Da tempo noto, in alcune conversazioni sia su questo blog che con gli amici, che quando si parla di turbo o compressore sono davvero pochi quelli che hanno le idee chiare non solo sul tipo di sistema montato sul proprio veicolo, ma anche sulle peculiarità di ciascun sistema, il che ci aiuterebbe a sapere come trattarli e prendercene cura per non doverci poi lamentare per le rotture e gli costosi interventi di riparazione

In questo secondo articolo della categoria sugli articoli tecnici, inaugurata la settimana scorsa dal mio collega Fernando, voglio precisamente affrontare un tema che personalmente ritengo più che interessante e in cui intendo chiarire la differenza tra Turbo e Compressore, o Supercharger (supercharged), come viene chiamato dall’altra parte dello “stagno”

Prima di proseguire, vorrei che ripercorressimo la storia di entrambi i sistemi, poiché non sono affatto così recenti come qualcuno crede. L’idea di sovralimentare un motore risale al 1896, epoca in cui i fratelli Daimler brevettarono quello che sembra essere un tipo di compressore piuttosto rudimentale. Bisogna attendere il 1904 per trovare il primo brevetto di un turbo vero e proprio, a opera di Renault

Come puoi vedere, l’idea sia di un compressore sia di un sistema turbo risale a molto prima di quanto immaginiamo; tanto che, per esempio, nel 1905 un ingegnere di nome Büchi, basandosi sulle idee di Renault, riuscì a presentare una propria concezione di quello che sarebbe diventato un turbo, arrivando al punto che, già nel 1919 il meccanismo era stato perfezionato al punto da essere praticamente molto simile a quelli attuali

Il compressore e le sue peculiarità

Entrando nel merito tecnico, cominceremo a parlare dei compressori, un sistema molto simile alle pompe volumetriche, nelle quali un elemento rotante crea un aumento di volume all’ingresso del compressore, che genera una depressione che aspira aria dall’esterno. Man mano che quest’aria aspirata avanza verso l’uscita del compressore, il suo volume diminuisce, il che provoca l’espulsione di aria in pressione.

Come funziona un turbo?

Dall’altra parte abbiamo il sistema turbo, che funziona grazie al movimento delle pale di una turbina. Questo movimento è generato dai gas di scarico che le fanno girare. Tale moto viene trasmesso a una sorta di compressore che immette aria in pressione nell’aspirazione del motore. Per questo motivo il turbo non mantiene una pressione costante come il compressore, ma dipende dalla pressione con cui i gas di scarico muovono la turbina.

Come puoi vedere, già dalla spiegazione emerge la prima differenza tra turbo e compressore: un compressore offre una pressione costante, mentre in un turbo la pressione “evolve” man mano che i gas di scarico diventano più energici. In sintesi, a più giri corrisponde più pressione allo scarico, e il turbo offre un rendimento nettamente superiore.

A causa del carattere costante della pressione di un compressore, si riscontrano alcune “controindicazioni” nel suo utilizzo. Ad esempio, se confrontassimo il grafico del rendimento di un motore aspirato con quello di un motore a cui è stato installato un compressore, troveremmo la stessa forma, solo che quello dotato di compressore presenterebbe una curva con valori più alti

Cosa significa questo? Fondamentalmente che se il motore non funziona bene, per esempio se è poco elastico ai bassi regimi, il suo funzionamento lascia a desiderare o presenta direttamente un “buco” nella curva di potenza, installare un compressore non servirà a nulla se non a mantenere i difetti del blocco. In altre parole, non riusciremo affatto a mascherare il buco, e ci troviamo di fronte a un guasto molto sgradevole; è proprio uno dei principali motivi per cui il turbo è stato ampiamente adottato in Europa.

D’altra parte, il compressore presenta uno svantaggio fondamentale rispetto a un sistema turbo, forse quello di maggior peso: il compressore è azionato da una cinghia collegata direttamente all’albero motore, il che alla lunga si traduce in un carico aggiuntivo che il motore deve muovere. Va detto che alcuni compressori, per via del loro funzionamento, riscaldano l’aria, il che peggiora le prestazioni.

