Migliorare l'apporto d'aria: spesso inutile nei motori TDI (Articoli)

Innanzitutto:
Grazie ai membri del forum Julian, Ernst S, garth.brooks, Ben1972, CoBrAtH, maniac e Uli S per i loro contributi nell'illuminazione dei fondamenti fisici, in particolare nel tuning del LLK !

Per aumentare la quantità di aria necessaria alla combustione all'interno dei cilindri e, di conseguenza, poter incrementare significativamente la quantità di carburante iniettata rispetto a un motore aspirato, i motori TDI sono dotati di un turbocompressore abbinato a un intercooler.

Basandosi sull'esperienza con i motori a benzina, dove la regola generale "più aria = più potenza" funziona in linea di principio (a condizione che il sistema di miscelazione abbia ancora riserve per aumentare la quantità di carburante e che i componenti del motore siano adatti), spesso si cerca anche nei motori diesel turbo (TDI) di aumentare la pressione di sovralimentazione e/o di migliorare il raffreddamento dell'aria di aspirazione.
Un esempio di come ciò possa essere realizzato è attraverso l'utilizzo di sistemi di nebulizzazione dell'acqua per il sistema di raffreddamento a liquido (LLK) o l'installazione di un LLK di dimensioni maggiori.

Tuttavia, nella maggior parte dei casi, l'aumento di potenza previsto per i motori TDI non si verifica, poiché i motori TDI reagiscono in modo fondamentalmente diverso rispetto ai motori a benzina per quanto riguarda l'immissione dell'aria nei cilindri.

Le ragioni di ciò risiedono nel principio del diesel e nella strategia operativa dei motori TDI.

Pertanto, un aumento della pressione di sovralimentazione o una messa a punto del rapporto aria/carburante da soli non possono portare a un aumento significativo delle prestazioni, ma solo a un eccesso di aria "inutile" nel cilindro.

In caso di aumento della pressione di sovralimentazione, l'energia aggiuntiva necessaria per il turbocompressore viene prelevata dai gas di scarico, il che, a causa dell'aumento della contropressione dei gas di scarico, può addirittura ridurre la potenza del motore, sebbene in quantità generalmente non significative.

In altre parole, un semplice aumento della pressione su un TDI in buone condizioni provoca un aumento dei giri del turbocompressore, maggiore stress termico per il motore e il turbocompressore a causa dell'aumento della temperatura dei gas di scarico e del gas di scarico, una leggera perdita di potenza e, pertanto, può essere considerato una soluzione tecnicamente inadeguata, a meno che non si aumenti la quantità di iniezione nell'ambito di una vera e propria ottimizzazione, in modo tale che un aumento della pressione di sovralimentazione diventi inevitabile.

La situazione è diversa quando si parla di ottimizzazione del sistema di sovralimentazione. Oltre al raffreddamento del motore e del turbocompressore grazie all'aria di sovralimentazione più fresca, anche mantenendo la quantità di iniezione invariata, l'efficienza del motore può aumentare leggermente, con un conseguente aumento delle prestazioni, sebbene in proporzioni piuttosto contenute: dopo un'approfondita discussione nel forum, si stima che il guadagno non superi l'1%.

Tuttavia, una modifica del sistema di gestione del motore (LLK) altera anche altri parametri, poiché ora "entra più massa d'aria" (a pressione di sovralimentazione invariata) nel motore.
Per il turbocompressore, sembra che improvvisamente debba essere alimentato da un motore con una cilindrata maggiore, ovvero il flusso d'aria aumenta e il turbocompressore deve lavorare di più per mantenere la pressione di sovralimentazione al livello abituale.
E per il solito livello, ci si occupa la regolazione del turbocompressore, che, essendo a conoscenza del tuning LLK, comanda il turbocompressore in modo "più aggressivo". Ancora una volta, il turbocompressore estrae più potenza dai gas di scarico, il che riduce la potenza del motore utilizzabile (come indicato sopra). Se un turbocompressore è già in una condizione di sovraccarico, anche solo in minima parte, a causa del chip tuning o della falsificazione del segnale del sensore di pressione, la sua ridotta durata di vita si ridurrà ulteriormente a causa di una forte riduzione della temperatura dei gas di scarico senza una correzione (cioè, una riduzione) della pressione di sovralimentazione. Diventa particolarmente problematico quando una modifica per l'utilizzo di un sistema di lubrificazione più grande comporta maggiori perdite di pressione tra il compressore e il sensore di livello dell'olio, che il turbocompressore deve compensare aumentando ulteriormente il suo regime.


