Explicação do sistema anti-lag da Ford

Os motores turboalimentados para carros de rua oferecem melhor desempenho a partir de um motor menor, proporcionando maior eficiência de combustível e redução de emissões. Ford introduziu os seus motores EcoBoost nos EUA já em 2011, numa altura em que a economia ainda estava instável após a Grande Recessão de 2008-2009. Esses motores apresentavam menor cilindrada, turboalimentação e injeção direta para maior eficiência. A atual linha EcoBoost tem dois quatros em linha, um de 2,0 litros e um de 2,3 litros, e três V6s, variando de 2,7 litros a 3,5 litros..

Qualquer turboalimentador funciona usando uma turbina acionada pelo escapamento para girar um compressor na outra extremidade do eixo da turbina para aumentar a pressão na entrada de ar, forçando mais ar para dentro do motor. Essa pressão mais alta não é instantânea, pois usa gases de escape para girar a turbina, e aumentar essa pressão leva um pouco de tempo, causando um atraso entre o acionamento do acelerador e o momento em que o motor dá potência total. Esse atraso é chamado de turbo lag, e os motoristas odeiam isso, mesmo aproveitando os benefícios da turboalimentação como um todo. Muitas montadoras trabalharam para resolver esse problema, e aqui está a história de como a Ford fez isso.

O que é anti-lag e por que a Ford o utiliza

A tecnologia anti-lag é um sistema projetado para reduzir ou eliminar principalmente o turbo lag, o atraso entre o momento em que o motorista deseja a potência e o motor pode fornecê-la. Como um turbo normal usa gases de escape para girar sua turbina e aumentar a pressão, fechar o acelerador reduzirá a energia, o que desacelera a turbina e reduz o impulso.

Os sistemas anti-lag neutralizam isso, mantendo o turbo girando mesmo quando o acelerador é levantado, permitindo que o motor retorne à potência mais rapidamente. Os cenários onde isso será mais perceptível são durante mudanças rápidas de aceleração, como nas saídas de curva ou durante entradas de aceleração off-road.

O que é Turbo Lag

Turbo lag é o atraso entre a entrada do acelerador e a entrega de potência. Tradicionalmente, os turbocompressores usavam gases de escape para girar a roda da turbina e alimentar o compressor, o que forçava mais ar para dentro do motor. Quando o acelerador fecha, o fluxo de escapamento cai e isso desacelera o turbo. Todo o processo precisa aumentar a velocidade e a pressão novamente quando o acelerador for aberto novamente, e isso leva um pouco de tempo. O objetivo da tecnologia anti-lag é manter a turbina girando e, assim, reduzir o atraso quando a energia for necessária novamente.

Foco no desempenho da Ford

A base da Ford no desenvolvimento do anti-lag nasceu no seu programa de corridas GT de 2016 a 2020, onde utilizou motores EcoBoost biturbo de 3,5 litros, resultando numa vitória na classe em 2016 em Le Mans. A inovação nas corridas invariavelmente leva a melhorias nos carros de produção. Exemplos notáveis ​​são os modos Baja usados ​​no Guarda-florestal e Bronco Raptors, que manteve os turbos girando por um curto período de tempo após o acelerador ter sido levantado, tornando a próxima resposta do acelerador quase imediata.

Como funciona mecanicamente o sistema anti-lag da Ford

A maioria dos sistemas anti-lag funciona com combustível extra sendo liberado no coletor de escapamento, criando pressão no topo do fluxo de escapamento. Isso é bruto, não eficiente. A resposta da Ford é usar os sistemas de motor existentes, incluindo o controle do acelerador, o sincronismo das válvulas e a recirculação dos gases de escape (EGR). Isso manterá o turbo girando com menos calor e consumindo muito menos combustível.

Isto funciona especialmente bem em carros de produção, onde fatores como emissões, dirigibilidade e confiabilidade são importantes, ao mesmo tempo que proporciona melhor resposta do acelerador e desempenho em toda a faixa de RPM.

