Il turbo... nei diesel Audi provano a farlo elettrico!

[FurettoS]

La notizia circola da un pò ma non ho avuto il tempo di informarmi, vero è che da quando è apparsa la sovralimentazione nei diesel, gioia di tutti i gasolisti incalliti, si è presentato quasi in maniera congenita il problema del turbo lag (ritardo nella risposta del motore rispetto all'immediata richiesta di potenza nei bassi regimi e alla pressione dell?acceleratore; in pratica, finchè non sale di giri, il motore non spinge) un problema che inizialmente non ha destato molto interesse ma che nel corso di anni di sviluppo e nell'acerrima battaglia con il fratellastro a benzina ha iniziato ad assumere un certo peso.

Gli ingegneri si sono così attrezzati e sbizzarriti applicando soluzioni di vario genere portando nei motori a gasolio l'introduzione, inizialmente, di turbine a geometria variabile ed arrivando a turbine twin-scroll, doppie turbine di dimensioni diverse (una piccola a bassa inerzia per i regimi più bassi e una grande per quelli più alti) che lavorano in tandem o addirittura tre turbine (come sulla Bmw 550d).

Soluzioni molto ricercate ma che alla fine non hanno debellato "in todo" il problema poichè di base rimane un principio cardine e cioè, nello spunto da fermo i gas di scarico hanno poca energia e quindi non si riesce a pompare subito nel motore aria in quantità sufficiente per rendere pronta ed immediata la risposta del motore.

A questo annoso problema chiaramente ci sta studiando su anche Audi e forse una pezza sembrano avercela messa grazie all'adozione di un "turbo elettrico", definizione un pò impropria poichè in verità elettrico non è il turbo ma una sorta di "volumetrico" gestito dalla centralina che sostanzialmente "pompa" aria nella turbina non appena si accelera e quindi già ai bassi regimi. In questo modo la turbina ha subito la spinta necessaria per dare lo spunto al motore.

Soluzione piuttosto semplice ma efficace, quindi tutto a posto verrebbe da dire... non proprio. La batteria dedicata funziona a 24 V e non è "piccola" oltretutto è previsto che l?energia per il compressore arrivi dal recupero dell?energia cinetica in frenata quindi bisogna attrezzarsi per giocare molto sul fattore "elettrico".

Di positivo c'è che chi lo ha provato ne è rimasto entusiasta poichè la spinta che il motore offre è immediata ed istantanea, sembra che in un'ipotetica partenza al semaforo di due identiche vetture, una dotata del tradizionale biturbo e l'altra con il biturbo elettrico, quest'ultima ė capace di rifilare la lunghezza di oltre due macchine nell'arco dei primi 3? di accelerazione! Però.

Sperando che Audi risolva presto le problematiche dovute alle batterie ed alle tensioni in gioco questa soluzione potrebbe essere adottata praticamente ovunque nei diesel della casa, diffondendo finalmente l'eterna e tanto attesa sigla Bi-TDI!

Attached files /attachments/1424222=17241-turbo elettrico_2.jpg /attachments/1424222=17240-turbo_elettrico.jpg /attachments/1424222=17242-Vilumetrico_audi.jpg

 

[zeusbimba]

Furè, ne abbiamo già parlato quando è uscito 2 settimane fa su 4ruote... e poi io sono più avanti, guarda che post avevo aperto più di 2 anni fa......

http://forum.quattroruote.it/posts/list/9267.page

sono troppo avanti....

 

[G5]

Da aggiungere che è una soluzione alla quale più di un costruttore sta' lavorando .....

 

[4ruotelover]

Ok perfetto, grazie Furetto!
Allora possiamo proseguire qui.
Magari riporto un breve riepilogo delle soluzioni che abbiamo già analizzato.

 

[fabioklr]

L'idea e' ottima ed e' gia' venuta in mente a tanti.

Il problema e' sempre il come.
Ovvero trovare una soluzione che minimizzi l'aumento di costi (in primis) e inaffidabilita' del motore.

A vedere le immagini sembrerebbe uno schema simile a quello del biturbo p.es. 1.4 TSI (compressore meccanico roots piu' turbo, dove il compressore attacca e stacca tramite una frizione elettromagnetica)

Dove il vantaggio sarebbe quello di non far gravare la potenza necessaria alla compressione al motore in maniera diretta ma indiretta tramite batteria.

Chiaramente questo darebbe un piccolo vantaggio nella fase di spunto rispetto al compressore roots. Al costo di un impianto aggiuntivo elettrico non proprio banalissimo.

