Turbocompressore a geometria variabile

[FOREVER85]

In questo breve spazio voglio spiegare come funziona il turbocompressore a geometria variabile che tra l'altro è la stessa turbina che monta la mia macchina...

Il tutto è collegato al collettore di scarico e ha lo scopo di aumentare il rendimento volumetrico del motore.

Le parti fondamentali sono:

• Elettrovalvola di comando attuatore pneumatico
• Attuatore pneumatico comando palette mobili
• Turbina
• Compressore
• Palette mobili (che poi vedremo a cosa servono)

Questa è la famosa elettrovalvola di comando attuatore...

Ora veniamo a noi ma come funziona questa turbina?
Prima di tutto la turbina a geometria variabile serve per due cose importantissime:

• Aumentare la velocità dei gas di scarico che investono la turbina ai bassi regimi motore.
• Rallentare la velocità dei gas di scarico che investono la turbina agli alti regimi.

Di conseguenza avremo una maggiore coppia motrice ai bassi regimi e una maggiore potenza massima agli alti regimi.

Il funzionamento è molto facile: aumentando i giri del motore si aumenta anche l'energia dei gas di scarico.
Di conseguenza aumenta la velocità della turbina e la pressione dell'aria che va ad agire sull'attuatore, messo in moto dall'elettrovalvola.
In questo preciso momento si alzano le famose palette che vanno a diminuire la potenza dell'aria, passano poi per lo scambiatore di calore (intercooler) e vanno poi a finire nella camera di combustione.

Funzionamento invece ai bassi regimi: quando il motore lavora ai bassi regimi, i gas di scarico possiedono una piccola quantità di energia e una turbina tradizionale girerebbe lentamente producendo cosi una limitata pressione di sovralimentazione.

Invece nella geometria variabile le famose palette mobili rimangono abbassate aumentando cosi la velocità dei gas di scarico in entrata e di conseguenza maggiore velocità della turbina e del compressore.
Spero di essere stato d'aiuto.

Un ultima cosa ci sono due cose importanti per far aumentare ancora di più la potenza di un motore:

• Un intercooler più grande, quindi maggiore capacità di smaltire il calore in ingresso.
• Modifica del rapporto di compressione nella testata (il rapporto tra il volume totale e il volume della camera di scoppio).

Quindi si può procedere in diversi modi :

1. Spianatura della testa se la camera di scoppio è nella testa
2. Montaggio di pistoni a cielo rialzato
3. Spianatura del monoblocco
4. Montaggio di pistoni con volume della camera di scoppio più piccolo
5. Montaggio di una guarnizione testa più sottile

 

[ataru moroboshi]

Alcune precisazioni per meglio compredere (spero) il discorso di forever:

il turbocompressore è un insieme di due giranti collegate e vincolate tra loro da un albero di trasmissione; le due giranti sono simili (ma non uguali) in cui una funge da turbina e l'altra da compressore; ognuna è chiusa in una propria cassa che ha uno sviluppo a chiocciola. Queste giranti differiscono per la forma delle palette. La turbina ha la funzione di trasformare l'energia del fluido (in questo caso i gas combusti) in energia meccanica (in pratica è la coppia che fa girare il compressore tramite l'alberino prima menzionato) mentre il compressore trasmorma l'energia meccanica ricevuta in lavoro sul fluido (comprime l'aria "fresca" da immettere nel cilindro dimodochè ne entri di più a parità di volume della camera di scoppio).

Per la turbina è importantissimo la forma delle palette perchè queste creano dei condotti convergenti-divergenti in cui avviene "fisicamente" la cessione di energia del fluido. Questo processo di conversione però avviene quando il fluido investe le palette in determinate condizioni e con determinati fattori. Cioè le turbina hanno dei range operativi oltre i quali queste non funzionano. Le palette mobili (che se notate sono anch'esse dei condottti convergenti cioè diminuiscono le pressione ed aumentano la velocità del fluido) predispongono l'ingresso del fluido sulla girante della turbina. Variando queste condizioni (variano i fattori geometrici dei condotti da cui il nome) si riesce a far funzionare la turbina per un più ampio range operativo.
Basti pensare ai turbo di una volta che si azionavano solo da circa 3000 giri/min in su del motore dando l'effetto turbo-lag (la spinta partiva all'improvviso). Oggi questo effetto è molto più mitigato ed in ogni caso la turbina riesce ad "attivarsi" prima.

 

[alex9971_2012]

salve a tutti,leggendo il funzionamento di questo sistema da parte di un utente di questo forum per altro molto chiaro,mi sono inceppato su due parti:

1-ma cosa è,e cosa serve la elettrovalvola?
2-in questa turbina a basso numero di giri,ha più coppia,mentre ad alto numero di giri ha più potenza:ma come fa a produrre più potenza se la turbina gira lentamente?

infine un'ultima domanda giusto per capire se ho ben compreso il funzionamento di questo sistema

"allora,aumentando il numero di giri,si aumenta anche l'energia dei gas di scarico,quindi se aumenta l'energia di quest'ultima,avrà più forza da imprimere sulle alette della turbina,facendola girare più velocemente.Considerando che,la turbina e il compressore condividono il medesimo albero,avremo che,al minimo movimento di un elemento corrisponderà al movimento dell'altro elemento,Quindi,riallacciandoci al filo di prima,se la turbina gira velocemente,anche il compressore girerà velocemente,comprimendo più aria possibile,del quale una piccola parte passerà all'attuatore.Quindi proprio grazie a questa elevata pressione dell'aria,l'attuatore sarà in grado di alzare le alette e rallentare così la velocità dei gas di scarico"

allora,in pratica il funzionamento di questo sistema è come l'ho detto io
Attendo una vostra risposta

 

[GDeltaG]

@alex9971_2012 ho spostato il tuo messaggio qui visto che appunto già se ne parla, non è il caso di aprire una nuova discussione.

 

[Simolapo]

Ma il turbocompressore a geometria variabile è adatto a qualsiasi motore ( tipo benzina, GPL, metano)?? Perché ho sentito che per via della temperatura dei gas di scarico più elevata si danneggiano le palette della turbina, per questo va solo bene nei diesel. È vero??

 

[alex9971_2012]

da quel che sapevo io,il turbocompressore a geometria variabile viene inserito nelle motorizzazioni diesel,in quanto a coppia sono un pochino "scarse" non per via di problemi di temperatura,anzi il sistema a geometria variabile riesce a gestire meglio la pressione e la temperatura,in quanto è sprovvista di valvola wastegate,poi in genere nelle motorizzazioni benzina,molto spesso si utilizzano i bi-turbo

 

[Simolapo]

Quindi se ho capito bene nei motori benzina la temperatura è troppo alta e rovinerebbe il sistema a geometria variabile e la pressione generata dai gas di scarico è troppo alta per la geometria variabile?
Quanta differenza c'è di temperatura dei gas di scarico tra un benzina e un diesel e come la temperatura può rovinare la geometria variabile della turbina??