22. 3. 2016

Jak funguje přeplňování?

Stále přísnější emisní normy více a více tlačí na automobilky se snižováním emisí. Výrobci potom zmenšují objemy motorů, ale jak z menšího objemu dostat více výkonu? Odpovědí je přeplňování.

Jak funguje přeplňování?

Stále přísnější emisní normy více a více tlačí na automobilky se snižováním emisí. Výrobci potom zmenšují objemy motorů, ale jak z menšího objemu dostat více výkonu? Odpovědí je přeplňování.

Teorie je jednoduchá – aby motor podával maximální výkony, potřebuje správný poměr vzduchu a paliva (tomuto poměru se říká stechiometrický poměr a jeho hodnota je 14,7 kg vzduchu na 1 kg paliva). Proto nestačí pro navýšení výkonu pouze zvýšit přísun paliva, zároveň musíte dodat i více vzduchu.

Přeplňování je stále častější. To, co bylo při uvedení do automobilového průmyslu výsadou závodních vozů, se přesunulo do dieselových motorů. Atmosferický diesel totiž trpí velkým nedostatkem výkonu, turbodmychadlo nabídlo řešení pro vyrovnání s benzinovými motory. Downsizing (zmenšování objemu motorů) ale dotlačil turbodmychadla a kompresory už i do benzinových agregátů – i luxusní a sportovní vozy snižují počet válců a přeplňují.

Přeplňování ale nemá pouze výhody, proti hraje například vyšší citlivost na jízdní styl, která se projeví jednak vyššími výkyvy spotřeby (rozptyl spotřeby od minima po maximum je o poznání větší než u atmosférických motorů), ale také hrozí nutnost drahých oprav při necitlivém jízdním stylu (nedochlazování turba, agresivní jízda se studeným motorem). Jak takové přeplňování funguje?

 

Turbodmychadlo

Hlavní součásti turbodmychadla mu dávají jeho název – turbína a dmychadlo. Obě tyto části mají společnou hřídel. Turbína je roztáčena proudem výfukových plynů, což na druhé straně skříně roztáčí dmychadlo, které následně tlačí vzduch do válců.

Hlavní výhodou je efektivita, jelikož energie odcházející z motoru ve formě splodin je ještě využita k plnění válců. Mezi nevýhody zase patří citlivost na zacházení, cena a turboefekt vyskytující se především u starších motorů. Jedná se o prodlevu mezi šlápnutím na plyn a „nabráním síly“, což je dané velikostí turba – velké turbo má velkou setrvačnost, takže mu trvá, než se roztočí. Malé turbo zase brzy dosáhne maximálního plnicího tlaku a není tak efektivní. Dnes se výrobci stále častěji přiklánějí k systémům twin-turbo, kdy je motor opatřen dvěma turby (malým a velkým).

A jak se k turbodmychadlu chovat? Aby dlouho sloužilo, buďte citliví na studený motor a po delší jízdě ustálenou rychlostí nechte motor před vypnutím cca půl minuty až minutu běžet na volnoběh. Dnešní dmychadla mají otáčky dosahující až 300 000 ot./min a strana turbíny je neustále v horkých výfukových plynech, při zastavení rozžhaveného turba se v jeho ložiscích napéká olej, což zhoršuje mazání a degraduje olej.

 

Kompresor

Proti turbu je jednodušší a nenáročnější na údržbu, neprojevuje se u něj ani turboefekt. Přesto se ve vyšší míře nevyskytuje, jediná větší automobilka která jako primární přeplňování používá kompresory je Mercedes-Benz. Přes své výhody je totiž kompresor náročný na výkon. Je poháněný rozvodovým řemenem, což znamená ztráty v mechanickém pohonu.

Z tohoto důvodu je rozšířená možnost dvojitého přeplňování spojením kompresoru a turbodmychadla. Spojuje výhody obou systémů – výkon v nízkých otáčkách, při přechodu do vyšších otáček (kdy se roztáčí turbo) se kompresor odpojí a turbo zajistí plnění bez ztrát a maximální výkon ve vyšších otáčkách.

 

Elektrický pohon dmychadla

Dnes se začíná i experimentovat s elektrickým pohonem dmychadla. Výhody jsou na této straně – cena, lineární křivka výkonu a nezávislost na otáčkách motoru. Na to, jak si tento systém povede při pravidelném využívání si ale budeme ještě muset chvíli počkat.

 

Na přeplňované motory s menšími obsahy si v každém případě budeme muset zvyknout. I zastáncům atmosférických motorů a motta „objem nenahradíš“ automobilky pod tlakem emisních limitů ubírají možnosti. Cestou downsizingu se vydaly všechny velké automobilky – kromě Mazdy. Ta hledá řešení ve zvyšování kompresního poměru a efektivity spalování.