Ad

סופו של הטורבו כמו שאנחנו מכירים אותו

תגידו שלום למגדשי הטורבו וגם למנועי הבנזין האטמוספריים. בצעדים האחרונים של מנועי בעירה פנימית בעולם שלנו ילוו אותם מגדשים חשמליים שיתבססו על מערכות חשמל במתח 48 וולט, או על מערכות היברידיות
אוהבים את הכתבה? שתפו אותה עם חברים, בעמוד שלכם ובקהילות שבהן אתם פעילים
שיתוף ב facebook
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב email
שיתוף ב twitter
שיתוף ב linkedin

מנוע הבעירה הפנימית עושה בעידן שלנו את הקילומטרים האחרונים שלו, אבל הוא עדיין לא אמר את המילה האחרונה. יחלפו אי אילו שנים לפני שמנועים חשמליים – בין אם בתמיכת סוללות ובין אם בתמיכת תאי דלק מימניים – יחליפו לגמרי את מנועי הבנזין והדיזל שאיתם גדלנו.

 

 

מנועי בעירה פנימית נדחקים החוצה בגלל (או בזכות) תקנות זיהום אוויר הולכות ומחמירות, ועד לאחרונה התמקדו רוב מאמצי יצרניות הרכב בייעול הבעירה של מנועים כדי לצמצם את תצרוכת הדלק שלהם, ואת כמות המזהמים שהם פולטים. המגמה הבולטת ביותר בעשור האחרון היא הקטנת נפח המנועים ומספר הצילינדרים, והגברת ההספק שמייצר כל צילינדר – בעיקר באמצעות "הנשמה" עם מגדשי טורבו.
הטכנולוגיה לכשעצמה ותיקה מאד: מגדשי טורבו מגבירים הספקים של מנועים מזה יותר ממאה שנים. אלא שעד לפני כעשור הם הוגבלו בעיקר למנועים של מכוניות יקרות או ספורטיביות, וזאת בגלל מגוון סיבות שקשורות בעלות שלהם, המורכבות המכאנית, טיפול בחום העצום שנפלט יחד עם גזי הפליטה, שחרור לחצים עודפים, אמינות, דיוק, נוחות תפעול ותחזוקה, צורך בחיזוק מכלולי מנוע אחרים, מערכות שימון ועוד.

 

 

מעל לכל, הבעיה המובנית האופיינית ביותר למגדשים כאלה היא "השהיית טורבו", כלומר השפעתו המאוחרת יחסית על הגברת כח המנוע. זה נובע משיטת הפעולה של המכשיר הזה: טורבו מקבל את האנרגיה שלו מגזי הפליטה של המנוע וכדי להניע אותו צריך שייווצר לחץ בסעפת הפליטה. מדובר ב"לופ" מובנה ובבעיה משמעותית בעיקר במנועי דיזל ובמנועי בנזין קטנים. עד לאחרונה התמקדו יצרניות הרכב בפתרונות מסובכים ויקרים – למשל הכפלת ושילוש מספר המגדשים שפועלים בצוותא, שימוש בחומרים אקזוטיים ושיפור מערכות הניהול.
אלטרנטיבת הגדשה אחרת היא "מגדש-על" – "סופרצ'ארג'ר" – אשר מבצע את אותה פעולה מבלי להסתמך על גזי הפליטה אלא על הנעת טורבינה באמצעות חגורת אביזרים שמחוברת למנוע. החיסרון העיקרי של מערכת כזאת הוא צריכת כח רב מידי מן המנוע עצמו.

בשנת 2014 נכנסו לזירת הפורמולה 1 מגדשים שיכולים להשיג את אותה תוצאה בלי המגבלות של שתי המערכות הקלאסיות. מגדשים חשמליים, כשמם כן הם, כוללים טורבינה שמונעת באמצעות מנוע חשמלי שלא תלוי לא בגזי הפליטה ולא בכח המנוע, והשליטה בעוצמת המנוע הרבה יותר מדויקת וניתנת להתאמה אופטימלית לדרישות מנוע הבעירה הפנימית. בתכלס זאת משאבת אוויר חשמלית אשר מונעת באמצעות מנוע חשמלי חזק וקטן, בין אם באופן עצמאי או בשילוב עם מגדש טורבו קונבנציונלי. אז אם הכל כל כך טוב, מדוע זה עדיין לא "תפס" גם במכוניות שלנו?

שתי סיבות: ראשית, למנוע חשמלי קשה לפעול בסביבה מאד עוינת של חום גבוה, ושנית – הוא זקוק לזרם חזק מאד של חשמל. החדשות הטובות: כנראה שהבעיות האלה מאחורינו, וכבר בשנה הבאה נראה "טורבו חשמלי" מתוחכם במכוניות מייצור סדרתי.

