Ibridi per il futuro

In molte regioni del mondo, la mobilità elettrica non si diffonderà così rapidamente come in Europa per vari motivi. Per tanto, i propulsori ibridi saranno necessari anche per le autovetture ancora per qualche tempo. Attualmente si stanno sviluppando motori a combustione adatti.

Poiché la trazione completamente elettrica non sarà in grado di affermarsi in tutte le regioni del mondo ancora per qualche tempo per motivi economici o infrastrutturali, i motori a combustione continueranno a essere richiesti anche in futuro. Parallelamente ai tradizionali motori a benzina e diesel, si stanno quindi sviluppando i cosiddetti motori a combustione dedicati, che sono combinati con motori elettrici e possono quindi essere ottimizzati in modo specifico. Ad esempio, il motore a combustione riceve un potente supporto dal motore elettrico a bassa velocità, in modo che il suo funzionamento possa essere ottimizzato per le gamme di velocità e di carico più basse. Questo ha un effetto positivo sui consumi del motore a combustione e del sistema nel suo complesso.

Le società di ingegneria e i principali fornitori dell'industria automobilistica stanno attualmente sviluppando sistemi ibridi sempre più efficienti. Anche il più grande fornitore al mondo, Robert Bosch GmbH, sta lavorando a soluzioni ibride con motori a benzina dedicati, con i quali è possibile sfruttare un ulteriore potenziale di efficienza. Gli ingegneri Bosch hanno analizzato sistematicamente diverse soluzioni di motori ibridi dedicati. La valutazione dell'efficienza è stata poi effettuata anche in combinazione con diversi concetti ibridi. I risultati dei test sui motori dimostrano che il pieno potenziale dell'ibridazione può essere sfruttato solo attraverso propulsori ottimizzati in modo olistico. Jochen Schwarzer, Responsabile Powertrain di Bosch, ha spiegato all'International Engine Symposium di quest'anno a Vienna: "Si può presumere che i futuri requisiti normativi in alcune regioni del mondo potranno essere soddisfatti solo utilizzando tecnologie ibride altamente efficienti o che il loro utilizzo sarà esplicitamente richiesto". Schwarzer ha poi parlato di un motore a benzina a quattro cilindri da 2,5 litri ad aspirazione naturale e alta compressione con ciclo Atkinson e alto tasso di ricircolo dei gas di scarico, che raggiunge un'efficienza massima del 41%, un livello che finora non è stato quasi mai raggiunto per i motori a benzina.

Nei laboratori Bosch sono stati analizzati quattro concetti di DHE (Dedicated Hybrid Engine): DHE1 e DHE2 con turbocompressore, iniezione diretta e miscela stechiometrica o magra, DHE3 senza turbocompressore, ma con iniezione diretta e funzionamento stechiometrico, e DHE4 senza turbocompressore, con iniezione nel collettore di aspirazione e funzionamento stechiometrico. Un'ulteriore ottimizzazione è stata ottenuta con l'uso di candele a precamera.

Il sistema ibrido a 330 volt con due motori elettrici e cambio a 1 velocità non è stato progettato come sistema plug-in. La capacità della batteria è di 2,5 kWh e la potenza di trazione massima possibile è compresa tra 135 e 155 kW. Le simulazioni hanno dimostrato che il concetto DHE2 ha il maggior potenziale di risparmio di CO 2 . In un SUV di fascia media del peso di ben 1500 chilogrammi, è possibile ottenere emissioni di CO 2 pari a 88 g/km, secondo la norma WLTP. Inoltre, il motore a combustione dedicata è adatto anche all'uso di carburanti alternativi fino all'H 2 puro", ha sottolineato il relatore di Bosch.

Anche la grande azienda tecnologica AVL List GmbH, con sede a Graz, sta lavorando intensamente su nuovi sistemi di trazione ibrida. Paul Kapus, responsabile dello sviluppo dei motori a benzina, ha presentato al Motor Symposium presso l'Hofburg di Vienna un sistema ibrido in serie-parallelo con un motore a benzina da 2,5 litri che raggiunge un livello di efficienza notevolmente elevato grazie a un turbocompressore assistito elettricamente. Kapus ha dichiarato: "Gli obiettivi di efficienza dei veicoli stanno aumentando le richieste di efficienza del motore a combustione nei propulsori ibridi. La prossima generazione di motori ibridi con obiettivi di alta efficienza richiede un ripensamento della termodinamica del motore, della gestione termica e del controllo dell'intero veicolo". Nella sua presentazione, Kapus ha descritto lo sviluppo di un motore ibrido dedicato con un'efficienza massima effettiva del 45% e la sua integrazione in un gruppo propulsore serie-parallelo in un veicolo demo SUV. Un'altra caratteristica speciale di questo motore è l'elevatissimo rapporto di compressione di 16,5:1 e l'alto tasso di ricircolo dei gas di scarico, che impedisce la combustione per battitura. Anche il sofisticato sistema di gestione termica del motore e del veicolo è di fondamentale importanza per un funzionamento stabile a temperature ambientali estreme. Questo comprende circuiti di raffreddamento controllabili per il ricircolo dei gas di scarico e l'aria di sovralimentazione, nonché il disaccoppiamento del vano motore attraverso l'isolamento e la chiusura variabile della griglia del radiatore.

Il motore a benzina a corsa lunga è caricato da un turbocompressore Garrett a geometria variabile assistito elettricamente, che assicura un controllo preciso della pressione di sovralimentazione e l'alimentazione di aria secondaria durante il riscaldamento del convertitore catalitico. Una caratteristica della nuova testata DHE è il concetto di camera di combustione con tre candele: una grande al centro tra le quattro valvole e due più piccole alla periferia della camera di combustione. Ciò garantisce una combustione stabile in tutti i campi di funzionamento.

La trasmissione ibrida in serie-parallelo funziona con tre motori sincroni a magneti permanenti - un motore per asse per la trazione integrale del veicolo di prova Mitsubishi Outlander PHEV, oltre al generatore di avviamento. Nei test WLTP e su strada, il consumo di carburante è stato ridotto di ben il 15% rispetto al modello base. Il sistema di depurazione dei gas di scarico di questo propulsore comprende un primo catalizzatore riscaldato elettricamente, un secondo catalizzatore a tre vie e un filtro antiparticolato.