesmo esse tipo de coisa em muitos lugares. Realmente anda meio exagerado..

  • Pedrob

    Achei o desenho esquemático bem estranho uma vez que os turbos deveriam alimentar individualmente cada admissão, o que não acontece, já que todos as saídas estão comunicadas num tubo só.

  • V12 for life

    Um turbo por cilindro significa não ter pressão fora do tempo de exaustão, será interessante ver como isso será resolvido, uma das maneiras é cruzar o fluxo na admissão, porém não é isso que os desenhos mostram.

  • Hadson Nobre

    5 anos atrás seria uma ótima idéia. Hoje fala-se bastante na difusão dos veículos elétricos, então um motor como esse da matéria estaria com seus dias contados, por mais que seja inovador.

  • Rafael Rodrigo

    Na minha humilde opinião para eliminar o turbo-lag e ainda ser econômico, só com o carro híbrido! Na aceleração utiliza o elétrico até a velocidade de cruzeiro entre 60~80 km/h, daí entra em ação o motor a combustão, e se utilize da desaceleração pra recarregar a energia gasta no inicio do processo.

  • Jok Jok

    Maior proximidade do turbo no motor, maior a temperatura do ar de admissao. Como ficara a durabilidade deste motor?

  • CÁSSIO

    proposta interessante vamos ver se os custos ñ matam o projeto , fica aqui uma pergunta isto é pra motores de baixa cilindrada?? se for os pequenos vão competir com muito melhor desenvoltura tomara que os testes saiam a contento , boa sorte ! ! !

  • Celso

    Pelo texto o importante é que o volume do coletor de escape entre válvulas de escape e turbina do turbocompressor seja mínimo, mas um turbo para cada cilindro me parece exagero. Um turbocompressor do tipo pulsativo (tem 2 entradas e 2 caracóis para a turbina, mais o caracol do compressor) para cada 2 cilindros é bastante razoável (com uma entrada para cada cilindro), é possível ter volumes mínimos, praticamente iguais à proposta de um turbocompressor por cilindro, mas com melhor rendimento do turbocompressor. Mais: borboleta bem próxima da válvula de admissão, com bico injetor antes da borboleta, ajuda a melhor pulverização do combustível em cargas parciais (borboleta meia-aberta).

  • Marcio Souza

    Estou imaginando qual seria o tamanho da turbina para fazer a montagem conforme o desenho. O conceito é interessante, mas na prática, será possível ter um ganho de potência a tal ponto de compensar o custo do motor?

  • Jaspion

    uma sugestão ao nosso amigo da Ford: invista em baterias

    • Eduardo

      híbrido assim cairia bem tb. Um motor 600cm³, 3 cilindros, mais 4 elétricos pequenos, 1 em casda roda dava um foguete fazendo 25 a 30km/l

  • Pedro Henrique

    mas os turbos estando tão mais perto da saída de escape não gera mais calor na turbina? teria de ter um sistema de resfriamento muito parrudo não?
    afinal são três e todos eles colados na saída de escape

  • Pedro Cunha

    Os caras precisam exercitar as ideias, com certeza.
    Mas acho esse sistema tão longe da realidade quanto está longe de ser confiável e durável.

  • HENRY ME

    Seria ótimo, mas hora fazer testes reais.

  • Dreidecker

    “Clarke comenta que serão três turbos e seis aceleradores ao invés de apenas um”
    –> como assim 6 aceleradores ?

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