Motori ibridi a 2 e 3 cilindri: come funziona il sistema modulare MMHP

Le automobili cambiano e i fornitori si preparano: Mahle, per esempio, ha presentato recentemente i suoi motori ibridi a 2 e 3 cilindri. Questi motori ibridi modulari MMHP (MAHLE Modular Hybrid Powertrain) sono nuovi componenti che gli automobilisti e gli operatori dell’aftermarket potrebbero incontrare presto. Come sono fatti questi motori ibridi modulari Mahle a 2 e 3 cilindri? Si tratta di gruppi che integrano un efficiente motore a benzina turbocompresso a 2 o 3 cilindri e una macchina elettrica studiata appositamente. L’unità elettrica è così evoluta che ha consentito di semplificare molto il motore a combustione con significativi risparmi di prezzo, peso e ingombro. Mahle ha creato un Dedicated Hybrid Engine (DHE) che lavora in sinergia con quello elettrico e può quindi essere molto semplice.

COME SONO FATTI I MOTORI IBRIDI MODULARI?

L’unità a benzina ha infatti distribuzione con singolo albero a camme, fasatura fissa e 2 valvole per cilindro. Sofisticato è invece il sistema di iniezione-accensione (sapevi dei motori a iniezione d’acqua?), il Mahle Jet Ignition il cui funzionamento prevede una precamera con candela all’interno della quale avviene la prima combustione. Si ottengono “getti” di carburante infiammato che attraversano la camera di scoppio per una combustione rapida e completa. Il sistema, che fa tesoro delle esperienze in Formula 1, è declinato nelle versioni attiva e passiva. Quale sistema viene usato nei motori ibridi modulari Mahle? L’MHHP più vicino alla commercializzazione è dotato del sistema passivo, più semplice ed economico ma già in grado di raggiungere consumi record di carburante di 207 grammi/kWh. È ovviamente presente l’iniettore principale mentre il sistema attivo si differenzia perché riunisce in un unico gruppo la precamera, un iniettore ausiliario e la candela.

MMHP A 2 E 3 CILINDRI CON QUANTE MARCE?

L’iniettore ausiliario crea una piccola quantità di miscela ricca che, una volta accesa, si propaga fulmineamente a tutta la camera di scoppio. Questo 3% di energia riesce ad accendere in maniera efficiente la miscela “magra” della camera di scoppio, che contiene il restante 97% dell’energia. Un inciso: la combustione veloce rende questi motori simili ai diesel, una ricerca di efficienza che si è tradotta anche nel sistema HCCI di Mazda. Si possono così utilizzare miscele povere (rapporto λ intorno a 2) ottenendo un consumo specifico a 195 grammi/kWh e un’efficienza termica del 42%. Entrambi i sistemi diminuiscono l’attitudine al battito in testa e permettono quindi rapporti di compressione più alti e quindi maggiore efficienza. Le temperature sono relativamente basse, abbattendo la formazione degli NO_x, mentre al gruppo possono essere abbinate trasmissioni a rapporto fisso o con 2 o 4 marce.

L’IBRIDO FLESSIBILE

Parliamo ora del motore elettrico di trazione: esso è sempre collegato alle ruote, per una guida dinamica e senza interruzioni della coppia. Se lo State Of Charge (SOC) della batteria è alto il veicolo funziona in modalità elettrica pura, con il motore a scoppio spento e disaccoppiato. Se il SOC è basso il motore modulare si attiva implementando un ibrido serie. A velocità più alte il motore termico (2 cilindri/1 litro o 3 cilindri/1,5 litri) si collega alle ruote ottenendo un ibrido parallelo. Quali configurazioni può avere questo motore ibrido modulare? Esso può avere 2 o 3 cilindri, varie combinazioni di potenza/coppia, la trasmissione multimarcia o a rapporto fisso e batterie di varia capacità.

A PROVA DI NORMATIVA

Se applicato a un SUV compatto, Mahle stima che le emissioni di CO2 nel ciclo WLTP sarebbero di circa 18 grammi/km. Il peso del motore ibrido modulare è paragonabile ad un benzina a 4 cilindri con cambio manuale a 6 marce. Si vede chiaramente l’utilità di questi gruppi, soluzioni off-the-shelf capaci di abbassare, con relativa facilità, le emissioni di una gamma entro i futuri, stringenti limiti. C’è di più: Mahle Powertrain produrrà “in casa” praticamente tutti i componenti (compresa l’elettronica di potenza) degli MMHP grazie alle competenze del Gruppo. Mahle diventerà così un quasi OEM e non un semplice fornitore, evidenziando così come il cambio di paradigma dell’elettrificazione favorisca la nascita di nuovi “attori”.