VTES: il compressore elettrico di Controlled Power Technologies

Controlled Power Technologies ha presentato VTES, un turbocompressore comandato elettricamente: elimina turbo-lag e inquinanti fino all’89%

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La Controlled Power Technologies (CPT) ha presentato VTES, un compressore attivato da un motore elettrico che consente di incrementare la massa d’aria aspirata indipendentemente dalla velocità del motore, eliminando di fatto il ritardo di risposta tipico dei motori turbo. L’idea non è nuova, ma le notevoli difficoltà applicative ne avevano sconsigliato l’utilizzo, almeno fino ad oggi.

Attualmente la soluzione standard è l’attivazione del turbo compressore attraverso i gas di scarico. La massa d’aria spinta nei cilindri dipende quindi dalla velocità di rotazione del motore: se il guidatore richiede maggiore potenza, l’aumento della massa d’aria (e quindi quella di benzina o gasolio bruciabile in modo “pulito”) si avrà solo quando il motore salirà di giri, un controsenso che va sotto il nome di turbo-lag, con notevoli ripercussioni su prestazioni ed emissioni del motore. Da qui la necessità di gestire la portata d’aria svincolandosi dalle condizioni operative del motore.

Con l’elettricità si riduce il particolato

Le applicazioni possibili sono molte. La prima proposta da CPT è la riduzione del particolato prodotto dai motori diesel. Alla richiesta di maggiore potenza, non potendo aumentare la portata d’aria (non essendoci la valvola a farfalla) l’unica soluzione è quella di arricchire la miscela aria/gasolio, conseguentemente parte del combustibile non brucerà bene, producendo il particolato. Il motore aumenterà la sua velocità producendo molti inquinanti, e solo successivamente il turbo riuscirà ad aumentare la portata d’aria, permettendo alla miscela di bruciare bene.

Questo fenomeno potrebbe essere fortemente limitato se alla richiesta di maggiore potenza, si potesse associare subito una maggiore quantità d’aria. In questo modo l’eccesso di benzina non produrrebbe una miscela troppo grassa e quindi verrebbe a ridursi il particolato prodotto.

La gestione del compressore permette di controllare la portata d’aria al motore, indipendentemente dalle condizioni operative del motore ed in tempi estremamente bassi. Grazie alla sua bassa inerzia sono sufficienti solo 350 millisecondi per passare dalla velocità minima alla massima (70 mila giri/min), tempi inimmaginabili per un turbocompressore. La sperimentazione su un motore diesel da 3 litri ha evidenziato una riduzione degli inquinanti pari all’89% richiedendo un incremento di coppia da 1250 giri/min.

Il VTES potrebbe dare un contributo significativo al rispetto delle normative che entreranno in vigore nel 2012, dove per la prima volta verranno valutate le emissioni durante i transitori del motore e non più esclusivamente nel funzionamento a regime.

E’ applicabile a motori diesel e benzina

I vantaggi non si fermano alle applicazioni sui motori diesel, infatti le dimensioni compatte permettono l’installazione anche su motori benzina aspirati, migliorandone le prestazioni ai bassi regimi e riducendo l’utilizzo della valvola a farfalla, a vantaggio di consumi ed emissioni.

Ovviamente non esistono solo vantaggi in questa soluzione: le velocità di rotazione del compressore sono sensibilmente più basse di quanto ottenibili con un turbo, dove si raggiungono (e talvolta si superano) velocità di 180 mila giri/min. Ciò significherà una minore portata massima, quindi minore potenza, a meno di non utilizzarlo in coppia con un turbo tradizionale.