Turbo e Montagna

I

imola78

Nuovo Alfista
19 Ottobre 2004
300
0
16
Cinisello Beach
Ciao a tutti,

una volta ho sentito dire che i motori turbo in montagna perdono potenza molto piu' dei motori aspirati...

qualcuno mi sa spiegare perche'? (sempre che sia vero...)
 
Anche a me sembra il contrario, il motore aspirato più sale di quota più aspira aria rarafatta perdendo potenza, mentre col turbo non ci dovrebbero essere perdite in quanto è predisposto per fornire una certa sovrapressione, raggiunta la quale la waste-gate mantiene diciamo la pressione costante per non rovinare il motore, in quota al massimo la valvola agisce dopo per compensare la minor quantità di aria aspirata. Nei turbo a geometria variabile non c'è la waste-gate ma il concetto è lo stesso.
 
Si ma sottovalutate un aspetto fondamentale. La rarefazione dell'ossigeno. Più si sale di quota, maggiore è la rarefazione dell'ossigeno ed è l'ossigeno a scatenare la reazione di combustione e non la quantità di aria aspirata.

Motivo per cui i motori turbo perdono più dei motori aspirati.
 
il matto":2jj7sg0y ha detto:
Si ma sottovalutate un aspetto fondamentale. La rarefazione dell'ossigeno. Più si sale di quota, maggiore è la rarefazione dell'ossigeno ed è l'ossigeno a scatenare la reazione di combustione e non la quantità di aria aspirata.

Motivo per cui i motori turbo perdono più dei motori aspirati.
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Non capisco, mi puoi spiegare meglio, voglio dire se a livello del mare la pressione è di 1 atmosfera e la composizione dell'aria è per il 21% circa di ossigeno, a 2000 metri la pressione sarà per ipotesi di 0,8 atmosfere, quindi più rarefatta ma la percentuale di ossigeno rimane sempre il 21%, e in ogni caso se manca ossigeno manca per entrambi i motori quindi al più la perdita sarà percentualmente uguale, se invece mi dici in termini di Cv è probabile che il turbo ne perda di +, perché in partenza ne ha molti di più di un aspirato (se faccio 150Cv -10% = 135 Cv (-15 Cv) , se parto da 105 -10% = 94,5 (10,5 Cv) ), questo però ipotizzando una perdita identica di riempimento del cilindro, ma in pratica il turbo compensa parte della rarefazione dell'aria aprendo la waste-gate o le palette della geometria variabile più tardi in modo da far ruotare la girante più velocemente per arrivare cmq alla pressione di progetto di quel turbo.
 
La perdita di prestazioni è del tutto simile: che io sappia la correzione di potenza viene fatta con la stessa identica formula indipendentemente che si tratti di un motore aspirato o sovralimentato.

Anche il motore turbo, se aspira da una pressione più bassa, raggiunge dopo la sovralimentazione pressioni più basse... Da una parte si può pensare che, essendo fisso il rapporto di sovralimentazione (prendiamo ad esempio 2), se aspirando da 1 bar arriva a 2 bar, aspirando da 0.8 arriva ad 1.6, quindi in percentuale perde più di un aspirato; in realtà non è proprio così, e poi in parte è vero il discorso della wastegate o geometria variabile, che agli alti numeri di giri riesce IN PARTE a compensare la perdita (mentre ai bassi numeri di giri e alti carichi no, visto che lì è già di norma completamente chiusa, e infatti è proprio ai bassi regimi che si nota moltissimo la differenza).



klausgt":3caidq75 ha detto:
a me sembre il contrario, il turbo era stato inventato proprio per ridurre
l'effetto di rarefazione dato dall'altitudine
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si, la sovralimentazione di ripristino era nata proprio sugli aerei, ma lì serviva appunto per avere prestazioni simili a terra (dove il turbo veniva escluso) e in quota (dove il turbo veniva inserito); nel nostro caso invece il turbo è sempre in funzione, quindi si verifica ugualmente la perdita di prestazioni tra terra e quota.