Bisogna capire chi avra' voglia di "rischiare" immettendo e producendo in grande serie questa soluzione.

Fossi io un produttore d'auto chiederei al mio marketing uno studio sui costi/benefici e periodo necessario a passare in attivo con questa soluzione.

Perche' mentre il turbo ha davvero rivoluzionato il mondo motoristico dando un grosso incremento di efficienza, questo sistema avrebbe un vantaggio secondo me minimo al momento (accelerazione dai bassissimi regimi)

 

[4ruotelover]

Soluzione Honda: Variable Flow Turbo (VFT)

In modo analogo al VGT (acronimo di "Variable Geometry Turbocharger") realizza ai bassi regimi una riduzione della sezione di passaggio, atta ad incrementare la velocità della corrente fluida ( Sappiamo infatti che la portata massica si conserva e questa è definita come prodotto tra la densità del fluido, la velocità dello stesso e la sezione di passaggio. Ora se la densità non si modifica all'interno del VGT e del VFT e la portata massica si conserva, dovrà necessariamente aumentare la velocità del fluido se si riduce la sezione di passaggio). La differenza tra il VGT ed il VFT sta nel come viene realizzata la riduzione di sezione. Nel primo viene operata tramite un attuatore che fa ruotare le pale statoriche della turbina, nel secondo tramite l'introduzione di una valvola.
Il VGT rimane senz'altro più sofisiticato ed efficiente, ma il VFT nella sua semplicità dovrebbe dare un valido contributo.

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[4ruotelover]

Soluzione Honeywell: Gasoline DualBoost Turbo

Gasoline DualBoost turbo technology ushers in a new concept in gasoline turbocharging that significantly improves ?time-to-torque? while delivering impressive steady-state performance. For the first time in automotive history, gasoline DualBoost employs an axial turbine more commonly found in aerospace applications, and couples it with a dual-sided compressor first introduced in diesel applications by Honeywell.

Engine Range
Honeywell gasoline DualBoost turbo can be used on two types of engines: those with a focus on fuel economy through engine downsizing and down speeding and those with a focus on performance enhancement. It is mostly suited for engines with a displacement of 1.4L and above.

Key Features
While turbos in production today generally feature radial turbines, in which the air flows in vertically and exits horizontally, the latest gasoline turbo technology from Honeywell uses the industry?s first axial turbine with air flowing in horizontally and exiting in the same direction. While axial turbines are common in Aerospace, adapting them for automotive applications has required some serious out-of-the-box thinking on the part of Honeywell engineers.

Three features have made Honeywell?s axial turbines unique: zero-reaction aerodynamics, no nozzles and tall-blade design. The three characteristics, working in unison, enabled the axial turbines to attain higher specific speed, allowing for smaller size for the same flow, thereby lowering inertia by up to 40 percent. In addition, the axial turbines are designed for good efficiency under pulsating flows and improve catalyst light-off.

The adoption of axial turbine design, due to its smaller size, has created two technical challenges: speed match with compressor and thrust load balancing. On both accounts, Honeywell?s dual-compressor technology is a perfect match.

First adopted in Honeywell?s award-winning VNT? DualBoost turbocharger for diesel engines, the dual-sided compressor provides a significantly higher operating speed for the same air flow. As a result, it?s an ideal speed match for the axial turbine wheel, and its smaller size reduces inertia by 20 percent, contributing to increased throttle responsiveness. The dual-sided design also allows for ?zero thrust? from the compressor wheel, so there?s no need for the turbine wheel to balance ?pulling? from the compressor side of the turbo.

Key Benefits
By adopting a system approach, Honeywell engineers succeeded in combining innovations in both turbine and compressor stage, and the result is a smaller turbo that matches the aerodynamics of a larger one while delivering 25 percent improvement in time to torque. Enabling faster acceleration and better fuel efficiency through extreme engine downsizing, Honeywell gasoline DualBoost offers a package irresistible to carmakers and drivers alike.

http://turbo.honeywell.com/whats-new-in-turbo/video/breakthrough-in-gasoline-turbocharging/
http://turbo.honeywell.com/assets/pdfs/120202-EN-Vienna-Motor-Symposium-Presentation.pdf

Note:
Fonte: Honeywell
Si ringrazia saturno_v per avere riportato questa soluzione

Attached files /attachments/1424285=17248-Dual-Boost-_2-von-2_.gif

 

[4ruotelover]

Soluzione Twin Scroll Turbo

La tecnologia twin scroll ha lo scopo di ridurre le interferenze tra gli impulsi di pressione provenienti dai singoli cilindri, originati dal fatto che le fasi di scarico sono sfasate tra di loro. Si può alimentare in questo modo la turbina con un flusso più regolare.
Essa si realizza, nel caso ad esempio di un motore a 4 cilindri, nel raggrupparli a due a due, formando due collettori di scarico che si affacciano separatamente alla sezione di ingresso della turbina. Si ottiene in questo modo l'obiettivo di isolamento gasdinamico voluto.
La tecnologia twin scroll si può applicare sia ai motori a ciclo Otto che a quelli a ciclo Diesel.

