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- Volume da massa de ar processada por ciclo
- Pressão desta massa de ar
- Frequência com que repete o ciclo
Ou seja, de uma forma muito resumida e só para deixar a ideia: Potência = Volume*Pressão*RPM
Aumentando qualquer um destes factores, mantendo os outros iguais, tem-se mais potência. Por isso, como já se falou nisso, fazer mais rotação é uma vantagem, desde que tudo o resto se mantenha igual.
Por isso também se fazem motores maiores (mais volume), e por isso se utiliza sobrealimentação (mais pressão). São diferentes caminhos para chegar ao mesmo sítio - mais performance.
Naturalmente não faz qualquer sentido comparar dois motores que têm o mesmo volume, a mesma rotação, mas um uma pressão muito superior, porque este será naturalmente mais potente - se não o fosse não haveria sentido para sobrealimentar motores. Apenas faz sentido comparar motores com capacidades reais de bombear ar semelhantes. E quem já faça isto por norma rapidamente se apercebe que tendo em conta todos os factores os números finais nunca variam muito entre coisas comparáveis...
Exemplo prático:
- motor de 1000cc, atmosférico, 7000rpm: 1l*~0.9bar (a pressão de admissão num motor "atmosférico" é sempre ligeiramente inferior à atmosférica)*3500 (um motor a 4 tempos dá duas rotações por ciclo)=3150l de ar atmosférico por minuto
- motor de 1000cc, atmosférico, 14000rpm: 1l*~0.9bar*7000=6300l de ar atmosférico por minuto
- motor de 1000cc, turbinado a 1 bar positivo (2 absoluto), 7000rpm: 1l*2bar*3500=7000l de ar atmosférico por minuto
O 3º motor deveria ser o mais performante, seguido pelo 2º, e o 1º nem sequer é comparável tal é a diferença. Na prática o 2º e 3º motor devem-se equiparar em altas porque o turbo a estas rotações já não deverá ter capacidade de manter os 2 bar, mas enquanto os conseguir manter será mais potente (regimes baixos/médios), o que resultará em melhores recuperações.
E aqui acho que devo introduzir o conceito de "área debaixo da curva": é também muito redutor ter apenas em conta a potência nominal dos motores ao compará-los, porque o binário raramente é constante e a sua curva pode ter formas muito diferentes (com impacto directo na curva de potência). Por isso empiricamente é uma boa táctica olhar para o gráfico todo e medir a área que fica abaixo deste (digamos que o integral da potência em função da rotação, matematicamente falando). E se em potência nominal o motor 2 e 3 seriam semelhantes, em área debaixo da curva o motor 3 será superior, e logo o motor mais performante. Pode não ficar bem explícito tendo apenas o valor da área se será melhor em baixas, em médias, em altas, se terá melhores acelerações ou recuperações, etc., mas de uma coisa pode-se ter certeza: no geral, na média de todas estas situações, ele será superior. E o valor desta área está directamente relacionado com a capacidade total do motor (V*p*RPM), assumindo que o rendimento não varia muito.
Dito isto, vamos a casos mais reais:
335i: 3l*1.6bar*7000rpm=33600l
M3: 4l*0.9bar*8400rpm=30240l
Aqui observa-se que o 335i até tem o "maior" motor. É um caso excepcional em que o motor mais pequeno consegue ser o mais performante. Isto também não é por acaso: é um M, um motor de alta performance e não um motor de produção normal, e tem entre outras coisas uma relação de compressão alta, que é o principal factor responsável pelo rendimento de um motor (neste caso 10.2 do 35i vs 12.0 do M3).
No caso da comparação pedida do 35i vs M3 e46, posso arriscar já a dizer que o M3 só ganha em altas e de resto perde sempre, porque vejamos:
335i: 3l*1.6bar*7000rpm=33600l
M3: 3.2l*0.9bar*8000rpm=23040l
O M3 só tem mais potência porque em altas o 35i já vai sem fôlego, mas em área total debaixo da curva...E se a área é maior, mas em altas o 35i até tem menos potência, o que perde em altas irá mais do que compensar em baixas/médias. O M3 continua a ter uma relação de compressão maior mas a diferença de capacidade é tão grande que nem isso o safa.
Voltando à questão original do tópico: um turbo irá permitir melhores recuperações (assumindo um turbo não muito grande e portanto com pouco lag, também é uma história para outra altura - como podem ver há muuuuuuuuitas variáveis e não é por acaso que há licenciaturas inteiras disto ) comparado com um motor de capacidade total inferior, ou comparado com um motor que, tendo igual ou superior potência nominal, tenha uma menor área debaixo da curva (porque se em altas é igual ou superior mas a área é inferior, em baixas/médias é obrigatoriamente inferior). Esta área e capacidade total estão relacionadas como explicado acima.
Um 1.4T, a 2 bar absolutos, de 7000rpm, será superior a um 2.0 atmosférico de 7000rpm, será superior a um 1.6 atmosférico de 8000rpm, será possivelmente superior até a um 2.0 atmosférico de 9000rpm (só não será tão forte em altas porque o turbo já não será capaz de manter os 2 bar).
Comparado com outro motor de 7000rpm, um 1.4T a 2 bar será equivalente a um 2.5~3.0, dependendo da "qualidade" do motor.
O problema do turbo, assumindo pressões não muito altas (em motores Otto altas pressões prejudicam o rendimento do motor, e começa a haver cada vez mais um desvio entre a performance o que seria de esperar do motor e a que realmente entrega, para pior), é que é um aumento de capacidade a "part-time", e a performance que se espera do motor só está disponível quando o turbo está disponível. Antes do turbo entrar invés de um 1.4 a 2 bar temos um 1.4 a 0.9bar, e a uma dada rotação (geralmente algures por volta das 5500rpm em motores downsized com turbos pequenos) o turbo atinge a sua rotação máxima e portanto não pode acelerar mais e bombear ar mais depressa para compensar o consumo também crescente do motor, e a pressão começa a baixar gradualmente juntamente com o binário do motor (que é directamente proporcional a esta).
Por este "pormenor", dois motores com uma capacidade real igual, um turbinado e o outro atmosférico, o atmosférico tem uma área debaixo da curva maior. O problema é que, excluindo o caso de motores muito rotativos (que têm outros problemas), para se ter um motor atmosférico com a mesma capacidade este tem que ser muito maior, e se não custa nada ir a um segmento B 1.4 e meter lá um turbo e um intercooler, já trocar o 1.4 por um V6...
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