Sovralimentazione sequenziale

La sovralimentazione sequenziale è una soluzione di sovralimentazione concepita per risolvere uno dei compromessi più antichi del turbocompressore: l'antitesi tra prontezza ai bassi regimi e potenza agli alti. Un singolo turbocompressore dimensionato per una forte resa di punta tende a essere fiacco ai bassi regimi, dove l'energia dei gas di scarico è troppo scarsa per farlo girare rapidamente, da cui la nota sensazione di ritardo di risposta. I sistemi sequenziali affrontano il problema usando due turbocompressori dalle caratteristiche diverse e mettendoli in azione uno dopo l'altro anziché insieme.

In una configurazione tipica, un turbocompressore piccolo e a bassa inerzia gestisce la parte inferiore dell'arco dei giri. Essendo leggero e facile da mandare in pressione, offre una risposta pronta all'acceleratore e una sovralimentazione utile quasi sin dal minimo. Al crescere del regime e della portata dei gas di scarico, un sistema di valvole di comando fa entrare progressivamente in gioco un secondo turbocompressore, più grande. L'unità maggiore può smaltire molta più aria e quindi sostiene un'elevata sovralimentazione agli alti regimi, dove il turbo piccolo resterebbe a corto di fiato e diventerebbe una strozzatura. Il passaggio di consegne è gestito in modo che la sovralimentazione rimanga continua, conferendo al motore una curva di coppia ampia e piatta, reattiva in partenza e vigorosa in allungo.

Il vantaggio per chi guida è la pressoché totale eliminazione del ritardo di risposta unita alla potenza assoluta di un grosso turbo, una combinazione che un singolo turbocompressore a geometria fissa fatica a offrire. Questo rese i sistemi sequenziali interessanti per i motori prestazionali in cui si richiedevano insieme trattabilità ed elevata resa specifica, con la rotativa biturbo Mazda RX-7 e diversi diesel sportivi giapponesi tra gli esempi più noti.

La soluzione non va confusa con i semplici schemi biturbo in parallelo, in cui due turbocompressori identici alimentano ciascuno una bancata di cilindri e operano contemporaneamente. La caratteristica distintiva di un sistema sequenziale è il passaggio di consegne scaglionato e basato sui ruoli tra turbo di dimensioni diverse, governato da una rete di valvole di comando, wastegate e bypass spesso intricata.

Proprio quella complessità è il principale svantaggio del sistema. Le valvole e la logica di controllo aggiungono costo, peso e potenziali punti di rottura, e la transizione tra i turbo può percepirsi come un gradino nell'erogazione se non è tarata con cura. Per questi motivi la sovralimentazione sequenziale è stata in larga parte soppiantata nei motori moderni dal turbocompressore a geometria variabile, che ottiene un campo di funzionamento altrettanto ampio con una sola unità le cui palette regolabili modificano al volo la dimensione effettiva della turbina. Gli schemi twin-scroll offrono un'altra via verso una sovralimentazione ampia e pronta. La sovralimentazione sequenziale resta comunque una tappa istruttiva nell'evoluzione della sovralimentazione e si ritrova ancora su alcune configurazioni biturbo.