La pressione di sovralimentazione, che in certe applicazioni supera il bar, viene regolata tramite una  valvola chiamata waste-gate (fig. 4). Questa valvola di sfiato impedisce una eccessiva pressione di sovralimentazione, riducendo la quantità di gas di scarico diretti alla turbina. La waste-gate, che può essere a piattello o a saracinesca, è azionata da un polmoncino comandato pneumaticamente, che è collegato allo scarico del compressore da un tubo di piccole dimensioni.

Waste-gate

La valvola si apre quando la pressione a valle del compressore supera il valore predefinito da progetto: questo fa si che il polmoncino vada ad agire, tramite un’asta, sulla molla della waste-gate, vincendone la resistenza in modo da aprire la comunicazione diretta con i gas di scarico, bypassando la turbina. Variando il precarico della molla si può variare la pressione massima di sovralimentazione. Esiste in alcuni motori la possibilità di ritardare l’intervento della waste-gate, in modo da disporre per brevi periodi di un plus di potenza grazie all’aumento della pressione oltre il valore massimo prestabilito. Questo sistema, chiamato overboost, mediante un attuatore, comandato da una centralina elettronica, agisce sulla waste-gate. Nei motori diesel, una recente possibilità di regolazione della pressione di sovralimentazione è fornita dalla “turbina a geometria variabile” (fig. 5). In pratica, il distributore della turbina, cioè l’elemento che convoglia i gas di scarico verso il rotore (girante), è dotato di palette che tramite un meccanismo ad aria compressa, variano la loro inclinazione in funzione del regime di rotazione del motore.

Questo permette di avere un controllo delle sezioni di passaggio dei gas di scarico e di conseguenza un controllo dei gradi di sovralimentazione ottenibili ai diversi regimi. L’utilizzo di questa soluzione è limitato ai motori diesel perché la temperatura dei loro gas di scarico è inferiore (600°) rispetto ai motori a benzina: ciò permette condizioni di utilizzo meno gravose per i delicati componenti di tale soluzione. La turbina a geometria variabile permette anche di attenuare uno dei problemi più importanti dell’applicazione di un turbocompressore, il turbolag, cioè il ritardo di risposta in accelerazione del turbo. In passato questo problema era molto sentito, rendendo le auto sovralimentate difficili da guidare. Ciò perché, al di sotto di un determinato regime (ad esempio, sotto dei 3000 giri/min), il flusso dei gas non era sufficiente per mettere in rotazione la girante del turbo e quindi a garantire una pressione di sovralimentazione adeguata: di conseguenza il motore aveva un funzionamento simile a quello di un motore aspirato con un rapporto di compressione basso e quindi con una risposta “fiacca”. Superato tale regime, la “botta” di sovralimentazione era evidente e difficile da gestire. Questo problema è attenuato sui diesel, anche per la loro caratteristica tipica di avere molta coppia già ad un ridotto numero di giri. Nei motori a benzina il problema è accentuato dal fatto che, in fase di rilascio, la turbina, anche se priva della spinta indotta dai gas di scarico, a causa della propria inerzia continua a girare velocemente causando un aumento di pressione indesiderato nel collettore di aspirazione che in rilascio è chiuso dalla farfalla. Per evitare che la valvola a farfalla venga danneggiata viene utilizzata una valvola by-pass, grazie alla quale l'aria viene riconvogliata tramite un tubo a valle del filtro dell'aria in maniera silenziosa, in modo da mantenere comunque elevata la pressione di esercizio e da non far fermare del tutto il compressore anche ad acceleratore chiuso. Nelle vetture da competizione viene invece utilizzata la cosiddetta valvola pop-off che devia verso l'esterno l’aria in pressione producendo il sibilo in fase di rilascio tipico dei motori turbo da gara. In qualsiasi caso, ad una riapertura della valvola a farfalla il compressore deve essere riportato a regime con un conseguente ritardo del raggiungimento della pressione di sovralimentazione. La risoluzione del turbolag, per i motori a ciclo Otto, è stata ottenuta in vari modi. Una strada seguita è quella di ridurre la dimensione della turbina e, di conseguenza, del rotore/girante: ciò permette di ridurne la massa, quindi l’inerzia, in modo che i gas di scarico riescano a metterla in rotazione più velocemente riducendo i tempi di risposta ai comandi dell’acceleratore e garantendo che venga raggiunta prima la pressione di sovralimentazione. Un’altra strada è la bassa sovralimentazione che migliora il rendimento del motore rinunciando a picchi elevati di potenza, permettendo di mantenere un rapporto di compressione vicino a quello di un aspirato e, quindi, garantendo una elasticità di funzionamento del motore anche a turbina quasi o del tutto ferma.

Pop Off

Generalmente questo dispositivo e' sconosciuto al grande pubblico ma la sua importanza e' fondamentale per la sicurezza del turbocompressore.
Il suo compito e' quello di evaquare l'aria compressa intrappolata tra il compressore e la valvola a farfalla nel momento del rilascio dell'acceleratore.
Il motivo della sua importanza deriva dalla pericolosità dell'onda di contropressione generata che arriva alle palette del compressore e ne determina un brusco rallentamento.
Ne esistono di due tipi: quelli predisposti per lo scarico esterno e quelli per lo scarico interno (vedi foto sopra).
generalmente le motorizzazioni dotate di debimetro per la misura dell'aria aspirata richiedono lo scarico a monte del compressore (scarico interno) onde evitare errati arricchimenti della carburazione.