آشنایی با توربوشارژر برقی خودرو

زوميت/ توربوشارژر برقي تفاوت زيادي با سوپرشارژر برقي دارد و علاوه‌بر توربين و کمپرسور، از موتور الکتريکي براي کاهش تأخير پاسخ در دورهاي پايين استفاده مي‌کند که باعث سازگاري با مقررات آلايندگي آينده خواهد شد.

در چند سال گذشته، درباره‌ي تقويت برق (e-boosting) پيشرانه‌هاي ديزلي شنيده‌ايم. تعدادي از برندهاي معروف هم‌اکنون از اين فناوري همراه‌با توربوشارژرهاي معمولي براي بهبود واکنش يا پاسخ پيشرانه در دورها و قدرت کم استفاده مي‌کنند؛ درحالي‌که از توربوشارژر معمولي در دورهاي بالاتر به‌منظور پمپ‌کردن هواي کافي به داخل پيشرانه استفاده مي‌شود.

يکي از فناوري‌هاي جديد صنعت خودرو، توربوشارژر برقي (e-turbocharger) است که به‌عنوان يکي از روش‌هاي کمک به پيشرانه براي سازگاري با قوانين آينده درباره‌ي انتشار گازهاي گلخانه‌اي شناخته مي‌شود. اين فناوري قبلا در فرمول يک استفاده شده است و مرسدس AMG به‌همراه گرت‌موشن (Garrett Motion)، سازنده معروف توربوشارژر، براي استفاده در خودروهاي جاده‌اي در حال توسعه‌ي آن هستند.

---

بازار

---

تقويت‌کننده‌هاي برقي (بوستر برقي يا سوپرشارژرهاي برقي) کاملا با توربوشارژرهاي برقي متفاوت هستند. توربوشارژر معمولي انرژي خود را از گازهاي خروجي اگزوز مي‌گيرد و از دو مؤلفه‌ي اصلي تشکيل شده است: يک توربين که گازهاي خروجي آن را مي‌گرداند و يک کمپرسور که درواقع هواي ورودي به پيشرانه را زيرفشار قرار مي‌دهد.

بوستر‌هاي برقي به‌جاي توربين از موتور الکتريکي ۴۸ ولت به‌عنوان جايگزين بهره مي‌برند؛ بنابراين، گازهاي خروجي در کار آن دخيل نيست. سوپرشارژر برقي مي‌تواند هنگامي که انرژي گازهاي خروجي اگزوز بسيار کم است، باعث تقويت فشار شود و تأخير را از بين ببرد و همين امر باعث مي‌شود پاسخ سريعي به پدال گاز بدهد. ازبين‌بردن تأخير و پاسخ سريع سوپرشارژر برقي به‌عنوان يکي از مزيت‌هاي اصلي آن شناخته مي‌شود.

توربوشارژرهاي برقي نيز از توربين و کمپرسور بهره مي‌برند؛ اما موتور برقي براي تقويت پاسخ توربوشارژر به آن اضافه مي‌کنند که با غلبه بر اينرسي توربين و کمپرسور باعث مي‌شود تا بستگي چنداني به سرعت پيشرانه نداشته باشند. اين موتور به واکنش توربوشارژر هنگام کم‌بودن انرژي گاز خروجي کمک و ازطريق معادل سيستم ترمز احياکننده در توربوشارژر، انرژي را بازيافت مي‌کند. هنگامي‌که راننده پاي خود را از روي پدال گاز برمي‌دارد، هنوزهم در گازهاي خروجي اگزوز و قسمت‌هاي دوّار انرژي زيادي وجود دارد.

درواقع هنگامي‌که به تقويت توربوشارژر نيازي نباشد، انرژي خود را حفظ مي‌کند و از آن براي استفاده در شرايط آينده بهره مي‌برد. به‌همين‌دليل تمام سيستم‌هاي توربو شير تخليه دارند تا جريان خروجي را از توربوشارژر منحرف کند و مستقيما به منيفولد خروجي انتقال دهد. علاوه‌بر‌اين، شير اطمينان وجود دارد که فشار تقويت‌شده را از سمت ورودي پيشرانه آزاد مي‌کند. توربوشارژر الکتريکي از انرژي اضافي براي توليد برق بهره مي‌برد که در باتري سيستم هيبريدي ذخيره مي‌شود.

توربوشارژر برقي مرسدس AMG و گرت‌موشن موتوري به ضخامت ۴۰ ميلي‌متر دارد که بين توربين و محفظه کمپرسور توربوشارژر قرار مي‌گيرد. موتور قبل از اينکه گازهاي خروجي به توربين انرژي بدهند، کمپرسور توربوشارژر را مي‌چرخانند؛ ​​به‌طوري‌که حتي در حالت دور آرام نيز پاسخ توربوشارژر آني است و باعث کاهش تأخير يا «زمان دستيابي به گشتاور آني» مي‌شود. زيبايي ايده مرسدس ‌بنز و گرت‌موشن اين است که يک توربوشارژر به‌تنهايي مي‌تواند کار دو توربوشارژر کوچک و واکنش‌سريع را انجام دهد و معمولا يک توربوشارژر بزرگ‌تر براي پمپ‌کردن هواي کافي براي قدرت‌هاي زياد موردنياز است.

ايده‌ي گفته‌شده به اين معنا است که توربوشارژر به‌قول گرت‌موشن مي‌تواند به‌اندازه‌ي مناسب براي هر کار توليد شود‌؛ يعني لازم نيست اندازه‌ي بزرگي داشته باشد و مي‌تواند در اندازه‌هاي کوچک نيز ساخته شود. اين موضوع به‌‌ويژه براي استراتژي‌هاي احتراق به‌منظور سازگاري با مقررات آتي توليد گازهاي گلخانه‌اي ضروري است.

مرسدس AMG در اين مرحله اعلام نکرد که آيا تجربه‌ي فرمول يک را دنبال خواهد کرد يا از قابليت بازيابي انرژي الکتريکي بهره خواهد برد؛ اما گفته است که از توربوشارژر برقي مي‌توان براي حفظ فشار تقويتي در دورهاي آرام (برداشتن پاي راننده از روي پدال گاز) استفاده کرد و سپس دوباره براي پاسخ سريع دريچه‌ي گاز آن را بازگرداند. 

شرکت بورگ‌وارنر (BorgWarner) نيز فناوري مشابهي توسعه داده که تاکنون فقط براي پيشرانه‌هاي کاميون دردسترس است؛ درحالي‌که شرکت BMTS Technology (شرکت سابق Bosch Mahle Turbo Systems) آوريل گذشته برنامه‌اي براي توليد توربوشارژر برقي در نمايشگاه موتور شانگهاي اعلام کرد.

سوپرشارژرها هنوزهم در اطراف وجود دارند؛ اما به‌دليل بهره‌وري بيشتر و بهبود پاسخ توربوشارژرها، استفاده از آن‌ها در حال کاهش است. محرک مکانيکي دمنده به اين معني است که به‌لطف فشار کم گازهاي خروجي اگزوز دچار تأخير نمي‌شود. ناگفته نماند جگوار، لندرور، لوتوس، ولوو و تعدادي از خودروهاي اسپرت آمريکايي هنوزهم از سوپرشارژرها استفاده مي‌کنند.

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد
instagram.com/akharinkhabar