Sovralimentazione: "Turbocompressori" / "Turbocompound" / "Volumetrici" / "E-Turbo"

[Wilhem275]

Leggevo a questo proposito proprio oggi. In effetti il volumetrico ha finito con l'essere scartato propro per questo motivo; però secondo me resta una valida alternativa per avere un po' più di ciccia, sapendo però che si paga su un altro versante.

 

Ma alla fine della fiera, nella lotta tra volumetrico e turbina, la mia curiosità ormai è tutta verso la compressione da motore elettrico.

Mi pare un po' l'uovo di Colombo, e mi piacerebbe se si diffondesse in tempi rapidi.

 

Però però, correggetemi se sbaglio, a me il termine pare improprio: il turbo elettrico più che un turbo è un volumetrico vero e proprio, no? O è pensato come motore elettrico in aggiunta alla turbina spinta dallo scarico?

[TonyH]

Compressore elettrico.

Perchè la turbina strettamente parlando trasforma l'entalpia dei gas di scarico in lavoro meccanico.

[Zampi]

22 minuti fa, Wilhem275 dice:

Leggevo a questo proposito proprio oggi. In effetti il volumetrico ha finito con l'essere scartato propro per questo motivo; però secondo me resta una valida alternativa per avere un po' più di ciccia, sapendo però che si paga su un altro versante.

 

Ma alla fine della fiera, nella lotta tra volumetrico e turbina, la mia curiosità ormai è tutta verso la compressione da motore elettrico.

Mi pare un po' l'uovo di Colombo, e mi piacerebbe se si diffondesse in tempi rapidi.

 

Però però, correggetemi se sbaglio, a me il termine pare improprio: il turbo elettrico più che un turbo è un volumetrico vero e proprio, no? O è pensato come motore elettrico in aggiunta alla turbina spinta dallo scarico?

Il volumetrico avrebbe senso solo in uso su pista o da competizione ma non ha futuro soppiantata dai compressori di nuova generazione elettrici che permettono un'ottima gestione della pressione cosa che con le turbine meccaniche non abbiamo con il guadagno di non assorbire tutti i cavalli che un compressore assorbe..(la linearità è data appunto da una rapportatura lineare tra i giri del compressore e i giri motori collegati tramite una cinghia di distribuzione.

 

[J-Gian]

54 minuti fa, makomako dice:

Ormai la tendenza è fare motori turbo, non tanto per le prestazioni assolute quanto per la coppia, inquinamento, consumi (?) ecc.

 

Lo evidenzi tu stesso nell'ultima motivazione: i consumi sono il pallino di tutti i costruttori, essendo gli stessi correlati alle emissioni di CO2. E come ha già risposto Tony, si scarta il volumetrico perché per consumare poco si preferisce ricorrere a soluzioni ad alto rendimento.

 

 

La tendenza è quella di usare uno o più turbocompressori, per sfruttare l'energia - altrimenti sprecata - ancora presente nei gas di scarico.

 

E tra un po',  nelle auto di un certo pregio, si potrò avere in aggiunta un elettro compressore che agisca rapidamente - ma solo per pochi istanti - dove i turbocompressori latitano, ovvero ai bassi regimi (vs. turbo lack) e durante i transitori (vs. turbo lag). L'energia usata da questo compressore è anch'essa in un certo senso "di recupero", visto che mediamente deriva da quella recuperata dall'alternatore durante le fasi di frenata.

 

Per finire, c'è qualcuno che anziché sopperire ai limiti nella risposta del turbocompressore aggiungendo un turbo elettrico, ha pensato di "frustare" il turbocompressore stesso con un "schiaffo". E' il caso di Volvo, che usa un compressore con serbatoio d'accumulo, sempre alimentato dall'energia elettrica di recupero, per far sì che il turbocompressore entri in azione prima grazie ad un picco d'aria compressa.

 

 

Un po' di discussioni inerenti:

 

Cita

Audi RS 5 TDI Competition Concept

Audi - V6 TDI Electric Biturbo

Volvo - High Performance Drive-E - 2.0 quattro cilindri Triple Boost 450 CV

Volvo - Tecnologia PowerPulse per il 2.0 Diesel Drive-E

Discussione generica sugli elettrocompressori

 

 

[Wilhem275]

In effetti, ho spostato gli ultimi messaggi nella già ricca discussione che avevamo in archivio

 

Mi sorgono un po' di curiosità.

 

1) si parla di elettrocompressore: quindi motore elettrico che comprime in aspirazione ma in maniera svincolata dalla turbina azionata dallo scarico. Immagino però che il turbo tradizionale venga comunque implementato, in aggiunta all'elettrocompressore, per questioni di efficienza, giusto?

 

2) Avrebbe senso montare il motore elettrico collegato all'alberino della turbina (anziché ad un compressore indipendente), in maniera da usarlo per dare lo spunto al turbo quando la spinta dello scarico è ancora debole? Mi sembrerebbe una semplificazione di layout notevole, in cambio di un unico gruppo turbo+motore non eccessivamente complesso.

In teoria senza riduttori in mezzo alle scatole, mi pare di ricordare che il turbo giri nell'ordine dei 100k g/m mentre un motore elettrico generico tende a stare sui 20-25k ma roba specializzata va anche sui 50-100k; da vedere se trascinati resistono meccanicamente a giri più alti. [potrei avere del tutto cannato i numeri]

 

3) Qui mi do ad una fantasia perversa alla frallog, occhio agli schizzi

Ma se si collega il motore elettrico alla turbina, può essere che addirittura anticipando la rotazione (con una buona coppia) si faccia un effetto pompa al contrario, mandando in depressione lo scarico e guadagnando un po' di potenza a bassi regimi?

