- Si confrontano sistemi BiTurbo (Biturbo) e Twin-Turbo nel articolo
- Il turbo nacque nel 1925, offriva il 40% di potenza in più rispetto all’aspirato
- Dopo la crisi petrolifera del 1973 aumentò l’uso per risparmiare carburante
- I componenti principali includono turbina, compressore, albero, intercooler e tubature
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Nell’articolo di oggi parleremo di un argomento abbastanza interessante, a nostro avviso. Discuteremo delle differenze tra il sistema BiTurbo e il Twin-Turbo. Molti di noi avranno sentito parlare di queste due espressioni, soprattutto per quanto riguarda le auto più nuove e costose. La maggior parte delle auto sul mercato sono sovralimentate, molte sono single-turbo (dotate di una sola turbina), ma ultimamente ci sono sempre più auto BiTurbo o Twin-Turbo, cioè dotate di due turbine. Discuteremo subito la differenza tra le due in questo articolo.
Ma prima di tutto dobbiamo capire come funziona una semplice turbina per poter poi passare a cose più importanti, ad esempio i sistemi con due turbine.
Innanzitutto, è importante sapere che l’idea di sovralimentare un motore utilizzando un turbocompressore risale alla messa in funzione del primo motore a combustione interna. Per esempio, già nel 1896, Rudolph Diesel (l’inventore del [motore diesel]) cercava modi per aumentare la potenza e ridurre il consumo di un motore a combustione interna utilizzando la compressione dell’aria aspirata dal motore.
Il primo motore sovralimentato comparve 29 anni dopo l’invenzione del primo motore a combustione interna, più precisamente nel 1925, e produceva il 40% di potenza in più rispetto a uno aspirato naturalmente. Purtroppo, la tecnologia dell’epoca non era sufficientemente avanzata e si rinunciò al motore sovralimentato a causa della scarsa affidabilità.
Dopo la grande crisi petrolifera del 1973, l’idea del motore sovralimentato tornò di interesse, forse anche grazie al fatto che si disponeva di maggiori tecnologie e a causa della crisi di risorse.
La sovralimentazione turbo divenne sempre più utilizzata, soprattutto nei veicoli commerciali con motori diesel, perché portava a una notevole riduzione del consumo di carburante e offriva prestazioni molto migliori.
Gravi problemi economici sono stati causati dall’effetto “[turbo-lag]” poiché i clienti, abituati fino a quel momento solo a motori di grandi dimensioni aspirati naturalmente che rispondevano immediatamente all’accelerazione, non accettavano questo ritardo fino a quando la turbina non creava pressione e il motore sviluppava la sua potenza massima.
Un sistema di sovralimentazione turbo è principalmente composto da: turbina, albero di trasmissione, compressore e altre componenti ([intercooler], se necessario, tubature, sensori, se necessario, ecc.).
La turbina (parte calda, così chiamata perché è azionata dai gas di scarico) e il compressore (parte fredda, così chiamata perché comprime l’aria prelevata dall’atmosfera) sono collegati tramite un albero di trasmissione.
Il turbocompressore funziona in questo modo: i gas di scarico risultanti hanno una velocità e un’energia cinetica molto elevata, quindi vengono raccolti e reindirizzati verso la turbina che, al contatto con i gas di scarico, aziona le pale della turbina stessa. Una volta che le pale della parte calda della turbina sono azionate (compiono un movimento rotatorio), anche le pale del compressore vengono messe in movimento attraverso l’albero di trasmissione, che a sua volta aspira l’aria dall’atmosfera e la comprime nella [galleria di aspirazione]. In molte auto, l’aria compressa passa attraverso un radiatore appositamente progettato per raffreddare l’aria (l’aria fredda è molto più densa di quella calda).
Ora che abbiamo spiegato brevemente come funziona il sistema di sovralimentazione con turbocompressore (o come è comunemente chiamato, il motore turbo), passiamo a concetti più seri e avanzati.
Come abbiamo già detto, il “turbo-lag” ha sempre rappresentato un problema, quindi gli ingegneri dei principali produttori automobilistici hanno costantemente cercato una soluzione per ridurre questo effetto. Ma per capire tutto, devo spiegare brevemente come funziona questo effetto.
