...sempre a proposito di turbina...
- Autore discussione LeoFender
- Data d'inizio
You are using an out of date browser. It may not display this or other websites correctly.
You should upgrade or use an alternative browser.
You should upgrade or use an alternative browser.
Per quanto riguarda la :147) non saprei dire come funziona l'overboost, ammesso che ne sia dotata xché penso che in realtà non sia provvista di questo "dispositivo", cmq per il discorso generale 4R dice ciò:
Overboost
Aumento temporaneo della pressione di sovralimentazione* di un motore con turbocompressore* tramite un sistema controllato elettronicamente che ritarda l’apertura della valvola «wastegate»*. In tal modo si ottiene un sensibile incremento di potenza. Ovviamente tale dispositivo deve essere utilizzato per brevi periodi di tempo onde evitare danni al motore derivanti dalle maggiori temperature e pressioni interne. In particolare una centralina elettronica* provvede a disinserire automaticamente l’overboost appena si manifesti il fenomeno della detonazione*.
Overboost
Aumento temporaneo della pressione di sovralimentazione* di un motore con turbocompressore* tramite un sistema controllato elettronicamente che ritarda l’apertura della valvola «wastegate»*. In tal modo si ottiene un sensibile incremento di potenza. Ovviamente tale dispositivo deve essere utilizzato per brevi periodi di tempo onde evitare danni al motore derivanti dalle maggiori temperature e pressioni interne. In particolare una centralina elettronica* provvede a disinserire automaticamente l’overboost appena si manifesti il fenomeno della detonazione*.
DavideSpeed
Nuovo Alfista
Ok grazie.... quindi nel caso sulle nostre nasone non ci fosse l'overboost (molto strano) il sensore elettronico che gestisce l'attuatore come avevo descritto è proprio quello sotto la scatola fusibili che ha un tubo blu che va direttamente all'attuatore... è quindi il responsabile della regolazione dell'erogazione di potenza del turbo :baby)
Corretto?
Corretto?
DavideSpeed":3o5m1m46 ha detto:Ok grazie.... quindi nel caso sulle nostre nasone non ci fosse l'overboost (molto strano) il sensore elettronico che gestisce l'attuatore come avevo descritto è proprio quello sotto la scatola fusibili che ha un tubo blu che va direttamente all'attuatore... è quindi il responsabile della regolazione dell'erogazione di potenza del turbo :baby)
Corretto?
Ripeto non sono sicuro per quanto riguarda le nostre nasone, ma credo che non abbiano l'overboost, non ho mai sentito dire che per x secondi la coppia sale da 320 Nm a 350 ad esempio, che io sappia è sempre fissa a 320, poi mi posso sbagliare, mentre un discorso del genere mi pare sia applicabile al TDCI della Ford.
A questo punto passo la palla agli esperti.
Qualche chiarimento su waste-gate, geometria variabile e overboost.
La valvola waste-gate si usa sui turbocompressori a geometria fissa e funge da regolatore di pressione della sovralimentazione.
Al raggiungimento della pressione obbiettivo l'attuatore pneumatico apre uno sportello che fa defluire una porzione dei gas di scarico da monte della turbina all'esterno (waste-gate libera) oppure a valle della turbina stessa (waste-gate del tipo bypass). La porzione di gas che viene deviata è tale da ridurre sensibilmente la spinta dei gas di scarico sulla girante della turbina che quindi rallenta la sua velocità e conseguentemente diminuisce la quantità di aria pompata dal compressore.
All'origine le waste-gate erano ad azionamento esclusivamente pneumatico, nel senso che era la pressione presente nel collettore di aspirazione a determinare l'apertura dell'attuatore pneumatico senza alcuna interferenza di apparecchi elettronici o elettropneumatici.
Nella sua evoluzione si è passati al controllo elettronico della sovralimentazione: un sensore presente nel collettore di aspirazione informa la centralina sulla pressione di sovralimentazione e, raggiunto il valore obbiettivo, la centralina comanda una valvola elettropneumatica (cioè una specie di rubinetto elettrico per l'aria) che aprendosi fa arrivare la pressione all'attuatore pneumatico. Questo fa aprire la waste-gate.