Ciao ;)
 
Mi spiace ma no...
la diminuzione di potenza al diminuire della densità dell'aria di un motore aspirato è DECISAMENTE SUPERIORE a quella di un motore turbosovralimentato, nel quale tale perdità è praticamente ZERO...
ovviamente sto parlando di perdite circa NULLE nel caso di sovralimentazione mediante turbocompressore, mentre nel caso di compressore volumetrico ce ne sono, limitate rispetto all'aspirato, ma ci sono...
 
La "teoria" si spiega facilmente se pensi che nel turbocompressore turbina e compressore girano alla stessa velocità, al girare della turbina gira anche il compressore insomma...
ora...
la turbina scarica in un ambiente a pressione minore se sei ad alta quota, il che singnifica che aumenta la velocità di rotazione della stessa, e di conseguenza quella del compressore, e di conseguenza c'è un aumento del rapporto tra pressione in ingresso ed uscita compressore, e di conseguenza la perdita che nell'aspirato è evidente qui viene sostanzialmente annullata...
spero di essermi spiegato bene...
 
nait":2khl10i1 ha detto:
La "teoria" si spiega facilmente se pensi che nel turbocompressore turbina e compressore girano alla stessa velocità, al girare della turbina gira anche il compressore insomma...
ora...
la turbina scarica in un ambiente a pressione minore se sei ad alta quota, il che singnifica che aumenta la velocità di rotazione della stessa, e di conseguenza quella del compressore, e di conseguenza c'è un aumento del rapporto tra pressione in ingresso ed uscita compressore, e di conseguenza la perdita che nell'aspirato è evidente qui viene sostanzialmente annullata...
spero di essermi spiegato bene...
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Non è così...
Questo potrebbe essere corretto se tutte le trasformazioni che avvengono all'interno del ciclo fossero lineari, mentre non è così. Per farla breve, il calo di pressione all'aspirazione provoca perdite ben maggiori rispetto al guadagno che si può evere dalla minore contropressione allo scarico.

Ma soprattutto dimentichi che ai fini della potenza conta anche la portata IN MASSA di fluido: nel nostro caso, aspirando da un ambiente a pressione minore, la portata in massa d'aria intrappolata nel cilindro sarà inferiore, quindi sarà possibile bruciare meno gasolio.
Insomma, il tuo discorso se funzionasse dovrebbe valere anche per un aspirato: anche lì ho meno contropressione allo scarico, quindi dovrebbe ridursi la fase negativa di lavoro del ciclo; e in effetti è così, ma come detto la riduzione di questa fase è minima rispetto alla riduzione della fase utile dovuta al fatto di avere meno aria incamerata e quindi poter bruciare meno combustibile.

C'è da dire che i vecchi turbodiesel a iniezione meccanica risentivano meno delle condizioni ambientali: questo perchè, non avendo il debimetro ma iniettando solo in base alla posizione dell'acceleratore, iniettavano semrpe lo stesso gasolio anche in caso di pressioni minori. SE questo gasolio riusciva ugualmente a bruciare tutto, non si avevano quindi cali di prestazioni. Oggi invece col debimetro, la quantità di gasolio iniettato si riduce in base alle condizioni ambiente, quindi il calo di prestazioni è direttamente proporzionale al calo di pressione.


Comunque come detto, la formula per la correzione di potenza non fa distinzione tra turbo e aspirato.
Ma, molto più semplicemente, quando vai in montagna la differenza si sente eccome! Ma anche già solo tra una giornata serena e fresca rispetto ad una calda e coperta...
 
306 Maxi":c4kv0ip9 ha detto:
nait":c4kv0ip9 ha detto:
La "teoria" si spiega facilmente se pensi che nel turbocompressore turbina e compressore girano alla stessa velocità, al girare della turbina gira anche il compressore insomma...
ora...
la turbina scarica in un ambiente a pressione minore se sei ad alta quota, il che singnifica che aumenta la velocità di rotazione della stessa, e di conseguenza quella del compressore, e di conseguenza c'è un aumento del rapporto tra pressione in ingresso ed uscita compressore, e di conseguenza la perdita che nell'aspirato è evidente qui viene sostanzialmente annullata...
spero di essermi spiegato bene...
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Non è così...
Questo potrebbe essere corretto se tutte le trasformazioni che avvengono all'interno del ciclo fossero lineari, mentre non è così. Per farla breve, il calo di pressione all'aspirazione provoca perdite ben maggiori rispetto al guadagno che si può evere dalla minore contropressione allo scarico.

