هل يمكن لأنظمة e-booster أن تحل محل التوربينات؟

هل يمكن لأنظمة e-booster أن تطيح بالتوربينات أو شواحن التوربو التقليدية؟ كل المؤشرات تشير إلى ذلك، إذ يمكن لهذه الأنظمة الجديدة للتحكم الإلكتروني أن تطوي صفحة التوربينات في تاريخ صناعة السيارات. عندما ظهرت النماذج الأولية الأولى لـe-boosters قبل بضع سنوات، كشفت المقارنات مع شواحن التوربو التقليدية بسرعة أن هذه الأنظمة الجديدة تحسّن استجابة محركات الديزل.

حتى الآن، لم تُستخدم الضواغط التي يحركها محرك كهربائي بدلاً من غازات العادم إلا لفترات قصيرة. والآن، طورت شركة Aeristech، ومقرها في Leamington Spa، جهاز e-booster جديداً يمكن استخدامه على مدار الوقت، مما يلغي تماماً الحاجة إلى توربينات العادم.

يعمل التوربو بالطاقة التي تطلقها غازات العادم الساخنة والمتمددة. كلما عمل المحرك بقوة أكبر، توفرت طاقة أكبر واستجاب التوربو بسرعة أكبر. وعندما لا يعمل المحرك تحت ضغط عالٍ، تقل الطاقة في العادم وتبطؤ استجابة التوربو. محركات الديزل أكثر كفاءة حرارياً من محركات البنزين، لذلك يتحول جزء أكبر من الوقود إلى طاقة ميكانيكية بدلاً من الحرارة، ويطلق العادم طاقة أقل. ولهذا، عندما يدور الديزل بسرعات منخفضة، يكافح نظام التوربو حقاً للاستيقاظ، وهنا يمكن لمضخم كهربائي أن يملأ الفجوة في الدفع.

من أكبر أعداء النظام الكهربائي القوي الحرارة التي يولّدها، ووحدات التحكم الخاصة بـ e-boosters ليست استثناءً. ولأن المحركات الكهربائية تولّد عزم دوران مرتفعاً نسبياً، فإن وحدات التحكم تسخن بسرعة، مما يحدّ من المدة التي يمكن أن تعمل فيها المحركات دون توقف. أعادت Aeristech التفكير في تصميم إلكترونيات الطاقة خلف e-booster من أجل تقليل كمية الحرارة التي تولّدها دون تقليل عزم الدوران. وهذا يعني أنه يمكن استخدامه على مدار الوقت لتعزيز الدفع واستبدال توربينات العادم.

E-booster مقابل التوربينات، من سيفوز بالمعركة؟

تفصل البنية الكهربائية الجديدة التحكم في سرعة دوران المحرك عن كمية عزم الدوران التي يولّدها. عادةً ما يتم التحكم في الاثنين معاً، لكن ضمن النظام الجديد تنخفض كمية الحرارة التي تولّدها وحدة التحكم بشكل كبير. لا يستطيع المحرك العمل لفترة أطول فحسب، بل يمكنه أيضاً الدوران بسرعة أكبر بكثير من المعتاد. عادةً ما صُممت أجهزة e-booster للعمل بسرعة تصل إلى 70,000 دورة في الدقيقة قبل أن تبدأ قيود نظام التحكم الإلكتروني بالظهور. ومع تصميم Aeristech، لا توجد حدود إلكترونية، وقد اختُبرت أجهزة e-booster بجهد 48 فولت حتى سرعة 120,000 دورة في الدقيقة.

هل لاستبدال التوربينات بأجهزة e-booster أي فائدة؟ يمكن استخدام هذه الأنظمة الإلكترونية الجديدة أيضاً في محركات بنزين صغيرة سعتها من 1.2 إلى 1.5 لتر، التي، مثل محركات الديزل، تنتج طاقة أقل من غازات العادم عند السرعات المنخفضة مما يحتاجه التوربو لكي يعمل بشكل صحيح. إن إزالة التوربو من نظام العادم تعني أنه يمكن نقل المحول الحفاز أقرب إلى المحرك لتنظيف الانبعاثات من أنبوب العادم بفعالية أكبر. كما يلغي ذلك ضغط العادم المرتد الذي يسببه التوربو، والذي قد يكون مفارقةً سيئاً لاستهلاك الوقود.

يمكن أيضاً استخدام نظام التحكم الجديد للوسائد الهوائية، مثل تلك اللازمة في مجموعات خلايا الوقود، ويمكن استخدام مضخم مع المحولات الحفازة الإلكترونية المسخنة كهربائياً للتحكم في الانبعاثات حتى قبل تشغيل المحرك. إضافة إلى ذلك، Hyundai قد تعمل على وسادة هوائية جديدة مثبتة في السقف لمنع الركاب من القذف خارج السيارة عبر فتحة السقف أثناء الانقلاب. كُشف عن هذا النظام لأول مرة عام 2017، ولا تزال الشركة تطوره، لكنه يعمل أساساً عبر سكتين على كل جانب من فتحة السقف البانورامية خلال 80 ملي ثانية، أي أسرع بنحو خمس مرات من رمشة العين.