Apesar do entusiasmo de muitos geeks, o futuro dos carros não deverá 100% elétrico. Ao menos não em nosso tempo de vida. Antes disso temos um longo caminho evolutivo para o motor a combustão e para os conjuntos híbridos. Se quer apostar em um padrão para o futuro, vamos juntos nessa, porque é isso o que penso que acontecerá.
Aliás, já está acontecendo com a hibridização, que está iniciando uma nova era com os motores de 48 volts e seus turbos elétricos.
Obviamente, quando me refiro a turbos elétricos não estou falando daqueles sistemas bizarros de plástico que você certamente já viu no Mercado Livre. Ele não passam de um daqueles produtos milagrosos que prometem aumento de potência, redução de emissões e menor consumo de combustível. Eles são basicamente uma ventoinha elétrica em uma carcaça de plástico em forma de caracol que é encaixada no duto de admissão e acionada pelo sistema elétrico de 12 volts do carro.
Esse negócio não têm utilidade nenhuma: sem um sistema de pressurização e com baixíssima potência elétrica, ele é incapaz de produzir qualquer alteração significativa na admissão do motor.
Pior: como a admissão trabalha com pressão negativa, o duto de admissão é dimensionado para acelerar o ar. Por isso, ao instalar uma ventoinha dessas é possível que você esteja restringindo o fluxo de ar com um motor elétrico equivalente ao de um secador de cabelo (é sério: o negócio tem 100 watts), e conseguindo o efeito contrário: redução de potência e torque.
Os turbos elétricos que estão prestes a se tornar o padrão do futuro são movidos por sistemas elétricos de 48 volts, que já estão em modelos médios como o Mercedes C200 EQ Boost.
A peça-chave dos sistemas de 48 volts é seu motor elétrico (MGU, de “Motor Generator Unit”, esse cara aí em cima), que substitui o alternador convencional, e atua como auxiliar do motor a combustão e como gerador de eletricidade. Como o alternador, ele é ligado ao virabrequim por um sistema de polia e correia (ou com um acoplamento direto entre o volante do motor e o câmbio, como no novo seis-em-linha da Mercedes).
Estes motores elétricos de 48 volts terão um papel importante nesta transição para a eletrificação por três motivos. O primeiro é que eles são uma forma relativamente barata de hibridização. O segundo é o aumento do desempenho sem comprometer consumo e emissões, uma vez que ele pode enviar, em média, até 10 mkgf de torque ao motor a combustão e ajudar em retomadas e em manobras de baixa velocidade.
Por último, eles irão alimentar o crescente número de equipamentos elétricos que vêm sendo adotados nos carros, como direção elétrica, barras estabilizadoras e suspensões ativas, start-stop e até mesmo os turbos elétricos.
Atualmente há duas principais variações de turbo elétrico, mas somente uma delas é realmente um turbo. Ao menos se levarmos o negócio ao pé da letra: os turbos têm esse nome pois são compressores que usam uma turbina como elemento motriz.
E é justamente este o “problema” de um destes dois tipos de “turbo elétrico”: ele é semelhante aos turbocompressores convencionais, porém sem a caixa quente (que, conforme vimos na primeira parte, é o lado da… turbina). No lugar dela há um motor elétrico que move o compressor para pressurizar o ar admitido.
Aqui entram os sistemas de 48 volts: para manter um turbo elétrico em funcionamento, você precisa de cerca de 7 kW de potência, algo que seu alternador convencional e seu sistema de 12 volts não conseguem produzir continuamente, mas o motor elétrico e as baterias do sistema de 48 volts sim.
Esse sistema é usado pelo Grupo Volkswagen, mais especificamente pelos Audi, e note que o turbo elétrico é chamado de electric compressor. Em outros sistemas ele também é chamado de e-boost, e funciona como um sistema auxiliar do turbo convencional, substituindo o compressor de polia nos sistemas twin-charger.
O outro tipo de turbo elétrico é literalmente um turbocompressor: trata-se de um turbo convencional movido pelo fluxo dos gases de escape (ou seja, com a caixa quente/turbina), porém com o eixo conectado a um motor elétrico.
Quando o motorista alivia o acelerador, o que reduz o fluxo dos gases de escape, o motor elétrico entra em ação para manter o rotor girando e reduzir o tempo de spool e o turbo lag quando a aceleração for retomada.
Sim, você já viu esse sistema nos carros de Fórmula 1, na forma do MGU-H. Há duas subvariações desse tipo de turbo: o modelo mais simples é unidirecional, uma vez que o motor elétrico consegue apenas mover o eixo para manter a velocidade angular do rotor do turbo.
O outro, mais sofisticado, tem uma função de recuperação de energia, ou seja: sob aceleração, quando os gases do escape estão fluindo pela turbina, o movimento produzido pelos gases, além de pressurizar o motor, também produz energia, que é armazenada nas baterias para ser usada nos momentos em que o motor estiver sem carga de aceleração.
Embora seja dependente dos sistemas elétricos de 48 volts — os híbridos leves ou “mild hybrids”— os grandes desenvolvedores de tecnologias automotivas, como a Delphi e a Bosch acreditam que até 2025 20% dos modelos produzidos em todo o mundo usarão este tipo de turbo. Bem, menos na Noruega.
Veja os capítulos anteriores:
Especial turbo: afterfire, turbos pulsativos e geometria variável
Esta matéria é uma amostra do nosso conteúdo exclusivo, que foi publicada aberta como um presente, para você provar um pouco do que produzimos diariamente para os nossos assinantes e FlatOuters.
Se você gostou da leitura, escolha seu plano e torne-se um assinante! Além das matérias exclusivas, você também tem acesso ao grupo secreto (plano FlatOuter), descontos com empresas parceiras para detailing, compras de peças e acessórios, acesso exclusivo aos eventos para FlatOuters.