Turbo fisso VS Geometria Variabile

[The Red Baron]

Ho notato che John Deere usa sui premium i geometria variabile

mentre CNH è rimasta sul Fisso

sembrerebbe più raffinata la soluzione dei giallo/verdi

come la vedete????

saluti

[albe 86]

La soluzione adottata da Jd è più raffinata ed è un modo efficace per migliorare l'erogazione di coppia anche ai bassi regimi, di contro proprio questa "raffinatezza" porta a complicazioni a livello meccanico, che quindi potrebbe dare problemi di affidabilità.

[DjRudy]

Originariamente inviata da albe 86

La soluzione adottata da Jd è più raffinata ed è un modo efficace per migliorare l'erogazione di coppia anche ai bassi regimi, di contro proprio questa "raffinatezza" porta a complicazioni a livello meccanico, che quindi potrebbe dare problemi di affidabilità.

Problemi di affidabilità confermati dato che qui in zona alcuni serie 30 (sia 6000 che 7000) qualche turbo è saltato, così come è successo in qualche 8030, questo riguarda soprattutto i trattori prodotti il primo anno, ora sembra che l'affidabilità sia maggiore, è indubbio comunque che i turbo a geometria variabile sono più complicati e delicati dei turbo a geometria fissa e quindi più soggetti a rottura, (come sempre quello che non c'è non si rompe).

Riguardo l'erogazione sicuramente con il VGT si riesce ad avere un motore più corposo in basso, ma questo non significa che un buon motore con turbo a geometria fissa con una buona messa a punto di elettronica non riesca a eguagliare un motore con VGT, vedi T6080 vs 6930 Premium, cilindrate simili, potenze simili, e coppie simili, se ci monti sopra i motori hanno circa la stessa brillantezza anche se l'NH ha il turbo fisso.

[Matt]

La turbina a geometria fissa regola la pressione di sovralimentazione mediante la valvola wastegate, che la taglia ad un determinato valore sopra il quale si è deciso di non andare per limiti costruttivi, ecc..
La pressione di sovralimentazione sale con l'aumentare del numero di giri, per avere una curva di coppia pronta in basso con turbina a geometria fissa, si utilizza una turbina abbastanza piccola (fino a un certo limite altrimenti non avrei le necessarie portate d'aria agli alti) che fornisca subito pressione e poi la si taglia oltre un certo valore con la waste gate.
La turbina a geometria variabile ha un attuatore (detto rack) che permette di regolare, in base all'indicatore data dalla centralina, l'area di ingresso dei gas in turbina.
E' come se potessi in qualche modo variare la dimensione della turbina, con dei limiti comunque perchè le palette della turbina sono ottimizzate per una posizione e nelle altre i rendimenti della turbina calano.

http://www.registrostoricoitalianor5...ovariabile.jpg

La geometria variabile permette quindi un miglioramento dell'andamento della pressione con il regime di rotazione e di conseguenza della curva di coppia, specie ai più bassi regimi.
Di contro, la geometria fissa ha una wastegate che si apre meccanicamente, o al massimo ha un contollo elettronico che la apre un po' di più ai medi regimi, mentre la geometria variabile richiede dalla centralina per ogni situazione l'indicazione della posizione del rack (attuatore).
La maggiore complessità della geometria variabile, che richiede dei palettamenti mobili azionati dall'attuatore, è la ragione dela minore affidabilità.
Il motivo per cui John Deere la utilizza, oltre al miglioramento già detto della curva di coppia, è probabilmente strettamente legato all scelta di abbattere gli inquinanti NOx mediante ricircolo dei gas di scarico EGR.
La quantità di gas di scarico da inserire nel motore è limitata dal limite del fumo, in quanto il loro inserimento toglie spazio all'aria fresca aspirata ed il motore si troverebbe in alcune condizioni a lavorare con rapporti aria/combustibile troppo bassi, che appunto produrrebbero fumo.
La turbina a geometria variabile introduce maggiore aria grazie alla superiore pressione di sovralimentazione, permettendo di allontanare il limite del fumo ed aumentare quindi la quantità di EGR.
La ritroviamo infatti sui trattori premium, dove le limitazioni di NOx sono più stringenti e serve maggior utilizzo dell'EGR, o un sistema di post trattamento SCR come ha scelto NewHolland.

