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

[4ruotelover]

hem hem..non vorrei dire ma...

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

Interessante, sarei curioso di sapere di più!

 

[perdegola]

Non sono ben riuscito a capire i vantaggi della soluzione Honeywell. Qual'è il vantaggio di avere due compressore (sempre radiali?) accoppiati con una sola turbina assiale invece che radiale??

 

[gallongi]

primo fra tutti ,elimini i problemi di ingombro nel vano motore,cosi puoi metterlo su modelli di varie categorie...poi,chiaramente ci saranno vantaggi in termini di resa,dati i movimenti dei flussi...

 

[saturno_v]

Non sono ben riuscito a capire i vantaggi della soluzione Honeywell. Qual'è il vantaggio di avere due compressore (sempre radiali?) accoppiati con una sola turbina assiale invece che radiale??

No se noti bene nel video il flusso entrata, il compressore e' assiale.....permette un'andamento della curva di sovrappressione piu' regolare e progressiva migliorando i tempi di risposta ed in futuro aggiungendo piu' stadi, limitare la velocita' di rotazione del compressore....

C'e' un parallelo nel mondo aeronautico, i primi turbogetti erano centrifughi, richiedevano elevatissimi regimi di rotazione ed erano piu' inefficienti come resa totale, in seguito si passo' ai compressori assiali che si rivelarono assai superiori come rendimento ed affidabilita'.

 

[4ruotelover]

Riprendo la soluzione DualBoost di Honywell.

Qui l'obiettivo principale è stato quello di abbattere i tempi di risposta del turbogruppo, riducendo le inerzie delle giranti. Ciò è stato realizzato sia sul lato compressore che sul lato turbina.

Iniziamo dal secondo. Una macchina assiale fornisce i massimi valori di rendimento in corrispondenza di bassi lavori specifici ed elevate portate. All'opposto, una macchina radiale si trova nel campo di elevati rendimenti in corrispondenza di alti lavori specifici e basse portate. L'adozione quindi di una turbina assiale consente di ridurre, a parità di portata smaltita, le dimensioni della girante ed ottenere di conseguenza una più rapida risposta della turbina. Il maggiore smaltimento di portata assicurato da una macchina assiale è ascrivibile alla presenza di una componente assiale della velocità assoluta, che rimane circa costante lungo l'asse della macchina.
Occorre però una precisazione: la turbina impiegata non è perfettamente assiale come accade nei motori a reazione destinati ai velivoli, infatti il flusso ha un ingresso radiale e poi tramite un elemento tronco-conico viene deviato in direzione assiale. Questa scelta che va a discapito della perfetta regolarità del flusso lungo l'asse della macchina, permette di avere un ingombro longitudinale più contenuto e paragonabile a quello di una turbina centripeta.

Passiamo al compressore. Qui sono stati impiegati due compressori radiali, ossia ingresso assiale ed uscita radiale. Le due giranti, speculari tra di loro, sono alimentate da due flussi separati, i quali vanno a convergere lungo la sezione di uscita della macchina, che è comune. Nel compressore più esterno, il flusso entra assialmente, esattamente come accade nei tradizionali turbocompressori, mentre la particolarità si trova osservando l'ingresso nel secondo compressore più interno. Qui infatti il flusso entra radialmente e viene deviato in direzione assiale, ancora una volta tramite un elemento tronco-conico. Il tutto va ancora a vantaggio dell'ingombro longitudinale.
La presenza di due compressori in luogo di uno solo, permette l'impiego di due giranti di dimensioni ridotte e quindi di inerzia ridotta.

http://turbo.honeywell.com/whats-new-in-turbo/video/gasoline-dualboost-turbo/

 

[gallongi]

Scusa alla fine la differenz terra terra tra assiale e radiante e' la superficie e la direzione del flusso no? Uno parallelo alla girante ( assiale) l'altro investe frontalmente ....giusto? In aggiunta alla questione degli ingombri avendo due giranti sullo stesso asse...capito bene?