Fornecimento de ar por sopro

Ford usou uma técnica chamada fornecimento de ar soprado. Isto move o ar de admissão abaixo do turbocompressor para o coletor de escape a montante da turbina. Isto é feito através de uma combinação de EGR externo e sobreposição positiva de válvulas, usando o sistema de comando de válvulas variável do motor para manter as válvulas de admissão e de escape abertas ao mesmo tempo. Eles empurram o ar comprimido em direção ao turbo mesmo quando o acelerador está fechado, e isso mantém o turbocompressor e a turbina girando a velocidade suficiente para recuperar o impulso rapidamente quando necessário.

Sincronização de válvula, acelerador e gerenciamento de EGR

Resumindo, o sistema da Ford funciona ajustando os parâmetros do motor. A sobreposição positiva da válvula permite que o ar passe para o fluxo de exaustão através das válvulas de admissão e escape abertas. Em certos casos, o acelerador pode ser mantido ligeiramente aberto logo após a aceleração para manter o fluxo de ar. O EGR é vital porque direciona o ar comprimido para a porta de escape para ajudar a manter o turbo girando. Este sistema evita o superaquecimento e a baixa economia de combustível, comuns aos sistemas bang-bang tradicionais.

Software e lógica de controle por trás do sistema

Qualquer tecnologia anti-lag, quer seja utilizada em corridas ou durante a condução diária, requer controlos electrónicos avançados. O utilizado pela Ford monitora continuamente a velocidade do turbo e as condições do motor. Isto permite que o modo anti-lag seja acionado rapidamente quando necessário e pare quando seu uso tiver um efeito negativo no funcionamento do motor e na economia de combustível. Os sistemas anti-lag da Ford exigem realmente ECUs avançados para otimizar o fluxo de ar, combustível e faísca em tempo real.

Detecção e ativação de velocidade turbo

Um sistema anti-lag não deve funcionar o tempo todo, apenas quando as condições exigirem que ele aumente o desempenho. O sistema da Ford usa um sensor de velocidade do turbo para medir as RPM da turbina e fornecer dados ao sistema em tempo real. Quando a velocidade da turbina cai abaixo do limite exigido, a ECU ativará o anti-lag, mantendo o acelerador aberto ou usando a sincronização da válvula para continuar o fluxo de ar.

Quando esses ajustes anti-lag deixam de trazer benefícios e começam a afetar a estabilidade da combustão ou a saída de torque, a ECU pode se afastar deles e usar o EGR para alimentar o ar no escapamento.

Integração do modo de direção

Uma das aplicações mais notáveis ​​da tecnologia anti-lag da Ford é quando utilizada em modos de condução específicos. Para por exemplo, o modo Baja off-road em veículos Raptor, onde a resposta rápida do acelerador é crítica. Neste caso, o sistema mantém o ar comprimido fluindo e o turbo girando pouco tempo após o acelerador ter sido levantado, proporcionando potência consistente em terrenos acidentados e ao cruzar obstáculos.

Carros de alto desempenho como o Mustang RTR também usam essa tecnologia, baseada nos programas de corrida da Ford, para melhorar a resposta do turbo em regime médio durante uma direção difícil.

Benefícios e compensações do sistema anti-lag da Ford

Qualquer tecnologia complexa como o sistema anti-lag da Ford, embora forneça melhorias reais na resposta do acelerador, desempenho dinâmico e eficiência de combustível, tem a desvantagem de maior complexidade mecânica, estresse dos componentes e conformidade com as emissões.

Desempenho e dirigibilidade aprimorados

Os sistemas anti-lag da velha escola funcionam pela ignição tardia do combustível no escapamento, gerando calor, desperdiçando combustível e criando estrondos. Isso pode causar estresse nos turbos, no coletor e nos conversores catalíticos. O sistema da Ford evita essas desvantagens, substituindo a combustão fora do acelerador por direcionamento e temporização de ar para sustentar a velocidade do turbo. Isto reduz o acúmulo de cabeça e emissões adicionais.

Pena reduzida de calor e combustível

Embora o sistema da Ford seja melhor do que as antigas soluções anti-lag, ainda existem algumas compensações. O sistema da Ford necessita de uma lógica de controlo complexa e de uma calibração muito precisa para manter o equilíbrio entre desempenho, emissões e esforço mecânico. Se usado de forma agressiva ou fora dos modos pretendidos, pode criar tensão no turbo e nas válvulas.

Fontes: Ford