Turbodoładowanie od lat jest jednym z najważniejszych sposobów na zwiększenie osiągów i poprawę sprawności silników spalinowych. Ma jednak jedną wadę, z którą konstruktorzy walczą od dekad – turbodziurę. Teraz dział SRT należący do koncernu Stellantis zaprezentował rozwiązanie o nazwie eBoost Air, które ma niemal całkowicie wyeliminować opóźnienie reakcji silnika na gaz, a przy tym nie korzysta z agresywnych systemów anti-lag znanych z motorsportu.
Skąd bierze się turbodziura?
Turbosprężarka wykorzystuje energię spalin do napędzania turbiny, która spręża powietrze trafiające do silnika. Problem pojawia się przy niskich obrotach lub po zdjęciu nogi z gazu – ilość spalin jest wtedy zbyt mała, aby gwałtownie rozpędzić wirnik turbiny. Gdy kierowca ponownie wciśnie pedał przyspieszenia, mija krótka chwila, zanim turbosprężarka osiągnie odpowiednią prędkość i zacznie wytwarzać pełne ciśnienie doładowania. To właśnie zjawisko określane jest mianem turbodziury.
Przez lata producenci próbowali ograniczyć ten efekt na różne sposoby – stosując mniejsze turbosprężarki, układy twin-turbo czy elektrycznie wspomagane turbosprężarki. SRT proponuje jednak inne rozwiązanie.
Jak działa eBoost Air?
Nowy system wykorzystuje elektryczną sprężarkę umieszczoną przed klasycznymi turbosprężarkami w układzie dolotowym. W przeciwieństwie do elektrycznych turbosprężarek nie jest ona połączona z turbiną napędzaną spalinami.
W momencie gwałtownego dodania gazu, gdy turbosprężarki nie osiągnęły jeszcze odpowiedniej prędkości obrotowej, elektryczna sprężarka natychmiast wtłacza powietrze do silnika. Jednocześnie zwiększony przepływ powietrza pomaga szybciej rozpędzić adekwatne turbosprężarki. Kiedy osiągną one optymalną wydajność, układ automatycznie przełącza przepływ powietrza na standardową drogę, a elektryczna sprężarka przestaje pracować.
Efektem ma być reakcja na gaz przypominająca silniki z mechaniczną sprężarką lub jednostki wolnossące, przy zachowaniu zalet turbodoładowania.
Anti-lag – skuteczne, ale kosztowne rozwiązanie
Problem turbodziury od dawna był doskonale znany w sporcie samochodowym, szczególnie w Rajdowych Mistrzostwach Świata. To właśnie tam powstały systemy anti-lag (ALS), które utrzymywały turbosprężarkę w ciągłym ruchu choćby po zdjęciu nogi z gazu.
Klasyczny anti-lag działa poprzez opóźnienie zapłonu i podawanie mieszanki paliwowo-powietrznej do kolektora wydechowego. Tam dochodzi do jej spalania, co utrzymuje wysoką prędkość obrotową turbiny. Efektem są charakterystyczne wystrzały z wydechu, płomienie oraz natychmiastowa reakcja na gaz.
Rozwiązanie to zapewniało ogromną przewagę na odcinkach specjalnych, ale miało też poważne wady.
Dlaczego eBoost Air może okazać się lepsze?
Największą przewagą nowej technologii SRT jest sposób działania. Zamiast wykorzystywać spalanie paliwa w układzie wydechowym, eBoost Air dostarcza dodatkowe powietrze wyłącznie dzięki energii elektrycznej.
Oznacza to szereg korzyści: brak ekstremalnych temperatur w kolektorze wydechowym i turbosprężarce, znacznie mniejsze obciążenie elementów układu doładowania, niższe zużycie paliwa, brak efektownych, ale niepożądanych wystrzałów i płomieni z wydechu, zachowanie normalnego hamowania silnikiem i większą trwałość całego układu.
W samochodach rajdowych klasyczne systemy anti-lag potrafiły doprowadzać do temperatur przekraczających 1000°C, co znacząco skracało żywotność turbosprężarek, kolektorów wydechowych czy zaworów. Dodatkowo zwiększały zużycie paliwa i wymagały częstych przeglądów.
Nowe rozwiązanie eliminuje większość tych wad, oferując podobny efekt w postaci natychmiastowej reakcji na gaz.
Rajdy przecierały szlaki
Historia pokazuje, iż motorsport od lat wyznacza kierunek rozwoju technologii doładowania. W rajdach producenci eksperymentowali z różnymi rozwiązaniami – od podwójnego doładowania stosowanego przez Lancię, przez klasyczne systemy anti-lag Toyoty, aż po słynny „Rocket Exhaust” Subaru oraz późniejszy Fresh Air Anti-Lag, który ograniczał temperatury i poprawiał trwałość.
Choć wszystkie te rozwiązania skutecznie eliminowały turbodziurę, były projektowane z myślą o samochodach wyczynowych, gdzie trwałość i koszty eksploatacji schodziły na dalszy plan.
Czy to przyszłość silników spalinowych?
Na razie eBoost Air pozostaje prototypem, jednak Stellantis zapowiada szybkie wdrożenie technologii do produkcji seryjnej. Pierwszym kandydatem wydaje się 3-litrowy, rzędowy silnik Hurricane stosowany w modelach marek Ram, Dodge i Jeep.
Jeżeli rozwiązanie spełni oczekiwania, może stać się kolejnym etapem ewolucji turbodoładowanych silników. Zamiast walczyć z turbodziurą dzięki skomplikowanych i obciążających silnik systemów anti-lag, producenci będą mogli wykorzystać energię elektryczną do zapewnienia natychmiastowej reakcji na gaz, zachowując wysoką trwałość i efektywność jednostki napędowej.
To rozwiązanie pokazuje również, jak wiele pomysłów wywodzących się ze sportu samochodowego można dziś zrealizować w znacznie bardziej cywilizowany sposób, wykorzystując rozwój elektroniki i układów elektrycznych.
Jeśli chcesz być na bieżąco z informacjami ze świata motorsportu, obserwuj serwis RALLY and RACE w Wiadomościach Google.
