Il turbocompressore, volgarmente chiamato turbo, è un dispositivo meccanico la cui funzione è quella di sovralimentare un motore endotermico migliorandone le caratteristiche. Per capire correttamente il suo funzionamento bisogna introdurre il concetto della quantità di aria aspirata. E’ un concetto molto importante per ricercare potenze sempre più elevate . Esistono vari modi per incrementare la quantità d’aria all’ingresso di un motore, come ad esempio aumentarne la cilindrata o elevarne il regime di rotazione. La via più semplice resta comunque quella di inondare letteralmente d’aria la camera di combustione; è proprio in questa ultima ipotesi che entra in gioco il turbocompressore. Lo scopo del turbocompressore in pratica è quello di aumentare la densità dell’aria immessa, condizione questa che consente al motore di incrementare proporzionalmente la sua effettiva potenza.
Aumentare la densità dell’aria
Per aumentare la densità dell’aria si utilizza quindi il turbocompressore e spesso in serie troviamo uno scambiatore di calore anche detto intercooler, che svolge la funzione di raffreddare l’aria compressa. Questa configurazione consente di immettere in camera di scoppio una maggiorquantità di ossigeno, che consente a sua volta l’immissione di una massa maggiore di combustibile; è facilmente intuibile il perché si ottiene un incremento di potenza.
Come funziona
Il turbocompressore è costituito da due fondamentali elementi: ilcompressore e la turbina. Essi sono costituiti da una girante racchiusa in un corpo a forma di chiocciola che può ruotare ad un considerevole numero di giri. Il compressore e la turbina girano alla stessa velocità angolare in quanto sono resi solidali attraverso un alberino. Il turbo è un dispositivo intelligente, in quanto va a recuperare l’energia cinetica dei gas di scarico (andrebbe persa altrimenti), trasformandoli in energia meccanica utile per azionare la girante del compressore; l’aria compressa viene così immessa nel collettore di aspirazione, fornendo un volume d’aria altrimenti impossibile per un motore aspirato. Non meno importante è la funzione svolta dall’intercooler, dato che l’aria compressa tende ad aumentare la propria temperatura, lo scambiatore di calore permette di abbassarla aumentandone la densità.
Problematiche
L’adozione dei turbocompressori ha messo in evidenza alcune problematiche che si è tentato di risolvere nel corso degli anni, come ad esempio il fenomeno della detonazione dato da rapporti di compressione troppo elevati o non adeguati per il corretto funzionamento del sistema. Il bandolo della matassa lo si è trovato implementando delle valvole denominate wastegate e pop-off, delegate a sfogare o deviare all’esterno del sistema l’aria in immissione o i gas di scarico.
La valvola di wastegate
La valvola di wastegate è installata nel collettore di scarico e la sua apertura è direttamente proporzionale alla pressione di sovralimentazione. La sua funzione è quella di limitare il numero di giri delle due giranti, in modo che il motore non sia eccessivamente sollecitato da sovrappressioni. Il suo funzionamento è semplice: superati i limiti stabiliti in fase di progettazione, la pressione in eccesso vince la resistenza di una molla posta all’interno della valvola, deviando i gas di scarico verso l’esterno, consentendo al compressore di rallentare, riducendo di conseguenza la sovralimentazione.