Con la geometria variabile il concetto è identico a quello descritto per la waste-gate di seconda generazione, ma in tal caso l'attuatore pneumatico non apre uno sportello ma varia l'incidenza dei diffusori in ingresso della turbina. Va precisato che sulla nasona l'attuazione non avviene comunque utilizzando la pressione nel collettore ma la depressione generata dalla pompa di depressione del servofreno (questo per motivi di sicurezza che spiego dopo). A geometria chiusa i gas di scarico sono costretti a passare attraverso un'area ristretta e tangenzialmente alla festonatura della girante, il che massimizza la loro spinta. A geometria aperta la superficie è molto più ampia (il che riduce un po' l'energia dei gas) ma soprattutto il flusso viene indirizatto verso l'asse girante e quindi si verificano tre effetti: a) la spinta viene impressa non all'estramita della festonatura, ma verso il suo attacco all'asse girante, quindi secondo un braccio di leva più corto. Ciò comporta che l'energia scaricata dai gas genererà una minor coppia sull'asse girante che quindi tenderà a rallentare; b) dirigendo il flusso verso il centro i gas sfuggono dall'uscita della turbina in tempi più brevi e quindi faranno meno lavoro di spinta sulla festonatura; la spinta viene impressa non perpendicolarmente alla festonatura ma obliquamente, il che contribuisce a ridurla.
Il sistema a geometria variabile è molto più efficiente di una waste-gate perchè altera meno il flusso dei gas di scarico (viceversa assai perturbato quando la valvola si apre) e consente di gestire la velocità della girante in continuo (se il suo funzionamento è assitito da un software sufficientemente elaborato e da una valvola elettropneumatica progressiva e non on/off).
Il sistema overboost è solamente una impostazione del software centralina che, quando attivata, ritarda l'apertura della waste-gate o l'apertura della geometria variabile consentendo alla girante di raggiungere regimi più elevati per un certo tempo massimo con conseguente incremento della pressione di sovralimentazione.
Perché servono la waste-gate o la geometria variabile?
Il ciclo di lavoro aspirazione-scarico-turbina-compressore rappresenta idealmente un ciclo chiuso: il compressore pompa più aria nei cilindri, dai cilindri escono più gas di scarico (sto semplificando molto, in realtà è una questione di pressione e temperatura dei gas di scarico) più gas di scarico fanno girare più velocemente la girante della turbina, l'asse trasmette l'incremento di velocità alla girante del compressore e questo pomperà ancora più aria...il ciclo potrebbe teoricamente aumentare all'infinito, anche perchè il turbocompressore è una macchina strana che, man mano che aumenta di velocità, necessita di minore energia aggiunta per girare ancora più veloce (ciò a causa dei fenomeni di portanza che si generano sul cavo tra due palette della festonatura del compressore): ma il turbocompressore ha anche dei limiti strutturali e aerodinamici ben precisi.
Quando il turbocompressore supera un certo rapporto tra pressione e portata si passa in zona di pompaggio, cioè si verifica una perturbazione dell'equilibrio aerodinamico interno al compressore con ciclici e violenti rifiuti di aspirazione all'imbocco del compressore. Ciò danneggia la festonatura della girante che in breve si disintegra con una cascata di pezzi di alluminio che vengono ingurgitati dal motore (a me è capitato e ho disintegrato una valvola e grippato un pistone...motore sostituito).
Il fenomeno del pompaggio è più frequente in caso di valori di sovralimentazione molto alti a regimi motore medi, perché in tali condizioni il rapporto pressione/portata è fortemente sbilanciato verso la prima.
La questione si comprende meglio se si considera che la portata in questione non è quella massima di progetto del compressore, superata la quale si va a saturazione, ma quella effettiva che è invece determinata dal regime di rotazione del motore: a un certo regime il motore può ingurgitare nell'unità di tempo considerata solo l'aria immessa nei cilindri nelle fasi di aspirazione compiute nella stessa unità di tempo, e quindi la portata effettiva è massima (e si avvicina al limite di saturazione del compressore) solo quando il motore ruota al massimo dei giri.
Inoltre esiste un limite strutturale: superato un certo regime di rotazione (sui turbocompressori commerciali in genere non si va oltre i 180.000 g/min) le estremità della festonatura raggiungono velocità soniche con creazione di fenomeni di risonanza che perturbano il flusso fino a distruggere la girante. Oltrettutto non è affatto scontato che il sistema di lubrificazione dell'asse (normalmente a bronzina galleggiante e quindi basato sul principio del pattino idrodinamico) sia studiato per raggiungere tali velocità angolari. Se il gioco del cuscinetto va oltre tolleranza anche di poco si rischia di "sboccolare" e le giranti urteranno violentemente sul carter delle chiocciole disintegrandosi.
