Turbodmychadla vs. Superchargery: Váš úvod k nucené indukci

Turbodmychadla jsou všude. Ve skutečnosti téměř každá automobilka nabízí přeplňované motory. Jak ale tato malá vylepšení výkonu fungují a proč se stávají tak populárními?

Ředitel

Turbodmychadla i kompresory v podstatě fungují tak, že do motoru dodávají více vzduchu. Kyslík je jednou nohou spalovací pyramidy spolu s palivem a zdrojem vznícení – alias „jiskrou“. Pro Aby spalování probíhalo co nejúčinněji, je třeba pečlivě udržovat rovnováhu mezi kyslíkem, palivem a jiskra.

Najít tuto rovnováhu byl dlouho pro konstruktéry motorů problém. Po většinu historie vnitřního spalování spočíval problém v dodávání dostatečného množství paliva. Díky nedávnému vývoji supervysokotlakého přímého vstřikování paliva je to v podstatě vyřešeno. Nyní jde o to zajistit dostatek vzduchu, aby motor mohl dýchat.

Skutečně vysoce výkonný motor bude muset každou minutu nasát vzduch zhruba v hodnotě dětského pokoje – zamyslete se

Dodge Hellcat. Fyzikální zákony to obvykle neumožňují, protože jediná síla, která vtahuje vzduch do motoru, je nízká tlak vytvořený při odtahování válců motoru – stejně jako to, co se stane, když se píst zatáhne zpět na a stříkačka.

Tato síla prostě není dostatečně silná, aby udržela krok s množstvím paliva, které mohou moderní motory vstřikovat do svých válců. Turbodmychadla i kompresory se to pokoušejí řešit procesem zvaným nucená indukce, což je luxusní termín pro vhánění většího množství vzduchu do motoru. Každý to dělá různými způsoby, ale s různými výhodami a nevýhodami.

Turbodmychadla

Nejběžnější formou nucené indukce jsou turbodmychadla. Výrobci automobilů je milují, protože je lze alespoň teoreticky použít ke zlepšení výkonu i hospodárnosti.

Zdálo by se, že cokoli, co toho dokáže, musí být neuvěřitelně složité, ale turba jsou ve skutečnosti klamně jednoduchá. Pod jejich zvláštně akvaticky vyhlížejícími skořepinami jsou turbodmychadla v podstatě dvojice ventilátorů spojených nápravou.

Horký výfuk motoru roztáčí první ventilátor, který zase pohání druhý, který se používá ke stlačování vzduchu. Tento stlačený vzduch je pak tlačen zpět do motoru. Jak bylo diskutováno výše, tento přidaný vzduch znamená, že lze vstřikovat více paliva a že jakékoli palivo, které tam je, může být spáleno úplněji.

Z hlediska výkonu jsou výhody jasné. Turbodmychadla zvětšila objem vzduchu, což umožnilo použít více paliva v každém spalovacím cyklu, což vede k vyššímu výkonu. V podstatě to umožňuje malému motoru předstírat, že je mnohem větší.

Pokud jde o účinnost, jsou výhody přeplňování turbodmychadlem trochu hůře pochopitelné. Pro začátek mohou turbodmychadla nabídnout určité výhody. Turbodmychadla mohou pomoci zlepšit účinnost tím, že zajistí dostatek vzduchu, aby bylo každé spalování dokončeno. Mohou také pomoci zlepšit termodynamickou účinnost motoru zvýšením jeho provozní teploty. Nejlepší ze všeho je, že protože turba jsou poháněna v podstatě „volnou“ energií (výfuky motoru), jejich přítomnost vůbec neškodí účinnosti.

Skutečný důvod, proč automobilky milují turbodmychadla, má méně společného s inženýrstvím a více s lidským chováním. Průměrný řidič používá plný plyn méně než jedno procento času. U velkého motoru s přirozeným nasáváním to znamená, že dojde ke ztrátě velkého množství energie, zatímco samotná velikost motoru stále snižuje účinnost.

Naproti tomu turbodmychadla jsou poháněna výfukovými plyny motoru, kterých se produkuje pouze dostatečné množství, když motor intenzivně pracuje. To znamená, že když řidič nešlápne prudce na plyn, turbodmychadlo nepřidává více vzduchu a motor nepřidává více paliva. Jedním ze způsobů, jak přemýšlet o turbodmychadle, je vytvořit motor, který může být tak velký nebo malý, jak si situace vyžaduje.

