A quando l'MGU-H di serie sulle autovetture?

[J-Gian]

Imho è una tecnologia che fa un po' fatica a trovare spazio attualmente, un po' per i costi e le complicazioni che comporta, un po' perché non da vantaggi così tangibili.

Ed al tempo stesso, i limiti che fino a qualche hanno fa aveva la sovralimentazione classica, sono stati in buona parte limati grazie a varie evoluzioni ed affinamenti. Vedi turbine più piccole e meno inerzie ma con regimi di rotazione elevatissimi, o la diffusione dei sistemi bistadio sequenziali: non a caso proprio di recente Renault lo ha preferito per il 1.6 dCi 160 CV, in luogo a turbocompressore + compressore elettrico

Per una trattazione più completa vi consiglio di papparvi questa tesi: http://amslaurea.unibo.it/5446/1/Andrea_Baldrati_tesi.pdf

[Umbi]

Engine speed [rpm] Fuel flow base [kg/s] Fuel flow E-Turbo [kg/s] Diff %

6000 0,006954917 0,006226639 -10,47%

5500 0,007250944 0,006780917 -6,485%

5000 0,007264417 0,006752667 -7,04%

4500 0,007184861 0,006413333 -10,74%

4000 0,006762944 0,006286611 -7,04%

3500 0,005769806 0,005443973 -5,65%

3000 0,004814528 0,004804667 -0,21%

2500 0,003830694 0,003671806 -4,15%

2000 0,003133611 0,00299725 -4,35%

1500 0,002287847 0,002225217 -2,74%

1000 9,46E-04 9,37E-04 -1,02%

Queste autoradio moderne ..... fanno miracoli .... quasi quasi cambio la mia

Modificato 19 Marzo 2014 da Umbi

[ISO-8707]

Sono numeri estratti da simulazioni fatte a pieno carico.

L'autore per quanto riguarda le simulazioni a carichi parzializzati (cioè riguardanti il 95/99 % della vita di una comune autovettura, a meno di essere una panda delle poste...) scrive questo:

Nelle figure 1, 2 e 3 sono mostrate le prestazioni del motore elettrico utilizzato per il recupero dell’energia. Coppia disponibile e potenza elettrica prodotta

sono due grandezze direttamente correlate fra di loro, ma per rendersi conto del

funzionamento del sistema sono stati inseriti entrambi. Si nota come la

produzione di energia elettrica sia direttamente proporzionale al carico ed al

regime di rotazione. Si può affermare che al di sotto dei 6 bar di PME non si ha

una significativa produzione di energia elettrica. Ciò è facilmente spiegabile sia

a causa della portata dei gas di scarico totale in uscita dal motore sia di quella

che fluisce attraverso la Wastegate, come già spiegato in precedenza. Nelle

zone ai bassi carichi, per questo motore, non sembrerebbe esserci molta energia

sfruttabile. La figura 3 mostra la coppia frenante applicata all’albero fra turbina

e compressore con andamento che rispecchia quello della potenza elettrica

generata.

Nelle figure 4, 5 e 6 sono rappresentati, rispettivamente, il consumo specifico

riferito al solo motore termico, il consumo specifico totale, considerando cioè

dalla somma della potenza del motore termico e quella elettrica del sistema di

recupero, e una differenza percentuale fra le due grandezze. L’andamento della

differenza fra le due tipologie di consumo specifico rispecchia quanto già detto

per le prestazioni del motore elettrico. Si ha una riduzione di poco più del 3%

del consumo specifico totale agli alti carichi ed in particolare fra 3000 e 4000

rpm. Per zone ai bassi carichi non c’è un significativo guadagno in termini di

consumo specifico.

Le figure dalla 7 alla 11 mostrano le prestazioni di turbina e compressore. Nel

grafico di figura 10 si nota l’influenza della presenza del bypass del

compressore sulla temperatura di uscita dell’aria. Per i punti analizzati dove è

stato inserito il bypass la temperatura dell’aria rimane pressoché stabile fra 298

e 303 K. La presenza di tale componente risulta ben evidenziata nel grafico

dell’efficienza del compressore, nel quale sono stati mostrati solo i punti di

funzionamento della macchina. Il rendimento del compressore presenta

anch’esso un andamento direttamente proporzionale al carico ed al regime di

rotazione del motore. Il rendimento della turbina mostrato in figura 8 risulta

crescente al crescere del carico, ma si nota soprattutto una forte dipendenza del

regime di rotazione del motore.

