Turboşarjlar gelecekte nasıl daha fazla güç ve verimlilik sağlayacak?
Nasıl olacakturboşarjlar gelecekte daha fazla güç ve verimlilik mi getiriyor?
Günümüz turboşarjlarının artık 1980'lerde motorları bu kadar kolay bozan yüksek hızlı dönen parçalar olmadığını biliyoruz. Turbolar artık Kuzey Amerika'daki dört arabadan en az birine takılıyor. Daha verimli, daha güvenilir ve daha az maliyetlidirler ve en sevdiğimiz motorların çoğu turboşarjdan taviz vermiştir.
Turbo motor üreticisi PortoPower'a göre, beş yıl içinde dünyanın yeni hafif araçlarının neredeyse yarısı turboşarjlı olacak, bu da Kuzey Amerika'nın %39'unu oluşturması beklenen mevcut pazardan 18 milyon daha fazla.
Süper şarjlı motorların benimsenmesi, gücü artırmayı, yakıt ekonomisini iyileştirmeyi veya her ikisini birden amaçlar. Turboşarj için ileriye giden yol, yakıt verimliliğini sağlarken ve mevcut turboşarjlı motorların eksikliklerini ortadan kaldırırken güç performansını daha da iyileştirmek olabilir.
Elektrikli turbolar ve hibritler
Halihazırda Formula 1 araçlarında kullanılan turboşarjlı hibrit V6 motorları sevmeyenler, birkaç yıl içinde benzer teknolojiye sahip otomobiller kullanacaklar.
Araba. Türbini kompresöre bağlayan şafta gömülü bir DC elektrik motoru, türbini çalıştırmak için egzoz gazı kullanmak zorunda kalmadan tam hızda dönmesini sağlar ve bu neredeyse anında yapılabilir, böylece türbin gecikmesi neredeyse sıfıra indirilir.
Sonuç olarak, elektrik motoruyla çalışan türbin, türbinin henüz çalıştırılmadığı düşük devir aralığında geleneksel bir turbo motorun güç tepkisi eksikliğini telafi edebilir. Bazı üst düzey modeller şu anda bu etkiyi sağlayabilen mekanik turbo çift şarjlı cihazlarla donatılmış olsa da, yüksek maliyetleri ve geniş alan gereksinimleri böyle bir teknik konfigürasyonun sıradan araçlarda yaygınlaştırılmasını imkansız kılıyor.
İkinci olarak, elektrikli tahrik, yazılım aracılığıyla takviye gücünün daha doğru ve kolay bir şekilde kontrol edilmesini sağlar. Aynı zamanda, elektrik türbini, yüksek yük altındayken türbini atlayıp boşa harcamak yerine, elektriği yeniden üretmek için fazla egzoz gazlarından gelen enerjiyi kullanacak. Türbini veya elektrik üretebilen hibrit bir sistem gibi elektrik kullanan diğer bileşenleri çalıştırmak için bu gücü depolamak için bir süper kapasitör kullanılacaktır. Elektrikli turbo kullanmanın sonucu bu nedenle daha hızlı güç dağıtımı ve daha verimli yakıt ekonomisidir.
Ford Focus ve Audi dizel prototiplerinde, biraz farklı bir prensipte ve egzoz borusuna bağlı olmasa da, elektro-mekanik süper şarjı zaten gördük. Bununla birlikte, seri üretim otomobillerde elektrikli turbonun kanıtlanmamış güvenilirliğini bir an için göz ardı ederek, elektro-mekanik aşırı şarjla aynı büyük sorunla karşı karşıyadır: çalışırken bir enerji kaynağı olarak yüksek düzeyde elektrik desteği gerektirir veya daha doğrusu daha fazlasını gerektirir. tüketilmesi gereken enerji.
Pik yükte, elektrikli turboşarj, sürmek için 48 volt gerektirir, ancak üreticiler mevcut 12 voltluk sistemlerini yeniden tasarlamaya pek ilgi göstermediler. Aynı zamanda, güç ve bazı durumlarda kullanılan eksenel akışlı türbin mimarisinin sınırlamaları nedeniyle elektrik türbinlerinin yüksek yük koşullarında konvansiyonel türbinlerin verimini elde etmesi zordur.
Bu nedenle, yüksek voltaj talebini karşılamak için, F1 yarış teknolojisinde yukarıda bahsedilen turbo jeneratörlerin, egzoz gazlarını elektriğe dönüştürmek için üretim arabalarında daha da geliştirilmesi gerekiyor. Alternatif olarak, elektrik türbini için tahrik sağlamak için geleneksel hibritlerde bulunan yüksek voltajlı piller kullanılabilir. Ayrıca, enerji tüketim oranı, ısı dağılımı, uzun ömür ve elektrik motoru sisteminin ağırlığı, özellikle yüksek yüklerde elektrikle geleneksel bir türbinle aynı etkiyi elde etmekte ısrar ederse, potansiyel sorunlardır.
Örneğin, Volvo ve Audi bu yönde hareket ettiğinden, düşük devir aralığındaki bir elektrikli turbo, yüksek devir aralığında geleneksel bir turboya geçişle birleştiğinde her iki yöne gitmek için kötü bir yol değildir. Ancak Subaru gibi, geleneksel turboları tamamen değiştirmek için tam devir aralığında çalışan elektrikli turboları kullanma konusunda teknik olarak daha radikal bir yaklaşım benimseyen şirketler de var.
Ancak bir adım geri atarak, çeşitli teknik sorunları aşsak bile, elektrikli turbolara geçmenin gerekliliği hala her tarafta tartışılıyor. Bunun nedeni, temel olarak, elektrik türbinlerinin ek güç gerektirmesidir; bu, güç olarak egzoz gazı kullanan geleneksel türbinlerin enerji tasarrufu amacına aykırıdır. Bu nedenle, enerji verimliliği ve performans arasındaki doğru dengeyi bulmak, gelecekte araştırılması gereken bir şeydir.
Yapısal sınırlamalar nedeniyle, geleneksel turboşarjların doğal eksiklikleri vardır. Bu eksiklikleri gidermek için fikirler geliştirdikten sonra, bu yeni teknolojilerin araçlara uygulanması artık aynı zamanda donanım malzemelerinin önemli bir testidir. Örneğin, aşırı yüksek sıcaklıklara dayanabilen yukarıda belirtilen malzemeler, daha yüksek termal verim elde etmek için turbo sistemlerin geliştirilmesinde bir darboğazdır.
Ayrıca, teknoloji geliştikçe ve ilerledikçe yukarıda bahsedilenler gibi teknik sorunların kısa sürede çözüleceğine inanıyoruz. Ancak, daha küçük turboşarjlı motorların EPA testlerinde daha iyi sonuçlar elde etmesine rağmen, birçok yol testinde küçük turbolar, doğal emişli motorlara kıyasla iddia edilen yakıt tüketimi seviyelerine ulaşamamaktadır.
Test cihazlarında artık tanınan sonuçların çoğu zaman gerçek yollarda geçememesi gerçeği, teknolojinin etkinliğini test etmenin mevcut araçlarının henüz mükemmel olmadığını ve tamamen gerçekçi bir sürüş ortamından biraz uzak olduğunu gösteriyor. Dolayısıyla bir sonraki adım, laboratuvarda ve test tezgahında elde edilen sonuçların gerçekte tam olarak elde edilebilmesi için farklı durumları eşleştirmenin bir yolunu bulmaktır, aksi takdirde her şey sadece kağıt üzerinde bir alıştırmadır.
