Technika v automobilech: Objem nahradíš turbem

Technika v automobilech: Objem nahradíš turbem

 
 

Jedním ze základních předpokladů účinnosti motoru je vpravit do něj maximum vzduchu za časovou jednotku. Vhodným způsobem je vytváření přetlaku v sání neboli přeplňování.

Před 20 roky mělo přeplňování příchuť exotiky. Ropa byl levná, emisní normy tolerantní, takže přibýval zdvihový objem a vstřikované palivo. Tomu dnes brání omezování spotřeby, potažmo škodlivých emisí. Dříve se totiž pružnost a bryskní reakce řešily prostým zvýšením dávky paliva, jenže to pak v nedostatku vzduchu při přechodovém režimu neshořelo dokonale. Přehnanými restrikcemi vstřikování ovšem trpí živost i pružnost. Takže se vymýšlejí způsoby, jak dopravit více vzduchu do válců. Relativně nejsnadnější cestou je přeplňování.

To se děje buď pasivně – vhodným tvarováním plnicích otvorů sání (Ram air, většinou u motocyklů), zvyšujících přetlak náporem vzduchu s rostoucí rychlostí, nebo aktivně. K aktivnímu přeplňování se používají výkonné kompresory snášející vysokou zátěž. Ty mohou být poháněné buď mechanicky, přímou vazbou od klikového hřídele či externím zdrojem síly (tzv. kompresory), nepřímo kinetickou energií výfukových plynů (turbokompresory neboli turbodmychadla) či kombinací obojího (pulzní dmychadla).

Významnou pomocí účinnosti je mezichladič (intercooler), snižující teplotu stlačeného vzduchu a tím zvyšující jeho hustotu.

Kompresor

Definice zní takto: soustava pohyblivých, zpravidla rotačních členů stlačujících atmosférický vzduch, poháněných pevným nebo rozpojitelným převodem od motoru, případně samostatným motorkem, většinou elektrickým. Nejběžněji se používá Rootsovo, Eatonovo či Lysholmovo dmychadlo. Všechna jsou principiálně podobná a využívají dva souběžně uložené, proti sobě rotující hřídele. Na nich spočívají vzájemně do sebe zapadající elementy, které se musejí maximálně přiblížit bez dotyku, proto je takový kompresor extrémně náročný na kvalitu a opracování materiálů. Rootsovo a Eatonovo dmychadlo používají souměrné hřídele, Lysholmovo má na jedné straně oblé elementy, zapadající do vybrání v menších segmentech na opačném hřídeli.

Specifickým případem je spirální dmychadlo, používané v osmdesátých a devadesátých letech Volkswagenem (G-dmychadlo). Sestává ze dvou pevných spirálních komor a pohyblivé centrální části, vykonávající pomocí paralelogramu krouživý pohyb bez otáčení. Její křídla před sebou první polovinu otáčky stlačují vzduch a v druhé jej vypouštějí. Výhodou takového řešení je vysoká účinnost a relativně nízké nároky na přesnost opracování, nevýhodou nízká životnost a nákladný servis.

Kompresor se zpravidla umisťuje rovnoběžně s klikovým hřídelem a pohání převodem (většinou řemenovým) mírně do rychla. Někdy pevným (Mini Cooper S první generace), jindy se spojkou (Volkswagen Twincharger), na jejíž dimenzaci a dokonalém sladění závisí funkčnost a spolehlivost celého systému. Výhodou je lineární nárůst přeplňování od volnoběhu, menší tepelné namáhání a snazší implementace, nevýhodou extrémní nároky na jakost výroby a servisní rizika do budoucna. Starší systémy vykazovaly citelně zvýšené mechanické ztráty, což se moderních týká už jen omezeně.

Pulzní membránové čerpadlo

Jeden z nejzajímavějších systémů nabízela v devadesátých letech Mazda (Comprex), v současnosti jej vyrábí firma Rotrex. Spojuje výhody přímého mechanického i nepřímého (výfukovými plyny) pohonu kompresoru, má nižší energetické nároky a požadavky přesného opracování. Nedostatkem jsou zvýšené tendence k mechanickému opotřebení a následné vícenáklady.

Turbodmychadlo

Dělí se na turbínovou a kompresorovou část, spojené hřídelem v ložiskovém pouzdře, pracuje s otáčkami až 240 000/min (běžná je poloviční hodnota) a extrémně se zahřívá (až 700 °C), pročež je chlazeno protékajícím olejem, někdy též chladicí kapalinou. Nejnověji se používají pláště z materiálů schopných trvale odolávat teplotám kolem 1000 stupňů a zvýšit zatížitelnost dmychadla. Turbínu roztáčejí přesně směrované výfukové plyny z jedné nebo dvou (twin scroll) komor. Její dimenze jsou kompromisem mezi požadavky na nízkou setrvačnost (omezuje turboefekt) a vysoký průtok vzduchu (zlepšuje výkon ve vysokých otáčkách). Vhodně je kombinuje například sériově řazená dvojice nestejně velkých turbodmychadel (třeba Opel Insignia BiTurbo), ovšem se zvýšenými náklady.

Turbodmychadlo vykazuje účinnost až 99 %, a navíc zužitkovává odpadní energii. Některá nákladní vozidla (Scania) jej doplňují ještě tzv. turbokompaundní sestavou, kde zbytkovou kinetickou energii výfukových plynů za turbodmychadlem ještě využívá malá turbína, mechanicky spojená s agregátem.

