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Llega el MGU-H, el turbo de la Fórmula 1 que incorporará Mercedes-AMG a sus modelos

Publicado el miércoles 02 de septiembre de 2020
Llega el MGU-H, el turbo de la Fórmula 1 que incorporará Mercedes-AMG a sus modelos

El concepto de turbocompresor sigue evolucionando para mejorar tanto su eficiencia como su eficacia... y, en este caso, aplicando las enseñanzas de la Fórmula 1 moderna a un motor de calle.

Como sabes, la eficiencia de un motor de combustión es un asunto complicado, pues está limitada por un montón de factores, como la temperatura máxima de la mezcla, la del ambiente, la relación de compresión y, por supuesto, el hecho de que la combustión y expansión de los gases ocurre muy deprisa, y durante una carrera descendente del pistón muy corta. Eso se traduce en que esos gases abandonan el cilindro a bastante presión y temperatura, conteniendo aún una energía que nos gustaría aprovechar.

En ese sentido, el turbocompresor es un invento magnífico. Utiliza parte de la energía de los gases de escape para comprimir aire fresco con el que llenar los cilindros. Eso reduce las pérdidas por bombeo, incrementa la relación de compresión efectiva e, incluso, nos permite quemar más combustible y obtener más potencia a partir de un motor más ligero, con menor cilindrada, fricción y pérdidas de calor. Un auténtico círculo virtuoso.

El problema de los turbos son las transiciones. Una vez que esos pequeños molinillos echan a andar, se convierten en componentes poderosos, pero arrancarlos requiere cierta pericia. El compresor centrífugo confía en las revoluciones para realizar su trabajo y, aunque los fabricantes se esfuerzan en hacerlos ligeros, acelerar algo hasta 170.000 rpm lleva su tiempo. Por su parte, la turbina depende de la aerodinámica, pero todos sabemos que un álabe diseñado para girar arrastrado por una tempestad responde mal cuando se mece en la leve brisa que le llega cuando apenas se pisa el acelerador. El resultado de la combinación de estos dos factores se llama retardo del turbo o turbo lag: aceleras a fondo y, cuando el molinillo pilla el ritmo, ¡pum!, patadón en la espalda.



El lag no es sólo un problema de respuesta perezosa al acelerador. Desde el punto de vista del consumo, también nos gustaría que el turbo tuviera una respuesta instantánea que nos permitiera trabajar siempre a un régimen inferior y con mayor compresión, ahorrando así combustible.

En el pasado, se han empleado numerosas técnicas para paliar el problema. Se ha recurrido a dos turbos secuenciales de distinto tamaño, a turbos paralelos de tamaño más pequeño, e incluso a la combinación entre un compresor y un turbo. La solución más enrevesada vista hasta ahora probablemente sea la del actual Audi SQ7 V8 TDI, que emplea un compresor centrífugo eléctrico junto con dos turbos secuenciales.

Sin embargo, cuando la Fórmula 1 tuvo que afrontar el problema de que se restringiera tanto la cantidad de combustible disponible para completar cada carrera como el caudal máximo del mismo, rápidamente encontraron una solución sencilla y ambiciosa: un turbo con un motor-generador integrado: el Motor Generator Unit-Heat. Y ahora, Mercedes-AMG va a introducir en sus motores de serie una versión civil de esa idea.

Los mejores coches híbridos del mercado

Hay diferencias importantes entre un MGU-H de Fórmula 1 y lo que han desarrollado Mercedes y Garrett. La principal es la escala: en F1 se trabaja a 800 voltios y se recuperan hasta 100 kW de potencia, mientras que el turbo de Garrett trabaja a 48 voltios, consume unos pocos kW y su pequeño motor eléctrico (de 40 mm de grosor) aún no realiza ninguna tarea de recuperación de energía. Este último detalle explica también la presencia de una wastegate o válvula de aliviadero en la turbina: a altas revoluciones, el turbocompresor sigue dando por perdida la energía de los gases de escape en lugar de aprovecharla para hacer girar el motorcillo eléctrico en modo generador. Conceptualmente, esto también distinguiría a esta solución de la empleada por el Infiniti Q60 Project Black S; un prototipo propulsado por un motor V6 biturbo desarrollado en colaboración con Renault F1 y dotado de sendos MGU-H que aún no ha visto la luz.

Cuando se introduzca este turbocompresor electrificado en los motores turbo de cilindros en línea de AMG, ofrecerá "niveles de respuesta al acelerador inalcanzables hasta ahora en motores turboalimentados". O al menos, eso ha prometido Tobias Moers, presidente de Mercedes-AMG.

Así funciona



En principio estamos ante un turbo convencional. La turbina, de gran tamaño, no es de tipo twin scroll, ni cuenta con geometría variable, el núcleo es de hierro, refrigerado por agua y aceite, y con un rodamiento hidrodinámico. El compresor es de aluminio, y desemboca en un enfriador aire-agua. Según Garrett, el motor eléctrico es capaz de compensar sobradamente cualquier problema de inercia derivado de una gran turbina.

El motor es eléctrico trifásico. Garrett dispone de versiones de baja y alta tensión (48/400 voltios). En esta aplicación es capaz de mover el conjunto turbina-compresor con hasta 6 kW de potencia. Garrett también especifica que es capaz de regenerar hasta 3 kW de potencia durante la desaceleración del turbo, por ejemplo a la hora de detener el coche.

Mercedes, por su parte, asegura que sus prioridades son obtener presión de soplado instantánea, y mantenerla incluso en las fases de frenada, de cara a ofrecer mejor tacto de acelerador en condición deportiva. La energía eléctrica para conseguir todo esto provendría de la regenerada por un sistema mild hybrid a 48 V.

¿Qué modelos de AMG lo ofrecerán?



Las imágenes y declaraciones de AMG sugieren que se estrenará en su gama de motores de cuatro cilindros. Esto es, para los modelos 35 y 45 de motor transversal, como por ejemplo el A 45 S de la fotografía. Las dimensiones del nuevo turbo dificultan su instalación en motores en V8 con V caliente (turbos entre las bancadas), de manera que el siguiente motor candidato sería el 3.0 de seis cilindros en línea que emplean modelos como el E 53 AMG.

 

 
 
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