degli studi di napoli “federico ii” soluzioni progettuali finalizzate alla ...

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La sovralimentazione
L’alimentazione ad impulsi, invece, prevede un collegamento diretto dei condotti di
scarico con la turbina, in modo che in essa giunga l’impulso che si genera all’apertura della
valvola di scarico. In questo caso si ottiene il massimo recupero di energia: infatti l’impulso è
idealmente pari al lavoro triangolare (a meno delle perdite dovute alla non istantanea apertura
della valvola e di quelle che si determinano nei condotti che collegano il motore alla turbina).
Va però detto che il carattere impulsivo del trasferimento di energia porta ad avere,
relativamente alla turbina, un rapporto di espansione e dunque un rendimento variabili durante
il ciclo termodinamico del motore. Ne consegue un rendimento medio inferiore rispetto al
caso pseudo stazionario dell’alimentazione a pressione costante. Il calo del rendimento è
comunque ampiamente controbilanciato dalla maggiore quantità di energia recuperabile.
L’ottimizzazione dell’efficienza di questo sistema ad impulsi richiederebbe la presenza di
un turbo per ogni cilindro, in modo da poterlo disporre il più vicino possibile alla
corrispondente valvola di scarico, minimizzando così la lunghezza dei condotti con le relative
perdite di energia.
Tale configurazione è irrealizzabile per motivi economici e di ingombri, perciò si ricorre
ad un collettore di scarico comune a tutti i cilindri che convoglia i gas esausti verso un’unica
turbina; preoccupandosi di realizzarlo con dimensioni il più possibile ridotte. Si parla dunque
di un sistema misto in quanto il collettore costituisce un volume che provoca una dissipazione
di energia cinetica, seppur di modesta entità.
In campo automobilistico si è rivelata molto più conveniente l’adozione dell’alimentazione
ad impulsi, che meglio si adatta all’ampio campo di funzionamento caratteristico dei motori
per autotrazione.
In alcune applicazioni i gas provenienti dai vari cilindri vengono convogliati, in funzione
dell’ordine d’accensione dei cilindri stessi, in due condotti separati, in modo da ridurre le
interferenze tra i flussi provenienti da cilindri adiacenti (Fig. 16.10). Se questi due condotti
sfociano in una turbina dotata di due volute gemelle, una per ognuno di essi, si parla di una
configurazione Twin Scroll; se invece convergono verso una turbina dotata di voluta unica, la
configurazione è detta Single Scroll 7 .
In quest’ultimo caso può essere utile realizzare, nel punto di incontro dei due condotti,
quello che è impropriamente chiamato convertitore d’impulsi (come mostrato in Fig. 16.10).
7 In generale si definisce Single Scroll ogni configurazione che preveda l’impiego di una turbina a voluta unica.