Turbo-punjači i kompresori omogućavaju veću snagu dizel i benzinskih motora, a zadnjih godina su jako popularni u skladu sa trendom “downsizinga”, odnosno smanjenja radne zapremine motora.
Oba sistema se koriste kod motora sa unutrašnjim sagorijevanjem kako bi povećali količinu vazduha koja se ubacuje u motor, a time i goriva. Tako se povećava snaga i efikasnost motora, a smanjuje emisija izduvnih gasova.
Ovi uređaji se razlikuju po tome kako dobijaju snagu za pokretanje, a zabunu često stvaraju i nazivi: u suštini oba sistema su kompresori koji sabijaju vazduh.
Ono što generalno nazivamo kompresorom ugrađenim na automobil koristi snagu motora za svoj rad, tako što je remenom spojen na koljenasto vratilo motora. Remen pokreće lopatice ili pužne prenosnike kompresora koji sabijaju vazduh i usmjeravaju ga u motor.
Sa druge strane, turbo-punjač u kućištu ima turbinu koja se pokreće pomoću izduvnih gasova motora (označeno crvenom bojom na slici) i putem vratila prenosi obrtaje na impeler koji sabija vazduh i preko sistema crijeva ga ubacuje u motor (plava sekcija na slici).
Iako su sada masovno u upotrebi, njihova istorija seže daleko, jer je već početkom 20. vijeka traženo rješenje za povećanje snage motora, koji su tada bili toplotno i mehanički malo opterećeni.
Prvu primjenu su sistemi nadpunjenja imali na avionima, što je pomoglo njihovim motorima da ne gube snagu na velikim visinama zbog razrijeđenog vazduha, ali prošlo je još dosta vremena prije nego što su ušli u širu komercijalnu upotrebu.
Iako su danas nešto manje zastupljeni, kompresori su ipak bili prije ugrađeni na automobil nego turbo-punjači – to su bili Mercedesovi modeli iz 1921. godine, a imali su oznaku ”Kompressor” koju Mercedes postavlja i danas na svoje modele koji imaju ugrađen ovaj sistem.
Prvi koraci ka komercijalizaciji turbo motora načinjeni su tokom 60-ih godina, a konkretno prvi model sa turbo-punjačem je bio Oldsmobile Jetfire, ali zbog grubog rada i velike “turbo-rupe” ovaj automobil nije postigao značajniji uspjeh.
Navedeni fenomen je i razlog zašto je trebalo toliko vremena da se omasovi korištenje turbo-punjača – na niskim obrtajima turbo-punjač ne stvara dovoljan pritisak. Takvi automobili su imali slabo ubrzanje pri nižim obrtajima, a naglo oslobađanje snage na višim obrtajima je vršilo udarno opterećenje na elemente motora i mjenjača i činilo vozilo nepredvidivim.
Razvijanjem sistema elektronskog ubrizgavanja goriva i predstavljanjem turbina promjenljive geometrije, proizvođači su uspjeli da ublaže negativne strane turbo punjača i uvedu ga u masovnu proizvodnju.
Porsche 911 Turbo koji se pojavio 1975. godine je približio turbo-punjače široj publici, a 1978. svijet je ugledao i prvi turbo-dizel: Mercedes 300 SD.
Ne može se reći da je jedan sistem u apsolutnoj prednosti nad drugim, već se mora posmatrati područje primjene da bi se utvrdilo u kojoj disciplini je neki bolji.
U zadnjih 20 godina, dizel motori su više vezani za turbopunjače, a benzinski za kompresore.
Zakonska regulativa EU koja je tražila od proizvođača da njihovi modeli imaju sve nižu emisiju izduvnih gasova je natjerala automobilsku industriju da se okrene turbo-punjačima, koji su tako postali prvi izbor kod modernih dizel motora.
Prednosti turbo-punjača
Razvijaju veću snagu u odnosu na veličinu
Efikasniji su, jer ne uzimaju snagu iz motora, već iz izduvnih gasova
Niža potrošnja goriva
Manje su bučni
Prednosti kompresora
Nema “turbo-rupe” – motori sa ovim sistemom razvijaju snagu linearno kroz obrtaje
Jednostavnija konstrukcija
Manje zagrijavaju vazduh prilikom kompresije, pa ne trebaju veliki interkuler
Nemaju posebno stroge zahtjeve za podmazivanjem
Kada pogledamo listu ovih karakteristika, jasno je zašto su turbo-punjači popularniji. Oni nude veću snagu uz bolju efikasnost, kod uobičajene vožnje omogućavaju nižu potrošnju goriva, a istovremeno smanjuju i količinu izduvnih gasova. Mane kao što je komplikovana konstrukcija i veliko termičko i mehaničko opterećenje njegovih komponenti, prevaziđene su upotrebom kvalitetnih materijala i napretkom na polju motornih ulja.
Kompresori su našli primjenu, pored manjeg broja serijskih automobila, kod sportskih automobila i trkačkih bolida, gdje potrošnja i emisija izduvnih gasova ne igraju ulogu, već je najbitnija momentalna isporuka snage.
Kako ovi mehanizmi imaju svoje prednosti i mane, inženjeri su na pojedine modele automobila ugradili i jedan i drugi i tako na prvi pogled dobili najbolje od oba svijeta.
Mnogi misle da se ovako dobija enormna snaga, ali u praksi se sve svodi na linearno povećanje snage kroz čitav raspon obrtaja.
Prvi automobil sa ugrađenim turbo-punjačem i kompresorom je bila reli verzija modela Lančia Delta S4 iz 1985. godine, koja je iz 1.8 litarskog motora, uz dva interkulera, razvijala 247 KS, što je za ono vrijeme bio fantastičan rezultat.
Kasnije su se pojavili i modeli Nissana, Volva i VW-a, gdje je možda i najpoznatiji VW 1.4 litarski TSI motor iz 2005. godine, sa rasponom snage od 140 do 185 konjskih snaga, koji se ugrađivao u desetak modela VW grupe.
Pored svojih prednosti, ugradnja oba sistema je prilično skupa, pa nije široko rasprostranjena.
Sistemi nadpunjenja će i u sljedećem periodu sigurno činiti sastavni dio svih dolazećih modela, jer trenutno ne postoji bolji način za unaprijeđenje efikasnosti motora.
Više o start-stop sistemima možete pročitati ovdje
Vladimir Grujić