Ma soprattutto dimentichi che ai fini della potenza conta anche la portata IN MASSA di fluido: nel nostro caso, aspirando da un ambiente a pressione minore, la portata in massa d'aria intrappolata nel cilindro sarà inferiore, quindi sarà possibile bruciare meno gasolio.
Insomma, il tuo discorso se funzionasse dovrebbe valere anche per un aspirato: anche lì ho meno contropressione allo scarico, quindi dovrebbe ridursi la fase negativa di lavoro del ciclo; e in effetti è così, ma come detto la riduzione di questa fase è minima rispetto alla riduzione della fase utile dovuta al fatto di avere meno aria incamerata e quindi poter bruciare meno combustibile.

C'è da dire che i vecchi turbodiesel a iniezione meccanica risentivano meno delle condizioni ambientali: questo perchè, non avendo il debimetro ma iniettando solo in base alla posizione dell'acceleratore, iniettavano semrpe lo stesso gasolio anche in caso di pressioni minori. SE questo gasolio riusciva ugualmente a bruciare tutto, non si avevano quindi cali di prestazioni. Oggi invece col debimetro, la quantità di gasolio iniettato si riduce in base alle condizioni ambiente, quindi il calo di prestazioni è direttamente proporzionale al calo di pressione.


Comunque come detto, la formula per la correzione di potenza non fa distinzione tra turbo e aspirato.
Ma, molto più semplicemente, quando vai in montagna la differenza si sente eccome! Ma anche già solo tra una giornata serena e fresca rispetto ad una calda e coperta...
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:ka) Puo' darsi anche che stia sbagliando per carità, ma l'ho letto l'altro ieri su un libro, e non ho la memoria tanto labile da ricordarmi il contrario di quel che ho letto...ringraziamenti all'autore del libro allora! :grazie)
 
306 Maxi":lx18cids ha detto:
nait":lx18cids ha detto:
La "teoria" si spiega facilmente se pensi che nel turbocompressore turbina e compressore girano alla stessa velocità, al girare della turbina gira anche il compressore insomma...
ora...
la turbina scarica in un ambiente a pressione minore se sei ad alta quota, il che singnifica che aumenta la velocità di rotazione della stessa, e di conseguenza quella del compressore, e di conseguenza c'è un aumento del rapporto tra pressione in ingresso ed uscita compressore, e di conseguenza la perdita che nell'aspirato è evidente qui viene sostanzialmente annullata...
spero di essermi spiegato bene...
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Non è così...
Questo potrebbe essere corretto se tutte le trasformazioni che avvengono all'interno del ciclo fossero lineari, mentre non è così. Per farla breve, il calo di pressione all'aspirazione provoca perdite ben maggiori rispetto al guadagno che si può evere dalla minore contropressione allo scarico.

Ma soprattutto dimentichi che ai fini della potenza conta anche la portata IN MASSA di fluido: nel nostro caso, aspirando da un ambiente a pressione minore, la portata in massa d'aria intrappolata nel cilindro sarà inferiore, quindi sarà possibile bruciare meno gasolio.
Insomma, il tuo discorso se funzionasse dovrebbe valere anche per un aspirato: anche lì ho meno contropressione allo scarico, quindi dovrebbe ridursi la fase negativa di lavoro del ciclo; e in effetti è così, ma come detto la riduzione di questa fase è minima rispetto alla riduzione della fase utile dovuta al fatto di avere meno aria incamerata e quindi poter bruciare meno combustibile.

C'è da dire che i vecchi turbodiesel a iniezione meccanica risentivano meno delle condizioni ambientali: questo perchè, non avendo il debimetro ma iniettando solo in base alla posizione dell'acceleratore, iniettavano semrpe lo stesso gasolio anche in caso di pressioni minori. SE questo gasolio riusciva ugualmente a bruciare tutto, non si avevano quindi cali di prestazioni. Oggi invece col debimetro, la quantità di gasolio iniettato si riduce in base alle condizioni ambiente, quindi il calo di prestazioni è direttamente proporzionale al calo di pressione.


