I turbocompressori stanno diventando sempre più diffusi sulle nuove auto nell'industria automobilistica, in parte a causa dei crescenti requisiti di efficienza del carburante del governo. I turbocompressori consentono ai motori più piccoli di portare la potenza di un motore più grande aspirato. Lo fa senza sacrificare il risparmio di carburante in condizioni di guida prudenti.
Tuttavia, non aspettarti una migliore efficienza del carburante se il tuo motore turbo viene guidato in modo vivace o traina carichi pesanti. Quando un turbo crea una spinta (aumentando il PSI), il motore richiede molto più carburante rispetto al funzionamento a regime parziale e giri al minuto più bassi (giri al minuto, una misura del regime del motore).
Ottenere 30+ mpg in autostrada pur avendo un po' di divertimento di tanto in tanto rende i motori turbo a 4 cilindri popolari in specifici segmenti automobilistici. La dimensione del turbo determinerà la soglia di boost del motore, che è il numero di giri richiesto per avviare lo spooling del turbo. I grandi turbocompressori offriranno una soglia di spinta più alta e possono produrre più potenza. Al contrario, i piccoli turbocompressori hanno una soglia di boost inferiore ma non producono tanta potenza e coppia. L'aumento delle dimensioni del turbo consentirà un aumento della potenza erogata a costo di sollecitare maggiormente il motore e possibilmente ridurne la durata.
I turbocompressori funzionano utilizzando i gas di scarico per far girare una turbina collegata a una seconda turbina che aspira l'aria nel motore. Pensa a un turbocompressore come a un compressore d'aria che funziona con i gas di scarico anziché con l'elettricità. Quando si effettua la spinta, i turbo possono aumentare il PSI all'interno del motore a una pressione maggiore della pressione atmosferica. Un turbo ha bisogno di una quantità sufficiente di gas di scarico per superare la sua soglia di boost, che influiscono sia sulla posizione dell'acceleratore che sul numero di giri del motore.
Il gas di scarico caldo riscalda il turbo aumentando la temperatura dell'aria aspirata. L'aria calda ha una densità ridotta e meno ossigeno rispetto all'aria fredda, il che provoca una riduzione delle prestazioni del motore. Prima che l'aria entri nel motore, viaggia attraverso un intercooler per abbassare la temperatura dell'aria aspirata. Gli intercooler utilizzano principalmente il raffreddamento aria-aria poiché è affidabile ed economico. In alcune applicazioni ad alte prestazioni e in spazi limitati, gli intercooler aria-acqua sono superiori grazie alla maggiore reattività del turbo e all'ingombro ridotto.
Esistono sei modelli principali di turbocompressori e tutti hanno i loro vantaggi e svantaggi. Un motore biturbo può fornire una fascia di potenza più ampia rispetto a un singolo motore turbo a scapito di ulteriore complessità e denaro. I turbocompressori sono costosi e i progetti più complessi possono comportare una fattura di riparazione che costa migliaia di dollari se si guastano.
Turbo singolo – Una singola configurazione turbo si trova più comunemente sui motori in linea perché tutte le luci di scarico si trovano su un lato del motore. Un grande singolo turbo può dare la stessa spinta se non di più di una configurazione a doppio turbo. Il compromesso per la massima potenza in uscita è una soglia di boost alta, che crea una banda di potenza stretta.
Twin turbo – I twin turbo sono solitamente su motori a V con due banchi di luci di scarico. Il più delle volte, i turbo vivranno su ciascun lato del vano motore ad eccezione dei motori che utilizzano un layout a V caldo e posizionano i turbo nella valle del motore. Due turbo consentono di utilizzare turbine più piccole, che possono ampliare la fascia di potenza e migliorare la coppia ai bassi regimi grazie alla soglia di boost inferiore.
Turbo a doppio scorrimento – Utilizzando due percorsi di scarico separati verso il turbo, l'impatto della pressione negativa dovuta alla sovrapposizione delle valvole provoca un minore degrado delle prestazioni. L'abbinamento di cilindri che non si attivano consecutivamente aiuta a eliminare le interferenze nella velocità dei gas di scarico. Porta a miglioramenti delle prestazioni rispetto a un turbo single-scroll. I motori non progettati inizialmente con turbo twin-scroll richiederanno anche un nuovo collettore di scarico per essere compatibili.
