Aby Twój pojazd działał wydajniej, producenci samochodów często polegają na systemach turbodoładowania. Ale czy nowy typ turbosprężarki będzie miał tak pozytywny wpływ na osiągi silnika? Aby znacznie obniżyć zużycie paliwa przez samochód, producenci często stosują jedno kluczowe rozwiązanie - zmniejszenie objętości jednostki napędowej. Ale między innymi, aby utrzymać osiągi takich silników na przyzwoitym poziomie, zwykle instalowane są turbosprężarki, które są sterowane wydechem i mają opóźnienie, które jest lepiej znane jako „turbo lag”.
Samochody z tym problemem przez wiele lat były narażone na ten problem, czemu towarzyszyły ciągłe narzekania i niezadowolenie ze strony właścicieli. Wydawało się, że znaleziono panaceum - równoczesną instalację dwóch turbin, co zminimalizowało efekt turbodołu. Ale to, niestety, nie stało się kluczową decyzją.
Historia turbiny elektrycznej
Turbina elektryczna, po długim okresie rozwoju, jest już gotowa do masowego użytku. Firma jako pierwsza o tym poinformowała. Kontrolowane technologie zasilania (CPT) z Anglii. Elektryczna turbosprężarka jest już gotowa do masowej produkcji, powiedzieli. Kierownictwo CPT podpisało już umowę z firmą Switched Reluctance Drives Limited na opracowanie modułu OEM opartego na tej bazie technologicznej.
Przełączane napędy reluktancyjne będą serializować sprężarki elektryczne. Tymczasem brytyjscy deweloperzy zdążyli już stworzyć prawdziwe elektryczne sprężarki do silników spalinowych. Turbosprężarka CPT będzie montowana w każdym silniku: wolnossącym, turbodoładowanym dieslu lub benzynie.
Firma Controlled Power Technologies rozwija turbinę elektryczną od prawie ośmiu lat, począwszy od początku XXI wieku. Twórcy turbiny elektrycznej twierdzą, że może ona działać z pokładowej sieci elektrycznej o napięciu 12 woltów, a jej użycie uratuje silnik przed efektem turbo lag, a także aktywuje doładowanie nawet przy niskich prędkościach. Specyfika tej technologii polega na wykorzystaniu energii regeneracyjnej. Ciśnienie wsteczne, które wcześniej było uwalniane przez zawór obejściowy wydmuchu podczas zwalniania akceleratora, jest teraz kierowane na obrót łopatek turbiny koła zamachowego, co umożliwia wytwarzanie energii i ładowanie akumulatora.
Prototypowa maszyna z turbiną elektryczną została opracowana przez niemiecką firmę Lista AVL. Elektryczna sprężarka została dostosowana do 2-litrowego silnika benzynowego z bezpośrednim wtryskiem. Taka jednostka napędowa, która została zamontowana w Vokswagen Passacie, bardzo delikatnie zanieczyszcza atmosferę, że tak powiem, tylko 159 gramów na kilometr podróży, czyli aż o 20 procent mniej niż podobny tradycyjny 2.0 TFSI o tej samej mocy, i mniej niż 170-konny turbodiesel o tej samej objętości.
Ale wraz z badaczami z Wielkiej Brytanii niemieccy deweloperzy stworzyli niedrogi pomysł na wtrysk powietrza, a ponadto przy minimalnych kosztach, który stał się rozpoznawalny w całej Europie. Istotnie skutecznym sposobem na poprawę odprowadzania powietrza z silnika jest miniturbina KAMANN, która jest montowana w układzie dolotowym. Elektryczna turbosprężarka firmy KAMANN to miniaturowa turbina, która działa jak elektryczny system wtrysku powietrza zainstalowany w komorze silnika. Takie zamontowanie turbiny elektrycznej zwiększa moment obrotowy silnika, co z kolei przyczynia się do zmniejszenia zużycia paliwa. Poprawia to jakość spalin, zmniejszając odczyty dwutlenku węgla i przedłużając żywotność katalizatora, co poprawia ogólną prędkość pojazdu.
Zasada działania turbiny elektrycznej
Zasada działania turbiny elektrycznej różni się od klasycznej turbosprężarki jedynie konstrukcją osi łączącej wirniki klasycznej. Gdy turbosprężarka osiągnie maksymalne obroty, sterownik załącza silnik elektryczny w trybie generatora. Zapobiega to przekroczeniu maksymalnej prędkości obrotowej silnika. W przypadku zbyt rzadkiego spadku prędkości, połączenia sprzęgające umożliwiają obracanie się wirników niezależnie od siebie, co z kolei zmniejsza obciążenie łożysk.