 

[4ruotelover]

Scusa alla fine la differenz terra terra tra assiale e radiante e' la superficie e la direzione del flusso no? Uno parallelo alla girante ( assiale) l'altro investe frontalmente ....giusto? In aggiunta alla questione degli ingombri avendo due giranti sullo stesso asse...capito bene?

Esatto: in una turbomacchina assiale il flusso si mantiene parallelo all'asse della macchina. Viceversa in una turbomacchina radiale avviene una deflessione del flusso che passa dalla direzione radiale a quella assiale nel caso di una turbina e dalla direzione assiale a quella radiale nel caso di un compressore.

Tanto per intenderci. Se hai in mente un motore a reazione destinato ai velivoli, ecco quello è composto da un compressore multistadio assiale e da una turbina multistadio assiale. Viceversa in un classico turbocompressore automobilistico, trovi un compressore ed una turbina radiale.

Allego magari qualche immagine che in genere chiariscono meglio i concetti

Attached files /attachments/1424749=17273-CF6 Turbofan.gif /attachments/1424749=17272-images-1.jpeg

 

[skamorza]

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)

non sono d'accordo: specialmente in presenza di un cambio manuale la sensazione di motore "smorto", particolarmente nelle partenze in salita è molto evidente. molti motori anche moderni, dotati di grande coppia e potenza, sembrano tristi sino ad un certo regime di giri. in considerazione anche della scarsa propensione a girare alto dei td, la presenza della spinta della turbina sin dai regimi bassissimi sarebbe l'uovo di colombo. inho.

 

[gallongi]

Esatto: in una turbomacchina assiale il flusso si mantiene parallelo all'asse della macchina. Viceversa in una turbomacchina radiale avviene una deflessione del flusso che passa dalla direzione radiale a quella assiale nel caso di una turbina e dalla direzione assiale a quella radiale nel caso di un compressore.

Tanto per intenderci. Se hai in mente un motore a reazione destinato ai velivoli, ecco quello è composto da un compressore multistadio assiale e da una turbina multistadio assiale. Viceversa in un classico turbocompressore automobilistico, trovi un compressore ed una turbina radiale.

Allego magari qualche immagine che in genere chiariscono meglio i concetti

bene,credo di aver capito,grazie molte

 

[saturno_v]

Aggiungo una spiegazione terra terra all'ottima ed esaustiva esposizione fornita da 4ruotelover (ha battuto la mia pigrizia )

In una turbomacchina assiale, il guadagno sta nella regolarita' del flusso e soprattutto, in macchine a piu' stadi, nella possibilita' di realizzare un innalzamento della sopvrapressione piu' progressivo (e complessivamernte maggiore) rispetto ad una turbomacchina centrifuga.... in parole molto povere, il flusso non deve "deviare" di 90 gradi

Tra i vantaggi (nei motori aeronautici) c'e' l'abbassamento del regime di rotazione a parita' di prestazioni (spinta) richieste,...ad es i primi turboreattori centrifughi potevano superare i 150.000 giri al minuto mentre un moderno turboreattore assiale raggiunge regimi di circa 30.000 giri...le moderne turboventole civili anche meno.

In un moderno motore a getto ad altre prestazioni (impieghi militari a velocita' supersoniche) il massimo dell'efficienza si raggiunge rallentando il flusso in entrata a velocita' subsoniche tramite l'uso di prese d'aria particolari che sfruttano il formarsi di onde d'urto (non mi sto a divulgare troppo sull'argomento), un turbogetto centrifugo non sarebbe in grado di formire le spinte elevate richieste partendo da un flusso in entrata subsonico.

Occorre però una precisazione: la turbina impiegata non è perfettamente assiale come accade nei motori a reazione destinati ai velivoli

Infatti come hai detto tu ci sono problemi di ingombro che impongono compromessi...

