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Tubocompressori modificati: Guida all’aumento della pressione del Turbo

Quando si vuole aumentare la potenza di un’auto si deve forzatamente mirare ad aumentare la massa di aria e comburente che il motore è capace di aspirare.
Per fare questo si procede aumentando la portata di combustibile(benzina o diesel) operando sulla pompa meccanica o sul carburatore(sulle auto più datate si modificavano i getti sostituendo il carburatore con uno di dimensioni maggiori)

L’aumento della portata del combustibile è un obiettivo presente storicamente fin dall’inizio della storia dei motori, e per molto tempo è stata una vera e propria fissazione per i progettisti.

In principio si lavorò sul carburatore ma e soprattutto sull’albero a camme( o gli alberi dove ne fossero presenti diversi), ma dopo numerose prove si ottenne di avere motori scorbutici, ostici da usare nell’uso quotidiano, alzando i diagrammi e aumentando le alzate delle valvole.

In questa fase per risolvere il problema ci viene incontro l’aeronautica con un invenzione che permette l’aumento della pressione dell’aria dentro la camera di scoppio in maniera più veloce possibile, sfruttando le caratteristiche di compressione dell’aria stessa.

I primi esperimenti portarono a sfruttare sistemi centrifughi per i compressori anche sui motori automobilistici, applicando sistemi di aspirazione dell’aria dal motore una volta azionati dal motore stesso. Il sistema di aspirazione comprimeva l’aria aspirata e la spediva direttamente nella camera di scoppio. L’approccio era di
facile applicazione, ma richiedeva al motore uno sforzo equivalente alla metà dell’incremento prodotto, riducendone i vantaggi di prestazione.

Negli anni ricordiamo i motori Alfa Romeo a 6 e 8 cilindri degli anni ’30 che usavano questo approccio, destinato solo a motori ad alte prestazioni a causa del costo  elevato di realizzazione. Mercedes, Auto Union, Bentley, ruggenti a Le Mans tra gli anni ’20 e ’30.

Con la nascita dei turbocompressori, cioè dei compressori azionati dagli scarichi dell’auto, che non richiedevano sforzi al motore, la soluzione proposta fu sicuramente più alla portata: l’unico inconveniente per questa pratica, usata ancora oggi in alcuni casi, è un ritardo di risposta a bassi regimi(turbolag) che aumenta in caso di uso di turbine molto grandi.

L’avvento delle turbine a geometria variabile nei primi anni ’90 sono accorse a risolvere la problematica spiegata sopra, che consentono di avere due turbine in una sola; delle piccole palette riducono o aumentano il diametro della chiocciola di aspirazione dando la possibilità di risposta immediata sia a bassi che alti regimi.

Un Turbo(o meglio turbocompressore) è sostanzialmente diviso in 3 parti: corpo centrale, che tiene al suo interno un alberino con due giranti ad elica alle estremità;
I giranti sono all’interno di chiocciole ai lati del corpo centrale del turbocompressore, una in ghisa, attaccata al collettore di scarico, e guida i gas di scarico su una delle giranti, che fa girare la sorella all’altra estremità, contenuta nella chiocciola di alluminio che fa aspirare e comprime l’aria.

La pressione viene captata da un palloncino detto attuatore, collegato alla valvola. L’attuatore, quando la pressione dell’aria supera la forza della molla essa fa muovere un’asta che permette alla valvola (Westgate) di aprirsi. La Westgate permette di spostare una parte dei gas di scarico direttamente sul tubo di scarico, riducendo la pressione di sovralimentazione.

Questa struttura semplice del turbocompressore e la sua facilità di funzionamento si prestano alla sua “TARATURA” o meglio modifica, con l’obiettivo di aumentare la pressione e la quantità di aria convogliata nella camera di scoppio.

Con lo scopo di aumentare la pressione, basta quindi ritardare l’apertura della Westgate.

Sulle turbine gestite elettronicamente, interveniamo direttamente nella fase di mappatura della centralina, mentre in quelle meccaniche il risultato si ottiene in due modi diversi, un sistema MECCANICO e uno PNEUMATICO.

 

SISTEMA MECCANICO

Questo approccio viene usualmente adottato sui mezzi che hanno l’asta dell’attuatore della valvola filettata. La modific avviene sganciando il fermo che tiene l’asta in posizione sulla valvola Westgate, andando a scollegarlo, dopodiché procediamo ad allentare il fermo e avvitiamo il nottolino, stringendo il dadino bloccando la registrazione. A quel punto li si rimette in posizione e si procede al contrario. Questo permette di caricare la molla e quindi aumentare la pressione.

La forza della molla però potrebbe impedire di rimettere in posizione l’attuatore. In questo caso è consigliabile allentare i bulloni che fermano l’attuatore in modo da liberarlo, e successivamente si mette l’attuatore in posizione sulla valvola: fatto questo si mettono i bulloni sul supporto dell’attuatore e si riposizionano sulla chiocciola. Si procede poi a riaccostare i bulloni che torneranno nella loro posizione da soli facilitando l’operazione.

Se si tratta di un attuatore non filettato, si può o sostituirlo oppure filettarlo, oppure piegarlo leggermente le staffe di fissaggio dell’attuatore in modo di allontanare il polmone della valvola e caricare la molla.

Questo approccio fornisce più grinta e più cattiveria alla propulsione, permettendo una pressione più presente.

C’è da dire però che in fase di taratura con manometro bisognerà effettuare più prove, e se non si ottiene subito l’equilibrio l’operazione va effettuata più e più volte dopo aver provveduto a far raffreddare il turbo.

In aggiunta con pressioni elevate nel tempo si può causare lo sfondamento della membrana del polmoncino, portando all’assenza di sovralimentazione, perchè la valvola aprirà con pressioni minime. Problema risolvibile utilizzando un attuatore a pistone.

 

SISTEMA PNEUMATICO

Si tratta sicuramente di un sistema più semplice e rapido di attuazione.

Sulla chiocciola di aspirazione di alluminio è presente un raccordo, con un tubicino che parte dalla chiocciola ed arriva all’attuatore della Westgate.

Sarà necessario anteporre sul tubicino un raccordo a T tipo quelli usati nel giardinaggio. Si dovrà applicare il tubicino creando una FUGA D’ARIA, collegandolo da una parte alla valvola westgate, dall’altra alla parte del tubicino proveniente dalla chiocciola, e una parte ad un tubicino più lungo che rimarrà facile da raggiungere.

Come regolatore di pressione sarà necessario inserire un ugello(gigler) da carburatori.

 

REGOLAZIONE DELLA PRESSIONE

E’ necessario dotarsi di un manometro della pressione del turbo, sia da tuning ma meglio se professionale. Nel sistema MECCANICO si posizionerà il manometro regolatore al posto dell’ugello gigler, ottenendo la pressione uscente dalla turbina.
Nel caso di sistema pneumatico invece bisogna trovare ed agire direttamente sul collettore di aspirazione, per non annullare l’effetto della fuga d’aria già presente.

Sul collettore è necessario trovare un raccordo a cui collegarsi e se non presente tale raccordo sarà necessario forare il collettore stesso, per mettere su un raccordo filetato per posizionare il manometro.
La differenza tra pressione presa dal turbo e quella presa dal collettore è che quella sul turbo è esattamente quella uscente dalla turbina, mentre quella dal collettore è necessariamente più bassa per le perdite di pressione dovute a manicotti e alla lunghezza del circuito.

 

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