De Jim Middlebrook
Întotdeauna se pune întrebarea: de ce producătorii auto (OEs) aleg aproape întotdeauna un supraalimentator de tip Roots? Răspunsul într-un singur cuvânt este prețul. Sigur, pot exista și alte influențe, cum ar fi cerința furnizorului de a avea statutul de tier-one sau eforturile extreme de marketing pe care niciun producător centrifugal nu le poate egala, datorită economiilor de scară. Dar prețul ieftin pentru producătorii de echipamente originale este suficient de convingător pentru a compensa toate deficiențele asociate cu compresorul de tip roots. Vă rugăm să rețineți că tipul roots poate fi numit supraalimentator, dar nu compresor, pentru că nu este; este un dispozitiv de deplasare a aerului.
O concepție greșită se referă la traseul fluxului de aer pentru aceste supraalimentatoare Roots: aerul nu curge prin sau între rotoare, ci mai degrabă în jurul, pe părțile laterale ale carcasei, în interiorul golurilor rotoarelor. Supraalimentatorul roots captează aerul într-o cameră între rotor și carcasă, în golul dintre lobii rotorului, și transportă acest aer captat pe partea de ieșire, la colectorul de admisie al motorului. În virtutea deplasării aerului în colector la o rată mai mare decât îl consumă motorul, se creează presiune. De fiecare dată când camera de aer reținut se deschide către colector, aerul presurizat anterior din colector intră invers în cameră până când presiunea se normalizează, apoi camera este închisă și evacuată pe măsură ce rotoarele se angrenează între ele. Această „inversiune”, plus scurgerile interne între fiecare rotor, precum și între rotor și carcasă, combinate cu traseul tortuos pe care trebuie să îl urmeze aerul, reprezintă motivul pentru care supraalimentatorul de tip roots este cel mai puțin eficient dintre tipurile disponibile. În plus, această livrare pulsatorie are ca rezultat un țipăt puternic și neplăcut la viteze mai mari. În timp ce procedeul menționat mai sus poate oferi performanțe rezonabile la presiuni scăzute, să spunem 5 sau 6 psig, funcționarea la o atmosferă (14,7 psig) și mai mult, arată clar limitele dispozitivului. La funcționarea unui compresor Roots la presiuni mai mari, este probabil ca jumătate din puterea de intrare să fie consumată pentru a produce căldură și nu presiune. Acest lucru ar indica, în linii mari, o eficiență adiabatică foarte scăzută, de 50% sau mai puțin. Este posibil ca și un centrifugal să funcționeze la fel de ineficient, dar acest lucru s-ar datora unei instalații proiectate și dimensionate excepțional de prost și cu siguranță nu ar fi tipic.
Când folosim termenul de eficiență a supraalimentării, ne referim la eficiența adiabatică ca expresie a modului în care funcționează procesul de supraalimentare. Tot acest proces de supraalimentare constă în creșterea densității aerului (presurizarea sau comprimarea aerului), iar un supraalimentator ineficient va introduce mai multă căldură în aer în timpul acestui proces și, prin urmare, va reduce densitatea, decât unul eficient. Mai mult, acea căldură nu este gratuită, ci a fost cumpărată de o scurgere de energie parazită a motorului.
Câțiva producători vor încerca să inducă în eroare sau să confunde cumpărătorii folosind termenul de eficiență volumetrică în loc de adiabatică, astfel încât să poată afișa un număr foarte favorabil, de obicei în intervalul nouăzeci la sută. Termenul de eficiență volumetrică se referă doar la cât de bine sunt umplute camerele și are puțin de-a face cu cât de bine funcționează supraalimentatorul; acest termen se aplică doar dispozitivelor cu deplasare pozitivă și nu și celor centrifugale. Alții, chiar și marii furnizori OEM, vor oferi uneori materiale de vânzare sau hărți ale compresorului care arată performanțe improbabile și/sau randamente de supraalimentare, (cu siguranță au un pai în Kool-Aid).
Câțiva sunt nerăbdători să sublinieze că supraalimentatorul de tip roots va face supraalimentare la turații foarte mici ale motorului1. Acest lucru este adevărat; ei fac mai multă amplificare decât un centrifugal la turație mică și mai puțină la turație mare, dar această caracteristică este mult mai puțin utilă decât ar părea la prima vedere. În primul rând, nu se poate utiliza o supraalimentare excesivă la aceste viteze mici. La majoritatea motoarelor, momentul de aprindere trebuie să fie semnificativ întârziat pentru a evita detonarea distructivă, încât este foarte probabil să nu se realizeze nicio creștere netă a puterii, mai ales dacă se iau în considerare pierderile parazite de antrenare. În al doilea rând, noile motoare de înaltă performanță cu distribuție variabilă a supapelor și canale de admisie au mai mult decât suficientă putere la turație redusă pentru a depăși tracțiunea disponibilă a pneurilor. În al treilea rând, nu la turația joasă a motorului se produce puterea. În al patrulea rând, atunci când susținătorii rădăcinilor subliniază „zona de sub curbă”, aceștia se referă, de obicei, la o mare denaturare a ceea ce ar trebui să arate curba. Nivelurile mai ridicate de supraalimentare, care sunt obișnuite astăzi, nu sunt prezentate și nimeni nu poate explica semnificația matematică a acestei zone fantomatice! Mai mult decât atât, ei ignoră absorbția de căldură și performanța inerentă a supraalimentării de tip roots la turații mai mari ale motorului, chiar atunci când un vehicul de înaltă performanță ar trebui să tragă cel mai tare.
