Czy e-boostery mogą wyeliminować turbosprężarki?

Czy e-boostery mogą wyprzeć zwykłe turbosprężarki? Wszystko wskazuje na to, że tak, ponieważ te nowe systemy sterowania elektronicznego mogą posłać turbosprężarki do historii motoryzacji. Gdy kilka lat temu pojawiły się pierwsze prototypy e-boosterów, porównania z konwencjonalnymi turbosprężarkami szybko ujawniły, że te nowe systemy poprawiają reakcję silników wysokoprężnych.

Do tej pory sprężarki napędzane silnikiem elektrycznym zamiast gazami wylotowymi były używane tylko przez krótkie okresy. Teraz firma Aeristech z siedzibą w Leamington Spa stworzyła nowy e-booster, który może pracować przez cały czas, całkowicie eliminując turbosprężarki napędzane spalinami.

Turbosprężarka napędzana jest energią uwalnianą przez gorące, rozprężające się gazy wylotowe. Im intensywniej pracuje silnik, tym więcej jest energii i tym szybciej reaguje turbosprężarka. Gdy silnik nie pracuje pod takim obciążeniem, w spalinach jest mniej energii i reakcja turbosprężarki staje się powolna. Silniki wysokoprężne są bardziej sprawne cieplnie niż silniki benzynowe, dlatego większa część paliwa zamienia się w energię mechaniczną, a nie w ciepło, i spaliny niosą ze sobą mniej energii. Kiedy więc diesel pracuje na niskich obrotach, jego układ turbosprężarki ma trudności z pobudzeniem się i właśnie wtedy elektryczny wspomagacz może wypełnić lukę w momencie obrotowym.

Jednym z największych wrogów mocnego układu elektrycznego jest ciepło, które generuje, a sterowniki e-boosterów nie są wyjątkiem. Ponieważ silniki elektryczne wytwarzają dość wysoki moment obrotowy, sterowniki szybko się nagrzewają, co ogranicza czas nieprzerwanej pracy silników. Firma Aeristech przeprojektowała elektronikę mocy stojącą za e-boosterem, aby zmniejszyć ilość generowanego przez nią ciepła bez obniżania momentu obrotowego. Oznacza to, że można go używać przez cały czas, aby wspomagać i zastępować turbosprężarki napędzane spalinami.

E-booster kontra turbosprężarki: kto wygra tę bitwę?

Nowa architektura elektryczna oddziela kontrolę obrotów silnika od ilości generowanego momentu obrotowego. Zwykle oba parametry są sterowane razem, ale w nowym układzie ilość ciepła wytwarzanego przez sterownik zostaje drastycznie zmniejszona. Silnik może nie tylko pracować dłużej, ale także znacznie szybciej niż zwykle. Zazwyczaj e-boostery są zaprojektowane do pracy z prędkością do 70 000 obr./min, zanim zaczną obowiązywać ograniczenia układu sterowania elektronicznego. W konstrukcji Aeristech nie ma elektronicznych ograniczeń, a e-boostery 48 V testowano przy prędkościach do 120 000 obr./min.

Czy zamiana turbosprężarek na e-boostery przynosi jakieś korzyści? Te nowe systemy elektroniczne mogłyby być również stosowane w małych silnikach benzynowych o pojemności od 1,2 do 1,5 litra, które, podobnie jak silniki wysokoprężne, przy niskich prędkościach dostarczają mniej energii z gazów wylotowych, niż potrzebuje turbosprężarka do prawidłowego działania. Usunięcie turbosprężarki z układu wydechowego oznacza, że reaktor katalityczny można przesunąć bliżej silnika, aby równie skutecznie oczyszczać emisje z rury wydechowej. Eliminuje to również przeciwciśnienie wydechowe, które powoduje turbosprężarka, a co ironicznie może być niekorzystne dla zużycia paliwa.

Nowy układ sterowania może być również użyty do poduszek powietrznych, takich jak te potrzebne w stosach ogniw paliwowych, a wspomagacz mógłby pracować razem z elektrycznie podgrzewanymi elektronicznymi reaktorami katalitycznymi, kontrolując emisje jeszcze przed uruchomieniem silnika. Ponadto Hyundai może pracować nad nowatorską poduszką powietrzną montowaną w dachu, która ma zapobiegać wyrzuceniu pasażerów przez szklany dach podczas dachowania. Zaprezentowany po raz pierwszy w 2017 roku system wciąż jest udoskonalany przez firmę, lecz zasadniczo działa wzdłuż dwóch szyn po obu stronach panoramicznego dachu w ciągu 80 milisekund, czyli mniej więcej pięć razy szybciej niż mrugnięcie okiem.