Attached files /attachments/1424309=17252-modp-0906-03-o-twin-scroll-diagram.jpg /attachments/1424309=17251-TurboTwinScroll_P0017850.jpg /attachments/1424309=17253-volvo_twin_scrollcut_away.jpg

 

[4ruotelover]

Ok perfetto, grazie Furetto!
Allora possiamo proseguire qui.
Magari riporto un breve riepilogo delle soluzioni che abbiamo già analizzato.

Vai tranquillo 4ruotelover, le cose dette nell'altro 3d sono molto interessanti anche perchè le sovralimentazioni sono diventate un punto essenziale dei motori moderni.

Ecco fatto, riassunto terminato.

 

[4ruotelover]

Per abbattere i temi di risposta del turbogruppo ai bassi regimi ci sono due scuole di pensiero: la prima prevede l'adozione di soluzioni che interessano la fluidodinamica, mentre la seconda cerca l'impiego di un azionamento elettrico.
Audi ha in questo caso sposato la seconda scuola di pensiero, abbinando ad un tradizionale turbocompressore a gas di scarico un compressore azionato da un motore elettrico. Quest'ultimo funziona solo ai bassi regimi, mentre al di fuori di tale condizione viene escluso attraverso una valvola di by-pass.
Il problema di questa soluzione è che aggiunge, a monte, una notevole complicazione, deputata allo stoccaggio di energia ed all'alimentazione del compressore. Nello specifico Audi ha addirittura introdotto una sorta di sistema ibrido, definito iHEV.
Rimango pertanto anch'io dubbioso, non tanto sulla bontà complessiva di questa soluzione, quanto sul rapporto costi/benefici, considerando anche che qui stiamo parlando di un V6, ma a cascata dovrebbe in seguito coinvolgere anche gli L4. Insomma, si tratta senz'altro di un'ottimo risultato nella dimensione della ricerca&sviluppo, ma forse ancora difficilmente traducibile nella produzione di serie.

 

[reFORESTERation]

hem hem..non vorrei dire ma...

http://www.quattroruote.it/notizie/new-tech/subaru-allo-studio-un-turbo-elettrico

 

[FurettoS]

Sui turbo ormai ci stanno lavorando in tanti poichè è il sistema che vuoi per il downsizing, vuoi per il rendimento, è quello che si sta diffondendo di più e chiaramente vengono coinvolti anche i produttori dei componenti.

Sono previsti incrementi piuttosto consistenti nell'utilizzo di questo componente negli anni a venire visto la sempre maggior diffusinoe di motori sovralimentati che spazia dalle cilindrate piccole sino a quelle più grandi, quindi credo sia fisiologico che le case invenstano in questo sistema.

Con molta probabilità il primo che arriverà al giusto compromesso costi/benefici (quindi anche dal punto di vista produttivo) darà una svolta non solo a se stesso ma anche al mondo automotive.

Sotto questo aspetto non si può che sperare che la concorrenza nello studio spinga ad arrivare a soluzioni valide il prima possibile.

Ps.

Un doveroso grazie a 4ruotelover che con pazienza ha trasferito quì gli interessanti argomenti elencati in questo thread.

 

[gallongi]

hem hem..non vorrei dire ma...

http://www.quattroruote.it/notizie/new-tech/subaru-allo-studio-un-turbo-elettrico

grande giuse,volevo farlo io..anche subaru ha allo studio un turbo elettrico...

 

[gallongi]

Ok perfetto, grazie Furetto!
Allora possiamo proseguire qui.
Magari riporto un breve riepilogo delle soluzioni che abbiamo già analizzato.

grazie del riassunto,quattro ( nota che nomignolo t'ho dato )

 

[4ruotelover]

@Furetto e Gallongi: Ma di niente, è stato un piacere! Carino il nomignolo, è anche a tema qui nella room Audi!