Sovralimentazione - Generalità
La sovralimentazione consente di migliorare il grado di riempimento dei cilindri. La sovralimentazione viene eseguita da un turbocompressore a gas di scarico (6). Nella sovralimentazione l'energia cinetica dei gas di scarico viene utilizzata per l'azionamento del turbocompressore a gas di scarico (6).
Mediante la compressione dell'aria aspirata nel turbocompressore a gas di scarico (6) una maggiore massa d'aria raggiunge la camera di combustione.
I vantaggi che ne derivano sono:
Aumento della potenza del motore e della coppia
Riduzione del consumo di carburante rispetto ai motori diesel non sovralimentati della medesima potenza
Riduzione dell'emissione di sostanze nocive
Flusso di aria di sovralimentazione |
1 | Tubazione di aspirazione dell'aria |
2 | Filtro aria |
3 | Tubazione dell'aria di sovralimentazione (calda) |
4 | Intercooler |
5 | Tubazione dell'aria di sovralimentazione (fredda) |
6 | Turbocompressore a gas di scarico |
7 | Collettore di aspirazione |
8 | Impianto di scarico |
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Turbocompressore a gas di scarico |
9 | Collettore dei gas di scarico |
10 | Compressore |
11 | Uscita del compressore |
12 | Turbina |
16 | Cilindro freno motore |
A | Aria di aspirazione |
D | Aria di sovralimentazione compressa (verso l'intercooler) |
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Svolgimento della funzione flusso gas di scarico e flusso aria di sovralimentazione
Il turbocompressore a gas di scarico (6) è costituito da una turbina (12) e da un compressore (10), disposti su un albero comune.
Il turbocompressore a gas di scarico (6) aspira aria esterna attraverso il filtro dell'aria (2) dall'ingresso del compressore e la convoglia tramite l'uscita del compressore (11) nella tubazione dell'aria di sovralimentazione (3) fino all'intercooler (4).
A causa dell'elevato numero di giri della girante del compressore e della notevole portata volumetrica che ne deriva l'aria nella tubazione dell'aria di sovralimentazione (3) viene compressa. L'aria di sovralimentazione compressa (D) fluisce nell'intercooler (4). Questo raffredda l'aria di sovralimentazione riscaldata in seguito alla compressione e la convoglia nei cilindri e nella camera di combustione attraverso il condotto di aspirazione (7).
Il raffreddamento dell'aria di sovralimentazione avviene da ca. 120 °C ad una temperatura inferiore a 50 °C. L'intercooler (4) è posizionato con la propria ventola accanto al radiatore del motore. Questo tipo di struttura riduce la lunghezza costruttiva e, di conseguenza, gli sbalzi della carrozzeria.
I gas di scarico bollenti escono dalla camera di combustione attraverso il collettore di scarico (9), vengono convogliati al turbocompressore a gas di scarico (6) e azionano la turbina (12).
Il turbocompressore a gas di scarico (6) è progettato per uno sviluppo di pressione rapido e dinamico già ai bassi regimi del motore. In tal modo si garantiscono una straordinaria rapidità allo spunto e una rapida accelerazione. Nella gamma di regime inferiore e intermedia il turbocompressore a gas di scarico (6) può essere progettato per un'elevata pressione di sovralimentazione e un incremento della coppia.
Turbocompressore a gas di scarico con wastegate |
4 | Intercooler |
7 | Collettore di aspirazione |
9 | Collettore dei gas di scarico |
10 | Compressore |
12 | Turbina |
13 | Valvola wastegate |
14 | Capsula |
15 | Scatola cilindro |
A | Aria di aspirazione |
B | Gas di scarico |
C | Atmosfera |
D | Aria di sovralimentazione compressa |
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Limitazione dell'aria di sovralimentazione (tramite wastegate)
A regimi più elevati del motore la pressione di sovralimentazione viene limitata convogliando una parte del flusso dei gas di scarico attraverso il turbocompressore a gas di scarico (6) fino all'impianto di scarico (8).
A questo scopo la centralina di comando regolazione motore (MR) (A6) rileva la pressione di sovralimentazione momentanea tramite il sensore combinato temperatura dell'aria di sovralimentazione e pressione di sovralimentazione (B111). Se la centralina di comando regolazione motore (MR) riconosce che la pressione di sovralimentazione momentanea è troppo elevata, limita la pressione di sovralimentazione.
La capsula pneumatica (14) riceve la pressione di sovralimentazione tramite una tubazione. La valvola di bypass (valvola wastegate (13)) posizionata nel flusso dei gas di scarico viene azionata in funzione della pressione di sovralimentazione.
Al raggiungimento del valore limite della pressione di sovralimentazione la valvola wastegate (13) si apre e una parte dei gas di scarico viene convogliata attraverso la turbina (12). Poiché solo una parte dei gas di scarico raggiunge la girante della turbina, questa non viene più accelerata con forza e la pressione di sovralimentazione diminuisce.