Kunnen e-boosters de turbo's verdringen?

Zouden de e-boosters de turbo’s of gewone turbocompressoren kunnen verdringen? Alles wijst erop dat dit zo is, want deze nieuwe elektronische regelsystemen zouden de turbo’s de geschiedenis van de auto in kunnen sturen. Toen de eerste prototypes van e-boosters enkele jaren geleden opdoken, toonden de vergelijkingen met conventionele turbocompressoren snel aan dat deze nieuwe systemen de reactie van dieselmotoren verbeteren.

Tot nu toe zijn compressoren, aangedreven door een elektromotor in plaats van uitlaatgas, alleen voor korte periodes gebruikt. Nu heeft Aeristech, gevestigd in Leamington Spa, een nieuwe e-booster ontwikkeld die permanent kan worden gebruikt, waardoor de uitlaatturbocompressoren volledig overbodig worden.

Een turbocompressor wordt aangedreven door de energie die vrijkomt uit de hete, expanderende uitlaatgassen. Hoe harder de motor werkt, hoe meer energie er is en hoe sneller de turbocompressor reageert. Wanneer de motor niet onder zoveel druk werkt, is er minder energie in de uitlaat en wordt de reactie van de turbocompressor traag. Dieselmotoren zijn thermisch efficiënter dan benzinemotoren, waardoor een groter deel van de brandstof wordt omgezet in mechanische energie in plaats van warmte, en de uitlaat minder energie afgeeft. Wanneer een diesel dus laag toerental draait, heeft het turbocompressorsysteem moeite om wakker te worden, en dan kan een elektrische booster het gat in het koppel opvullen.

Een van de grootste vijanden van een krachtig elektrisch systeem is de warmte die het genereert, en de regelaars voor e-boosters vormen geen uitzondering. Omdat elektromotoren een vrij hoog koppel leveren, warmen de regelaars snel op, wat de tijd beperkt die de motoren ononderbroken kunnen draaien. Aeristech heeft het ontwerp van de vermogenselektronica achter de e-booster heroverwogen om de hoeveelheid warmte die het produceert te verminderen zonder het koppel te verlagen. Dat betekent dat het permanent kan worden ingezet om uitlaatturbocompressoren aan te drijven en te vervangen.

E-booster versus turbocompressoren: wie wint de strijd?

De nieuwe elektrische architectuur scheidt de regeling van het motortoerental van de hoeveelheid koppel die wordt geleverd. Normaal gesproken worden beide samen geregeld, maar onder het nieuwe regime wordt de hoeveelheid warmte die door de regelaar wordt gegenereerd drastisch verminderd. De motor kan niet alleen langer draaien, maar ook veel sneller dan gebruikelijk. Gewoonlijk zijn e-boosters ontworpen om tot 70.000 tpm te draaien voordat de beperkingen van het elektronische regelsysteem een rol gaan spelen. Met het ontwerp van Aeristech zijn er geen elektronische grenzen, en 48V-e-boosters zijn getest tot 120.000 tpm.

Heeft het voordelen om turbo’s door e-boosters te vervangen? Deze nieuwe elektronische systemen kunnen ook worden gebruikt in kleine benzinemotoren van 1,2 tot 1,5 liter, die, net als dieselmotoren, bij lage toerentallen minder energie uit de uitlaatgassen halen dan een turbocompressor nodig heeft om correct te werken. Door de turbocompressor uit het uitlaatsysteem te halen, kan de katalysator dichter bij de motor worden geplaatst, waardoor de uitstoot ook effectiever wordt gereinigd. Het elimineert ook de uitlaattegendruk die een turbocompressor veroorzaakt, wat ironisch genoeg slecht kan zijn voor het brandstofverbruik.

Het nieuwe regelsysteem kan ook worden gebruikt voor airbags, zoals die nodig zijn bij brandstofceltanks, en een booster zou samen met elektrisch verwarmde elektronische katalysatoren kunnen worden gebruikt om de uitstoot te beheersen, zelfs voordat een motor is gestart. Bovendien zou Hyundai kunnen werken aan een nieuwe, aan het dak gemonteerde airbag om te voorkomen dat inzittenden bij een overslag door een panoramadak worden geslingerd. Het systeem, dat voor het eerst in 2017 werd onthuld, wordt door het bedrijf nog steeds verfijnd, maar wordt in principe binnen 80 milliseconden langs twee rails aan weerszijden van een panoramadak ingezet, ongeveer vijf keer sneller dan een knipperende oogbeweging.