Автомобили с электрическим турбонаддувом
Фирма Garrett создала электрический турбокомпрессор
По идеологии новая система близка к электрическим турбинам, используемым в современной Формуле-1.
Компания Garrett построила собственную систему электрического наддува E-Turbo. По схеме она отличается от подобных систем у Мерседесов и Audi, использующих компоненты от своих партнёров BorgWarner и Valeo, соответственно. У немцев электрический нагнетатель представляет собой отдельный узел (электромотор плюс воздушная крыльчатка). Он не заменяет классический турбокомпрессор (а то и не один), а только дополняет его. В системе от Garrett электромотор установлен на валу турбокомпрессора между турбинным и компрессорным колёсами.
По информации производителя, опыт с одной из моделей показал, что E-Turbo позволяет поднять мощность на 16%, а крутящий момент на 10,5%. При раскрутке с низких оборотов мотор выходил на заданную планку момента за одну секунду вместо 1,5 без системы E-Turbo, а время ускорения с 60 до 100 км/ч сократилось с 11 до 8,8 с. Ещё новый узел позволяет почти во всём диапазоне оборотов использовать стехиометрическую смесь (с полным сгоранием топлива). В целом же новация сулит повышение не только динамики разгона, но эффективности силовой установки на 2-4%. Помимо того, E-Turbo якобы хорошо подходит для ДВС в составе гибридов, работающих на обеднённых смесях и для перспективных бензиновых моторов с воспламенением от сжатия.
Фирма Garrett ведёт переговоры с разными компаниями о внедрении E-Turbo на их моделях и утверждает, что уже в 2021 году первая из них выйдет в свет. Разработчики говорят, что система E-Turbo может стать важным элементом в стратегии производителей с целью обеспечить выполнение ещё более жёстких норм по выхлопам Euro 7 (их внедрение ожидается примерно в 2025 году). Добавим, что темой электрических нагнетателей занимаются многие автопроизводители, например, Alfa Romeo, Mazda, Volvo, Hyundai, KIA и Ferrari.
Электротурбина!
ОБЫЧНЫЕ ТУРБО-СИСТЕМЫ ПОЛУЧИЛИ АЛЬТЕРНАТИВУ
Покупая автомобиль, Вы прежде всего обращаете внимание на безопасность и надежность, красоту и функциональность, а также на мощность и крутящий момент. Максимальные скоростные характеристики, полученные при использовании дополнительной аэродинамики, не могут помочь в получении качественного ускорения на многих автомобилях. Классический способ улучшить скорость и ускорение состоит в том, чтобы использовать двигатель большего объема, что в свою очередь увеличивает потребление топлива и количество отработанных газов
После многих лет научных исследований, специалисты из Германии разработали признанную во всей Европе и доступную идею нагнетания воздуха с минимальными затратами. Новый, и существенно лучший способ улучшить нагнетание воздуха в двигатель, предлагает компания KAMANN&AUTOSPORT с использованием их мини-турбины, установленной в воздухозаборнике. Изобретенный в Германии ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТУРБО-НАГНЕТАТЕЛЬ является мини-турбиной, электрической системой нагнетания воздуха в подкапотном пространстве. Такая система значительно улучшает эффективность при движении автомобиля, которая в свою очередь, способствует уменьшению расхода топлива, улучшает качество выхлопных газов, снижая показатели CО и значительно продлевая срок службы катализаторов, и увеличивает крутящий момент двигателя
БОЛЬШЕ МОЩНОСТИ, МЕНЬШЕ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ
Большинство обычных двигателей внутреннего сгорания, оснащенных турбинами для получения большей мощности и хорошего ускорения, потребляют меньше топлива и порождают меньшее количество выхлопных газов и СО при увеличенной производительности по сравнению с аналогичным двигателем без нагнетателя или компрессора. Все это хорошо производит впечатление в теории, на практике же, складывается другая ситуация. Высокий крутящий момент часто имеется в распоряжении только в относительно узком диапазоне числа оборотов. В частности, у некоторых турбо-дизельных двигателей наблюдается очень плохой показатель ускорения, когда в ответ на изменение положения педали газа двигателю необходимо какое-то время, чтобы поднять мощность и ускориться. Такое явление получило название «турбо-яма»
