Ar kada nors susimąstėte, kaip būtų, jei turbokompresorius galėtų veikti akimirksniu, nereikalaudamas laiko „įsisiūbuoti“, t. y. be jokio „turbo lag“? O gal girdėjote gandų apie elektrines turbinas, kurios išsprendžia uždelsimo problemą vos vienu mygtuko paspaudimu? Pastaraisiais metais automobilių pramonėje imta intensyviai kalbėti apie naują turbokompresorių evoliucijos fazę – vadinamuosius „e-turbos“ arba elektrinius turbokompresorius. Šiame straipsnyje išsamiai apžvelgsime, kas slypi už šių inovatyvių sprendimų, ar jie yra patikimi, bei kodėl jų technologija gali tapti ateities standartu tiek tiuningo pasaulyje, tiek masinėje automobilių gamyboje.
Tradicinis turbokompresorius naudoja variklio išmetamųjų dujų energiją, kad suktų turbinos sparnuotę, savo ruožtu priverčiančią kompresoriaus menteles tiekti suslėgtą orą į variklio cilindrus. Tačiau ši konfigūracija turi vieną trūkumą – turbo lag, kuomet žemose sūkių ribose išmetamųjų dujų srauto nepakanka efektyviam sparnuotės įsibėgėjimui. Elektrinė turbina, dar žinoma kaip e-turbo, įtraukia papildomą elektros varikliuką, sumontuotą ant turbinos velenėlio. Šis variklis akimirksniu paspartina sparnuotę, kol išmetamųjų dujų tėkmė dar nėra pakankama, taip eliminuojant didžiausią tradiciškos turbinos ydą – uždelsimą.
Technologiškai e-turbo susideda iš kelių svarbių elementų:
1. Minimalus turbo lag
Didžiausias koziris – akimirksniu dirbantis elektros varikliukas, galintis sukti
kompresoriaus sparnuotę net tuomet, kai išmetamųjų dujų srautas dar nedidelis.
Taip užtikrinama beveik tiesinė trauka nuo pačių žemiausių sūkių.
2. Pagerintas degalų efektyvumas
Naudojant elektrinę pagalbą, turbokompresorius veikia efektyviau visuose
režimuose. Toks preciziškas oro srauto valdymas sumažina kuro perteklių, needed
tam, kad pakeltų turbiną senesnėse sistemose.
3. Geresnė tarša ir emisijų valdymas
Kai turbo efektyviau dirba žemose apsukose, galima pasiekti tolygesnį degimo procesą,
mažinti kietųjų dalelių susidarymą, taip pat tiksliau kontroliuoti
oro ir kuro mišinį. Galiausiai, bendras variklio veikimas tampa ekologiškesnis.
4. Energijos atgavimas (rekuperacija)
Kai kuriose e-turbinų versijose, esant aukštiems išmetamųjų dujų srautams, elektrinis
varikliukas veikia kaip generatorius, perduodantis energiją atgal į automobilio
elektros sistemą. Taip veikia tarsi mini hibridinis sprendimas, padedantis atgauti dalį
energijos, kuri tradiciškai iškeliautų per išmetimo vamzdį.
Nepaisant viliojančių pranašumų, elektrinės turbinos kol kas nėra visiškai paplitęs reiškinys. Kodėl? Keletas reikšmingų priežasčių:
Garrett – vienas iš geriausiai žinomų turbosistemų gamintojų, jau viešai pristatė savo elektrinio turbokompresoriaus prototipus, galinčius efektyviai sumažinti uždelsimą ir siūlančius net energijos rekuperacijos galimybę. Mercedes-AMG bendradarbiaudami su Garrett taip pat plėtoja hibridinius e-turbo variantus savo galingoms sportinėms mašinoms. Kiti prekių ženklai, pavyzdžiui, Audi ar BMW, eksperimentuoja su 48V elektros sistemomis, kurias jungia su turbininiais varikliais – tokios technologijos jau siūlo ne tik geresnę trauką, bet ir ženkliai sklandesnį start-stop režimą.
Automobilių tiuningo bendruomenėje elektrinės turbinos sulaukia ypač daug susižavėjimo, tačiau taip pat ir įvairių klausimų:
Nors elektrinės turbinos šiandien dar nėra kiekviename naujame automobilyje, tendencijos rodo, kad gamintojai vis aktyviau stengiasi išspręsti išmetamųjų dujų sukeliamus apribojimus bei lag reiškinį, pasitelkdami 48V elektrines sistemas ir inovatyvius e-turbos sprendimus. Hibridizacija tampa tarpine stotele tarp tradicinių vidaus degimo variklių ir elektrinių transporto priemonių, o elektrinės turbinos natūraliai įsilieja į šią darnią sinergiją.
Be to, kai kurie gamintojai eksperimentuoja su dvigubų turbinų kombinacijomis: vieną varo išmetamosios dujos, kitą – elektros variklis. Tokia architektūra leidžia toliau padidinti turbo atsaką ir užtikrinti nepertraukiamą kompresijos tiekimą bet kuriuo sūkių diapazone. Ilgainiui, tobulėjant baterijų ir valdymo elektronikos technologijoms, elektriniai turbokompresoriai gali tapti tokie pigūs ir patikimi, kad šis sprendimas persikeltų net į paprastas miesto transporto priemones.
Trumpas atsakymas – taip, jei kalbame apie ilgalaikę ateitį. Elektrinės turbinos nėra mitas, o labiau sparčiai besiformuojanti realybė, įrodžiusi savo efektyvumą aukštos klasės sportiniuose automobiliuose bei prabangiuose sedanuose. Tiesa, kol kas jas stabdo didelės gamybos sąnaudos, sudėtingas technologijų derinimas ir poreikis 48V elektros sistemai. Tačiau žvelgiant į gamintojų roadmap’us, aiškėja, kad e-turbo ateitis neabejotinai taps populiaresnė, o laikui bėgant – prieinamesnė net masiniams automobiliams.
Dėl to dabartinė situacija primena ankstyvą turbokompresorių diegimo periodą, kai turbininiai varikliai atrodė sudėtingi, rizikingi ir brangūs. Tačiau šiandien mes matome, jog turbo varikliai dominuoja rinkoje. Elektrinės turbinos gali būti kita milžiniška revoliucija, suteikianti nedelsiant pasiekiamą papildomą sukimo momentą bei didesnį degimo efektyvumą.
Elektrinės turbinos jau nėra tik tuščias mitas automobilių industrijoje. Tai realiai plėtojama technologija, galinti kardinaliai pakeisti turbininių variklių charakteristikas: nuo pasekmių uždelsimo (turbo lag) eliminavimo iki papildomos energijos generavimo. Kol kas jų plačiam pritaikymui egzistuoja finansinių ir inžinerinių trukdžių, tačiau intensyvios gamintojų investicijos bei pažangūs prototipai leidžia spėti, kad tai tik laiko klausimas, kada elektriniai turbokompresoriai taps mainstream.
Taigi, jei domitės tiuningu, ateities automobilių inovacijomis ar tiesiog mėgstate technikos naujoves, elektrinės turbinos – ta sritis, į kurią verta atkreipti dėmesį. Vieną dieną e-turbo galimybes galės išnaudoti ne tik modernūs superautomobiliai, bet ir įprasti miesto hečbekai. Kai tai nutiks, mėgausimės dar sklandesne trauka ir efektyvesniu variklio darbu, reikšmingai priartindami hibridinę ar net elektrifikuotą transporto ateitį.