Comunque come detto, la formula per la correzione di potenza non fa distinzione tra turbo e aspirato.
Ma, molto più semplicemente, quando vai in montagna la differenza si sente eccome! Ma anche già solo tra una giornata serena e fresca rispetto ad una calda e coperta...
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Quando leggo queste cose mi verrebbe voglia di ritirare l'iscrizione al club per demerito :mecry)
 
306 Maxi":3sct0w7f ha detto:
Ma soprattutto dimentichi che ai fini della potenza conta anche la portata IN MASSA di fluido: nel nostro caso, aspirando da un ambiente a pressione minore, la portata in massa d'aria intrappolata nel cilindro sarà inferiore, quindi sarà possibile bruciare meno gasolio.
Insomma, il tuo discorso se funzionasse dovrebbe valere anche per un aspirato: anche lì ho meno contropressione allo scarico, quindi dovrebbe ridursi la fase negativa di lavoro del ciclo; e in effetti è così, ma come detto la riduzione di questa fase è minima rispetto alla riduzione della fase utile dovuta al fatto di avere meno aria incamerata e quindi poter bruciare meno combustibile.
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Proprio perchè ai fini della potenza conta la portata massica non mi convince la tua teoria...
nell'aspirato se la densità dell'aria diminuisce...diminuisce e non c'è niente che aiuti a limitare questa perdita...
nel sovralimentato...se la densità diminuisce...aumenta la velocità di rotazione del turbocompressore...e tu dici che questo fatto ha influenza sostanzialmente NULLA ai fini della portata massica e/o volumica??
Resto dubbioso...e con me l'autore del libro...
 
http://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=98849&page=7
a turbocharger on an aero piston engine can be designed to do two things, depending on the application required.

It should be borne in mind that we are talking at a constant rpm here, as such aero engines are designed to run like that because of the propellor.

Firstly, a turbo(super)charger can boost performance at takeoff by giving more Manifold Air Pressure (MAP).

Alternatively, it can be designed to maintain engine performance to altitude by keeping the MAP at a sea level figure.

The difference is in the setting of the waste gate. At lower altitudes the wastegate is at least partly open to avoid overboosting the engine. As the altitude increases, the gate progressively closes to maintain boost / MAP. Once the wastegate is fully closed the turbo is producing the maximum boost that it can. Any further increase in altitude results in a reduced power output.

A piston engine will actually produce more power at high altitude for the same MAP, because of the reduced air density. The "back pressure" in the exhaust is less so less HP is consumed in "pumping losses".
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notate che questo ultimo ragionamento vale in regime di wastegate chiusa, cioè di massima richiesta di potenza: a regimi intermedi/parzializzati la pressione di sovralimentazione non raggiunge quella massima per cui la differenza di potenza è la stessa per un turbo come per un aspirato.

il fatto è che la wastegate è di fatto una molla, e ragiona in termini di pressione assoluta, non di sovrappressione relativa.

il mantenimento della potenza di un motore al valore che ha a livello del mare tramite compressore e wastegate è detto
turbonormalizzazione http://www.nar-associates.com/technical-flying/turbo/turbo.pdf noterete dai grafici che naturalmente la massima velocità di un aereo cresce con l'altitudine (anche a causa della diminuita resistenza aerodinamica) fino a quando l'aria non diventa così rarefatta che anche a wastegate chiusa la pressione di aspirazione comincia a decrescere.
 
Allora vediamo cosa deduco dal link della turbo-normalizzazione thranduil....
non so come postare una parte di quel pdf, ma ti dico quale va presa in considerazione: dall'inizio fino al terzo capoverso ("..heat output."). Ok??
Bene...
come giustamente dicevi tu la turbo-normalizzazione mantiene la pressione all'aspirazione costante (cioè pari a quella a livello mare) all'aumentare della quota->diminuire della densità dell'aria...
pero' quello che non hai fatto notare è che il suddetto testo dice anche che invece il motore turbo-charging AUMENTA la pressione all'aspirazione(rispetto a quella a livello mare) all'aumentare della quota->al DIMINUIRE della densità dell'aria...
ora bisogna fare chiarezza:
- se un motore "turbo-charging" è il motore del nostro veicolo, questo testo dice IL CONTRARIO ESATTO di quello che stai dicendo, cioè dice che AUMENTA LA POTENZA all'aumentare della quota....
- se il motore del nostro veicolo non è turbo-charging allora non mi spiego l'utilità del link, visto che il motore della nostra 147(visto che siamo nel forum di tal vettura) non è certamente nemmeno turbo-normalizzato

