ターボチャージャーは将来、どのようにしてより多くのパワーと効率をもたらすのでしょうか？
ターボチャージャーは将来、どのようにしてより多くのパワーと効率をもたらすのでしょうか？
今日のターボチャージャーは、エンジンを簡単に粉砕する80年代の高回転部品ではなくなったことを私たちは知っています。現在、北米では4台に1台の車両がターボチャージャーを搭載しています。それらはより効率的で信頼性が高く、コストも低く、私たちの愛されているエンジンの多くはターボチャージャーに妥協しています。
ターボチャージャー付きエンジンメーカーのBoTaoPowerの推定によると、5年以内に、世界で新たに発売された軽自動車のほぼ半分にターボチャージャー技術が搭載され、北米が占めると予想される現在の市場よりも1,800万多い。それらの39％のために。
ターボチャージャー付きエンジンを採用する目的は、出力を上げるか、燃費を改善するか、またはその両方を行うことに他なりません。ターボチャージャーについては、将来の開発の方向性により、電力性能がさらに向上し、現在のターボチャージャー付きエンジンの欠点が解消されると同時に、省エネが確保される可能性があります。
電気ターボとハイブリッド。
今日F1カーで使用されているターボハイブリッドV6パワートレインが気に入らない人は、数年以内に同様のテクノロジーで車を運転するでしょう。タービンとコンプレッサーの接続軸に埋め込まれたDCモーターは、排気ガスを使用せずにタービンを全速力で回転させることができ、これはほぼ瞬時に実行でき、ターボラグをほぼゼロに低減します。
したがって、タービンが従来のタービンエンジンで駆動されていない低速範囲では、モーター駆動タービンは、従来のタービンエンジンの出力応答の不足を補うことができる。現在、一部のハイエンドモデルにはメカニカルターボデュアルブーストが装備されていますが、この効果も実現できますが、コストが高く、設置面積が大きいため、通常の車両ではこのような技術構成を普及させることはできません。
第二に、それは電気駆動装置であるため、ブースト電力はソフトウェアを介してより正確かつ便利に制御できます。同時に、電気タービンは、タービンが高負荷で稼働しているときにタービンをバイパスさせるのではなく、過剰な排気ガスのエネルギーを使用して電気を再生します。スーパーキャパシターは、この電気エネルギーを貯蔵して、タービンや発電ハイブリッドシステムなどの他の電気部品を駆動するために使用されます。したがって、電気ターボを使用した結果、より高速な電力供給とより効率的な燃料経済が実現します。
フォードフォーカスとアウディのディーゼルプロトタイプでは、排気ガスに接続されていない、わずかに異なるベースではありますが、電気機械式ターボチャージャーをすでに見ています。しかし、生産車両における電動ターボの信頼性が証明されていないにもかかわらず、電動ターボチャージャーと同じ大きな問題に直面しています。それは、作業時のエネルギー源として高出力のサポートが必要であるか、より多くのエネルギーを消費する必要があります。
ピーク負荷では、電気ターボは駆動するのに48ボルトを必要としますが、メーカーは現在の12ボルトシステムを再設計することにあまり関心を示していません。同時に、出力の制限といくつかの軸流タービン構造のために、電気タービンが高負荷条件下で従来のタービンの効率を達成することは困難です。
したがって、高電圧の需要を満たすためには、上記のF1レーシング技術のタービン発電機は、大量生産車で排気ガスを電気に変換する効率をさらに向上させる必要があります。あるいは、従来のハイブリッドに見られる高電圧バッテリーを使用して、電気ターボドライブを提供することができます。さらに、特に高負荷状態で、電気を介して従来のタービンと同じ効果を達成することを主張する場合、エネルギー消費率、熱放散、寿命、およびモーターシステムの重量も潜在的な問題です。
おそらく、低速域での電気タービンの使用と、高速域での従来のターボへの切り替えは、両方を行う方法です。たとえば、ボルボとアウディはこの方向に発展しています。しかし、スバルのように技術的に卓越性を追求し、電気ターボを使用して全速力範囲で動作するより根本的な方法を採用し、従来のターボを完全に置き換える企業もあります。
しかし、一歩後退して、さまざまな技術的問題を克服したとしても、電気タービンの必要性はまだ議論されています。これは、基本的に、電気タービンは追加の電力を必要とするためであり、これは、排気ガスを電力として使用する従来のタービンの省エネ目的とは反対である。したがって、将来的には、省エネとパフォーマンスの適切なバランスを見つけることも検討する必要があります。
構造上の制限により、従来のターボチャージャーには固有の欠陥があります。これらの欠点を補うためのアイデアを設計した後、これらの新しいテクノロジーを車両に適用する方法も、ハードウェア材料の大きなテストです。たとえば、超高温に耐えることができる上記の材料は、より高い熱効率を達成するためのタービンシステムの開発におけるボトルネックです。
また、技術の発展と進歩により、上記のような技術的な問題はまもなく解決されると考えています。しかし、自然吸気エンジンと比較して、小型のターボエンジンはEPAテストでより良い結果を達成しましたが、小型のターボは多くの路上テストの主張に応えていませんでした。燃料消費レベル。
現在、テスト機器で認識された結果は、実際の道路では不適格であることが多く、技術的効果をテストする現在の手段は完全ではなく、完全に実際の運転環境から一定の距離があることを示しています。したがって、次のステップは、さまざまな状況に適切に一致する方法を見つけることです。これにより、実験室とテストベンチで達成された結果を実際に完全に達成できます。そうでない場合は、すべてが紙に書かれています。
