Παγκόσμια πρώτη

Η παρουσίαση του πρώτου ηλεκτρικού υπερσυμπιεστή μαζικής παραγωγής κάτω από το καπό του νέου Audi SQ7 είναι σίγουρα σημαντική. Ακόμα σημαντικότερη είναι, όμως, η υιοθέτηση ηλεκτρικού συστήματος 48V, που ανοίγει το δρόμο για περισσότερες τεχνολογικές καινοτομίες.

Η υστέρηση απόκρισης του τούρμπο είναι η ασθένεια που βασανίζει τους μηχανικούς από την εποχή της εφεύρεσής του, καθώς προαπαιτούμενο για την αποδοτική και γρήγορη συμπίεση του αέρα εισαγωγής είναι ικανή ταχύτητα ροής και όγκος καυσαερίων στην πλευρά του στροβίλου. Σε άλλες σελίδες του τεύχους που κρατάτε στα χέρια σας έχετε την ευκαιρία να διαβάσετε για τη λύση που έδωσαν οι Ιταλοί στον κινητήρα της Ferrari 488, συνδυάζοντας δύο twin-scroll στροβιλοσυμπιεστές με άξονες από πανάλαφρο και ανθεκτικό κράμα τιτανίου-αλουμινίου και ρουλεμάν υψηλών στροφών, αντί των κλασικών κουζινέτων. Μαζί με τη βελτιστοποίηση των συστημάτων εισαγωγής-εξαγωγής κατάφεραν να εξελίξουν έναν υπερτροφοδοτούμενο κινητήρα που μπορεί εύκολα να συγκριθεί με ατμοσφαιρικό σε απόκριση: μόλις 0,06 δλ. είναι, σύμφωνα με τον κατασκευαστή, η χρονική διαφορά μέχρι να φτάσει η ροπή στους πίσω κινητήριους τροχούς.

Γνωστή στους τεχνικούς και στις εταιρείες είναι, φυσικά, μια διαφορετική προσέγγιση, που χρησιμοποιείται τα τελευταία χρόνια στους αγώνες μονοθεσίων: η ύπαρξη ενός επικουρικού ηλεκτρικού συμπιεστή στη διαδρομή του αέρα εισαγωγής προς το παραδοσιακό τούρμπο -ο οποίος τίθεται σε λειτουργία όταν η κινητική ενέργεια των καυσαερίων δεν επαρκεί ώστε να κινήσει με την απαιτούμενη ταχύτητα το στρόβιλο- αποτελεί πανάκεια για το άλυτο αυτό πρόβλημα. Επιπλέον, ένα τέτοιο σύστημα δεν είναι ακριβό και δεν απαιτεί κάποιου είδους συντήρηση. Γιατί, λοιπόν, δεν αποτελεί στάνταρντ εξοπλισμό όλων των υπερτροφοδοτούμενων αυτοκινήτων; Το πρόβλημα -μέχρι στιγμής τουλάχιστον- ήταν οι αυξημένες απαιτήσεις σε ρεύμα. Το κέρδος που μπορεί να προσφέρει η ηλεκτρική υπερτροφοδότηση σε περίπτωση που συνδυαστεί με το συμβατικό σύστημα των 12V είναι μηδαμινό. Αντίθετα, μπορεί να ξεδιπλώσει τις αρετές του όταν τροφοδοτηθεί με 7-8 kW, από ηλεκτρικό σύστημα 48V. Πέρα από τη μείωση-εξαφάνιση του φαινομένου υστέρησης απόκρισης, καταγράφεται αύξηση της ισχύος του κινητήρα, αλλά και μείωση της κατανάλωσής του. Πόσο; Από 7% έως 20% - το τελευταίο ποσοστό στην περίπτωση που συνδυαστεί με συστήματα ανάκτησης ενέργειας, δηλώνουν οι άνθρωποι της Valeo, η οποία κατασκευάζει τους υπερσυμπιεστές της Audi.

