25 май 2019
Категории
  •  Автомобили
  •  Мотоциклети
  •  Лекотоварни
  •  Тежкотоварни
  •  Хоби
  •  Иновации
  •  Ретро
  •  Лица
  •  Премиери и изложения
  •  Тунинг и прототипи
  •  Хора и пътища
FACEBOOK

Турбокомпресори от бъдещето: Повече мощност и по-нисък разход на гориво

Турбокомпресорите бяха екзотика само допреди няколко десетилетия. Вече не е така. С турбо е оборудвана една на всеки четири коли в Северна Америка, а в Европа присъствието на технологията на пазара е още по-голямо. Понякога дори не говорим за един турбокомпресор, а за два и дори три (BMW). Едни от най-култовите атмосферни двигатели също преминаха към принудителното пълнене, като целта е ясна – да се отговори на все по-строгите изисквания за екология. Турбо двигателите са ефективни, надеждни и икономични, а с изминаването на годините и напредването на технологиите стават по-добри и по-евтини.

В следващите 5 години близо половината от новите лекотоварни автомобили на планетата ще разполагат с турбокомпресор, прогнозират анализатори. В сравнение с днес това са 18 милиона автомобила повече, което е ръст с 39% в Северна Америка. Това е и причината хората от Road & Track да поговорят с главните инженери на Honeуwell – един от водещите производители на турбокомпресори – които имат какво да кажат въ връзка с развитието на турбините в следващите години. Какво да очакваме?

Електрически и хибридни турбини

Според прогнозите на специалисти, феновете на Формула 1, които мразят турбо хибридните задвижващи системи в модерните болиди, ще карат автомобили с подобна технология след няколко години. Това означава, че можем да очакваме турбокомпресори с електромотор, който свързва топлия и студения “охлюв” и може да завърти компресорната перка, когато няма достатъчно изгорели газове. Такъв компресор на практира елиминира т.нар. “турбо дупка”. Освен това, когато двигателят е с напълно отворен/и дросел/и, излишното количество изгорели газове ще се използва за производство на електроенергия, която ще се съхранява в суперкондензатор и ще подпомага ускорението посредством друг, по-голям електромотор. Крайният резултат ще бъде по-висока мощност с по-нисък разход на гориво.

Вече видяхме електрически компресори във Ford Focus и дизеловите прототипи на Audi. Те работят на същия принцип, но без да имат нещо общо с потока от изпускателни газове. Освен недоказаната си надеждност в сериен автомобил, електрическите турбокомпресори имат същия проблем: консумират твърде много електроенергия за стандартен автомобил. При максимално натоварване, стандартно турбо на ток се нуждае от 48-волтова мрежа, за да работи. Електрическият механичен компресор, който Audi ползва в RS5 TDI например, изсмуква 9 к.с. от мощността на автомобила. Автомобилните производители от друга страна изглежда не проявяват интерес в това да преработят 12-волтовите си системи, така че това решение изглежда все по-малко вероятно. Експертите смятат, че вместо да се преработва цялата електрическа система, инженерите могат да използват високоволтови батерии от конвенционалните хибриди. От Honeywell очакват, че до 2020 г. една четвърт от всички нови хибриди ще имат турбо. 

По-високо налягане и променлива геометрия

При сериозно натоварване, перката на стандартно турбо може да развие до 300 000 об/мин, нагнетявайки въздух във всмукателния колектор, движеш се с близо 1000 км/ч. Понякога обаче това може да е недостатъчно. В следващите 10 години производителите ще поръчват турбини, които могат да генерират по-високо налягане, което понякога достига 1.2 бара. Не звучи много, но всъщност е доста за актуалните стандарти при серийните автомобили, коментира Питър Дейвис от Honeywell. Това, което виждаме днес – например 2.0-литровият четирицилиндров двигател на AMG, който реализира пикова стойност от 1.8 бара – е само началото. Според Дейвис бъдещите спортни автомобили ще се нуждаят от налягане в порядъка на 2.1-2.5 бара.

“В бензиновите двигатели, байпасният клапан е отворен в по-голямата част от времето,” казва той. “Трябва да се научим да преминаваме от ниско към високо налягане много бързо”. Проблемът е в това, че създаването на голямо налягане вади на показ най-голямата слабост на турбокомпресорите: лаг в ниски обороти – проблем, който дори модерни спортни автомобили, като Mercedes GLA45 и Mitsubishi Lancer, имат.

Едно от възможните решения е използването на две турбини, една за ниските и една за високите обороти. Експертите обаче смятат, че бъдещето принадлежи на турбините с променлива геометрия, които съчетават най-доброто от двата свята. До момента, главно заради тяхната висока цена, подобни турбини се вграждаха предимно в дизелови двигатели, както и в скъпи спортни автомобили като Porsche 911, например. Този тип компресори работят като нормална турбина, но имат специални перки в топлия охлюв, чиято позиция се управлява от двигателната електроника. Те играят ролята на елероните на крилото на самолет и променят ъгъла на атака, като така намаляват турбо дупката.

Междинно охлаждане и водна инжекция

Между въздуха в топлия и студения охлюв понякога има 600 градуса температурна разлика. Температурата на самото турбо понякога достига главозамайващите 1000 градуса по Целзий, при това за нула време. Охладителите, т.нар. интеркулери, охлаждат въздуха, преди той да достигне до всмукателния колектор. Специалистите обаче смятат, че има и по-ефективен начин за охлаждане на въздуха. В бъдещите серийни автомобили инженерите ще монтират междинни охладители между две отделни турбини. Те ще намаляват температурата на излизащия от първото турбо въздух, преди същият да влезе във втората турбина. С по-студеният въздух идва и по-висока мощност, както и по-нисък разход на гориво при всеки цикъл на двигателя.

Друга възможност е инжектирането на вода в постъпващия в двигателя въздушен поток. Технологията не е нова, всъщност е измислена още през Втората световна война, а впоследствие е използвана и от състезателните автомобили Volvo 240 през 80-те, както и от новото BMW M4 GTS.

Все по-висока ефективност в реални условия

От Road & Track пишат, че съдейки от собствените си тестове, по-компактните турбо двигатели значително са подобрили ефективността си в последните години, спрямо атмосферните единици. Същото обаче не важи за моторите с по-голям работен обем, които реализират разход, който е сходен с този на атмосферните двигатели. Така например, 2.7- и 3.5-литровите турбо V6 двигатели на Ford харчат горе-долу колкото огромният 6.2-литров атмосферен V8 двигател на Chevrolet. Същото важи и за Cadillac ATS 2.0T и BMW 328i.

“Всяка компания може да одобри даден двигател по време на тестове, но впоследствие да се окаже, че той не е толкова ефективен в реални условия. Това е голямото предизвикателство пред индустрията в момента,” казва Дейвис.

Иначе казано, популярните производители на автомобили не оптимизират всяка част от двигателите си, за да ги пригодят за приндуително пълнене. По този начин те пестят пари за разработка, но спъват потенциала на турбините. Това трябва да се промени, единодушни са анализаторите.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Еко
Всички текстове и изображения публикувани в Auto.OFFNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.