Недостатъците на традиционните Twin-Turbo системи

Въпреки че патентът описва шестцилиндров двигател с два реда цилиндри, тоест V-образен или боксерен, той предвижда системата да може да се прилага и при други двигатели, стига те да разполагат с два паралелни турбокомпресора, два реда цилиндри и общ всмукателен колектор. От Porsche отбелязват, че при повечето twin-turbo конфигурации с общ всмукателен колектор налягането на въздуха се определя основно от сензор за масов въздушен поток (MAF), който измерва общото количество въздух, влизащо в двигателя. При twin-turbo система обаче това създава „сляпо петно“, тъй като системата за управление на двигателя работи с крайния резултат, без да знае какво количество въздух идва от всеки отделен турбокомпресор.

На теория количеството въздух от всяка турбина би трябвало да е еднакво, особено ако турбокомпресорите са идентични и работят паралелно. На практика обаче пулсациите от всмукателните клапани, в комбинация с променливи температури и различни режими на работа, могат да създадат явление, известно като „срив на потока“. Това се случва, когато потокът въздух е прекъснат от импулси, противоположни на предвидената му посока. Сривът на потока може да доведе до навлизане на горещ въздух в грешна посока към един или и двата турбокомпресора, което потенциално би причинило сериозни повреди. За Porsche този риск е твърде голям, независимо колко малък е в съвременните двигатели.

Решението: системата T-Hybrid

За да отстрани проблема, Porsche открива още едно предимство на своята иновативна система T-Hybrid, която използва електромотор в самия турбокомпресор, за да го развърта по-бързо, отколкото само с изгорели газове. Идеята е, че сензорът за масов въздушен поток във всмукателния колектор може да засече кога е настъпил срив на потока, ако налягането падне под стойностите на симулация, генерирана на базата на оборотите на двигателя и позицията на дроселовата клапа. Когато сензорът отчете този спад в налягането, системата сравнява данните със сензорите за скорост на всеки от двата турбокомпресора. Ако е настъпил срив на потока, тяхната скорост на въртене ще е спаднала под предварително моделиран диапазон заради обратното налягане.

Тъй като турбокомпресорите в системата T-Hybrid на Porsche имат електромотори, те могат да противодействат на този ефект. Електромоторът може почти мигновено да ускори турбините до правилната работна скорост, като по този начин възстановява правилния въздушен поток и поддържа необходимото налягане във всмукателния колектор. Така Porsche осигурява постоянна доставка на въртящ момент при всякакви обстоятелства.

Невъзможно при конвенционалните турбокомпресори

Инженерната мисъл на Porsche обаче отива още по-далеч. Резервираността е важна част от автомобилното инженерство не само в случай на повреда на даден сензор, но и като средство за проверка и балансиране на всички данни, които постъпват в системата за управление на двигателя с цел предвиждане на проблеми.

В този случай резервираността не идва от допълнителен MAF сензор, а от споделената електрическа мрежа на двата е-турбокомпресора. Тъй като те са свързани помежду си, Porsche може да гарантира, че количеството електроенергия, което се изразходва или рекуперира от електромоторите на турбините, е винаги равно. Този акт на балансиране на енергията гарантира, че те винаги работят идентично, създавайки още един начин за предотвратяване на прекъсвания във въздушния поток.

При стандартна система подобен срив би довел до осезаема „дупка“ във въртящия момент, докато потокът в турбокомпресорите не се нормализира. Благодарение на електромоторите, разположени между турбината и компресора, Porsche може независимо да ускорява компресора, без да се нуждае от по-силен поток изгорели газове. Това означава не само по-дълъг живот на турбокомпресорите и по-малък риск от повреди, но и постоянна производителност и мощност, независимо от условията.