Funcionamento de um Turbo de Geometria Variável

Turbo-compressor Geometria Variável

O turbo “TGV” (Turbo Geometria Variável) diferencia-se do turbo convencional pela utilização de um prato ou coroa no qual estão montados umas alhetas móveis que podem ser orientadas (todas em conjunto) num ângulo determinado mediante um mecanismo de vareta e alavanca empurradas por uma válvula vácuo, sistema parecido com o utilizado na válvula Wastegate.

Para conseguir a máxima compressão do ar a baixas r.p.m. devem fechar-se as alhetas já que diminuindo a secção entre elas, aumenta a velocidade dos gases de escape que incidem com mais força sobre as pás da turbina (menor secção = maior velocidade). Quando o motor aumenta de r.p.m e aumenta a pressão no colector de admissão, a válvula 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 alhetas 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 alhetas estão montadas sobre uma coroa (como se vê na imagem abaixo), interligadas por um veio ao qual está enroscado no eixo da válvula de vácuo.

As posições fundamentais que podem adoptar as alhetas podem ser descritas como no texto e imagem seguintes:

Na figura da esquerda: vemos como as alhetas 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 alhetas, 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 veículo. Na figura do centro: as alhetas tomam uma posição mais aberta que corresponde a um funcionamento do motor com um regime de rotações médias e velocidade normal, neste caso o turbo geometria variável comportar-se-ia como um turbo convencional. As alhetas 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 alhetas adoptam uma posição muito aberta devido às altas rotações a que o motor gira, os gases de escape entram a muita velocidade no turbo fazendo girar a turbina muito depressa. A posição muito aberta das alhetas actua como um travão para os gases de escape pelo que se limita a velocidade da turbina. Neste caso, a posição das alhetas 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 geomtria variável não têm válvula wastegate. O funcionamento que vimos para o Turbo geometria variável é teórico já que o controlo da válvula de vácuo, 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 válvula de vácuo nos turbos GV 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 GV são de se conseguir um funcionamento mais progressivo do motor sobre alimentado. A diferença dos primeiros motores utilizados 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 potência muito progressiva com grande quantidade de ar desde baixas rotações e mantendo 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 GV só se pode utilizar em motores Diesel (exceptuando o porsche 911 carrera 997 turbo), já que nos de gasolina a temperatura dos gases de escape é demasiado alta (200 - 300 ºC mais alta) para admitir sistemas como estes.