 

מי שכבר משתמשת במדחס חשמלי היא אאודי, אשר מנצלת את העובדה שהיא אחת החלוצות בשימוש במערכת חשמל במתח של 48 וולט שמשמשת להפעלת מגוון רחב של מערכות חשמליות ברכב. המערכת החשמלית אוגרת עודפי אנרגיה מן הבלמים הרגנרטיביים ומאחסנת אותה בסוללות ליתיום-יון קטנות. אאודי קוראת למערכת שלה "מדחס חשמלי, או EPC, והוא מגדיש את המנוע בתחום הסל"ד הנמוך שלו תוך שהוא מסתובב במהירות של עד 70,000 סל"ד כדי לבטל את השהיית הטורבו. כאשר הטורבו הקונבנציונלי פועל ביעילות נכבה המנוע החשמלי. אלא שהמעררכת של אאודי היא חד כיוונית, ולמעשה "טורבו שעובד על חשמל".

בשנה הבאה תגיע לשוק מערכת מתוחכמת יותר אשר תיוצר על-ידי אחת היצרניות הוותיקות והמוכרות בתחום ההגדשה: חברת 'גארט' אשר מייצרת מגדשי טורבו משנות החמישים של המאה הקודמת, ואשר נרכשה ב-2004 על-ידי חברת האניוול והופרדה ממנה בחזרה בשנת 2018. גארט לקחה את המערכת שמוכרת מפורמולה 1 ובנתה על בסיסה את 'E-Turbo' אשר כולל מנוע חשמלי שמותקן בין המדחס והטורבינה של הטורבו. בסיבובי מנוע נמוכים פועל המדחס החשמלי ממש כמו אצל אאודי, ומזרים אוויר דחוס לפני שהטורבו הרגיל מתעורר.

הפלא הגדול הוא שכאשר הטורבו מגיע לשלב "פריקת הלחצים" שלו משתמש המנוע באנרגיה הזאת בתוך כדי כך שהוא משמש כגנרטור ויוצר חשמל שמועבר באמצעות מערכת ה-48 וולט אל הסוללות. בגארט מעריכים שתכונה זאת לבדה תשפר את תצרוכת הדלק ב-2-4% באופן קבוע, ועד 10% בתנאי נהיגה ספציפיים. במנועי דיזל יכולה מערכת כזאת, כאשר היא משולבת בניהול תערובת הדלק-אוויר לצמצם כ-20% מפליטת תחמוצות החנקן. מרצדס-AMG הכריזה על כוונתה לשלב מערכת כזאת במכוניות סדרתיות מתוצרתה, וגם אינפיניטי הבטיחה טכנולוגיה דומה בגרסה הספורטיבית של Q60 שלה.

גארט לא לבד. לאחרונה הכריזה גם חברת Aeristech הבריטית על השקת מגדש חשמלי חדש ופטנטי, אשר מסוגל להגיע למהירות סיבוב פנטסטית של 120,000 סל"ד לעומת כ-70,000 סל"ד במגדשים דומים. לדברי אנשי החברה, המערכת שלהם תתאים למנועי בנזין בנפח 1.2 עד 1.5 ליטר אשר מניעים כיום את נתח הארי של מכוניות הנוסעים והקרוסאוברים בעולם.

 

 

אגב, בשונה ממגדשים חשמליים שמהווים חלק ממגדש טורבו, אחד היתרונות בתצורה של Aeristech הוא האפשרות להרחיק את המגדש מסעפת הפליטה, ולהשאיר שם מקום לממיר הקטליטי, מה שמאפשר לו למעול ביעילות רבה יותר ולצמצם את כמות המזהמים.
בכל מקרה, ובכל תצורה, למגדשים חשמליים יש יתרון מובהק כאשר הם מותקנים במכוניות עם מערכות חשמליות משמעותיות, החל ממערכות 36/48 וולט, ועד למכוניות היברידיות והיברידיות-נטענות. ככל שיותר יצרנים עולים על עגלת המדחסים החשמליים כך נותר פחות צורך או ערך למגדשי טורבו קונבנציונליים, ומצד שני גם פחות היגיון במנועים אטמוספריים שאינם מוגדשים כלל. נראה שבקרוב נוכל, או נצטרך, להיפרד מן הטורבו הקלאסי, וזה יקרה עוד לפני שנאמר שלום אחרון למנוע הבעירה הפנימית.

  • Ad
  • Ad
  • Ad