Vediamo l’intercooler, il componente che non fa perdere potenza
In un turbocompressore, i gas di scarico azionano una turbina che fa girare un compressore: in quasi tutti i motori l’aria compressa non arriva direttamente al motore ma passa in un componente chiamato intercooler.
Ricordiamo che immettere nell’aspirazione di un motore aria a pressione superiore a quella ambiente permette di avere più molecole di ossigeno disponibili per interagire con i carburante e quindi una maggiore energia a parità di cilindrata. L’aria tende però a riscaldarsi durante la compressione – la cosa è sperimentabile facilmente gonfiando le ruote di una bicicletta con una pompa manuale – e questo rischia di vanificare i vantaggi della sovralimentazione.
L’aria calda è meno densa di quella fredda e quindi in una dato volume di aria a temperatura superiore ci sono meno molecole di ossigeno rispetto a quanto non accadrebbe se l’aria fosse più fredda: si rischia così di vanificare i vantaggi della sovralimentazione. L’intercooler è uno scambiatore di calore che asporta il calore dall’aria compressa per cederlo all’aria ambiente (in maniera simile a quel che accade nel radiatore, che rimuove il calore del liquido di raffreddamento per cederlo all’aria esterna) e la sua presenza è indispensabile sie nei motori turbocompressi sia in quelli con compressore meccanico.
Questa azione si esplica facendo circolare l’aria proveniente dal compressore in una serie di tubicini fittamente alettati: le alette sono lambite dall’aria della corsa e la loro grande superficie complessiva – pensiamo al cilindro e alla testa di una motocicletta raffreddata ad aria – permette di disperdere il calore dell’aria che deve andare al motore. Questo tipo di intercooler si chiama aria-aria ed è spesso realizzato in alluminio perché questo metallo è leggero e ha una buona conduttività termica.
I vantaggi di questo sistema sono la semplicità, il costo tutto sommato abbordabile e il basso peso, tutti fattori che lo rendono di gran lunga il tipo di intercooler più comune. Fra gli svantaggi citiamo una lunghezza dei condotti non trascurabile, dettata dalla necessità di posizionare l’intercooler nella parte anteriore dell’automobile, e una certa sensibilità dell’azione refrigerante alla temperatura esterna.
L’intercooler aria-acqua, una variante interessante
Per rinfrescare l’aria che entra nel motore è anche possibile usare un liquido di raffreddamento invece dell’aria, cosa che dà un primo importante vantaggio: l’intercooler può essere sistemato con maggior libertà, per esempio vicino al motore e quindi con tubi più corti che diminuiscono le inerzie – e quindi il turbo-lag – della colonna gassosa che entra nel motore. L’acqua è più efficiente nel trasferimento del calore rispetto all’aria e quindi un intercooler aria-acqua non solo abbassa di più la temperatura dell’aria compressa ma riesce a tenerne più stabile la temperatura stessa al variare di quella esterna.
Quindi un intercooler aria-acqua può fornire al motore una carica d’aria molto più densa rispetto a un tradizionale intercooler aria-aria e questo si traduce in una maggiore potenza e in un’efficienza superiore, con consumi minori. Sono presenti ovviamente degli svantaggi, il primo dei quali è il maggior costo e complicazione rispetto ai tradizionali intercooler aria-aria. Un altro svantaggio è che esso richiede una fornitura costante di acqua a bassa temperatura, cosa non facile da ottenere in certi climi, e una superiore difficoltà di installazione rispetto alle unità aria-aria.
A fronte di una maggiore efficacia e delle libertà di posizionamento, per esempio vicino al motore, questo sistema richiede complessità, peso e costo aggiuntivi di un radiatore, una pompa, il liquido e le sue tubazioni. Considerando però che la temperatura dell’aria in uscita dal compressore, dipendente da fattori quali la pressione di sovralimentazione, la velocità del motore e l’efficienza del turbocompressore, può superare i 200 gradi Celsius allora l’intercooler aria-acqua è l’unico in grado di gestirla.
Anche senza invocare situazioni così estreme abbassare la temperatura dell’aria in ingresso fa solo bene, allungando anche la vita del motore.