Pentru o putere similară, un compresor de tip roots va fi de câteva ori mai mare decât un compresor centrifugal și, în general, va necesita un sistem de răcire a încărcăturii mai mare și mai greu. De asemenea, este plasat în mod necesar în cea mai proastă locație posibilă: foarte sus și în față, chiar deasupra tuturor celorlalte greutăți. Un pilot de circuit competent poate simți această greutate nedorită.
Adăugarea unui supraalimentator de tip roots la un motor care are un sistem de admisie cu racorduri reglate, sau cu racorduri variabile, va necesita, de obicei, îndepărtarea sistemului reglat și pierderea acelor beneficii gratuite. Un compresor centrifugal nu necesită această îndepărtare și toate reglajele motorului pot fi în continuare apreciate.
Masa rotativă a unui compresor de tip roots tipic pentru un V8 este mare, cu o inerție foarte mare în comparație cu majoritatea compresoarelor centrifugale. Puterea necesară pentru a accelera această inerție, pentru a o accelera sau a o încetini poate fi uriașă, iar acest lucru este independent de efectuarea efectivă a oricărei lucrări utile.
Atunci, cu un compresor de tip roots obțineți:
Un dispozitiv de mișcare a aerului zgomotos, greu, cu inerție mare, prost amplasat, care produce prea mult impuls atunci când nu îl puteți folosi și nu suficient atunci când puteți, care este un încălzitor la fel de bun ca și un compresor, care prezintă performanțe și mai scăzute după o încălzire completă. Iar atunci când profilerii afișează acel număr mare de cai putere pe You tube, puteți paria pe două lucruri, a fost o primă „tragere” cu un motor răcit și nu vor arăta o a doua „tragere” pentru că va fi mult mai mică, iar o a treia tragere, și mai mult.
Compresoarele centrifuge sunt într-o altă ligă. Ele pot face cu ușurință mai multă presiune și debit decât un compresor de tip roots și sunt mult mai eficiente, în special la rapoarte de presiune mai mari.
1FDin numărul din februarie2012 al revistei Car and Driver „My Not-So-Little Pony”, inginerul șef al Ford SVT, Jamal Hameedi, a fost citat: „Aveam deja mai mult cuplu la prima treaptă de viteză decât aveam nevoie, așa că acest lucru face mai ușoară lansarea mașinii”. Aceasta referindu-se la creșterea raportului final de transmisie pe Mustang GT500.
Celelalte cifre
Punctul de încercare:
Curent: 71,2 M/min (960 CFM)
Presiune: 21,72 PR (10,6 psig)
Ambient:
Temp. 70°F
Presiune: 29,83 In. Hg. (14.65 psia)
|
Informațiile de mai sus au fost obținute din harta tipărită a compresorului unui producător major de tip roots și din harta compresorului Vortech pentru un V-.3 Si. Punctul de testare de mai sus a fost folosit pentru a fi în concordanță cu o instalație GM LS7, așa cum a fost folosită în articol. O instalație normală de supraalimentare centrifugală ar utiliza eficiența de vârf superioară de 78% a compresorului V-3 Si.
Dar așteptați, mai este ceva!
În articolul Road & Track („Corvette Fever”, aprilie 2012), un Corvette Z06 aspirat natural a fost comparat cu un ZR1 supraalimentat roots. În afară de motor, mașinile erau practic identice, (anvelope, jante, frâne, opțiuni și așa mai departe). ZR1, din cauza supraalimentării, cântărea cu 95 de kilograme mai mult decât Z06, dar avea și un splitter frontal mai mare. Mașinile au fost conduse pe aceeași pistă, de același pilot, în aceeași zi. Se presupune că ZR1 are cu 133 CP mai mult decât Z06 (638 față de 505), dar cred că acest „rating” trebuie să fie înainte ca lucrurile să se încălzească. În articol: „…Tommy Milner a fost cu aproximativ 1 sec. mai rapid în jurul Spring Mountain cu Z06 decât cu ZR1.” Ei bine, asta spune cam totul. Așteptați, analiza de tur de pistă din articol arată că Z06 a fost mai rapid pe cea mai dreaptă parte a pistei, iar asta spune totul. De fapt, supraalimentarea rădăcinilor a făcut ca mașina să fie mai lentă decât cea cu aspirație naturală din cauza temperaturii. Un compresor centrifugal nu suferă niciunul dintre aceste neajunsuri.
Deci, atunci când alegeți un sistem de supraalimentare: Vreți putere, sau vreți un decor?
.