Os fabricantes de veículos trabalham para maximizar a eficiência do sistema de arrefecimento para gerenciar a temperatura enquanto usam menos potência do motor. À medida que buscam por métodos mais avançados para obter alta economia de combustível, aliado a baixas emissões, o papel do gerenciamento térmico nos motores passou a ocupar o destaque. 

No passado, o “gerenciamento térmico” significava apenas colocar os componentes internos do motor em sua temperatura ideal o mais rápido possível e evitar o superaquecimento. Hoje, o gerenciamento térmico assumiu um papel muito mais crítico do que manter as temperaturas ideias para o bom funcionamento, ele assumiu a admissão de ar e outras áreas relacionadas, como ar de carga direta e indireta, combustível e recirculação de gases de escape.

Evolução do sistema de arrefecimento

Sem o arrefecimento, as temperaturas geradas durante a combustão podem ser prejudiciais à operação de um motor de combustão interna. Os primeiros motores automotivos eram arrefecidos usando o princípio do termossifão, onde a água aquecida e mais leve sobe por um coletor na parte superior do radiador. Conforme a água flui, ela é resfriada pela corrente de ar e, como fica mais pesada, desce para o fundo do radiador, voltando para o motor. Este circuito permanece em operação enquanto o motor estiver funcionando. 

À medida que a tecnologia automotiva avançou, uma bomba de água foi adicionada para melhorar o fluxo do liquido de arrefecimento. Na década de 1920, um termostato foi introduzido para “aquecer o motor rapidamente e evitar que ele esfrie”.

O termostato trouxe uma melhoria crucial no gerenciamento térmico do motor. Enquanto a temperatura de operação do motor desejada não for atingida, a água entra em curto-circuito para retornar ao motor. Somente quando a temperatura operacional desejada é atingida, o termostato abre e permite que o liquido de arrefecimento flua para o radiador. Isso não apenas melhorou o desempenho do motor, permitindo que ele atingisse uma temperatura operacional adequada mais rapidamente, mas também deixou os passageiros mais confortáveis ​​em climas frios, tornando um aquecedor prático. 

Com o passar do tempo, outras melhorias foram introduzidas, como o sistema de arrefecimento pressurizado para aumentar o ponto de ebulição e a adoção de anticongelante para evitar o congelamento do liquido de arrefecimento, aumentar o ponto de ebulição e proteger o motor e os componentes do sistema de arrefecimento da corrosão.

Quanto maior a potência, mais arrefecimento

As tendências de aumento do desempenho do motor estão levando a uma proporção cada vez maior de motores turboalimentados em automóveis de passageiros. 

A maioria dos motores atuais utiliza um resfriador de ar de admissão, que aumenta a densidade do ar, aumentando a potência e a eficiência do motor. Há um benefício adicional no resfriamento do ar de admissão – a capacidade de controlar a temperatura do ar de processo do motor regulando o resfriamento do ar de admissão. Esse controle térmico é necessário devido às demandas cada vez maiores de pós-tratamento dos gases de exaustão. 

Os resfriadores de recirculação de gás de escape pegam parte do fluxo de gás primário entre o coletor de escapamento e o turbocompressor, o resfriam em um trocador de calor especial e, em seguida, jogam de volta no ar de admissão. Isso diminui a temperatura de combustão no motor, reduzindo a formação de óxidos de nitrogênio.

Novo Gerenciamento Térmico

Enquanto os fabricantes automotivos procuram todas as maneiras de melhorar o desempenho do motor e reduzir as emissões, eles estão examinando mais de perto como o sistema de arrefecimento pode gerenciar a temperatura usando menos potência do motor. As bombas de arrefecimento mecânicas tradicionais, que são acionadas diretamente pelo motor, fornecem liquido de arrefecimento continuamente enquanto o motor está funcionando, mesmo quando não há necessidade de arrefecimento. Em contraste, as bombas elétricas de arrefecimento e seu controle eletrônico integrado são ativados de forma variável de acordo com o desempenho de arrefecimento necessário. 

Durante uma partida a frio, uma bomba elétrica de arrefecimento inicialmente não bombeia líquido de arrefecimento. Isso permite que o motor atinja sua temperatura operacional mais rapidamente. Mesmo quando em marcha lenta ou depois de desligar o motor, uma bomba elétrica de liquido de arrefecimento pode fornecer capacidade de arrefecimento suficiente, uma vez que não é acionada pelo virabrequim. Este arrefecimento do motor acionado por demanda reduz a necessidade de energia, reduzindo as perdas por fricção, o consumo de combustível e as emissões. 

No entanto, se podemos controlar as temperaturas do liquido de arrefecimento com base na demanda, por que não olhar para todas as áreas na operação de arrefecimento onde a temperatura desempenha um papel? Quando o motor está frio e a temperatura ambiente é baixa, o motor e o conversor catalítico podem atingir a temperatura operacional ideal mais rapidamente, eliminando o resfriamento do ar em motores turboalimentados. Isso resulta em menores emissões de partida a frio, principalmente hidrocarbonetos. 

Com um refrigerador de ar de admissão com ar forçado, isso só é possível usando um desvio no lado do ar de admissão, o que pode ser complicado. Com o resfriamento do ar de admissão por meio de um arrefecedor, o controle simples da vazão volumétrica do liquido de arrefecimento não só permite que o resfriamento do ar de admissão seja suspenso, mas também torna possível regular sua temperatura. 

Ao ligar o circuito do líquido de arrefecimento para resfriamento do ar de admissão com o arrefecimento do motor e com controle inteligente das taxas de fluxo do fluido de arrefeciemnto, o resfriamento do ar de admissão indireta pode ser expandido para incluir o controle da temperatura do ar de admissão. 

A busca por padrões cada vez mais rigorosos de economia de combustível e emissões significa que todos os aspectos da operação do motor são controlados dentro de parâmetros rígidos. O uso de sistemas de gerenciamento térmico ativo para controlar a temperatura do ar de admissão de carga está se tornando mais comum e mais sofisticado. Para garantir a operação adequada de um motor reconstruído moderno, o conhecimento prático desses sistemas de resfriamento é essencial. 

Quanto maior a potência, mais arrefecimento
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