Doppia sovralimentazione e pistoni in acciaio nel futuro Renault

Renault intende generalizzare il downsizing delle motorizzazioni termiche passando a motori con doppio turbo

3 dicembre 2013 - 11:00

Pioniere del turbo negli anni '70 grazie alla Formula 1, Renault conosce a fondo tale tecnologia, che applica a tutte le motorizzazioni di nuova generazione. Per andare ancora più nel dettaglio, Renault presenta tre innovazioni motore: la doppia sovralimentazione, per ottenere un ulteriore miglioramento delle performance, riducendo parallelamente consumi ed emissioni; l'inclinazione del motore, per installarlo in un volume ridotto; e una tecnologia di pistoni in acciaio, con una geometria ispirata alla F1, destinata a ridurre le perdite per attrito.

MOTORE 3 CILINDRI INCLINATO DI 49° – L'innovazione consiste nel modificare l'inclinazione del propulsore Energy TCe 90, per poterlo installare in un'architettura ristretta del veicolo. L'inclinazione necessaria per entrare nell'architettura del veicolo implica una modifica del 50% circa dei componenti.

Il motore è equipaggiato con una valvola “waste-gate” elettrica (valvola di regolazione dei gas di scarico ammessi in turbina), che consente di pilotare con precisione le riduzioni di CO2 ed il piacere di guida. Il nuovo propulsore beneficia di tutte le innovazioni destinate a ridurre gli attriti: pompa dell'olio a cilindrata variabile, trattamento delle superfici degli organi in movimento per la riduzione dell'attrito, in particolare per le punterie e i pistoni. Questa innovazione consente di ridurre l'ingombro del gruppo motore, aprendo la strada a nuovi tipi di architettura del veicolo.

DOPPIA SOVRALIMENTAZIONE – Come funziona? Il principio della doppia sovralimentazione consente di avanzare ulteriormente nel downsizing dei motori termici. L'obiettivo è esaltare il piacere di guida, tenendo contestualmente sotto controllo i consumi di carburante e, di conseguenza, le emissioni di CO2 del veicolo.

Presentato su un motore Diesel ad alte prestazioni, il sistema comprende due turbo compressori montati in serie, che consentono di ottimizzare la risposta del motore a qualunque regime:

  • un primo turbo a bassissima inerzia, consente di ottenere una coppia elevata (superiore a 220 Nm/litro di cilindrata), disponibile fin dai bassi regimi, che assicura la massima reattività nelle fasi di partenza e di ripresa;
  • un secondo turbo, di dimensioni maggiori, che subentra e si associa al primo, per ottenere una potenza elevata (100 cv/litro di cilindrata) con forte carico fin dai regimi medi.

Questo sistema “twin-turbo” consente così di conciliare coppia elevata a bassi regimi e potenza (riserva di potenza) su un motore Diesel, con un beneficio immediato in termini di piacere di guida. Il motore funziona nei regimi di rendimento ottimale, con consumi ed emissioni di CO2 che si rivelano molto contenuti rispetto al piacere di guida assicurato.

PISTONI IN ACCIAIO CON GEOMETRIA ISPIRATA ALLA F1 – I pistoni in acciaio non sono certo una novità: già negli anni ‘30 e '40 sono stati adottati con ottimi risultati sui motori delle vetture americane. Negli anni '20 venivano realizzati anche in ghisa, soluzione tornata anch'essa ad essere utilizzata di recente sui motori diesel. In passato i pistoni in acciaio offrivano maggiore durata e affidabilità rispetto a quelli in lega di alluminio. Oggi i pistoni in acciaio, costruiti con avanzate tecnologie (es. microfusione sottovuoto), sono tornati di attualità, specie per i motori diesel turbocompressi di ultima generazione, caratterizzati da pressioni di sovralimentazione elevate con conseguenti alte temperature sui pistoni.

Perché l'acciaio? l'acciaio è un materiale che si dilata molto meno dell'alluminio ad alta temperatura: i pistoni in acciaio si dilatano quindi meno di quelli in lega di alluminio, permettendo di mantenere più a lungo costanti i giochi di funzionamento tra pistoni e canne cilindri anche ad alte temperature, con una conseguente diminuzione delle perdite per attrito. Ne risulta un miglioramento del rendimento della combustione (migliore vaporizzazione del gasolio), con riduzioni di emissioni di CO2 stimate, secondo Renault, intorno al 3% nel classico ciclo di omologazione NEDC. L'acciaio è più pesante ma anche più resistente alle sollecitazioni termiche e meccaniche rispetto all'alluminio: tale caratteristica consente di ottenere spessori ed estensioni delle pareti dei pistoni più ridotti, accorciando così il mantello perché l'insieme conservi la stessa massa totale rispetto ad un equivalente pistone in lega di alluminio. Un principio progettuale che si ispira a quello dei motori di F1, capitalizzando la competenza di motorista di Renault in F1, riconosciuta da 12 titoli di campione del mondo costruttori, per migliorare le motorizzazioni di serie.

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