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Tutto in uno, la nuova frontiera del turbo

Viviamo un periodo caratterizzato da un generico clima di attesa dei diversi costruttori, che sia per ragioni economiche sia strategiche dilazionano i nuovi prodotti tradizionali fino a quando non ci sarà maggiore chiarezza sugli sviluppi futuri dell’auto.

Ogni evoluzione tecnologica deve tener conto di questo stato di fatto, ma chi lavora in ambito specialistico non può che andare avanti, sperando che il mercato per i propri prodotti non subisca cali clamorosi.
E’ il caso della Garrett, azienda del gruppo Honeywell con antica e solida esperienza nel settore dei turbocompressori, che sta sviluppando la prossima evoluzione dei suoi dispositivi, quella dei dual shaft turbo, ovvero turbo a doppio albero.

Sappiamo tutti a cosa serve un turbo: fa entrare più aria in un motore e consente di ottenere da un’unità di minor cilindrata le stesse prestazioni di una aspirata di maggior cubatura. Pur a fronte di una sorta di pentimento sul downsizing (negli ultimi tempi molte Case hanno tolto di produzione le loro unità supermini), l’adozione del turbo è da considerarsi ormai uno standard sui Diesel e in decisa crescita anche nei nuovi progetti a benzina.

Con il crescere delle potenze specifiche cresce pure la pressione di sovralimentazione, ma sopra un certo valore non si può andare con un solo turbo. Se la chiocciola del compressore è troppo grossa, infatti, fa di nuovo capolino quello che è stato il problema clou dei primi turbo, il ritardo di risposta, quel breve ma avvertibile lasso di tempo tra la pressione sull’acceleratore e l’erogazione di potenza.

Nelle unità più recenti l’adozione di sistemi twin scroll oppure a geometria variabile ha migliorato le cose, ma se le pressioni di sovralimentazione sono molto elevate occorrono (almeno) due turbocompressori in sequenza, con notevoli aumenti di complicazione e costo.

Ecco allora la novità Garrett. Si tratta di un turbo con due alberi coassiali; su quello interno sono calettate due giranti assiali (come quelle degli aerei), mentre su quello esterno le classiche giranti centrifughe. Ciascun albero può girare a una velocità indipendente dall’altro, mentre a valle di ciascuna sezione assiale e all’ingresso e all’uscita di turbina e compressore c’è un sistema a palette mobili che indirizza flusso di gas e aria a seconda della portata in gioco.

Il funzionamento è complesso e semplice allo stesso tempo. Dal lato turbina, a basse portate si parzializza la valvola in ingresso per aumentare la velocità dei gas, orientando contemporaneamente le palette a valle della prima girante in modo da accelerare al massimo la successiva ruota assiale. Dal lato compressore c’è un analogo posizionamento per far salire rapidamente la pressione erogata.
Quando il regime del motore sale e la portata di gas cresce, si tara il sistema per non ostacolare le giranti centrifughe, ottenendo così la massima pressione.
Da una sola compatta unità si ottengono quindi le stesse prestazioni di due turbo in sequenza di diverse dimensioni.

Il sistema ha un costo indubbiamente più alto dei turbo più semplici, ma ottiene un’efficienza assai maggiore senza dover ricorrere a due unità; superiore anche a quella dei turbo con motore elettrico integrato ma senza la necessità di disporre di un sistema elettrico a 48 V.

Il settore è quindi molto vivace: devo riscontrare infatti anche il progetto Borg Warner di un turbo con singola turbina ma doppia girante del compressore, assiale e centrifuga, montate sullo stesso asse, soluzione intermedia ma a costo nettamente minore di quella Garrett e destinata a montaggi con costi di progetto inferiore.

La termodinamica fa ancora grandi passi in avanti e se lo stolido accanimento contro i motori a combustione darà tregua potremo assistere a grandi progressi nelle unità future, più potenti e ancora meno inquinanti delle odierne.

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