By Jim Middlebrook
A kérdés mindig felmerül: miért választják az autógyártók (OE) szinte mindig a roots típusú kompresszorokat? Az egyszavas válasz az ár. Persze, lehetnek más befolyások is, mint például a beszállítónak a tier-one státuszra vonatkozó követelménye, vagy az extrém marketing erőfeszítések, amelyeket a méretgazdaságosság miatt egyetlen centrifugális gyártó sem tud elérni. De az OEM-ek számára az olcsó ár elég meggyőző ahhoz, hogy ellensúlyozza a gyökértömegű kompresszorral kapcsolatos összes hiányosságot. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a gyökér típusú kompresszorokat kompresszornak lehet nevezni, de kompresszornak nem, mert nem az; ez egy légmozgató.
Az egyik tévhit az ilyen gyökérfeltöltők légáramlási útvonalával kapcsolatos: a levegő nem a rotorokon keresztül vagy a rotorok között áramlik, hanem körbe, a ház oldalain a rotorok üregein belül. A gyökfeltöltő a rotor és a ház közötti kamrában, a rotor lapátjai közötti üregben tartja a levegőt, és ezt a csapdába esett levegőt a kimeneti oldalra, a motor szívócsőjéhez szállítja. Azáltal, hogy a levegő nagyobb sebességgel kerül a szívócsőbe, mint amennyit a motor fogyaszt, nyomás alakul ki. Minden alkalommal, amikor a csapdába esett levegő kamrája a szívócső felé nyílik, a korábban nyomás alatt lévő szívócső levegője visszafelé áramlik a kamrába, amíg a nyomás normalizálódik, majd a kamra bezáródik és a forgórészek összefogásával elszívódik. Ez a “visszafordulás”, valamint a belső szivárgás az egyes rotorok és a ház között, valamint a levegőnek követnie kell a kanyargós áramlási útvonalat, ezért a gyökfeltöltő a legkevésbé hatékony a rendelkezésre álló típusok közül. Ráadásul ez az impulzusos szállítás hangos és kellemetlen visítást eredményez magasabb fordulatszámon. Míg a fent említett eljárás alacsony nyomáson, mondjuk 5-6 psig nyomáson elfogadható teljesítményt nyújt, az egy atmoszféra (14,7 psig) és annál magasabb nyomáson történő működés egyértelműen megmutatja a készülék korlátait. A Roots kompresszor nagyobb nyomáson történő üzemeltetésekor valószínű, hogy a felvett teljesítmény felét nem a nyomás, hanem a hő előállítása emészti fel. Ez nagyjából nagyon alacsony, 50%-os vagy az alatti adiabatikus hatásfokot jelentene. Lehetséges, hogy egy centrifugális is ennyire gazdaságtalanul működik, de ez egy kivételesen rosszul megtervezett és méretezett berendezésnek lenne köszönhető, és biztosan nem lenne jellemző.
Amikor a feltöltő hatásfok kifejezését használjuk, akkor az adiabatikus hatásfok alatt azt értjük, hogy mennyire jól működik a feltöltési folyamat. Az egész feltöltési folyamat a levegő sűrűségének növeléséről szól (a levegő nyomás alá helyezése vagy tömörítése), és egy nem hatékony feltöltő több hőt ad a levegőnek e folyamat során, és így csökkenti a sűrűséget, mint egy hatékony. Továbbá, ez a hő nem ingyen van, hanem a motor parazita teljesítményelvonásával vásárolták meg.
Néhány gyártó megpróbálja félrevezetni vagy összezavarni a vásárlókat azzal, hogy az adiabatikus helyett a volumetrikus hatásfok kifejezést használja, így egy nagyon kedvező, általában kilencven százalék körüli számot tud megjeleníteni. A térfogati hatásfok kifejezés csak arra vonatkozik, hogy a kamrák mennyire jól töltődnek meg, és kevés köze van ahhoz, hogy a kompresszor mennyire jól működik; ez a kifejezés csak a térfogat-kiszorításos berendezésekre vonatkozik, a centrifugálisokra nem. Mások, még a nagy OEM-beszállítók is, néha olyan értékesítési anyagokat vagy kompresszortérképeket kínálnak, amelyek valószínűtlen teljesítményt és/vagy kompresszorhatásfokot mutatnak (nekik biztosan van egy szalmaszál a Kool-Aidben).
Néhányan buzgón hangsúlyozzák, hogy a gyökértípusú kompresszor nagyon alacsony motorfordulatszámon1 is lökést ad. Ez igaz; alacsony fordulatszámon több lökettérfogatot adnak, mint a centrifugális, és kevesebbet magas fordulatszámon, de ez a tulajdonság sokkal kevésbé hasznos, mint elsőre látszik. Először is, a túlzott lökettérfogat nem használható ki ilyen alacsony fordulatszámon. A legtöbb motoron a gyújtás időzítését jelentősen hátráltatni kell a pusztító detonáció elkerülése érdekében, így nagyon valószínű, hogy nem valósul meg nettó teljesítménynövekedés, különösen ha figyelembe vesszük a parazita hajtási veszteségeket. Másodszor, az újabb nagy teljesítményű, változó szelepvezérlésű és szívócsöves motorok több mint elegendő alacsony fordulatszámú teljesítményt nyújtanak ahhoz, hogy meghaladják a gumiabroncsok vonóerejét. Harmadszor, a teljesítmény nem az alacsony fordulatszámon keletkezik. Negyedszer, amikor a gyökerek hívei a “görbe alatti területre” mutatnak rá, általában arra hivatkoznak, hogy a görbének nagyon rosszul kellene kinéznie. A manapság elterjedt magasabb lökettérfogatszintek nincsenek feltüntetve, és senki sem tudja megmagyarázni ennek a fantomterületnek a matematikai jelentőségét! Továbbá figyelmen kívül hagyják a gyökérfeltöltők hőfelszívódását és a gyökértípus eredendően “orrba vágó” teljesítményét magasabb motorfordulatszámon, éppen akkor, amikor egy nagy teljesítményű járműnek a legjobban kellene húznia.
