Hybridní turbodmychadlo - Hybrid turbocharger
Hybridní Turbodmychadlo je elektrický Turbodmychadlo sestává z vysoké rychlosti turbiny -generator a elektrický vzduchu vysoké rychlosti kompresoru . Turbína a kompresor jsou vysokorychlostní letecké stroje, jako u běžného turbodmychadla. Elektrické motory běží při rychlostech vyšších než 120 000 ot / min a při použití jako generátory generují elektřinu až s 98,5% elektrickou účinností. Vysoká elektrická účinnost je nejdůležitější, protože mezi turbínou a kompresorem není žádné mechanické spojení. Jinými slovy, hybridní turbodmychadlo označuje sériové hybridní nastavení, ve kterém jsou rychlost a výkon kompresoru nezávislé na rychlosti a výkonu turbíny. Tato flexibilita konstrukce vede k dalšímu zlepšení účinnosti turbíny a kompresoru nad rámec běžného turbodmychadla.
Fyzické uspořádání
Elektrické motory využívají permanentní magnety, které mají vyšší účinnost než standardní vysokorychlostní indukční motory . Indukční motory indukují elektromagnetické pole do pevného jádra rotoru.
Provozní režimy
Akcelerace
Když řidič sešlápne plyn, HTT zpočátku funguje jako elektrický kompresor . Motor kompresoru je napájen z média pro akumulaci energie, což mu umožňuje zrychlit na plnou provozní rychlost za <500 ms. Tato rychlost zrychlení eliminuje zpoždění turba, což je hlavní omezující faktor výkonu standardních přeplňovaných motorů.
Během této přechodné fáze používá řídicí jednotka motoru (ECU) u standardního motoru s přeplňovaným motorem k regulaci průtoku paliva kombinaci senzorů, jako jsou lambda senzory a senzory hmotnostního průtoku vzduchu. U motoru vybaveného HTT může ECU přesněji dodávat přesný průtok paliva pro úplné spalování. Toho je dosaženo přímým řízením průtoku vzduchu a plnicího tlaku prostřednictvím řízení otáček kompresoru.
Nabíjení
Při vysokých otáčkách motoru vytváří turbína více energie, než kolik vyžaduje kompresor. Za těchto podmínek může být přebytečná energie použita k dobití zásobníku energie pro další fázi zrychlení nebo k napájení některých pomocných zátěží, jako je například elektrický klimatizační systém.
V kombinaci s turbínou s proměnnou geometrií lze zpětný tlak na motor měnit podle elektrických požadavků vozidla a stavu nabití média pro akumulaci energie.
Probíhá vývoj nahrazování akumulační energie baterie superkondenzátorem, který lze velmi rychle nabíjet a vybíjet.
Rovnovážný stav
Po většinu doby, kdy hybridní turbodmychadlo pracuje, bude výkon kompresoru a turbíny (ne nutně rychlost) sladěn. To dává konstruktérovi oběžného kola turbodmychadla další stupeň volnosti .
Hybridní turbodmychadlo zde efektivně přenáší elektřinu mezi turbínou a kompresorem. Nejnovější testovací program Aeristech prokázal, že účinnost hybridního turbodmychadla je ekvivalentní (ne-li lepší než) účinnosti běžného mechanického turbodmychadla.
Výhody systému
Někteří výrobci tvrdí, že provoz hybridního přeplňovaného motoru má mnoho dalších výhod:
- Vylepšené balení díky umístění turbíny a kompresoru do samostatných částí motorového prostoru.
- Plnicí vzduch s vyšší hustotou snížením délky sacího potrubí a zvětšením velikosti kola kompresoru.
- Úrovně zesílení řízené ECU umožní přísnější prediktivní řízení spalování ve válcích.
- Podobné výhody downsizingu motoru jako u hybridního vozidla, ale s mnohem menší (přibližně 1/7) kapacitou pro ukládání energie k dosažení stejné úrovně downsizingu.
Další typy elektrických turbodmychadel a elektrických kompresorů jsou ve vývoji:
- eBooster od BorgWarner - malý pomocný elektrický kompresor poháněný elektrickým systémem vozidla.
- TurboPac od TurboDyne - elektrický kompresor
- Garrett s elektrickým posilovačem turba
- Valeo - elektrický kompresor využívající motor se spínanou reluktancí s nízkou setrvačností
Odpojený generátor plynové turbíny
Jedná se o podobnou technologii, která se ale používá u motorů s mikro-plynovou turbínou. Zde využívají elektricky spojený kompresor a turbínu v motoru přímo a nikoliv na podporu pístového motoru.
Motor stlačuje palivo, které má být spalováno, ve spalovací komoře, která je vytlačována z turbíny.
Tvrdil, že tento motor překonává neúčinnost malých motorů s plynovou turbínou.
Využití v motoristickém sportu
Formule jedna
Vytrvalostní závody sportovních vozů
Reference
- Případová studie hybridního turbodmychadla Calnetix
- Technologie hybridního turbodmychadla Aeristech Ltd
- AutoSpeed Turbo Revolution - přicházející technologie
- TurboDyne