Autore Topic: descrizione abbastanza esauriente sui motori da rallylink  (Letto 3570 volte)

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SOVRALIMENTAZIONE
La sovralimentazione in un motore a scoppio consiste nell’immettere nei suoi cilindri una quantità di miscela (aria-benzina per i benzina o solo aria per i diesel) maggiore di quella che il motore stesso sarebbe capace di aspirare da sé. E’ il miglior sistema per migliorare il rapporto Potenza/Cilindrata, ed è infatti oggi a tutti gli effetti largamente utilizzato. Il volume del gas nel cilindro è sempre lo stesso; quella che aumenta è la densità del gas stesso. Di conseguenza, ad ogni ciclo viene liberata una maggiore quantità di energia termica, le fasi utili diventano più vigorose e, a parità di regime di rotazione, la potenza aumenta. L’unico modo per introdurre aria più densa di quella che il motore aspirerebbe da sé grazie solamente alla pressione atmosferica e al pompaggio dei pistoni è ovviamente quello di pressarla. Le pressioni massime e soprattutto medie aumentano, la combustione interessa un maggior numero di molecole di aria e carburante e si sviluppa una quantità maggiore di energia termica, parte della quale, ovviamente, viene raccolta dal pistone sotto forma di energia meccanica.
I principali dispositivi utilizzati per sovralimentare un motore sono i turbocompressori e i compressori volumetrici.

TURBOCOMPRESSORE
Il turbocompressore (turbo, per gli amici) è nato in Svizzera nel 1905 ad opera dello svizzero Albert Buchi (o Buci?!). Fino ai primi anni ’60 fu utilizzato esclusivamente sui motori diesel o aeronautici; la necessità di un dispositivo che risolvesse il problema dei velivoli che più salivano di quota più perdevano potenza (a causa della rarefazione dell’aria) portò allo studio del turbo, che proprio dagli anni ’60 cominciò ad apparire negli autoveicoli, grazie all’iniziativa di alcuni costruttori come Garrett, KKK, Hitachi, Alfa Romeo. La prima applicazione su un’auto benzina fu sull’americana Corvair, mentre in Europa i primi tentativi vennero fatti da BMW Porsche. L’intuito delle potenzialità del turbocompressore rilanciò la sovralimentazione negli anni ’70, culminando anche commercialmente (soprattutto per quanto riguarda la Renault) negli ’80 con i trionfi in Formula Uno; qui un 1500cc riusciva, con il turbo, a superare i 1200 cavalli! Nell’ultimo anno in cui la sovralimentazione fu libera (correva, in tutti i sensi, l’anno 1986) in F1 si oltrepassarono i 5 bar, poi fu limitata a 4, a 2.5 ed infine ne fu vietato l’utilizzo per manifesta superiorità nei confronti dei motori aspirati (cioè senza turbo)! Ma quando venne abolito il turbocompressore nelle gare di F1, a detta dei tecnici, esso era ancora ben lontano dall’arrivare all’apice del suo sviluppo, lasciando così intendere che i livelli di potenza ottenuti erano ancora “tranquillamente” superabili…
Concettualmente un turbocompressore oggi utilizzato è molto semplice, ma le soluzioni costruttive a cui si è arrivati dopo anni e anni di ricerca sono estremamente sofisticate.
