Ηλεκτρικά turbo: Πώς απογειώνουν την απόδοση των υβριδικών 48V

Η αυτοκίνηση οδεύει ολοταχώς προς την ηλεκτροκίνηση, όμως αυτό δεν σημαίνει ότι η εξέλιξη στους θερμικούς κινητήρες σταματάει. Για την ακρίβεια, συνεχίζεται με αμείωτο ρυθμό και η υβριδική τεχνολογία μπορεί να δώσει λύσεις σε διάφορα ζητήματα που αντιμετωπίζαμε εδώ και χρόνια.

Όπως για παράδειγμα, η απόκριση της τουρμπίνας στο γκάζι. Το γνωστό “turbo lag” έκανε αισθητή την παρουσία του παλαιότερα. Πλέον, με τις σύγχρονες τουρμπίνες μεταβλητής γεωμετρίας αλλά και άλλα τρικ των κατασκευαστών, το φαινόμενο έχει περιοριστεί. Δεν έχει εξαλειφθεί όμως! Το ηλεκτρικό turbo είναι αυτό που αναλαμβάνει τον… αφανισμό της υστέρησης.

Πώς θα βοηθήσει η ηλεκτρική τεχνολογία στην εξάλειψη του turbo lag;

Ένας πολύ μικρός ηλεκτροκινητήρας τοποθετείται ανάμεσα στις δύο φτερωτές της τουρμπίνας. Αντλεί ενέργεια από μια μικρή μπαταρία και αναλαμβάνει την άμεση περιστροφή του inducer, ώστε να μη χρειάζεται η συνδρομή των καυσαερίων. Έτσι το σύνολο του turbo μπορεί να προσφέρει αέρα με μεγάλη πίεση στην εισαγωγή, κυριολεκτικά από 0 στροφές.

Η απόκριση στο δεξί πεντάλ είναι άμεση, χάρη και στο ηλεκτρικό turbo που επιτρέπει τη δημιουργία μιας επίπεδης καμπύλης απόδοσης. Ο μικρός ηλεκτροκινητήρας περιστρέφει τη φτερωτή, άρα ο κατασκευαστής του κινητήρα μπορεί να τοποθετήσει μια μεγαλύτερη τουρμπίνα που παρέχει ακόμη περισσότερο αέρα στην εισαγωγή όσο οι στροφές ανεβαίνουν. Με άλλα λόγια, «ξυπνάει» από το ρελαντί και δεν «ξεφουσκώνει» ούτε κοντά στον κόφτη!

H τεχνολογία έχει ρίζες από τη Formula 1 και ήδη ενσωματώνεται σε μοντέλα παραγωγής, όπως για παράδειγμα η εντυπωσιακή νέα Mercedes-AMG C43. Η έκδοση επιδόσεων της C-Class χρησιμοποιεί έναν τετρακύλινδρο τούρμπο βενζινοκινητήρα των 2.0 λίτρων με ηλεκτρικό turbo και ήπια υβριδικό κύκλωμα 48V που βοηθάει τόσο στην επίτευξη κορυφαίων επιδόσεων, όσο και στις χαμηλότερες εκπομπές ρύπων. Συνολικά αποδίδει 408 ίππους με καταπληκτική απόκριση στο γκάζι. Μπορείτε να διαβάσετε εδώ περισσότερα για τη νέα Mercedes-AMG C43 4MATIC. 

Πώς λειτουργεί το turbo στον κινητήρα;

Τα παραπάνω, μπορεί να σας φαίνονται… περίεργα αν δεν γνωρίζετε τον βασικό τρόπο λειτουργίας της τουρμπίνας. Δεν θα αναλύσουμε όλες τις πτυχές, παρά μόνο μερικές βασικές πληροφορίες. Αρχικά, ένα turbo αποτελείται από δύο φτερωτές. Η πρώτη, κινείται από τα καυσαέρια του κινητήρα και κινεί με άξονα τη δεύτερη. Η δεύτερη είναι εκείνη που συμπιέζει τον αέρα και τον στέλνει γρήγορα προς την εισαγωγή, για να μπει στο θάλαμο καύσης. Εκεί, λόγω του περισσότερου αέρα που εισέρχεται, ψεκάζεται και περισσότερο καύσιμο για να διατηρηθεί η σωστή αναλογία του μείγματος και έτσι, προκαλείται η μεγαλύτερη απόδοση.

