Il principio di funzionamento
Il turbocompressore non è altro che un compressore centrifugo, trascinato per mezzo di un alberino da una turbina centripeta che è mossa a sua volta dal flusso dei gas di scarico che la investono; le due giranti sono simili, soltanto che hanno i flussi di entrata ed uscita invertiti. 
Una delle cose più difficili da comprendere è che più veloce gira la turbina e meno fatica essa fa a pompare ulteriormente l'aria: la portata d'aria lavorata cresce con il quadrato della velocità di rotazione, succede così che mentre una turbina a 80.000 giri al minuto pompa circa 0,4 metri cubi d'aria al secondo, a 160.000 non ne pompa il doppio ma bensì 4 volte tanto e nello stesso tempo la sovrapressione cresce in modo vertiginoso, passando da 0,2 bar a 1,6 bar con un incremento quindi di ben otto volte !
Ciò determina le sue due caratteristiche principali: una lentezza di risposta iniziale (il famoso turbolag) seguita poi da una eccezionale escalation di potenza. Infatti quando ai regimi di rotazione inferiori la spinta dei gas di scarico non è sufficiente a far girare velocemente le pale della turbina, la pressione di alimentazione del motore non supera quella atmosferica; dopodiché , insistendo con la richiesta di potenza, il flusso e la temperatura dei gas prodotti dalla combustione aumentano ed appena questi sono sufficienti a fornire una sovrapressione s'innesca una reazione a catena che porta ad una vera e propria esplosione di potenza che può essere fermata solo da due evenienze, la distruzione del motore o l'apertura della valvola wastegate (in verità vi è una terza passibilità: alzare il piede dall'acceleratore, ma questa non la prendo neanche in considerazione!).
Un motore turbo si adegua al carico che subisce il motore ed è facilmente verificabile: partendo da fermi, accelerate fino a raggiungere nella marcia più alta una velocità che sia quella di crociera del veicolo; tenendo sotto controllo il manometro della pressione vedrete che essa aumenterà ad ogni cambio di marcia fino al massimo, ma, stabilizzandosi la velocità (a parità di pressione sull'acceleratore) essa tenderà a diminuire. Per la stessa ragione è impossibile arrivare alla massima pressione accelerando il motore in folle.
Questo fatto è quello che favorisce in modo notevole l'utilizzo di un motore turbo in una gara in salita: non tenendo conto della variazione di potenza a seconda dell'altezza, maggiore è il carico che deve vincere il motore per spingere la macchina e maggiore automaticamente diventa la pressione di sovralimentazione.
Una delle cose più difficili da comprendere è che più veloce gira la turbina e meno fatica essa fa a pompare ulteriormente l'aria: la portata d'aria lavorata cresce con il quadrato della velocità di rotazione, succede così che mentre una turbina a 80.000 giri al minuto pompa circa 0,4 metri cubi d'aria al secondo, a 160.000 non ne pompa il doppio ma bensì 4 volte tanto e nello stesso tempo la sovrapressione cresce in modo vertiginoso, passando da 0,2 bar a 1,6 bar con un incremento quindi di ben otto volte ! Ciò determina le sue due caratteristiche principali: una lentezza di risposta iniziale (il famoso turbolag) seguita poi da una eccezionale escalation di potenza. Infatti quando ai regimi di rotazione inferiori la spinta dei gas di scarico non è sufficiente a far girare velocemente le pale della turbina, la pressione di alimentazione del motore non supera quella atmosferica; dopodiché , insistendo con la richiesta di potenza, il flusso e la temperatura dei gas prodotti dalla combustione aumentano ed appena questi sono sufficienti a fornire una sovrapressione s'innesca una reazione a catena che porta ad una vera e propria esplosione di potenza che può essere fermata solo da due evenienze, la distruzione del motore o l'apertura della valvola wastegate (in verità vi è una terza passibilità: alzare il piede dall'acceleratore, ma questa non la prendo neanche in considerazione!).
Un motore turbo si adegua al carico che subisce il motore ed è facilmente verificabile: partendo da fermi, accelerate fino a raggiungere nella marcia più alta una velocità che sia quella di crociera del veicolo; tenendo sotto controllo il manometro della pressione vedrete che essa aumenterà ad ogni cambio di marcia fino al massimo, ma, stabilizzandosi la velocità (a parità di pressione sull'acceleratore) essa tenderà a diminuire. Per la stessa ragione è impossibile arrivare alla massima pressione accelerando il motore in folle.