Turbo a doppio scorrimento variabile – Un turbo a doppio scorrimento variabile si basa sui guadagni in termini di prestazioni del turbo a doppio scorrimento aggiungendo una seconda turbina. Le turbine possono funzionare in modo indipendente per massimizzare la velocità di scarico o generare contemporaneamente la massima potenza. Entrambe le turbine funzionano a regimi motore più elevati quando la posizione dell'acceleratore raggiunge un certo punto. I turbocompressori a doppio scorrimento variabile combinano i vantaggi dei turbo piccoli e grandi eliminando i loro inconvenienti.
Turbo a geometria variabile – L'aggiunta di palette regolabili attorno alla turbina consente ai turbo a geometria variabile di fornire un'ampia fascia di potenza. Le palette sono per lo più chiuse durante i bassi regimi del motore, consentendo al turbo di scorrere rapidamente. Le palette si aprono ad alti regimi del motore per ridurre le restrizioni che altrimenti causerebbero un calo delle prestazioni sulla linea rossa del motore. I turbo a geometria variabile offrono prestazioni eccezionali a costo di una maggiore complessità, creando più punti di guasto.
Turbo elettrico – Vuoi un grande turbo boost senza la soglia di boost alta? I turbo elettrici possono aiutare a far girare la turbina. Lo fa quando il motore funziona a bassi regimi e non produce abbastanza gas di scarico per far girare il turbo in modo efficace. Gli e-turbo aggiungono complessità e peso poiché è necessario un motore elettrico con una batteria aggiuntiva.
Alcuni turbo funzioneranno esclusivamente con l'elettricità, ma sono ancora nelle prime fasi di sviluppo e non possono eguagliare la potenza dei turbo a scarico. La batteria richiesta per alimentare un turbo elettrico è significativa, aggiungendo peso e complessità a un'auto. I produttori utilizzano piccoli turbo elettrici per aiutare ad abbassare la soglia di boost sul turbo più grande con scarico.
Con una corretta manutenzione e buone abitudini di guida, un motore turbo non dovrebbe avere problemi di affidabilità significativi rispetto a un motore aspirato. I frequenti cambi dell'olio diventano esponenzialmente più importanti per un motore turbo a causa del calore aggiuntivo che un turbo aggiunge al vano motore. Se l'olio ha superato l'intervallo di cambio consigliato, può causare l'accumulo di morchia che potrebbe bloccare i passaggi dell'olio che alimentano il turbo.
Supponiamo che il turbo non sia adeguatamente lubrificato e raffreddato dall'olio motore. In tal caso, può causare danni e portare a un guasto catastrofico che potrebbe distruggere l'intero motore. Di conseguenza, può effettivamente lasciare l'auto totale. Assicurarsi che un motore turbo rimanga felice e in salute richiede alcuni requisiti.
Non utilizzare gas a basso numero di ottani – Il gas premium con 91 o 93 ottani offre una maggiore resistenza ai colpi del motore rispetto al gas normale con 87 ottani. I motori turbocompressi generano più calore e pressione rispetto ai motori aspirati e sono più inclini alla detonazione. L'accensione prematura del gas, o la detonazione, può causare enormi problemi. Può distruggere efficacemente un motore in casi gravi e prolungati. Alcuni motori turbo, tuttavia, possono funzionare con carburante a basso numero di ottani. Assicurati sempre di seguire i consigli del produttore quando si tratta di rifornire la tua auto.
La detonazione avviene mentre il cilindro è in fase di compressione del ciclo di combustione e non ha ancora raggiunto il punto morto superiore. Il problema con la detonazione è che la combustione del carburante sta combattendo la corsa di compressione e ponendo forze opposte sul gruppo rotante del motore invece di alimentarlo attraverso la corsa di combustione.
Non potenziare con olio freddo – L'olio freddo è più denso dell'olio caldo e provoca ulteriore stress al motore. Non fare affidamento sull'indicatore della temperatura del motore, poiché misura la temperatura del liquido di raffreddamento anziché l'olio. Se l'auto non utilizza un indicatore della temperatura dell'olio, è meglio andare sul sicuro e attendere un certo periodo di tempo dopo che il liquido di raffreddamento del motore ha raggiunto la temperatura di esercizio.
