Le turbine dei motori sovralimentati sinora sono state azionate dal flusso dei gas di scarico, con problemi di tempo di risposta ai comandi dell’acceleratore e limiti tra la massima portata ottenibile e la velocità di reazione: problemi che potrebbero essere superati dal turbocompressore elettrificato.
Nel tempo si è ovviato a questi limiti prima introducendo i turbocompressori a geometria variabile, con delle palette che, muovendosi, riescono ad orientare il flusso dei gas di scarico accelerando la velocità d’impatto sulla girante del compressore strozzandone il lume di passaggio ai bassi regimi di rotazione e ampliandolo a quelli medi e alti.
Più recentemente, si sono introdotti i gruppi di sovralimentazione a doppio stadio, con un turbo di dimensioni ridotte posto a ridosso del collettore di scarico, seguito in serie da uno più grande che entra in funzione, escludendo il primo, solo ai regimi di rotazione medi ed elevati.
Una soluzione più semplice, in grado di assicurare i pregi della sovralimentazione senza limiti potrebbe arrivare dal turbocompressore elettrificato, con un motore elettrico inserito nell’alberino della girante, in grado di accelerare in poche frazioni di secondo la turbina anche in carenza di un robusto flusso di gas di scarico, massimizzando l’efficienza complessiva del motore in termini di potenza, consumo ed emissioni inquinanti.
Le conseguenze maggiormente percepibili sono l’eliminazione del ritardo di risposta e la maggiore libertà di progettazione e di adattamento delle dimensioni della turbina al motore che deve servire.
Le grosse turbine tradizionali, infatti, offrono sì maggior potenza, ma per via della maggiore spinta che richiedono per raggiungere la velocità di rotazione ottimale, sono poco efficienti ai bassi regimi, cioè quando servono maggiormente. Al contrario, le turbine più piccole sono più reattive, ma hanno dei limiti ai regimi più alti.
L’aggiunta di un motore elettrico compensa le inefficienze consentendo di utilizzare un turbo più grande sui motori più piccoli, aumentandone le prestazioni e migliorando consumi ed emissioni.
La soluzione proposta dall’americana Garrett, una delle realtà leader in fatto di turbocompressori, di caratterizza per la presenza di un motore elettrico calettato direttamente sull’alberino della girante alimentato da una batteria a 48V. Un ulteriore vantaggio di questa soluzione è che il turbo stesso può diventare un generatore di energia per alimentare i vari servizi di bordo quando si viaggia a velocità costante con forte flusso di gas di scarico o in fase di rilascio, sfruttando l’inerzia della girante e la pressione residua dei gas di scarico.
Garrett sta testando il suo E-Turbo insieme a diversi costruttori, ottenendo risultati molto interessanti, consentendo ad un motore Volkswagen 2.0 Tsi a benzina di guadagnare 40 cavalli e 40 Nm di coppia, riducendo i tempi di ripresa 60-110 km/h di 2,2 secondi, offrendo un livello di coppia quattro volte superiore a soli 1.500 giri/min.
L’adozione di un turbo elettrificato avrà benefici effetti anche sul livello di emissioni, assicurando un elevato flusso d’aria e una combustione pulita a tutti i regimi di rotazione.
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