Električni turbopunjač – Oluja i sila

Pametan telefon koji je sigurno smješten u svom ležištu na vjetrobranu oglašava se uz prigodnu poruku: ‘Premašili ste dopuštenu brzinu!’ Pogled na brzinomjer otkriva – 130 km/h. Deset preko. Šteta, ali u ovom slučaju nije osobito tragično. Mjenjač je u ručnom modu, peta brzina, okretaji motora su oko 1500 o/min, a brzina opada daleko ispod dopuštene.

‘Sad daj puni gas!’ – zapovijeda Jan Habermann, inženjer koji je zadužen za razvoj električnog turbopunjača kod Mercedes-AMG-a i drži laptop na koljenima. Dakle, puni gas!

I dogodilo se… Ništa! Virtualna kazaljka brojača okretaja motora lijeno se pomiče. Tek pri 3000 o/min se u motoru budi život, pri 4000 o/min se događa eksplozija okretnog momenta. ‘Ok, sad idemo još jednom ispočetka’, kaže Jan dok tipka po tipkovnici laptopa. Iznova smo na 1500 o/min, dvolitreni motor se vrti zadovoljno i opušteno. Iznova puni gas. Odmah se budi život u C-klasi, reakcija na pritisak na gas značajno je jača nego prije, snaga se harmonično oslobađa. Kao kod usisnog motora? Ne, jasno da ne. Pri 3000 o/min motor ima mali dodatni porast okretnog momenta, što je vrhunac krivulje. Neodlučnosti nema, turborupa ne postoji, turbokrater također. Kako je to moguće? C-klasu pokreće motor M-139 Mercedesa-AMG s električnim turbopunjačem, čiji se šest kilovata snažan motor može uključiti i isključiti pomoću laptopa.

Mali uređaj, puno tlaka

Četiri centimetra uzak motor u obliku diska smješten je na osovinu koja povezuje kompresor i turbinu, ali ne u sredinu, nego bliže ležaju jer bi u protivnom osovina bila prejako opterećena. Prednost sustava – motor svojom maksimalnom snagom ubrzava kompresor za nekoliko sekundi te tako stvara tlak punjenja (do 3,8 bara apsolutnog tlaka) prije nego što je struja ispušnih plinova dovoljna da pokrene turbinu.

Trajna snaga motora iznosi 3,0 kW, ali ona u prvom redu ovisi o snazi koju vozač zahtijeva od motora: ‘Odlučujući je brži odziv na gas, kao i značajno viši okretni moment pri niskim okretajima’, kaže Jochen Hermann, voditelj odjela za razvoj tehnike u Mercedesovu AMG-odjelu. No čemu uopće petljanje s četverocilindarskim motorom umjesto korištenja V8 motora? ‘Četverocilindraš sa sustavom eATL dolazi u kombinaciji s našim performance hibridnim sustavom. Snagu koju ovaj sustav daje u kombinaciji s potrošnjom ne bi bilo moguće realizirati s V8 biturbo-motorom.’

Trenutačno je poznato samo ovo – prerađeni M139 razvija ‘više od 330 kW (više od 450 KS)’, elektromotor na stražnjoj osovini može isporučiti dodatnih 150 kW. Sve zajedno smo onda već vrlo blizu ili iznad 650 KS.

Hermann je samouvjeren kada kaže ‘da smo debatu o V8 ili rednom četiri brzo razriješili’, kad se pokazalo da u realnim uvjetima ova kombinacija nudi uštedu između 10 i 15 posto u potrošnji, čak i kada se kod jakih ubrzavanja nije olakšavalo život motoru prebacivanjem u niži ili niže stupnjeve prijenosa.

Uvijek puna snaga sustava

Osobitost hibridnog sustava – kapacitet baterije iznosi samo 6,1 kWh (NMC-ćelije kojima je radna temperatura 45 stupnjeva), pri čemu baterije teže relativno lakih 98 kg. Maksimalna trajna snaga je 70 kW, a u razdoblju od deset sekundi na raspolaganju stoji 150 kW. Snaga rekuperacije? 90 kW, u vršnim slučajevima i 110 kW. Sustav radi uz napon od 400 V, remenski startergenerator je također integriran. ‘Pogonski stroj i na stazi daje uvijek primjetan učinak’, obećaje Hermann. Sada je vrijeme za pravo pitanje – čemu uopće komplikacija s eATL-om? Zašto ne samo prikvačiti elektromotor na stražnju osovinu (s dvostupanjskim prijenosnikom i aktivnim diferencijalom) te ga tako koristiti kao zaštitu od turborupe? ‘Motor tada mora svladati i otpore benzinskog motora, a to bi značilo potrebu za većom baterijom’, odgovara šef tehnike. Električni doseg? Na to nismo dobili odgovor. C63 neće dobiti oznaku električnog vozila, jer za to mora realizirati doseg od 40 km na struju, a od 2022. ta brojka raste na 60 km. Teško će AMG moći prevaliti više od 20 km.

Ispitni primjerak zasigurno neće, jer on nije opremljen PHEV-komponentama. Umjesto njih je tu remenski startergenerator koji radi na 48V s eATL-om. Snaga M139 ovdje – oko 310 kW, dakle 421 KS, jednako kao u aktualnom A45 S. Nakon nekoliko ubrzavanja iz niskih brzina i bez promjene stupnja prijenosa, izuzetno dobar dojam ostavlja spontana reakcija na pedalu gasa i ravnomjerno razvijanje snage uz dodatan udarac – vrijeme je za probu Launch controla.

Dakle, sport mod treba uključiti na upravljačkom obruču, pritisnuti pedalu kočnice do kraja, kao i gasa. Otpuštanje pedale kočnice i C-klasa kreće poput startera na 100 m, uz divlju buku motora (konačni zvuk motora nije do kraja definiran i podešen) i s ultrabrzim promjenama stupnjeva prijenosa čim se okretaji motora približe 7000 o/min. Idemo još jednom, ali sad s deaktiviranim motorom turba. Volje ne nedostaje, ali primjene brzina nisu ni izbliza onako brze i glatke. Bez elektroničkog upravljanja punjača otpada tzv. funkcija premašivanja, tj. kratkotrajno podizanje broja okretaja punjača, nakon kojeg dolazi do paljenja smjese. Tako razmak u primjeni izgleda manji, a i razlika između željenih i najviših okretaja. Ključne brojke eATL-a – 156.000 i 160.000/min, dakle delta od oko dva posto. Pri klasičnim turbopunjačima je to više od pet posto. Nakon što je Jan iznova aktivirao elektromotor, M139 zavija i leti, a brzina raste.

Pametni telefon ‘šuti’, iako trenutačno jurimo iznad 200 km/h. Dobro je, jer se nalazimo na dijelu ceste bez ograničenja brzine. No južni dio kružnog dijela rute ima veliki nagib, i vrijeme je za snažno kočenje, prebacivanje u osmi stupanj prijenosa samo kako bi iznova moglo osjetiti svu silinu ubrzanja prije nego što ponovno treba obratiti pozornost na ograničenje brzine.