Il turbocompressore è principalmente un compressore centrifugo, mosso per mezzo di un alberino da una turbina centripeta azionata dal flusso dei gas di scarico. Le giranti della turbina e del compressore sono simili, solo che hanno i flussi di entrata e uscita invertiti. Praticamente, i gas di scarico del motore passano in una delle due chiocciole del turbocompressore, la turbina (generalmente in ghisa), azionandone la girante che, per mezzo di un alberino, fa girare un’altra girante (in lega di alluminio, realizzata per microfusione), quella del compressore, che pompa aria (pulita, nuova) all’interno dei condotti di aspirazione. Il turbocompressore è quindi a grandi linee formato da un carter centrale ai cui lati sono montati altri due carter, all’interno delle cui chiocciole ci sono due giranti (munite ovviamente di palette), calettate sullo stesso albero (cui il carter permette lubrificazione e raffreddamento), supportato da due cuscinetti (generalmente, nella produzione di serie, due bussole flottanti, montate nel carter centrale, o comunque cuscinetti volventi o a sfere). I turbocompressori sono dunque macchine a fluido motrici e operatrici, in quanto in parte ricevono lavoro dal fluido (gas di scarico), e in parte operano lavoro sul fluido (aria verso i cilindri). Con il loro principio, i turbocompressori utilizzano un’energia, quella dei gas di scarico, che altrimenti finirebbe sprecata; certo, l’azionamento del meccanismo non è del tutto gratuito, in quanto naturalmente allo scarico si crea una certa contropressione, ma il bilancio complessivo è comunque evidentemente vantaggioso. Cosa importantissima da capire è che più veloce gira la turbina meno fatica fa essa a pompare ulteriore aria: la portata d’aria lavorata cresce con il quadrato della velocità di rotazione della turbina, così se 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, bensì 4 volte tanto e nello stesso tempo la sovrapressione cresce in modo vertiginoso, da circa 0,2 bar a 1,6 bar, con un incremento quindi di ben 8 volte! Questo determina il turbo lag, ovvero una sensibile lentezza di risposta iniziale, seguita poi però da un’eccezionale escalation di potenza. Per contenere inerzia, peso e ingombro, le giranti di turbina e compressore hanno tuttavia un diametro piuttosto contenuto. Quando a bassi regimi la spinta dei gas di scarico non è sufficiente a far girare velocemente le pale della turbina, la pressione di alimentazione non supera quella atmosferica; ma, se si schiaccia l’acceleratore, flusso e temperatura dei gas di scarico aumentano e si innesca una sorta di 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 di una speciale valvola, la wastegate (in verità vi è una terza possibilità: alzare il piede destro, ma questa non la prendiamo neanche in considerazione!). Importante notare che (verificabile se forniti di apposito manometro) il turbo si adegua al carico che subisce il motore: se acceleriamo, fino a prima di ogni cambio di marcia la pressione aumenterà, ma, una volta raggiunta una velocità di crociera costante, a parità cioè di pressione sull’acceleratore, essa tenderà a diminuire. E’ lo stesso motivo per cui è impossibile raggiungere la massima pressione accelerando il motore in folle. E questo è un fatto che favorisce notevolmente un motore turbo in una gara in salita: infatti (non teniamo conto della variazione di rarefazione dell’aria a seconda dell’altitudine), maggiore è il carico che il motore deve vincere e maggiore automaticamente sarà la pressione di sovralimentazione.
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La wastegate è una valvola che ha il compito di tenere sotto controllo la pressione del turbocompressore. Questo per due motivi:salvaguardare la turbina e contenere il turbo-lag. La wastegate (dispositivo in passato azionato meccanicamente, ora elettronicamente), posta sul corpo di scarico del turbocompressore, è tarata ad un certo valore di sovralimentazione, oltre il quale fa evacuare da un condotto di bypass una parte dei gas combusti, evitando che questi raggiungano la turbina. In questo modo, raggiunta una determinata pressione, questa rimane praticamente invariata anche se il regime di rotazione del motore aumenta ulteriormente. Così, oltre a salvaguardare la turbina (che comunemente ruota a 130.000-150.000 giri/min, ma in alcuni casi può anche superare i 200.000 giri/min), si contiene l’effetto di ritardo di risposta al richiamo dell’acceleratore (turbo-lag), dovuto all’inerzia del turbo stesso. Si adottano così turbo relativamente “piccoli”, capaci di rispondere con sufficiente prontezza al richiamo del gas e di fornire allo stesso tempo un’accettabile pressione di sovralimentazione già ai regimi medio-bassi.