To je teoreticky skvělé, protože auto má potenciál být efektivní a zároveň výkonné. Realita, jak to často bývá, není tak růžová. Od přeplňovaných motorů lze očekávat, že dodají buď výkon, nebo hospodárnost, ale ne obojí současně. Jeďte na plný plyn v autě s turbodmychadlem a spotřeba paliva nebude o nic lepší než u auta s větším motorem. Jezděte pomalu a turbo se prostě nepoužívá.

Takže možná nejlepší způsob, jak myslet na turbodmychadla, je poskytnout řidičům flexibilitu. Mohou si vybrat, jak efektivní chtějí být a jak moc se chtějí bavit. Bohužel turba nejsou kouzelná, takže nemohou vždy poskytnout obojí současně.

Přeplňovače

Kompresory mohou fungovat na stejném principu jako turbodmychadla, ale jsou o něco složitější.

Spíše než aby byly poháněny výfukovými plyny, jsou kompresory poháněny mechanicky. Kompresory jsou obvykle připojeny ke klikovému hřídeli motoru řetězem nebo řemenem. Výkon motoru se pak využívá k pohonu jednoho ze dvou typů kompresoru.

Většina kompresorů používá nějakou variantu dmychadla typu „Roots“. Tyto kompresory používají ke stlačování vzduchu dva překrývající se rotory. Rootsův design je relativně jednoduchý a lze jej vyrobit podle široké škály specifikací. Pokročilé kompresory postavené Etonem lze nalézt na široké škále vozidel, jako je odcházející Cadillac CTS-V a Audi S4.

Méně běžným provedením je oběžné kolo „Lysholm“. Tato konstrukce tlačí vzduch mezi dva překrývající se Archimedovy šrouby a stlačuje jej na ohromně vysoké tlaky. Kompresory s oběžným kolem jsou účinné a poskytují výkon v širokém rozsahu otáček motoru, ale jejich výroba je nákladná. Dvojité šrouby musí dokonale zabírat, a to vyžaduje neuvěřitelně jemné výrobní tolerance. Z tohoto důvodu se kompresory Lysholm obvykle nacházejí ve vysoce výkonných aplikacích, jako jsou vozy Mercedes AMG nebo Dodge Hellcats.

V obou případech poskytují kompresory několik důležitých výhod ve srovnání s turby poháněnými výfukovými plyny. Kompresory nemají zpoždění, protože jsou poháněny přímo hnací hřídelí. To je zvláště důležité u nízkootáčkových motorů s velkým zdvihovým objemem, což je důvod, proč jsou vysoce výkonné americké V8 často přeplňovány spíše než turbodmychadlem.

Kompresory také poskytují točivý moment v širším rozsahu otáček motoru, což je činí atraktivními z hlediska výkonu.

Bohužel jsou zde i nevýhody. Kompresory bývají mechanicky složitější než turbodmychadla, kvůli jejich přímému spojení s motorem. Jednoduše řečeno, kompresory využívají energii k vytváření energie. Jsou také velké, těžké a obecně je třeba je namontovat přímo na motor, což je vážný problém pro moderní automobilky, pro které je prostor na prvním místě.

Na rozdíl od turbodmychadel kompresory snižují účinnost motoru, protože kompresor neustále využívá část výkonu motoru k otáčení. Když není potřeba moc energie, je tato energie v podstatě promarněna. To je důvod, proč se kompresory zřídka – pokud vůbec někdy – nacházejí mimo výkonové aplikace.

Závěr

Každý, kdo si v příštích několika letech koupí auto, bude pravděpodobně čelit volbě, zda si pořídit model s přeplňováním nebo ne. Jednoduchá odpověď neexistuje. Stojí však za zmínku, že ačkoli nabízejí mnoho výhod, zejména ve výkonu, ne vždy dostojí svému slibu účinnosti.

Turbodmychadla sice nejsou žádná stříbrná koule, ale mohou být výborným kompromisem. Nabízejí přidaný výkon, když je potřeba – nebo jen chcete – a zároveň dokážou udržet mpg při normální jízdě. Na druhou stranu kompresory jsou o výkonu 24/7.

Pro kupující, kteří chtějí zažít velký objemový výkon V8, je kompresor vynikající volbou. Zamyslete se na chvíli, že některá z nejzajímavějších aut tohoto roku přicházejí s připojenými velkými ventilátory: nová Cadillac CTS-V, Corvette Z06a mocní Dodge Hellcats.

Rozhodnutí pořídit si turbodmychadlo, kompresor nebo ani jedno bude nakonec záviset na autě a stylu jízdy kupujícího. Bez ohledu na to má nucená indukce co nabídnout pro téměř jakýkoli typ řidiče.

Doporučení redakce

• Tesla Destination Chargers vs. Superchargery: Jaký je rozdíl?