Ακριβό εξακολουθεί να είναι σίγουρα το ηλεκτρικό σύστημα των 48V, για αυτό και δεν είναι διόλου τυχαίο το γεγονός πως εφαρμόζεται για πρώτη φορά σε αυτοκίνητο της πολυτελούς κατηγορίας. Οι τεχνικοί, μάλιστα, αναφέρουν πως το όλο εγχείρημα έχει νόημα μόνο εφόσον χρησιμοποιηθεί και για την τροφοδοσία άλλων, ανάλογων ηλεκτρικών συστημάτων. Και εδώ ακριβώς έγκειται η αισιοδοξία εξέλιξης περισσότερων καινοτόμων ιδεών. Οι BMW, Daimler και Audi-Porsche-Volkswagen έχουν εκδώσει ανακοίνωση από το 2011 κιόλας, στην οποία κοινοποιούσαν την προθυμία τους στην εξέλιξη συστημάτων τροφοδοσίας 48V για την ενεργειακή κάλυψη εφαρμογών υψηλής ισχύος. Σε αυτές συγκαταλέγονται συμβατικές ενεργοβόρες λειτουργίες, όπως η ηλεκτρική υποβοήθηση ή ο κλιματισμός, αλλά και νέα συστήματα, όπως οι ηλεκτρικοί συμπιεστές, οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες και το brake-by-wire. Στην περίπτωση του SQ7 υπάρχουν δύο συμβατικά τούρμπο, που ενεργοποιούνται διαδοχικά: από το ένα περνούν τα καυσαέρια στις χαμηλές και τις μεσαίες στροφές και από το δεύτερο σε ψηλότερες στροφές και φορτία λειτουργίας. Σε αυτήν τη διάταξη έχει όμως προστεθεί ένας ηλεκτρικός συμπιεστής, μετά τον εναλλάκτη θερμότητας, ο οποίος, μιας και περιστρέφεται με ταχύτητα ανεξάρτητη της πίεσης στο σύστημα εξαγωγής, μπορεί να συμπιέσει τον αέρα ανά πάσα στιγμή. Εντός 250 ms -ταχύτερα από το ανοιγόκλεισμα του ματιού δηλαδή- προσφέρει την αναγκαία πίεση ώστε να εξαλειφθεί το φαινόμενο του turbo lag, περιστρεφόμενος έως τις 70.000 σ.α.λ.

Για πρώτη φορά εμφανίζεται σε μοντέλο της Audi και το σύστημα μεταβλητού χρονισμού βαλβίδων AVS, με δύο προφίλ έκκεντρων για κάθε βαλβίδα στους εκκεντροφόρους εισαγωγής και εξαγωγής. Στην πλευρά της εξαγωγής το σύστημα ελέγχει πού θα διοχετευτεί η ροή των καυσαερίων. Καθεμία από τις δύο βαλβίδες εξαγωγής συνδέεται και με ένα τούρμπο. Στις χαμηλές στροφές η μία βαλβίδα παραμένει κλειστή, έτσι ώστε η ροή των καυσαερίων να περάσει από το πρώτο τούρμπο. Στις ψηλότερες στροφές λειτουργίας ανοίγει και η δεύτερη βαλβίδα, ενεργοποιώντας και το δεύτερο στροβιλοσυμπιεστή. Τόσο αυτή η λειτουργία (που απαιτεί άλλα 7kW ενέργειας) όσο και η ενεργή αντιστρεπτική ράβδος (ρυθμίζεται ηλεκτρικά σε τρία στάδια) τροφοδοτούνται από το ηλεκτρικό σύστημα 48V. Το τελευταίο βασίζεται σε μία μπαταρία ιόντων λιθίου 470 Wh, η οποία συνδέεται με το συμβατικό ηλεκτρικό σύστημα 12V με τη βοήθεια μετατροπέα τάσης. Μια γεννήτρια MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) με βαθμό απόδοσης άνω του 80% προσφέρει το απαραίτητο ρεύμα φόρτισης. Νέες ιδέες αναμένεται πάντως να προκύψουν και σε αυτόν τον τομέα, που αποκτά ολοένα και μεγαλύτερη σημασία. Η ανάκτηση ενέργειας από το φρενάρισμα αναμένεται να βρει το δρόμο της και προς τα «συμβατικά» αυτοκίνητα 48V, καθώς επίσης και το ανάλογο σύστημα, το οποίο θα εκμεταλλεύεται την παραγόμενη από τις κινήσεις των αμορτισέρ ενέργεια._ Ν. Κ.

Τιμές - Τεχνικά

 

Κατηγορία άρθρου