Plusy i minusy turbiny elektrycznej
Im więcej mocy, tym mniej spalin
Wiele konwencjonalnych silników spalinowych jest wyposażonych w turbiny w celu uzyskania większej mocy i lepszego przyspieszenia. Zużywają mniej paliwa, a tym samym znacznie mniej zanieczyszczają atmosferę spalinami w porównaniu z podobnymi jednostkami bez sprężarki i doładowania. Wszystko to oczywiście robi świetne wrażenie w ujęciu teoretycznym, ale praktyka pokazuje różne wyniki. Wysoki moment obrotowy często występuje tylko w wąskim zakresie prędkości obrotowych silnika. Często niektóre silniki wysokoprężne z turbodoładowaniem mogą mieć słabą prędkość przyspieszania; po zmianie położenia pedału przyspieszenia silnik potrzebuje trochę czasu, aby zwiększyć moc do wymaganego przyspieszenia. Zjawisko to zostało już nazwane w tym artykule turbodołem.”
Oszczędności i szybka reakcja
Analizując rynek nowoczesnych samochodów, KAMANN twierdzi, że do 2020 r. udział samochodów, które będą wyposażone w turbiny elektryczne, będzie 50-60% całkowitej liczby samochodów zjechało z linii montażowej. Opracowali również urządzenie, które pomaga szybciej reagować na zmiany w pedale przyspieszenia, a jednocześnie pozostaje ekonomiczne. Wymagania te są bardzo trudne do spełnienia w silniku z konwencjonalnym układem turbodoładowania. Taki system turbo działa tylko w określonym zakresie obrotów silnika.
Niewątpliwą zaletą turbin elektrycznych jest sprawny wtrysk powietrza w całym zakresie obrotów silnika samochodu, nawet w momencie uruchamiania silnika, ponieważ sprężone powietrze jest już w kolektorze dolotowym. W momencie wtrysku powietrza, po uruchomieniu silnika, turbina elektryczna natychmiast reaguje na wciśnięcie pedału gazu nawet przy niskich prędkościach. Nawet pompując powietrze w momencie zmiany biegów, będziesz stale otrzymywać dodatkową energię, aby poruszać się i przyspieszać.
Turbosprężarka jako dodatek do układu turbo
Większość turbin uruchamia się wydajnie dopiero przy ponad 3000 obr/min, co oznacza, że moment obrotowy poniżej tej wartości już nie wzrasta, co nie daje dynamiki Twojemu samochodowi, ale moc silnika. Dlatego klasyczne turbiny odchodzą w przeszłość. Zamontowanie turbiny elektrycznej pozwala silnikowi już przy 1200 obr/min, zaraz po wciśnięciu pedału gazu, otrzymywać czystsze powietrze bez wydawania niezbędnej energii. W tym momencie „nomy” skaczą o 12% w porównaniu z klasykami!
Więcej mocy to oszczędności
Główną zaletą zamontowania turbiny elektrycznej jest zapewnienie silnikowi ciągłego i znacznie szybszego przyspieszania pojazdu. Kamann Autosport porównał samochody z silnikiem benzynowym 1.4 z zainstalowaną turbiną elektryczną i podobnym autem, ale o pojemności 1.6 i bez turbiny. Rezultat był następujący: oba samochody dostarczały w przybliżeniu taką samą moc i moment obrotowy przy takim samym zużyciu paliwa. W efekcie te dwa silniki są równie mocne, ale pierwszy zużywa o 10% mniej paliwa! Oznacza to, że wraz ze wzrostem mocy zużycie paliwa wcale nie wzrośnie!
Turbina elektryczna pozbawiona jest wszystkich wad konwencjonalnej turbiny, a jej rozmiar jest znacznie mniejszy. Oprócz oczywistych zalet są oczywiście również wady. Moduł turbiny elektrycznej, w zależności od producenta, jest dość żarłoczny, co wymaga zainstalowania dodatkowego wyposażenia.
U zarania motoryzacji inżynierowie rozwiązali kwestię zwiększenia mocy silników spalinowych, jak mówią, czołowo - zwiększyli liczbę i wielkość cylindrów. Jednak praktyczność takich rozwiązań, nawet w czasach taniej ropy, była dużym pytaniem. Dmuchawa pozwoliła rozwiązać ten problem własnymi rękami.
1 Turbosprężarki – z czym mają do czynienia inżynierowie?
Trudno sobie to wyobrazić, ale już w 1909 roku samochód z silnikiem spalinowym ustanowił rekord prędkości 200 km/h – niesamowite osiągnięcie jak na tamte czasy. Jeszcze trudniej wyobrazić sobie objętość silnika, dzięki której można było rozpędzić samochód do takiej prędkości - 28 litrów! Nie było mowy o wprowadzeniu takich jednostek do masowej produkcji, ponieważ ich serwisowanie własnymi rękami było prawie niemożliwe, ze względu na ogromne gabaryty silnika.
Na szczęście inżynierowie z branży motoryzacyjnej poczynili dalsze postępy w kierunku zmniejszenia objętości przy zachowaniu mocy, a także uproszczenia konstrukcji. Aby samochód stał się ogromny, należy dać mu możliwość naprawy własnymi rękami - tak myśleli pierwsi producenci samochodów i mieli całkowitą rację.
