Effetto dell’apertura della valvola waste-gate sulle prestazioni di una turbina di sovralimentazione per applicazione automobilistica

La sovralimentazione a gas di scarico ha assunto oggi un ruolo chiave non solo per conseguire un incremento delle prestazioni del motore, ma anche per contribuire alla riduzione dei consumi di combustibile e delle emissioni di CO2. Risulta ormai un’opinione condivisa quella di estendere l’adozione della turbosovralimentazione anche ai motori ad accensione comandata di cilindrata ridotta (downsized); in questa specifica applicazione la regolazione della portata transitante in turbina è generalmente demandata ad una valvola waste-gate di by-pass dei fumi di scarico, in relazione alla caratteristica di resistenza alle elevate temperature presenti allo scarico di tali propulsori. Non sono generalmente disponibili molte informazioni sulle prestazioni della turbina nel caso di apertura dell’organo di regolazione; studi sperimentali sviluppati su banchi prova dedicati possono sopperire a tale mancanza al fine di ottimizzare l’accoppiamento tra il sovralimentatore ed il propulsore stesso. Presso il Laboratorio di Motori a Combustione Interna dell’Università di Genova è stata sviluppata un’estesa attività sperimentale su una turbina di sovralimentazione per applicazione su MCI a benzina dotata di valvola waste-gate; nel lavoro sono presentati i risultati più salienti di tali indagini. In primo luogo viene analizzata la ripartizione della portata complessiva evolvente attraverso la macchina motrice ed il sistema di by-pass, considerando diversi gradi di apertura del dispositivo stesso. Al fine di giustificare i comportamenti ottenuti, lo studio è stato inoltre esteso alla valutazione della distribuzione di pressione lungo la voluta della turbina per poter ottenere informazioni sul reale rapporto di espansione sperimentato localmente dal rotore e dalla valvola stessa.