Per molti anni i turbocompressori si trovavano solo su costose macchine sportive e motori diesel, ma le normative sulle emissioni hanno cambiato il modo in cui il mondo considera i motori sovralimentati. Sebbene al centro ci fosse ancora la ricerca per migliorare le prestazioni, i produttori stavano ora cercando di ridare prestazioni e guidabilità ai motori a benzina sottodimensionati. Così, nel 21esimo secolo quasi qualsiasi motore, dal piccolo Ford Ecoboost da 990 cm3 all’ultimo motore Ferrari, ha ottenuto una nuova tecnologia turbo.
Ma quasi subito dopo esse stata riconosceiuta a pieno titolo, questa tecnologia sembrava già destinata a diventare superata, sorpassata dal nuovo caricatore elettrico (e-charger). Già Audi l’ha installato sulla produzione di serie SQ7 e lo introdurrà nei veicoli di futura produzione appena il sistema di elettrificazione a 48 Volt prenderà piede.
Il vantaggio principale del compressore azionato elettricamente è che, come con i turbocompressori, non ci sono perdite parassite; ma, al contrario della maggior parte dei turbocompressori, non si verifica alcun ritardo nel turbo e non è necessario alcun intervento della valvola wastegate. Questo potente motore elettrico è in grado di far compiere al girante70000 giri al minuto in meno di un secondo, eliminando così il ritardo del turbo.
Naturalmente, questo migliora la guidabilità e riduce i consumi e le emissioni tra il 7 e il 20 percento quando il dispositivo è installato su un veicolo con sistema di frenata rigenerativa, che cattura l’energia cinetica dell’auto e la trasforma in energia elettrica.
La pressione è la chiave per sbloccare le prestazioni del caricatore elettrico
Controllato elettronicamente, il caricatore elettrico (e-charger) può essere mappato per ottimizzare le prestazioni del motore mentre massimizza l’energia recuperata dal gas di scarico, ma, per poter realizzare questa utopia, gli ingegneri devono creare una mappa della pressione di sovralimentazione che il motore richiede misurando le pressioni del collettore a vari carichi e velocità del motore. Questo può essere realizzato solo con l’aiuto di sensori di pressione di altissima qualità.
Come con qualsiasi sovralimentatore/turbocompressore, è importante che l’unità soddisfi i requisiti del motore: altrimenti o porterà il motore in carenza di energia o causerà uno spreco di energia elettrica.
Poiché si tratta di una tecnologia non ancora matura, gli ingegneri che desiderano esplorare i limiti del compressore ad azionamento elettrico non hanno a disposizione molti dati di ricerche e test. Sebbene la fluidodinamica e l’ingegneria elettrica siano in grado di fornire buone basi da cui poter partire, è indispensabile che le teorie siano convalidate con test svolti in condizioni reali.
Per qualificare le prestazioni, una volta che si è scelto il caricatore elettrico (e-charger) di riferimento, il veicolo viene equipaggiato con sensori di pressione estremamente accurati che sono facilmente calibrati e forniscono precise letture per un ampio range di pressioni di sovralimentazione e temperature del collettore. Inoltre,questi sensori devono essere resistenti alle vibrazioni e alla degradazione chimica.
Sia durante le prove su banco dinamometrico che durante i test su strada, la posizione della valvola a farfalla/ la velocità del motore/ la pressione dell’aria del collettore e le temperature vengono costantemente registrate per accertare l’interrelazione che c’è tra questi parametri chiave.
Grazie a queste informazioni gli ingegneri sono in grado di verificare se sia stata selezionata la corretta configurazione del caricatore elettrico e, allo stesso tempo, si accertano che i controlli di gestione del motore a circuito chiuso siano in grado di rispondere correttamente alle variabili chiave.
In questo modo si avrà un veicolo, come l’SQ7, con prestazioni, guidabilità e consumi straordinari, il tutto rispettando le future normative sulle emissioni globali.
Image Source: www.motortrend.com