Электрокомпрессор (е-бустер). Что это такое и как он работает

Ранее я уже писал про электротурбины, а теперь затронем тему электрокомпрессоров. Да, это не одно и то же!

Мир автомобилестроения переживает тектонический сдвиг. В поисках новых решений, позволяющих оптимизировать автомобили под стремительно меняющиеся запросы и законодательство, двигатели внутреннего сгорания становятся меньше, экономичнее и сложнее. В погоне за одновременным снижением расхода топлива и сохранением динамики инженеры обратились к электричеству. Одной из таких наглядных технологий и является е-бустер (электрический компрессор).

Это устройство практически решило главную вековую проблему турбонаддува — турбояму, хотя и добавило других, не менее сложных задач!

Что это такое?

Если говорить просто, е-бустер — это электрический нагнетатель воздуха. В отличие от классической турбины, которую раскручивает поток выхлопных газов и механического компрессора, привязанного к оборотам коленчатого вала двигателя, е-бустер приводится в действие собственным высокоскоростным электромотором.

Это полностью автономный узел, готовый мгновенно подать воздух под давлением в цилиндры по команде блока управления двигателем (ECU), независимо от оборотов коленвала и нагрузки на двигатель.

Как это работает

Принцип работы строится на мгновенной реакции электромотора, а не туповатой газодинамике выхлопа.

Алгоритм работы:

1. Мгновенный старт с низов.
   Водитель резко нажимает педаль газа на холостых оборотах. В обычном турбомоторе поток выхлопа слишком слаб, чтобы раскрутить крыльчатку турбины — возникает задержка (турбояма). Электрокомпрессору не нужны выхлопные газы.
• Блок управления подает ток от 48-вольтовой (либо более мощной) бортовой сети на электромотор бустера.
• Мотор раскручивает колесо компрессора до целевых 70 000–100 000 об/мин менее чем за 0,3–0,5 секунды. Это примерно в 3–4 раза быстрее, чем самые отзывчивые турбокомпрессоры!
2. Время работы и отключение
   Е-бустер не предназначен для работы в постоянном режиме. Его задача — подхватить мотор на низах, пока не «проснется» основная турбина. Да, именно такой алгоритм. На современных моторах е-бустер не устанавливается в одиночку, а всегда работает в паре с классическим турбокомпрессором. И причин на это несколько. Первая причина — быстрый нагрев и невозможность долго работать на высоких оборотах: максимальное время буста не превышает 30 секунд (в реалиях — не более 3–5 секунд). Вторая причина — необходимость отбора энергии из бортовой системы, что снижает КПД и увеличивает расход топлива.
   Немного отвлеклись, продолжаем про то, как работает.
   Как только давление выхлопных газов становится достаточным и классический турбокомпрессор выходит на буст, блок управления плавно отключает электромотор и открывает перепускной клапан, переводя инициативу и весь поток воздуха на классическую турбину. При этом, как я написал выше, время активной фазы е-бустера обычно составляет 2–5 секунд, чего достаточно для интенсивного разгона на низах.
3. Конструктивные особенности:

• Электромотор: бесколлекторный, сверхкомпактный, часто с жидкостным охлаждением, так как при такой нагрузке на столь компактный агрегат выделяется очень много тепла.
• Степень наддува: обычно невысокая (до 1,4–1,6 бар), но достаточная на низах.
• Электроника: мощный инвертор для управления скоростью вращения ротора с ювелирной точностью.

Зачем это нужно? Плюсы и минусы

С технологической точки зрения е-бустер — это «прокладка» для устранения турбоямы на низах, и не более.

Преимущества:

• Почти отсутствие турбоямы. Реакция на педаль газа становится линейной, как у большого атмосферного мотора V8 (и более мощных).
• Высокий крутящий момент с холостых оборотов. Двигатель «тянет» буквально с нуля, без задержки.
• Экологичность. Устраняя задержку, мы избегаем переобогащения смеси при резком старте, что снижает выбросы CO₂ и сажи.

Недостатки:

• Энергопотребление. Кратковременная пиковая мощность бустера может достигать 5–7 кВт. Это требует наличия в автомобиле отдельной 48-вольтовой электрической системы (и выше) и отдельного литий-ионного аккумулятора. Классическая 12-вольтовая сеть такое не потянет.
• Сложность и стоимость. Система дороже классического твин-турбо, а также требует сложного жидкостного охлаждения электроники и мотора. Дополнительный аккумулятор увеличивает вес автомобиля и требует отдельной подзарядки, что уменьшает общую эффективность всей системы.
• Масса. Аккумулятор, контроллер, провода и прочий «обвес» добавляют вес автомобилю, что тоже сказывается на динамике, хоть и не столь значительно.
• Литий-ионный аккумулятора. Со временем теряет свою емкость и требует замены, а цена на него весьма ощутима.

Что я хочу сказать напоследок

Как по мне, технология е-бустера является не чем иным, как промежуточным и даже в некоторой степени экспериментальным звеном, случайным образом, внедренным в массы. Недостатки этой системы слишком значительны для повсеместного использования в классических ДВС. Тем более уже сейчас существует хоть и не идеальная, но более совершенная и перспективная технология электротурбокомпрессоров, которая вобрала в себя все преимущества е-бустера и турбокомпрессора и даже добавила дополнительных плюсов в виде возможности рекуперации.

Разобраться, что именно не так с наддувом, поможет диагностика турбины — у нас она бесплатная.

г. Москва, ул. Автомоторная 1/3

www.msk.turbolider.ru

https://dzen.ru/turbolider

https://rutube.ru/u/turbolider

https://vk.com/turboleader

https://www.youtube.com/@masterturbo_msk

+7 (916) 933-24-24.

Роман Дмитриев.