I motori downsizing sono considerati la chiave per la riduzione delle emissioni di CO₂ con prestazioni elevate. Fondamentale per la loro efficienza è un controllo preciso della pressione di sovralimentazione – un processo complesso in cui la strumentazione di misura svolge un ruolo centrale.
Per soddisfare le crescenti esigenze di limiti di emissione, i produttori di automobili si affidano sempre più a motori a benzina compatti con sovralimentazione turbo. Questa tecnologia è il cuore del cosiddetto downsizing – la riduzione mirata della cilindrata mantenendo o aumentando la potenza del motore attraverso la sovralimentazione turbo. Consente un minor consumo di carburante e emissioni ridotte, senza sacrificare la dinamica di guida. Fondamentale per l'efficienza di questi motori è un regolare controllo della pressione di sovralimentazione.
SFIDE NELLA REGOLAZIONE DELLA PRESSIONE DI SOVRALIMENTAZIONE
Un motore downsizing deve raggiungere le prestazioni di un motore aspirato di maggiori dimensioni – idealmente anche superarle. Per fare ciò, è necessario un pressione di sovralimentazione il più alta possibile anche a bassi regimi, garantendo una distribuzione uniforme di potenza a regimi più elevati.
Inoltre, la miscela aria-carburante deve rispettare al massimo il rapporto stechiometrico. Specialmente a bassi regimi, si rischiano combustioni incontrollate (« detonazioni »), che possono compromettere le prestazioni e la durata del motore.
Sistemi di regolazione della pressione di sovralimentazione
Regolazione tramite bypass
Un metodo classico è la regolazione tramite bypass tramite un cosiddetto Wastegate. Quando la pressione desiderata viene raggiunta, una parte dei gas di scarico viene deviata oltre la turbina – una soluzione semplice ma collaudata.
Geometria variabile della turbina (VTG)
sistemi avanzati utilizzano geometrie variabili della turbina. Le palette all’interno della turbina modificano dinamicamente la sezione: chiuse a bassi regimi, aperte a regimi elevati. In questo modo, la pressione di sovralimentazione può essere regolata in modo ottimale in condizioni di carico variabile.
Regolazione elettronica della pressione di sovralimentazione
I motori downsizing moderni impiegano sistemi di controllo elettronici per la regolazione della pressione di sovralimentazione. A differenza dei sistemi puramente pneumatici, consentono una regolazione più precisa – in particolare in condizioni di carico parziale. Fattori come la temperatura dell’aria di sovralimentazione, il punto di accensione o la qualità del carburante sono presi in considerazione nella strategia di controllo.
Simulazione e metodi di test
Lo sviluppo di motori turbo efficienti si basa su simulazioni e misure. È essenziale la creazione di mappe di pressione per il compressore e la turbina. Queste si basano sulla registrazione accurata di:
- Pressione nel collettore di aspirazione
- Pressione di sovralimentazione
- Pressione barometrica
- Temperature del refrigerante e dell’olio
Questi test vengono solitamente effettuati su banchi motore in camere climatiche. Vengono anche analizzati disturbi come onde stazionarie nel sistema di scarico – che possono danneggiare le componenti del turbocompressore.
Un modello di simulazione ben calibrato risparmia tempo e costi nello sviluppo del motore e aiuta a ridurre o dirigere più miratamente le serie di test reali.
Conclusioni
La misurazione e il controllo precisi della pressione di sovralimentazione sono elementi centrali per l’efficienza, la durata e l’ecocompatibilità dei moderni motori turbo downsizing. Tecnologie avanzate e procedure di test approfondite forniscono le basi necessarie per soddisfare anche le future esigenze di mobilità ed emissioni.