БЫСТРЫЙ ОТВЕТ И ЭКОНОМИЯ
Проанализировав рынок современных автомобилей, KAMANN утверждает, что к 2010 году доля автомобилей, оснащенных турбо-нагнетателями, будет составлять 60-70 % от общего количества проданных авто. Тщательно рассмотрев все существующие турбо-системы, специалисты KAMANN взялись разработать систему, которая быстро реагирует на изменение положения педали газа и в то же самое время экономична. Эти требования пока не могут быть реализованы в двигателе, оснащенном обычной турбо-системой. Двигатели с механической турбо-системой от выхлопных газов эффективны только в пределах определенного диапазона оборотов двигателя. Неоспоримым преимуществом электрических турбо-систем является эффективность нагнетания воздуха во всем диапазоне оборотов двигателя, даже когда двигатель только запустился — нагнетаемый воздух уже присутствует во впускном коллекторе. Нагнетая воздух при запуске двигателя, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТУРБО-НАГНЕТАТЕЛЬ дает мнгновенный ответ на нажатие педали газа, даже на небольшой скорости. Плюс, нагнетая воздух во время переключения передач, когда обороты сбрасываются и выжимается сцепление, Вы все равно непрерывно получаете дополнительную энергию для движения и ускорения. Благодаря этому Вы получайте Энергию и Экономию топлива!
ТУРБО-НАГНЕТАТЕЛЬ ДОПОЛНЯЕТ ТУРБО-СИСТЕМЫ
Так как Электрический Турбо-Нагнетатель от KAMANN способен дополнить уже существующие системы подачи воздуха в бензиновых/дизельных турбо-двигателях, скорость и ускорение такого автомобиля только возрастет. Большинство турбин начинает эффективно работать только свыше 2000-2500 об/мин, что означает — мощность двигателя (крутящий момент) ниже этого значения не увеличивается, что делает Ваш автомобиль не динамичным, а двигатель — слабым. Такая особенность работы двигателей с классической турбо-системой уходит в прошлое. С установкой ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТУРБО-НАГНЕТАТЕЛЯ уже при 1000-1200 об/мин и спустя 1 секунду после нажатия на педаль акселератора, Ваш двигатель получает в распоряжение больше чистого воздуха, не затрачивая при этом ценную энергию. Крутящий момент увеличивается при этом на 10-12% по сравнению с классическим способом всасывания воздуха двигателем!
УВЕЛИЧИВАЕМ МОЩНОСТЬ — И ЭКОНОМИМ
Главное преимущество после установки ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТУРБО-НАГНЕТАТЕЛЯ — получение для двигателя непрерывного крутящего момента и быстрое ускорение автомобиля. KAMANN AUTOSPORT сравнил автомобиль с бензиновым двигателем 1,4, но с установленным ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТУРБО-НАГНЕТАТЕЛЕМ, и автомобиль той же марки с бензиновым двигателем 1,6 и без нагнетателя, и получил результат: у обоих автомобилей примерно одна и та же мощность и крутящий момент (динамика разгона), и это при почти неизменном потреблении топлива! Значит, двигатель 1,4 имеет ту же мощность, что и двигатель 1,6, но при этом потребляет столько же топлива. Владелец такого автомобиля экономит при движении до 10% топлива! Теперь у Вас действительно будут Мощность и Экономия топлива в одном!
Увеличение крутящего момента и лучшее ускорение автомобиля в целом
Нагнетание воздуха — 5000 литров в минуту (для нагнетателя типа NORMAL) и 15000 литров в минуту (для нагнетателя типа SUPER
Комплект годен к установке на практически все автомобили с объемом двигателя до 7,5 литров
При одновременном использовании качественного фильтра нулевого сопротивления и сертифицированного ЧИП-ТЮНИНГА от ATLAS-TUNING — эффект превосходит все ожидания!
