I turbocompressori sono cose meravigliose, prendono energia sprecata e la usano per aiutare un motore a produrre più potenza. Il turbocompressore a geometria variabile è una versione avanzata di questa tecnologia, che apporta numerosi vantaggi insieme a un aumento della complessità. Grazie a un video girato da KF Turbo su Instagram, possiamo dare un'occhiata più da vicino a ciò che rende così speciale un turbo a geometria variabile.
Il video ci mostra all'interno di un tipico turbocompressore a geometria variabile a palette mobili. Questo consiste in una serie di palette che si trovano attorno alla turbina di scarico, con il loro angolo controllato da un attuatore. Esistono anche altri modelli con palette che si muovono su e giù, ad esempio; questi sono più comuni su applicazioni più pesanti come camion o altri veicoli di grandi dimensioni.
In un normale turbocompressore a geometria fissa, il gas di scarico viene fatto passare attraverso la turbina per farla girare, accendendo così il compressore collegato che genera una spinta per il motore. A bassi regimi, il motore non genera un flusso di scarico sufficiente per far girare la turbina e generare livelli di spinta significativi. A questo punto, si dice che il sistema è al di sotto della soglia di boost.
Una volta che il motore raggiunge un numero di giri sufficientemente alto per generare una spinta, ci vuole ancora del tempo per far girare la turbina alla velocità massima; questo è noto come turbo lag. Il ritardo del turbo e la soglia di boost sono entrambi più alti per le turbine più grandi, che richiedono più energia per girare. Tuttavia, queste turbine a flusso più elevato sono in grado di generare più potenza. È un compromesso, poiché molte cose sono nell'ingegneria.
Il turbocompressore a geometria variabile cerca di cambiare questo con l'aggiunta di palette o altre caratteristiche che alterano funzionalmente la geometria del sistema di turbina. In un turbocompressore a palette rotanti come quello che vediamo qui, le palette rimangono in gran parte chiuse a basso regime del motore, limitando il flusso di scarico verso le pale. Questa restrizione aumenta la velocità del flusso, aiutando i gas di scarico a far accelerare la turbina. Questo abbassa la soglia di boost e riduce il turbo lag.
Tuttavia, avere una tale restrizione sarebbe una penalità importante a regimi più elevati, dove il motore deve pompare più gas di scarico per produrre potenza. In questa condizione, le palette si aprono per consentire il più possibile il flusso di gas di scarico attraverso il turbo, evitando un restringimento che aumenterebbe la contropressione e riduca la potenza.
Pertanto, il turbo a geometria variabile è davvero il meglio di entrambi i mondi. Un VGT può generare una grande potenza senza il solito compromesso tra soglia di aumento elevata e ritardo del turbo che di solito viene fornito con l'installazione di un grande turbo. Anche l'efficienza complessiva è migliorata e le palette possono essere utilizzate anche come freno motore in alcune applicazioni. Il video qui sotto di Engineering Explained è un ottimo esplicativo di come funziona questa tecnologia, con l'aiuto di un utile diagramma di lavagna.
Il compromesso qui è la complessità. La scelta del materiale è fondamentale, poiché le palette mobili devono affrontare temperature di scarico molto calde senza gripparsi in posizione a causa dell'espansione termica. È necessario montare un attuatore per controllare le palette e le palette devono essere controllate, in genere dall'unità di controllo del motore, per garantire che la posizione delle palette sia ideale per le condizioni di funzionamento del motore.
Tale complessità ha tradizionalmente mantenuto i turbo a geometria variabile nel mondo OEM più che nella scena del sintonizzatore. Tuttavia, i controller aftermarket esistono e non c'è nulla che impedisca a intrepidi sintonizzatori o costruttori di motori di affrontare una build VGT. Se hai bisogno di una grande reattività dal tuo motore turbo senza compromettere la potenza di picco, un turbo a geometria variabile potrebbe essere proprio quello di cui hai bisogno.
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