Technika

2016. február 3. szerda, 06:04

Villanymotoros feltöltők - Légáram?

Jó ötlet a kipufogógáz vagy a szíj helyett villanymotorral hajtani a feltöltőt?

A turbó lassan kötelező tartozék minden modern autómotoron. A dízeleknél már régen természetes, mert közvetlenül hatásfokjavító és teljesítménynövelő egyszerre, és lényegében ugyanebből az okból nagyjából tíz éve terjed a benzineseken is; de főleg a kis hengerűrtartalmúakon műszaki problémák is vannak vele. Nem feltétlenül üzemeltetésiek (bár a startstop rendszerek megjelenésével a kenésére és a hűtésére is nagyon figyelni kell), inkább konstrukciósak. A kis benzinmotorokon méretükből adódóan is viszonylag kevés levegő áramlik keresztül működés közben, így a turbó hajtására felhasználható teljesítmény is korlátozott. Ez a gond az üzemi fordulatszámok csökkenésével (az egyre hosszabbra áttételezett sebességváltók miatt, amik egyébként részben éppen a turbó teljesítménynövelő, nyomatékemelő hatására lehetnek ennyire hosszúak) az utóbbi időben csak nőtt. Ellentételezésül a benzinmotorok tervezői egyre kisebb tehetetlenségű turbókat használnak. Ezek kis kipufogógáz-tömegárammal is gyorsan felpörögnek, de méreteikből adódóan csúcsnyomásuk eleve korlátozott. Ráadásul ahhoz, hogy elég sok friss levegőt szállíthassanak a motor szívóoldalára, komolyan meg kell emelni a fordulatszámukat. Az utóbbi időben már nem ritkák a 250-300 000/perccel forgó feltöltők sem, ez önmagában is komoly kenéstechnikai feladat a tervezőknek, nem is beszélve a startstop rendszerek okozta időszakos kenéshiányok fokozott veszélyéről. Egy időben -– és még ma is –- több márka a kenéshiányra a siklónál sokkal érzéketlenebb görgős csapágyazásokkal próbálkozott, ez azonban önmagában is csökkentette a turbó fordulatszámhatárát (általában 100 000/perc alá). Ettől természetesen a szállítóképesség is kisebb lett, aminek kompenzálására újból nagyobb kompresszorkerék kellett, ami meg a tehetetlenséget és vele a turbólyukat növelte meg. A kígyó máris a saját farkába harapott…

A Hyundai--Kia 48 V-os feltöltője hagyományos turbóval együtt dolgozik a ma még kísérleti, 1,7 l-es dízelmotorral hajtott autókban

A Hyundai–Kia 48 V-os feltöltője hagyományos turbóval együtt dolgozik a ma még kísérleti, 1,7 l-es dízelmotorral hajtott autókban

Ennek ellenére úgy tűnik, van megoldás: a villanymotoros hajtás. A kicsi, könnyű egyenáramú motor feltöltő turbinaoldalára hajt be, és a legegyszerűbb kivitelekben — amilyeneket már a 80-as években is használtak, főleg Amerikában és nagyteherautó-dízeleken, de versenyautókon is — csak besegít a szerkezet felpörgetésébe. A turbinaoldal alapjaiban változatlan, a fő hatóerő továbbra is a kipufogógáz, a villanymotor éppen ezért kis teljesítményű, és nem is dolgozik mindig, csak ha kell — például közvetlenül elindulás után vagy a gyorsítási szakaszokban. Ezek a szerkezetek viszonylag olcsók, és a rövid működési időszak miatt nem is terhelik meg nagyon az elektromos rendszert, de a szerkezet tehetetlenségét is megnövelő villanymotornak (még ha terheletlenül is) bírnia kell a nagy fordulatszámokat is, hiszen mindig a turbó fordulatszámával pörög. Ennél eggyel fejlettebb változat, ha a turbinaoldal teljesen hiányzik, mert a villanymotor átveszi a helyét. Ezek a feltöltők valójában nem is elektromos turbók — hiszen csak a friss levegőt sűrítő kompresszor van meg bennük, a villanymotoros hajtáson kívül — inkább elektromos centrifugálkompresszorok. Alapesetben nem egyedül dolgoznak, a tervezők általában hagyományos turbókkal együtt építik be őket, mert a személyautók 12 V-os elektromos rendszerével a villanymotor teljesítménye még mindig korlátozott. Az ilyen szerkezetek a korábban leírtakhoz hasonlóan általában csak addig dolgoznak, amíg a nagy, hagyományos turbó nem szállít eleget, utána leállnak, és hogy ilyenkor ne akadályozzák a légáramot, elektromos szelepekkel kerülik ki őket.

