Un turbo per il turbo

Un turbo per il turbo

I limiti di emissione costantemente abbassati e la crescente concorrenza da parte di sistemi di propulsione alternativi incoraggiano gli sviluppatori di motori a combustione a raggiungere le massime prestazioni. Con il turbocompressore hai a portata di mano una ricetta collaudata per ottenere più potenza con meno consumo di carburante e meno sostanze inquinanti provenienti dai motori a benzina o diesel. "La progettazione di un simile sistema di ricarica porta a un conflitto di obiettivi durante lo sviluppo", spiega Walter Müllberger, che insieme a suo fratello Manfred gestisce l'azienda Turbo Twins di Vienna-Simmering, specializzata dal 1993 nel commercio e nella riparazione di turbocompressori di tutte le marche. "Per la potenza nominale è necessario un turbocompressore a gas di scarico relativamente grande", afferma Müllberger. Tuttavia, il desiderio di una pressione di sovralimentazione molto elevata anche a bassi regimi del motore significa che la turbina e il compressore devono essere notevolmente più piccoli. "L'ideale sarebbe una combinazione di entrambi", spiega l'esperto di turbocompressori.

“La ricarica regolata a due stadi consente un adeguamento continuo sul lato della turbina e del compressore ai requisiti di funzionamento del motore.”WALTER MÜLLBERGER, GEMELLI TURBO

IL DESIGN TURBO IDEALE

Per risolvere questo conflitto di obiettivi, BorgWarner Turbo Systems ha ora sviluppato il turbocompressore regolato a due stadi “R2S”. Questo combina entrambi i requisiti menzionati e corrisponde quindi alla struttura ideale di un turbocompressore. Il sistema fornisce una regolazione continua e variabile dei lati della turbina e del compressore per ciascun punto operativo del motore. Conclusione: con questo processo di ricarica di nuova concezione è possibile sviluppare nuove generazioni di motori a combustione che soddisfano i requisiti più severi in termini di erogazione di potenza, consumo e compatibilità ambientale. La tecnologia nel dettaglio: La ricarica regolata a due stadi R2S è un collegamento in serie di due turbocompressori di diverse dimensioni con un cosiddetto controllo di bypass. Il flusso di massa dei gas di scarico proveniente dai cilindri confluisce prima nel tubo di raccolta dei gas di scarico. Da qui è possibile espandere l'intero flusso di massa dei gas di scarico tramite la turbina ad alta pressione (HP) oppure deviare un flusso di massa parziale tramite la linea di bypass alla turbina a bassa pressione (LP). L'intero flusso di massa dei gas di scarico viene quindi riutilizzato dalla turbina a bassa pressione (LP) a valle. L'intero flusso di massa d'aria fresca viene prima precompresso dallo stadio di bassa pressione. Nella fase ad alta pressione hanno poi luogo un'ulteriore compressione e un raffreddamento intermedio. Grazie alla precompressione, il compressore HP relativamente piccolo funziona a un livello di pressione più elevato in modo da poter raggiungere la portata di massa d'aria richiesta.

SISTEMA DI RICARICA COMPATTO

Durante la guida, a bassi regimi del motore, cioè con flussi di massa dei gas di scarico ridotti, il bypass rimane completamente chiuso e l'intero flusso di massa dei gas di scarico si espande attraverso la turbina HP. Ciò si traduce in un accumulo di pressione di sovralimentazione molto rapido ed elevato. All'aumentare della velocità del motore, il lavoro di espansione viene continuamente trasferito alla turbina LP aumentando di conseguenza la sezione trasversale di bypass. "La ricarica regolata a due livelli consente un adeguamento continuo sul lato della turbina e del compressore alle esigenze di funzionamento del motore", spiega Walter Müllberger. Il sistema è controllato da attuatori pneumatici che agiscono sulle alette di bypass, come quelli utilizzati nella produzione su larga scala di turbocompressori con alette di scarico. Grazie all'utilizzo di componenti collaudati, il sistema di ricarica compatto soddisfa i più elevati requisiti di coppia, risposta, comportamento di scarico e prestazioni. Il nuovo sistema di ricarica Borg-Warner R2S può essere installato sia su auto che su veicoli commerciali. Nei veicoli di cilindrata maggiore viene utilizzata una centralina elettrica al posto della scatola di comando del vuoto per il controllo del bypass dei gas di scarico.