Dzięki pojawieniu się doładowania możliwe było natychmiastowe zwiększenie mocy nawet o 50% przy zachowaniu wszystkich parametrów! Dziś doświadczony kierowca nie będzie miał trudności z zainstalowaniem jednego z popularnych systemów turbo własnymi rękami.
Nietrudno wyobrazić sobie zasadę działania takiego urządzenia nawet uczniowi szkoły podstawowej. Pracę silnika zapewnia ciągłe spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej, która dostaje się do cylindrów silnika. W zależności od możliwości silnika i jego trybów pracy ustalany jest optymalny stosunek powietrza i paliwa. W normalnych warunkach objętość zespołów paliwowych jest ograniczona wielkością cylindra - mieszanina wchodzi do komory z powodu podciśnienia w suwie ssania.
Dmuchawa powietrza umożliwia podanie większej ilości mieszanki paliwowo-powietrznej do cylindra na wlocie. Więcej zespołów paliwowych - więcej energii podczas spalania, większa moc jednostki. Wydawałoby się, że wszystko jest tak proste jak dwa i dwa, ale były pewne niuanse. Zwiększenie mocy silnika w ten sposób doprowadziło do szeregu problemów. Głównym z nich jest zwiększenie ilości energii cieplnej podczas spalania mieszanki, co z kolei pociąga za sobą szybkie wypalenie się tłoków, zaworów i awarię układu chłodzenia. I nie zawsze można wyeliminować konsekwencje własnymi rękami.
Ponadto wraz ze wzrostem objętości zespołów paliwowych wzrasta szansa na detonację silnika w dosłownym tego słowa znaczeniu. Nawet bez detonacji gwarantowane jest przedwczesne zużycie urządzenia. Aby zmniejszyć negatywne konsekwencje dla samochodu (nie można ich całkowicie uniknąć), zwyczajowo stosuje się paliwo wysokooktanowe, a także dekompresję. W pierwszym przypadku musisz zapłacić dużo pieniędzy własnymi rękami, a w drugim moc jest znacznie zmniejszona.
2 Dmuchawa powietrza - jak wstrzyknąć moc do silnika?
Wraz z rozwojem przemysłu motoryzacyjnego powstały różne metody sprężania powietrza. Wiele wydarzeń z pewnością dotarło do naszych dni. Zastanówmy się więc, jakie istnieją metody zwiększania ciśnienia:
- Mechaniczny - „ojciec” doładowań, które powstały niemal natychmiast po pojawieniu się DVZ. To wzmocnienie jest napędzane przez wał korbowy silnika.
- Electric - bardziej nowoczesna wersja turbodoładowania, w której nadciśnienie w cylindrach wytwarzane jest przez elektryczną sprężarkę.
- Turbodoładowanie - doładowanie w takim układzie zasilane jest ciśnieniem spalin i sprężarki.
- Kombinowane doładowanie to połączenie różnych systemów, najczęściej mechanicznego i turbodoładowania.
Z reguły takie systemy nie są seryjnie instalowane w samochodach, co daje kierowcom wiele możliwości tuningu własnymi rękami.
3 Turbosprężarka mechaniczna - ulepszamy samochód własnymi rękami!
Najbardziej efektywny tryb turbo w silnikach benzynowych z wtryskiem. Silniki gaźnikowe mogą również współpracować z mechaniczną sprężarką, jednak wymagają one dopracowania własnymi rękami, w szczególności instalacji dysz o zwiększonym przekroju i innych środków. W przypadku silnika wtryskowego wszystko sprowadza się do nowego oprogramowania.
Mechaniczna sprężarka, napędzana wałem korbowym silnika, ma niewątpliwą zaletę - pracuje absolutnie synchronicznie z jednostką, a w trybie turbo zapewnia równomierny dopływ powietrza zgodnie z prędkością obrotową silnika. Jednak takie urządzenie odbierze część mocy silnika do jego działania.
Najczęstsze opcje budowania dmuchaw mechanicznych, które możesz zainstalować samodzielnie, to trzy typy:
- Aparat odśrodkowy - stosowany zarówno samodzielnie jako kompresor, jak iw połączeniu z innymi urządzeniami. Zasada działania jest dość prosta - obracające się z dużą prędkością ostrza wychwytują powietrze i wrzucają je do ciała, które ma kształt ślimaka. Na wyjściu z obudowy przepływ powietrza uzyskuje ciśnienie wymagane w trybie turbo. Niski koszt urządzenia i możliwość samodzielnego wykonania sprawiły, że cieszyło się ono największą popularnością. Jednak w jego pracy jest wystarczająco dużo trudności, w szczególności z konserwacją.