Non premere l'acceleratore ai bassi regimi – Questo vale principalmente solo per i cambi manuali. Questo perché la maggior parte dei veicoli automatici farà scalare la marcia a una marcia inferiore. L'accelerazione di un'auto nella sua marcia più alta richiederà che il turbo rimanga più a lungo con l'acceleratore completamente aperto rispetto al passaggio a una marcia più corta più bassa nella gamma. Più a lungo un turbo rimane in spool alla massima spinta, più calore genererà. Quando ciò accade, può ridurre la vita dei componenti del motore che vanno dal cablaggio all'olio.
Non azionare il turbo prima di aver spento il motore – Guidare un motore forte o farlo girare prima di spegnerlo non è una buona idea. Questo è vero indipendentemente dal fatto che il motore sia turbo o meno. Un turbo caldo è particolarmente efficace nella cokefazione dell'olio e deve essere raffreddato prima che il motore si fermi. Alcune auto utilizzano timer turbo, che consentono al motore di rimanere in funzione per alcuni minuti dopo aver rimosso la chiave dall'accensione. Un altro metodo per raffreddare il turbo è una pompa elettrica che continua a far circolare olio o liquido di raffreddamento senza la necessità di mantenere il motore acceso.
I turbocompressori sono efficaci nell'aggiungere potenza ed efficienza ai motori, ma aggiungono anche complessità. È essenziale valutare i pro ei contro quando si decide se un motore turbo sarà la scelta giusta. I turbo sono una scelta eccellente per i conducenti che apprezzano le prestazioni. Sono ideali anche per i conducenti che non vogliono fare grandi sacrifici in termini di efficienza del carburante nelle condizioni di guida di tutti i giorni.
Potenza in uscita migliorata – I turbocompressori aggiungono ulteriore potenza a un motore e consentono a un motore più piccolo di eguagliare la potenza di un motore di cilindrata maggiore. L'aumento della dimensione del turbo può aggiungere più potenza e aumentare la soglia di boost, restringendo efficacemente la fascia di potenza.
Migliore risparmio di carburante – I turbocompressori possono migliorare il risparmio di carburante consentendo a un motore di cilindrata inferiore di produrre potenza adeguata. Non aspettarti di vedere molte miglia extra per gallone quando aggiungi un turbo a un motore aspirato. Un motore a 4 cilindri aspirato da 2,0 litri probabilmente otterrebbe un risparmio di carburante migliore rispetto a un motore a 4 cilindri da 2,0 litri turbo. Ma questo essenzialmente paragona le mele alle arance.
Ridotta risposta dell'acceleratore – I turbocompressori soffrono di una risposta dell'acceleratore ridotta, nota come soglia di aumento e ritardo del turbo. La soglia di boost è il numero di giri minimo di cui un motore ha bisogno per avvolgere il turbocompressore. Il turbo lag è il tempo necessario per pressurizzare il condotto dell'aria che porta al corpo farfallato quando il regime del motore è al di sopra della soglia di sovralimentazione.
Maggiore complessità del motore – Un motore turbo utilizza parti extra rispetto a un motore aspirato. Il turbo, l'intercooler, la valvola di scarico e i tubi flessibili di sovralimentazione sono solo alcune delle parti necessarie per sovralimentare un motore. These additional parts can make a cramped engine bay a little claustrophobic and raise the level of complexity involved in some repairs.
Higher repair cost – Turbochargers aren’t cheap, and it’s not uncommon for them to cost upwards of $1,000. If a turbo fails, it can send pieces of metal into the engine and require a complete rebuild or replacement. A destroyed engine will cost thousands of dollars to repair and might sometimes exceed the car’s value.
Modified exhaust note – Turbochargers disrupt the exhaust gasses flow and change the exhaust sound. Comparing the exhaust note of a Porsche 911 GT3 and a Porsche 911 Turbo is one of the most notable exhaust comparisons. Yes, the induction noises bring a nice tradeoff for the muted exhaust note. But, it’s hard to beat the screaming sound of a naturally aspirated engine high in the rpm range.
