Sovralimentazione: dal compressore al turbo, una storia ad alta potenza
Per ricavare maggiore potenza senza aumentare la cilindrata i tecnici hanno studiato diverse soluzioni atte a immettere nei cilindri maggiori quantità di aria. Escogitando, nel tempo, metodi differenti per ridurre i limiti di questi dispositivi, come il ritardo di risposta. Così, oggi, possiamo utilizzare motori più piccoli, ma altrettanto performanti
Per ricavare maggiore potenza senza aumentare la cilindrata i tecnici hanno studiato diverse soluzioni atte a immettere nei cilindri maggiori quantità di aria. Escogitando, nel tempo, metodi differenti per ridurre i limiti di questi dispositivi, come il ritardo di risposta. Così, oggi, possiamo utilizzare motori più piccoli, ma altrettanto performanti
Il vano motore della Bmw 2002 Turbo
Oggi i motori di moltissime auto stradali sono sovralimentati. La parola turbo è entrata far parte del nostro linguaggio quotidiano, tanto da venire utilizzata anche in altri contesti, che con il mondo dei motori non hanno nulla a che fare (si parla, per esempio, di turbocapitalismo). Alle spalle di tutto questo, però, ci sono una lunga storia e delle ragioni tecniche precise. Innanzitutto, perché un motore a combustione trae beneficio dalla sovralimentazione? In linea di principio, la risposta è semplice: perché la potenza erogata da un motore termico è correlata alla quantità di miscela di aria e combustibile che riesce a bruciare in un certo intervallo di tempo. Il funzionamento di questo tipo di propulsore si basa infatti sulla trasformazione dell’energia chimica del combustibile in lavoro meccanico (quello dei pistoni all’interno dei cilindri): per poter bruciare una maggiore quantità di combustibile, però, serve più ossigeno, che arriva al motore attraverso l’aria aspirata. Se si riesce con qualche soluzione ad aumentare la quantità di aria che entra nel cilindro, aumenta quella di combustibile che può essere bruciato, quindi si libera più energia, ottenendo più coppia e potenza. L’aria entra nel cilindro per la depressione che si crea al suo interno durante la fase di aspirazione, ma lo fa con un limite dato dalla pressione atmosferica che, a livello del mare, è di 1 bar: anzi, il valore reale è un po’ inferiore, perché l’aria aspirata deve attraversare diversi elementi prima di riempire il cilindro (filtro aria motore, collettore di aspirazione, condotti, valvole, eventuali sistemi di fasatura variabile) che generano perdite di pressione. Per questo, in un motore aspirato non si riesce mai a riempire perfettamente il cilindro con la quantità di aria corrispondente alla cubatura disponibile. Per introdurre più aria nel motore ci sono due soluzioni: la prima è aumentare la cilindrata, incrementando lo spazio interno a disposizione della miscela di aria e carburante, così da ottenere più potenza. Però questo significa realizzare motori più grandi, più pesanti, soggetti a maggiori attriti, più bisognosi di carburante e più costosi da realizzare. La seconda strada è quella della sovralimentazione, che consiste nel comprimere l’aria per introdurne nei cilindri una quantità maggiore senza aumentarne le dimensioni. Comprimendo l’aria, se ne aumenta la densità: vuol dire introdurre nel cilindro più molecole a parità di volume, quindi avere la possibilità di iniettare più combustibile (mantenendo un rapporto aria/combustibile, detto stechiometrico, corretto), ricavandone una maggiore quantità di energia. Il concetto, in apparenza, semplice ha diverse implicazioni, perché l’aria non può essere compressa oltre certi valori, superati i quali si surriscalderebbe diminuendo la propria densità. Inoltre, un incremento eccessivo di pressione e temperatura nella camera di combustione aumenterebbe il rischio di detonazioni non volute. Da qui, la necessità di trovare un giusto equilibrio nella sovralimentazione, che, comunque, rimane la soluzione attraverso la quale, a parità di volume (la cilindrata di un motore) si ottiene più potenza. Uno scopo perseguito nel corso del tempo con diverse soluzioni.
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