SE VI INTERESSA LEGGETEVI LE DESCRIZIONI DEGLI ELEMENTI PRINCIPALI DI UNA SOVRALIMENTAZIONE TURBO (non compressore volumentrico).
AH - LA POP-OFF è LA FAMOSA VALVOLA CHE TANTO SFIATA ..........
Il turbocompressore
Il Tc e' una macchina operatrice il cui scopo e' quello di sovralimentare un motore endotermico ad accensione comandata o spontanea destinato ad applicazioni varie ( automobilistiche,navali ecc..),
Il suo principio di funzionamento e' semplice: il Tc trae energia dai gas di scarico prodotti dal motore atta ad effettuare una compressione dell'aria che poi il motore andra' a bruciare durante il ciclo di combustione!
L'immagine a fianco mostra un esempio di turbocompressore; nel caso specifico si tratta di una T-3 di produzione Garrett.
Nel Tc si possono individuare le quattro parti principali: le chiocciole del compressore e della turbina, il corpo centrale e l'alberino con le giranti.
Nel corpo turbina avviene il raccoglimento dei gas di scarico ad alto contenuto energetico provenienti dal motore, questa energia viene trasformata in meccanica ed usata dal corpo compressore per effettuare il lavoro di sovralimentazione.
La pressione di sovralimentazione dipende (in linea di massima) dalla velocita' di rotazione del compressore, questa a sua volta, dall'energia fornita alla turbina.
E' quindi, l'entita' dei gas di scarico che investono la turbina a determinarne la sua velocita' di rotazione e con essa quella del compressore,.
Il modo universalmente adottato per la regolazione della pressione di sovralimentazione e' quello di far si che parte di questi gas di scarico possano essere mandati all'esterno della turbina.
La WASTE_GATE
Il meccanismo che effettua questa operazione non e' altro che una valvola chiamata waste-gate che, posta in prossimita' della turbina possa, aprendosi, far defluire i gas evitando che la investano.
La wastegate e' come ho detto una valvola e per il suo azionamento si usa un polmoncino a comando pneumatico collegato con un tubicino allo scarico del compressore dove si ha la pressione di sovralimentazione,e' visibile nella foto sopra con il nome "sensore della wastegate".
L'azionamentodella wastegate avviene tramite una astina che la collega al su detto polmoncino.
Questa astina ha una corsa che permette di avere delle aperture della wastegate di tipo progressive e direttamente proporzionali alla pressione di sovralimentazione.
Il movimento dell'astina pero', e' vincolato da una molla che e' contenuta nel polmoncino cosicche' perche si sposti e' necessario che la pressione di sovralimentazione sia tale da vincere il carico della molla.
Da questo si capisce che e' il tipo di molla (o meglio il suo precarico) a definire la massima pressione di sovralimentazione.
In genere i Tc installati nelle motorizzazioni destinate alle auto sono dotate di wastegate integrata,ma esistono altre applicazioni in cui essa e' un componente a parte (tipicamente nei motori impiegati nelle competizioni) ed in altre ancora e' addirittura assente.
Esiste poi un'altra classe di turbocompressori privi della wastegate ma dotati di un sistema a geometria variabile per l'orientamento dei gas di scarico, in questo caso e' proprio la geometria variabile a determinare l'entita' della sovralimentazione; questi Tc sono caratterizzati da un campo di funzionamento piu' ampio e da un turbo-lag ridotto.
Un motore dotato di Tc e' capace di ingurgitare piu' aria di quanto la sua volumentria gli consentirebbe in condizioni di aspirato, cosicche' il suo rendimento volumentrico supera e alle volte anche abbondantemente il 100%, ecco perche' e' facile imbattersi in motori che pur essendo di piccola cubatura esprimono grandi potenze pur senza raggiungere regimi di rotazione elevati.
L'uso del Tc pero' comporta una erogazione della coppia del motore particolare, infatti se il volume dei gas di scarico e' (ad esempio a basso numero di giri) insufficente, il motore si comporta come un aspirato (e anche peggio).
Il motore turbo ha tre condizioni di funzionamento : aspirato,di transizione e sovralimentato.