Esiste un dispositivo, l’overboost, capace di “ingannare” la wastegate per un determinato lasso di tempo, ritardandola, e permettendo così di raggiungere valori di pressione di picco in modo da avere un surplus di cavalli nel momento di necessità. Infatti questo dispositivo è spesso azionabile manualmente (tramite un interruttore all’interno dell’abitacolo), ma può anche essere meccanico o elettronico. Dunque, trascorso il breve tempo d’azione dell’overboost, la wastegate riprende il suo funzionamento, facendo tornare la pressione di sovralimentazione ai livelli di taratura.
Ci sono poi (due) valvole predisposte a salvaguardare l’integrità della farfalla (se il motore è a benzina), delle tubazioni e della girante del compressore, peraltro particolarmente “delicata”, nel momento in cui si lascia l’acceleratore. Infatti, quando si solleva il piede dal gas, la girante del compressore continua inevitabilmente per un po’ (anche per inerzia) a girare velocemente pompando ulteriore aria nel condotto che ora risulta essere chiuso; per non danneggiare soprattutto il turbo, con una di queste valvole si apre una via di fuga per sfogare l’eccesso di pressione. Queste sono la valvola by-pass e la pop-off (o blow-off). La differenza tra le due sta nel fatto che, mentre la by-pass riconvoglia l’aria sfogata nel collettore d’aspirazione (in corrispondenza del manicotto tra il debimetro e il turbocompressore), la pop-off la sfoga all’esterno. Naturalmente ognuna delle due valvole ha vantaggi e svantaggi propri. Con la by-pass l’aria non viene persa ma riutilizzata, però più calda, mentre con la pop-off si ha un ricambio d’aria, sempre fresca. Però la by-pass permette di viaggiare a medie autostradali piuttosto elevate, senza sforzare oltremisura il turbo, proprio grazie al piccolo grado di sovralimentazione in rilascio, mentre con la pop-off si avverte un maggiore turbo lag. Un motore turbo dotato di valvola by-pass è quindi più progressivo, mentre uno dotato di valvola pop-off è più secco, violento e dirompente. E’ per questo che nella produzione di serie, adottando elevate pressioni di sovralimentazione , i costruttori preferiscono impiegare una by-pass, mentre nelle profonde elaborazioni si preferisce una pop-off (questo anche e soprattutto per il famosissimo effetto sonoro tipo fischio che si ha in fase di rilascio, spesso più coreografico che utile, soprattutto nei diesel, dove non c’è nessuna farfalla da salvaguardare). Con la pop-off comunque si lavora effettivamente con aria più fresca (e quindi migliore per un motore, più ricca di ossigeno), mentre con la by-pass si ha una diminuzione di freno motore in rilascio. D’altra parte, c’è da considerare che l’aria che la pop-off sfoga invece di “riciclare” (così come fa invece la by-pass) era stata preventivamente misurata dal debimetro, ed essendo naturalmente anche in funzione di quest’informazione che la centralina lavora, il corretto rapporto aria-carburante viene alterato. Comunque, queste due valvole sono perfettamente regolabili e calibrate, permettendo quindi un sufficiente controllo della situazione che evita inutili eventuali abbassamenti di pressione.