Una modifica del sistema di iniezione del carburante (LLK) ha senso, senza aumentare contemporaneamente la quantità di carburante iniettata, solo quando la pressione di sovralimentazione viene ridotta in modo tale da ottenere un riempimento dei cilindri simile a quello precedente.
Allora, la temperatura dei gas di scarico (EGT) e la temperatura dell'aria aspirata (LLT) diminuiscono, e il turbocompressore viene alleggerito: un vantaggio complessivo per l'intero motore.

In caso di un flusso d'aria di raffreddamento sfavorevole, anche un semplice miglioramento della guida dell'aria di raffreddamento può ridurre significativamente la temperatura di esercizio: vedere Parte 2.


Un aumento di prestazioni chiaramente percepibile, ottenibile solo tramite l'aumento della pressione di sovralimentazione o la modifica del sistema di raffreddamento dell'aria compressa, potrebbe essere dovuto a problemi nell'area della pressione di sovralimentazione/sensore di massa d'aria/intercooler sporco, nel caso in cui il limite di emissioni di particolato scenda al di sotto del limite di coppia e delle preferenze del guidatore, ovvero quando il motore perde potenza.
Allora, un aumento della pressione di sovralimentazione / una messa a punto del turbocompressore farà aumentare le prestazioni fino a raggiungere il limite massimo, che corrisponde al valore del limite superiore successivo, il che significa semplicemente che il motore tornerà a erogare la sua potenza normale.
La presunta ottimizzazione, in realtà, maschera solo i sintomi, mentre il problema reale persiste .

Solo in caso di temperature elevate, pressione ambientale molto bassa (con conseguente riduzione della pressione di sovralimentazione, ad esempio per proteggere il turbocompressore in alta montagna) e/o bassa velocità, anche i motori TDI perfettamente funzionanti possono perdere potenza a causa del sistema di limitazione delle emissioni di particolato.
Allora, naturalmente, un aumento della pressione di sovralimentazione o una messa a punto del sistema di sovralimentazione porterebbe più potenza, a condizione che l'auto venga utilizzata di nuovo in condizioni normali e che l'intervento possa essere annullato senza perdita di potenza .


Nel tuning della centralina (chiamato anche OBD-tuning), di solito si aumenta la pressione di sovralimentazione in modo tale da raggiungere la potenza desiderata senza la necessità di un intercooler di grandi dimensioni e senza un'eccessiva produzione di fumo nero.
La sola pressione di sovralimentazione aumentata, grazie al sistema LLT, provoca un aumento della temperatura dei gas di scarico.
Inoltre, la durata prolungata della combustione, dovuta ai tempi di iniezione più lunghi, fa aumentare ulteriormente la temperatura dei gas di scarico.

Risultato per il caricatore: deve lavorare di più e, allo stesso tempo, subisce una doppia penalizzazione (sulle emissioni). In particolare, i delicati sistemi VTG possono essere danneggiati in modo permanente da temperature di scarico eccessivamente elevate, il che si manifesta spesso con una perdita di potenza e/o un funzionamento anomalo; in questi casi, è necessario sostituire il turbocompressore.
Ma la vera ottimizzazione costa inizialmente meno, rispetto alla vendita a un cliente esigente di un sistema di scarico più grande, completo di accessori, tubi dell'aria, ecc., il che aumenterebbe ulteriormente il prezzo totale a causa dei costi dei materiali e dell'installazione.
L'arte suprema del tuning con chip consiste, tra le altre cose, nel sfruttare al massimo il turbocompressore, senza che questo si rompa troppo rapidamente.

