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Project Cars Project Cars #136

Project Cars# 136: vamos falar do turbo e do escape de meu Mitsubishi Eclipse GST

Bom dia, confrades do FlatOut! Retomando o PC#136 o tópico hoje abordado é: sobrealimentação do motor e exaustão. É noção geral que o Eclipse GST já é um carro turboalimentado de fábrica, mas que possui diversos componentes que podem ser aprimorados para buscar um maior rendimento.

Os principais componentes envolvidos no que foi feito no meu carro são: Intercooler, Linhas ou tubulação de admissão/pressurização, Válvula de alívio ou BOV, Coletor de Exaustão e Escapamento dimensionado.

Antes que perguntem: Porque não turbina?

Bem eu já havia dito em posts anteriores que ao comprar o carro também recebi uma turbina muito competente, uma Precision T&E 6235 (Aka:GT35R), configurada para o flange T3 de coletor de escape dentre as inúmeras configurações possíveis para este item.

Fig 2 turbina

Como eu já tinha esse componente desde o inicio do projeto resolvi utilizar o maior potencial que seria possível dele (A rate de fábrica dessa turbina é de 700 hp, para um boost máximo de 3,1 bar), portanto podemos dizer que este foi um dos itens centrais do PC#136. Vamos prosseguir, abordando alguns conceitos científicos importantes para entender e trabalhar com preparação de um motor turbo.

O Efeito da pressão de admissão:

De forma simples, para ilustrar o assunto, irei recorrer a esta calculadora. Aproveitando o manuseio desta ferramenta, vamos derrubar um mito de uma das principais vantagens do uso do motor turbo, vejam essas simulações abaixo:

Simulação 1: ilustração da potência relativa entre um motor aspirado localizado no Rio de Janeiro (nível do mar) e em São Paulo (750m de altitude), considerando apenas a mudança na pressão atmosférica:

Fig 3 simulaçao 1

Reparem que devido à variação de altitude, em uma viagem de carro do Rio de Janeiro a São Paulo, o seu motor aspirado irá perder cerca de 20% de sua eficiência apenas pela redução da pressão atmosférica desta forma se você tinha 100hp no Rio de Janeiro, terá cerca de 80hp em São Paulo. E isso significa menor potencia e maior consumo de combustível.

Simulação 2: ilustrando agora o que ocorreria com um motor turbo carregado com 0,5 bar de boost ou sobrealimentação na mesma comparação entre as cidades. O valor de boost ou sobrealimentação é o quanto de pressão o sistema insere no motor acima da pressão atmosférica.

Fig 4 Simulaçao 2

A conclusão que chegamos é a seguinte: Considerando que nosso motor tenha os mesmos 100hp no Rio de Janeiro quando fazemos a viagem para São Paulo, nosso motor chega lá com cerca de 83hp (regra de três), se considerarmos as perdas restritivas de fluxo e de aumento da temperatura do ar de admissão causadas pelo turbocompressor a perda de potencia é a mesma.

 

Portanto, dizer que um motor turbo não perde eficiência em altas temperaturas é uma meia falácia, na verdade ele perde sim, como qualquer outro motor. Isto é fruto da confusão que temos ao associar um sistema Turbo-Normalizado com um sistema sobrealimentado.

O efeito da temperatura de admissão: um segundo efeito que um motor turbo esta sujeito é o da temperatura de admissão. Nós sabemos que ao comprimir o ar ele aumenta de temperatura e esse acréscimo de temperatura irá afetar a massa de ar admitida a cada ciclo-motor, alterando o valor da potencia.

Comumente associamos esse acréscimo de temperatura a lei PV=nRT. A titulo de informação ela é adequada e o suficiente para abordarmos esse assunto aqui no fórum (para cálculos mais precisos as coisas são mais complexas, e ai é cair de cabeça em termodinâmica e acho que ninguém quer ir a fundo nisso). O link da calculadora é este.

Por ela, superficialmente concluímos que com 0,5bar de sobrealimentação, por exemplo a temperatura do ar aumenta em 50%.

Simulação 3: efeitos da variação de temperatura

Essa simulação ilustraria um motor dotado de intercooler e outro sem os benefícios de um intercooler, ambos funcionando com 0.5 bar de boost. Note que nesse exemplo o “suposto” intercooler teria a eficiência máxima, conseguindo assim, resgatar a temperatura aos valores do ambiente.

Fig 5 Simulaçao 3

A conclusão que chegamos é que a perda de performance é significativa para motores turbocarregados, que não utilizem intercooler, principalmente aqueles funcionando sob maior boost.

Depois desses conceitos podemos nos ocupar com a escolha das peças:

Intercooler: o intercooler nada mais é do que um trocador de calor, ar-ar. A capacidade de troca de calor deste item interfere diretamente no fator apresentado na simulação 3 (acima), portanto esse projeto precisava ter um upgrade grande nessa peça.

Originalmente o Eclipse é dotado de um intercooler lateral, localizado na caixa de rodas. Além de ser pequeno para aplicações de alto boost, este setup sofre com limitações de projeto necessitando de canalizações com muitas curvas para fazer o ar circular por ele.