A hasonló teljesítményhez egy gyökérfeltöltő többszörösen nagyobb teljesítményű, mint egy centrifugális, és általában nagyobb, nehezebb töltethűtő rendszert igényel. Emellett szükségszerűen a lehető legrosszabb helyre kerül: jó magasan és elöl, az összes többi súly tetején. Egy hozzáértő körvezető megérezheti ezt a nemkívánatos súlyt.
Egy gyökér típusú kompresszor hozzáadása egy olyan motorhoz, amely tuningolt futókkal, vagy változó futókkal rendelkező szívórendszerrel rendelkezik, általában a tuningolt rendszer eltávolítását és ezen ingyenes előnyök elvesztését igényli. A centrifugális nem igényli ezt az eltávolítást, és a motorba épített összes tuning továbbra is élvezhető.
A V8-as motorok tipikus gyökfeltöltőjének forgó tömege nagy, és a legtöbb centrifugális kompresszorhoz képest nagyon nagy a tehetetlensége. A teljesítmény, ami ennek a tehetetlenségnek a felgyorsításához, felgyorsításához vagy lelassításához szükséges, hatalmas lehet, és ez független attól, hogy ténylegesen hasznos munkát végez-e.
Egy gyökér típusú kompresszorral tehát:
Egy zajos, nehéz, nagy tehetetlenségű, rosszul elhelyezett, levegőmozgató szerkezetet kapunk, amely túl sok lökettérfogatot ad, amikor nem tudjuk használni, és nem eleget, amikor tudjuk, amely ugyanolyan jó fűtőberendezés, mint kompresszor, amely teljes bemelegedés után még alacsonyabb teljesítményt mutat. És amikor a profilozók azt a nagy lóerőszámot villantják a You tube-on, két dologra lehet fogadni, ez egy első “húzás” volt lehűtött motorral, és nem fognak egy második “húzást” mutatni, mert az sokkal alacsonyabb lesz, és egy harmadik húzás, még inkább.
A centrifugális kompresszorok egy másik ligában játszanak. Könnyedén nagyobb nyomást és áramlást tudnak produkálni, mint a gyökérkompresszoros típusok, és sokkal hatékonyabbak, különösen nagyobb nyomásarányoknál.”
A Car and Driver 2012. februári számából “My Not-So-Little Pony” A Ford SVT főmérnökét, Jamal Hameedi-t idézte: “Már így is több volt az első fokozatban a nyomaték, mint amire szükségünk volt, így ez megkönnyíti az autó elindítását”. Ez a Mustang GT500 végső áttételének emelésére utal.
A számok
Tesztpont:
Áramlás: 71,2 M/min (960 CFM)
Nyomás: 21,72 PR (10,6 psig)
Ambient:
Temp. 70°F
Nyomás: 29.83 In. Hg. (14.65 psia)
|
A fenti információkat egy nagy gyökértípusú gyártó nyomtatott kompresszortérképéből és a Vortech kompresszortérképéből szereztük be egy V-3 Si kompresszorhoz. A fenti tesztpontot azért használtuk, hogy összhangban legyen a cikkben használt GM LS7-es telepítéssel. Egy normál centrifugális kompresszor telepítése a V-3 Si kompresszor kiváló, 78%-os csúcshatékonyságát használná.
De várj, van még más is!
A Road & Track cikkében (“Corvette Fever”, 2012. április) egy természetesen szívó Corvette Z06-ot hasonlítottak össze egy roots kompresszorral feltöltött ZR1-gyel. A motortól eltekintve az autók gyakorlatilag azonosak voltak, (gumik, kerekek, fékek, opciók, stb.). A ZR1 a kompresszor miatt valóban 95 kilóval többet nyomott, mint a Z06, de nagyobb első splitterrel is rendelkezett. Az autókat ugyanazon a pályán, ugyanaz a versenyző vezette, ugyanazon a napon. A ZR1 állítólag 133 LE-vel többet tud, mint a Z06 (638 vs 505), de szerintem ez a “besorolás” még a bemelegedés előtt kell, hogy legyen. A cikkben: “…Tommy Milner körülbelül 1 másodperccel gyorsabb volt a Spring Mountain körül a Z06-tal, mint a ZR1-gyel.” Nos, ez nagyjából mindent elmond. Várjunk csak, a cikkben szereplő Lapping Analysis szerint a Z06 gyorsabb volt a pálya legegyenesebb szakaszán, és ez tényleg mindent elmond. A gyökeres kompresszor valójában lassabbá tette az autót, mint a szívóautót a hőelnyelés miatt. A centrifugális feltöltő nem szenved ezekből a hiányosságokból.
Szóval, amikor egy feltöltőrendszert választunk: