Celem wyposażenia silnika w sprężarkÄ™ jest zwiÄ™kszenie ciÅ›nienia powietrza doprowadzanego do ukÅ‚adu dolotowego. DziÄ™ki temu do cylindrów trafia wiÄ™ksza ilość powietrza, a zarazem zawartego w nim tlenu. Pozwala to w każdym cyklu spalić wiÄ™kszÄ… ilość paliwa, a zatem uzyskać wiÄ™kszÄ… moc i moment obrotowy.

Po raz pierwszy sprężarkÄ™ zastosowaÅ‚ w 1878 roku szkocki inżynier Dugald Clerk w swoim silniku dwusuwowym – byÅ‚a to sprężarka tÅ‚okowa. Patent na zasilanie silnika spalinowego przez sprężarkÄ™ uzyskaÅ‚ w 1885 roku Gottlieb Daimler, a Louis Renault opatentowaÅ‚ zastosowanie sprężarki odÅ›rodkowej w 1902 roku. ByÅ‚y to wszystko sprężarki z napÄ™dem mechanicznym (zwane czasem kompresorami), czyli napÄ™dzane poprzez przekÅ‚adniÄ™ od waÅ‚u korbowego.

Rodzaje

Pierwsze seryjne samochody wyposażone w sprężarki wprowadziÅ‚ w roku 1921 Mercedes-Benz. Silniki byÅ‚y zaopatrzone w mechaniczne sprężarki Rootsa, wywodzÄ…ce siÄ™ z urzÄ…dzeÅ„ wykorzystywanych w hutnictwie do nadmuchu wielkich pieców. Sprężarka Rootsa zawiera dwie napÄ™dzane synchronicznie krzywki o ksztaÅ‚cie podobnym do ósemki, które obracajÄ…c siÄ™ zachodzÄ… wzajemnie na siebie i w ten sposób wymuszajÄ… przepÅ‚yw powietrza.

Wprowadzona przez Renault sprężarka odÅ›rodkowa ma wyjÄ…tkowo prostÄ… konstrukcjÄ™. Jej jedynym ruchomym elementem jest wirujÄ…cy w odpowiednio uksztaÅ‚towanej obudowie wirnik – tarcza z Å‚opatkami przymocowanymi promieniowo na jej powierzchni. Powietrze, zasysane przez umieszczony centralnie wlot, jest zawirowywane przez Å‚opatki, a siÅ‚a odÅ›rodkowa wyrzuca je w kierunku znajdujÄ…cego siÄ™ na obwodzie obudowy wylotu. Sprężarki odÅ›rodkowe wykorzystywane sÄ… też w turbosprężarkach, jednak przy napÄ™dzie mechanicznym wirujÄ… ze znacznie niższymi prÄ™dkoÅ›ciami.

Trzeci popularny rodzaj sprężarek mechanicznych to sprężarki Å›rubowe. Zasada ich dziaÅ‚ania jest podobna, jak sprężarki Rootsa, jednak zazÄ™biajÄ…ce siÄ™ wirniki majÄ… tu postać Å›rub o bardzo rozciÄ…gniÄ™tym „gwincie”. SprężarkÄ™ Å›rubowÄ… opatentowaÅ‚ w roku 1878 Heinrich Krigar, jednak ówczesne technologie nie pozwalaÅ‚y jeszcze na wykonanie wirników z wystarczajÄ…cÄ… precyzjÄ… i udanÄ… sprężarkÄ™ Å›rubowÄ… zbudowaÅ‚ dopiero w 1935 roku Szwed Alf Lysholm.

Różnice

Czym różniÄ… siÄ™ w praktyce powyższe rozwiÄ…zania? Sprężarka odÅ›rodkowa jest niewielka, tania i niekÅ‚opotliwa w instalacji oraz użytkowaniu, daje jednak stosunkowo niewielki stopieÅ„ sprężania, za to nie wymaga chÅ‚odzenia sprężonego powietrza. Sprężarka Rootsa zapewnia wiÄ™ksze podwyższenie ciÅ›nienia, ale przy sprężaniu powietrze bardziej siÄ™ nagrzewa i konieczne jest wyposażenie jej w intercooler. Sprężarka Å›rubowa odznacza siÄ™ dobrym sprężem, a jednoczeÅ›nie nie powoduje tak silnego nagrzewania powietrza, jak sprężarka Rootsa.

Sprężarki mechaniczne byÅ‚y kiedyÅ› powszechnie wykorzystywane zarówno w motoryzacji, jak i w lotnictwie – mechanicznÄ… sprężarkÄ™ miaÅ‚ 1000-konny silnik V12 Rolls-Royce Merlin, używany w myÅ›liwcach Hurricane i Spitfire. Z czasem jednak rozwój techniki sprawiÅ‚, że z seryjnych silników zostaÅ‚y praktycznie caÅ‚kowicie wyparte przez coraz doskonalsze turbosprężarki.

Przewaga turbosprężarek nad sprężarkami mechanicznymi wynika z prostoty konstrukcji, mniejszej masy i wiÄ™kszej sprawnoÅ›ci ukÅ‚adu. Sprężarki mechaniczne dodatkowo obciążajÄ… silnik, zużywajÄ…c do napÄ™du wirników część jego mocy, zaÅ› turbosprężarki wykorzystujÄ… „darmowÄ…” energiÄ™ spalin. 

Zalety

Sprężarki mechaniczne majÄ… jednak swoje zalety. PierwszÄ… jest natychmiastowa reakcja – ilość dostarczanego powietrza roÅ›nie wraz z obrotami silnika, bez charakterystycznego dla turbin opóźnienia. Z drugiej strony, udoskonalenia turbosprężarek pozwoliÅ‚y niemal wyeliminować zjawisko „turbodziury”.

Druga zaleta sprężarek mechanicznych to Å‚atwość instalacji w przypadku jednostkowych modyfikacji silników wolnossÄ…cych. Dlatego urzÄ…dzenia te sÄ… chÄ™tnie wykorzystywane przez tunerów i amatorów sportów motorowych. Samochód z silnikiem wyposażonym w imponujÄ…cÄ… sprężarkÄ™ mechanicznÄ… zawsze robi wrażenie w Å›rodowisku. O zaletach tego rozwiÄ…zania przekonajÄ… siÄ™ w najbliższym czasie kierowcy Yarisa GRMN, który niedÅ‚ugo zadebiutuje w segmencie hot hatchów.