F1 | Tecnica | Motori 2014: Focus sul compressore

Riceviamo e Pubblichiamo:

di Salvatore Di Nuzzo

11 Novembre 2013 – Il regolamento tecnico per l’anno 2014 chiude l’era dei motori aspirati e riapre quella dei motori sovralimentati e turbocompressori. La sovralimentazione in generale serve ad introdurre nel cilindro una massa d’aria superiore a quella che potrebbe essere contenuta nello stesso in condizioni ambiente. Vediamo come il compressore riesce a svolgere questo compito.

Il compressore è una macchina composta, in generale, da un guscio e da una girante palettata. Lo scopo principale di questa macchina è trasferire energia all’aria che l’attraversa. Esso viene posto nel condotto di aspirazione del motore in modo da comprimere l’aria ed introdurne una quantità maggiore all’interno del cilindro rispetto a quella che entrerebbe se tale componente non ci fosse, ovvero se il motore fosse aspirato. Per comprimere l’aria il compressore deve aumentare la pressione della stessa, aumentando cosi la massa di aria contenuta nel cilindro. Infatti l’aria comportandosi come un gas perfetto segue la legge pV=mRT in cui p è la pressione, V è il volume occupato dal gas che è fisso essendo fissata la cilindrata, R una costante tipica del gas considerato, T la sua temperatura, e m la massa. Quindi la massa riscrivendo la formula m=pV/RT dipende dalla pressione e temperatura essend V e R costanti fisse. Aumentando la pressione si aumenta la massa di aria in ingresso. È sottointeso che l’aumento di massa di aria corrisponda un aumento proporzionale di massa di combustibile immesso.

Cosa cambia in termini di prestazione? Senza addentrarci troppo in aspetti tecnici possiamo affermare che un mtore sovralimentato rispetto ad un motore aspirato di pari cilindrata abbia un aumento di coppia e potenza.

Utilizzando motori sovralimentati, seppur di cilindrata minore rispetto a quelli utilizzati finora, permetterà di raggiungere anche nel 2014 valori di potenza simili a quelli dei motori aspirati. Inoltre questa scelta, in concomitanza proprio con il downsizing del motore, permetterà di risparmiare sui consumi del propulsore rispetto agli attuali motori aspirati.

È ovvio l’utilizzo del compressore comporta anche qualche problema risolvibile, ma in modo molto semplice. Per muovere la girante palettata c’è bisogno di energia, infatti essa è collegata ad una turbina che viene a sua volta mossa sfruttando l’elevata pressione dei gas di scarico in uscita dal motore.

Altro effetto collaterale causato dal compressore è l’aumento vertiginoso della temperatura dell’aria in ingresso al motore dovuta all’aumento della pressione; una temperatura troppo elevata può portare alla detonazione anticipata della benzina in camera di combustione. Questo problema è risolto interponendo tra compressore e aspirazione del motore un intercooler ovvero uno scambiatore di calore che serve a raffreddare l’aria in ingresso al motore. Tale attenzione ha un duplice effetto oltre a quello gia definito infatti diminuendo la temperatura dell’aria si riesce ad aumentare la massa da immettere nel volume del cilindro come è possibile vedere dalla formula.

Infine ci sarebbe nei propulsori sovralimentati turbocompressi un ritardo nell’attivazione della turbina e quindi del compressore dovuto al tempo che intercorre da quando il pilota pigia l’accelleratore a quando i gas di scarico fuoriescono dal motore tale ritardo è eliminato grazie all’adozione dal 2014 dell’HERS.

Salvatore Di Nuzzo

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