Konkurent dla turbo

Piątek, 16 maja 2014 (15:00)
Ten artykuł możesz przeczytać również w wersji mobilnej »

W "Motorze" nr 39 z 25 września 1983 roku - prezentacja Lancii Trevi Volumex VW z jednostką z doładowaniem wypornościowym.

Zdjęcie

Lancia Trevi Volumex VW - pierwszy samochód nowej grupy z doładowaniem wypornościowym. Własności jezdne są bardzo korzystne, gdyż silnik jest niezwykle elastyczny i można go obciążać już od 1500 obr/min. /Lancia
Lancia Trevi Volumex VW - pierwszy samochód nowej grupy z doładowaniem wypornościowym. Własności jezdne są bardzo korzystne, gdyż silnik jest niezwykle elastyczny i można go obciążać już od 1500 obr/min.
/Lancia

Zdjęcie

"Motor" 39/1983 /Motor
"Motor" 39/1983
/Motor

Wynalazek sprężarki "zwykłej", w której dwa dwu- lub trójramienne wiatraki, obracając się w przeciwnych kierunkach, przetłaczają powietrze czy mieszankę palną do kolektora ssącego i silnika, jest niemal tak stary jak turbodoładowanie. W samochodach pojawił się jednak w pierwszej kolejności, bo już w latach 20. Początkowo sprężarkę wypornościową, jak ją dzisiaj nazywamy, stosowano w pojazdach sportowych, dopiero później trafiła ona do dużych samochodów osobowych najwyższej klasy, a także święciła triumfy w samochodach wyścigowych startujących w ówczesnych imprezach typu Grand Prix.

W okresie powojennym, kiedy odbudowywano niemal cały przemysł samochodowy w Europie, zainteresowanie sprężarką mogło być tylko teoretyczne, gdyż brakowało paliwa, a zapotrzebowanie na samochody sportowe, czy w ogóle pojazdy o podwyższonej mocy, było znikome. Dalej więc sprężarka pozostawała jedynie w polu widzenia konstruktorów samochodów wyczynowych, ale i tu z biegiem czasu, w miarę rozwoju wiedzy o skutecznym napełnianiu cylindrów pod ciśnieniem atmosferycznym, traciła wpływy.

Reklama

Począwszy od lat 60. zaczęła się era silnika bezsprężarkowego w wyścigach formuły Grand Prix, dopiero niedawno przerwana zwycięskim atakiem jednostek napędowych wyposażonych w turbodoładowanie. Ta ostatnia forma napełniania cylindrów zyskuje też zwolenników w samochodach osobowych średniej i wyższej klasy. Ba, opracowano nawet tak małe turbosprężarki, że można stosować je do silników o pojemności zaledwie 1000-1200 cm3.

W świecie konstruktorów samochodowych wielkie zdziwienie wywołała więc decyzja Fiata, który w modelu Lancia Trevi wprowadził sprężarkę wypornościową. Trevi to dość luksusowo wyposażony samochód średniej klasy, z silnikiem o pojemności 2 dm3, wyposażonym w 2 wałki rozrządcze w wersji standardowej zasilanym z gaźników. Zamiarem producentów jest obecnie wyposażenie co najmniej 30% produkowanych samochodów tego typu w sprężarkę Roots. Doładowanie nie przekracza przy tym 4,5 kPa (0,45 kG/cm2). Tym niemniej uznano za konieczne obniżenie stopnia sprężania z 8,9 do 7,5, a także instalowanie wzmocnionej uszczelki pod głowicą.

Zdjęcie

Widok zewnętrzny sprężarki umieszczonej w Lancii Trevi Volumex między gaźnikiem i silnikiem. /Motor
Widok zewnętrzny sprężarki umieszczonej w Lancii Trevi Volumex między gaźnikiem i silnikiem.
/Motor

Zawory wydechowe są drążone i chłodzone sodem, silnik otrzymał ponadto wzmocnione łożyskowanie wału korbowego i korbowodu. W układzie olejenia pojawiła się chłodnica, zmniejszono czasy współotwarcia zaworów, i to dość znacznie, bo o 7 stopni w zwrocie zewnętrznym i aż 18 stopni w zwrocie wewnętrznym. Konieczne były oczywiście zmiany w charakterystyce przyrządu zapłonowego, a także korekty przełożeń skrzyni biegów i przekładni głównej.