La geometria variabile della Nasona: la pompa di depressione che serve il servofreno genera anche la depressione a servizio dell'attuatore della geometria variabile. A motore spento la geometria è completamente aperta perchè nel circuito non c'è depressione. Appena avviato il motore la pompa di depressione genera depressione e la valvola elettropneumatica (chiusa quando non alimentata elettricamente) apre il circuito facendo arrivare la depressione al polmoncino dell'attuatore pneumatico. Questo di muove e chiude la geometria. Raggiunta la pressione obbiettivo la centralina leva corrente alla valvola elettropneumatica che si chiude, la depressione non arriva più al polmoncino e quindi l'attuatore apre la geometria.
La logica del sistema è stata concepita in maniera tale che, nel caso in cui la valvola elettropneumatica non fosse collegata elettricamente o si bucasse il tubicino che porta la depressione all'attuatore, la geometria resterebbe aperta e quindi non si rischierebbe di distruggere il turbocompressore (e forse non solo quello) per eccesso di pressione. Piuttosto ci si accorgerebbe che il motore è morto ai regimi medi e bassi.
Ciò non mette comunque a definitivo riparo da possibili magagne: se l'elettrovalvola è malfunzionante e chiude il ciclo in ritardo si possono comunque avere picchi pericolosi di pressione dai quali il sistema di recovery della centralina non sempre è in grado di proteggerci.
La valvola waste-gate si usa sui turbocompressori a geometria fissa e funge da regolatore di pressione della sovralimentazione.
Al raggiungimento della pressione obbiettivo l'attuatore pneumatico apre uno sportello che fa defluire una porzione dei gas di scarico da monte della turbina all'esterno (waste-gate libera) oppure a valle della turbina stessa (waste-gate del tipo bypass). La porzione di gas che viene deviata è tale da ridurre sensibilmente la spinta dei gas di scarico sulla girante della turbina che quindi rallenta la sua velocità e conseguentemente diminuisce la quantità di aria pompata dal compressore.
All'origine le waste-gate erano ad azionamento esclusivamente pneumatico, nel senso che era la pressione presente nel collettore di aspirazione a determinare l'apertura dell'attuatore pneumatico senza alcuna interferenza di apparecchi elettronici o elettropneumatici.
Nella sua evoluzione si è passati al controllo elettronico della sovralimentazione: un sensore presente nel collettore di aspirazione informa la centralina sulla pressione di sovralimentazione e, raggiunto il valore obbiettivo, la centralina comanda una valvola elettropneumatica (cioè una specie di rubinetto elettrico per l'aria) che aprendosi fa arrivare la pressione all'attuatore pneumatico. Questo fa aprire la waste-gate.
Con la geometria variabile il concetto è identico a quello descritto per la waste-gate di seconda generazione, ma in tal caso l'attuatore pneumatico non apre uno sportello ma varia l'incidenza dei diffusori in ingresso della turbina. Va precisato che sulla nasona l'attuazione non avviene comunque utilizzando la pressione nel collettore ma la depressione generata dalla pompa di depressione del servofreno (questo per motivi di sicurezza che spiego dopo). A geometria chiusa i gas di scarico sono costretti a passare attraverso un'area ristretta e tangenzialmente alla festonatura della girante, il che massimizza la loro spinta. A geometria aperta la superficie è molto più ampia (il che riduce un po' l'energia dei gas) ma soprattutto il flusso viene indirizatto verso l'asse girante e quindi si verificano tre effetti: a) la spinta viene impressa non all'estramita della festonatura, ma verso il suo attacco all'asse girante, quindi secondo un braccio di leva più corto. Ciò comporta che l'energia scaricata dai gas genererà una minor coppia sull'asse girante che quindi tenderà a rallentare; b) dirigendo il flusso verso il centro i gas sfuggono dall'uscita della turbina in tempi più brevi e quindi faranno meno lavoro di spinta sulla festonatura; la spinta viene impressa non perpendicolarmente alla festonatura ma obliquamente, il che contribuisce a ridurla.
Il sistema a geometria variabile è molto più efficiente di una waste-gate perchè altera meno il flusso dei gas di scarico (viceversa assai perturbato quando la valvola si apre) e consente di gestire la velocità della girante in continuo (se il suo funzionamento è assitito da un software sufficientemente elaborato e da una valvola elettropneumatica progressiva e non on/off).
