Proč vymírá přeplňování kompresorem? Tady jsou důvody!

Není to tak dávno, co mechanicky poháněné kompresory tvořily alternativu k turbodmychadlům. Nabízely je sice spíše dražší auta prémiových výrobců, ovšem setkat s nimi jste se mohli i v menších autech. K uvedení příkladu ani nemusíte opouštět českou kotlinu. Škoda Fabia RS druhé generace takový motor používala, byť v kombinaci s turbodmychadlem. Asi nejmenším autem s kompresorem byl Nissan Micra K13, vyráběný od roku 2010 až vlastně do nedávna. Jeho motor H12DDR využíval malinký kompresor, jenž zvyšoval výkon tříválce o objemu 1,2 litru na 72 kW. Kromě toho umožňoval motoru pracovat v takzvaném Millerově cyklu. Díky vysoké statické kompresi 13,0:1 nabízel motůrek vynikající hospodárnost, ovšem pouze v režimu částečného zatížení. Když jste agregát vytáčeli, spotřeba začala velmi rychle stoupat klidně na 10 l na 100 km. Nissan u tohoto motoru použil podobnou „fintu“ jako kdysi Mazda u agregátů V6 Miller v luxusním sedanu Xedos9.

Pro Miller dobrý, ale…

Motor pracující v Millerově cyklu se vyznačuje pozdějším zavíráním sacích ventilů při kompresním zdvihu. Ten je tudíž asi o 20 % kratší než následující expanzní. Díky tomu, že se dostává část nasáté směsi zpět do sacího potrubí, nemusí píst při kompresi překonávat tak velký odpor a tím vzroste mechanická účinnost, která znamená zvýšení výkonu až o 50%, doprovázená poklesem spotřeby paliva o 10 až 15 %. Logicky vzniklý rozdíl tlaků je zde kompenzován přeplňováním, v případě motoru Nissanu a Mazdy kompresorem. Ani tyto nesporné přednosti však kompresor „do hry“ o přízeň automobilek nevracejí.

V současnosti lze totiž Millerova cyklu dosáhnout i u motoru s přeplňováním turbodmychadlem. Děje se tak v kombinaci s proměnným časováním sací i výfukové strany rozvodu. Aby to celé fungovalo spolehlivě, je třeba u proměnného časování rozvodu na sací straně použít vylepšený typ lopatkového přesuvníku, který lze zablokovat v základní poloze. V opačném případě, pokud by se přesuvník zastavil v některé z krajních pozic – tedy v předstihu či zpoždění, nebylo by možné natočit motor. Takto to má vyřešeno druhá generace čtyřválce 1,6 litru Energy TCe 205, 200 respektive 150 firmy Renault (motor M5Mt).

O mechanicky poháněné kompresory měly automobilky zvýšený zájem až do přelomu 60. a 70. let. Do té doby totiž turbodmychadla prakticky neexistovala. Někdejší technologie zahrnující zejména metalurgii, jakož i výrobu přesných kluzných ložisek, stavěných na vysoké otáčky, je totiž nedokázala vyrobit, tak aby je bylo možné nasadit v masovějším měřítku za přijatelnou cenu. Od 80. let jsou však turbodmychadla používána hojně na úkor kompresorů. A tento trend panuje i v době hromadného downsizingu. A v budoucnu nás, jak se zdá, spíše čekají objemově vetší motory než návrat kompresorů. Ale to se nechme překvapit. A teď už ty slibované nevýhody.

Snižuje účinnost motoru

U mechanického přeplňování je dmychadlo poháněno od motoru. Většinou řemenem pohonu příslušenství. K tomu vyžaduje určitý příkon, který se rovná výkonu, o nějž je motor následně ochuzen. To je hlavní důvod, proč se kompresory ujaly zejména v kombinaci s pohony o větším zdvihovém objemu. Tuto nevýhodu lze eliminovat účinným odpojováním pohonu dmychadla od motoru. Zpravidla se tak děje elektromagnetickou spojkou, vloženou do řemenice pohonu kompresoru. Tímto se snižuje obecně vyšší spotřeba paliva, jež je těmto systémům přeplňování vlastní.