- Dmuchawa ROOTS to łopatki wirnika umieszczone w zamkniętej obudowie. Powietrze jest wychwytywane na wlocie, dzięki dużej prędkości obrotowej łopatek powietrze uzyskuje wyższe ciśnienie na wylocie. Główną wadą tego typu urządzenia jest nierównomierność przepływu powietrza, która powoduje pulsacje ciśnienia w trybie turbo. Jednak stosunkowo cicha praca, niezawodność i kompaktowość sprawiają, że kierowcy znoszą nawet tę wadę. Przy pewnych umiejętnościach obsługi sprzętu nie będzie trudno zainstalować takie wzmocnienie własnymi rękami.
- Dmuchawa LYSHOLM jest przedstawicielem aparatu śrubowego. Zasada działania jest podobna do poprzedniej - przepływ powietrza tworzą wirniki, które obracają się z dużą prędkością. Główną różnicą pomiędzy tego typu dmuchawami jest niewielka szczelina między śrubami, co powoduje wiele trudności w projektowaniu i montażu tego typu produktów. Nie są często spotykane w samochodach i nie są tanie. Nie zaleca się samodzielnego montażu, lepiej skontaktować się ze specjalistą od turbosprężarek.
4 Turbosprężarka - Uniwersalne doładowanie DIY
Turbosprężarka jest dostępna zarówno dla silników benzynowych, jak i wysokoprężnych. To urządzenie jest kombinacją sprężarki i turbiny, która wykorzystuje do działania ciśnienie spalin. To ostatnie urządzenie stwarza szereg problemów – turbina musi wytrzymywać wysokie temperatury i ogromne prędkości obrotowe, co oznacza, że materiały do jej produkcji muszą być wytrzymałe. Część obciążenia z turbiny jest usuwana przez sprężarkę, co pozwala kompleksowi jako całości poradzić sobie ze swoim zadaniem. 
Wadą urządzenia jest pewne opóźnienie w trybie turbo - po naciśnięciu pedału turbina rozkręci się do wymaganej liczby obrotów.
Jednak nowoczesne jednostki również rozwiązują ten problem, głównie ze względu na obecność dodatkowych doładowań. W przeciwieństwie do turbosprężarki, po naciśnięciu pedału nie odczujesz żadnego opóźnienia w przypadku sprężarki elektrycznej – urządzenie, które najczęściej jest połączone z turbiną odśrodkową, zaczyna pracować na niskich i średnich obrotach, a turbina jest podłączona na wysokich prędkości. Elektryczna dmuchawa powietrza jest dość prosta do wdrożenia - nie są wymagane żadne skomplikowane systemy i urządzenia do jej instalacji, więc całkiem możliwe jest ulepszenie samochodu własnymi rękami.
Podczas wykonywania strojenia wysokiej jakości. Ale podczas instalacji tego urządzenia należy wziąć pod uwagę wiele czynników. Będziemy musieli ulepszyć kilka części samochodu na raz. W szczególności konieczne jest wzmocnienie nadwozia, montaż nowych hamulców oraz montaż elementów zapewniających stabilność boczną pojazdu.
Gdzie zaczyna się strojenie
Jeśli kupiłeś samochód, zwłaszcza używany, przede wszystkim zwróć uwagę na stan, w jakim się znajduje. Jeśli jesteś dobrze zorientowany w swoim urządzeniu, możesz go całkowicie rozebrać na małe śruby. Tylko w tym przypadku możliwe jest pełne zbadanie wszystkich elementów ciała i ocena ich stanu. Głównym problemem, z którym boryka się większość kierowców, jest obecność rdzy. Podlegają mu wszystkie elementy nadwozia, a szczególnie błotniki, dno, progi.
Problemy z ciałem
W samochodach 8. i 9. rodziny VAZ telewizor jest również obszarem problemowym. W samochodach krajowych, zwłaszcza w „Zhiguli”, stosuje się raczej cienki metal. Chyba, że to oczywiście pierwsze sześć numerów. Dlatego jeśli zwiększysz moc silnika, na ciało będą działać duże obciążenia, a metal zacznie pękać.
I nie ma znaczenia, czy ciało jest w dobrym czy złym stanie. Dlatego przed tuningiem należy zainstalować nowy sprzęt nadwozia. A cały metal w komorze silnika należy wymienić na mocniejszy. Dopiero po wykonaniu wszystkich prac nad poprawą organizmu można przystąpić do dalszych usprawnień.
Które silniki są łatwiejsze do turbodoładowania
Nawet jeśli planujesz ulepszyć samochód z „klasycznej” serii, lepiej nie być leniwym i kupić 16-zaworowy silnik Priorov. Na szczęście teraz nie ma potrzeby organizowania instalacji nowego silnika przez policję drogową, ponieważ ten element jest częścią zamienną. Zaletą instalacji 16-zaworowego silnika jest znacznie łatwiejsza naprawa, strojenie również odbywa się bez trudności. Ale najważniejsze jest to, że początkowo ma bardzo dużą moc, znacznie wyższą niż w jakimkolwiek innym samochodzie Łada.
