Cos'è un turbo a geometria variabile e come funziona?

Se hai bisogno di una maggiore reattività dal tuo turbo senza sacrificare la potenza di picco, un turbo a geometria variabile potrebbe essere proprio quello di cui hai bisogno. Qui ti diremo cos'è il VGT e come funziona, nonché i suoi vantaggi rispetto a un turbocompressore a geometria fissa.

I turbocompressori sono ottimi perché assorbono l'energia indesiderata e la usano per aumentare la potenza del motore. Il turbocompressore a geometria variabile è una versione avanzata di questa tecnologia che offre numerosi vantaggi insieme a una maggiore complessità. Grazie a un video realizzato da KF Turbo su Instagram, abbiamo dato un'occhiata più da vicino a cosa rende così speciale un turbo a geometria variabile.

Come funziona un turbocompressore a geometria variabile?

Il video ci mostra l'interno di un tipico turbocompressore a palette variabili. È costituito da un insieme di pale disposte attorno alla turbina di scarico, il cui angolo è controllato da un attuatore. Ad esempio, ci sono altri modelli con paddle che si muovono su e giù; sono più comuni nelle macchine più pesanti come camion o altri veicoli di grandi dimensioni. 

Qual è la differenza tra un turbocompressore a geometria fissa?

In un turbocompressore a geometria fissa convenzionale, i gas di scarico passano attraverso una turbina e la fanno girare, che fa girare un compressore collegato che crea una spinta per il motore. A bassi regimi, il motore non genera un flusso di scarico sufficiente per far girare la turbina e creare livelli significativi di spinta. A questo punto, si dice che il sistema è al di sotto della soglia di boost.

Una volta che il motore raggiunge un numero di giri sufficientemente alto da generare spinta, ci vuole ancora del tempo per far girare la turbina alla giusta velocità; questo è noto come turbo lag. Il ritardo del turbo e la soglia del boost sono più alti per i turbo più grandi che richiedono più potenza per girare. Tuttavia, queste turbine a flusso più elevato sono in grado di generare più potenza. È un compromesso, come tante altre cose in ingegneria.   

Qual è il vantaggio di un turbocompressore a geometria variabile?

Un turbocompressore a geometria variabile cerca di cambiarlo aggiungendo palette o altre caratteristiche che modificano funzionalmente la geometria del sistema di turbina. In un turbocompressore a palette rotanti come quello mostrato qui, le palette rimangono in gran parte chiuse ai bassi regimi del motore, limitando il flusso dei gas di scarico alle palette. Questa limitazione aumenta la portata, che aiuta i gas di scarico ad accelerare la turbina più velocemente. Questo abbassa la soglia di boost e riduce il turbo lag. 

Penalità RPM

Tuttavia, avere un tale limite sarebbe una grave penalità a regimi più elevati, quando il motore ha bisogno di pompare più gas di scarico per generare potenza. In questo stato, le palette si aprono per consentire a quanto più gas di scarico possibile di passare attraverso il turbocompressore, evitando restrizioni che aumenterebbero la contropressione e ridurrebbero la potenza. 

Perché un turbocompressore a geometria variabile è più conveniente?

Quindi il motore turbo a geometria variabile è davvero il meglio di entrambi i mondi. Il VGT può fornire molta potenza senza i soliti compromessi di soglia di aumento elevata e ritardo del turbo che in genere vengono forniti con una grande configurazione del turbo. Anche l'efficienza complessiva è migliorata e in alcuni casi le lame possono essere utilizzate anche come freno motore. Il video qui sotto è un'ottima spiegazione di come funziona questa tecnologia, con un utile diagramma della lavagna.

**********

: