Installazione del sistema sotterraneo Turbo

Installazione di un STS Rear-Turbo su un LS1 BirdPart I: Verifica del sistema e del suo funzionamento

Vedi tutti i 21 fotoswpengineWordsOct 25, 2005

Le nostre scuse, in quanto la sigla STS non significa Subterranean Turbo System, ma sta per Squires Turbo Systems, fondata da Rick Squires nel 2003. I neonati sistemi di turbocompressori della società di Orem, con sede nello Utah, sono classificati come sistemi turbo posteriori e/o remoti, che risiedono nel punto normalmente occupato dalla marmitta e/o dallo scarico del post-cat.

I sistemi turbo tradizionali, siano essi dei produttori OEM o dell’aftermarket, sono stati collocati sotto il cofano, il più vicino possibile ad una fonte di scarico (come esce dal motore), come permette l’imballaggio. Date queste evidenti differenze di applicazione, esaminiamo prima le basi di un sistema turbo tradizionale, e poi Rick Squires spiegherà come il suo va contro le esigenze di posizionamento percepite del turbo, ma funziona bene e offre anche vantaggi rispetto ai turbocompressori sotto cofano.

Un turbocompressore ha una parte mobile, l’albero della turbina, che è alimentato dai gas di scarico. Poiché i gas di scarico hanno una velocità più elevata vicino alle valvole di scarico, la saggezza convenzionale lo colloca sotto il cofano. Dopo aver avvolto l’albero della turbina, l’aria viene tirata nell’alloggiamento del compressore ed espulsa dal lato del turbocompressore per essere immessa nel tratto di aspirazione. L’albero che fa girare la turbina e i cuscinetti dell’albero sono raffreddati dall’olio motore, alimentato dal blocco. I gas di scarico non fanno mai breccia nel tratto di aspirazione, poiché lo scarico è semplicemente la funzione di forza per far girare la ruota. Il calore generato al turbo proviene principalmente dalla carica di scarico che vede, seguita dall’energia termica impartita all’alloggiamento del compressore dalla rotazione dell’albero della turbina e dal calore generato dal lato del compressore mentre l’aria viene fatta girare (compressa e potenziata).

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Questa aria compressa entra nel motore ad un fattore superiore alle condizioni atmosferiche, costringendo così più aria nei cilindri. La quantità di aria che supera la pressione barometrica standard è quella che viene definita come pressione di spinta, che viene controllata regolando il flusso di scarico attraverso la turbina attraverso la wastegate (scaricare lo scarico e rallentare la velocità della turbina). Se non viene regolata, la sovralimentazione compone e distrugge un motore in breve tempo. I turbocompressori sono progettati in base alle dimensioni del motore su cui si troveranno e al volume di aria compressa necessaria. Un sistema di turbocompressori adeguatamente dimensionato e progettato vedrà un piccolo “turbo lag” e si occuperà della gestione del calore dell’aria compressa attraverso un aftercooler o altre misure come l’iniezione di alcol o metanolo. Suona bene, vero? Ma cosa succede se sotto il cofano c’è poco spazio?

Nelle auto di oggi, comprese le carrozzerie F con motore LT1 e LS1, lo spazio sotto cofano è estremamente limitato. Certo, per questi veicoli esistono sistemi di turbocompressione, ma l’approccio innovativo che STS ha adottato nella progettazione di un sistema per il vostro ultimo modello di carrozzeria F, ha procurato all’azienda l’ambito GM Design Award per il miglior prodotto di prestazione al SEMA Show del ’04. Si tratta di un riconoscimento elevato, che rende questo sistema degno di uno sguardo più attento alle sue origini, all’ingegneria e allo sviluppo.

E chi meglio di Rick Squires, proprietario di STS? “Non ho iniziato l’attività per seguire il mercato dei corpi F, è successo e basta”, dice Squires. “In origine, ho preso il mio background meccanico e mi sono chiesto perché nessuno ha mai progettato un sistema di turbocompressione per autocarri di ultimo modello che eliminasse i due grandi problemi con i sistemi di fabbrica – la stanza sotto il cofano e il calore.

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“Un venditore di una grande concessionaria Toyota di Salt Lake City ha acquistato un ’01 Toyota quad-cab 4×4 con motore da 3,4 litri. Non è rimasto impressionato dalle prestazioni dei sovralimentatori TRD che alcuni dei venditori avevano, ma ne avrebbe avuto uno comunque. Poi un amico gli ha suggerito di contattarmi per un sistema di turbocompressione. Ho guardato il camion e c’era abbastanza spazio per farne uno sotto il cofano, tranne che non sarebbe stato in grado di superare le emissioni.

“Una volta che ho portato il camion su un ascensore, mi è venuto in mente che la zona dove si trovava la marmitta sarebbe stata un ottimo posto per montare un turbo. Eliminare la marmitta, far sì che il tubo di scarico che alimentava la marmitta ora alimenti i gas di scarico del turbo – un prototipo in seguito e l’attività ha avuto inizio.

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“Dopo aver lanciato con successo una linea di sistemi turbo per camion Toyota e GM, un amico mi ha convinto a progettarne uno per la sua LT1 Camaro. Trovando il successo con quel sistema, la folla della LS1 ha iniziato a battere la strada verso la nostra porta, chiedendone una propria. Abbiamo realizzato il prototipo del sistema LS1 utilizzando una Camaro del ’99 di proprietà locale. Il pacchetto base LS1 utilizza un turbocompressore Garrett T04E con un compressore 60-1 e un alloggiamento per turbina da 0,81 A/R.

“A/R” si riferisce all’area della pergamena divisa per il raggio del centroide di quell’area dal centro dell’albero. Fondamentalmente, la pergamena inizia lontano dal centro dell’albero e ha un foro di grande diametro. Man mano che il passaggio dello scarico scorre verso la ruota della turbina, si avvicina al centro e il passaggio (area) diventa più piccolo. In poche parole, ha la forma di un imbuto curvo. Più piccolo è il numero A/R, maggiore sarà la velocità dei gas quando colpiranno la ruota della turbina.

“Gli alloggiamenti A/R più piccoli si avvolgono più velocemente rispetto a quelli più grandi, ma sono più restrittivi per quanto riguarda il flusso e la potenza. Un A/R troppo grande vi darà un ritardo del turbo, un A/R troppo piccolo soffrirà di potenza di fascia alta. Il corretto dimensionamento dell’A/R si basa sulla cilindrata del motore, sull’intervallo dei giri e – cosa che la maggior parte del mondo si dimentica perché nella posizione tradizionale del turbo, non è proprio una variabile – la temperatura dei gas di scarico.

“Un sistema montato frontalmente per l’LS1 sarebbe tipicamente progettato utilizzando un alloggiamento da 0,96 A/R. Al fine di compensare la minima perdita di conversione dell’energia termica quando lo scarico si sposta in un luogo remoto, un alloggiamento da 0,81 A/R funziona benissimo per un sistema turbo montato posteriormente. I collettori di scarico di fabbrica e il tubo a Y fanno un eccellente lavoro di trattenere il calore e consentono un’elevata velocità dei gas di scarico. Facendo funzionare il tubo di aspirazione sotto la macchina e usando il rivestimento HPC sui tubi di carica, vediamo una riduzione del 52% delle temperature tra l’uscita dell’alloggiamento del compressore e la temperatura dell’aria quando entra nell’aspirazione con una perdita di pressione molto inferiore rispetto a quella di un tipico intercooler.

“Le proprietà di raffreddamento di tirare l’aria fredda da sotto l’auto e poi usarla per raffreddare i tubi di carica, forniscono efficacemente un naturale effetto intercooler (Passive Charge Cooling), eliminando la necessità di un costoso nucleo di intercooler aria-acqua o aria-aria e di un impianto idraulico. Il ritardo del turbo non è un problema, poiché una volta che lo scarico è in temperatura, le bobine turbo appositamente abbinate si raffreddano rapidamente. Su un tipico corpo LS1 F, la spinta è di 3.000 giri al minuto e, a seconda del carico, arriva appena a 2.000 giri al minuto.

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“Spostando il turbocompressore nella parte posteriore del veicolo, il turbocompressore stesso non contribuisce ai problemi legati al calore visti nei sistemi di posizionamento convenzionali. L’aria scorre costantemente sul turbo quando il veicolo è in movimento, quindi l’alloggiamento rimane più fresco, eliminando spese aggiuntive per elementi come i timer del turbo. Molti clienti del corpo F hanno segnalato guadagni di 2-4 mpg, almeno quelli che possono resistere all’impulso di evitare che il piede destro venga costantemente piantato sul pavimento”.

Ora che conoscete le premesse di questo prodotto, seguitele, visto che un sistema turbo posteriore STS è installato su una ’00 Formula WS6 equipaggiata con LS1. Il kit di iniezione sequenziale di metanolo ‘STS’ verrà aggiunto per consentire l’aumento della pressione di base del turbo di 5 psi a 71/2 psi. L’installazione è stata effettuata presso Real Performance Motorsports e DuSold Designs, entrambi situati a Lewisville, Texas, da tecnici della Texas Rear Turbos, un distributore addestrato in fabbrica con sede ad Arlington, Texas, e installatore full-service di sistemi turbo STS. Nella Parte I, introdurremo i componenti del kit di fissaggio e ci immergeremo nell’installazione.

L’ugello di spruzzatura viene installato praticando un foro di 21/64 pollici nel tubo di aspirazione dell’aria che si collega dal MAF al corpo farfallato. Un rubinetto NPT da 1/8 di pollice fa delle filettature, e del nastro di teflon viene messo sulle filettature dell’ugello prima che venga serrato con cura. L’iniezione di metanolo viene introdotta nel sistema dopo il MAF, ma prima sia del sensore IAT che del corpo farfallato. La miscela 50/50 di metanolo e acqua che viene eseguito ridurrà significativamente le temperature di aspirazione, e abbiamo bisogno del computer per riconoscere che, quindi il posizionamento prima del sensore IAT. Inutile dire che spruzzare un qualsiasi liquido nel MAF fermerà rapidamente il motore e potrebbe danneggiare la delicata elettronica.

Strumenti consigliati

  • Set di prese metriche
  • Chiavi metriche
  • Set di prese standard
  • Chiavi standard
  • Presa a spina da 5/8″
  • Prybar o cacciavite grande
  • Utensile a spina
  • Trapano elettrico, punta da 21/64 pollici
  • Rubinetto NPT da 1/8 di pollice
  • Sawzall
  • Tritacarne

Parti e forniture consigliate

  • Antiseizzare il composto
  • Metanolo
  • Pietre per la sbavatura della smerigliatrice
  • X-Acto coltello o lame di rasoio

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