O intercooler escolhido para o projeto foi, portanto um intercooler frontal, que aproveita a grande entrada de ar existente na dianteira do carro e possui maior área para a realização de trocas de calor. A maior proximidade com o radiador do carro é compensada em parte pela existência de ventoinhas (no Eclipse são duas) que aumentam ainda mais o fluxo de ar ambiente pelo local.

Fig 6 Intercooler

ETS race intercooler: 10.5’’x25’’x3’’

Posição: frontal.

Fig 7 Intercooler frontal

Linhas de admissão: neste quesito, o que foi feito foi a substituição de todas as linhas de malha trançada pelas tubulações de inox com 62.5mm eliminando o máximo de curvas possível. O deslocamento do intercooler para a parte frontal também serviu para a eliminação de um joelho que e considerada a maior restrição deste item, como pode ser visto na foto comparativa abaixo.

fig 8 comparação

BOV e recirculação da MAF original: a BOV (Blow-off valve) componente que possui função de aliviar eventuais picos de pressão e proteger o sistema de sobrealimentação, na Eclipse 2G original é um componente que possui grande limitações técnicas e vazamentos ocorrem acima de 0.8bar.

Nesta primeira etapa, meu carro foi testado com três setups de pressão no boost: 1 bar, 1.2 bar e 1.4 bar, rodando com gasolina pódium, portanto seria importante realizar a troca deste componente.

A receita mais comum para os proprietários de Eclipse (inclusive isso consta nas receitas de preparação do fórum) é a substituição da BOV original da 2G pela bov original da 1G, pois está é mais resistente pois e feita de metal e funciona com muito menos vazamentos do que a 2G. Apenas essa troca já permitiria um carro totalmente stock trabalhar com um boost de cerca de 0.2 bar a mais sem pretensões a vazamentos.

Porém como sabemos a minha turbina possui uma faixa muito maior de boost, e portanto apenas a troca da bov por uma  1G não seria suficiente. O modelo escolhido portanto foi uma BOV Greedy RS não-recirculada.

As diferenças entre não recirculada e recirculada residem no destino para onde é jogado o ar de admissão quando este é descarregado pela BOV:

Fig 9 BOV

Se for recirculada esse ar retorna para o short-ram-intake antes da turbina passando pela saída da MAF, isso reduz o ruído e também torna a operação do carro mais estável para uso diário.

Já a não recirculada, descarrega esse ar diretamente para a atmosfera. Além de conferir um som mais bonito de alivio da BOV, a função de não recirculação da MAF, me permitiu a um primeiro estágio realocar este sensor para um local diferente e me permitir usar modelos mais agressivos de filtros de ar com short-ram-intake, considera-se também um ganho sutil de potencia para carro não recirculados, mesmo na configuração quase stock.

Foto 11 Short Ram Fig 10 short Ram

Coletor de escape: pouco para comentar sobre esse assunto, eu já dispunha de uma turbina Precision 6235 monofluxo, por isso mantive o coletor T3, forced-performance mono que eu tinha a disposição, peça bastante competente e resistente.

Futuramente neste campo, portanto, existe ainda uma margem para um pós-upgrade utilizando um coletor pulsativo em conjunto com a nova turbina de segunda geração PT6870 pulsativa e coletor T4 que permite setups de ate 1100hp.

Escapamento dimensionado: neste item foi confeccionado um escapamento sob os cuidados da Tecnobox, todo em inox dimensionado (62.5mm) desde o downpipe ate a mufla.

Fig 12 Super bazooka

Foram removidas as restrições impostas pelos catalizadores e foi utilizado um abafador de 6.5 polegadas com ponteira de 5 polegadas (Modelo: Super-Bazooka) a fim de garantir um som, compatível com a potencia desejada (e eliminar quaisquer chances de conversar e ouvir musica dentro do carro, hehehe…)

 

Conclusão

Descontrações a parte, agora que “o sistema respiratório” do meu carro foi apresentado, no tópico seguinte iremos prosseguir com o sistema de combustível e seus desafios (e dores de cabeça) e também sobre o sistema de arrefecimento. Para facilitar a leitura dinâmica deixarei a lista de componentes envolvidos nessa seção:

Fig 13 - Overview

  • Sobrealimentação/exaustão:
  • Turbina Precision T&E 6235 (Aka GT35R) Dual Ball Bearing, monofluxo T3
  • Coletor de Exaustão: Forced Performance T3
  • Filtro Esportivo K&N Cônico de dimençoes: 12 polegadas comprimento.
  • Intercooler ETS 10.5pol x25x 3pol, frontal.
  • Linhas de admissão INOX 62.5mm, RaceART performance.
  • BOV Greedy RS, diafragma, não-realimentada.
  • Escapamento INOX, 2.5 polegadas, sem catalizadores, Tecnobox.
  • Abafador/Mufla “Super Bazooka” 2.5pol x 6.5pol x 5pol.

Fig 14 Overview

Desejo aos senhores sucesso em seus projetos, e me despeço. Até a próxima!

Por Leandro Amorim Correa, Project Cars #136

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