Il sistema overboost è solamente una impostazione del software centralina che, quando attivata, ritarda l'apertura della waste-gate o l'apertura della geometria variabile consentendo alla girante di raggiungere regimi più elevati per un certo tempo massimo con conseguente incremento della pressione di sovralimentazione.
Perché servono la waste-gate o la geometria variabile?
Il ciclo di lavoro aspirazione-scarico-turbina-compressore rappresenta idealmente un ciclo chiuso: il compressore pompa più aria nei cilindri, dai cilindri escono più gas di scarico (sto semplificando molto, in realtà è una questione di pressione e temperatura dei gas di scarico) più gas di scarico fanno girare più velocemente la girante della turbina, l'asse trasmette l'incremento di velocità alla girante del compressore e questo pomperà ancora più aria...il ciclo potrebbe teoricamente aumentare all'infinito, anche perchè il turbocompressore è una macchina strana che, man mano che aumenta di velocità, necessita di minore energia aggiunta per girare ancora più veloce (ciò a causa dei fenomeni di portanza che si generano sul cavo tra due palette della festonatura del compressore): ma il turbocompressore ha anche dei limiti strutturali e aerodinamici ben precisi.
Quando il turbocompressore supera un certo rapporto tra pressione e portata si passa in zona di pompaggio, cioè si verifica una perturbazione dell'equilibrio aerodinamico interno al compressore con ciclici e violenti rifiuti di aspirazione all'imbocco del compressore. Ciò danneggia la festonatura della girante che in breve si disintegra con una cascata di pezzi di alluminio che vengono ingurgitati dal motore (a me è capitato e ho disintegrato una valvola e grippato un pistone...motore sostituito).
Il fenomeno del pompaggio è più frequente in caso di valori di sovralimentazione molto alti a regimi motore medi, perché in tali condizioni il rapporto pressione/portata è fortemente sbilanciato verso la prima.
La questione si comprende meglio se si considera che la portata in questione non è quella massima di progetto del compressore, superata la quale si va a saturazione, ma quella effettiva che è invece determinata dal regime di rotazione del motore: a un certo regime il motore può ingurgitare nell'unità di tempo considerata solo l'aria immessa nei cilindri nelle fasi di aspirazione compiute nella stessa unità di tempo, e quindi la portata effettiva è massima (e si avvicina al limite di saturazione del compressore) solo quando il motore ruota al massimo dei giri.
Inoltre esiste un limite strutturale: superato un certo regime di rotazione (sui turbocompressori commerciali in genere non si va oltre i 180.000 g/min) le estremità della festonatura raggiungono velocità soniche con creazione di fenomeni di risonanza che perturbano il flusso fino a distruggere la girante. Oltrettutto non è affatto scontato che il sistema di lubrificazione dell'asse (normalmente a bronzina galleggiante e quindi basato sul principio del pattino idrodinamico) sia studiato per raggiungere tali velocità angolari. Se il gioco del cuscinetto va oltre tolleranza anche di poco si rischia di "sboccolare" e le giranti urteranno violentemente sul carter delle chiocciole disintegrandosi.
La geometria variabile della Nasona: la pompa di depressione che serve il servofreno genera anche la depressione a servizio dell'attuatore della geometria variabile. A motore spento la geometria è completamente aperta perchè nel circuito non c'è depressione. Appena avviato il motore la pompa di depressione genera depressione e la valvola elettropneumatica (chiusa quando non alimentata elettricamente) apre il circuito facendo arrivare la depressione al polmoncino dell'attuatore pneumatico. Questo di muove e chiude la geometria. Raggiunta la pressione obbiettivo la centralina leva corrente alla valvola elettropneumatica che si chiude, la depressione non arriva più al polmoncino e quindi l'attuatore apre la geometria.
La logica del sistema è stata concepita in maniera tale che, nel caso in cui la valvola elettropneumatica non fosse collegata elettricamente o si bucasse il tubicino che porta la depressione all'attuatore, la geometria resterebbe aperta e quindi non si rischierebbe di distruggere il turbocompressore (e forse non solo quello) per eccesso di pressione. Piuttosto ci si accorgerebbe che il motore è morto ai regimi medi e bassi.
Ciò non mette comunque a definitivo riparo da possibili magagne: se l'elettrovalvola è malfunzionante e chiude il ciclo in ritardo si possono comunque avere picchi pericolosi di pressione dai quali il sistema di recovery della centralina non sempre è in grado di proteggerci.