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Project Cars Project Cars #138

Project Cars #138: escolhendo entre turbo e supercharger para um BMW M3 E36

Dando continuidade ao primeiro post, nesta etapa irei comentar sobre minhas escolhas em relação à preparação do BMW M, aproveitando a deixa dos comentários que geraram muita dúvida aos leitores.

 

Minha experiência ao volante do M3

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Como vejo muitos fãs, tanto da marca tanto deste modelo de carro especifico,  não poderia me furtar de descrever um pouquinho da minha experiência no volante dele. Para tal, nada mais adequado do que alguns vídeos caseiros, talvez isso seja o “ultimo empurrão” que alguns amigos precisem para desfrutar dessa emoção.

Todos sabem que a BMW é originada de uma região alemã chamada Baviera, e ela é repleta dessas estradinhas sinuosas de mão dupla, terreno perfeito para a condução de um M3.

Nesses locais o condutor se beneficia muito das características dinâmicas do carro, quase como se ele estivesse colado nas curvas. A suspensão é rígida e concede ao condutor uma comunicação apurada sobre o asfalto, porém sem ser muito desconfortável como suspensões de coilovers esportivas.

O torque do motor é farto e os freios muito bem dimensionados para o desempenho e peso do carro, permitindo o desfrutar da sensação de força G em acelerações e frenagens. Em relação ao câmbio, apesar de não ser a famosa caixa Getrag de seis velocidades, ela possui um bom escalonamento e engates preciso (apesar de no meu carro eu perceber que a segunda e terceira estão um pouco mais amolecidas, provavelmente devido ao desgaste. Isso irá render possivelmente uma restauração do câmbio para que tudo fique em ordem).

Certamente o M3 além de excelente carro, também é uma excelente escola de direção. Por isso esse Project Car também contempla um “objetivo acadêmico”: o aprimoramento das minhas habilidades de direção!

Por fim, deixo algumas desvantagens que pude notar.

O M3 é um carro extremamente baixo, portanto encare as valetas e buracos como se fossem abismos mortais. Uma dica é sempre fazer um reconhecimento da estrada onde pretende se divertir antes de começar a brincadeira e registrar a posição das irregularidades da pista.

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Outra coisa importante é a cautela em dias de chuva. Com a pista molhada o comportamento dinâmico do carro se torna um pouco mais arisco e o carro pode exibir um comportamento mais imprevisível para a maioria das pessoas que, como eu, costumam a dirigir carros com “tração nas rodas erradas”. Talvez seja esse o motivo pelo qual muitos BMW possuem algum histórico de acidente.

 

Por que escolhi um supercharger?

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Depois dessa pequena descontração, irei para o segundo assunto bastante recorrente nos comentários do primeiro post, onde muitos questionaram a preferência pelo compressor mecânico em vez de um turbo.

O que mais pesou na escolha do supercharger foi evitar perder uma das características mais belas desse carro: o som do motor. Isso é uma coisa da qual eu não abro mão, pois corta um pouco do prazer de conduzir o carro. Da mesma maneira que, por exemplo os fãs da F1 se revoltaram com a adoção do turbo.

Não ha como abrir mão de uma caracteristica tão marcante:

A versão europeia do M3 possui um coletor de escape diferente da versão americana. Esta peça além de lhe conferir um pouco mais de potência, intensifica um pouco mais o som do motor. Para poder utilizar esse coletor, eu não poderei usar um turbocompressor. Portanto, um ponto contra a adoção de turbo.

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A titulo de comparação, os motores das diferentes versão lado a lado

Depois, foi uma questão de falta de espaço dentro do cofre do motor. São basicamente dois tipos de instalação: turbo do lado esquerdo e turbo no lado direito.

Com o turbo no lado esquerdo há uma grande proximidade entre o coletor de escape e a torre do amortecedor. As setas demonstram o fluxo da admissão de ar no motor do carro esperado para uma instalação com turbo que utilize intercooler. Para montar um sistema assim, preciso modificar os tanques de água que estão do lado esquerdo, mais apertado, para o outro lado, a linha de ar pressurizado e intercooler iriam para a parte da frente do carro fariam parao outro lado, contornando o alternador já ao lado direito a para ser adimitido no motor. É possivel fazer, sim é, tanto que existem vários M3 turbos por ai, mas só por ai já da pra notar que o cofre fica uma confusão e abre margem para incompatibilidades de componentes muito grande. Portanto outro ponto contra o turbo na minha balança imaginária.

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Com o turbo do lado direito o escape passaria por baixo do motor antes de chegar à turbina, e o ar admitido viajaria da turbina para a parte dianteira do carro e depois retornaria para o lado do coletor de admissão, saturando o cofre do motor com tubulações em alta temperatura, muito proximo do alternador e demais mangueiras do carro, e com pouca folga entre os componentes.