Tra gli altri sistemi applicabili a un motore turbocompresso c’è anche il famoso bang-bang, artifizio tanto utile quanto spettacolare studiato nell’ambito dei rally e che non scappa di certo agli occhi e alle orecchie di un appassionato. Questo dispositivo (come del resto tanti altri) vuole evitare il celebre turbo-lag, uno dei peggior difetti di un motore sovralimentato. Consiste nel lasciare che gli iniettori continuino ad alimentare i cilindri anche quando, alzato il piede dell’acceleratore, la farfalla è parzialmente o totalmente chiusa, ritardando contemporaneamente al massimo l’anticipo di accensione: in questo modo la miscela aria-benzina brucia soltanto in piccola parte e la gran quantità di gas incombusti emessi dal motore in queste condizioni di lavoro tende ad esplodere (accendendosi spontaneamente) nei roventi collettori di scarico, dove (soprattutto se la farfalla è quasi completamente chiusa) viene bypassata dell’aria fresca per facilitare questa anomala combustione; queste esplosioni generano quindi onde di pressione che mantengono in movimento al turbina, ovviando così al turbo-lag in fase di rilascio. Questo sistema comporta però un paio di svantaggi: uno è che con la bang-bang il catalizzatore viene in poco tempo letteralmente annientato, e l’altro è l’assenza pressoché totale di freno motore in fase di rilascio (poiché il motore in pratica non scende sotto i 2500 giri circa!). Il bang-bang viene di solito utilizzato in quelle competizioni quali rally e gare in salita in cui il turbo-lag è un difetto evidentissimo cui rimediare e spesso dà vita a quel spettacolare ritorno di fiamma accompagnato da un fragoroso bang-bang (appunto) che possiamo ammirare nei passaggi delle prove speciali rallystiche, dove la pressione di sovralimentazione viene tenuta pressoché costante al valore di circa 1.5 bar anche in rilascio proprio grazie al bang-bang.
Nuovo metodo per controllare a piacere il valore e i tempi di pressione massima è il superpicco. E’ un dispositivo che dialoga con la centralina del motore e permette di modificare, in base alle proprie esigenze, determinati parametri di elaborazione di un motore turbocompresso. Se si vuole una notevole sovrapressione, cioè, la si può ottenere in pratica a qualsiasi regime, di modo da evitare innalzamenti di temperature che si potrebbero verificare ad alti giri (indicativamente sopra i 6000), quando gli iniettori potrebbero non riuscire a fornire il necessario flusso di carburante, generando uno smagrimento della miscela tale da bucare i pistoni. Aumentando così la pressione a un range di giri più basso con il superpicco si può anche allungare il tempo di discesa dalla pressione di picco a quella di regime.
Recente innovazione tecnica, dimostratasi molto efficace per ovviare ancora una volta al famoso turbo-lag (che si avverte molto di più su un motore a benzina rispetto che su uno a gasolio) e migliorare la coppia ai bassi regimi, è l’adozione di un turbocompressore con turbina dotata di geometria variabile. Questa soluzione prevede l’equipaggiamento dello statore (la parte fissa cioè) della turbina di una serie di palette fulcrate per mezzo delle quali è possibile variare, “in corsa”, la cosiddetta permeabilità della turbina stessa; infatti, cambiando l’inclinazione di queste palette, si modifica la sezione di passaggio dei gas combusti all’interno del turbo. In questo modo il turbocompressore risulta adatto sia per gli alti che per i bassi regimi; è un po’ come se venissero adottati in contemporanea due turbo, uno di piccole e l’altro di grandi dimensioni, sfruttando gradualmente l’uno e/o l’altro. Tra l’altro, impiegare un turbo a geometria variabile può consentire anche di fare a meno della wastegate. Ultimamente, i movimenti delle palette fulcrate dello statore della turbina sono sempre più spesso gestiti da una centralina elettronica e non più da una capsula pneumatica. Da qualche anno, sono molti i costruttori di serie che optano per la geometria variabile, anche su modelli di un certo livello.

