Turbo Ferrari elettrificato

Un brevetto del nuovo turbocompressore è stato depositato dalla Ferrari negli Stati Uniti e in Europa: riguarda un sistema particolare in cui la turbina a gas di scarico e il compressore centrifugo non sono più collegati meccanicamente. Appare subito chiaro il legame con le esperienze sulle Power Unit ibride della Formula 1, nelle quali tra i due componenti è interposta una macchina elettrica. Ma il nuovo sistema Ferrari è decisamente un ulteriore passo avanti.

Sovralimentazione Ferrari con elettrificazione

L’elettrificazione di Ferrari passa anche per la sovralimentazione con turbocompressore che si sta sempre più diffondendo grazie alla necessità di avere motori più leggeri, piccoli ed efficienti, che uniscano bassi consumi a ottime prestazioni e consentano alle Case di rispettare le norme antinquinamento sempre più stringenti.

Turbo Ferrari

Anche la Ferrari dal 2014 ha introdotto nei suoi listini una versione turbo, la California T, il cui propulsore è stato poi sviluppato per la 488 e la Portofino. La Casa modenese in passato aveva adottato questa soluzione tecnica per un numero molto ristretto di modelli: oltre alle supercar 288 GTO del 1984 e F40 del 1987, solo la 208 turbo, prodotta fino al 1989, era stata spinta da un motore sovralimentato, un V8 di 2 litri.

In quest’ultimo caso c’era l’esigenza di avere una versione entry level delle 308-328 aspirate, che potesse evitare l’IVA pesante (in quegli anni, in Italia, alle vetture a benzina con cilindrata superiore ai 2.000 cc era applicata l’IVA del 38%, contro il 19% delle cilindrate più piccole).

Turbo Ferrari brevetto elettrificazione

Come funziona il turbocompressore brevettato da Ferrari?
Il brevetto è stato presentato come “Metodo di controllo di un turbocompressore elettrico in un motore a combustione interna sovralimentato”, il cui funzionamento è stato rappresentato su un 4 cilindri.

Nello schema spiccano il compressore centrifugo C (14) collegato a un propulsore elettrico M (24) e la turbina a gas di scarico T (13) abbinata a un generatore G (21). Le due componenti quindi non sono congiunte meccanicamente, perciò possono essere disposte in punti diversi del motore: il compressore non deve stare necessariamente vicino ai collettori di scarico, come in un classico “turbo”.

Un ulteriore componente -indicato come opzionale- è la macchina elettrica reversibile 26 collegata al propulsore, al cambio o installata direttamente su un asse (avantreno o retrotreno): essa può funzionare da motore per dare uno spunto aggiuntivo in accelerazione, eliminando ogni traccia di turbolag, oppure da generatore in frenata, per recuperare energia da immagazzinare nel pacco batterie 23, al quale è collegato tramite la centralina 27.

Anche il gruppo compressore e il gruppo turbina dialogano con le batterie, rispettivamente mediante le centraline 25 e 22: così il sistema gestisce la quantità di lavoro da recuperare dalla turbina a gas di scarico e decide quanta energia fornire al propulsore elettrico M del compressore ai fini della sovralimentazione; ma il sistema deve occuparsi anche di un altro tipo di prestazione, molto importante anche in una moderna supercar: il sound!

Sound motore artificiale FERRARI

Ferrari ha pensato anche al sound artificiale: uno dei fattori che manda più in visibilio i guidatori o i semplici appassionati di vetture supersportive è la “musica” ovvero il sound del motore, sia essa il cupo tuono di un V8 o il canto altissimo di un 12 cilindri.

I propulsori sovralimentati non hanno mai eccelso in questo campo (da molto tempo va avanti il dibattito sullo scarso appeal sonoro delle attuali Formula 1 turbo ibride), a causa del flusso dei gas di scarico che arriva nelle marmitte con ben poca energia rispetto a un motore aspirato, avendone ceduta la maggior parte alla turbina, che la converte in energia meccanica.

A Maranello hanno cercato di ovviare anche a tale “inconveniente”, implementando nel sistema una logica di gestione che tenga conto del sound del propulsore; tutto ciò al fine di raggiungere quello che i progettisti hanno chiamato “obiettivo di emissione acustica allo scarico”, gestendo in maniera opportuna anche i dispositivi di bypass presenti sia all’aspirazione (18) sia allo scarico (15).

Sfruttando i dati ricevuti da un microfono posto nell’abitacolo (ad esempio quello del sistema vivavoce), la centralina regola la velocità della turbina, l’apertura della valvola wastegate (16) e della valvola bypass all’aspirazione (19) in modo da far arrivare negli scarichi un flusso di gas combusti più vigoroso, in grado di generare onde sonore più intense. Tutto questo garantendo sempre il massimo in termini di prestazioni, lasciando al guidatore la scelta di privilegiare lo “spettacolo sonoro” o di puntare a un compromesso tra quest’ultimo e l’efficienza del motore, scegliendo quindi l’entità del recupero di energia da accumulare nelle batterie.

Legenda turbo brevetto Ferrari

1. Gruppo motore
2. Sistema di sovralimentazione elettrico
3. Iniettori
4. Collettore di aspirazione
5. Collettore di scarico
6. Condotto di aspirazione (a valle del compressore)
7. Filtro dell’aria
8. Valvola a farfalla
9. Intercooler
10. Condotto di scarico (a valle della turbina)
11. Catalizzatore
12. Generatore a gas di scarico
13. Turbina a gas di scarico
14. Compressore centrifugo
15. Condotto bypass allo scarico
16. Valvola wastegate
17. Attuatore valvola wastegate
18. Condotto bypass all’aspirazione
19. Valvola bypass all’aspirazione (P-off)
20. Attuatore valvola bypass all’aspirazione
21. Generatore
22. Centralina controllo generatore
23. Pacco batterie
24. Motore elettrico
25. Centralina motore elettrico
26. Macchina elettrica reversibile per trazione o recupero energia in frenata
27. Centralina di controllo macchina elettrica reversibile
28. Asse di calettamento macchina elettrica reversibile
29. Centralina motore

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