Установка возможна как до, так и после оригинального воздушного фильтра, а также после фильтра нулевого сопротивления (рекомендуемое условие — установка до датчика расхода воздуха и до патрубка выхода картерных газов)
Для установки на двигатели с заводской турбо-системой и VW VR6-двигатели действуют отдельные условия
Корпус, стойкий к воздействию воды и коррозии
Больше воздуха во всем диапазоне оборотов работы двигателя (избирательно для разных объемов двигателей)
Легкая и быстрая установка на любой автомобиль (приблизительно 30-90 минут в зависимости от сложности конструкции)
Эффективное сгорание топлива
Понижает потребление топлива до 10 % (только при сохранении стиля езды)
Отсутствие избыточного давления даже при использовании PTU (устройства повышения бортового напряжения автомобиля до 18,5 В)
Не ограничивает поток воздуха в двигатель, даже когда не работает, благодаря специально сконструированной конфигурации крыльчаток
Имеет собственный защитный предохранитель
Запатентованная Технология, способная реконструировать автомобильную промышленность, предлагая увеличение мощности любому двигателю; в то же самое время фактически экономя топливо
Изготовленный в Германии в соответствии с Высокими Стандартами TUV
ЭЛЕКТРО ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЬ от KAMANN — это самый эффективный и самый малозатратный тюнинг-прибор
Турбина для ВСЕХ типов транспортных средств
Крайне выгодная цена
ВЕРНУТЬСЯ НА ГЛАВНУЮ СТРАНИЦУ
Открыть больше изображений
2. ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЬ KAMANN (super power booster)
ATLAS TUNING 29.06.2008 в 22:22
Всем интересующимся сообщаем, что в постоянном наличии появился нагнетатель класса SUPER, отличительными чертами которого являются:
1. объем нагнетаемого воздуха 15 000 литров в минуту (без возможности использования блока увеличения напряжения PTU)
2. давление наддува до 0,1 бара
3. размеры и подключение аналогично NORMAL POWER BOOSTER (электрический турбонагнетатель класса N)
4. полное описание и преимущества аналогичны NORMAL POWER BOOSTER и ознакомиться с подробной информацией можно здесь
5. возможность установки — ТОЛЬКО на двигатели объемом более 1,8 бензин и 1,6 дизель; при этом установка нагнетателя на двигателях объемом свыше 2,0-2,2 литра возможна за датчиком расхода воздуха
6. увеличение воздушного потока и давления достигнуто благодаря использованию нового мощного электродвигателя с измененной конфигурацией крыльчатки
7. Запатентованное немецкое качество и сертификация TUV
Электрический наддув для авто на Arduino: миф или все возможно?
Начать свое повествование хочу с цитаты: «автомобиль — не роскошь, а средство передвижения». И действительно, на дорогах нашей страны с каждым годом автомобилей становится все больше, их поколения сменяются поколениями, модели моделями. В данном разнообразии очень легко запутаться, а вот выделиться из общего потока наоборот становится все сложнее и сложнее.
В данной статье я хочу рассказать о своих мыслях на тему изменения внутреннего облика автомобиля, а поможет мне в этом, как и во многом другом — микроэлектроника, в лице всем известного контроллера Arduino.
Итак, за время своего водительского стажа (порядка 8 лет) я успел испробовать на себе немалое число моделей автомобилей, находившихся либо в моей личной собственности, либо во владении родственников или друзей: ВАЗ 2109, 21099, 2112, Honda Accord, Honda Civic, Volkswagen Jetta, Mitsubishi Lancer X, Skoda Oktavia, BMW E34 и многие другие. Из всех авто, пожалуй, наиболее сильно мне запомнилась Honda Accord 1993 года выпуска, с замененным на неродной 200-сильный легендарный двигатель H22A, находящаяся в данной конфигурации в моем владении 2 долгих года. Что мне в ней нравилось — её характер, мотор с легкостью раскручивался до 7500 оборотов и обладал выраженным подхватом ровно с 4000 оборотов. Однако низов на нем не было, совсем!
