Rootsov pihalnik

Vijačni kompresor

Centrifugalni kompresor

G-lader

V članku o tlačnem polnjenju motorjev s turbino smo pojasnili nekaj osnovnih dejstev o prednosti tlačnega polnjenja motorja ter razložili kako deluje turbina. V tem članku pa se bomo posvetili turbinini konkurenci, kompresorju. Ta ima popolnoma enako nalogo kot turbina, poganja pa ga, za razliko od turbine, ki jo poganjajo izpušni plini, motor preko jermena. Poenostavljeno, kompresor je vgrajen na motor tako kot kompresor klime, servo črpalka ali alternator.

Dostikrat v filmih vidimo ameriške avtomobile z nekim čudom, ki gleda ven skozi pokrov motorja in se mu odpirajo lopute. Vsi se spomnimo filma Hitri in drzni ter črnega Dodge Chargerja, ki ga Vin Dizel koncu razbije, ali pa Pobesnelega Maxa, kateri  je vozil Interceptor (Pursuit Special, v resnici pa Ford Falcon) ravno tako s kompresorjem, ki je bil celo izklopljiv, več o tem pa malo niže.

Obstajajo proizvajalci, ki že lep čas prisegajo nanj. Marsikateri Mercedes ima zadaj napis kompressor, kar ni naključje, saj je ravno Daimler-Benz že leta 1900 patentiral kompresor za motorje z notranjim izgorevanjem. Prvi serijski avto s kompresorjem je bil tako ravno Mercedes iz leta 1923, vsi ostali avtomobili s kompresorjem v tistem času so bili dirkalni. Največji razcvet so doživeli v Ameriki, kjer so bile turbine manj razširjene, poleg tega bi tipični ameriški osemvaljniki potrebovali dve turbini. Med bolj znanimi avtomobili s kompresorjem so Mini Cooper S prejšnje generacije (trenutni ima turbino), VW Corrado G60 (G-lader) in Mercedes SLK.

Kompresorji so pogosti pri letalskih motorjih, saj z višino gostota zraka upada, kar povzroča upadanje moči, zato se kompresor izkaže kot idealna rešitev.

Kompresor ima v primerjavi s turbino kar nekaj plusov. Med pozitivne lastnosti bi lahko šteli to, da ni potreben poseg v izpušni sistem. Bistvena prednost pa je ta, da ni nobene zakasnitve (turbo luknje oziroma turbo laga) pri proizvajanju moči, saj kompresor proizvaja moč in navor že pri zelo nizkih vrtljajih motorja. Pri klasičnem turbo motorju avto začne (izrazito) pospeševati šele, ko turbina dobi poln tlak, pri kompresorsko gnanih agregatih pa avto vleče popolnoma enakomerno že iz nizkih vrtljajev, nadtlak je ves čas pozitiven, posledično je pospešek bolj linearen in predvidljiv. Lahko bi rekli, da se motor obnaša kot bi imel večjo prostornino. Med vožnjo ta prednost pride do izraza, ko naglo pospešimo iz ovinka. Avto s turbino bo imel nekaj zakasnitve, ko bo začel polno pospeševati, pa bo to storil sunkovito in lahko kolesa zakopljejo v prazno, rezultat  česar je lahko tudi izlet s ceste oziroma nesreča. Predvsem pri starih turbo avtih z veliko turbo luknjo (Renault 5 GTT, Fiat Uno Turbo) je bil to velik problem. Ko pohodimo plin pri avtu s kompresorjem pa bo ta pospeševal enakomerno brez „utrganega pospeševanja“, zaradi česar je bolj prijazen vozniku. Tehnologija sicer omogoča sodobnim turbinam minimalen lag, vseeno pa je ta še vedno prisoten.

Ker je kompresor gnan direktno od motorja preko jermena in jermenic, je nastavljanje hitrosti vrtenja kompresorja in posledično nadtlaka, ki ga proizvaja, zelo enostavno. Vse kar je potrebno, je menjava jermenice in kompresor že proizvaja večji tlak, le-ta pa je kriv za prirastek moči na motorju. Seveda je tako kot pri turbo avtu tudi tu potrebno preprogramirati elektroniko, ki kontrolira vbrizg, saj drugače naredimo več škode kot koristi.

Še en opazen plus pri kompresorju je manjša temperatura. Turbina se greje, ker je del izpušnega sistema in ker dela na preko 100.000 obratih na minuto, kompresor pa se vrti z bistveno manj obrati, če proizvaja manjši tlak pa odpade potreba po hladilniku stisnjenega zraka (intercooler ali krajše IC).

Zadnji plus je to, da ima večina kompresorjev zaradi zgornje točke (manjši vrtljaji in vročina) svoj rezervoar z oljem in ne potrebuje napeljave za olje iz motorja. Definitivno plus za vsakega, ki si želi naknadno vgraditi kompresor v svoj avto.

Vse pa le ni tako rožnato in tudi kompresor ima nekatere minuse. Saj poznate stereotip, da je potrebno pri nekaterih avtomobilih ugasniti klima napravo, da bolje pospešijo? Kompresor je gnan direktno iz motorja, tako kot kompresor klime, in zato kot parazit jemlje moč, da mu jo lahko potem poveča. Tako odžira moč (in viša porabo) ne le pri visokih obratih, temveč tudi pri nizkih, ob najbolj umirjeni vožnji v koloni. Odvisno od variante, v povprečju lahko rečemo, da pobere 20-25 konjev, da lahko pri 10.000 obratih proizvede 1 bar nadtlaka. Obstajajo sicer variante, ko je gnan preko elektromagnetne sklopke. Tako se pri nizkih obratih (prosti tek) ali umirjeni vožnji izklopi in motor proizvaja manjšo moč, vendar tudi porabi manj goriva. Tak sistem je imel Pobesneli Max, leta 2006 pa je Nissan s pomočjo švicarskega podjetja Novidem predstavil koncept 350Z GT-S, ki je imel vgrajen izklopljiv kompresor. Moč je bila povečana iz 300 na 382 konjev ter navor iz 350 na 424 Nm. Žal avto ni prišel v proizvodnjo.