[nna88]

ed una turbina fissa senza la westegate come funziona e che difetti comporta?

[Matt]

Originariamente inviata da nna88

ed una turbina fissa senza la westegate come funziona e che difetti comporta?

La pressione di sovralimentazione cresce con l'aumentare dei giri motore.
Si ha un determinato valore di pressione di sovralimentazione oltre il quale il costruttore decide di non andare per limiti strutturali.
Se viene utilizzata una wastegate si può mettere una turbina abbastanza piccola, che raggiunge a un basso numero di giri la pressione massima stabilita.
Quando raggiunge poi tale pressione, da quel numero di giri in poi interviene la valvola wastegate che scarica parte della portata di gas che arrivano in turbina, mantenendo la pressione ad un livello abbastanza costante.
Lo scarico di parte dei gas infatti riduce la velocità di rotazione della turbina e di conseguenza anche quello del compressore a cui è collegata rigidamente.
Non utilizzare una wastegate significa che la pressione cresce sempre con il numero di giri motore e non viene limitata, perciò la turbina deve essere più grande per non rischiare di avere pressioni di sovralimentazione troppo elevate agli alti regimi.
Da un lato si penalizza la coppia ai bassi regimi, in quanto la massima pressione di sovralimentazione viene appunto raggiunta a regimi più alti, dall'altro si hanno consumi specifici più bassi agli alti regimi, perchè la turbina più grande fa meno da "tappo" allo scarico del motore.
Nel grafico si può vedere un esempio di confronto tra turbine con differenti aree di ingresso.




- Grafico tratto da G. Ferrari, Motori a combustione interna -

Con Pe si indica la potenza del motore, pme invece è la pressione media effettiva a cui è proporzionale la coppia (in pratica potete considerare l'andamento di pme simile a quello della coppia), csc è il consumo specifico di combustibile.
Si nota bene come le turbine più piccole forniscano maggiore coppia ai bassi regimi, ma un più alto consumo specifico agli alti.
Inoltre si nota l'intervento della valvola wastegate, infatti tutte le turbine dell'esempio vengono "tagliate" al valore massimo di pressione di sovralimentazione stabilito, oltre il quale la curva di coppia non cresce più.
L'esempio è sicuramente riferito ad un motore automobilistico se guardate, perchè il regime va fino a 6000 giri/min.
Direi che è il minore range di numero di giri che permette ai motori agricoli di non utilizzare in alcuni casi la wastegate.

[nna88]

ok ho capito ,grazie e complimenti per la spiegazione !..si hanno comunque svantaggi e vantaggi in entrambi i casi, non è migliore uno dell'altro insomma

[mirotocci]

su un motore che gira relativamente basso come su un agricolo , la vgt non serve a nulla !!! per avere piùcorposità e più coppia ed avere le curve potenza e le curve coppia il più possibile a quelle ottimali oltre al turbo influisce anche la fasatura del motori e degli alberi a camme ....
nesuna scelta è miglioredi un altra altrimenti tutti la userebbero..!

[j.beer]

é vero che la vgt influisce di meno su motori con un'intervallo del numero di giri "limitato" come può essere un motore agricolo, ma non è vero che non serve a nulla..come ha spiegato in maniera ottima matt, le turbine hanno un punto di ottimo (di funzionamento/rendimento) in un intervallo limitato di n° di giri. al di fuori di questo range le prestazioni calano notevolmente...la presenza del rack, una specie di palettatura FISSA (logico, nulla che gira) permette non solo di modificare, l'area d'ingresso, ma soprattutto di ottimizzare l'angolo di ingresso del flusso d'aria al variare delle condizioni dinamiche dello stesso. Naturalmente questo prevede l'utilizzo di un'elettronica sofisticata in grado di variare l'apertura del predistributore in base a tutte le caratteristiche "di contorno"...quindi a meno che non si abbia a che fare con un gruppo elettrogeno dove un motore gira a quel determinato regime, il vantaggio della VGT, anche se piccolo dovrebbe essereci sempre...la vgt c'è l'hanno pure i camion, e mi sembra che come regimi di funzionamento si avvicinino di più ad un trattore che ad una porsche turbo..e in ogni caso anche la "sofisticazione" tecnologica, seppur evidente, non dovrebbe essere tale da compromettere l'affidabilità.

