I turbocompressori sono in circolazione da un po' di tempo. Che ci crediate o no, la General Motors è stata la prima a introdurre i turbo per i propri veicoli nel 1962 con la Oldsmobile Turbo Jetfire. I turbo aggiungono tonnellate di potenza senza richiedere un motore più grande e funziona con gli stessi gas di scarico che il tuo veicolo già produce.
I turbo sono risultati brillanti dell'ingegneria che sono rapidamente proliferati nell'industria automobilistica. È iniziato come un raro aggiornamento delle prestazioni limitato alle auto sportive e di lusso di fascia alta, ma ora è un componente aggiuntivo onnipresente che aumenta l'efficienza.
Continua a leggere per saperne di più su come funzionano i turbo.
Perché le auto moderne usano i turbocompressori
I turbocompressori risalgono al 1905, quando Alfred Buchi ottenne un brevetto per uno dei primi turbocompressori. È incredibile come la tecnologia risalga a più di un secolo fa, soprattutto considerando quanto stanno vivendo i turbocompressori boom ora.
È interessante notare che i primi turbo furono sviluppati pensando alle prestazioni di un aeroplano. I motori a combustione interna utilizzano aria e carburante accesi nella camera di combustione del motore in basso sul pistone, consentendo al motore di generare potenza.
Prima dei turbo, l'unico modo per aumentare la potenza di un motore era aumentare la cilindrata. Ingrandendo fisicamente la camera di combustione ed espandendo l'intero motore, oppure aggiungendone ancora cilindri, i produttori di motori possono bruciare più carburante e aria, aumentando così la potenza del motore produzione. Ecco perché il famoso detto "non c'è sostituzione per la cilindrata" è diventato un punto fermo nel mondo automobilistico.
Ma c'è un modo più efficiente per aggiungere potenza senza dover aumentare la cilindrata: i turbocompressori. Questi dispositivi consentono a un motore di generare più potenza senza aumentare fisicamente la cilindrata, dimostrando che c'è assolutamente un sostituto per la cilindrata.
I migliori veicoli elettrici ad alte prestazioni dimostrare che anche il detto è sbagliato. Un esempio è l'ultra veloce Lucid Air, che è più veloce delle classiche muscle car V8 mentre funzionano con gli elettroni.
Cos'è un turbo?
In poche parole, un turbocompressore è un compressore d'aria alimentato dai gas di scarico del motore. Questo compressore consente al motore di inghiottire più aria, consentendo così al motore di immettere più carburante nella camera di combustione senza aggiungere più cilindrata. Nel caso degli aerei, i turbocompressori sono un'applicazione molto conveniente.
Man mano che un aereo continua a salire, l'aria diventa meno densa; quindi, lo stesso motore produrrà meno potenza ad altitudini più elevate di quanto non facesse più vicino al livello del mare. Questo è un grosso problema, ma i turbocompressori forniscono un'ottima soluzione.
I turbocompressori aggiunti ai motori degli aerei consentono di spingere più aria nel motore di quanto sarebbe normalmente possibile ad alta quota, risolvendo il problema della perdita di potenza durante il volo. Come i motori degli aeroplani ad aspirazione naturale (NA), anche le auto NA soffrono di una perdita di prestazioni ad alta quota rispetto ai motori turbo.
Come funzionano i turbocompressori?
I turbocompressori sono compressori d'aria, quindi, come suggerisce il nome, un turbo fa un lavoro: comprimere l'aria e inserirla nel motore. Il modo in cui esegue questo compito è relativamente semplice. Un motore produce gas di scarico a causa della combustione che alimenta il veicolo e i turbo lo usano combustione per alimentare una turbina che alla fine porta alla compressione dell'aria spinta nel motore.
Il bello di un turbo è che ricicla i gas di scarico per alimentare il meccanismo del compressore. I turbo si dividono in due metà: la zona calda, a contatto con i gas di scarico, e la zona fredda.
Ciò significa che una delle metà (quella calda) è collegata al collettore di scarico. Quando l'aria calda viene spostata dal motore, fa girare una turbina contenuta nella metà calda del turbocompressore, che a sua volta fa girare la ventola del compressore alloggiata nella regione fredda del turbo.
Questi due elementi rotanti sono collegati attraverso un albero, che consente alla turbina del lato caldo di far girare il compressore del lato freddo mentre i gas di scarico entrano precipitosamente. Quando si verifica questo processo, il lato caldo del turbocompressore inizia a diventare incandescente, motivo per cui i turbocompressori sono spesso visti con un lato tutto arrugginito e l'altro immacolato.
Ciò è dovuto alle temperature estreme che l'area calda del turbo subisce dai gas di scarico. I gas di scarico consentono al compressore del lato freddo di girare e aspirare aria, comprimendola e spingendola di nuovo nel motore. Questo produce più potere in teoria.
Tuttavia, la compressione dell'aria genera anche calore, il che annulla i vantaggi del compressore. La soluzione è aggiungere un intercooler tra il turbocompressore e il collettore di aspirazione. Ciò consente all'aria che entra nella camera di combustione di raffreddarsi, aumentando le prestazioni. Ecco perché vedi alcune auto turbo con prese d'aria sul cofano, che usano l'aria che passa per raffreddare l'aria compressa.
I turbocompressori potrebbero presentare un certo ritardo mentre il turbo si avvia. Questo perché ha bisogno dei gas di scarico per aumentare la velocità prima che possa effettivamente fornire una spinta al motore. Alcune società di ricambi auto aftermarket realizzano anche sistemi anti-lag per risolvere il problema del ritardo. Tuttavia, sono costosi e di solito vengono utilizzati solo da squadre di corse professionistiche.
I wastegate sono anche componenti essenziali che consentono di liberare la pressione dell'aria prima che faccia girare la turbina, prevenendo guasti catastrofici al motore. Se i wastegate non fossero presenti nei sistemi di turbocompressore, il motore potrebbe potenzialmente far girare eccessivamente la turbina e spingere troppa pressione nel vano motore. Questo è uno scenario completamente indesiderato che potrebbe causare guasti catastrofici al motore.
I produttori hanno adottato il turbocompressore su tutta la linea nelle loro formazioni di veicoli, principalmente per l'efficienza. Tuttavia, gli appassionati pensano ancora ai turbo come alla loro fonte di riferimento per una maggiore potenza nel tuo veicolo.
I turbo consentono auto più efficienti
Grazie ai turbocompressori, i moderni motori a quattro cilindri si comportano come i V8 della vecchia scuola in termini di potenza, offrendo allo stesso tempo numeri di chilometraggio del gas migliori. Negli ultimi tempi molti produttori si sono rivolti alla turbocompressione dei loro veicoli, persino Ford ha aggiunto motori turbo ridimensionati ai loro camioncini F-150 per renderli più efficienti.
Il verdetto è ancora fuori se questi motori sono migliori o più durevoli rispetto ai motori di cilindrata maggiore. Ma una cosa è certa: con l'assalto di auto ibride ed EV, anche i turbo potrebbero non essere in grado di salvare il motore a combustione interna.