Hlavní nevýhodou turbomotoru je malý kompresní poměr, omezující účinnost v nízkých otáčkách. Tu v současné době řeší variabilní časování a zdvih ventilů, lépe regulující tzv. dynamickou kompresi. Dříve byla turbodmychadla nastavena na plnou hltnost, tedy zvyšovala plnicí tlak až ke jmenovitým otáčkám motoru, ovšem za cenu značné setrvačnosti a z ní plynoucícho turboefektu. Dnes se preferuje účinnost v nižších otáčkách s požadavkem na co nejplošší výkonové křivky. Kromě vyšší zatížitelnosti tomu napomáhá regulace - buď obtoková (wastegate, WGT), nebo variabilní geometrie lopatek statoru (VGT, většinou diesel), zpravidla na výfukové, řidčeji i kompresorové straně. Ta bývá podtlaková (ohrožena zatuhnutím), volitelně se snímačem polohy (přesnější regulace), ideálně elektrickým aktuátorem.

Účinná a dostupná turbodmychadla kralují a v nejbližší době se na tom nic nezmění. Trendem pro blízkou budoucnost je další pokračování downsizingu, používání lehčích rotorů s menším počtem lopatek (Mitsubishi), rozšiřování typu twin scroll, efektivně nahrazujícího paralelní dvojici turbodmychadel (BMW), zkracování přívodního potrubí a ochlazování výfukových plynů v integrovaných svodech (Audi 1,8 TFSI). U turbodieselů bude nadále klesat statický kompresní poměr (Mazda Skyactiv D), a zároveň se šířit variabilní časování i zdvih ventilů. Ten totiž kromě výše zmíněné výhody dokáže omezit i potřebu EGR ventilu.

Spolupracujeme s TipCars.com
Zeman podepsal milost pro doživotně odsouzeného Kajínka Zeman podepsal milost pro doživotně odsouzeného Kajínka

Prezident Miloš Zeman udělil milost Jiřímu Kajínkovi,…

Prezident Zeman ve středu odvolá Babiše z vlády, nahradí ho Pilný Prezident Zeman ve středu odvolá Babiše z vlády, nahradí ho Pilný

Prezident Miloš Zeman ve středu odvolá Andreje Babiše z…

Soudce zkoumající tunelování Neographu se marně snaží dostat informace z jízdenkové kauzy Soudce zkoumající tunelování Neographu se marně snaží dostat informace z jízdenkové kauzy

Soudce kauzy údajného tunelování papírny Neograph se chce…

Zájem Pražanů o MHD stoupá, cena roční jízdenky tak zůstane stejná Zájem Pražanů o MHD stoupá, cena roční jízdenky tak zůstane stejná

Roční kupon na cestování pražskou MHD nezdraží. Cena…

 
Zdroj: AutoTip

Štítky Technika Auto Tip

 

Přidat názorDiskuse: Technika v automobilech: Objem nahradíš turbem







Doporučujeme
Špatné držení volantu vás může přijít draho. Podívejte se, jak je to správně! Špatné držení volantu vás může přijít draho. Podívejte se, jak je to správně!

Správné držení volantu je pro bezpečné řízení automobilu…

Vodík kontra akumulátor: Proč je vodík na ústupu? Vodík kontra akumulátor: Proč je vodík na ústupu?

Ještě před deseti lety byl vodík coby palivo v kurzu.…

 

AutoRevue
10 neznámých kabrioletů, jejichž život často skončil dříve než začal 10 neznámých kabrioletů, jejichž život často skončil dříve než začal

Otevřené automobily u nás nepatří k nejrozšířenějším,…

Škoda chystá sportovní elektromobil odkazující na slavný model 110 R Škoda chystá sportovní elektromobil odkazující na slavný model 110 R

Hodně nenápadně potvrdila mladoboleslavská automobilka…

 






 
Renault Mégane R.S.: Představení potvrzeno na GP Monaka

Renault Mégane R.S.: Představení potvrzeno na GP Monaka

Dnes 12:53

Francouzi opět stylově přestaví svůj nový sportovní model Mégane Renault Sport v rámci Velké ceny Monaka formule 1.




Blesk.cz

Propuštění Kajínka z vězení: Sledujte živé vysílání přímo od věznice

Propuštění Kajínka z vězení: Sledujte živé vysílání…

U rýnovické věznice v Jablonci nad Nisou čekají novináři i příznivci Jiřího Kajínka na jeho propuštění. Stane se…

Rada hlavního města rozhodla: Jízdné »10 korun za den« zůstává

Rada hlavního města rozhodla: Jízdné »10 korun za…

Rada pražského magistrátu schválila jízdné v ceně 3 650 korun i na příští rok. Lidé tak i nadále budou platit,…

 

iSport.cz

Hejnová po změně trenéra: Potřebuju pohodu, ale té zkušenosti nelituju

Hejnová po změně trenéra: Potřebuju pohodu, ale té…

Jen několik měsíců vydržela atletce Zuzaně Hejnové spolupráce s německým trenérem Falkem Balzerem. Krátce před…

Italský kouč Sparty: právník, co se učil v AS Řím, v Interu střídal Ranieriho

Italský kouč Sparty: právník, co se učil v AS Řím, v…

Podruhé v novodobé historii, nepočítáme-li slovenské sousedy, vsadila Sparta na zahraničního trenéra. Od příští…

 

Reflex.cz

Obyčejnými lidmi Zeman pohrdal už ve funkci premiéra, říká jeho exporadce Šarapatka

Obyčejnými lidmi Zeman pohrdal už ve funkci…

Jaký byl Miloš Zeman jako premiér? A jak se od té doby změnil? A měl by se znovu ucházet o post na Hradě? Nejen…

Svérázný protest. Ruska koupelí v obří kaluži bojuje za lepší silnice

Svérázný protest. Ruska koupelí v obří kaluži bojuje…

Ruská stylistka ze Saratova se vysvlékla do plavek a nechala se nafotit s nafukovacím plameňákem v loužích,…