Naproti tomu turbodmychadlo šikovně využívá kinetické energie výfukových plynů. Mechanicky poháněný kompresor má ale i výhody. Jednou z nich je lineární nárůst plnicího tlaku s otáčkami motoru a tedy i točivého momentu. A také skutečnost, že přeplňuje už při velmi nízkých otáčkách. Za druhou výhodu můžeme považovat o poznání nižší tepelné namáhání. Tudíž nejsou potřeba tolik teplu odolné materiály na výrobu jednotlivých částí dmychadla. Nevýhodou je ale skutečnost, že plnicí tlak je v tomto případě regulován nikoliv spojitě a tedy plynule, nýbrž skokově – odpojením pohonu kompresoru od motoru.

Vyžaduje více místa

Druhou nevýhodou, která předurčila použití tohoto typu přeplňování pro větší motory a tedy i auta vyšších tříd, představuje požadavek na zástavbový prostor. To je problém zejména u příčně uloženého hnacího řetězce. Jelikož je kompresor poháněný řemenem od kliky, musí být umístěn tak, aby to nebylo příliš komplikované. Třeba u vidlicových motorů je kompresor často uložený mezi řadami válců, lidově ve „véčku“. Takto to měla třeba zmíněná Mazda Xedos 9 Miller či Audi u motoru 3.0 V6 TFSI. U samotného kompresoru navíc není jeho rotor poháněný přímo od klikového hřídele, nýbrž přes převod, jenž dále zvyšuje jeho otáčky v porovnání s „klikou“.

Spolehlivost a možnosti oprav

Když přijde řeč na kompresory, většinou lidé zmiňují omezenou spolehlivost. Že by byla tato zařízení nespolehlivá, však v praxi prokázáno úplně není. Ano, s léty může dojít ke zvětšení mechanické vůle mezi rotorem a statorem, čímž se sníží výtlak dmychadla, ovšem to se u turbodmychadel může stát také. V případě kompresorů hodně záleží na tom, o jaký jde typ. Třeba méně účinné Rootsovo dmychadlo není na toto tolik náchylné jako výrobně dražší, ale choulostivější Lysholmův kompresor. Zdaleka nejhorší je v tomto spirálové dmychadlo, takzvané "G-dmychadlo“, používané firmou Volkwagen na přelomu 80. a 90. let.

V porovnání s turbodmychadlem tak jde spíše o omezené možnosti oprav. Firmy, zabývající se servisem turbodmychadel, kompresory zpravidla nedělají nebo dělat nechtějí. Samozřejmě existují výjimky, ale není jich mnoho.

Odolnost jednotlivých částí

Zmínili jsme, že mechanicky poháněné dmychadlo využívá běžně dodatečný převod s ozubenými koly pro zvýšení otáček kompresoru a tedy i plnicího tlaku. Jednotlivé části jsou robustnější než u turbodmychadel. Rotační části se tak odvalují na valivých ložiskách namísto kluzných. Na rozdíl od turbodmychadla tak dmychadlo nevyžaduje hydrodynamické mazání olejem od motoru. Naopak, tlak oleje, vstupující do ložisek dmychadla, musí být nastaven poměrně přesně. Nesmí být tedy příliš vysoký, ale ani nízký. V opačném případě by totiž docházelo k vytlačení hřídelových těsnění – takzvaných kroužků gufero.

Cena kompresoru a dostupnost dílů

Svou roli v použití mechanicky poháněného kompresoru hraje také cena celého zařízení. V porovnání s turbodmychadlem má kompresor více částí. Cenově je pak o hodně dražší. Jako příklad uvedu opět motor Miller Mazdy Xedos 9. Kompresor zde vyjde coby náhradní díl na přibližně 150.000 korun. Naproti tomu u turbodmychadla jste v částkách od 30.000 do 50.000 korun. Otázkou zůstává rovněž dostupnost jednotlivých dílů. Od automobilky zpravidla není k dostání vůbec nic. V aftermarketu sice komponenty sehnat lze, čehož s oblibou využívají některé firmy, zvyšující výkony motorů (zejména v USA), ale i tak je to obtížnější.