In definitiva, c’è un’altra considerazione da fare sui motori turbo: infatti, il turbocompressore, fornendo già grandi vantaggi su un motore a benzina, sembra addirittura nato per essere montato su un diesel. Già, perché il volume dei gas di scarico è elevato anche in fase di rilascio (l’erogazione della potenza viene regolata intervenendo esclusivamente sulla mandata del gasolio e il motore respira sempre liberamente, al contrario di un benzina); poi, visto che la temperatura dei gas combusti è meno elevata rispetto a un benzina, le sollecitazioni termiche cui è sottoposta la turbina sono più basse. Grandissimo vantaggio è che sia possibile adottare pressioni di sovralimentazione anche piuttosto elevate senza dover abbassare il rapporto di compressione, poiché, rispetto a un motore a benzina, in un diesel non esiste il rischio detonazione. Questi vantaggi si possono apprezzare sui sempre più diffusi motori turbocompressi diesel che oggi dominano la scena, tanto sulle auto quanto sui camion. Gli unici limiti sono così posti dalle sollecitazioni termiche e meccaniche cui sono sottoposti i componenti a diretta esposizione ai gas in combustione: ricordare che queste sollecitazioni crescono in maniera anche significativa all’aumentare della pressione di sovralimentazione.
Tra i parametri più importanti cui tenere conto al momento di scegliere un turbo, ci sono il cosiddetto “trim” della girante del compressore e il rapporto (A/R) fra la sezione del condotto di ingresso e il raggio di curvatura del condotto stesso in tal punto (questo rapporto ci dà la permeabilità della turbina).
Gli ultimi sviluppi tecnologici del mondo dei turbo interessano soprattutto il materiale della turbina e i cuscinetti. La girante turbina, infatti, in alcune recenti applicazioni si fabbrica in ceramica; essendo così particolarmente più leggera rispetto ad una in superlega (nimonic, inconel), permette una minore inerzia (cioè meno turbo-lag!); inoltre, questo materiale, in genere costituito da nitruro di silicio, assicura un’eccezionale resistenza alle elevate temperature e un ridotto coefficiente di dilatazione, anche se c’è il problema della grande fragilità e del costo, non proprio modesto. Ultimamente, poi, con i cuscinetti a sfere al posto delle bronzine, si ha un minore attrito (in particolare ai regimi medio-bassi) e quindi un ulteriore miglioramento dei tempi di risposta del turbo al richiamo del gas.
Per prolungare al meglio la vita di un turbocompressore occorre tenere a mente alcuni accorgimenti: innanzitutto, all’avvio del motore, specie dopo una sosta prolungata o in presenza di temperature esterne particolarmente rigide, siccome l’olio di lubrificazione dell’alberino che collega le due giranti ha bisogno di qualche minuto per entrate in temperatura ottimale di esercizio, non “tirare” la macchina subito dopo la sua messa in moto, ma lasciarla “scaldare” un po’ (non sarebbe niente male l’adozione di un termometro che indichi appunto la temperatura dell’olio stesso). Altra situazione critica è quando si spegne il propulsore (soprattutto dopo una bella tirata, magari autostradale); infatti, siccome le temperature del turbo possono essere altissime, chiudendo così improvvisamente il flusso d’olio (sia per la lubrificazione che per il raffreddamento), l’olio che rimane direttamente a contatto col corpo rovente brucia e lascia depositi solidi che finiscono per ridurre la vita delle boccole di supporto dell’alberino; lasciare quindi girare al minimo il motore per uno o due minuti circa prima di spegnerlo, onde assicurare accurati lubrificazione e raffreddamento al turbo; per questo motivo, alcune auto montano dei circuiti di ritardo che continuano a far girare la pompa per qualche minuto dopo lo spegnimento del motore.
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COMPRESSORE VOLUMETRICO
Per ridurre quanto più possibile l’inerzia (o turbo-lag, chiamatela come volete) del turbocompressore, bisogna che ad impartire il moto alla turbina non sia un fluido comprimibile (come appunto i gas di scarico del motore) ma qualcosa di più “immediato”; ed ecco che, di fronte a questa problematica, i pionieri dell’automobilismo inventarono un compressore d’aria ricevente il moto direttamente dal propulsore, tramite cinghia, catena o ingranaggi (in passato) collegati all’albero motore; questo aggeggio prese il nome di compressore volumetrico (perché ad ogni ciclo sposta sempre la stessa quantità di fluido).