Az Aeristech egyelőre vevőt keres saját fejlesztésű elektromos feltöltőjére. A rendszer bármikor viszonylag olcsón gyártásba vihető

Az Aeristech egyelőre vevőt keres saját fejlesztésű elektromos feltöltőjére. A rendszer bármikor viszonylag olcsón gyártásba vihető

A legfejlettebb változatokban kizárólag elektromos turbó tölt, minden fordulatszámon, minden terhelésnél, más feltöltő nincs is. Ahhoz, hogy ez így lehessen különlegesen gyors reagálású szabályozó elektronika, nagy fordulatszámú, kis tehetetlenségű villanymotor és megerősített elektromos rendszer kell. Az első két feltétel teljesítése ma már nem gond, de 12 V-tal a motor teljesítményigénye problémás lehet. Az egyszerű, egyenáramú összefüggések alapján már 5 kW-nyi hajtóteljesítményhez is több mint 410 A-es áramerősség tartozik, ami hosszú távon már csak az autó generátorának legfeljebb 1,5 kW körüli teljesítménye miatt sem tartható. A nagy áramerősségre megoldás lehet a feszültség megemelése. Ahogy arról már mi is többször írtunk, a nagy autóipari fejlesztők a 48 V-os rendszerekben hisznek, mert így a 410 A máris a negyedére csökken, de a teljesítményigény továbbra is gond. A mérnökök több megoldáson is dolgoznak már, a legígéretesebb a motorfék-energiákat akkuba gyűjtő változat, de futnak kondenzátoros és konnektorból tölthető prototípusok is (utóbbiak természetesen eleve plug-in hibrid hajtásláncokban). Rövid távon egyelőre nem tervezik a teljes elektromos rendszer 48 V-os átalakítását, a feltöltőt hajtó villanymotor a legtöbb ma futó kivitelben külön áramkörről és külön akkuról kap tápot, igaz ehhez jó, ha a belső égésű gépre szerelt generátor eleve 48 V-os; ebből viszonylag könnyű 12-t csinálni a hagyományos fogyasztóknak.

Az Audi V6-os turbódízele hamarosan a sorozatgyártásban is megjelenik, a hagyományos mellett kisegítő elektromos „turbóval”

Az Audi V6-os turbódízele hamarosan a sorozatgyártásban is megjelenik, a hagyományos mellett kisegítő elektromos turbóval

A tisztán elektromos hajtású feltöltők előnyei egyértelműek: az autó motorjának fordulatszámától függetlenül szabályozhatók, jól bírják a startstop üzemet, görgős csapágyazásúak, így nincsenek kenéstechnikai gondjaik. Ugyanakkor a hagyományos turbókban a kipufogógázból érkező hajtóteljesítményt –- ami egyébként ezekben a szerkezetekben is a belső égésű motort „fékezi” -– valahonnan elő kell teremteni nekik, ráadásul tartósan. A kísérleti szerkezetek reakcióideje nagyon rövid, mindössze 0,4 s körüli, ennyi idő alatt képesek állásból elérni 100 000/perces fordulatszámot. A legtöbb márka egy-két éven belül tervezi a bevezetést, többségük először csak a hagyományos turbókkal együtt, és 12 V-tal. Az önálló alkalmazásra még egy kicsit várni kell.

SZG

Comments

comments

nyomtatóbarát verzió

Hozzászólások

Comments

comments

Powered by Facebook Comments

Eseménynaptár

Friss anyagok

Oldtimer Show 2022

Május 13-15. között rendezték a XVII. oldtimer jármű kiállítást.

Can-Am Ryker 900 Rallye

A Can-Am Ryker egy roadster és egy túramotor szerelemgyereke,...

Már rendelhető a bZ4X, a Toyota első akkumulátoros elektromos modellje

A Toyota új bZ – beyond Zero – almárkájának...

Magyarországon is bemutatkozik az MG

Három modell forgalmazásával kezdi meg hazai tevékenységét a kínai...

Hangos Az Autó! – 5. rész

Letölthető és hallgatható podcast mellékletünk aktuális, júniusi adása.

A honlap további használatához a sütik használatát el kell fogadni. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás