La Sovralimentazione

La storia della sovralimentazione comincia praticamente con la storia del motore a scoppio.

Sin dalla nascita dell’auto la richiesta di maggiore potenza fu continua ed inesorabile, all’automobile si chiedeva sempre di più in termini di prestazioni, quindi occorreva più potenza, risultato si cominciò ad incrementare il numero dei giri, dei cilindri, ad aumentare la cilindrata fino a raggiungere cilindrate pazzesche per noi, 20.000 e oltre cc.

La quasi contemporanea nascita dell’aviazione spinse invece immediatamente la ricerca in direzione diversa, anche perché caricare sugli aerei di allora motori pesantissimi significava non far decollare neanche l’aereo. Inoltre alla neonata aeronautica mondiale si presentò subito il problema dell’altitudine, infatti superati i 1500 mt. circa di altezza non c’era motore che non manifestasse problemi di alimentazione dovuti alla rarefazione dell’aria man mano che si saliva.

Bisognava dunque trovare nuove strade per migliorare il riempimento dei cilindri, nacque così l’era della sovralimentazione che si sviluppò contemporaneamente a terra e in cielo.

Ma cosa è dunque questa sovralimentazione?

E’ l’introduzione forzata di miscela combustibile in un motore a scoppio.

E le strade per ottenerla sono tre:

• Meccanica,

• A Risonanza,

• Chimica.

Cominciamo a vedere un po’ quella meccanica.

Oggi come oggi noi conosciamo praticamente solo il turbocompressore e il compressore a lobi, ma i tipi di compressore usati dagli albori del ‘900 ad oggi sono talmente tanti che sicuramente ce ne scapperà qualcuno.

Tenete presente inoltre che praticamente è possibile sovralimentare qualunque tipo di motore, sia il quattro che il due tempi, sì proprio il due tempi, anche se vi sembra una baggianata.

Si è sovralimentato con ogni mezzo sembrasse utile, dal pistone al compressore a palette a quello a vite a quello a lobi ecc. ecc., secondo quello che permetteva la tecnologia dell'epoca.

Ogni tipo di sovralimentazione aveva i suoi pro e i suoi contro e più gli aerei alzavano la loro quota massima più le strade della sovralimentazione miglioravano e alla fine rimasero solo pochi tipi.

Il più diffuso negli anni venti del secolo scorso era un tipo di compressore a lobi inventato dai fratelli Roots, e in seguito sviluppato dalla Eaton, come in figura.

Il compressore a due, e poi a tre lobi, fu installato su numerose e famose auto, tanto per citarne alcune Maserati, Bugatti e Alfa Romeo, perché risultò la strada più facile per incrementare la potenza del motore. La costruzione è semplice: sono due specie di biscotti che ruotano a stretto contatto senza mai toccarsi, richiede solo una buona precisione di montaggio con giochi dell'ordine dei 0.2 mm e niente tecniche di metallurgia sofisticata.

La sua sovralimentazione è costante ad ogni regime, cioè trattandosi di un volume costante che viene compresso la sua sovrappressione, di circa 1 o due bar, è costante ad ogni regime.

Questo fa sì che ne risenta favorevolmente la coppia, ma la potenza massima raggiungibile non è esaltante. E' un compressore, quello a due lobi, piuttosto rumoroso che per funzionare prende, ovviamente, energia dal motore. Diciamo che più che un compressore è una soffiante.

Un notevole miglioramento si ebbe con l'introduzione del terzo lobo che incrementava la pressione di uscita fin verso i 4 bar e diminuiva il rumore drasticamente, dato che quasi scomparivano le pulsazioni compressore che praticamente raggiunse l'optimum con questa forma:

Un diverso tipo di compressore è il tipo , compressore dalle notevolissime portate ma ormai usato perlopiù nel settore dei Dragster perché di lavorazione tutt'altro che agevole, in pratica ha sei lobi, quindi portate doppie o giù di lì rispetto al Roots a tre lobi:

 

 

dove i lobi non più a facce parallele fanno si che la sovrappressione sia continua e il rumore quasi scomparso proprio in virtù di questo sfalsamento che elimina di fatto i picchi di pressione.

Ancora oggi viene usato in svariate applicazioni nel campo automobilistico, sopratutto negli U.S.A.

In campo motociclistico invece furono usati anche altri sistemi.

Si andava da questa DKW del 1937:

 

 

dove un pistone aveva il compito di sovralimentare l'altro, a compressori a palette tipo Zoller

 

 

che su una moto davano luogo a:

 

 

oppure a soluzioni così

 

 

in ogni caso si trattava di soluzioni sempre alla ricerca spasmodica di potenza che non bastava mai.

Le moto di cui sopra erano due tempi e può sembrare strana questa cosa, ma in effetti funzionava anche se un sacco di miscela fresca se ne andava a spasso per la marmitta e i classici ritorni di fiamma con belle sfiammatone dalla marmitta erano all'ordine del giorno.

I migliori risultati nel campo dei due tempi si ottennero nei diesel di impiego prevalentemente marino modificando il motore con l'aggiunta di una valvola! In pratica il compressore serve sopratutto per pulire il cilindro dai gas esausti e a far si che il diesel raddoppi praticamente la sua potenza raddoppiando il numero di fasi utili. Trattandosi di motori a carico pressoché costante e a basso numero di giri era il classico uovo di Colombo.

Il ciclo a due tempi per gasolio si chiama anche "Ciclo Sabathè".

Fino a qualche tempo fa c'erano in giro anche dei diesel della Detroit–Allison a due tempi adoperati su camion e mezzi speciali militari tipo trattori per spostamento mezzi cingolati (carri armati tanto per capirci) dotati di potenze e coppie spaventose, e anche dal rumore di tuono allo scarico, ma ormai le norme antinquinamento li hanno messi fuori gioco.

Poi, giusto per finire, ci sono i compressori a chiocciola, tipo il G_Lader che la Volkswagen utilizzò negli anni '80 per alcuni suoi modelli (Polo G40, Golf G60 ad esempio).

Tutti questi tipi hanno in comune due cose: una portata aria grossomodo proporzionale al numero dei giri e devono essere mossi direttamente dal motore. Sono tutti praticamente utili per incrementare coppie e potenze in basso.

 

 

Passiamo ora ad esaminare i compressori del tipo a risonanza, si tratta in pratica del COMPREX.

Nella guerra per la sovralimentazione ha perso la battaglia col turbo pur essendo più valido a basso regime.

Questo perché pur sfruttando l'energia residua dei gas di scarico deve avere un collegamento in un certo qual modo in fase col motore per avere la massima efficacia.

La costruzione è abbastanza semplice:

 

 

e il funzionamento anche

Il funzionamento è semplice: i gas di scarico cedono la loro energia all'aria fredda che viene compressa e spinta dentro il cilindro attraverso una apertura, nel frattempo il Comprex gira, si chiude la luce di scarico dell'aria compressa e si apre quella di scarico dei gas, scusate il gioco di parole, di scarico, semplice ed efficace. Lo provò anche la Ferrari all'epoca delle auto di F1 sovralimentate, ma il tallone di Achille del Comprex, cioè la cinghia di collegamento del rotore con l'albero motore era estremamente soggetta a rompersi per via delle repentine e violentissime accelerazioni a cui era sottoposta, e così il Comprex fu accantonato.

E le altre due forme di sovralimentazione? Ne parleremo presto nella seconda parte dell'articolo...

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