Δείτε ακόμη: Χρειάζονται συχνότερη αλλαγή λαδιών οι τούρμπο κινητήρες;

Η ατμοσφαιρική παροχή μπορεί να προσφέρει μια συγκεκριμένη ποσότητα αέρος, οπότε η τουρμπίνα είναι ένας τρόπος να δώσουμε περισσότερο αέρα στο θάλαμο και να πετύχουμε μεγαλύτερη ισχύ. Το turbo εξαρτάται από τον κινητήρα επειδή η πρώτη φτερωτή κινείται από τα καυσαέρια. Αν το μοτέρ δεν ανεβάσει στροφές, δεν παράγει ούτε πολλά καυσαέρια, ούτε μεγάλη ροή καυσαερίων. Για αυτό και το turbo «ξυπνάει» όσο ο κινητήρας μας ανεβάζει στροφές και χαμηλά «κοιμάται». Εδώ, πρέπει να σκεφτούμε πως όσο μεγαλύτερη είναι η πρώτη φτερωτή, τόσο περισσότερα καυσαέρια χρειάζεται για να κινηθεί.

Έτσι οι κατασκευαστές για να κάνουν τους κινητήρες τους να αποδίδουν από χαμηλά, τοποθετούν μικρότερες τουρμπίνες. Το αρνητικό, είναι ότι ένα μικρό turbo «ξεψυχάει» στις υψηλές στροφές και μπορεί να προσφέρει συγκεκριμένη ισχύ. «Τερματίζει» δηλαδή γρήγορα και δεν προσφέρει άλλο αέρα στην εισαγωγή για να μετατραπεί σε απόδοση. Οι μεγαλύτεροι σε χωρητικότητα κινητήρες με περισσότερους κυλίνδρους και υψηλότερη απόδοση, έχουν τη δυνατότητα να γυρίζουν πιο εύκολα τις μεγαλύτερες τουρμπίνες λόγω των περισσότερων καυσαερίων που παράγουν. Βέβαια, για ακόμη καλύτερη απόδοση πολλές φορές βλέπουμε να υπάρχουν δύο turbo ή και περισσότερα. Η πολυπλοκότητα όμως ανεβαίνει, όπως και το κόστος. Σε ένα μικρό αυτοκίνητο με μικρό κινητήρα, τα δύο turbo μπορούν να τοποθετηθούν αλλά δεν προτιμάται συχνά.

Το ηλεκτρικό turbo δίνει τη λύση. Οι εταιρείες θα μπορούν να βάζουν μια μεγάλη τουρμπίνα για απόδοση στις υψηλότερες στροφές και αφού η κίνησή της δεν θα εξαρτάται από τα καυσαέρια, δεν θα υπάρχει και turbo lag. Τα συστήματα 48V θα βοηθήσουν λοιπόν πολύ στο έργο του κινητήρα εσωτερικής καύσης και μελλοντικά περιμένουμε να δούμε πολύ ενδιαφέρουσες ιδέες σχετικά με την υπερπλήρωση. Πάντως, η ήπια υβριδική τεχνολογία 48V έχει βοηθήσει και με διαφορετικό τρόπο τους βενζινοκινητήρες. Για παράδειγμα στον 1.0 EcoBoost της Ford, στη version με τους 155 ίππους, η υβριδική τεχνολογία έπαιξε σημαντικό ρόλο. Χωρίς το 48V, αυτό το μοτέρ απέδιδε έως 140 ίππους. Οι μηχανικοί της Ford, λόγω του μικρού ηλεκτροκινητήρα που θα μπορούσε να βοηθήσει προσφέροντας άμεσα ισχύ στο στρόφαλο κατά τις χαμηλές στροφές, τοποθέτησαν μεγαλύτερη τουρμπίνα για να αυξήσουν την απόδοση στους 155 ίππους. Αν δεν υπήρχε ο ηλεκτροκινητήρας να «γεμίσει» το κενό στις χαμηλές στροφές δεν θα το έκαναν, γιατί ο 1.000άρης δεν θα έβγαζε τόσα καυσαέρια για να κινήσει τη φτερωτή και μέχρι τις 2.000 σ.α.λ. περίπου, θα είχε μεγάλο lag. Έτσι όμως, είναι και άμεσος χαμηλά και «γεμάτος» ψηλά, τόσο που σε κάνει να νομίζεις ότι έχει πολύ μεγαλύτερο κυβισμό! Το κύκλωμα 48V δεν συνδέεται με ηλεκτρικό turbo αλλά έχει ξεκάθαρο ρόλο στην καταπολέμηση του lag.