piccolo O.T.: il discorso per l'angolo di fase delle valvole è analogo: il costruttore in sede di progetto sà che se sceglie determinati angoli, prediligerà certi punti di funzionamento (=regimi di rotazione del motore) rispetto ad altri..soluzione? fasatura variabile...ma in questo caso la complicazione diventa MOLTO più elevata..ed il minimo problema può distruggere il motore. inoltre le strade da percorrere in questo campo non sono ancore così 'spianate' come quelle delle vgt. Si pensi che ogni costruttore automobilistico utilizza soluzioni diverse..solo meccaniche, tramite sistemi a bilanceri..o elettromagnetiche (il multiair fiat) e non si ha ancora un'idea chiara di quale sistema sia il più prestazionale o affidabile. Infatti, honda a parte pochi costruttori la utilizzano da tempo..ora tra norme antinquinamento, prestazioni da supercar, concorrenza estrema e marketing spietato, pian piano tutti i costruttori si avvicinano a queste tecnologie.

fermo restando che, in campo agricolo, se non fosse per le norme euro 3,4,..120 si viaggerebbe ancora con pompa rotativa e fumate da tractor pulling..(parere personale)

[Matt]

Concordo con j.beer.
Sui motori agricoli si privilegia l'affidabilità e alla fine capisco chi dice che quello che non c'è non si rompe.
Teniamo però presente che per rispettare le normative sulle emissioni, che dettano legge sullo sviluppo dei motori, alcune complicazioni le devono introdurre.
Che sia un sistema SCR che si tira dietro serbatoio di urea, iniettore e catalizzatore e comandi della centralina o un sistema con uso di EGR che richidede valvola egr, spesso l'egr cooler, controllo in centralina, fap e appunto la turbina a geometria variabile.
La turbina a geometria variabile la inseriscono principalmente perchè lo richidede la strategia EGR, poi anche se il range di numero di giri è molto minore di un motore automobilistico (dove le geometrie variabili si sono parecchio diffuse), darà alcuni vantaggi sulla curva di coppia.
Per quanto riguarda le fasature variabili delle valvole le ritroviamo soprattutto nei motori a benzina, dove si hanno alti regimi di rotazione e sono ben presenti e fondamentali gli effetti dinamici, cioè delle onde di pressione possono favorire o penalizzare l'ingresso dell'aria nel cilindro e l'uscita dei gas.
Quindi non a tutti i numeri di giri ad esempio è favorevole un certo anticipo di apertura della valvola di aspirazione, perciò variare la fasatura dà vantaggi.
Ad esempio il vtec honda che citavate è un sistema di questo tipo.
Su un motore agricolo il numero di giri è così basso che effetti dinamici non ce ne sono quasi, i vantaggi di un sistema come il vtec ad esempio, sarebbero assolutamente minimi.
Discorso diverso per il Multiair che chiamare sistema di fasatura variabile è riduttivo.
Permette in ogni ciclo del motore di scegliere la logica di apertura della valvola di aspirazione (per le valvole di scarico per ora utilizzano l'albero a camme normale) e quindi di regolare il carico senza l'uso della farfalla che è nei benzina una delle principali ragioni di perdita di efficienza.
Per questo dichiarano di aver ottenuto un calo dei consumi.
Inoltre questa libertà di attuazione può essere utilizzata anche con altri scopi, come ad esempio tramite un angolo di incrocio realizzare un EGR interno (richiamare i gas di scarico direttamente dalla valvola di scarico a quella di aspirazione).
In un futuro il Multiair si potrebbe vedere sui Diesel appunto per questo ultimo motivo, non con lo scopo di regolare il carico che avviene già in modo efficiente regolando il rapporto aria/combustibile.
Il gruppo fiat dà infatti per possibile un'estensione della sua applicazione ai Diesel, lo potete vedere anche nel sito del multiair di fpt:

MultiAir - La strategia innovativa per la gestione dell'aria

Comunque sui Diesel agricoli è una possibilità molto più remota e difficile direi, anche per il solito discorso di introdurre complicazioni.