In che modo un turbocompressore aumenta la pressione?

In che modo un turbocompressore aumenta la pressione?

Il turbocompressore realizza il processo di sovralimentazione del motore attraverso le seguenti fasi, migliorando così la potenza in uscita e l'efficienza:

1. I gas di scarico azionano la turbina (Turbina)

• Utilizzo dell'energia dei gas di scarico: quando il motore è in funzione, produrrà gas di scarico ad alta temperatura e alta pressione, 

che entra nell'estremità della turbina del turbocompressore attraverso il tubo di scarico.

• Rotazione della turbina: i gas di scarico colpiscono le pale della turbina (solitamente realizzate in materiali resistenti alle alte temperature come leghe di nichel), 

azionando la turbina in modo che ruoti ad alta velocità (fino a decine di migliaia o centinaia di migliaia di giri al minuto).

2. Funzionamento del compressore (Compressore)

• Collegamento coassiale: la turbina e la girante del compressore (ruota del compressore) sono collegate direttamente tramite un albero rigido. 

Quando la turbina ruota, la girante del compressore ruota in modo sincrono.

• Compressione dell'aria: la girante del compressore aspira aria esterna dall'ingresso dell'aria e la girante rotante ad alta velocità accelera e comprime l'aria, 

aumentando significativamente la pressione dell'aria (sovralimentazione).

3. Intercooling (Intercooling, passaggio facoltativo)

• Abbassamento della temperatura: la temperatura dell'aria compressa aumenterà (a causa del calore generato durante il processo di compressione), 

e la densità dell'aria ad alta temperatura è inferiore. Alcuni sistemi raffredderanno l'aria compressa attraverso un intercooler per aumentarne ulteriormente la densità, 

migliorando così l'efficienza della combustione.

4. L'aria ad alta pressione viene inviata al cilindro

• Ottimizzazione dell'aspirazione: l'aria compressa ad alta densità entra nel cilindro del motore attraverso il collettore di aspirazione.

• Miglioramento della combustione: più ossigeno fa bruciare il carburante più completamente, rilasciando più energia per unità di tempo, 

e migliora la potenza del motore (solitamente con un aumento del 30%-50%) e il risparmio di carburante.

Vantaggi principali • Recupero energetico: utilizza l'energia dei gas di scarico, riduce gli sprechi e migliora l'efficienza termica.

• Piccola cilindrata e alta potenza: consentono ai motori di piccola cilindrata di raggiungere una potenza equivalente a quella dei motori di grande cilindrata (ad esempio, riduzione delle dimensioni).

• Tutela ambientale: l'ottimizzazione della combustione può ridurre le emissioni di idrocarburi incombusti e di particolato.

Componenti principali

• Turbina: resistenza alle alte temperature, conversione dell'energia cinetica dei gas di scarico in energia meccanica.

• Compressore: comprime l'aria e aumenta la densità di aspirazione.

• Sistema di cuscinetti: supporta l'albero della turbina rotante ad alta velocità, i tipi più comuni includono cuscinetti flottanti o cuscinetti a sfere.

• Wastegate: controlla la pressione di sovralimentazione e previene la sovrapressione (di serie su alcuni turbocompressori).

Attraverso questo processo, i turbocompressori migliorano significativamente le prestazioni di potenza e l'efficienza senza aumentare significativamente la cilindrata del motore, 

e sono ampiamente utilizzati nei settori dei motori automobilistici, marini e industriali.