Alko kalkulačka
Jaké.auto Informace o autech podle značky a modelu

A odstředivé dmychadlo znáte? Je to něco mezi turbodmychadlem a kompresorem

Tomáš Dusil Tomáš Dusil 26. 6. 2018
6
4
Zobrazit náhledy (6)
Abarth
Odstředivé dmychadlo má dodnes roli exotického způsobu přeplňování motoru. V zásadě v sobě spojuje techniku turbodmychadla s mechanicky poháněným kompresorem.

V době, kdy automobilovém světu stále vládne downsizing, je výfukové turbodmychadlo obecně v kurzu. Jenže auta jsou stále těžší a také nároky kupujících na jízdní výkony se s léty zvyšují. Aby konstruktéři vyhověli těmto požadavkům při současném zmenšování motorů a snižování počtu jejich válců, musejí naplno využít výhod přeplňování. Zdaleka nejrozšířenější je turbodmychadlo, využívající kinetickou energii výfukových plynů, které by jinak přišly vniveč.

Alternativou k němu je mechanicky poháněný kompresor, nejčastěji vylepšeného typu Roots (s vyšší účinností), který vyvinula a nabízí firma Eaton. Alternativou k tomu je Lysholmovo dmychadlo, které je účinnější než Rootsovo, ale zároveň také výrobně dražší. Nejnovější technologii představuje elektricky poháněný kompresor, který najdete třeba na motoru Audi SQ7. V něm se pojí hned se dvěma turbodmychadly. Elektricky poháněné dmychadlo má celou řadu předností, ale i několik nevýhod. Aby to celé bylo efektivní, potřebuje vyšší napájecí napětí, dnes běžně 48 voltů. Důvodem je jeho značný příkon a tedy i potřeba jej napájet velkými proudy, což klade zvýšené nároky na elektrickou soustavu vozidla.

Od středu k obvodu

Odstředivé dmychadlo vypadá na první pohled jako poloviční turbodmychadlo. Jeho radiální lopatkové kolo se na pohled podobá lopatkovému kolu turbíny, případně dmychadla v turbodmychadle. K jeho pohonu se ovšem nevyužívá kinetická energie výfukových plynů, ale pohon zajišťuje přímo kliková hřídel motoru přes drážkový řemen - podobně, jako je tomu u výše zmíněných mechanicky poháněných kompresorů. Samotný pohon lopatkového kola je řešen přes ozubený převod, smyslem je zvýšit jeho otáčky. Ty v praxi dosahují 40.000 až 60.000 otáček za minutu. To je méně, než jak rychle se točí rotor turbodmychadla (dnes běžně přes 200.000 otáček za minutu), ale více než u dmychadel pana Rootse či Lysholma (běžně kolem 23.000 otáček za minutu).

Princip odstředivého dmychadla využívá jevu, který popisuje Bernoulliho rovnice. A sice, že masa vzduchu pohybující se v uzavřeném prostoru vysokou rychlostí má současně velmi nízký tlak. A obráceně - pokud proudící vzduch zpomalíme, vzroste jeho tlak. Lopatkové kolo radiálního typu nasává vzduch ve svém středu a rotací jej rozvádí po obvodu do skříně kompresoru. V tuto chvíli má vzduch velmi vysokou rychlost a tedy i vysokou kinetickou energii, ale zároveň nízký tlak. Jak se vzduch pohybuje k obvodu skříně dmychadla, z důvodu plynulého rozšiřování průřezu skříně dmychadla postupně snižuje rychlost, a tedy zároveň zvyšuje svůj tlak. V této formě se přes výměník vzduch-vzduch dostává do válců motoru.

S nízkou teplotou

Popsaným postupem, kdy vzduch postupně zvyšuje rychlost, čímž klesá jeho tlak, aby následně rychlost snížil za účelem zvýšení tlaku, dosahuje tento typ přeplňování velmi dobré tepelné účinnosti. V daném případě má tak stlačený vzduch nižší teplotu, což je obecně pro spalování v motorech žádoucí.

Jednou z vlastností přeplňování odstředivým dmychadlem je skutečnost, že výhody přeplňování se uplatní až ve vyšších otáčkách motoru. Tedy v režimu, v němž výše zmíněné kompresory již začínají ztrácet na účinnosti. Druhou vlastností je, že od okamžiku, kdy je dosaženo otáček počátku přeplňování motoru, dochází k výraznému zvyšování výkonu agregátu s rostoucími otáčkami.

Odstředivé dmychadlo se tak hodí zejména pro motory lehkých vozidel, kde je spíše než vysoký točivý moment v nízkých otáčkách požadavek na velký výkon ve vysokých otáčkách - tedy pro sportovní auta. Naopak nevhodné je jeho použití třeba u těžkých užitkových vozidel, případně lokomotiv.

Potřebuje mazat

Poměrně vysoké otáčky lopatkového kola odstředivého dmychadla kladou mimo jiné také zvýšené nároky na jeho mazání. V některých případech se používá mazání olejovým okruhem motoru (stejně jako u turbodmychadla). Tady je výhodou nízké tepelné zatížení oleje (na rozdíl od turbodmychadla), což je žádoucí.

Jiné konstrukce pracují s vlastním zásobníkem oleje a také s vlastním olejový čerpadlem, poháněným přímo pohonem lopatkového kola od motoru. Turbodmychadlům se také odstředivé dmychadlo podobá potřebou přemostit dmychadlo s ventilem vloženým do systému obtoku (bypassu), vloženého mezi kompresor a sání motoru. Jde o ochranu lopatkového kola dmychadla například při zavření škrticí klapky, kdy vznikne v sání velký zpětný tlak.

Tuneři a Camaro SS

Odstředivé dmychadlo se navzdory řadě výhod zatím příliš nerozšířilo. Má totiž také nevýhody. Je poměrně náročné na zástavbový prostor a dále vysoké otáčky rotoru odstředivého dmychadla vyžadují používání kvalitních ložisek. Tou hlavní nevýhodou je, že uvedená koncepce přeplňování příliš nesleduje požadavek na vysoký točivý moment v nízkých otáčkách. Tedy to, o co se v současnosti konstruktéři motorů hodně snaží.

Odstředivé dmychadlo tak spíše než výrobci aut používají úpravci motorů, a to zejména v zámoří. Právě tady také najdete jednu z mála aplikací v sérii, a sice na motoru V8 GM LS3 o objemu 6,2 litru v minulé generaci sportovní verze Chevroletu Camaro SS. Jeho takto přeplňovaný osmiválec nabízel výkon 426 koní (tedy 318 kW) a současně maximum točivého momentu 420 N.m při 4600 otáčkách za minutu.

Související články

Témata
Autorizovaný prodej Servis osobních aut Autobazary Pneuservisy Náhradní díly

Diskuse: Přidat názor

Proč nedělá každý svou práci
| 26. 6. 2018
Ono, rezence aut má být taky oddborná. Jinak má nulovou nebo zavádějící informaci. Auto je složitý technický výrobek.
Proč nedělá každý svou práci
| 26. 6. 2018
Zase se opakuji, ale když p. Dusil nemá potřebné teoretické znalosti, proč pořád píše o technice? V čemkoliv co se dotkne fyziky nebo vyšší techniky jsou skoro vždycky chyby, někdy i zásadní. Proč nemůže motoristický novinář recenzovat auta a články o technice nechat někomu kompetentnímu? Ještě to někdo vezme jako fskt jako fakt a pak bude před lidmi za blbce..
stavová rovnice plynu
| 26. 6. 2018
Ano, pan Dusil si tu neujasnil několik věcí dohromady. Rozšiřování potrubíního šneku kolem rotoru dmýchadla je dáno narůstajícím množstvím vzduchu po jeho obvodu až k jeho tečnému výstupnímu hrdlu. Tlak pak odstředivým zrychlením vzduchu - samotný princip odstředivého dmýchadla (či čerpadla). Teprve k tomu se nasadí stavová rovnice plynů. S Bernoulliho rovnicí však pomalu - ta je idelálně na kapaliny (nestlačitelné!).

Dále: Regulace dmýchadla (a turbíny) jsou především nezbytné u benzínových motorů, kde se hraje o stechiometrický poměr nasávané směsi.
stavová rovnice plynu
| 26. 6. 2018
Citace z článku: "Popsaným postupem, kdy vzduch postupně zvyšuje rychlost, čímž klesá jeho tlak, aby následně rychlost snížil za účelem zvýšení tlaku, dosahuje tento typ přeplňování velmi dobré tepelné účinnosti. V daném případě má tak stlačený vzduch nižší teplotu, což je obecně pro spalování v motorech žádoucí...."

Domnívám se že tímto tvrzením p. Dusil přímo popírá základní pilíře termodynamiky, zejména stavovou rovnici plynu. Na způsobu stlačení podle mě ve skutečnosti nezáleží, pokud se nezmění tepelné ztráty při stlačování bude výsledná teplota vždy stejná. Opak by popíral fyziku. Budu velmi rád když nám p.Dusil tento rozpor odborně vysvětlí.

Bazar

Kupte nebo prodejte auto za nejlepší ceny
Vložit inzerát Zobrazit nabídku