Autore: PSGP
Tanta coppia e tanta potenza? Si con il turbo a Geometria Variabile.

Come precedentemente citato i costruttori di turbo hanno dedicato grande parte delle proprie risorse alla ricerca di soluzioni capaci di consentire elevate coppie a giri bassissimi e di elevate potenze ai giri massimi. Il solito concetto da tutti perseguito della “botte piena e la moglie ubriaca”.
Nel mondo dei motori tutti gli organi hanno un regime di massima efficienza ed è assai difficile poter soddisfare le esigenze dei piloti più agguerriti.
Sono apparsi all’orizzonte assi a cammes con fasature variabili, collettori di aspirazione anch’essi variabili e come accennato, per i motori turbo benzina, soluzioni con carter turbina con doppia voluta (Twin Scroll). Tutto fantastico ma cosa è accaduto nei motori Diesel? Dalle Golf prima serie a quelle odierne il regime di coppia massima è sceso moltissimo da circa 2.600 giri a 1.800 ed il valore assoluto di coppia invece è salito ai livelli dei motori benzina. A fronte di ciò non abbiamo notato nessun calo di potenza anzi dai 90 CV dei motori 1.8 litri siamo ormai arrivati ai 150 CV. Un miglioramento incredibile nell’arco di 10 – 15 anni. Tutto questo è dovuto ad un lavoro di miglioramento tecnico dell’efficienza motore con revisione delle camere di scoppio e dei condotti di aspirazione e scarico ma certo questo non sarebbe stato sufficiente. Il vero piccolo segreto è stata l’introduzione all’interno della parte calda del turbo di un sistema di palette poste radialmente alla girante turbina. Ma a che serve questo piccolo sistema simile ad un ingranaggio d’orologio? Molto semplice serve a variare la sezione d’immissione dei gas di scarico. Ai bassi regimi la massa di gas è assai ridotta e la loro energia termica è molto bassa infatti le temperature dei gas non superano i 500° C. A fronte di simili condizioni la turbina non riesce ad immagazzinare potenza da trasferire al compressore ed ecco spiegato il fenomeno del Turbo Lag tanto criticato in certe applicazioni.
Agli alti regimi invece la sezione di strozza del carter turbina può diventare una sorta di tappo poiché la massa di gas è assai elevata e se il carter è troppo piccolo la pressione nel collettore di scarico diventa molto alta e di conseguenza anche le temperature dei gas di scarico aumentano. Il lavaggio motore ovvero la capacità di far transitare una grossa massa d’aria attraverso la camera di combustione peggiora.
Ecco che viene spontaneo pensare che la soluzione migliore è di avere una piccola sezione del carter turbina per i bassi regimi ed una grossa sezione per gli alti. Il concetto è semplice e sembra quasi banale ma certo non è semplice variare il foro di un corpo in ghisa. Da qui i costruttori di turbo hanno pensato che la soluzione migliore è inserire all’interno dei passaggi gas delle palette capaci di aprirsi e chiudersi in funzione della massa dei gas. Ai bassi regimi, quando l’energia termica è bassa, le palette saranno quasi del tutto chiuse consentendo di aumentare la velocità dei gas il che si traduce in energia cinetica che verrà assorbita dalla girante. Il compressore potrà elaborare una maggior quantità d’aria ed il motore genererà maggior potenza e massa di gas. Agli alti regimi il quantitativo di gas espulsi sarà molto elevato e la loro energia termica anche, in queste condizioni le palette verranno aperte lasciando defluire i gas verso la girante e consentendo di avere una pressione nel collettore di scarico non troppo elevata. Tutto ciò consente un buon lavaggio motore e quindi un ridotto consumo di carburante.
È facile capire che l’adattarsi della sezione di strozza della turbina ai regimi motore permette di operare sempre alla massima efficienza. Detto ciò potremmo dire che è tutto fantastico ma per la verità nasce un piccolo problema nel mondo del tuning. I compressori hanno una loro fascia di utilizzo così come una pompa o l’elica di una barca. Ai bassi giri se le pressioni sono troppo alte vanno in pompaggio ed agli alti giri vanno in over speed (fuorigiri). Con il sistema a geometria variabile il compressore opera in una fascia molto larga di portate di aria ed i progettisti studiano l’aerodinamica in modo molto preciso. Una piccola variazione delle condizioni di utilizzo può portare il compressore a rottura in caso di over speed oppure il motore può girare a “singhiozzo” nel regime di coppia massima (ciò è dovuto al pompaggio del compressore). La rimappatura dei motori con turbo a geometria variabile risulta essere assai a rischio se non effettuata da specialisti e soprattutto non consentirà mai di ottenere grandi potenze se non si modifica il compressore in modo corretto.
Per poter continuare nello sviluppo i costruttori di turbo stanno studiando dei sistemi atti a variare lo spettro d’utilizzo dei compressori e questo permetterà una maggior possibilità d’intervento nel mondo del tuning.

Proprietà : Saito s.r.l..
Scritto da : PSGP
Data stesura : 8 Aprile 2006

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