Przeglądając internet można natknąć się na różne dyskusje na temat turbosprężarki elektrycznej. Dlatego postanowiliśmy przyjrzeć się temu tematowi i wyjaśnić, do czego służy elektryczna turbosprężarka.

Ale przede wszystkim musimy sobie odpowiedzieć na jedno fundamentalne pytanie. Czy to turbosprężarka czy doładowanie?

Turbosprężarka czy doładowanie?

Na to pytanie jest tylko jedna prosta odpowiedź. Elektryczna turbosprężarka jest zasilana energią elektryczną. Jednak biorąc pod uwagę podstawową różnicę między turbosprężarką a superchargerem, szybko zdamy sobie sprawę, że nie może to być ani turbosprężarka, ani doładowanie.

Powiązany artykuł - 

Turbosprężarka: jakie są jej zalety i czym jest turbodziura?

Kluczowa różnica między turbosprężarką a doładowaniem polega na tym, że sprężarka jest napędzana mechanicznie za pomocą paska przymocowanego do wału korbowego. Natomiast turbosprężarka napędzana jest spalinami z silnika.

Różne zalety lub wady danego doładowania silnika zależą od napędu sprężarki i turbosprężarki.

Turbosprężarka:

Turbosprężarka zwiększa ciśnienie w kolektorze dolotowym za pomocą gazów spalinowych, które obracają jej turbinę. Turbina, która jest obracana za pomocą spalin, połączona jest z turbiną umieszczoną w rurze ssącej, zapewniając jej napęd.

Dzięki obrotowi turbiny turbosprężarki powietrze wtłaczane jest do cylindrów, co zapewnia większą moc dla silnika. Wzrost mocy wynika z tego, że silnik otrzymuje o wiele więcej cząsteczek tlenu z tej samej objętości powietrza, ponieważ powietrze jest pod ciśnieniem.

Powiązany artykuł - 

Rodzaje turbosprężarek: Turbo, Twin Turbo, Twin-scroll, czy znasz je wszystkie?

Ponieważ spaliny napędzają turbosprężarkę, oczywiste jest, że działanie turbosprężarki nie występuje natychmiast, ale dopiero po przekroczeniu określonej prędkości obrotowej, gdy ciśnienie w rurze wydechowej wzrośnie na tyle, aby zakręcić turbiną. Dlatego działanie turbosprężarki jest zauważalne dopiero po przekroczeniu około 2000 obr/min, w zależności od wielkości i rodzaju turbosprężarki.

Duże turbosprężarki są mniej wydajne przy niskich obrotach, co skutkuje niższym ciśnieniem w kolektorze dolotowym. I odwrotnie, mniejsze turbosprężarki obracają się szybciej przy niższych obrotach, ale nie mogą dostarczyć wystarczającej ilości sprężonego powietrza przy wyższych obrotach.

Turbosprężarka jest więc ograniczona pewnym zakresem prędkości obrotowych silnika w zależności od jej wielkości i typu.

Sprężarka:

Sprężarka pełni taką samą funkcję jak turbosprężarka, ale w przeciwieństwie do niej nie jest napędzana spalinami, a mechanicznie za pomocą paska połączonego z wałem korbowym. W porównaniu do turbosprężarki, doładowanie ma jedną dużą zaletę: nie cierpi na turbo lag i błyskawicznie reaguje na wciśnięcie pedału przyspieszenia.

Powiązany artykuł - 

Turbo Lag: Co to jest i jak go zmniejszyć?

Ponieważ sprężarka doładowująca wykorzystuje energię z silnika do napędu, pobiera trochę energii z silnika. Ostatecznie jednak da w zamian więcej mocy. Kolejną wadą doładowania jest jego niższa sprawność adiabatyczna niż turbosprężarki.

Sprawność adiabatyczna to zdolność sprężarki do sprężania powietrza bez dodawania do powietrza nadmiaru ciepła. Im niższa temperatura powietrza, tym jest ono gęstsze i zawiera więcej cząsteczek tlenu. Tak więc doładowania dostarczają więcej ciepła do powietrza niż turbosprężarki, przez co są mniej wydajne.

Turbosprężarka elektryczna:

Turbosprężarka elektryczna to osobny rozdział. Jest to turbina obracana za pomocą energii elektrycznej. Elektryczna turbosprężarka nie potrzebuje do swojego napędu energii ze spalin, ponieważ do napędu wykorzystuje silnik elektryczny oraz specjalny akumulator.

Dzięki temu elektryczne turbo ma kilka zalet. Chyba największym jest całkowite eliminowanie turbodziury i natychmiastowy wzrost ciśnienia w kolektorze dolotowym po wciśnięciu pedału gazu, a co za tym idzie natychmiastowy początek mocy. Umożliwia to lepszą reakcję silnika oraz niższe zużycie paliwa i emisje.

Powiązany artykuł - 

Moc i moment obrotowy silnika: który z tych parametrów jest ważniejszy?

Elektryczna turbosprężarka może regulować prędkość swojej turbiny, zmieniając prędkość silnika elektrycznego. Ten typ turbosprężarki nie potrzebuje dodatkowych urządzeń, takich jak blow-off valve, wastegate, czy zmienne łopatki do regulacji turbodziury.

Powiązany artykuł - 

Zawór upustowy: Jaki jest cel tego urządzenia?

Śmigło elektrycznego turbosprężarki może obracać się niemal natychmiast do około 100 000 obr./min. Gdy silnik pracuje na biegu jałowym, turbina stale obraca się z prędkością około 8000 obr./min.

Jednak elektryczna turbosprężarka nie jest używana niezależnie do doładowania silnika. Przy wysokich prędkościach obrotowych silnika energia ze specjalnego akumulatora nie byłaby wystarczająca do obracania turbiny z wystarczającą prędkością.

Przy zastosowaniu mocniejszego akumulatora lub większej ilości takich akumulatorów cena turbosprężarki elektrycznej z modyfikacją całej sieci elektrycznej przekroczyłaby cenę reszty samochodu.

Dlatego elektryczna turbosprężarka pracuje tylko przy niskich i średnich obrotach silnika, a przy wysokich wyłącza się i pozostawia funkcję doładowania klasycznej turbosprężarce.

Zapotrzebowanie na elektryczną turbosprężarkę w sieci elektrycznej samochodu jest stosunkowo wysokie i stanowi poważny problem. Aby elektryczna turbosprężarka była wystarczająco wydajna, producenci samochodów musieliby zwiększyć napięcie w samochodzie do 48 woltów.

Wiązałoby się to jednak z modyfikacją wszystkich możliwych części samochodu, począwszy od akumulatora, przez alternator, aż po całą sieć elektryczną pojazdu, co wiązałoby się z dodatkowymi kosztami produkcji, które jednak koncerny samochodowe starają się ograniczać.

Zalety:

• Całkowity brak turbodziury
• Nie wymaga dodatkowego wyposażenia do regulacji ciśnienia napełniania
• Nie podlega dużym obciążeniom termicznym

Niedogodności:

• Wysoka cena
• Kwestia niezawodności
• Wymaga specjalnego akumulatora zasilającego to turbo
• Skomplikowana sieć elektryczna samochodu