Tra l'altro in aggiunta a quanto detto da 4ruotelover qui:

Una macchina assiale fornisce i massimi valori di rendimento in corrispondenza di bassi lavori specifici ed elevate portate. All'opposto, una macchina radiale si trova nel campo di elevati rendimenti in corrispondenza di alti lavori specifici e basse portate. L'adozione quindi di una turbina assiale consente di ridurre, a parità di portata smaltita, le dimensioni della girante ed ottenere di conseguenza una più rapida risposta della turbina. Il maggiore smaltimento di portata assicurato da una macchina assiale è ascrivibile alla presenza di una componente assiale della velocità assoluta, che rimane circa costante lungo l'asse della macchina.

Ed in parte come conseguenza di queste differenze, i compressori centrifughi sono piu' soggetti alla condizione chiamata stallo assi-simmetrico con conseguentemente potenzialmente disastrosa reversione di flusso, quando si tende a spingerli verso la parte alta della capacita' di portata

Per chi volesse ulteriormente esanimane le differenze tra turbomacchine assiali e centrifughe

http://www.frankwhittle.co.uk/content.php?act=viewDoc&docId=7&docFatherId=1&level=sub

Un manuale ingegneristico che spiega in dettaglio la differenza nel rendimento

http://books.google.com/books?id=zPAFHyHctRUC&pg=PA220&lpg=PA220&dq=A+Comparison+of+Axial+and+Centrifugal+Compressor+Gas+Turbines&source=bl&ots=lmCovMPuzi&sig=-EDOSgpoMBu1QrYJkuScOCJsAWw&hl=en&sa=X&ei=429wUOzhCMO1iwLj_oCYBg&sqi=2&ved=0CB0Q6AEwAA#v=onepage&q=A%20Comparison%20of%20Axial%20and%20Centrifugal%20Compressor%20Gas%20Turbines&f=false

Per chi volesse un'infarinature del ciclo Brayton, il fondamento su cui si basano le turbine a gas

http://en.wikipedia.org/wiki/Brayton_cycle

 

[saturno_v]

Un Rolls Royce Derwent, uno tra i primi turbogetti (centrifughi) in servizio operativo sull'intercettore Inglese Gloster Meteor...aveva la cattiva abitudine di distruggere il compressore in condizioni particolari, quando si presentava una reversione di flusso

Poi abbiamo il mitico General Electric J79, il motore dell'F-104 e de Phantom, un classico esempio di turbogetto assiale (compressore a 17 stadi)....

Infine ecco una delle tuboventole piu' moderne in servizio, il Rolls Royce Trent.....meno del 20% del flusso in entrata va in turbina!!! Ha una efficenza in termini di rendimento fenomenale

Attached files /attachments/1425061=17280-Derwent.jpg /attachments/1425061=17281-J79.jpg /attachments/1425061=17282-trent.jpg

 

[saturno_v]

Questo invece e' il Junkers Jumo 004 il primo assoluto turbogetto in regolare servizio al mondo, montato sull'intercettore Tedesco Me. 262 verso la fine della seconda guerra mondiale.....come potete vedere era gia' assiale e non centrifugo.....e sti Tedeschi son sempre loro, l'avevano gia' capito quale era la soluzione migliore!!!

Attached files /attachments/1425069=17284-Jumo.jpg

 

[mur17]

Avevo scritto nel vecchio post poi è stato spostato e non ho avuto risposte,in particolare in merito al multistadio, quindi copio il messaggio che saturno sembra esperto del settore.Ci lavori?

Messaggio originale(Ovviamente trascurate la parte di risposta)

Sì esatto, però non è quello il vero vantaggio,ma bensì la riduzione dell'inerzia della turbina, quindi minor tempo del transitorio della turbina e di conseguenza essendo sul medesimo albero una più veloce compressione dei gas da parte dei, in questo caso due, compressori e di conseguenza un repentino incremento della coppia in termini di tempo ma non di valore.In realtà l'efficenza ottenibile in turbina assiale è inferiore a quella ottenibile con una radiale,ma qui è solo un discorso di tempi di risposta. Per chi dice il multistadio non capisco quale sia il vantaggio di avere dei multistadio in serie sulla turbina,o meglio si potrebbe fare degli splitting tra stadi per ottenere l'esatta espansione richiesta,ma la vedo molto dura in termini di perdite aerodinamiche