Elektrické turbo: Ide o turbodúchadlo alebo o kompresor?
V poslednej dobe sa objavuje v rôznych diskusiách množstvo otázok o tom, čo je to vlastne elektrické turbo. Práve preto sme sa rozhodli pripraviť článok, v ktorom si napíšeme niečo o tom, ako funguje a na čo vôbec elektrické turbo slúži.
V prvom rade si však musíme odpovedať na jednu zásadnú otázku. Ide o turbodúchadlo alebo o kompresor?
Obsah
Turbodúchadlo alebo kompresor?
Na túto otázku existuje len jedna jednoduchá odpoveď. Elektrické turbo je poháňané pomocou elektrickej energie. Keď sa však trochu zamyslíme nad základným rozdielom medzi turbodúchadlom a kompresorom ihneď prídeme na to, že sa nemôže jednať ani o turbodúchadlo, no ani o kompresor.
Turbodúchadlo: Na čo slúži, aké má výhody a čo je to turbolag?
Kľúčový rozdiel medzi turbodúchadlom a kompresorom je ten, že kompresor je poháňaný mechanicky prostredníctvom remeňa pripojeného ku kľukovému hriadeľu, zatiaľ čo turbodúchadlo je poháňané výfukovými plynmi z motora.
Od pohonu kompresora a turbodúchadla sa tiež odvíjajú rôzne výhody či nevýhody daného preplňovania motora.
Turbodúchadlo:
Turbodúchadlo zvyšuje tlak v sacom potrubí pomocou výfukových plynov, ktoré roztáčajú jeho turbínu. Turbína, ktorá je roztáčaná pomocou výfukových plynov je spojená s turbínou, ktorá sa nachádza v sacom potrubí čím je zabezpečený jej pohon.
Vďaka otáčaniu turbíny turbodúchadla je vzduch nasilu vháňaný do valcov, čím je zabezpečený väčší výkon motora. Zvýšenie výkonu spočíva v tom, že motor dostáva z rovnakého objemu vzduchu oveľa viac molekúl kyslíka, pretože vzduch je natlakovaný.
Typy turbodúchadiel: Turbo, Twin turbo, Twin-scroll, poznáš všetky?
Keďže je však turbodúchadlo poháňané výfukovými plynmi, je jasné, že účinok turba sa nedostaví ihneď, ale až po prekročení určitých otáčok, kedy sa tlak vo výfukovom potrubí zvýši natoľko, aby roztočil turbínu. Práve z tohoto dôvodu je účinok turbodúchadla citeľný až po prekročení približne 2000 ot/min, v závislosti od veľkosti a typu turbodúchadla.
Veľké turbodúchadla nie sú tak efektívne pri nízkych otáčkach, čo vedie k nižšiemu tlaku v sacom potrubí. Naopak menšie turbodúchadlá sa rýchlejšie otáčajú pri nižších otáčkach, ale nemôžu dodávať dostatok stlačeného vzduchu pri vyšších otáčkach.
Turbodúchadlo je teda limitované istým pásmom otáčok motora v závislosti od jeho veľkosti a typu.
Kompresor:
Kompresor má rovnakú funkciu ako turbodúchadlo avšak narozdiel od neho nie je poháňaný výfukovými plynmi, ale mechanicky prostredníctvom remeňa pripojeného ku kľukovému hriadeľu. V porovnaní s turbodúchadlom tak má kompresor jednu veľkú výhodu, a to, že nepozná turbolag a okamžite reaguje na stlačenie plynového pedálu ihneď.
Turbolag: O čo ide a ako ho eliminovať?
Avšak keďže kompresor využíva na svoj pohon energiu z motora, znamená to, že nejakú energiu motoru uberie. V konečnom dôsledku jej však dodá viac. Ďalšou nevýhodou kompresora je jeho nižšia adiabatická účinnosť v porovnaní s turbodúchadlom.
Adiabatická účinnosť je schopnosť kompresora stláčať vzduch bez toho, aby do vzduchu pridal prebytočné teplo. Čím je teplota vzduchu nižšia, tým je vzduch hustejší a obsahuje viac molekúl kyslíka. Kompresory teda dodávajú do vzduchu viac tepla ako turbodúchadlá, čo znamená, že nie sú tak účinné.
Elektrické turbo:
Elektrické turbo je kapitola sama o sebe. Je to v podstate turbína, ktorá je roztáčaná pomocou elektrickej energie. Elektrické turbo nepotrebuje na svoj pohon energiu z výfukových plynov, pretože na pohon používa elektromotor a špeciálny akumulátor.
Vďaka tomu má elektrické turbo niekoľko predností. Asi najväčšou je úplná eliminácia turbolagu a okamžité zvýšenie tlaku v sacom potrubí po zošliapnutí plynového pedálu a teda aj okamžitý nástup výkonu. To umožňuje lepšiu odozvu motora, nižšiu spotrebu paliva, ale aj emisií.
Výkon a krútiaci moment motora: Ktorý z týchto parametrov je dôležitejší?
Elektrické turbo totiž dokáže regulovať otáčky svojej turbíny tak, že zmení otáčky elektromotora. Tento typ turba teda nepotrebuje žiadne dodatočné zariadenia ako blow off ventil, wastegate či variabilné lopatky na reguláciu turbolagu.
Blow off ventil: Vieš k čomu slúži toto zariadenie?
Vrtuľka elektrického turba sa dokáže takmer okamžite roztočiť na približne 100 000 ot/min. V prípade, že sa motor nachádza vo voľnobežných otáčkach, turbína sa neustále otáča rýchlosťou približne 8 000 ot/min.
Elektrické turbo sa však na preplňovanie motora nevyužíva samostatne. Pri vysokých otáčkach motora by totiž energia zo špeciálneho akumulátora nestačila na to, aby dokázala roztáčať turbínu dostatočnou rýchlosťou.
Pri použití silnejšieho akumulátora alebo väčšieho množstva takýchto akumulátorov by zas cena elektrického turba s úpravou celej elektrickej siete automobilu presiahla cenu zvyšku automobilu. Práve preto pracuje elektrické turbodúchadlo len pri nízkych a stredných otáčkach motora a pri vysokých otáčkach sa vypne a prenechá funkciu preplňovania klasickému turbodúchadlu.
Alternátor: Na čo vlastne slúži a ako funguje?
Nároky elektrického turba na elektrickú sieť automobilu sú totiž pomerne vysoké a predstavujú vážny problém. Na to, aby bolo elektrické turbo dostatočne efektívne, by automobilky potrebovali zvýšiť napätie v automobile na 48 Voltov.
To by však súviselo s úpravou všetkých možných súčastí automobilu, od batérii, cez alternátor až po celú elektrickú sieť vozidla, čo by viedlo k ďalším nákladom na výrobu, ktoré sa však snažia automobilky znižovať .
Výhody:
Úplná absencia turbolagu
Nepotrebuje dodatočné zariadenie k regulácii plniaceho tlaku
Nepodlieha vysokému tepelnému zaťaženiu
Nevýhody:
Vysoká cena
Otázka spoľahlivosti
Vyžaduje špeciálny akumulátor, ktorý toto „turbo“ napája
Zložitá elektrická sieť automobilu