Un motor turbo hibrido

Turbo hibrido: qué es y cómo funciona

¿Alguna vez has oído hablar del turbo híbrido?

En la lucha continua entre los motores de combustión interna y los motores eléctricos hay quienes continúan su cruzada contra los motores diésel a favor de una rápida expansión de la movilidad a batería. Y quienes, en cambio, creen que los motores de combustibles fósiles todavía tienen mucho decir y puede mejorarse aún más y hacerse más ecológico y económico.

Entre ellos se encuentra sin duda Garrett, una empresa que produce turbocompresores y que ha desarrollado un innovador sistema de sobrealimentación, llevando a la producción de automóviles una tecnología que hasta ahora era prerrogativa exclusiva de los monoplazas de Fórmula Uno. Hace poco lanzaron el Garrett E-Turbo, un innovador turbocompresor de gases de escape electrificado. O, mejor dicho, turbo híbrido.

Qué es el turbo hibrido

Para entender de la mejor manera posible el funcionamiento del turbo hibrido, utilizaremos una imagen realizada por Renault hace unos meses, cuando presentó sus nuevos motores para la F1. Estos tipos de motores se dividen en 6 partes principales.

Qué es el turbo hibrido

Motor de Combustión Interna (ICE): Este es el componente principal donde se bombea el combustible y que produce la mayor parte de la energía. Es un motor de 1.6 litros con cilindros de 6 V. El movimiento de los pistones genera la rotación del cigüeñal que en consecuencia transmite el movimiento a las ruedas. Una mezcla adecuada de aire y combustible se inserta en el cilindro donde la compresión de la cámara de combustión hace que la mezcla explote lo que le da el empuje necesario al pistón para continuar su movimiento. En la fase de “escape”, los gases calientes son expulsados ​​del cilindro y dirigidos hacia el segundo elemento.

Turbo Compresor (TC): es el segundo elemento fundamental y está compuesto por una turbina y un compresor conectados en un mismo eje que pasa por el centro de los dos componentes. Los gases calientes llegan a la turbina y ésta comienza a girar. El funcionamiento es similar al de un aerogenerador, pero mucho más pequeño y con velocidades de rotación mucho más altas. El giro de la turbina activa el compresor que tiene exactamente la función contraria, es decir, toma aire del exterior, lo comprime y lo envía al motor de combustión interna con el fin de mejorar la eficiencia de la mezcla que explotará en la combustión. cámara.

Unidad de generador de motor-cinética (Mgu-K o Motor Generator Unit-Kinetic): es descendiente directo del KERS (Kinetic Energy Recovery System) por lo que recupera la energía cinética durante el frenado y la acumula en la batería.

Unidad Motor Generador-Calor (Mgu-H o Motor Generator Unit Heat): es el elemento que recupera la energía térmica del turbo.

Baterías (ES): donde se recoge toda la energía recuperada y luego se reutiliza.

Electrónica de control (CE): es la unidad de control con la difícil tarea de conectar la corriente alterna de las dos MGU y la corriente continua de la batería.

Turbo hibrido: nacido para la Fórmula 1

Sin embargo, a diferencia de las tecnologías que han aparecido en el mercado en los últimos años, como cuando se reemplaza un motor eléctrico en la turbina (lado caliente) para accionar el compresor (lado frío) ya no a través de los gases de escape sino a través de un sistema eléctrico de 48 Voltios, en este sistema de sobrealimentación el turbocompresor sigue estando igualmente compuesto por una turbina y un compresor y es accionado igualmente por los gases de escape del motor térmico.

Sin embargo, gracias a la introducción de un pequeño motor-generador eléctrico de apoyo accionado por un unidad de control, es capaz de reducir el turbo-lag (retraso de respuesta del turbo) y la dispersión de energía y producir un mayor grado de sobrealimentación (presión más alta), mejorando en última instancia la eficiencia general.

Turbo hibrido qué es y cómo funciona

Cero turbo-lag y recuperación de energía

Queriendo entrar en detalles, el motor eléctrico no solo apoya al turbocompresor de gases de escape en las fases de activación para reducir el turbo-lag, sino que también permite recuperar la energía cinética que, alternativamente, terminaría dispersándose específicamente durante las fases de rotación libre del eje motor, y la adopción de un impulsor de compresor de mayor diámetro para lograr un mayor grado de sobrealimentación.

Por lo tanto, gracias a esta tecnología, ya no se puede dimensionar hacia abajo para minimizar el retraso en la respuesta y reducir la inercia, sino que se podrá apuntar a lograr un mayor rendimiento sin preocuparse por el turbo-lag que se reducirá a cero desde la intervención del motor generador eléctrico. El propio motor generador recuperará la energía en las fases de liberación enviándola a una batería que se utiliza para alimentar el sistema híbrido del coche.

Más potencia y par

Una nueva solución para eliminar el turbo-lag por tanto que se basa en la electrificación de la unidad de sobrealimentación, un camino ya seguido por otras empresas como BorgWarner (e-Booster) y Volvo (con su Power Pulse), el primero con la electrificación de un solo pequeño compresor que se añade al clásico sistema de sobrealimentación y el segundo con la adopción de un chorro de aire comprimido para acelerar el turbo en las fases de mayor necesidad.

Aunque todavía está en desarrollo, en 2021 empezaron a comercializarse los primeros modelos de turbo hibrido pensados para el «uso normal en carretera», o sea, fuera de los circuitos de F1. Hablamos, de toda forma, de vehículos y motores premium de alto rendimiento.

Como hemos visto antes, las ventajas son notables:

  • el sistema permite un aumento de potencia del 16%
  • un incremento del par motor del 10,5%
  • una reducción del tiempo del 25% en rodajes a 60-100 km/h.

Ejemplos de motores turbos hibridos

Una de las aplicaciones más recientes del turbo híbrido (ya hablamos del verano de 2022) atañe al sector de los prototipos LMDh, una nueva clase de Hypercar del Campeonato Mundial de Resistencia de la FIA a partir de 2023 junto con el Le Mans Hypercar .

El corazón del BMW M Hybrid V8 está impulsado por un motor híbrido turboalimentado de ocho cilindros P66/3.

Cuenta con una unidad eléctrica adicional y se basa en la unidad DTM utilizada en el BMW M4 DTM en 2017 y 2018. Aquí debajo lo tienes:

Ejemplos de motores turbos hibridos

Turbo híbrido opiniones

En realidad, a pesar de las grandes promesas que trae consigo el turbo híbrido, la mayoría de los fanáticos de las carreras deportivas y de la Fórmula 1 no han recibido con agrado la llegada de esta novedad.

En primer lugar, por la propia naturaleza de las competiciones (La semi-electrificación de la F1 habría arruinado la competición), luego también por las dudas sobre el ahorro real en términos de eficiencia y contaminación (una veintena de V12 en la F1 contaminan menos que los coches en el estacionamiento de un congreso de ambientalistas).

Sin embargo, la aplicación del turbo híbrido avanza, inexorablemente, y afectará a todos los coches de altas prestaciones, tanto en el ámbito deportivo como no.

Solo el tiempo dirá si este concepto innovador podrá ganar más apoyo.

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