Турбодвигатели сейчас лучше, чем когда-либо. Но они скоро станут потрясающими. В большинстве современных турбокомпрессоров используется турбонагнетатель, размер которого обеспечивает достаточный крутящий момент при низких оборотах двигателя. Этот размер сужает рабочее колесо и корпус турбины, что создает значительное противодавление выхлопных газов на высоких оборотах двигателя. Высокое противодавление увеличивает склонность двигателя к детонации, проблема, которую калибраторы двигателей до сих пор часто устраняли, используя более богатое соотношение воздух-топливо. Эта стратегия увеличивает расход топлива и выбросы. И хотя использование большего турбонагнетателя позволяет уменьшить противодавление, это также приводит к слишком большой турбо-задержке. Полезно вставить себя в эту дилемму, а также в пространство между турбиной турбонаддува и компрессором — электричество. С электродвигателем/генератором в центральном корпусе с водяным охлаждением и масляной смазкой так называемые электронные турбины должны позволять использовать более крупные турбины для высокой мощности, заполняя нижний диапазон оборотов наддувом с электрическим приводом.
В зависимости от условий нагрузки двигатель / генератор e-turbo может либо увеличивать наддув, добавляя энергию выхлопных газов для привода колеса компрессора, либо действовать как генератор с газовым приводом, превращая энергию выхлопных газов в электричество, которое можно сохранить для дальнейшего использования. Из-за своей потребности в мощности — около семи лошадиных сил на текущих прототипах легковых автомобилей — электрические турбины первоначально будут сочетаться с существующими 48-вольтовыми гибридными силовыми агрегатами, которые также используют ременный генератор/стартер или двигатель/генератор для увеличения крутящего момента на колесах и восстановления электроэнергии. энергии при торможении. Контроллер трансмиссии будет выбирать между различными вариантами выработки и расходования энергии в зависимости от требуемого крутящего момента, сценария использования и ограничений безопасности и надежности системы.
В настоящее время только один серийный автомобиль на планете — суперкар Mercedes-AMG Project One — использует электрический турбокомпрессор. Силовой агрегат Project One заимствован у автомобиля Mercedes-AMG Formula 1, и оба они используют новейшие газоэлектрические автомобильные технологии. Но трансмиссия Формулы-1 вряд ли сделает e-turbo актуальным для масс. Скорее, именно то, что делает электрический турбонагнетатель — эффективность, которую он раскрывает, — будет иметь значение в 2020 или 2021 году, когда он, вероятно, появится в автомобилях с более скромными характеристиками.
По словам Роба Кэдла, технического директора и руководителя отдела электрификации в Honeywell, каждый киловатт электроэнергии, используемый для привода турбонагнетателя, соответствует примерно 10 киловаттам (13 лошадиных сил) на коленчатом валу. Конечно, это не бесплатный ланч — есть штраф за экономию топлива за увеличение мощности двигателя внутреннего сгорания.
Дополнительная техническая информация
Но преимущества многочисленны для первых автопроизводителей, которые будут использовать электронные турбины в первую очередь для повышения производительности, сочетая относительно большую турбину с небольшим двигателем. Кроме того, e-turbo демонстрирует многообещающие возможности увеличения мощности и лучшей экономии топлива, обеспечивая почти стехиометрическое (химически полное воздушно-топливное) сгорание при более высоком наддуве, а не богатое соотношение воздух-топливо, которое сегодня часто используется в двигателях с турбонаддувом.
Способность e-turbo восстанавливать мощность — вот что отличает его от электрического нагнетателя. Оба устройства используют электроэнергию для заполнения нижней части диапазона мощности до того, как энергия выхлопных газов полностью возьмет верх, но поскольку электродвигатель с турбонаддувом может возвращать электроэнергию в систему, его привлекательность для автопроизводителей, борющихся с выбросами CO2 правила и корпоративные стандарты средней экономии топлива в конечном итоге выше.
E-turbo вырабатывают электроэнергию в двух разных сценариях. Первый возникает в условиях холостого хода, когда вращающийся узел турбокомпрессора обычно замедляется сам по себе. Второй сценарий более хитрый. Открывая вестгейт позже или с меньшим открытием, чем в обычном турбонаддуве, электрический турбонаддув использует энергию выхлопных газов для одновременного создания наддува для двигателя и выработки электроэнергии. Опять же, это не беспроигрышное предложение. Выработка электроэнергии при наддуве увеличивает противодавление выхлопных газов. Но, по словам Кэдла, есть место, где энергия, извлекаемая из электронного турбонаддува во время этого типа регенерации, выше, чем штраф, выплачиваемый за экономию топлива и выбросы CO.2 выбросы.
На двигателях легковых автомобилей электронные турбины еще не полностью зарекомендовали себя как устройства с нулевым потреблением энергии, которые производят столько энергии, сколько потребляют. Даже если это не так, они будут способствовать созданию гибридной системы, обеспечивающей большую мощность и лучшую экономию топлива, чем без них.
Этот контент импортируется из OpenWeb. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
