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venerdì, 29 Marzo 2024
  • L’aftermarket in campo con i powetrain ibridi a prova di emissioni

    L’aftermarket in campo con i powetrain ibridi a prova di emissioni.

    La guerra alle emissioni è molto combattuta e il target fissato dall’Unione Europea per il 2021, 95 grammi di CO2 al km per le auto nuove, sembra piuttosto difficile da ottenere. L’equivalenza con i consumi ci porta infatti a 4,1 litri/100 km per le auto a benzina e 3,6  litri/100 km per le diesel Questo porta alla moltiplicazioni dei powertrain ibridi, che promettono emissioni molto basse nei cicli di prova con investimenti decisamente più contenuti rispetto alle motorizzazioni elettriche pure. In questa corsa all’ibrido si segnalano le mosse dei fornitori, che in alcuni casi sembrano tramutarsi in una sorta di costruttori OEM. Partiamo da Valeo, che aveva già fatto notizia per il suo impegno nei climatizzatori per autobus elettrici e ibridi. Il noto brand francese si è alleato con un altro famoso fornitore, il gruppo Dana, per creare sistemi di elettrificazione a 48 Volt.

    Ingegneria e motori ibridi

    motori ibridiSi tratta di sistemi end-to-end studiati per l’ibridizzazione dei commerciali leggeri e per dare la trazione elettrica a  veicoli passeggeri a 3 e 4 ruote. Valeo contribuirà con inverter e motore mentre Dana fornirà la sua trasmissione e-Gearbox, dedicata ai motori elettrici ad alta velocità di rotazione. Le soluzioni a 48 volt sono interessanti perché la tensione maggiore dei classici 12 V permette di gestire potenze apprezzabili senza le precauzioni, che investono anche la manutenzione/riparazione aftermarket, necessarie nei sistemi da 100 volt e oltre. Vediamo ora la proposta fatta congiuntamente dalla nota società di consulenza ingegneristica Ricardo e dal costruttore cinese Geely, proprietaria di Volvo. Il progetto Magma xEV prevede un motore a combustione ottimizzato per azionare un generatore elettrico che a sua volta carica la batteria e/o energizza un motore elettrico di trazione. Il lavorare a regime costante promette rendimenti termici eccellenti, dichiarati essere del 45% al banco. Si tratta di unità con 4 valvole per cilindro che funzionano secondo un Ciclo Miller (uno schema usato per esempio nel motore Volkswagen1.5 TSI  BlueMotion).

    Magie del Ciclo Miller

    motore autoPossiamo dire che si tratta di motori ad alta compressione nei quali la valvola di spirazione viene chiusa molto in anticipo in modo da diminuire le perdite di pompaggio in aspirazione. Si ottiene quindi una compressione minore che raffredda inoltre la miscela aria-benzina, diminuendo il battito in testa pur con alti rapporti di compressione geometrici. Questo permette di usare miscele magre mentre la fase di espansione ‘lunga’ consente di raccogliere molta energia dai gas della combustione. L’impiego ideale del Magma xEV è nei sistemi ibridi serie e nei range extender. Un’altra soluzione, forse la più vicina alla commercializzazione, è l’MMHP di Mahle, un fornitore ‘classico’ (i suoi pistoni sono famosissimi) che si è saputo riposizionare nelle nuove tecnologie. Il gruppo prevede motori modulari turbo, a 2 e 3 cilindri, che all’occorrenza possono contribuire alla trazione tramite trasmissioni a rapporto fisso o a 2 o 4 marce. Il motore elettrico è sempre collegato alle ruote mentre quello termico può essere accoppiato quando occorre.

     

    Soluzione off-the-shelf

    Il rendimento di quest’ultimo è altissimo pur con sole 2 valvole per cilindro grazie al sistema MJI – Mahle Jet Ignition – che crea una sorta di precamera intorno alla candela. La semplice versione passiva già promette consumi record di carburante (207 grammi/kWh) mentre quella attiva, con iniettore ausiliario in precamera, scenderà a 195 grammi/kWh grazie a miscele molto magre, con rapporto λ di circa 2. Se la batteria è carica il veicolo marcia in modalità elettrica ma se la tensione scende il motore termico la ricarica per contribuire, come detto, direttamente alla trazione qualora si desiderino le massime prestazioni. Mahle stima che il sistema applicato a un SUV compatto porterebbe a emissioni di CO2 nel ciclo WLTP di circa 18 grammi/km. Il peso di questo motore ibrido modulare è paragonabile ad un benzina a 4 cilindri con cambio manuale a 6 marce. Mahle Powertrain attingerà alle competenze multidisciplinari del Gruppo che forniranno praticamente tutti i componenti (compresa l’elettronica di potenza) degli MMHP: ricordiamo che Mahle Aftermarket produce persino strumenti di calibrazione degli ADAS. Si vede chiaramente l’utilità di questi sistemi, soluzioni off-the-shelf capaci di abbassare, con relativa facilità, le emissioni medie di una gamma di modelli entro i futuri, stringenti limiti per le emissioni.

     

    Nicodemo Angì

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