Questo fatto è quello che favorisce in modo notevole l'utilizzo di un motore turbo in una gara in salita: non tenendo conto della variazione di potenza a seconda dell'altezza, maggiore è il carico che deve vincere il motore per spingere la macchina e maggiore automaticamente diventa la pressione di sovralimentazione.
Com'è fatto un turbo-compressore
Il suo aspetto è standardizzato per cui, chiunque sia il produttore, la forma è sempre la medesima ed identici i principi di funzionamento; l'unica parte in cui si hanno delle differenze di costruzione e di azionamento è la valvola Wastegate.
Analizzato nelle sue varie parti è composto da:
1- una prima ventola mossa dai gas di scarico racchiusa in un corpo, detto chiocciola, normalmente in ghisa ed avente la forma di una spirale (la turbina);
2- un corpo centrale destinato a supportare i cuscinetti e la lubrificazione dell'asse che unisce le due ventole;
3- una seconda ventola destinata a succhiare ed a comprimere l'aria racchiusa in un corpo di alluminio con la forma sempre a spirale detta girante del compressore; è questa la più importante delle due perché il diametro, l'inclinazione e l'altezza delle pale, il regime di rotazione messi in rapporto fra loro danno il campo operativo entro il quale dovrà svolgere la propria funzione l'intera turbina, nonché il suo rendimento.
Il suo aspetto è standardizzato per cui, chiunque sia il produttore, la forma è sempre la medesima ed identici i principi di funzionamento; l'unica parte in cui si hanno delle differenze di costruzione e di azionamento è la valvola Wastegate. Analizzato nelle sue varie parti è composto da:
1- una prima ventola mossa dai gas di scarico racchiusa in un corpo, detto chiocciola, normalmente in ghisa ed avente la forma di una spirale (la turbina);
2- un corpo centrale destinato a supportare i cuscinetti e la lubrificazione dell'asse che unisce le due ventole;
3- una seconda ventola destinata a succhiare ed a comprimere l'aria racchiusa in un corpo di alluminio con la forma sempre a spirale detta girante del compressore; è questa la più importante delle due perché il diametro, l'inclinazione e l'altezza delle pale, il regime di rotazione messi in rapporto fra loro danno il campo operativo entro il quale dovrà svolgere la propria funzione l'intera turbina, nonché il suo rendimento.
La valvola Wastegate
L'azionamento di questa valvola può essere meccanico, pneumatico o elettronico (gestito da una centralina) e normalmente e prevista una certa regolazione della Wastegate in modo da ottimizzarne il funzionamento.
Può essere collocata a ridosso della chiocciola o piazzata sul collettore di scarico per indirizzare una porzione dei gas combusti direttamente a valle del turbocompressore senza attraversarlo ..
La valvola by-pass e la valvola pop-off
La valvola di 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 tubo di depressione che parte a valle della "farfalla" comandata dall'acceleratore e ne provoca l'apertura.
Sono possibili due schemi di utilizzo:
nello schema con valvola pop-off (tipico delle vetture preparate) l'aria viene deviata verso l'esterno ed è questo che produce il famoso sibilo in fase di rilascio dei motori turbo da gara; normalmente queste valvole sono perfettamente calibrate o regolabili, permettendo quindi un maggior controllo senza inutili abbassamenti di pressione.
L'overboost
Oltre alle due valvole precedentemente descritte c'è un terzo 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 wastegate 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 mantenendola per un tempo prestabilito, dopodiché la wastegate torna a svolgere il proprio compito facendo tornare la pressione di sovralimentazione al valore di taratura. L'intercooler
Svolge la funzione di raffreddare l'aria di alimentazione del motore, infatti più aumenta la temperatura dell'aria più essa si espande e diventa meno densa e quindi a parità di pressione pompiamo meno aria nel motore; il rendimento dello stesso cala ed aumenta immediatamente quello che è il maggior pericolo di un motore turbo: l'autoaccensione.
Per svolgere bene il suo compito l'intercooler ha bisogno di un grande flusso d'aria che lo attraversi e pertanto sia davanti che dietro nulla deve impedire il libero fluire dell'aria ed è anche chiaro che maggiori saranno le dimensioni della superficie dissipante maggiore sarà la potenza a parità di pressione. Per sottolineare l'importanza della densità dell'aria aspirata basti pensare a quando si va in montagna: salendo di altitudine la densità dell'aria diminuisce e solitamente viene indicata (per i motori turbo) una perdita di potenza del 1,5% ogni 100 metri di altitudine in più e quindi a 1000 metri avrete già perso il 15 % di potenza!
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