By Jim Middlebrook
Zawsze pojawia się pytanie: dlaczego producenci samochodów (OE) prawie zawsze wybierają roots type supercharger? Jednym słowem odpowiedź brzmi: cena. Jasne, mogą istnieć inne wpływy, takie jak wymóg dostawcy, aby uzyskać status „tier-one” lub ekstremalne wysiłki marketingowe, którym żaden producent odśrodkowy nie może dorównać ze względu na korzyści skali. Ale niska cena dla producentów OEM jest wystarczająco przekonująca, aby zrekompensować wszystkie niedociągnięcia związane z doładowaniem typu roots. Należy pamiętać, że doładowanie typu roots można nazwać doładowaniem, ale nie sprężarką, ponieważ nią nie jest; jest to urządzenie do przemieszczania powietrza.
Jednym z błędnych założeń jest ścieżka przepływu powietrza w doładowaniach typu roots: powietrze nie przepływa przez wirniki lub pomiędzy nimi, ale raczej wokół nich, po bokach obudowy, w pustych przestrzeniach wirników. Sprężarka Rootsa zatrzymuje powietrze w komorze pomiędzy wirnikiem a obudową, w pustej przestrzeni pomiędzy łopatkami wirnika, i transportuje to uwięzione powietrze do strony wylotowej, do kolektora dolotowego silnika. Dzięki temu, że powietrze dostaje się do kolektora z prędkością większą niż zużywa go silnik, powstaje ciśnienie. Za każdym razem, gdy komora z uwięzionym powietrzem otwiera się na kolektor, powietrze z kolektora, które wcześniej było pod ciśnieniem, wraca do komory, dopóki ciśnienie się nie unormuje, po czym komora jest zamykana i wydalana, gdy wirniki się zazębiają. Ta „rewersja”, plus wewnętrzne przecieki pomiędzy każdym wirnikiem, jak również obudową, w połączeniu z krętą ścieżką przepływu, którą musi podążać powietrze, jest powodem, dla którego doładowanie typu roots jest najmniej wydajnym z dostępnych typów. Dodatkowo, to pulsacyjne dostarczanie powietrza powoduje głośny i nieprzyjemny wrzask przy wyższych prędkościach. Podczas gdy wyżej opisany proces może oferować rozsądne osiągi przy niskich ciśnieniach, powiedzmy 5 do 6 psig, praca przy ciśnieniu jednej atmosfery (14,7 psig) i wyższym wyraźnie pokazuje ograniczenia urządzenia. Podczas pracy doładowarki Rootsa przy wyższych ciśnieniach, prawdopodobnie połowa mocy wejściowej jest zużywana na wytworzenie ciepła, a nie ciśnienia. Wskazywałoby to z grubsza na bardzo niską sprawność adiabatyczną na poziomie 50% lub poniżej. Jest możliwe, aby wirówka działała tak nieefektywnie również, ale byłoby to spowodowane wyjątkowo źle zaprojektowaną i zwymiarowaną instalacją i z pewnością nie byłoby typowe.
Gdy używamy terminu sprawność turbosprężarki, mamy na myśli sprawność adiabatyczną jako wyraz tego, jak dobrze działa proces doładowania. Cały proces doładowania polega na zwiększaniu gęstości powietrza (sprężaniu lub kompresji powietrza), a nieefektywna turbosprężarka będzie wprowadzać więcej ciepła do powietrza podczas tego procesu, a tym samym zmniejszać gęstość, niż efektywna. Ponadto, że ciepło nie jest wolny, to został zakupiony przez pasożytnicze drenażu mocy na silniku.
Niektórzy producenci będą próbować wprowadzić w błąd lub mylić kupujących używając terminu wydajność objętościowa zamiast adiabatycznego, więc mogą wyświetlić bardzo korzystny numer, zwykle w zakresie dziewięćdziesięciu procent. Termin wydajność objętościowa odnosi się tylko do tego, jak dobrze komory są wypełnione i ma niewiele wspólnego z tym, jak dobrze działa supercharger; termin ten stosuje się tylko do urządzeń wyporowych, a nie do odśrodkowych. Inni, nawet duzi dostawcy OEM, będą czasami oferować materiały sprzedażowe lub mapy sprężarek pokazujące nieprawdopodobną wydajność i/lub sprawność doładowania, (oni zdecydowanie mają słomkę w Kool-Aid).