In definitiva si conferma quanto visto nel paragrafo riguardante l’exergia ai gas

di scarico e la portata di gas che passa attraverso la Wastegate. Oltre che ad una

forte dipendenza, da parte del sistema E-Turbo, dall’efficienza della turbina,

l’energia recuperabile ai bassi carichi per questo tipo di motore risulta molto

bassa in quanto segue l’andamento della portata di gas di scarico. In particolare

si osserva che nei punti dove, per il motore base, la valvola Wastegate rimane

chiusa, il recupero di energia risulta pressoché nullo. Mentre agli alti carichi e

agli alti regimi si ha un recupero di energia molto più significativo.

http://amslaurea.unibo.it/5446/1/Andrea_Baldrati_tesi.pdf

Modificato 20 Marzo 2014 da ISO-8707

[Wilhem275]

Il che vuol dire che il dispositivo lo si può montare comunque e in alcuni momenti trova anche il suo bel significato... ma il problema è che questi momenti, nella vita reale di un'automobile non per uso agonistico, risulteranno essere molto rari. E quindi va a farsi friggere la convenienza del costo+complicazione in più.

Un motore usato nelle competizioni, invece, praticamente ci vive a pieno carico...

[cooter]

Ho un dubbio: ho letto da varie parti che nel MGU-H la lettera H sta per Heat perchè viene recuperato calore dai gas di scarico.

L'energia creata da questa unità secondo me invece sarebbe ricavata dall'energia cinetica dei gas di scarico, tramite il turbocompressore.

Ho capito male come funziona questo sistema?

[Guest EC2277]

Come sai una turbina converte l'energia posseduta dai gas di scarico in energia meccanica e riesce a far ciò sfruttando sia l'energia cinetica dei gas stessi, che la loro pressione; chiedo scusa, ma cerco di dare una spiegazione comprensibile per tutti. Come sai la pressione di un gas è legata alla sua densità, alla sua composizione chimica ed alla sua temperatura, pertanto si ha un recupero sia in termini di energia cinetica (i gas vengono rallentati nel passaggio attraverso la turbina), che sopratutto di energia termica ed infatti l'espansione dei gas causa un raffreddamento dei gas stessi. Quest'ultimo termine è in genere preponderante e di conseguenza è corretto dire che viene recuperata l'energia termica posseduta dai gas di scarico.

[jeby]

per le turbine ecc va considerato l'entalpia (o meglio, la sua variazione)

H = U + pV

H è l'entalpia

U è l'energia interna, che tiene conto del termine "cinetico" dovuto essenzialmente alla temperatura

p è la pressione

V il volume

in una turbina si realizza una variazione di entalpia tale per cui i gas all'uscita hanno subito una diminuzione di temperatura (U) e di pressione (p). Discorso inverso per il compressore.

Calcolando il lavoro utile della turbina si dovrebbe considerare, oltre alla differenza di entalpia, anche la differenza di enegia cinetica e di energia potenziale. Il termine potenziale si può trascurare subito, il termine di energia cinetica (quello dovuto alla "velocità" dei gas) si trascura perché molto inferiore alla differenza di entalpia, quindi il lavoro utile di una turbina è Lu = H1-H2 > 0

Di solito si fa confusione e si pensa sempre alla "velocità" dei gas di scarico, cioè si fanno ragionamenti sulla fatto che i gas di scarico escano più o meno velocemente ecc... in realtà questa parte va essenzialmente a trasformarsi in un termine di pressione e le "velocità" entrano in gioco con il famoso "triangolo della velocità" solo quando si va a studiare nel dettaglio la fluidodinamica della turbina, ovvero il sistema "fisico" per cui questa macchina è in grado di realizzare un salto entalpico e trasformarlo in lavoro utile.

un immagine a caso dei triangoli della velocità

il tutto peraltro per spiegare le variazioni di pressioni (come sempre in fluidodinamica: variazione di velocità -> differenza di pressione -> forze -> lavoro)

ciò che importa per il calcolo del lavoro utile però come già detto è essenzialmente la temperatura e i la pressione dei gas e, ovviamente, la loro portata, dato che H (e quindi la sua variazione) è una grandezza estensiva, cioè dipende dalla massa.

[Guest EC2277]

Ecco, io ho fatto i salti mortali per dare una spiegazione abbastanza corretta, ma comprensibile a tutti e poi arriva Jeby, che comincia a parlare di salti entalpici e triangoli delle velocità.

Modificato 21 Marzo 2014 da EC2277

[jeby]

Ahahahah hai ragione, sorry!

[cooter]

OK grazie!

quindi il lavoro prodotto è dato per la maggior parte dalla variazione di energia interna, con diminuzione della temperatura dei gas.

Per caso avete disponibili degli esempi numerici, per farmi un'idea?

Altrimenti domani vado a ricercare fra gli appunti