Сегодня я езжу уже на другом автомобиле — Suzuki SX4, у него данная проблема носит еще более выраженный характер ввиду 1600 кубового всего 112 сильного двигателя и немалой массы в 1330 кг (вместе с водителем).
Отсутствие тяги на низких и средних оборотах — проблема практически всех современных малолитражных двигателей, в среднем до 3000 оборотов они не «едут» совсем — ускорения нет никакого, что несомненно неудобно ни в городе, ни на трассе.
По видимому такие настройки динамики вводятся авто производителями в угоду снижения токсичности выхлопа, расхода топлива и повышения надежности двигателей (искусственно заниженная мощность на низких оборотах продлевает жизнь всем трущимся деталям в двигателе).
Данная проблема кардинально решается несколькими методами:
— замена мотора на более объемный;
— установка небольшой турбины с ранним спулом (довольно популятный метод, дает эффект более объемного двигателя с 1500-2000 оборотов);
— установка объемного компрессора с приводом от коленчатого вала двигателя (дает эффект более объемного двигателя практически с холостых оборотов но занимает очень много места в подкапотном пространстве, метод практически не пользуется популярностью).
В один прекрасный день мне в голову пришла идея — а что если взять холодную часть турбины (центробежный компрессор) и вращать его крыльчатку не отработанными выхлопными газами и не при помощи ремня от коленчатого вала ДВС, а мощным электродвигателем, обороты которого можно менять при помощи электроники и выставлять такие, какие точно нужны для поддержания необходимого уровня наддува, а соответственно и мощности и крутящего момента автомобиля на любых (!) оборотах:
Данная идея относительно не нова — первые упоминания которые мне удалось найти о таких системах относятся к 2009 году — год разработки вспомогательного электрического наддува авто концерном Audi, в их системе электродвигатель вращает крыльчатку небольшого компрессора на оборотах до 3000 до включения основного турбокомпрессора, тем самым нивелируя эффект «турболага» — плохой отзывчивости мощного турбированного двигателя на низких оборотах. Система была продемонстрирована на модели Audi RS5 в 2012 году, но на конвейер так и не попала. Аналогичные системы планируются к разработке и другими авто производителями — ориентировочно такие системы увидят свет на серийных автомобилях в 2017-2019 годах.
А что если не ограничиться 3000 оборотами и крутить электродвигатель и дальше, до 4000 — 5000 оборотов? Таким образом можно перекрыть практически весь повседневный диапазон оборотов, использующийся при вождении автомобиля в 90% случаев.
Да, на это потребуется довольно большая мощность — по моим расчетам при частоте вращения коленчатого вала 4000 оборотов для ДВС объемом 1600 куб см и необходимого наддува в 0,4 бара (максимальный уровень наддува, поддерживаемый большинством штатных ЭБУ автомобилей без перепрошивки и внедрения в электронику авто) — отбираемая мощность на привод крыльчатки компрессора составит около 4,5 кВт (с учетом среднестатистического КПД центробежного компрессора в 50%).
В свободной продаже сейчас есть довольно мощные и в тоже время небольшие по габаритам авто\авиамодельные бесколлекторные электродвигатели, развивают мощность в максимуме до 10-15 кВт и имеющие напряжение питания 50-70 вольт:
Недолго думая был куплен диагностический адаптер — ELM 327 bluetooth mini:
И на его основе сделан считыватель данных об оборотах и положении дроссельной заслонки двигателя. На фото по порядку: диагностический адаптер, arduino uno, простенький бесколлекторный двигатель и регулятор к нему.
Написан небольшой скетч для ардуино:
Скетч заработал сразу — моторчик при заведенном двигателе стал вращаться со скоростью, пропорциональной оборотам двигателя:
Теперь осталось дело за «малым» — собрать прототип устройства, которое будет нагнетать воздух в двигатель исходя из данных текущего положения дроссельной заслонки и оборотов двигателя.
