Elettro-turbocompressore Garrett di Mercedes: come funziona e a cosa serve? Di cosa si tratta? Cosa sono i turbocompressori elettrici? E in che modo differiscono dai compressori centrifughi elettrici? Ti invitiamo a leggere anche il nostro precedente articolo su come funziona un turbo-compound, se non lo hai ancora fatto!
I turbocompressori elettrici, come il modello Garrett sviluppato per Mercedes, combinano diversi componenti in un unico dispositivo. Questi includono una turbina a gas di scarico con waste-gate gestita elettronicamente, un core centrale con sistemi di lubrificazione e raffreddamento, un compressore centrifugo con by-pass controllato elettronicamente e un motore elettrico alimentato a 48V per eliminare il turbo-lag.
Immagine di esempio presa dal sito https://www.saito.it
Cos’è il turbo-lag nei turbocompressori?
Il turbo-lag è il ritardo tra la pressione del pedale dell’acceleratore e il momento in cui il turbocompressore genera sufficiente pressione (soprattutto in presenza di turbo maggiorati). Questo ritardo è influenzato non solo dalle caratteristiche del turbocompressore stesso ma anche dall’abbinamento motore-turbo e dalla gestione elettronica del motore.
Ad esempio, lo stesso turbocompressore potrebbe avere un lag di 1 secondo su un motore di grossa cilindrata e un lag di 5 secondi su un motore di cilindrata inferiore con una diversa gestione elettronica. La massa del turbocompressore (inerzia della turbina, dell’albero, dei cuscinetti e del compressore) incide notevolmente sulla reattività del sistema, così come la fluidodinamica delle chiocciole e delle giranti. In generale, più grande è il turbocompressore, maggiore sarà il suo ritardo di risposta. Tecnologie come il VNT, la sovralimentazione bi-stadio e il twin-scroll hanno notevolmente ridotto questo ritardo, ma Mercedes e Garrett hanno scelto di esplorare una soluzione diversa con il turbocompressore elettrico.
Come funziona l’elettro-turbocompressore?
Il sistema prevede che, in particolari condizioni, come una richiesta di coppia o potenza dopo una decelerazione, un motore elettrico brushless acceleri le giranti del turbocompressore prima che i gas di scarico raggiungano la turbina. Questo permette di eliminare praticamente il turbo-lag, passando rapidamente da zero a massima sovralimentazione. Una volta che i gas di scarico iniziano a fornire energia alla turbina, il motore elettrico si disattiva, trasformando il sistema in un turbocompressore tradizionale.
L’elettro-turbocompressore è un sistema complesso che richiede varie connessioni al motore e ai sistemi di controllo e lubrificazione, tra cui:
Entrata e uscita gas di scarico
Entrata e uscita aria atmosferica e compressa
Entrata e uscita lubrificante
Entrata e uscita refrigerante
Connessioni per il controllo della valvola waste-gate e del by-pass
Connessione alla linea di alimentazione del motore elettrico
Connessione alla centralina di controllo del motore elettrico
Differenze tra turbocompressori elettrici e compressori centrifughi elettrici
I compressori centrifughi elettrici sono dispositivi più semplici che utilizzano un motore elettrico per far ruotare una girante centrifuga ad alta velocità, funzionando come compressori. Attualmente, questi sistemi sono utilizzati raramente, principalmente in motori con sovralimentazione bi-stadio. In tali configurazioni, un compressore elettrico genera una prima bassa pressione, che viene poi inviata a un turbocompressore a gas di scarico per ottenere la sovralimentazione massima.
L’elettro-turbocompressore Garrett di Mercedes è un significativo passo avanti nella tecnologia dei turbocompressori, eliminando il turbo-lag e migliorando notevolmente la reattività del motore, offrendo così prestazioni superiori. Anche con questo tipo di turbo viene impiegato lo scambiatore di calore (intercooler) per aumentare la densità di ossigeno in aspirazione.
