Turbocompressores sequenciais

A sobrealimentação sequencial é uma abordagem à sobrealimentação concebida para resolver um dos mais antigos compromissos do turbo: o conflito entre a prontidão a baixas rotações e a potência a altas rotações. Um único turbocompressor dimensionado para um forte débito no topo da gama tende a ser preguiçoso a baixos regimes, onde a energia dos gases de escape é demasiado escassa para o fazer girar depressa, produzindo a conhecida sensação de atraso. Os sistemas sequenciais resolvem isto recorrendo a dois turbocompressores de características diferentes, colocando-os em ação um após o outro em vez de em simultâneo.

Num arranjo típico, um turbocompressor pequeno e de baixa inércia trata da parte inferior da gama de rotações. Por ser leve e fácil de pôr a girar, oferece uma resposta viva ao acelerador e uma pressão de sobrealimentação útil quase desde o ralenti. À medida que o regime do motor e o caudal de escape aumentam, um conjunto de válvulas de comando vai progressivamente colocando em ação um segundo turbocompressor, maior. Esta unidade maior pode debitar muito mais ar e, por isso, mantém uma elevada pressão de sobrealimentação a altas rotações, onde o turbo pequeno ficaria sem fôlego e se tornaria uma restrição. A passagem é gerida de modo que a sobrealimentação se mantenha contínua, conferindo ao motor uma curva de binário ampla e plana, tão ávida no arranque como vigorosa no topo.

O atrativo para o condutor é uma quase eliminação do atraso do turbo, aliada à potência pura de um turbo grande, uma combinação que um único turbo de geometria fixa dificilmente consegue oferecer. Isto tornou os sistemas sequenciais apelativos para motores de desempenho onde se exigiam simultaneamente progressividade e um elevado débito específico, contando-se entre os exemplos mais conhecidos o Mazda RX-7 birrotativo de duplo turbo e vários diesel de desempenho japoneses.

A abordagem não deve confundir-se com os simples arranjos de duplo turbo em paralelo, em que dois turbocompressores idênticos alimentam cada um deles uma bancada de cilindros e funcionam em simultâneo. O traço distintivo de um sistema sequencial é a passagem faseada, baseada em funções, entre turbos de tamanhos diferentes, governada por uma rede muitas vezes intrincada de válvulas de comando, de descarga (wastegate) e de derivação.

Essa complexidade é também o principal inconveniente do sistema. As válvulas e a lógica de comando acrescentam custo, peso e potenciais pontos de falha, e a transição entre turbos pode sentir-se como um degrau na entrega se não for cuidadosamente calibrada. Por estas razões, a sobrealimentação sequencial foi em grande medida ultrapassada nos motores modernos pelo turbocompressor de geometria variável, que consegue uma gama de funcionamento igualmente ampla com uma única unidade cujas palhetas reguláveis alteram o tamanho efetivo da turbina em tempo real. As soluções de dupla entrada (twin-scroll) oferecem outra via para uma sobrealimentação ampla e pronta. Ainda assim, a sobrealimentação sequencial permanece um marco instrutivo na evolução da sobrealimentação e continua presente em algumas configurações de duplo turbo.