Abbiamo detto nell’articolo scorso di come la sovralimentazione, il turbo, stia aiutando in modo notevole il motore endotermico, sia ciclo otto che Diesel ad essere sempre pronto man mano che le norme sulle emissioni si fanno più stringenti.
Per quanto una soluzione meccanica appaia perfetta all’occorrenza, questa è sempre figlia di una progettazione che deve fare i conti con i compromessi. A parte la fisica, c’è da fare i conti con i costi che limitano l’ottimizzazione di certe soluzioni.
Un esempio lampante è il carburatore. Un elemento definito, opera d’arte della meccanica. Complesso come non mai, ha resistito evolvendosi per decenni, fino all’arrivo della più economica ed efficiente, ma poco romantica iniezione elettronica.
Il turbo ha come problematica quella del ritardo di risposta. Il gas di scarico fa muovere la girante, ma questa per entrare a regime, deve produrre un accelerazione che necessita di un tempo.
Se una volta questa caratteristica era ben accetta, chi ha capelli grigi ricorda piacevolmente il classico calcio nella schiena della coppia improvvisa del turbo. Oggi non è più così, non è tollerabile per il confort dei passeggeri. Una delle soluzioni per risolvere il problema è il condotto di scarico Twin-Scroll.
Volendo fare un esempio esplicativo, in un motore quattro cilindri in linea, canonicamente, l’ordine di fasatura prevede i due pistoni 1-3-4-2, cioè è l’ordine con il quale avviene la scintilla per la fase di espanzione.
In questo caso, in un turbo tradizionale, mono flusso, le onde di scarico vanno in interferenza prima di alimentare il turbo, perendo efficienza. Questo è una delle cause del ritardo nocivo. La soluzione Twin-Scroll risolve la faccenda usando due condotti separati.
I flussi di scarico delle due coppie di cilindri vengono instradati verso la turbina tramite canali separati di diametro differenziato. Il flusso derivante dai cilindri 2-3 viene convogliato all’interno del turbo verso il bordo esterno delle pale della turbina aiutando il compressore a girare più velocemente.
Il canale più piccolo proveniente dai cilindri 1-4 dirige il flusso aria verso le superfici interne della turbina migliorando la risposta del compressore nelle fasi transitorie, come per esempio nelle ri-accelerazioni quando si cala di giri.
In sostanza, il sistema sfrutta appieno l’energia derivante dai flussi dei gas di scarico, consentendo di disporre di una maggiore quantità di lavoro utile per la girante del turbina.
I vantaggi di tale soluzione sono quelli di avere una maggiore energia di ingresso, buone prestazioni a bassi e medi regimi. Migliora anche la velocità di ripresa nelle fasi di transizione, come per esempio il recupero dopo una perdita di velocità. Come ogni sistema non è la perfezione. Anche il Twin-Scroll hai i suoi limiti. Innanzitutto produce una scarsa efficienza e carico della turbina alle alte velocità.
I più esperti, avranno notato, nei motori moderni che utilizzano questa tecnologia, anche con elevata potenza specifica, una certa mancanza di carattere in erogazione nella parte alta dei giri. Manca quello che si dice di allungo!
Infine i costi. Produrre un condotto di scarico così conformato porta costi aggiuntivi elevati. Questo rende difficilmente applicabile l’uso di tale tecnologia con motorizzazioni che vanno ad equipaggiare le vetture della fascia bassa del mercato.
Daniele Amore