Tak, i nie musisz już wchodzić do konstrukcji silnika, regulować luzów w mechanizmie zaworowym i regulować UOZ. Należy pamiętać, że silniki gaźnikowe nie mogą być turbodoładowane, bez względu na to, co ktoś mówi. Istotą turbiny jest to, że wytwarza ciśnienie w kolektorze dolotowym i wytwarza ciśnienie powietrza, które wchodzi do komór spalania z paliwem.
Jeśli umieścisz turbinę na silniku gaźnika, po prostu przestanie działać. Silniki ośmiozaworowe z wtryskiem mogą działać, ale mają znacznie mniejszą moc, a jeśli cenisz każdą moc, to jest to znacząca wada.
Co jeszcze jest wymagane do strojenia
Przed zainstalowaniem turbiny w VAZ musisz zdecydować, jaką całkowitą moc chcesz wycisnąć z silnika. Jeśli chcesz zdobyć więcej niż 200 koni, musisz znaleźć blok od "Kaliny". Jest o 2,3 mm wyższy od standardowego. Można zastosować blok silnika z samochodu z 10. rodziny, ale to znacznie zmniejszy moc.
Konieczne jest zainstalowanie wału korbowego z samochodu Łada Kalina. Średnica mechanizmu korbowego wynosi 75,6 mm. Pamiętaj, aby użyć i wyrzeźbić w nich wycięcie, które pozwoli Ci osiągnąć wymagany stopień kompresji. Zaleca się skontaktowanie z kompetentnym specjalistą w celu wykonania tych wgłębień lub zakup gotowych produktów w sklepach tuningowych.
Wybór turbosprężarki
Możesz zrobić turbinę w VAZ własnymi rękami, ale jest to bardzo trudne zadanie, dlatego lepiej trochę przepłacić i kupić gotową jednostkę przynajmniej na rynku wtórnym. Należy zwrócić uwagę na to, że mała turbosprężarka działa tylko przy niskich i średnich obrotach.
Gdy tylko prędkość wału korbowego wzrośnie, turbina zostanie wyłączona. Natomiast duże turbosprężarki działają tylko przy wysokich i średnich obrotach, natomiast przy niskich obrotach wyłączają się. Istnieje kilka popularnych modeli:
- TD05 wyprodukowany przez Mitsubishi. Doładowanie ustawione jest na 3 tys. obr./min, pozwala wycisnąć 250-300 litrów. z.
- TD04L produkcji Subaru, doładowanie ustawione na 3 tys. obr./min, moc 200-250 KM. z.
- IHI VF10 ta turbosprężarka jest znacznie większa niż Subar, pozwala wycisnąć 250 koni lub więcej.
Chińskich turbosprężarek jest wiele, są bardzo słabej jakości, ale cena jest rozsądna. Cena turbiny dla VAZ na rynku wtórnym waha się w bardzo szerokim zakresie - od 5000 rubli do kilkudziesięciu tysięcy.
Jak zrobić chłodzenie
Niezbędne jest, aby modernizując samochód, konieczne było zamontowanie nowych elementów w układzie chłodzenia. Potrzebny będzie dwurzędowy grzejnik miedziany. Jest używany w samochodach VAZ-2110. Działa znacznie lepiej niż inne grzejniki.
Spróbuj użyć intercoolera o normalnej wielkości. Jeśli jest bardzo duży, to będzie problem z turbo lagiem. Dzieje się tak, gdy od otwarcia przepustnicy do wytworzenia ciśnienia doładowania upływa długi czas. Ale bardzo mały intercooler nie będzie w stanie prawidłowo schłodzić powietrza.
Cechy układu paliwowego podczas pracy z turbiną
Nawet jeśli instalujesz domową turbinę na VAZ, musisz całkowicie zmienić cały układ paliwowy. Obecność przewodu powrotnego i regulatora ciśnienia mieszanki paliwowej jest obowiązkowa. Można zastosować regulator zewnętrzny, ale należy go podłączyć wężem podciśnienia do odbiornika zainstalowanego za przepustnicą.
Standardowa pompa gazu wyraźnie nie jest odpowiednia, ponieważ ma bardzo niską wydajność. Wskazane jest zastosowanie pompy paliwa z samochodów marki Volga, Gazelle lub Walbro - ma ona wydajność ponad 255 l/h.
Wtryskiwacze, które są zainstalowane w silnikach, również muszą zostać usunięte. Staraj się używać tylko egzemplarzy, które są przeznaczone do pracy w silnikach o mocy powyżej 200 koni mechanicznych. Doskonałą opcją są wtryskiwacze elektromagnetyczne produkowane przez DEKA-630СС. Całą pracę można wykonać samodzielnie, ale jeśli nie ma ochoty tego robić, każda usługa zapewni Ci wszelką możliwą pomoc.
