AUTORIDE

Elektrické turbo: Jedná se o turbodmychadlo nebo o kompresor?

Elektrické turbodúchadlo
Pod kapotou
Publikováno Článek přeložený s pomocí AI z originálu (zdroj: autoride.sk)

V poslední době se objevuje v různých diskusích řada otázek o tom, co je to vlastně elektrické turbo. Právě proto jsme se rozhodli připravit článek, ve kterém si napíšeme něco o tom, jak funguje ak čemu vůbec elektrické turbo slouží.

V první řadě si však musíme odpovědět na jednu zásadní otázku. Jedná se o turbodmychadlo nebo o kompresor?

Obsah

Turbodmychadlo nebo kompresor?

Na tuto otázku existuje jen jedna jednoduchá odpověď. Elektrické turbo je poháněno pomocí elektrické energie. Když se však trochu zamyslíme nad základním rozdílem mezi turbodmychadlem a kompresorem ihned přijdeme na to, že se nemůže jednat ani o turbodmychadlo, ale ani o kompresor.

Klíčový rozdíl mezi turbodmychadlem a kompresorem je ten, že kompresor je poháněn mechanicky prostřednictvím řemene připojeného ke klikové hřídeli, zatímco turbodmychadlo je poháněno výfukovými plyny z motoru.

Od pohonu kompresoru a turbodmychadla se také odvíjejí různé výhody či nevýhody daného přeplňování motoru.

Turbodmychadlo:

Turbodmychadlo

Turbodmychadlo zvyšuje tlak v sacím potrubí pomocí výfukových plynů, které roztáčejí jeho turbínu. Turbína, která je roztáčena pomocí výfukových plynů je spojena s turbínou, která se nachází v sacím potrubí čímž je zajištěn její pohon.

Díky otáčení turbíny turbodmychadla je vzduch násilím vháněn do válců, čímž je zajištěn větší výkon motoru. Zvýšení výkonu spočívá v tom, že motor dostává ze stejného objemu vzduchu mnohem více molekul kyslíku, neboť vzduch je natlakován.

Jelikož je však turbodmychadlo poháněno výfukovými plyny, je jasné, že účinek turba se nedostaví ihned, ale až po překročení určitých otáček, kdy se tlak ve výfukovém potrubí zvýší natolik, aby roztočil turbínu. Právě z tohoto důvodu je účinek turbodmychadla citelný až po překročení přibližně 2000 ot/min, v závislosti na velikosti atypu turbodmychadla.

Velká turbodmychadla nejsou tak efektivní při nízkých otáčkách, což vede k nižšímu tlaku v sacím potrubí. Naopak menší turbodmychadla se rychleji otáčejí při nižších otáčkách, ale nemohou dodávat dostatek stlačeného vzduchu při vyšších otáčkách.

Turbodmychadlo je tedy limitováno jistým pásmem otáček motoru v závislosti na jeho velikosti a typu.

Kompresor:

Ukázka jak funguje kompresor

Kompresor má stejnou funkci jako turbodmychadlo avšak narozdíl od něj není poháněn výfukovými plyny, ale mechanicky prostřednictvím řemene připojeného ke klikové hřídeli. Ve srovnání s turbodmychadlem tak má kompresor jednu velkou výhodu, a to, že nezná turbolag a okamžitě reaguje na stlačení plynového pedálu ihned.

Avšak protože kompresor využívá ke svému pohonu energii z motoru, znamená to, že nějakou energii motoru ubere. V konečném důsledku jí však dodá více. Další nevýhodou kompresoru je jeho nižší adiabatická účinnost v porovnání s turbodmychadlem.

Adiabatická účinnost je schopnost kompresoru stlačovat vzduch, aniž by do vzduchu přidal přebytečné teplo. Čím je teplota vzduchu nižší, tím je vzduch hustší a obsahuje více molekul kyslíku. Kompresory tedy dodávají do vzduchu více tepla než turbodmychadla, což znamená, že nejsou tak účinná.

Elektrické turbo:

Elektrické turbo je kapitola sama o sobě. Je to v podstatě turbína, která je roztáčena pomocí elektrické energie. Elektrické turbo nepotřebuje ke svému pohonu energii z výfukových plynů, protože k pohonu používá elektromotor a speciální akumulátor.

Díky tomu má elektrické turbo několik předností. Asi největší je úplná eliminace turbolagu a okamžité zvýšení tlaku v sacím potrubí po sešlápnutí plynového pedálu a tedy i okamžitý nástup výkonu. To umožňuje lepší odezvu motoru, nižší spotřebu paliva, ale i emisí.

Elektrické turbo totiž dokáže regulovat otáčky své turbíny tak, že změní otáčky elektromotoru. Tento typ turba tedy nepotřebuje žádná dodatečná zařízení jako blow off ventil, wastegate či variabilní lopatky k regulaci turbolagu.

Vrtulka elektrického turba se dokáže téměř okamžitě roztočit na přibližně 100 000 ot/min. V případě, že se motor nachází ve volnoběžných otáčkách, turbína se neustále otáčí rychlostí přibližně 8 000 ot/min.

Elektrické turbo se však k přeplňování motoru nevyužívá samostatně. Při vysokých otáčkách motoru by totiž energie ze speciálního akumulátoru nestačila k tomu, aby dokázala roztáčet turbínu dostatečnou rychlostí.

Při použití silnějšího akumulátoru nebo většího množství takových akumulátorů by zase cena elektrického turba s úpravou celé elektrické sítě automobilu přesáhla cenu zbytku automobilu. Právě proto pracuje elektrické turbodmychadlo jen při nízkých a středních otáčkách motoru a při vysokých otáčkách se vypne a přenecháfunkci přeplňování klasickému turbodmychadle.

Nároky elektrického turba na elektrickou síť automobilu jsou totiž poměrně vysoké a představují vážný problém. K tomu, aby bylo elektrické turbo dostatečně efektivní, by automobilky potřebovaly zvýšit napětí v automobilu na 48 Voltů.

To by však souviselo s úpravou všech možných součástí automobilu, od baterií, přes alternátor až po celou elektrickou síť vozidla, což by vedlo k dalším nákladům na výrobu, které se však snaží automobilky snižovat.

Výhody:

  • Úplná absence turbolagu
  • Nepotřebuje dodatečné zařízení k regulaci plnícího tlaku
  • Nepodléhá vysokému tepelnému zatížení

Nevýhody:

  • Vysoká cena
  • Otázka spolehlivosti
  • Vyžaduje speciální akumulátor, který toto „turbo“ napájí
  • Složitá elektrická síť automobilu