Электротурбина E-Turbo (турбонагнетатель eTurbo, MGU-H) — устройство, представляющее собой турбокомпрессор с электрическим двигателем, установленном на валу, соединяющем центробежный лопастной компрессор и газовую турбину. Применяется в .
Задачи E-Turbo Применение электротурбин E-Turbo решает сразу ряд задач:
нагнетания воздуха во впускной коллектор за счёт энергии выхлопных газов (производя турбонаддув); нагнетания воздуха при отсутствии достаточного давления в выпускном тракте (работая как электрический центробежный лопастной компрессор); генерации электроэнергии из движения выхлопных газов (работая как генератор в мягком гибриде); возможности поддержания во всём диапазоне оборотов необходимого давления и стехиометрического топливовоздушного соотношения, что обеспечивает эффективность расходования топлива и минимальный уровень выбросов во всех режимах работы.
Концепция электротурбин E-Turbo Концепция E-Turbo может быть сведена к комбинации двух идей: электроассистирования турбонаддува и генерации электроэнергии из тепла выхлопных газов.
Электроассистируемый турбокомпрессор предполагает установку в паре с ним электрокомпрессора в целях закрытия проблем турболага (задержки между нажатием на акселератор и появлением в выпускном тракте давления, достаточного для нагнетания расчётного количества воздуха) и турбоямы (невозможности появления необходимого давления при работе на недостаточно высоких оборотах). Электроассистируемые турбины в свою очередь стали развитием идеи установки турбокомпрессора в паре с механическим приводным нагнетателем.
Кроме того, в гибридном турбонагнетателе со вспомогательным электроприводом легко реализуется удержание давления при кратковременных сбросах акселератора. Уменьшение задержек тяги может позволить безопасное применение наддува на мотоциклах.
КПД ДВС обычно не превышает 30–35%, соизмеримое количество энергии теряется с продуктами сгорания. Турбонагнетатель позволяет использовать часть её: нагретые сжатые выхлопные газы раскручивают крыльчатку турбины, соединённую с крыльчаткой компрессора, накачивающего дополнительный воздух во . Благодаря этому за такт через цилиндр прокачивается большее количество топливовоздушной смеси; это позволяет получать больше мощности с единицы объёма при меньшем расходе топлива и меньших выбросах. Когда турбокомпрессор начинает создавать излишнее давление, его стравливает регулировочный клапан; в E-Turbo же электродвигатель в режиме генерации замедляет вращение вала до скорости, достаточной для поддержания необходимого давления, что в свою очередь ещё несколько снижает потери энергии с выхлопом, а также позволяет турбокомпрессору работать в более щадящем режиме с меньшими ускорениями и на меньших оборотах. Далее мягкий гибрид эту вырабатываемую энергию запасает либо сразу использует для привода тягового электромотора.
В спорт-прототипе 2014 года Porsche 919 Hybrid был успешно реализован один из вариантов использования части энергии выхлопных газов. Турбина с генератором устанавливалась последовательно после основного турбокомпрессора и работала для преобразования тепловой энергии в электрическую. Тяговый электромотор был установлен на передней оси, ДВС в конфигурации V4 приводил заднюю. Гибрид завоевал множество побед и в неподрегламентной версии EVO был быстрее болидов Формулы-1.
MGU-H В полной мере концепция была реализована в гибридных двигателях Формулы-1 2014–2025 годов как Motor Generator Unit – Heat. Электротурбина работала в связке с 1,6-литровым двигателем V6 и электромотором, приводившими заднюю ось.
MGU-H используется в приближенных по конструкции к болидам Формулы-1 гиперкарах Mercedes-AMG ONE и Ferrari F80.
Применение в серийных автомобилях Вышедшие в 2022 и 2023 годах Mercedes-AMG С 43 и SL 43 стали первыми серийными мягкими гибридами с E-Turbo. Машины оснащены двухлитровыми четырёхцилиндровыми моторами M139 в версии с E-Turbo.
Следующими автомобилями с E-Turbo стали Porsche 911 поколения 992.2 моделей Carrera GTS и Turbо S. GTS T-Hybrid комплектуется 478-сильны оппозитным двигателем, интегрированным в роботизированную КПП PDK 54-сильным электромотором, 15-сильным двигателем модуля E-Turbo и аккумуляторной батареей ёмкостью 1,9 кВт⋅ч. Автомобиль в гибридной версии стал на 50 кг тяжелее; время выхода на расчётное давление наддува сократилось с 3 секунд до 0,8 секунды; время разгона 0–100 км/ч — до 2,9 секунд.
В автомобильной прессе гибридные силовые установки с E-Turbo получили положительные отзывы за выдающиеся отклик и диапазон тяги.
Примечания
Категория:Двигатель внутреннего сгорания Категория:Турбины