Ustawienie turbiny
Prosta turbina elektryczna w VAZ będzie w stanie zwiększyć moc, ale tylko nieznacznie. Dużo skuteczniejsze będzie zastosowanie turbosprężarek mechanicznych. Silnik turbo jest dostrojony za pomocą zaworu upustowego. Ciśnienie w układzie paliwowym będzie tym większe, im mniej będzie uwalniane do atmosfery. Wskazane jest stosowanie specjalnych konstrukcji kontrolerów doładowania do regulacji poziomu ciśnienia.
Za pomocą tego prostego urządzenia wymagane ciśnienie można ustawić bezpośrednio z wnętrza pojazdu. Z jego pomocą zawór bezpieczeństwa zainstalowany na kolektorze nie uwalnia ciśnienia. Dlatego stopniowo rośnie.
Konieczne jest „przeładowanie” elektronicznej jednostki sterującej, ponieważ tryby pracy silnika znacznie się zmienią. Wskazane jest powierzenie tej pracy doświadczonym specjalistom, w przeciwnym razie niewłaściwa praca silnika wpłynie nie tylko na moc, ale także na zużycie benzyny i oleju. Ponadto wszystkie elementy silnika mogą zużywać się setki razy szybciej niż przy normalnych ustawieniach.
Dziś chcę poruszyć ciekawy temat, w zasadzie jest to logiczna kontynuacja artykułu. Jeśli trochę wyprzedzisz temat, okaże się, że teraz wszystkie silniki turbodoładowane wykorzystują mechaniczne sprężarki powietrza, takie podejście ma wiele zalet i wiele wad. Ale ostatnio wiele firm zaczęło myśleć o turbinach elektrycznych, które nie będą wykorzystywać spalin samochodu, a także nie będą miały połączeń mechanicznych i napędów, a powietrze będzie pompowane przez silnik elektryczny, który będzie „zasilany” z system pokładowy ...
Niezły pomysł! W końcu można uniknąć wielu wad układów mechanicznych, zwłaszcza turbin pracujących na spalinach, takich jak:
2) Chłodzenie turbiny
3) Smarowanie olejem silnikowym
4) Zużycie oleju
5) OU i oczywiście zasób
Jeśli narysujesz linię, możesz zrozumieć, że systemy mechaniczne są dalekie od ideału. Oczywiście będą bardziej niezawodne. Jednak mają też wady, jest to ten sam napęd, który wykorzystuje do pracy zwykły pasek, który z czasem się zużywa.
Ogólnie rzecz biorąc, programiści pomyśleli i zdali sobie sprawę, że mechanikę można zastąpić elektryką! Albo nie?
Zasada struktury
Należy zauważyć, że obecnie niektórzy niemieccy producenci mają takie doładowania w strukturze swoich silników. I są one umieszczone, jak rozumiesz, w układzie dolotowym powietrza. Jako pierwsze zastosowano takie doładowania Mercedes, BMW i AUDI.
Zasada działania jest prosta – zainstalowany jest potężny „wentylator”, który wytwarza ciśnienie około 0,5 atmosfery (i ewentualnie więcej). Zasilany przez układ elektryczny samochodu, pompuje dodatkowy tlen do silnika, aby zwiększyć moc. Dzięki ustawieniom podawania paliwa można osiągnąć znaczny wzrost - około 20 - 30%.
Turbina elektryczna powinna być również dostrojona do pewnych prędkości, na przykład na biegu jałowym powinna pracować odpowiednio wolniej, a przy dużych prędkościach odpowiednio szybciej. Okazuje się, że system jest prawie idealny! Ale w czym tkwi haczyk, gdzie są minusy? I wiesz, są.
Wady opcji elektrycznej
Wielu moich czytelników uważa, że wykonanie takiego systemu jest bardzo proste, trzeba wziąć jakąś chłodnicę i włożyć ją do rury wlotu powietrza i tu jest szczęście! Takie „cudowne chłodnice” są z reguły sprzedawane w chińskich sklepach internetowych, o tych typach omówimy poniżej.
Jednak faceci tutaj nie są tacy prości. W trybie normalnym (bieg jałowy) wolnossący silnik 1,6 litra zużywa około 300-400 litrów powietrza na godzinę pracy. A przy dużych prędkościach, powiedzmy 4000 - 5000, mnożymy tę liczbę przez 4 - 5, czyli 1200 - 1600 litrów. Wyobraź sobie ten tom! Jeśli obliczymy zużycie minutowe 300/60 = 5 litrów na minutę, czyli 20 przy wysokich obrotach.
A więc - turbina elektryczna powinna zwiększyć tę liczbę, a nie spowalniać! Jeśli założysz słaby silnik, nie wytworzy on wymaganego ciśnienia, ale stworzy efekt „śluzy powietrznej”, to znaczy spowolni dopływ powietrza do silnika swoimi łopatkami i zakłóci normalny przepływ .