Sprężarka, jakiej użyto, ma obudowę wykonaną jako precyzyjny odlew z lekkiego stopu, wewnątrz którego umieszczono wirniki z żeliwa sferoidalnego. Dzięki odpowiedniemu dobraniu materiałów można było zmniejszyć szczeliny pomiędzy wirnikami a ściankami sprężarki. Dla dobrego działania sprężarki szczeliny te nie mogą być w żadnym przypadku szersze niż 0,1 mm. Konstruktorom udało się zejść znacznie poniżej tej wartości.

Zalety sprężarki wypornościowej to przede wszystkim natychmiastowe reagowanie na wzrost obrotów, a także bardzo dobre mieszanie paliwa z powietrzem jeśli przyjęto układ, w którym sprężarka umieszczona jest między gaźnikiem i silnikiem. Co więcej, parowanie paliwa odbiera tak dużo ciepła od mieszanki, że można bez obawy stosować nawet znacznie wyższe niż w Lancii ciśnienie sprężania bez konieczności przechładzania mieszanki, co coraz częściej musi mieć miejsce (oczywiście w odniesieniu do powietrza) w silnikach z turbodoładowaniem. Użycie wtrysku paliwa staje się więc bezprzedmiotowe, wystarcza w zupełności zwykły gaźnik.

Wadą sprężarki wypornościowej jest to, że nie pracuje ona za darmo, lecz wymaga do napędu dość znacznej mocy, w przypadku Lancii Trevi Volumex od 2,5 do 5,5 kW. Choć w dolnym zakresie obrotów urządzenie to zapewnia bardzo dużą elastyczność silnika, to sprawność działania układu spada w miarę wzrostu obrotów i pod tym względem turbosprężarka lepiej nadaje się do silników mających za zadanie przede wszystkim dostarczać dużo mocy "u góry". Jeśli wszakże chodzi nam o elastyczność, sprężarka wypornościowa jest bez wątpienia najlepszym sposobem uzyskania celu po... zwykłym powiększeniu pojemności skokowej.

Zdjęcie

Schemat działania sprężarki wypornościowej mogącej tłoczyć zarówno powietrze, jak i mieszankę. Oba wirniki połączone są ze sobą kołami zębatymi. /Motor
Schemat działania sprężarki wypornościowej mogącej tłoczyć zarówno powietrze, jak i mieszankę. Oba wirniki połączone są ze sobą kołami zębatymi.
/Motor

W wielu krajach obowiązuje wszakże progresja podatkowa i opłaty rejestracyjne za samochód o pojemności powyżej 2000 cm3 są np. we Włoszech bardzo wysokie. Stąd właśnie ograniczenie pojemności skokowej i dążenie do obejścia tej przeszkody.

Wzrost mocy po zastosowaniu sprężarki jest dość niewielki, jeśli ograniczy się ciśnienie podawanej mieszanki. W Lancii z 85 kW (115 KM) bez doładowania moc podskoczyła do 99 kW (135 KM). Interesujące, że wartości zużycia paliwa przy stałych prędkościach jazdy są prawie takie same dla obu rodzajów silników.

Lancia Trevi Volumex VW

liczba zdjęć: 8

Czy więc sprężarka wejdzie na stałe do arsenału środków, jakimi dysponuje konstruktor nowoczesnej jednostki napędowej? Sądzić można, że tak, i to nie tylko w odniesieniu do silników benzynowych, lecz również wysokoprężnych. Przykładowo Volkswagen bada prototyp takiego zestawu, w którym powietrze nie jest przy zwolnieniu pedału nadal sprężone bez celu, gdyż kieruje się je na powrót ną stronę wlotową sprężarki oszczędzając w ten sposób energię, a więc i paliwo. Sprężarka wypornościowa będzie wszakże musiała stoczyć walkę o swe istnienie. Jej konkurentami jest przecież i turbo: sprężarka i tzw. system Comprex. Ten ostatni nadaje się szczególnie dobrze właśnie do silników wysokoprężnych.

Odpowiedź pełną uzyskamy w ciągu najbliższych siedmiu, ośmiu lat.

Tomasz Sobiecki

Lancia - śmierć kliniczna - WIADOMOŚCI MOTORYZACYJNE

Używana Lancia Kappa (1994-2001) - OPINIE O SAMOCHODACH

Artykuł pochodzi z kategorii: "Motor" z przeszłości

Zobacz również