Sovralimentazione - Funzionamento

W09.00-1017-79

Generalità

La sovralimentazione nel motore avviene attraverso due turbocompressori a gas di scarico di diverse dimensioni collegati in serie (1, 2) che funzionano con diversi livelli di pressione. Il turbocompressore a gas di scarico piccolo, ad alta pressione (2), interviene già ai bassi n. di giri motore. Il turbocompressore a gas di scarico grande, a bassa pressione (1), interviene progressivamente in funzione dell'aumento del n. di giri motore. La combinazione di turbocompressori a gas di scarico di dimensioni diverse (1, 2) permette di utilizzare in modo ottimale il flusso dei gas di scarico (E) nell'intera gamma di regime per ottenere in tal modo la pressione di sovralimentazione ottimale.

Grazie all'attuatore della pressione di sovralimentazione (Y636) la pressione di sovralimentazione può essere regolata elettronicamente. La regolazione della pressione di sovralimentazione elettronica:

 consente di regolare la pressione di sovralimentazione in modo ottimale nell'intero campo di carico

 considera l'influenza degli altri sistemi che intervengono nel flusso dei gas di scarico e dell'aria di sovralimentazione quali ad es. sistema di ricircolo dei gas di scarico, raffreddamento dell'aria di sovralimentazione, freno motore, regolazione dell'albero a camme

 considera numerosi parametri, ad es. la temperatura e la pressione dell'aria di aspirazione, i dati sull'iniezione di carburante, la qualità del carburante, i tempi di fasatura ecc.

 migliora il comportamento non stazionario in fase di sovralimentazione

 migliora l'andamento della coppia del motore nella gamma di regime complessiva, in particolare ai bassi regimi del motore

 riduce il consumo di carburante

 abbassa l'emissione di sostanze nocive

 incrementa la potenza motore

L'attuatore pressione di sovralimentazione (Y636) è collegato alla centralina di comando gestione del motore (MCM) (A4) tramite un bus CAN proprio. Con l'aiuto dei diagrammi caratteristici la centralina di comando gestione del motore (MCM) (A4) valuta tutti i dati rilevanti ai fini della regolazione e in base ad essi invia i messaggi di comando all'attuatore pressione di sovralimentazione (Y636) che tramite una tiranteria aziona la valvola a farfalla di regolazione della pressione di sovralimentazione (15). In funzione della posizione della valvola di regolazione della pressione di sovralimentazione (15) l'intera massa dei gas di scarico (E) viene convogliata verso la turbina del turbocompressore ad alta pressione (2) oppure una parte di essi viene deviata verso la turbina del turbocompressore a bassa pressione (1). La turbina del turbocompressore a gas di scarico ad alta pressione (2) viene azionata esclusivamente dai gas di scarico convogliati (E). La turbina del turbocompressore a gas di scarico a bassa pressione (1) viene azionata dalla componente dei gas di scarico (E) deviata dalla valvola a farfalla di regolazione della pressione di sovralimentazione (15) e dalla componente restante che abbandona il turbocompressore a gas di scarico ad alta pressione (2).

Ai bassi n. di giri motore il flusso dei gas di scarico (E) è ridotto. In questo caso viene azionato direttamente dal flusso dei gas di scarico (E) solo il turbocompressore ad alta pressione (2). In questo modo già ai bassi n. di giri motore si genera una pressione di sovralimentazione ottimale. Con l'aumentare del n. di giri motore si incrementa il flusso dei gas di scarico (E). Una componente sempre più grande dei gas di scarico (E) viene dunque convogliata direttamente al turbocompressore a gas di scarico grande a bassa pressione (1). Già ai n. di giri motore intermedi risulta attiva pressoché esclusivamente la sua turbina.

Funzione

Entrambi i turbocompressori a gas di scarico (1, 2) sono costituiti da una turbina e da un compressore disposti su un albero comune (9, 13). I gas di scarico (E) passano dapprima dalla girante turbina (8) imprimendole un movimento rotatorio. L'albero (9) trasmette il movimento rotatorio alla girante del compressore (10). Successivamente i gas di scarico (E) attraversano la girante turbina (12), la quale provvede ad azionare la girante del compressore (14) tramite l'albero (13). La girante del compressore (14) a bassa pressione comprime l'aria aspirata (B) depurata dal filtro aria. Attraverso un tubo (11) l'aria di aspirazione precompressa viene convogliata nel compressore ad alta pressione, dove viene ulteriormente compressa dalla girante del compressore (10). In corrispondenza dell'uscita del compressore ad alta pressione è ora disponibile l'aria di sovralimentazione compressa e riscaldata (C). Tramite un tubo dell'aria di sovralimentazione l'aria di sovralimentazione riscaldata (C) raggiunge l'intercooler (4). Nell'intercooler (4) l'aria compressa viene raffreddata, aumentando la densità dei gas freschi alimentati e di conseguenza la potenza del motore. L'aria di sovralimentazione raffreddata (D) raggiunge quindi i singoli cilindri attraverso il ripartitore dell'aria di sovralimentazione (5).

Regolazione della pressione di sovralimentazione (tramite waste-gate)

Grazie al sensore di pressione e di temperatura aria di sovralimentazione (B616) la centralina di comando gestione del motore (MCM) (A4) rileva la pressione di sovralimentazione attuale. Se la pressione di sovralimentazione è eccessiva, essa invia un messaggio corrispondente all'attuatore pressione di sovralimentazione (Y636), che tramite una tiranteria apre la valvola a farfalla di regolazione della pressione di sovralimentazione (15). A seconda del grado di apertura della valvola a farfalla di regolazione della pressione di sovralimentazione (15), aumenta o diminuisce la quantità di gas di scarico (E) deviata dal bypass della girante turbina (8) verso la turbina del turbocompressore a gas di scarico a bassa pressione (1). Poiché solo una parte dei gas di scarico (E) raggiunge la girante della turbina (8), questa non viene più accelerata come prima e la pressione di sovralimentazione diminuisce.

Funzione di protezione del turbocompressore a gas di scarico

Tramite il sensore di temperatura aria di sovralimentazione integrato nel corpo del compressore (B614) la centralina di comando gestione del motore (MCM) (A4) rileva la temperatura dell'aria di sovralimentazione riscaldata (C) in corrispondenza dell'uscita del compressore ad alta pressione. In combinazione con le condizioni di carico attuali del motore, la centralina di comando gestione del motore (MCM) (A4) riconosce se l'attuatore pressione di sovralimentazione (Y636) deve essere attivato e se l'iniezione deve essere adeguata al fine di proteggere il turbocompressore a gas di scarico ad alta pressione (2) da sollecitazioni termiche troppo elevate.