Non molto tempo fa i turbocompressori venivano utilizzati solo nei grandi camion e nelle auto da corsa. Da allora, i turbocompressori sono diventati una soluzione pratica alle esigenze ingegneristiche in continua evoluzione che stanno sfidando le moderne case automobilistiche.
Il consumatore di oggi richiede risparmio di carburante senza sacrificare l'energia e l'EPA continua a stabilire standard di emissione che continuano a ridursi ogni anno. Entra nel turbocompressore.
Un turbocompressore utilizza l'energia gratuita creata dalla pressione di scarico, per azionare un compressore che spinge l'aria nel motore allo scopo di creare potenza.
I motori delle automobili bruciano una miscela aria/carburante ideale con 14,7 parti di aria per 1 parte di carburante. La maggior parte dei motori delle automobili sono ad aspirazione naturale, questo significa che tutta l'aria che entra nel motore viene aspirata dal vuoto naturale che viene creato da un motore a combustione interna. L'aria e il carburante entrano nella camera di combustione dove vengono bruciati per far funzionare il motore.
Il fatto è che più miscela aria/carburante puoi inserire nella camera di combustione, maggiore è la potenza che produce. È qui che entra in gioco l'induzione forzata, ed è quello che fa un turbocompressore.
Un turbocompressore è composto da due metà. Una metà è un compressore d'aria che comprime l'aria e la forza nel motore. L'altra metà è una turbina. La turbina è collegata al compressore ed è fatta girare dalla pressione di scarico. Quindi, uscendo dal tubo di scappamento, lo scarico fa una deviazione attraverso il turbocompressore e fa girare la turbina. La turbina fa girare il compressore, che forza l'aria nel collettore di aspirazione, attraverso le valvole di aspirazione e nella camera di combustione.
Il bello del turbocompressore è che utilizza la potenza libera. Il compressore d'aria consumerebbe la potenza del motore se fosse azionato dal motore tramite una cinghia o una catena. Quindi la potenza che consuma dovrebbe essere sottratta dalla potenza che produce. La pressione di scarico è energia sprecata che viene messa a punto.
Poiché l'aria fredda è più densa dell'aria calda, il motore a combustione interna funziona in modo più efficiente con aria più fredda. Ciò crea un problema perché l'aria compressa che esce dal turbocompressore è calda. Molto caldo. L'invio di questa aria calda attraverso il collettore di aspirazione e nella camera di combustione vanifica quasi lo scopo dell'induzione forzata. Una miscela aria/carburante troppo calda ostacola la combustione, che a sua volta ostacola la potenza.
Per risolvere questo problema i motori turbo sono dotati di un intercooler. Il refrigeratore si trova davanti al radiatore. L'aria compressa dal turbocompressore viene spinta attraverso il refrigeratore d'aria di sovralimentazione prima di entrare nel collettore di aspirazione. Questo raffredda l'aria per una combustione più efficiente.
La quantità di aria che un turbocompressore spinge è chiamata boost. I turbocompressori sono in grado di produrre una spinta sufficiente a causare seri danni al motore, questo è indicato come sovrapressione. Quindi la quantità di boost deve essere governata. Questo viene fatto con l'aiuto di un cancello di scarico. Quando la pressione di sovralimentazione supera un limite predeterminato, il waste gate si apre deviando la pressione di scarico lontano dal turbocompressore, limitando la sovralimentazione.
I turbocompressori di oggi sono per lo più controllati dall'elettronica. I moduli elettronici ricevono dati da numerosi sensori. I moduli utilizzano queste informazioni per controllare il waste gate, le valvole di bypass e numerosi componenti.
Quindi il compito di un turbocompressore, come affermato in precedenza, è utilizzare l'energia gratuita creata dalla pressione di scarico per azionare un compressore che spinge l'aria nel motore allo scopo di creare potenza. Ciò consente ai produttori di utilizzare motori più piccoli senza compromettere le prestazioni. I motori più piccoli consumano meno carburante e niente vende un'auto, come molte miglia per gallone.