Teraz wyobraź sobie, jaka elektryczna wersja silnika jest potrzebna do pompowania takiej objętości! Powtarzam, aby zwiększyć wydajność, potrzebujesz co najmniej 6 - 7 litrów powietrza na biegu jałowym i 25 na wysokim, a to w przypadku wersji 1,6 litra, przy dużych objętościach potrzebujesz więcej.
Jeśli narysujemy analogię z niemieckimi producentami, to stosuje się tam co najmniej bezszczotkowy silnik elektryczny o mocy 0,5 kW, który obraca się z szaloną prędkością, może osiągnąć nawet 20 000, a jego ciśnienie wynosi od 1 do 5 atmosfer.
W przypadku mocniejszych samochodów stosuje się mocniejsze silniki do 0,7 kW.
Jak się okazuje, zwykły generator może nie pobierać takiego zużycia energii elektrycznej, więc zastępuje się go mocniejszym lub instaluje się dodatkowy.
A jak wiadomo, wysokie zużycie energii po prostu spowalnia generatory, co oznacza, że zwiększa hamowanie silnika, co wpływa na jego moc, a sprawność spada.
Jednak przeprowadzone eksperymenty wykazały wzrost wydajności o około 20 - 30%, co jest znaczące. Ale ze względu na złożoność i wysoki koszt urządzeń, ich zastosowanie w samochodach nie było jeszcze produkowane masowo.
Na przykład sprężarki mechaniczne są znacznie tańsze i wydajniejsze. Czasami różnica w cenie może wynosić nawet 5-7 razy.
Kilka słów o chińskich turbinach elektrycznych
Dosłownie 2 lata temu „auto internet” właśnie eksplodował z turbin elektrycznych z Chin. Zaproponowano mały „gadżet”, który zainstalowano w pęknięciu przewodu dolotowego powietrza, który rzekomo wtłaczał powietrze pod ciśnieniem do silnika, obiecany wzrost mocy aż - 15%! Sam silnik był niezrozumiałą chłodnicą, ani zużyciem energii elektrycznej, ani prędkością, ani pompowanym powietrzem - nie było wskaźników. Jeśli zdemontujesz go nawet wizualnie, staje się jasne - że jest to cooler na podobieństwo zaawansowanych komputerowych, cóż, co może zwiększyć? NIC! Więc po prostu nie kupujemy - to ROZWÓD.
Teraz oczywiście na tych samych chińskich stronach zaczynają pojawiać się inne turbiny elektryczne, wiele z nich jest nawet zrobionych w formie ślimaka - ala kompresora mechanicznego. Ale znowu nie ma wskaźników ciśnienia, zużycia, pompowania powietrza. Pomyśl, zanim kupisz. Oglądamy film edukacyjny.
Czy można zrobić opcję electro własnymi rękami?
Hipotetycznie jest to możliwe, a wiele z nich jest zainstalowanych w ich samochodzie. Osobiście też myślałem o zamontowaniu go w swoim aucie, ale cena mnie powstrzymała.
Musisz rozwiązać kilka punktów:
1) Zdecydowanie instalacja potężnego generatora, który jest już drogi jak na samochód zagraniczny.
2) Mocny i kompaktowy silnik elektryczny, najlepiej bezszczotkowy, zapewnia dużą prędkość przy optymalnym zużyciu energii. Osobiście widziałem takie dla modeli kompaktowych, ale przy mocy 0,5 kW lub większej też nie jest tani.
3) Wirnik i obudowa. Musisz też zrobić to sam lub kupić dla maksymalnego wtrysku powietrza. Również niełatwe zadanie.
4) I oczywiście stabilizator lub falowniki do zasilania silnika elektrycznego.
Zadania nie są łatwe, niektóre zagraniczne samochody nie mają potężnych generatorów, więc jest to bardzo trudne do wykonania!
Ale wielu rzemieślników instaluje na swoich samochodach w garażu, wzrost mocy można naprawdę osiągnąć nawet o 20-30%.
Co więcej, wielu umieszcza dodatkowy czujnik zużycia powietrza w dyszy przed turbiną, "widzi" pompowaną objętość i automatycznie reguluje duży dopływ paliwa (podaje wartości do ECU) w celu wzbogacenia mieszanki paliwowej. Więc oprogramowanie układowe może nie być potrzebne.
Aby wycisnąć z samochodu to, co najlepsze, producenci samochodów uciekają się do turbodoładowania silnika, ale nowy rodzaj turbosprężarki jest w drodze, który może zmienić grę.
Downsizing silnika samochodowego jest jednym z kluczowych rozwiązań stosowanych przez producentów samochodów w celu zmniejszenia zużycia paliwa przez pojazd (od Audi). Jednak, aby utrzymać zmniejszony silnik na wysokim poziomie, firmy motoryzacyjne zwykle stosują turbodoładowanie, które jest napędzane spalinami (przeczytaj więcej o tym, jak działa turbodoładowanie). Klasyczny schemat turbodoładowania ma jeden poważny problem, prowadzi do opóźnienia reakcji doładowania. Zjawisko to jest powszechnie znane jako turbolag. Żeby było jasne, wyjaśnijmy to w prostszy sposób, śledzisz wyprzedzanie, wciskasz pedał gazu do podłogi, włącza się turbodoładowanie, ale szarpnięcie auta następuje dopiero po kilku sekundach z powodu tzw. turbolagu.
