valvola wastegate

Cos’è e come funziona la valvola wastegate?

La valvola è posizionata nel collettore di scarico (lato turbina) e la sua apertura è determinata dalla pressione di sovralimentazione sul lato compressore. L’azionamento della valvola di wastegate, volto ad evitare che il sistema di sovralimentazione venga sollecitato eccessivamente, mantiene la velocità di rotazione della turbina entro certi limiti, limitando in questo modo anche la pressione di sovralimentazione del motore sul lato aspirazione.

Cos’è la valvola wastegate? Nel motore endotermico turbocompresso, la wastegate è una valvola di pressione massima utilizzata per il controllo delle condizioni d’esercizio della turbina mossa dai gas di scarico, che quindi al contrario della valvola pop-off è posta dopo i collettori di scarico. Nel caso in cui l’acceleratore fosse sempre tenuto premuto, la velocità della turbina aumenterebbe provocando un aumento della pressione di sovralimentazione.

L’ulteriore sovralimentazione farebbe aumentare ulteriormente la velocità della turbina. In altre parole verrebbe a crearsi una retroazione positiva che porterebbe a valori di pressione (e velocità di rotazione della turbina stessa) troppo elevati per essere sopportati dal motore. Per controllare questo fenomeno viene utilizzata la valvola di wastegate che, aprendosi, permette ad una frazione dei gas di scarico di bypassare la turbina e defluire verso l’esterno, riducendo la velocità di rotazione della girante e quindi diminuendo il grado di sovralimentazione.

Esiste anche una funzione di bloccaggio di questa valvola nota come overboost: durante le forti accelerazioni, l’overboost blocca per pochi secondi il normale funzionamento della valvola di wastegate in maniera che il motore possa ricevere tutta l’aria pompata dalla turbina. In passato il tempo di overboost veniva regolato da un semplice timer mentre nelle implementazioni più recenti è gestito da una centralina elettronica.

La valvola è posizionata nel collettore di scarico (lato turbina) e la sua apertura è determinata dalla pressione di sovralimentazione sul lato compressore. L’azionamento della valvola di wastegate, volto ad evitare che il sistema di sovralimentazione venga sollecitato eccessivamente, mantiene la velocità di rotazione della turbina entro certi limiti, limitando in questo modo anche la pressione di sovralimentazione del motore sul lato aspirazione.

Nel caso dell’azionamento pneumatico, la valvola è comandata da un tubo connesso al lato compressore. Superato il limite di attenzione, la pressione interna del compressore vince la resistenza di una molla posta all’interno della valvola, provocandone l’apertura. In questo modo parte dei gas di scarico viene convogliata verso l’esterno bypassando la turbina, che decelera insieme al compressore riducendo la pressione di sovralimentazione. Nelle automobili di nuova concezione la valvola di wastegate è invece controllata elettronicamente da una centralina elettronica, solitamente dalla centralina di controllo del motore stessa.

Come funziona la valvola wastegate?

Il funzionamento del wastegate è quello di una valvola on/off, che decide il passaggio o meno di una parte dei gas di scarico all’interno della turbina. L’apertura della valvola wastegate permette a una parte dei gas di scarico di bypassare il turbocompressore evitando che questi aggiungano pressione al turbocompressore, con una sovralimentazione della turbina in situazioni nelle quali l’acceleratore dell’auto venga azionato per un tempo eccessivo. Per il corretto funzionamento del turbocompressore e di tutta l’auto con impianto turbo è fondamentale saper riconoscere quando la valvola wastegate ha un problema e procedere alla sua sostituzione.

Va specificato che i turbocompressori possono prevedere la presenza di una valvola wastegate posta all’interno o all’esterno dell’impianto. Quindi, altra domanda è: quali sono le differenze tra valvola wastegate interna o esterna? Una valvola wastegate interna è la soluzione più comune tra le macchine con turbocompressore, infatti questa valvola è in grado di gestire un flusso inferiore di gas di scarico, non dovendo lavorare a velocità e livelli di pressione eccessivi per la turbina. Viene utilizzata sugli impianti turbo delle auto di serie e è montata all’interno del turbocompressore stesso. Nel caso in cui sia necessario gestire una pressione maggiore in macchine ad alte prestazioni la valvola wastegate esterna sarà in grado di garantire una performance migliore, permettendo a un’elevata quantità di gas di scarico di bypassare il turbocompressore.

Quanti tipi diversi ce ne sono?

Le valvole wastegate possono avere due modalità di azionamento, di tipo pneumatico e di tipo elettronico. Nelle wastegate ad azionamento pneumatico la valvola viene comandata attraverso un tubo connesso al lato compressore. Superato il limite di guardia la pressione interna del compressore vince la resistenza della molla che comanda l’apertura della valvola permettendo il bypass dei gas. Il livello pressione all’interno del turbocompressore comanda l’attivazione di una molla che decide l’apertura o chiusura della valvola wastegate. Nelle automobili moderne la valvola wastegate non si apre per pressione pneumatica ma grazie a un comando elettronico collegato alla centralina dell’auto. In questo caso non l’apertura non prevede l’azione di una molla, con il limite di pressione che viene indicato dal motore stesso.

Non ultimi per importanza, i principali problemi della valvola wastegate sono connessi a un malfunzionamento nel meccanismo di apertura della valvola. Lavorando con i gas di scarico la valvola wastegate è esposta costantemente al contatto di sporco e detriti. Nelle wastegate pneumatiche una molla sporca può rendere più difficile l’apertura della valvola, causando un apertura ritardata della valvola e esponendo la turbina a una pressione eccessiva. I casi più gravi possono portare a un blocco completo della valvola, con un turbocompressore sovra alimentato e costantemente esposto a una pressione eccessiva. Per la manutenzione dell’impianto turbo della propria auto è fondamentale la giusta cura della valvola wastegate, facendola pulire da un professionista e sostituendola quando usurata.

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