Questa me la sono appena masturbata fuori dal cervello, magari gli ordini di grandezza delle pressioni sono su pianeti diversi...

 

 

Il sistema Volvo è affascinante, ma confesso che tra tutti i pezzi da aggiungere mi pare un po' troppo macchinoso rispetto ad un banale elettrocompressore... sarebbe curioso se invece di riempire il serbatoio con un motore elettrico potesse recuperare la pressione in eccesso scaricata dalla wastegate di aspirazione.

[Beckervdo]

Nel punto due tu parli del TurboCompound

 

 

[J-Gian]

15 minuti fa, Wilhem275 dice:

1) si parla di elettrocompressore: quindi motore elettrico che comprime in aspirazione ma in maniera svincolata dalla turbina azionata dallo scarico. Immagino però che il turbo tradizionale venga comunque implementato, in aggiunta all'elettrocompressore, per questioni di efficienza, giusto?

 

Esatto, allo stato attuale lavorano fisicamente "in parallelo" ed in situazioni diverse: solo per i primi secondi l'elettrocompressore, poi viene escluso e cede la staffetta al normale turbocompressore

 

1000 parole:

 

 

 

 

15 minuti fa, Wilhem275 dice:

2) Avrebbe senso montare il motore elettrico collegato all'alberino della turbina (anziché ad un compressore indipendente), in maniera da usarlo per dare lo spunto al turbo quando la spinta dello scarico è ancora debole? Mi sembrerebbe una semplificazione di layout notevole, in cambio di un unico gruppo turbo+motore non eccessivamente complesso.

In teoria senza riduttori in mezzo alle scatole, mi pare di ricordare che il turbo giri nell'ordine dei 100k g/m mentre un motore elettrico generico tende a stare sui 20-25k ma roba specializzata va anche sui 50-100k; da vedere se trascinati resistono meccanicamente a giri più alti. [potrei avere del tutto cannato i numeri]

 

I turbo possono arrivare anche a 200.000 giri/min. Un motore elettrico adatto e di potenza sufficiente potrebbe arrivare anche ad 80.000 giri. In formula uno si fa una cosa del genere e potenzialmente si potrebbe usare il motore anche come recupero energia, magari al posto di una wastagate, evitando sovrappressioni a causa dell'esubero dei gas.

 

Attualmente però la vedo difficilmente applicabile nei motori commerciali: è costoso, tecnicamente complesso e poco "fail-safe".

 

 

 

15 minuti fa, Wilhem275 dice:

 se si collega il motore elettrico alla turbina, può essere che addirittura anticipando la rotazione (con una buona coppia) si faccia un effetto pompa al contrario, mandando in depressione lo scarico e guadagnando un po' di potenza a bassi regimi?

 

Di solito le giranti della turbina non sono ben studiate per la suzione, in ogni caso non saprei valutare quanto possa essere utile l'effetto

 

Sicuro, dal punto di vista del motore elettrico è un lavoro che non vorrebbe fare, visto che preferirebbe accelerare solamente il compressore, che dal punto di vista fluidodinamico è più efficace, oltre che essere l'elemento chiave.

 

 

 

15 minuti fa, Wilhem275 dice:

Il sistema Volvo è affascinante, ma confesso che tra tutti i pezzi da aggiungere mi pare un po' troppo macchinoso rispetto ad un banale elettrocompressore... sarebbe curioso se invece di riempire il serbatoio con un motore elettrico potesse recuperare la pressione in eccesso scaricata dalla wastegate di aspirazione.

 

Secondo me invece è molto più semplice, economico ed affidabile

 

E' un qualcosa che fuori dall'automotive esiste da anni, non lavora in condizioni e regimi gravosi, non necessita di "budelli" ad alta portata e relative valvalvole/attuatori delicati.

 

Infine, a quanto pare non necessita nemmeno di un impianto elettrico potenziato: ricordo che attualmente i prototipi di elettrocompressore necessitano di impianto elettrico extra a 48 V ed inverter

 

 

 

[stev66]

veramente un turbo compound è un sistema in cui l'energia termica dei gas di scarico viene convertita direttamente in energia meccanica e riversata sull'albero motore.

Per ovvi motivi può essere usato solo in motori che al 90% viaggiano a regimi costanti ( es. motori a pistoni aeronautici )

[Kippur]

11 ore fa, makomako dice:

una curiosità.

Ormai la tendenza è fare motori turbo, non tanto per le prestazioni assolute quanto per la coppia, inquinamento, consumi (?) ecc.

uno dei problemi dei turbo è il turbo lag.

Da qui turbo sempre più complessi: piccoli, grandi, a geometria variabile, fino agli elettrici.

Ma perchè il volumetrico no? Darebbe subito la coppia e sarebbe più lineare, invece è ignorato dalla grande produzione. Problemi di rendimento? Di affidabilità?

 

Se sei indeciso fra volumetrico trascinato dal motore e compressore centrifugo azionato da turbina, c'è sempre il compressore centrifugo trascinato* dal motore della Gta Sa

 

 

 

(*idraulicamente)

[J-Gian]

12 ore fa, Beckervdo dice:

Nel punto due tu parli del TurboCompound

 

 

 

Noto solo ora che questo sistema ha un variatore CVT

 

 

1- Nella prima fase dell'accelerazione viene usata la potenza del motore per accelerare il turbocompressore, un po' come fosse un classico volumetrico.

 

2- Poi diventa libero di lavorare come un normale turbocompressore

 

3 - Se l'energia dei gas nella turbina supera le necessità del compressore, allora tramite CVT, parte della potenza meccanica torna al motore.

 

 

Un po' esagerato e complicato, ma concettualmente interessante