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alexilmigliore.
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Il turbo e le valvole
In questo argomento parlerò delle varie valvole come la wastgate, la by-pass, la pof-off, l’overboost, come funziona l’intercooler, il turbo
il turbocompressore, e il turbocompressore a geometria variabile. Ma prima dobbiamo capire la differenza tra i motori aspirati e quelli turbo.
Il motore aspirato
Il motore per funzionare ha bisogno di una miscela aria-benzina ( o gasolio). In un motore aspirato la quantità di aria immessa nei cilindri è limitata dal valore della depressione che si genera quando i pistoni sono in fase di aspirazione. In pratica il motore aspira la quantità di miscela che gli serve per funzionare. Questa limitazione può essere superata comprimendo l’aria aspirata aggiungendo un turbo o un compressore volumetrico o entrambi. In questo modo il motore non deve “aspirare” nulla perché la miscela arriva nei cilindri già in pressione. Ovvio quindi che si avrà un maggior rendimento da un motore turbo rispetto ad un aspirato, con incrementi di potenza notevoli.
Il motore turbo
Il motore “turbo”( abbreviazione di “turbocompressore”), invece, comprime l’aria prima di immetterla nel cilindro attraverso, nella stragrande maggioranza dei casi, un compressore accoppiato ad una turbina. I gas di scarico investono la turbina la quale ruota sullo stesso asse del compressore che si trova la turbina però sui tubi d’ingresso dell’aria che, quindi, aumenta a pressione della miscela in entrata nel cilindro. Ovviamente, quando la miscela esplode, la potenza generata dallo scoppio sarà maggiore quindi il motore genererà una forza maggiore. Questo tipo di turbocompressore, però presenta lo svantaggio di essere efficace solo ad alti regimi perché i gas di scarico devono essere abbastanza veloci da attivare la turbina.
La wastgate
La wastgate è un dispositivo che comandato dalla pressione esistente nel lato d’aspirazione produce l’apertura di una valvola prima della turbina e lascia fuoriuscire nello scarico parte dei gas che altrimenti potrebbe la turbina girare ad una velocità eccessiva pompando quindi troppa aria ed aumentare così esageratamente la pressione, ciò evita l’autodistruzione del motore… L’azionamento di questa valvola può essere meccanico, pneumatico o elettronico
(gestito da una centralina) e normalmente è prevista una certa regolazione della wastgate in modo da ottimizzare il funzionamento. Può essere collocata a ridosso della chiocciola o piazziata sul collettore di scarico per indirizzare una porzione dei gas combusti a valle del turbocompressore senza attraversarla ( schema utilizzato nei propulsori da formula1)
La valvola by-pass e la valvola pof-off
La valvola by-pass è chiamata a salvaguardare l’integrità della valvola a farfalla(posta sull’aspirazione) delle tubazioni e della girante del compressore quando si rilascia l’acceleratore. Queste valvole vengono montate quando, nella versione di serie o dopo una profonda elaborazione, vengono utilizzate elevate pressioni di esercizio. Tali valvole hanno il compito di aprirsi e dare sfogo al picco di pressione che si viene a creare nel collettore di aspirazione quando si chiude repentinamente il gas. In questa condizione infatti, le pale del compressore continuano a ruotare velocemente pompando aria nel condotto che però risulta temporaneamente chiuso, per non danneggiare la delicata girante si apre dunque una via di fuga che lascia sfogare altrove l’eccesso di pressione (in questa fase inutile visto che siamo in fase di rilascio) la valvola è dotata di un turbo di depressione che parte a valle della “farfalla” comandata dall’accelerazione e ne provoca l’apertura
L’overboost
Oltre alle 2 valvole precedentemente descritte c’è un 3 dispositivo che controlla la pressione di sovralimentazione: l’overboost che può essere realizzato a comando meccanico o elettronico. Attraverso il suo operato si può ingannare la wastgate per un determinato lasso di tempo, dando la possibilità di ottenere dei picchi di potenza. In pratica si ritarda l’intervento della valvola lasciando salire la pressione di qualche punto (picco di overboost) e mantenendo per un tempo prestabilito dopodiche la wastgate torna a svolgere il proprio compito facendo tornare la pressione di sovralimentazione
L’intercooler
L’intercooler è un dispositivo generalmente utilizzato nei motori a combustione interna turbocompressori. Si tratta di uno scambiatore termico di tipo aria/aria - aria/acqua, che raffredda l’aria in uscita dal turbocompressore prima che entri nel motore. I gas combusti entrano nella turbina ad altissime temperature riscaldando per conduzione anche il compressore. Inoltre, durante la fase di compressione, l’aria tende a riscaldarsi e la sua densità viene ad essere ridotta col risultato di annullare i vantaggi della compressione stessa. L’intercooler mediante l’apposito circuito di raffreddamento riduce a temperatura dell’aria proveniente il compressore
Il turbo
Il turbocompressore si compone di una turbina ed un compressore connesso ad un albero comune appoggiato su un sistema di cuscinetti. Il turbocompressore converte l’energia persa in aria compressa la quale viene spinta nel motore. Questo permette al motore di produrre più potenza e coppia e migliorare l’efficienza complessiva del procedimento di combustione.
Il turbocompressore
L’aria di combustione viene direttamente attirata nel cilindro durante la fase di aspirazione. Nei motori turbocompressori, l’aria di combustione è già pre-compressa prima di essere erogata al motore. Il motore aspira lo stesso volume di aria, ma date le temperature più alte, viene erogata maggiore massa d’aria, nella camera di combustione. Di conseguenza, può essere bruciato più carburante, così che la potenza d’uscita del motore cresca in riferimento alla stessa velocità e alla cilindrata.
Il turbocompressore a geometria variabile
Un metodo più efficace sebbene complesso, della turbocompressione usa un piano della turbina in cui la capacità di aspirazione viene variata automaticamente mentre il motore gira. Questo permette alla potenza della turbina di erogare solo l’energia necessaria per portare il compressore al livello desiderato di sovralimentazione ogni qualvolta il motore è in funzione. Questo è possibile variando l’aria di un effusore, una serie di lame guida che controllano il flusso attraverso la turbina. I progetti tradizionali imperniano le lame per raggiungere differenti aree di diffusione.
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