I compressori volumetrici possono essere anche a viti, palette o profili a spirale, ma il più diffuso è senz’altro quello a lobi, detto anche Roots. Qui dentro un carter ci sono due rotori provvisti di due o tre lobi, che durante la rotazione, sfiorandosi senza toccarsi, pompano aria. I rotori possono essere dritti o con lobi ad andamento a spirale e sono opportunamente sincronizzati da una coppia di ingranaggi. Notare che in questi compressori l’aria non viene compressa internamente ma esternamente. Ultimamente sono stati realizzati compressori volumetrici provvisti di rotori con riporti di PTFE, capaci di toccarsi lievemente durante le rotazioni senza dare origine a problemi di sorta. In questo tipo di compressori l’aria viene pompata in maniera pulsante e non uniforme. Famosi, soprattutto in America, sono i volumetrici dotati di rotori a due lobi dritti, poiché nel corso del funzionamento sono in grado di emettere un vero e proprio ululato! I Roots sono praticamente d’obbligo sui dragsters americani…
Esiste un altro tipo di compressori volumetrici particolarmente apprezzati: il Lysholm. Anche in questo caso nel carter troviamo due rotori, ma qui il flusso dell’aria è assiale (avviene cioè longitudinalmente all’interno del carter), invece che trasversale (come accade nei Roots). Inoltre, la compressione è interna e graduale; questo perché i due rotori sono dotati di lobi con andamento elicoidale e profili coniugati (infatti i compressori Lysholm vengono anche detti “a vite”) che ruotano, come nei Roots, sfiorandosi senza toccarsi. I Lysholm hanno un elevato rendimento e forniscono eccellenti prestazioni, ma la loro diffusione è stata ostacolata, in passato, dalle difficoltà delle lavorazioni e di conseguenza dagli elevati costi di produzione; oggi, che questi limiti sono in gran parte superati, grazie alla tecnologia, il compressore Lysholm si sta diffondendo anche su auto di un certo livello.
C’è un altro tipo di compressori, quelli centrifughi, veri e propri acceleratori di flusso la cui portata cresce con legge esponenziale in funzione del regime di rotazione del motore. I compressori centrifughi azionati meccanicamente sono stati utilizzati, in un passato ormai piuttosto lontano, su certe macchine da competizione destinate agli ovali americani. Oggi si può trovare il Paxton, il cui sistema di comando di tipo meccanico incorpora una specie di vero e proprio variatore automatico di rapporto. Prodotto negli USA, si monta anche da noi, con risultati particolarmente apprezzabili.
Tornando ai compressori volumetrici di prima, ricordiamo che essi, grazie a un comando di tipo meccanico, entrano in azione sin da i bassi regimi (a differenza del turbo), fornendo un notevole incremento di potenza (accompagnato da elasticità di marcia) ed eliminando il turbo-lag. Ovviamente, però, ci sono degli svantaggi anche per quanto riguarda questi dipositivi: essi, infatti, a parte il fatto che agli regimi (dove il turbo è eccezionale) sono praticamente inutili, essendo collegati meccanicamente al motore gli rubano una non trascurabile quantità di potenza (che in media si quantifica in circa un paio di cavalli); il turbocompressore invece utilizza un’energia che altrimenti andrebbe praticamente sprecata.