Электро турбина на авто. Возможно ли это? Можно ли сделать своими руками. Только реальная правда
Если немного забежать вперед по теме – то получается, что сейчас все турбированные двигатели используют механические компрессоры воздуха, у такого подхода есть много плюсов и много минусов. Но недавно многие компании стали задумываться над электро турбинами, которые не будут использовать отработанные газы авто, а также не будут иметь механических подключений и приводов, а нагнетать воздух будет электродвигатель, который будет «питаться» от бортовой системы …
Задумка неплохая! Ведь можно избежать многих минусов механических систем, особенно турбин которые работают от отработанных газов, такие как:
2) Охлаждение турбины
3) Смазка моторным маслом
5) НУ и конечно же ресурс
Если подвести черту, можно понять что механические системы, далеки от идеала. Конечнокомпрессоры которые работают от приводов, будут надежнее. Однако и у них есть минусы, это тот же привод который использует для работы обычный ремень, который со временем изнашивается.
В общем, подумали разработчики и поняли, что механику можно заменить на электрику! Или нельзя?
Принцип строения
Нужно отметить, что сейчас некоторые немецкие производители имеют в строении своих моторов такие нагнетатели.
Принцип здесь прост – ставится мощный «вентилятор», который создает давление примерно от 0,5 атмосферы (а возможно и более). Запитан от электро системы автомобиля, он нагнетает в двигатель дополнительный кислород необходимый для увеличения мощности. С настройками подачи топлива, можно добиться существенного прироста – около 20 – 30 %.
Электро турбину стоит настраивать и на определенные обороты, например на холостых она должна работать медленнее, а на высоких оборотах соответственно быстрее. Получается чуть ли не идеальная система! Но в чем же подвох, где минусы? И знаете, они есть.
Минусы электрического варианта
Многие мои читатели думают – что сделать такую систему очень просто, нужно взять какой-нибудь кулер и вставить его в патрубок забора воздуха и вот оно счастье! Такие «чудо-кулеры» продаются, как правило в китайских интернет магазинах, про такие типы поговорим ниже.
Однако ребята тут не все так просто. В нормальном (на холостых) режиме, атмосферный двигатель 1,6 литра потребляет примерно 300 – 400 литров воздуха за час работы. А на больших оборотах скажем в 4000 – 5000 умножаем эту цифру на 4 – 5, то есть 1200 – 1600 литров. Просто представите этот объем! Если вычислить минутное потребление 300/60 = 5 литров в минуту, или 20 при больших оборотах.
Так вот – электро турбина должна увеличивать эту цифру, а не тормозить ее! Если вы поставите слабый двигатель, он не будет нагнетать нужное давление, а создаст эффект «воздушной пробки», то есть он своими лопастями будет тормозить приток воздуха в двигатель – мешать нормальному проходу.
А теперь представьте, какой нужен электрический вариант двигателя для нагнетания такого объема! Повторюсь для повышения производительности нужно хотя бы 6 – 7 литров воздуха на холостых, и 25 на высоких и это для 1,6 литрового варианта, для больших объемов нужно больше.
Если провести аналогию с немецкими производителями, то там применяется как минимум бесколлекторный 0,5 КВт электромотор, который вращается с бешенными оборотами, может достигать до 20 000 и его способности к давлению составляют от 1 до 5 атмосфер.
Для более мощных автомобилей, применяются более мощные двигатели до 0,7 КВт.
Как становится понятно штатный генератор может и не потянуть такое потребление электричества, поэтому его заменяют на более мощный, либо ставят дополнительный.
А как известно высокое потребление энергии просто тормозит генераторы, а значит и увеличивает торможение двигателя, что скажется на его отдаче, понижается КПД.
Однако, проведенные эксперименты выявили рост производительности, примерно на 20 – 30% это существенно. Но из-за сложности и дороговизны устройств, применение на автомобилях пока не имеет массового производства.