Il “turbo-lag” è praticamente il ritardo dal momento in cui si preme l’acceleratore a fondo fino a quando [la turbina] forma la massima pressione (per quel numero di giri) e il motore inizia a sviluppare la potenza massima. In alcuni casi, questo ritardo è maggiore, in altri è minore.
Questo ritardo è influenzato da molti fattori, come: la dimensione dell’intercooler (se presente), le dimensioni della turbina, la forma del percorso di aspirazione e di scarico. Se un motore è dotato di una turbina più grande, allora svilupperà una potenza massima maggiore, ma avrà anche un ritardo molto grande alle accelerazioni improvvise.
Per questo problema, gli ingegneri hanno trovato varie soluzioni, ad esempio le turbine a geometria variabile, poiché riducono in parte questo effetto grazie ad alcune pale interne alla turbina che regolano il loro angolo in base al volume dei gas di scarico e al numero di giri del motore, cosicché anche sotto i 2000 giri/min, la turbina riesce a creare pressione e a ridurre il lag. Queste piccole pale cambiano posizione, accelerando o rallentando il flusso dei gas all’interno della turbina e quindi anche la velocità di rotazione delle pale.
Con il tempo, la tecnologia è avanzata e i motori hanno cominciato a sviluppare sempre più potenza, anche se con una bassa cilindrata. Per ottenere una maggiore potenza, è logico, è stata montata una turbina più grande, ma il lag era molto grande, troppo grande, e la geometria variabile non era più sufficiente, risultava inutile. Quindi, gli ingegneri hanno pensato di montare una turbina più grande e una più piccola per ridurre il lag, ma allo stesso tempo per ottenere una potenza massima maggiore. Questo sistema si chiama Twin-Turbo.
Il sistema twin-turbo è un sistema di sovralimentazione sequenziale, dotato di due turbocompressori, uno più grande e uno più piccolo. Quello piccolo lavora a regimi più bassi mentre quello grande lavora a regimi più alti, riducendo così il lag e aumentando la potenza massima. Il circuito tra i due turbocompressori è separato da una valvola.
I sistemi Twin-Turbo e BiTurbo causano molte confusioni tra gli automobilisti. La maggior parte delle persone confonde il sistema Twin-Turbo con il BiTurbo, ma non preoccuparti, questo articolo è stato creato apposta.
Il sistema di sovralimentazione parallelo utilizza due turbocompressori delle stesse dimensioni, identici sotto ogni aspetto. In questo sistema, ogni turbina ha la sua parte di cilindri, ad esempio su un motore V8, ogni turbina sarà azionata dai gas di scarico di 4 cilindri. Questo sistema si chiama BiTurbo quando le turbine sono identiche.
Questa è la grande differenza: il sistema Twin-Turbo utilizza due turbine di dimensioni diverse, mentre il sistema BiTurbo utilizza due turbine delle stesse dimensioni. Prestare attenzione perché la grande azienda bavarese BMW utilizza il termine TwinPower Turbo, che molti confondono con il Twin-Turbo.
Il termine TwinPower Turbo dei tedeschi è stato applicato anche ai motori con un solo turbocompressore che hanno due uscite di scarico verso la turbina. Questi si chiamano twin-scroll e aiutano il turbocompressore a muoversi più facilmente, anche se i regimi di rotazione sono diversi.
Quindi, questa è la grande differenza tra le due tecnologie, ognuna delle quali ha vantaggi e svantaggi.
Come abbiamo spiegato sopra, il Twin-Turbo è più elastico e sviluppa la potenza in modo più lineare e su una gamma più ampia di giri, mentre il sistema BiTurbo sviluppa una potenza massima maggiore, ma allo stesso tempo la potenza è disponibile solo dopo i 2500 giri/min, sotto questo regime il motore sviluppa potenza, ma non molta, sarà più pigro fino a quando le turbine iniziano a creare pressione. La manutenzione delle auto dotate di questo sistema è leggermente più elevata, poiché l’intero impianto richiede più olio, ma la differenza non è così significativa.
Fonte foto: pistonheads.com, enginelabs.com, auto-types.com