Quello di transizione e' caratterizzato dal brusco passaggio fra i gli altri due stati riperquotendosi sulla potenza erogata dal motore che vedra' in un ristretto arco di giri aumentata anche del 100%.
Inoltre durante questo stato di transizione e' particolarmente evidente quel fenomeno chiamato turbo-lag che non e' altro che il tempo di risposta del motore o della turbina ai comandi dell'acceleratore.
L' INTERCOOLER
L'intercooler e' un radiatore dell'aria applicato alla condotta di sovralimentazione; per comprenderne la necessita' e' necessario sapere che durante la sovralimentazione l'aria subisce un surriscaldamento e che questa surriscaldandosi si dilata aumentando la pressione.
Il risultato di questo surriscaldamento e' che l'aria ha una minore densita' e quindi un minore contenuto di ossigeno rispetto a quella a temperatura ambiente, inoltre a causa della sua temperatura puo' innescare fenomeni di detonazione e preaccensione nel motore.
Per riportare l'aria a temperature piu' basse si fa uso dell'intercooler che e' strutturalmente analogo al radiatore dell'acqua se non fosse altro per le dimensione dei condotti.
A titolo di esempio se si monta un intercooler ad un motore che ne e' privo, e' facile ottenere aumenti di potenza anche del 30% a pari condizioni.
La POP-OFF o BLOW-OFF
La pop-off e' una valvola a controllo pneumatico che permette l'evaquazione dell'aria sovralimentata dalle condotte di sovralimentazione.
Il suo scopo e' quello di evitare danni alla girante del compressore quando si richiedono le massime prestazioni al motore.
La sua necessita' e' dovuta dall'onda di pressione che in sua assenza investirebbe il compressore ogni qualvolta si rilasci l'acceleratore.
Qui' affianco si puo' vedere una pop-off a scarico interno, ma ne esistono pure a scarico esterno che sono caratterizzate per l'assenza del tubo di scarico aria.
Il comando di questa valvola e' effettuato dal tubicino che si vede nella parte piu' alta della pop-off che va a collegarsi al collettore di aspirazione a valle della valvola a farfalla.
Quando si rilascia l'acceleratore la pressione all'interno del collettore cala bruscamente,e solo a questo punto la valvola si apre permettendo la fuoriuscita dell'aria.
Le pop-off a scarico interno hanno al caratteristica di poter essere collegate all'ingresso del compressore permettendo il mantenimento di elevati regimi di rotazione del turbocompressore per una limitazione del turbolag.
L'OVERBOOST
L'overboost e' una condizione particolare della sovralimentazione, e' il momento in cui la pressione di sovralimentazione raggiunge il sua apice prima di ridiscendere ai valori definiti dalla wastegate.
Il dispositivo che lo permette si chiama overbooster, infatti in sua assenza la pressione del turbo sarebbe definita dalla taratura della wastegate e, soprattutto, sarebbe costante.
L'overbooster e' costituito da una parte elettromeccanica ed una elettronica.
Quella elettronica puo' essere integrata nella centralina elettronica del veicolo oppure esterna come nel caso di applicazioni particolari o di elaborazioni.
Un'elettrovalvola comandata dal modulo di gestione della sovralimentazione spesso chiamata pierburg non fa altro che intercettare la pressione che pilota il trasduttore della wastegate.
L'appropriato comando della pierburg permette un controllo lineare della pressione di sovralimentazione tramite un treno di impulsi di durata variabile.
L'overboost e' il modo piu' intelligente per sfruttare il Tc che dal canto suo non puo' ruotare a qualsiasi regime senza distruggersi.
Con l'overboost non si fa altro che mantenere il turbocompressore all'interno del suo campo ottimale di funzionamento compatibilmente con la massima pressione di sovralimentazione.
Va da se che si possono avere pressioni del turbo di 1.5 bar in overboost e pressioni costanti di 0.8bar senza compromettere l'affidabilita' di questo gioiello.
Oramai quasi tutte le auto di nuova generazione sfruttano questo meccanismo per le massime prestazioni e la massima affidabilita'.