Например, механические компрессоры намного дешевле и производительнее. Иногда разница в цене может достигать 5 – 7 раз.
Пару слов о китайских электро турбинах
Буквально 2 года назад, «автоинтернет» просто взорвался от электрических турбин из Китая. Предлагалась небольшая «штуковина», которая устанавливалась в разрыв шланга воздухозабора, которая якобы нагнетала воздух с давлением в двигатель, обещанное увеличение мощности аж до – 15%! Сам двигатель представлял из себя непонятный кулер, ни потребление электричества, ни обороты, ни прокачиваемый воздух – показателей не было. Если разобрать его даже визуально, то становится понятно – что это кулер на подобии продвинутых компьютерных, ну что он может увеличить? НИЧЕГО! Так что просто не покупаем – это РАЗВОД.
Сейчас конечно на тех же китайских сайтах начинают появляться другие электро турбины, многие сделаны даже в форме улитки – аля механический компрессор. Но опять же нет ни показателей давления, ни потребления, ни перекачки воздуха. Думайте, прежде чем покупать. Смотрим познавательный ролик.
Можно ли сделать электро вариант своими руками
Гипотетически можно, причем многие такое устанавливают на свой автомобиль. Лично я также задумывался над установкой на свой авто, но цена меня остановила.
Вам нужно решить рад пунктов:
1) Однозначно установка мощного генератора, что на иномарку уже дорого.
2) Мощный и компактный электромотор, желательно бесколлекторный именно он отдает большие обороты при оптимальном потреблении энергии. Лично я видел такие для компактных моделей, однако мощностью от 0,5 Квт стоит также не дешево.
3) Крыльчатка и корпус. Также нужно сделать самому либо купить, для максимального нагнетания воздуха. Также непростая задача.
4) Ну и конечно стабилизатор или инверторы, для питания электромотора.
Задачи не простые, на некоторые иномарки нет мощных генераторов, так что сделать очень сложно!
Но многие умельцы, в гараж устанавливают на свои автомобили, прирост мощности действительно можно достичь до 20 – 30 %.
Причем многие ставят дополнительный датчик потребления воздуха в патрубок перед турбиной, он «видит» прокачиваемый объем и автоматически регулирует большую подачу топлива (подает значения в ЭБУ), для обогащения топливной смеси. Так что прошивка может и не понадобиться.
Если подвести итог, получается – электро турбина на авто, это возможно, даже скажу больше ее можно сделать своими руками, однако не все так просто и часто «игра не стоит свеч». Ведь вам нужно переделать не только электро систему автомобиля, но и систему подачи топлива, возможно нужна прошивка ЭБУ.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
AMG переходит на электрический турбонаддув
Электрические нагнетатели начали появляться на серийных автомобилях четыре года назад: первенцем стал кроссовер Audi SQ7, а сейчас эту технологию также используют Daimler и Land Rover. Их моторы имеют привычные турбонагнетатели и отдельный электронаддув, у которого одинокое колесо компрессора приводится электромотором. А подразделение AMG с фирмой Garrett объединили эти два типа наддува и представили серийный электротурбокомпрессор.
Прежде такая технология встречалась только на гоночных моторах (например, в Формуле-1). Ее суть в том, что на валу между турбинным и компрессорным колесом установлен миниатюрный (толщиной 4 см), но очень мощный электромотор, который работает от 48-вольтовой электросети, включен в общий контур системы охлаждения двигателя и способен раскручиваться до 170 тысяч об/мин.
Он вступает в работу почти моментально после нажатия педали акселератора, не дожидаясь, пока поток выхлопных газов разгонит турбинное колесо. Таким образом электромотор компенсирует эффект турбоямы, но, в отличие от прежних конструкций, здесь только один нагнетатель вместо двух. Кроме того, электромотор может поддерживать давление наддува при кратковременном сбросе газа.
Разработчики обещают, что двигатели с таким комбинированным наддувом появятся на автомобилях Mercedes-AMG следующего поколения.