Tradotto in termini semplici:
Per ridurre i sovraccarichi del motore e del turbocompressore causati da una rimappatura della centralina con aumento della pressione di sovralimentazione, è sempre consigliabile un intervento di ottimizzazione del radiatore intercooler; tuttavia, di solito non si può prevedere un ulteriore aumento di potenza.
A meno che non vi siano difetti o condizioni ambientali estreme, nel qual caso si verifica nuovamente il limite di emissione di particolato, come indicato sopra.
Vale lo stesso se un software di ottimizzazione è progettato in modo tale che il motore (in condizioni di temperatura ambiente normali) "funzioni in modo irregolare" anche a pieno regime, senza che vi sia alcun difetto. In questo modo, l'aumento di massa dell'aria ottenuto tramite una modifica del sistema di aspirazione porta anche a un aumento di potenza, proprio come ci si aspetterebbe da un motore a benzina.


Per stimare l'effetto sulle prestazioni di un aumento previsto della pressione di sovralimentazione, o di una modifica del sistema di sovralimentazione, si può, ad esempio, analizzare l'accelerazione a pieno carico in terza marcia. In un intervallo di giri compreso tra 1.500 e 4.500 rpm, determinare i limiti di quantità di iniezione (è necessario registrare il valore MWB 8 con VAGCOM; in alternativa, può essere sufficiente un tester diagnostico, ad esempio il modello 1551).
In condizioni ambientali normali, se il limite delle masse d'aria è al livello più basso, è necessario innanzitutto controllare il motore in relazione alla pressione di sovralimentazione, al misuratore di massa dell'aria e al radiatore intermedio sporco, e risolvere eventuali problemi o difetti riscontrati.
Successivamente, una nuova misurazione mostrerà generalmente che un aumento della pressione di sovralimentazione/una messa a punto del turbocompressore non sarebbe utile per aumentare le prestazioni (come indicato sopra), a meno che un motore con centralina rimappata non funzioni intenzionalmente in condizioni di funzionamento non ottimali a pieno carico, come indicato sopra.
L'aumento di prestazioni che si può realisticamente ottenere deriva dalla differenza tra la soglia di intervento della valvola a farfalla (inferiore) e il limite di coppia (superiore).

Altrimenti, si può stimare la massima possibile resa di un aumento della pressione di sovralimentazione o di una messa a punto del sistema di sovralimentazione, calcolando la differenza tra la massa d'aria e il limite superiore successivo: per ogni mg di differenza, si possono ottenere approssimativamente dal 2 al 3% in più di coppia, in quel determinato intervallo di giri, o. Prestazioni attese - se l'intervento provoca un aumento delle masse d'aria almeno fino al valore del limite superiore immediatamente successivo.

Eccezione 1:
Più un motore "potenziato" produce fumo , maggiore è l'energia inutilizzata che viene espulsa dallo scarico. In questo caso, un aumento della pressione di sovralimentazione / una modifica del sistema di raffreddamento dell'aria (intercooler) può rendere la combustione più "completa" grazie all'aumento della massa d'aria nel cilindro, e quindi (anche senza aumentare la quantità di iniezione) liberare una maggiore potenza che dipende dalle condizioni atmosferiche , indipendentemente dai valori di massa d'aria e di altre limitazioni rilevate.

Eccezione 2:
I motori TDI più recenti (in particolare i modelli con iniezione diretta common rail) sono dotati di funzioni di protezione contro il surriscaldamento, integrate nel software, che riducono significativamente la pressione di sovralimentazione e la quantità di carburante iniettata quando la temperatura del liquido di raffreddamento è troppo alta, anche quando il motore non presenta ancora segni di malfunzionamento.
Queste funzioni di protezione si attivano più frequentemente in caso di guida prolungata a velocità massima e con temperature esterne elevate. Naturalmente, con un sistema di raffreddamento più efficiente, è possibile spostare la soglia di attivazione di queste funzioni di protezione verso l'alto e mantenere la piena potenza per un periodo più lungo in condizioni ambientali sfavorevoli. Un aumento delle prestazioni rispetto ai dati nominali del motore non è raggiungibile in questo modo!


Inoltre, qualsiasi riduzione della temperatura dell'aria di carica, indipendentemente dalla questione della potenza, comporta, dal punto di vista delle emissioni, una riduzione generale delle emissioni di NOx.
Purtroppo, questo non è sufficiente per sostituire il sistema di ricircolo dei gas di scarico (AGR) nella stessa classe di emissioni.