[/img]
 
nait":byfxh5y5 ha detto:
306 Maxi":byfxh5y5 ha detto:
Ma soprattutto dimentichi che ai fini della potenza conta anche la portata IN MASSA di fluido: nel nostro caso, aspirando da un ambiente a pressione minore, la portata in massa d'aria intrappolata nel cilindro sarà inferiore, quindi sarà possibile bruciare meno gasolio.
Insomma, il tuo discorso se funzionasse dovrebbe valere anche per un aspirato: anche lì ho meno contropressione allo scarico, quindi dovrebbe ridursi la fase negativa di lavoro del ciclo; e in effetti è così, ma come detto la riduzione di questa fase è minima rispetto alla riduzione della fase utile dovuta al fatto di avere meno aria incamerata e quindi poter bruciare meno combustibile.
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Proprio perchè ai fini della potenza conta la portata massica non mi convince la tua teoria...
nell'aspirato se la densità dell'aria diminuisce...diminuisce e non c'è niente che aiuti a limitare questa perdita...
nel sovralimentato...se la densità diminuisce...aumenta la velocità di rotazione del turbocompressore...e tu dici che questo fatto ha influenza sostanzialmente NULLA ai fini della portata massica e/o volumica??
Resto dubbioso...e con me l'autore del libro...
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Mi potresti dire di che libro si tratta?
Comunque, portando le cose agli estremi: un compressore può anche girare con velocità infinita... ma se aspira da un ambiente con aria a densità zero, la portata massica sarà zero.
Riportando le cose alla realtà, anche se il compressore girasse più velocemente aspira comunque da un ambiente a bassa densità. Che poi comunque è tutto da dimostrare anche che aumenti in modo significativo la velocità, visto che ok è minore la contropressione allo scarico, ma è minore anche la pressione a monte della turbina visto che si parte da pressione ambiente più bassa, per cui avremo un riempimento inferiore e brucerà meno gasolio e quindi avremo meno gas combusti che vanno a muovere la turbina. Comunque non escludo che possa aumentare la velocità di rotazione (se partiamo dal presupposto che la pressione a monte della turbina resti costante, anche se è su questo che ho dei dubbi), ma in ogni caso questo non può certo compensare o addirittura ribaltare l'effetto della minor pressione ambiante da cui si aspira.

Insomma, per me il tuo ragionamento sarebbe corretto se l'aspirazione fosse a pressione, per dire, di 1 bar e lo scarico a 0.9 bar; ma poichè entrambi ovviamente sono alla stessa pressione, non c'è questa differenza di pressione che può produrre più lavoro sulla turbina e compensare la minore densità dell'aria aspirata.

Ripeto: la formula di correzione della potenza non fa alcuna distinzione tra motore aspirato o sovralimentato, mi pare che questo basti... E parlo di correzione di potenza secondo norme DIN o SAE, mica inventata da me...

E comunque basta andare in montagna e ci si accorge in modo molto marcato della differenza, sia con un aspirato che con un turbo, non ditemi che non ve ne siete mai accorti. O semplicemnte in una giornata calda e con bassa pressione la macchina va sensibilmente meno che in una giornata fredda e con alta pressione, mi paiono cose riscontrabili ogni giorno.

Indicativamente si ha una perdita di potenza di circa l'1% ogni 100 metri di quota in più.


Tornando agli aerei, la sovralimentazione era nata proprio per RIPRISTINARE ad una certa quota la potenza che si aveva a terra (dove il turbo veniva escluso), ma chiaramente questo non significa che un motore turbo non perda potenza in quota: non è un caso infatti che gli aerei con motori alternativi (sovralimentati) abbiano una quota limite oltre cui non possono salire, visto che oltre diminuirebbe troppo la potenza utile (ulteriore dimostrazione di quanto detto).
 
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