Il compressore volumetrico ebbe un periodo di eccezionale sviluppo nelle competizioni della prima metà del ‘900. Riaffiorò poi tra la fine degli anni ’70 e i primi ’80, quando la FIAT produsse una serie di automobili sovralimentate appunto col volumetrico. Apripista fu la 131 Abarth Racing “volumetrico”, ma siccome questa denominazione si rivelò abbastanza improponibile, cominciarono le “Volumex”, come, ad esempio, le Lancia Rally 037. Si dice che tutte queste vetture sovralimentate col volumetrico montassero lo stesso propulsore: un bialbero 1995cc da 135 cv. Tra le più recenti applicazioni del volumetrico citiamo la serie Kompressor della Mercedes, mentre quella della celeberrima Lancia Delta S4 è tutta un’altra storia…

INTERCOOLER
Conseguenza dell’azione di un compressore (turbo o volumetrico che sia) è, oltre all’aumento di pressione, anche quello di temperatura dell’aria (o della miscela aria-carburante). E la cosa è molto negativa, in quanto si sa che l’aria più calda è meno densa (nell’unità di volume, cioè, a parità di pressione, vi è un minor numero di molecole di fluido); oltre a questo, c’è anche da tenere conto che al crescere della temperatura del fluido che entra nella camera di combustione, aumentano naturalmente anche le temperature del ciclo, crescono così le sollecitazioni termiche e il rischio di detonazione o di autoaccensione, che è il pericolo maggiore di un motore sovralimentato (benzina). E’ quindi evidente che il fluido dev’essere il più fresco possibile, e così, quando la pressione di sovralimentazione supera un certo valore, tra compressore e propulsore viene montato uno scambiatore di calore, una sorta di radiatore aria-aria (o, a volte, aria-acqua): l’intercooler. Questi dispositivi sono realizzati in lega di alluminio e, in alcune auto, per motivi di ingombro o perché la pressione di sovralimentazione non è particolarmente elevata, possono anche essere piazzati orizzontalmente (come nella Mini Cooper S, per esempio, quella con l’apposita presa d’aria sul cofano). Per comprendere l’importanza dell’intercooler basta tener conto che l’aria in uscita dalla chiocciola del compressore (in un turbo), può anche arrivare a 160 °C (e una temperatura così alta vanificherebbe praticamente gli sforzi fatti per guadagnare cavalli), e l’intercooler la può portare anche a 50-60 °C, valore accettabile ad alte pressioni (tuttavia, il valore ottimale di “respirazione” di un motore, sia turbo che aspirato ovviamente, non supera circa i 25 gradi). Un altro esempio sull’importanza della densità dell’aria ci è fornito dall’altitudine: quando si va in montagna, a causa della rarefazione dell’aria, ogni 100 metri di altitudine si perde anche l’1,5% di potenza; questo vuol dire che dopo 1000 metri il motore avrà già perso il 15% di potenza (ecco spiegati certi problemi al Rally del Messico)! Infine, tornando alla refrigerazione dell’aria, pensate che 10 °C in meno dell’aria significano un aumento della sua massa volumica pari circa al 3% ed un incremento di potenza del 3,5%! Ovviamente un intercooler, per svolgere bene il proprio compito, dev’essere il più grande possibile e l’aria che lo attraversa dev’essere il più possibile libera di fluire.

