Il turbo-compound è un sistema adottato su alcuni veicoli pesanti, come quelli di Scania e Volvo, che permette di recuperare ulteriore energia dai gas di scarico dopo il passaggio attraverso il turbocompressore tradizionale. Al giorno d’oggi, i motori Diesel aspirati non sono più prodotti per i veicoli, poiché i vantaggi in termini di efficienza non giustificherebbero la produzione di motori di maggiore cilindrata senza sovralimentazione.
Di conseguenza, tutti i veicoli pesanti in circolazione, così come la maggior parte delle grandi macchine per movimento terra, sono dotati di motori Diesel turbocompressi. In questo articolo ci concentreremo sul sistema turbo-compound, un’innovazione che incrementa ulteriormente l’efficienza di questi motori.
Turbo-compound: come funziona
Partiamo dal principio del sistema di sovralimentazione con turbocompressore, che utilizza una turbina a gas di scarico collegata a un compressore centrifugo per aumentare la pressione dell’aria in ingresso al motore, sia esso Diesel o a benzina. Nei veicoli pesanti, che sono attualmente gli unici ad adottare il turbo-compound, troviamo motori Diesel di grandi dimensioni, con cilindrate che possono raggiungere i 10.000 o 15.000 cc.
Nella immagine sotto un motore Volvo D13 Turbo Compound
Questi motori utilizzano spesso uno o due turbocompressori, accompagnati da un intercooler per ridurre la temperatura dell’aria compressa. Nei motori turbodiesel standard senza turbo-compound, i gas di scarico in uscita dalla turbina vengono convogliati direttamente verso il sistema di scarico, che può includere filtri antiparticolato, catalizzatori e silenziatori.
Nel caso dei veicoli dotati di turbo-compound, i gas di scarico, prima di raggiungere il sistema di scarico, vengono indirizzati verso una seconda turbina. Questa turbina è collegata meccanicamente a un gruppo di ingranaggi che riducono la velocità di rotazione e aumentano la coppia, trasferendola poi all’albero motore. In questo modo, si recupera una parte dell’energia presente nei gas di scarico, energia che altrimenti andrebbe persa.
Questo meccanismo è simile a quello dell’ultimo stadio dei motori turbo-albero, utilizzati principalmente negli elicotteri. Questi motori utilizzano gruppi di compressori e turbine multistadio collegati tra loro, configurazione nota come “turbina”, che fornisce spinta attraverso l’espulsione di grandi quantità di gas di scarico caldi. Nei motori turbo-albero, la spinta dei gas di scarico viene utilizzata per azionare una seconda turbina, collegata a un sistema di riduzione ad ingranaggi per fornire coppia al rotore dell’elicottero.
Pur con le dovute differenze di portata, temperatura e velocità di rotazione, il sistema turbo-compound opera in modo simile a quello dei motori per elicotteri.
Secondo i dati forniti dai produttori, i turbo-compound installati su veicoli pesanti possono permettere un risparmio di carburante del 5-6%.
In questo articolo abbiamo cercato di spiegare il funzionamento di questo dispositivo particolare, spesso confuso con la sovralimentazione multistadio o le turbine a geometria variabile. Ricordiamo quindi che il turbo-compound non è un sistema di sovralimentazione, ma un dispositivo per il recupero di energia dai gas di scarico nei motori turbodiesel, principalmente utilizzati nel trasporto su gomma.
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