Quest’ultimo punto non dovrebbe costituire un inconveniente, dato che entrambi i sistemi presentano questo difetto. Per questo si ricorre all’intercooler, che non fa altro che raffreddare l’aria il più possibile prima che entri nell’aspirazione del motore. Grazie a ciò si riesce a ridurne il volume, il che significa che nel motore entra più ossigeno. Come dato curioso, non è mai superfluo ricordare che c’è più ossigeno in un litro d’aria a 20 gradi che in un litro d’aria a 60 gradi.

Passando al turbo, troviamo un sistema che, come abbiamo detto, dipende dalla pressione con cui arrivano i gas di scarico: più pressione significa un funzionamento migliore. Ciò si traduce in una curva di potenza molto più appuntita, con un regime di rotazione spettacolare sia a medio sia ad alto regime; per cui, se un motore presenta un buco in questo intervallo, l’extra di potenza del turbo lo ridurrà considerevolmente, fino a farlo quasi sparire.

Per il suo stesso funzionamento, il sistema presenta uno dei suoi inconvenienti nel lag o ritardo di risposta. Questo si verifica essenzialmente per il tempo che intercorre tra il momento in cui i gas di scarico iniziano a muovere la turbina e quello in cui il suo movimento diventa effettivo: un tempo che oggi forse ammonta a qualche decimo di secondo, ma che agli inizi poteva arrivare anche a un secondo o più.

Il LAG, quel ritardo incompreso

Oggi esistono diversi modi per risolvere l’inconveniente del lag o ritardo: la soluzione più economica consiste nell’utilizzare turbine più piccole e molto più leggere, oppure montare direttamente due turbine piccole invece di una grande, come nei sistemi Twin-Turbo.

Oggi, forse l’hai sentito spesso sui veicoli moderni, la soluzione è stata adottare turbo a geometria variabile: ciò significa che a bassa pressione le pale della turbina si dispongono perpendicolarmente al flusso d’aria, ottenendo così non solo che la turbina si metta in moto molto prima, ma anche con molta più forza.

Infine, i sistemi con turbo, twin-turbo o turbo a geometria variabile presentano un problema con gli eccessi di pressione: per questo si integra una piccola valvola di scarico, il cui funzionamento è davvero elementare. Quando il turbo genera una pressione superiore a quella necessaria, la valvola si apre e lascia sfogare tutta la pressione in eccesso, che in casi estremi potrebbe causare problemi al motore.

Compressore o turbo, nemici complementari

Come puoi vedere, si tratta di due sistemi completamente diversi e complementari: proprio come ha fatto Volkswagen con quei motori che alla fine ha dovuto ritirare dal mercato, il compressore dotava il nostro motore di una grande potenza ai bassi regimi, mentre a regime medio o alto il turbo offriva un rendimento molto maggiore.

Come dato curioso, va detto che questa casa costruttrice non fu affatto la prima a montare un sistema di compressore e turbo sui suoi motori, blocchi che poi dovette ritirare, a quanto pare, per problemi di riparazione: erano molto sofisticati e le riparazioni molto costose. Uno dei primi veicoli a motore con questo tipo di sistema fu nientemeno che la Lancia Delta S4 da rally (il modello della fotografia), che all’epoca corse nel mitico Gruppo B.

Personalmente, ho avuto l’opportunità di guidare molti veicoli e molto diversi, come probabilmente anche tu: preferisco un motore aspirato o, in ogni caso, con compressore, poiché la curva di potenza è più lineare e uniforme e non presenta erogazioni di potenza e coppia così appuntite come nei sistemi con turbo. Tuttavia, a causa dell’onere di dover azionare il compressore, questo tipo di sistema tende di solito a essere molto più assetato di carburante, ed è questo il motivo della mia predilezione per l’aspirato.