Še en praktičen minus je prostor. Medtem, ko se turbino „vrže“ nekam pod izpušni kolektor, je potrebno za vgradnjo kompresorja kar nekaj prostora. Kompresorji so namreč kar dosti večji od turbin, zato so najbrž tudi dosti manj popularni. Tako je pod (že tako nabasanim) pokrovom sodobnega motorja še manj prostora.

Večini uporabnikov nepomemben minus je tudi to, da kompresorji proizvajajo manjše tlake kot turbina. Pritisk 1,5 bara ali več (kar je v bistvu veliko) za malo boljšo turbino ni težko dosegljiv, za povprečen kompresor pa je to že prevelik zalogaj. Obstajajo kompresorji, ki so sposobni tudi večjih pritiskov, vendar je njihova cena dosti večja kot cena turbine, ki bi proizvajala isti pritisk.

Še en (za povprečnega uporabnika) manj pomemben minus je intercooler. Do določenega nadtlaka ga ne potrebuje, vendar pa se z večanjem le-tega poveča potreba po hlajenju stisnjenega zraka. Vroč zrak žal proizvaja manj konjev ter je nevaren zaradi klenkanja (samovžig, ki ima za posledico nevarnost za motor ter zmanjšano moč).

Skupno lahko rečemo, da ima kompresor več plusov kot minusov. Problem je to, da so turbine izredno razširjene, obstaja ogromno proizvajalcev turbin, takorekoč za vsako prostornino motorja, pritisk in želeno konjenico obstaja turbina, česar za kompresorje ne moremo reči.

Medtem ko je osnovna izvedba turbine ena sama je pri kompresorjih več izvedb.

• Najstarejši tip je Rootsov tip. Imenuje se po izumitelju, ki je vložil patent že davnega leta 1860. Čez 40 let se je z njim začel ukvarjati Daimler. Dva rotorja (ali več) potiskajo zrak v motor. Zaradi svoje zasnove lahko doseže maksimalen nadtlak že zelo zgodaj. Slabost je, da ima slabše karakteristike pri visokih obratih. Imajo slab izkoristek, proizvajajo več toplote kot vijačni kompresor (zato je priporočen intercooler), čeprav je razvoj te minuse zmanjšal in so kljub vijačnemu kompresorju še vedno zelo razširjeni.
• Turbini najbolj podobna verzija je centrifugalni kompresor. V bistvu gre za kompresorski del turbine, ki ga poganja motor. Po eni strani ima v primerjavi z ostalimi podoben minus kot turbina, saj proizvaja zelo malo moči in navora pri nižjih obratih. Lahko proizvaja veliko moč vendar pri visokih obratih. Primeren je torej bolj za vožnjo v visokih vrtljajih motorja, kar ni tako primerno za vsakdanjo vožnjo.
• Izvedba, ki je (v Volkswagnih) živela zelo malo časa je g-lader. Poenostavljeno, sestavljen je iz dveh spiral od katerih je ena pri miru, druga pa se premika ekscentrično, podobno kot bat pri wanklovemu motorju. VW ga je uporabil z mislijo, da ne potrebuje vzdrževanja, a se je žal izkazalo, da niso tako zanesljivi, zaradi česar so jih opustili.
• In še zadnji, vijačni ali Lysholmov (izumitelj) kompresor. Na zunaj je praktično isti kot Rootsov. Namesto rotorjev ima „dvojno vijačnico“. Le ta skozi pametno speljane kanale kompresira zrak v motor in proizvede zelo dobre rezultate takoj, z večanjem obratov pa nadtlak kompresorju in moč motorju samo naraščata. Krivulja navora je zelo linearna, skoraj ravna, njihov izkoristek pa je okoli 70-80%, zato proizvajajo malo toplote kljub obratom od 10.000 do 15.000. Ravno tako so zelo tihi, manjši kot Rootsovi in zato primerni za vsakdanje avtomobile. Uporabljajo jih Mini Coper S, Mercedes, Mazda (pri „pokojnem“ KJ-ZEM motorju, ki je mimogrede, deloval po Millerjevem ciklu, oziroma je bil „pettakten“ motor), Koenigsegg, Ford in še koga bi našli.

Zaradi vseh naštetih plusov je tudi v Evropi vedno več kompresor kitov. Tako se dobi kite za avtomobile kot je Honda Civic Type R (najbolj pogost proizvajalec je Jackson Racing), Lexus IS (TTE kit z Eaton kompresorjem, ki ima celo TÜV!), celo za Toyoto Yaris 1.5 (isto TTE kit, Eaton kompresror, TÜV) in Suzuki Swift Sport (Original Suzuki Sport kit). Eden bolj popularnih avtomobilov za predelave je tudi Mazda MX-5. Ker imajo starejše „samo“ 1.6 ali 1.8 motor, postane avto z vgradnjo kompresorja zelo hiter, a še vedno predvidljiv in zabaven avto. In tudi, če nimate nobenega izmed naštetih avtomobilov se ne sekirajte. Obstaja vedno več mojstrov, ki jih vgrajujejo, potrebno je le malo pobrskati po internetu ali povprašati po forumih.

Spisal SIMON KLOPČIČ - SYMON