Geometria fissa vs turbocompressore a geometria variabile: qual è la differenza?
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Spesso quando si descrivono i motori viene utilizzato il termine "geometria variabile del turbocompressore". In che cosa differisce da una costante e quali sono i suoi vantaggi e svantaggi?
Un turbocompressore è un dispositivo ampiamente utilizzato nei motori diesel dagli anni '80, aumentando la coppia e la potenza e influenzando positivamente il consumo di carburante. Fu grazie al turbocompressore che i diesel non furono più percepiti come macchine da lavoro sporche. Nei motori a benzina, hanno iniziato ad avere lo stesso compito e sono apparsi più frequentemente negli anni '90, nel tempo hanno guadagnato popolarità e dopo il 2010 sono diventati comuni nei motori a benzina come lo erano negli anni '80 e '90 nei diesel.
Come funziona un turbocompressore?
Un turbocompressore è costituito da una turbina e un compressore montato su un albero comune e in un alloggiamento diviso in due lati quasi doppi. La turbina è azionata dai gas di scarico del collettore di scarico e il compressore, che ruota sullo stesso rotore della turbina ed è azionato da essa, crea la pressione dell'aria, la cosiddetta. rifornimento. Entra quindi nel collettore di aspirazione e nelle camere di combustione. Maggiore è la pressione dei gas di scarico (maggiore regime del motore), maggiore è la pressione di compressione.
Il problema principale dei turbocompressori sta proprio in questo fatto, perché senza un'adeguata velocità dei gas di scarico non ci sarà una pressione adeguata per comprimere l'aria che entra nel motore. La sovralimentazione richiede una certa quantità di gas di scarico da un motore a una certa velocità: senza un carico di scarico adeguato, non c'è una spinta adeguata, quindi i motori sovralimentati a bassi regimi sono estremamente deboli.
Per ridurre al minimo questo fenomeno indesiderato, dovrebbe essere utilizzato un turbocompressore con le dimensioni corrette per il motore dato. Quello più piccolo (rotore di diametro inferiore) “gira” più velocemente perché crea meno resistenza (meno inerzia), ma dà meno aria, e quindi non genererà molta spinta, cioè energia. Più grande è la turbina, più efficiente è, ma richiede più carico di gas di scarico e più tempo per "girare". Questa volta si chiama turbo lag o lag. Pertanto, ha senso utilizzare un piccolo turbocompressore per un motore piccolo (fino a circa 2 litri) e uno grande per un motore più grande. Tuttavia, quelli più grandi hanno ancora un problema di ritardo, quindi I motori di grandi dimensioni utilizzano in genere sistemi biturbo e biturbo.
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Geometria variabile: la soluzione al problema del turbo lag
Il modo più efficace per ridurre il turbo lag è utilizzare una turbina a geometria variabile. Le palette mobili, dette palette, cambiano la loro posizione (angolo di inclinazione) e danno così una forma variabile al flusso dei gas di scarico che colpisce le palette immutabili della turbina. A seconda della pressione dei gas di scarico, le pale sono regolate ad un angolo maggiore o minore, che accelera la rotazione del rotore anche a una pressione dei gas di scarico più bassa, e ad una pressione dei gas di scarico più alta, il turbocompressore funziona come un turbocompressore convenzionale senza variabile geometria. I timoni sono montati con azionamento pneumatico o elettronico. La geometria variabile della turbina è stata inizialmente utilizzata quasi esclusivamente nei motori diesel., ma ormai è sempre più utilizzato anche dalla benzina.
L'effetto della geometria variabile è maggiore accelerazione regolare dai bassi regimi e assenza di un momento evidente di "accensione del turbo". Di norma, i motori diesel con una geometria della turbina costante accelerano a circa 2000 giri/min molto più velocemente. Se il turbo ha una geometria variabile, possono accelerare in modo fluido e chiaro da circa 1700-1800 giri / min.
La geometria variabile del turbocompressore sembra avere dei vantaggi, ma non è sempre così. Soprattutto la vita utile di tali turbine è inferiore. I depositi di carbonio sui volanti possono bloccarli in modo che il motore nella gamma alta o bassa non abbia la sua potenza. Peggio ancora, i turbocompressori a geometria variabile sono più difficili da rigenerare, il che è più costoso. A volte la rigenerazione completa non è nemmeno possibile.