Outro fator foi a taxa de compressão do motor. De imediato o ganho de performance obtido por um turbocompressor pode parecer indiscutivelmente superior ao que pode ser obtido com um supercharger se analisarmos a pressão induzida por esses equipamentos.

Se eu utilizar uma turbina Garret como exemplo, há modelos que prometem uma performance bem admirável em motores de três litros com relativamente pouco lag. Coloquemos em jogo nessa explicação a turbina GTX35R, bem semelhante à turbina utilizada no meu Eclipse.

Sua faixa de operação para o rendimento de máxima potência (700 cv) seria em torno de 2 bar de pressão. Agora cruzemos essa informação com os dados disponíveis do motor S50B30US, que possui taxa de compressão 10.5:1. Percebemos que este motor possui certa incompatibilidade com sobrealimentação, ainda mais nessa taxa alta de 2 bar.

Pesquisei bastante até formar a opinião que tenho hoje, com valores indicados para uma preparação sobrealimentada dos motores da E36. De acordo com os gringos, a taxa considerada aceitável é de cerca de 0,55 bar para o M3 E36, sem a necessidade de trocar nenhum componente interno ou alterar a taxa de compressão original do carro.

Basicamente essa limitação de 0,55 bar para preservar a longevidade do motor acabou com o único atrativo que uma preparação com turbocompressor teria sobre o supercharger, que é a maior pressão de trabalho.

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Se mesmo assim eu resolvesse usar uma turbina com alta pressão eu certamente seria obrigado a, pelo menos, reduzir a taxa de compressão do motor, pela adição de uma junta de cabeçote mais larga ou pela alteração dos pistões, ou converter o carro para rodar com etanol. Todas essas escolhas resultam em alterações de peças e investimento financeiro alto, tornando a opção pelo turbo mais cara do que a do supercharger. Novamente ponto para o supercharger.

Contra o supercharger há a canibalização da performance do motor para o seu acionamento. Especialistas gringos afirmam que esta perda é de cerca de 40 cv em baixas rotações.

Na foto dos motores podemos ver que os coletores de escape são diferentes nos EUA e na Europa. Coletores de escape de carros turbo tendem a ser restritivos por natureza, bem como as tubulações do intercooler, portanto é um engano afirmar que não hánenhuma perda associada ao uso de um turbocompressor, principalmente quando seu motor não está com giro suficiente para fazer a turbina carregar o ar de admissão do seu carro. Logicamente, essas perdas são bem menores que a utilização de um supercharger, mas tambem não podem ser desprezadas. Mesmo assim, a diferença entre as perdas deve ser considerável em baixas rotações. Por isso, pretendo balancear essa perda com a utilização do coletor da M3 EURO, que pelo que parece é plug and play nesse motor.

Outra grande característica do M3 está em jogo quando se discute esse quesito de spoon. O comportamento original do S50B30 é uma aceleração constante e distribuída em toda a faixa de giro, como se a curva de torque tivesse um topo plano.

Optar pela utilização do turbo, alteraria essa característica mudando o manejo do carro, pois entregaria a potência e torque de forma abrupta, dando uma “patada” a partir de uma certa rotação (comportamento normal de um turbo que entrega a potência toda de uma vez).

Ao contrário disso está o supercharger, que entrega a potência gradualmente e já a partir de rotações baixas. O carro então se comportaria mais próximo à originalidade em termos de regime de motor. Como a proximidade do manuseio original figura entre as características desejáveis para este projeto, então novamente coloco mais um ponto contra o uso de turbina.

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Agora que eu estava decidido pelo compressor mecânico só me restava a opção entre dois conceitos distintos de supercharger: o de duplo parafuso “Twin Screw” ou o centrífugo.

Basicamente os kits mais comuns são o do tipo centrífugo, que possuem a aparência de um turbo comum, mas sendo acionado por uma correia ligada ao motor do carro. A vantagem desse tipo de compressor é que você pode utilizar vários tipos de rotores diferentes na mesma carcaça e com eles é possivel obter pressurização maior em altas rotações e menor em baixas rotações. Seu comportamento de acréscimo na pressão se assemelha portanto aos turbos.

Já o compressor Twin Screw, entrega a pressão de forma mais linear, visto que sua concepção se assemelha a uma bomba de deslocamento positivo. Ele já entrega sobrealimentação já em lenta, a 800rpm. Seu comportamento portanto se assemelha às atuais e modernas turbinas de geometria variável em termos de disponibilidade de potência ao motor.

Considerando que em ambos os casos temos excelentes marcas comercializadas no exterior. Optei pelo compressor twin screw, mais precisamente esse kit:

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Desta maneira isto encerra minhas explicações acerca do método de sobrealimentação do carro e me despeço por aqui. No proximo tópico irei comentar as modificações de base necessárias ao carro antes da chegada do supercharger. Até breve.

Por Leandro Amorim Corrêa, Project Cars #138

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