Niektórzy są chętni do wskazania, że doładowanie typu roots zrobi doładowanie przy bardzo niskich obrotach silnika1. Jest to prawda; wytwarzają one więcej doładowania niż odśrodkowe przy niskich obrotach i mniej przy wysokich, ale ta cecha jest znacznie mniej pomocna niż mogłoby się wydawać. Po pierwsze, nadmierne doładowanie nie może być wykorzystane przy tych niskich prędkościach. W większości silników zapłon musi być znacznie opóźniony, aby uniknąć niszczącej detonacji, więc jest bardzo prawdopodobne, że żaden wzrost mocy netto nie jest realizowany, szczególnie biorąc pod uwagę pasożytnicze straty napędu. Po drugie, nowsze silniki o wysokich osiągach ze zmiennymi fazami rozrządu zaworów i kanałami wlotowymi mają więcej niż wystarczającą moc przy niskich obrotach, aby przekroczyć dostępną trakcję opon. Po trzecie, niskie obroty silnika nie są miejscem, gdzie powstaje moc. Po czwarte, kiedy zwolennicy korzeni wskazują na „obszar pod krzywą”, zwykle odnoszą się do ogromnego przeinaczenia tego, jak powinna wyglądać krzywa. Wyższe poziomy doładowania, które są dziś powszechne, nie są pokazywane i nikt nie potrafi wyjaśnić matematycznego znaczenia tego fantomowego obszaru! Ponadto ignorują one nasiąkanie ciepłem i nieodłączne „wścibskie” działanie typu roots przy wyższych obrotach silnika, właśnie wtedy, gdy pojazd o wysokich osiągach powinien ciągnąć najmocniej. Ponadto jest ona z konieczności umieszczona w najgorszym możliwym miejscu: wysoko i do przodu, tuż nad całą resztą masy. Kompetentny kierowca może poczuć ten niepożądany ciężar.
Dodanie roots type supercharger do silnika, który ma dostrojone kanały lub zmienne kanały, system dolotowy będzie zazwyczaj wymagał usunięcia dostrojonego systemu i utraty tych darmowych korzyści. Sprężarka odśrodkowa nie wymaga takiego demontażu, a wszystkie dostrojenia silnika mogą być nadal doceniane.
Masa wirująca typowej rootsowej turbosprężarki do V8 jest duża, z bardzo dużą bezwładnością w porównaniu do większości sprężarek odśrodkowych. Moc potrzebna do przyspieszenia tej bezwładności, aby ją przyspieszyć lub spowolnić może być ogromna i jest to niezależne od wykonywania jakiejkolwiek użytecznej pracy.
Więc z roots type supercharger otrzymujesz:
Hałaśliwe, ciężkie, o dużej bezwładności, źle umiejscowione, poruszające powietrze urządzenie, które robi za dużo doładowania kiedy nie możesz go użyć i za mało kiedy możesz, które jest tak samo dobrym grzejnikiem jak i doładowaniem, które pokazuje nawet niższe osiągi po pełnym rozgrzaniu. A kiedy profilerzy błyskają tą dużą liczbą koni mechanicznych na You tube, możesz założyć się o dwie rzeczy, to było pierwsze „pociągnięcie” z ochłodzonym silnikiem i nie pokażą drugiego „pociągnięcia”, ponieważ będzie ono znacznie niższe, a trzecie pociągnięcie, jeszcze bardziej.
Sprężarki odśrodkowe są w innej lidze. Mogą one łatwo zrobić więcej ciśnienia i przepływu niż korzenie typu i są znacznie bardziej wydajne, zwłaszcza przy wyższych współczynnikach ciśnienia.
1From February2012 wydanie Car and Driver „My Not-So-Little Pony” Ford SVT główny inżynier Jamal Hameedi został zacytowany „Mieliśmy już więcej momentu obrotowego pierwszego biegu niż trzeba, więc to sprawia, że łatwiej uruchomić samochód”. To w odniesieniu do podniesienia końcowego przełożenia napędu w Mustangu GT500.
Liczby
Punkt testowy:
Przepływ: 71,2 M/min (960 CFM)
Ciśnienie: 21,72 PR (10,6 psig)
Otoczenie:
Temp. 70°F
Ciśnienie: 29.83 In. Hg. (14.65 psia)
|
Powyższe informacje pochodzą z drukowanej mapy sprężarki głównego producenta typu roots oraz mapy sprężarki firmy Vortech dla sprężarki V-3 Si. Powyższy punkt testowy został użyty, aby być spójnym z instalacją GM LS7, jak to zostało użyte w artykule. Normalna instalacja doładowania odśrodkowego wykorzystałaby wyższą sprawność szczytową sprężarki V-3 Si, wynoszącą 78%.
Ale czekaj, to nie wszystko!
W artykule Road & Track („Gorączka Corvette”, kwiecień 2012) porównano wolnossącą Corvette Z06 z pierwotnie doładowaną ZR1. Poza silnikiem, samochody były praktycznie identyczne, (opony, koła, hamulce, opcje, i tak dalej). ZR1, z powodu doładowania, ważyło 95 funtów więcej niż Z06, ale miało też większy przedni splitter. Samochody były prowadzone na tym samym torze, przez tego samego kierowcę, tego samego dnia. ZR1 ma mieć 133KM więcej niż Z06 (638 vs 505), ale myślę, że ta „ocena” musi być przed rozgrzaniem. W artykule: „…Tommy Milner był o 1 sek. szybszy w Spring Mountain w Z06 niż w ZR1.” Cóż, to mówi samo za siebie. Oh wait, analiza okrążenia w artykule pokazuje, że Z06 był szybszy na najprostszej części toru, a to mówi wszystko. Doładowanie odśrodkowe sprawiło, że samochód był wolniejszy niż wolnossący z powodu przesiąknięcia ciepłem. Doładowanie odśrodkowe nie cierpi na żadną z tych wad.
Więc, przy wyborze systemu doładowania: Czy chcesz mocy, czy chcesz dekoracji?
.