CONCLUSIONI
In definitiva, che sostanziali differenze ci sono fra una sovralimentazione da turbo ed una da volumetrico? Molto sinteticamente, alla luce di quanto detto precedentemente, il turbo spinge agli alti regimi, mentre il compressore volumetrico ai bassi. Se si vuole sapere se è meglio adottare un volumetrico o un turbo, beh, diciamo che ci vorrebbero entrambi! Però la cosa è quasi (e sottolineo quasi…) impossibile (non per la Delta S4, però…), se consideriamo le pressioni in gioco e la gestione dei dispositivi tramite valvole e centraline varie…
Comunque, se uno volesse sovralimentare un motore originariamente aspirato, la scelta tra i due dispositivi dipenderebbe dal fatto che se si vuole una spinta costante fin dai bassi regimi, ma fino indicativamente ad un valore intorno ai 3500-4000 giri motore, allora si adotta un compressore volumetrico, mentre se quello che si vuole ottenere è un vero e proprio dirompente “calcio nel sedere” a giri più alti, allora è il caso di montare sulla propria bambina un bel turbocompressore. Dal punto di vista pratico è generalmente più facile montare un volumetrico piuttosto che un turbo, infatti nel primo caso le pressioni gioco sono minori e solitamente non occorre aprire il motore per abbassare il rapporto di compressione (indicativamente ad un valore di 7:1, onde evitare, in un benzina, il rischio detonazione, abbassando pressioni e temperature massime dei cicli), lavorare quindi la testa (inclusa sostituzione della guarnizione), cambiare i pistoni, adottare determinate valvole (come la wastegate, la pop-off,…), realizzare la flangia d’attacco della turbina al collettore di scarico,…, e (importantissimo!) assicurare l’adeguato raffreddamento sia al turbocompressore stesso che ai pistoni (dove, nei diesel più spinti, infatti, in prossimità delle cave per i segmenti viene praticata una canalizzazione anulare per la circolazione d’olio), oltre che ovviamente all’aria (con l’intercooler); in alcuni casi poi si varia anche la fasatura di accensione e in altri si interviene sul diagramma di distribuzione, riducendo gli incroci delle valvole: in questo modo si spostano le coppie motrici massime verso regimi motore più bassi (inoltre, il propulsore gira più fluido al minimo e si riduce la quantità di idrocarburi incombusti emessi); in altri ancora si modifica il titolo della miscela aria-benzina (se è ricco, cioè con un po’ più di benzina rispetto al valore ottimale, le sollecitazioni termiche sono minori e il rischio di detonazione più lontano); fondamentale poi impiegare benzina ad alto numero di ottano. In sostanza, morale della favola, di solito, se una macchina nasce aspirata, beh, conviene farla morire aspirata!
Per i motori sovralimentati, si distinguono principalmente due livelli di sovralimentazione: uno “spinto” ed uno “medio-leggero”. Il primo prevede una pressione di sovralimentazione che supera quella atmosferica generalmente per un valore compreso tra 0,70 e 1 bar. Il secondo, invece, raggiunge valori di sovralimentazione superiori alla pressione atmosferica compresi indicativamente tra 0,40 e 0,55 bar. Ultimamente, questa sovralimentazione medio-leggera viene preferita dai costruttori in quanto è sufficiente per ottenere miglioramenti importanti per la “classe” di un modello.
E per chiudere in bellezza, non potevo non parlare anche di lei, la mitica Lancia Delta S4… Ci vorrebbero chilometri di pagine per trattarla, noi ci “limiteremo” al suo sistema di sovralimentazione. Infatti, l’intramontabile mostro dei Gruppo B era ed è assolutamente unico sotto quest’aspetto, poiché per sovralimentare il 1800cc non usava un turbo o un volumetrico, bensì tutti e due! Ottenendo, con grande razionalità, il meglio da entrambi, arrivò a raggiungere potenze “leggendarie” oltre i 600 cavalli (anche se la versione ufficiale ne dichiarava 480 per la gara e 250 per la stradale)!!! Il sistema prevedeva di sfruttare il compressore volumetrico (per la precisione, il Volumex, a lobi) ai bassi regimi e, al crescere del regime di rotazione del motore, aumentava progressivamente la spinta del turbocompressore; grazie ad un sistema di valvole, per un po’ i due dispositivi lavoravano insieme, poi, agli alti regimi, una by-pass escludeva praticamente il volumetrico, il quale, restando comunque collegato meccanicamente al propulsore, non assorbiva praticamente potenza (girando a vuoto). Dunque, disponendo della prorompente erogazione di un turbo, si evitava il turbo-lag grazie all’azione del volumetrico, che dava il tempo alla turbina stessa di “prendere i giri”. Il geniale circuito di sovralimentazione dell’S4 non poteva non prevedere inoltre due intercooler…
troppe cose da fare e cosi poco tempo,chi va piano rallenta anche te digli di smettere

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