Ta powolna reakcja od lat nęka samochody z turbodoładowaniem i jest powszechną skargą. Rzeczy takie jak turbodoładowanie typu twin-scroll lub małe turbosprężarki są często używane do zwalczania tego opóźnienia, ale też nie są idealne. Próby ograniczenia tej wady przy pomocy tzw. Mówiąc najprościej, bardzo trudno jest stworzyć silnik z turbodoładowaniem z natychmiastową reakcją.
Jak działa turbosprężarka elektryczna 
Wszystko pozostanie na swoim miejscu, dopóki nie zaczniemy używać komponentów elektrycznych. Podczas gdy producenci samochodów badali zalety i wady całkowicie elektrycznych układów napędowych pod każdym kątem, doszli do wniosku, że jeśli chodzi o silniki elektryczne, reakcja jest natychmiastowa. Weźmy na przykład klasyczną Toyotę Prius, szybszej reakcji na przyspieszenie w żadnym samochodzie o podobnych parametrach nie znajdziesz. Oczywiście pojazdy elektryczne są drogie ze względu na rozmiar ich silników i akumulatorów, a nie do końca są praktyczne ze względu na ograniczony zakres ruchu. Mimo to producenci samochodów mogą używać małych silników elektrycznych i komponentów do własnych celów. Jednym z takich przypadków jest zasilanie turbosprężarki, która przyspiesza silnik samochodu bez polegania na spalinach.
Silnik elektryczny reaguje natychmiast, w ciągu 250 milisekund. Zastosowanie takiego mechanizmu może zmniejszyć zużycie paliwa o 10 proc. Ponieważ tego rodzaju turbosprężarka nie wykorzystuje spalin, technicznie jest tylko doładowaniem. Aby konsumenci zrozumieli koncepcję tego mechanizmu, często określa się go mianem turbodoładowania elektrycznego.
Volkswagen i powiązane marki samochodów aktywnie inwestują w tę technologię turbodoładowania elektrycznego.
Audi prezentuje E-Turbo
Niedawno Audi zaprezentowało swoje najnowsze osiągnięcia w świecie turbodoładowania elektrycznego, przedstawiając koncepcję Clubsport TT Turbo, która zapewnia właścicielowi 600 koni mechanicznych i 479 Nm momentu obrotowego z turbodoładowanego pięciocylindrowego silnika o pojemności 2,5 litra. Jedna turbosprężarka jest konwencjonalna i jest napędzana spalinami, druga jest napędzana przez jednostkę elektryczną.
Firma stworzyła koncepcję, aby pokazać potencjał turbosprężarek elektrycznych, mówiąc, że technologia jest gotowa do użycia w pojazdach produkcyjnych. 48-woltowy podsystem elektryczny, który zasila elektryczną turbosprężarkę, znajduje się w bagażniku samochodu i zapewnia odpowiednie przyspieszenie silnika, nie zmuszając go do czekania, jak w przypadku tradycyjnego turbodoładowania.
„Elektrycznie napędzana turbosprężarka zapewnia znaczne korzyści” – powiedział rzecznik Audi. „Szybko i równomiernie zwiększa prędkość obrotową silnika do maksymalnych obrotów bez żadnych znaczących opóźnień”.
Ta zasada działania pozwala na zaprojektowanie konwencjonalnego turbodoładowania specjalnie dla silników o dużej mocy - e-turbo zapewnia natychmiastową reakcję i mocny sprint przy niskich obrotach silnika.
To nie pierwszy raz, kiedy Audi zainteresowało się elektrycznym turbodoładowaniem. W zeszłym roku niemiecki producent dodał elektryczne turbodoładowanie do swojego 3,0-litrowego silnika wysokoprężnego V-6 z podwójnym turbodoładowaniem i wrzucił całą mieszankę do RS5. Rezultatem jest wyzywająco szybkie coupé, które przyspiesza od 0 do 100 km / hw zaledwie 4 sekundy. Dzięki temu jest szybszy niż zwykły RS5 i zmniejsza zużycie paliwa o połowę.
Kiedy możemy spodziewać się turbosprężarek elektrycznych w autach seryjnych?
Biorąc pod uwagę wszystkie pozytywne opinie, jakie otrzymuje ta technologia, Audi prawdopodobnie będzie jednym z pierwszych producentów samochodów, którzy zastosują elektryczne turbodoładowanie w pojazdach produkcyjnych, ale firma nie ogłosiła jeszcze, kiedy będziemy mogli zobaczyć takie pojazdy u oficjalnych dealerów.