INDICE Capitolo 1 La sovralimentazione 1.1 Cenni sui banchi prova destinati ai motori a combustione interna... 1 1.2 La sovralimentazione dei m.c.i. - Cenni teorici... 3 1.3 Sistemi di sovralimentazione... 5 1.3.1 Compressore volumetrico... 5 1.3.1.1 Compressore a palette... 7 1.3.1.2 Compressore a lobi (Roots)... 8 1.3.1.3 Compressore a vite (Lysholm)... 9 1.3.2 Il compressore centrifugo... 12 1.3.2.1 La misura delle prestazioni di compressore e turbina... 12 1.3.2.2 Il principio di funzionamento... 15 1.3.2.3 Le curve caratteristiche di un compressore... 16 1.3.2.4 Limiti di utilizzo di un compressore... 17 1.3.2.5 Aspetti costruttivi... 21 1.3.3 Il turbocompressore... 23 1.4 L intercooler... 35 1.5 Determinazione delle mappe di compressore e turbina... 37 1.6 Turbo-matching... 40 1.6.1 Accoppiamento del compressore... 41 1.6.2 Scelta del compressore... 44
1.6.3 Accoppiamento della turbina... 46 1.7 Risultati ottenibili con la sovralimentazione... 48 1.8 Vantaggi e svantaggi legati alla sovralimentazione... 49 Capitolo 2 Descrizione della sala turbo 2.1 Generalità sulla sala turbo Layout a blocchi... 52 2.1.1 La sala prove... 53 2.1.2 La sala di controllo... 53 2.1.2.1 Alimentatore a tensione regolabile... 54 2.1.2.2 Interfaccia Ethernet/Seriale per Compact FieldPoint... 56 2.1.2.3 Moduli I/O... 57 2.1.2.4 Apparecchiatura di regolazione e visualizzazione freno... 59 2.1.2.5 Postazione di comando e controllo sala prove... 60 2.2 Descrizione della sala prove... 61 2.2.1 Sistema di generazione dei gas di scarico... 61 2.2.1.1 Motore a combustione interna Generatore di gas...61 2.2.1.2 Il freno dinamometrico...63 2.2.1.3 Circuito gas di scarico del motore a c.i.... 68 2.2.2 Sistema per la sovralimentazione esterna... 71 2.2.2.1 Gruppo di sovralimentazione esterna... 72 2.2.2.2 Circuito aria compressa per la sovralimentazione esterna... 78 2.2.3 Schematizzazione e descrizione della Sezione di Test... 84
2.2.3.1 Valvole JJ di tipo elettromeccanico... 87 2.2.3.2 Turbocompressore Garrett... 91 2.2.3.3 Misuratori di portata massica... 99 2.2.3.4 Trasduttori di pressione e termocoppie... 101 2.2.3.5 Circuito di lubrificazione della sezione di test... 106 Capitolo 3 Automazione sala e sistema di acquisizione 3.1 Generalità sull acquisizione dati... 113 3.2 Software per l acquisizione dati... 114 3.2.1 Il pannello frontale... 115 3.2.2 Lo schema a blocchi... 116 3.2.3 Riquadro connettori... 117 3.3 Il sistema di acquisizione dati... 117 3.4 Descrizione della costruzione step by step del sistema di acquisizione... 119 3.4.1 Il pannello di controllo del generatore di gas... 120 3.4.1.1 Controllo dell estrattore... 120 3.4.1.2 Pannello di controllo del compressore a vite... 122 3.4.1.3 Realizzazione del sistema di salvataggio dati... 123 3.4.2 Sistema di acquisizione del generatore di gas... 130 3.4.2.1 Acquisizione dei parametri motoristici... 130 3.4.2.2 Acquisizione delle pressioni di sovralimentazione e dei gas all uscita del motore... 134
3.4.2.3 Acquisizione delle temperature del motore... 134 3.4.2.4 Sistema di raffreddamento del motore - Acquisizione e controllo della valvola Sauter... 135 3.4.3 Sistema di acquisizione della sezione di test - Automazione del circuito di lubrificazione del turbocompressore... 142 3.4.3.1 Schema grafico e acquisizione della sezione di test... 143 3.4.3.2 Acquisizione e controllo del sistema di lubrificazione del turbocompressore... 152 3.4.4 Visualizzazione e salvataggio dei punti caratteristici del compressore in prova Garrett... 159 Capitolo 4 Sperimentazione e risultati 4.1 Generalità... 164 4.2 Misura della coppia. Taratura della cella di carico. Verifica sensore di velocità e pressostato ingresso turbina... 164 4.3 Prova del motore a c.i. con sovralimentazione originale... 169 4.3.1 Prime prove sul generatore di gas, senza scambiatore di calore... 170 4.3.2 Ripristino della sovralimentazione ed installazione dell intercooler... 173 4.3.2.1 Influenza della temperatura di mandata sul coefficiente di riempimento, in seguito all installazione dell intercooler.... 174 4.4 La caratterizzazione del motore alternativo a c.i. Il piano quotato... 175 4.4.1 Pressione di sovralimentazione Curve iso-pme e relative differenze... 176
4.4.2 Temperatura dei gas esausti Curve iso-pme e relative differenze... 181 4.4.3 Temperatura dell aria di aspirazione Curve iso-pme e relative differenze... 185 4.4.4 Pressione media effettiva Curve iso-pme Scostamenti alla massima mandata... 187 4.4.5 Coppia motrice e Potenza Curve iso-pme... 190 4.4.6 Curve caratteristiche del generatore di gas con sistema di sovralimentazione originale... 192 4.5 Disinstallazione del turbocompressore dal generatore di gas... 194 4.6 Analisi dei risultati ottenuti attraverso il sistema di sovralimentazione esterna - Scostamenti rispetto alla condizione di normal - funzionamento... 197 4.6.1 Pressione di sovralimentazione... 198 4.6.2 Temperatura dell aria di aspirazione... 200 4.6.3 Temperatura dei gas di scarico... 202 4.6.4 Differenze tra le curve caratteristiche del motore alternativo a combustione interna con sistema di sovralimentazione originale ed esterna... 203 4.7 Collaudo e caratterizzazione del turbocompressore per uso automobilistico - Determinazione sperimentale di alcuni punti della mappa del compressore... 204 Bibliografia... 209