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
Online: V první volební den hlasovalo přes 40 procent voličů Online: V první volební den hlasovalo přes 40 procent voličů

Začaly volby. Občané hlasují o tom, kdo nově zasedne do…

Americký rozpočtový deficit výrazně vzrostl, i když do něj přitekly rekordní příjmy Americký rozpočtový deficit výrazně vzrostl, i když do něj přitekly rekordní příjmy

Rozpočtový deficit Spojených států v uplynulém fiskálním…

Podpora a výzva k terorismu má z internetu mizet do dvou hodin, shodla se G7 Podpora a výzva k terorismu má z internetu mizet do dvou hodin, shodla se G7

Podpora terorismu a výzvy k teroristickým činům mají v…

Bitcoin prolomil další hranici, letos už jeho hodnota vzrostla šestinásobně Bitcoin prolomil další hranici, letos už jeho hodnota vzrostla šestinásobně

Hodnota kybernetické měny bitcoin dnes poprvé překročila…

 
Zdroj: AutoTip

Štítky Technika Auto Tip

 

Přidat názorDiskuse: Technika v automobilech: Objem nahradíš turbem







Doporučujeme
Pohon všech kol je stále oblíbenější. Tohle je kompletní nabídka čtyřkolek na trhu! Pohon všech kol je stále oblíbenější. Tohle je kompletní nabídka čtyřkolek na trhu!

Jestliže před deseti lety bylo pohonem všech kol vybaveno…

Víte, jaké palivo v zahraničí natankovat? A jak se vyznat v označení Gazole či Senza Plombo? Víte, jaké palivo v zahraničí natankovat? A jak se vyznat v označení Gazole či Senza Plombo?

Ne ve všech státech Evropské unie se nafta označuje jako…

 

AutoRevue
Vyzkoušeli jsme Škodu Kodiaq Scout. Přináší tato verze něco navíc? Vyzkoušeli jsme Škodu Kodiaq Scout. Přináší tato verze něco navíc?

Co přináší Kodiaq ve verzi Scout? Není to jen designová varianta?

Škoda už oficiálně prodává Karoq. Tipy, jak ho rozpoznat od Kodiaqu: Škoda už oficiálně prodává Karoq. Tipy, jak ho rozpoznat od Kodiaqu:

Škoda zatím neoznámila, kolik bude požadovat za základní…

 





 
Model motoru Bugatti Chiron může být váš. Stojí jako nová Dacia

Model motoru Bugatti Chiron může být váš. Stojí jako nová Dacia

Včera

Jednotka v měřítku 1:4 bohužel není funkční, přesto jde o fascinující práci. Její stavba trvala neuvěřitelných 220 hodin.




Blesk.cz

Tajemství letušek: Sex s boháči za peníze a s piloty v kokpitu?!

Tajemství letušek: Sex s boháči za peníze a s piloty…

Nejmenovaná britská letuška popsala skandální praktiky svých kolegyň. Čím dál víc stevardek si prý přivydělává…

Jaký otec, taková dcera. Recenze Layton's Mystery Journey: Katrielle and the Millionaires' Conspiracy

Jaký otec, taková dcera. Recenze Layton's Mystery…

Krev není voda. A geny nadějná detektivka Katrielle Layton rozhodně nezapře. Jejím otcem totiž není nikdo jiný…

 

iSport.cz

Zklamaný Honejsek po prohře v Pardubicích: Faulovali jsme jak žáčci

Zklamaný Honejsek po prohře v Pardubicích: Faulovali…

Vidíte ty záblesky šikovnosti, schopnost se nacpat pro gól. Drzost. Antonín Honejsek v sezoně odehrál 12 zápasů…

VIDEO: Brno padlo s Hradcem, v čele je Plzeň. Liberec má první výhru venku

VIDEO: Brno padlo s Hradcem, v čele je Plzeň.…

VIDEO | Páteční 15. kolo hokejové Tipsport extraligy pořadí na čele tabulky nezměnilo. Plzeň zůstala i přes…

 

Reflex.cz

Žena si přinesla z blešího trhu raritu. Nikdy nepublikované fotky mladých Stounů

Žena si přinesla z blešího trhu raritu. Nikdy…

Bleší trhy. Jedni je milují, vyhledávají a jsou dokonce ochotni za nimi i cestovat. Například do Paříže, kde…

Padrťské rybníky aneb Hluboké oči brdské krajiny

Padrťské rybníky aneb Hluboké oči brdské krajiny

Brdy loni definitivně opustili vojáci a tato středočeská oblast se po dlouhých 90 letech otevřela turistům.…