Příběh turbodmychadla začal už v době Gottlieba Daimlera a Carla Benze. Jenže tehdy na to ještě nebyla ta správná technologická doba. Stlačení vzduchu před tím, než se nacpe do válce se tak na časové ose posunuje mnohem dál. Ale proč tak brutálně vzduch stlačovat?
Nízkotlaké přeplňování aneb měl Saab pravdu?
Články na téma vysvětlení pojmů:
- Co je pohon 4x4 a jaké jsou druhy a označení
- Co je to systém auto hold
- Co je neodpružená hmotnost auta
- Co je poloosa u auta
- Vybržďování - co to je a proč k němu dochází
- Je lepší přímý nebo nepřímý vstřik?
- Dvouhmotový setrvačník - projevy závady
- Co je krouticí moment motoru
- Nízkotlaké přeplňování aneb měl Saab pravdu? - právě čtete
- Základy mechaniky řízení: záklon a závlek rejdového čepu
- Základy mechaniky řízení: odklon kola a čepu řízení
- Stabilizátory a jejich úloha v autech
- Řízení auta – jak převést pohyb volantem na kola
- Problémy přímého vstřikování paliva
- Hnací hřídel – co to je?
- Neodpružená hmotnost – opravdu chcete velká kola?
- Funkce Auto Hold – co to je?
Benz i Daimler věděli, že atmosférický tlak má své limity. Potřebovali ho dostat do válce víc. Jakákoli dýza v karburátoru je prostě tlaková ztráta a tu nikdo nechce. Naopak. Víc vzduchu = víc paliva, a to vede k většímu výkonu.
O stlačování vzduchu se pak pokouší několik dalších lidí, pak se objevují první nesmělé pokusy s naftovými motory, aby se přeplňování naplno prosadilo v době válečné. A pak už to jelo. Asi neuhodnete, který benzínový motor v osobním voze měl jako první přeplňování turbodmychadlem. Byl to Oldsmobille Cutlass 1962 s agregátem JetFire V8. Neměl ovšem elektronické zapalování, takže se nedal změnit předstih. Problém. Změna tlaku totiž s předstihem potřebuje pracovat. A tak se do válců vstřikovala směs methanolu a destilované vody, aby motor neklepal. Jak to mohlo dopadnout, si asi dokážete představit sami. Pak šly další a další modely, jako BMW 2002 turbo, Porsche 911 Turbo, Maserati Biturbo… A vrcholí to agregáty, která mají turba čtyři o nestejné velikosti.
Proč?
Turbo bylo pro fanoušky aut jako zázrak. Ten výkon! Ta síla! Super! Ta prodleva, kdy turbo nabíhalo sice nebyla tak úžasná, ale dala se vydržet a u pravých sporťáků se prostě motor držel ve správných otáčkách a to byla panečku jízda. Takové Porsche 911 Turbo bylo s divokým výkonem téměř neuřiditelné auto.
Je to zázrak i pro konstruktéry. Využití energie výfukových plynů na pohon oběžného kola, které zase stlačuje nasávaný vzduch, zní jak perpetuum mobile. Samozřejmě, že není. Princip byl znám už dávno. Vždyť základním vztahem pro výpočet turba je Eulerova turbínová věta a Euler se narodil v roce 1707.
Jenže je tu několik malých problémů. Turbo se točí pekelně rychle. Takže potřebuje dobře mazat a chladit. Kdo nemaže, ten nejede. A to byl a je stále ten největší problém. Olej tak musí být v perfektní kondici. Vysoké otáčky dávají ohromné odstředivé síly, které ve spojení s vysokými teplotami ve výfuku znamenají zatížení jak v pekelné výhni. Takže taky nic moc.
V neposlední řadě stlačený vzduch dle stavové rovnice prostě musí zvýšit svou teplotu. A teplý vzduch do válce opravdu foukat nechceme. A tak se mezi turbo a válce vřazuje mezichladič stlačeného vzduchu. Jenže další komponenta s tlakovými ztrátami navíc.
Také čtěte
A co takhle…
Otázkou je, kolik chceme té energie využít a kolik jí chceme do válců přidat. Většina turbodmychadel je vysokotlaká, takže stupeň stlačení je vysoko nad hodnotou 1,8. Mezi poměrem 1,5 až 1,8 jsou střednětlaká a pod 1,5 hovoříme o nízkotlakém přeplňování. Vysokotlaká dnes tlačí co největší množství vzduchu do válců, i když tato hodnota je nastavitelná naklápěním turbinových lopatek. U střednětlakých se reguloval průtok nejčastěji členem před vstupem do oběžného kola. A nízkotlaká?…
Pojďme tlačit málo
I když nízkotlaké turbodmychadlo používala spousta značek a modelů, budeme se dívat hlavně na automobilku Saab, která dlouho nabízela obě verze současně. Proč? Protože nízkotlaké turbo nabídlo dostatek výkonu pro osobní automobil tehdejší doby a přitom bylo jednoduché, pevné, trvanlivé. To byl ten základní požadavek, kterého chtěli u Saabu dosáhnout. Jejich přeplňované motory vždy nabízely zákazníkům něco navíc. Pro fanoušky divokých jízd měli verzi Aero s vysokotlakým turbokompresorem, pro málo movité verze LPT (Low Pressure Turbo) s výkonem nízkým.
Podívejme se na konkrétní příklad. Saab 900 turbo 8V z roku 1982 mělo nízkotlaké turbo, které vlastně bylo skoro stejné, jako vysokotlaké, ale nemělo elektronické nastavení APC. Fungovalo tak zcela automaticky, jen s podtlakovou membránou, tak pracovalo jednoduše a na nízký tlak. Výsledný výkon byl 145 koní. Auto s vysokotlakou verzí (FPT) pak nabízelo 175 – 190 koní dle verze.
Postupně se ukazovaly všechny výhody LPT. Saab například ukázal, že s LPT má motor lepší křivku točivého momentu, což umožňuje vyšší převody, a tak ve skutečnosti přináší lepší spotřebu paliva než atmosférický motor stejné velikosti!
Tlačíme stále málo?
Bohužel Saab dojel na to, že fanouškovská základna byla dost úzká. A taky na to, že ať byl turbokompresor jakýkoli, vždy záleželo na kvalitě oleje a zrovna Saab často neměl dobře odvětranou vanu, což vedlo k degradaci oleje a…
Umřela však nízkotlaká turba? Nikoliv. Právě vícestupňová kompresorová soustrojí jsou toho důkazem. Nízkotlaké turbo totiž může být malé a rychlé. Výrazně tak snižuje turbolag. Zařazením k výfuku tak začne působit velmi rychle. Chytá se od minimálních otáček a i když z nízkotlakých se často přesunula k střednětlakým díky elektronické regulaci, stejně o nich můžeme hovořit jako o následovnících velkého Saabu.
Odborníci upozorňují, že právě nízkotlaká turba byla ve svém principu základem celé generace nových spalovacích agregátů, které by pracovaly s minimální spotřebou a emisemi. Jenže se na ně nedostalo. Hon na emise a bohužel i za výkonem zašlapal do prachu tuhle technologii, která v osobních automobilech za pár let přestane mít své místo.
Zdroj info: Saab.
Zdroj médií: Saab, Oldsmobile.
Zdroj médií: Saab, Oldsmobile.
