Jak mnoho lidí ví, mechanické kompresory jsou dobré pro nízký výkon, ale nemají vysokou účinnost, zatímco výfuková turbodmychadla pracují silně při vysokých otáčkách, ale neochotně při nízkých otáčkách. Po celá desetiletí snili inženýři o kombinaci kompresoru a turbodmychadla. V roce 1985 Lancia nasadila takto komplikovaný systém do svého rallyového speciálu skupiny B, Delta S4. Navzdory svým úspěchům v automobilových závodech Lancia nikdy nezavedla tuto technologii do sériové výroby. Byli to Japonci, kdo to udělal jako první. V roce 1988 Nissan vyrobil 10,000 1.0 kusů March Super Turbo, jehož maličký 110litrový motor využíval Rootsův kompresor a turbodmychadlo k výkonu úctyhodných XNUMX k. Od té doby však na ni nebylo nikdy navázáno.
V roce 2005 Volkswagen tuto myšlenku vzkřísil s pomocí výrobce kompresorů Eaton. Jeho 1.4litrový motor TSI s přímým vstřikováním byl vybaven systémem turbodmychadlo + kompresor nazvaný «Twincharger». Produkoval 170 koní a 177 lbft točivého momentu, přibližně stejně jako 2.3litrový atmosféricky plněný motor, ale spotřeboval o 20 procent méně paliva. Motor byl široce používán na Golf, Polo, Scirocco, Škoda Fabia, Seat Ibiza a Audi A1. Jedná se o první skutečně sériovou výrobu turbo + kompresor.
Konstrukce Twinchargeru je vcelku jednoduchá. Má Rootsův kompresor a turbodmychadlo zapojené v sérii. Kompresor lze obejít alternativní cestou nebo zcela odpojit elektromagnetickou spojkou.
Při nízkých otáčkách poskytuje většinu plnicího tlaku kompresor. Vyvinutý tlak také napomáhá k navíjení turbodmychadla, aby se mohlo rychleji dostat do provozního rozsahu.
Při 1500 otáčkách za minutu přispívají obě nabíječky přibližně stejným plnicím tlakem, celkem 2.5 baru. (Pokud by turbodmychadlo fungovalo samostatně, mohlo by poskytnout pouze 1.3 baru při stejných otáčkách)
Pak se vedení začalo ujímat turbodmychadlo, které je optimalizováno pro výkon ve vysokých otáčkách. Čím vyšší otáčky, tím méně účinný je kompresor Rootsova typu. Proto obtokový ventil postupně odtlakuje kompresor.
Při 3500 otáčkách za minutu přispívá turbodmychadlo veškerým plnicím tlakem, takže kompresor je odpojen elektromagnetickou spojkou pro úsporu energie.
Twincharger je docela úspěch. Poskytuje vynikající výkon a ovladatelnost, přesto je balení překvapivě kompaktní. Jedinou nevýhodou je vysoká cena. Jak se dalo předpokládat, stojí podstatně více než systém přeplňování turbodmychadlem. Vzhledem k tomu, že moderní přeplňování hodně zlepšilo odezvu při nízkých otáčkách, význam Twincharger se nevyhnutelně snižuje. To mu brání v dalším pronikání na masový trh.
Elektrický kompresor – např. Audi e-booster
Inženýři již dlouhou dobu sní o elektrických kompresorech. Konvenční mechanický kompresor je poměrně těžký a spotřebovává energii. Nejlepší způsob, jak jej použít, je, stejně jako Volkswagen Twincharger, jak je popsáno výše, spárovat jej s turbodmychadlem, pomocí kompresoru poskytnout okamžité posílení při nízkých otáčkách a přepnout na turbo, jakmile se turbodmychadlo dostane do otáček. Instalace je však poměrně těžkopádná, protože pro připojení klikového hřídele k kompresoru potřebujete ozubené kolo nebo řemenový pohon a při vyšších otáčkách elektromagnetickou spojku pro jeho rozpojení. Pokud je kompresor poháněn elektromotorem, lze jej nainstalovat kdekoli a šetřit příslušenství. Ztráta mechanických pohonů také hodně snižuje vibrace a hluk, což je asi nejvíce kritizovaná slabina kompresorů. V roce 2016 se SUV Audi SQ7 4.0TDI stalo prvním silničním vozem s elektrickým kompresorem. Jednotku, kterou společnost nazývá «e-booster», dodává společnost Valeo:
e-booster využívá turbínu jako odstředivé přeplňování nebo turbodmychadlo. Díky motoru s nízkou setrvačností se dokáže otočit z klidu na maximálních 70,000 250 otáček za minutu za pouhých 7 ms. To znamená, že může poskytnout plnou podporu za pouhou čtvrt sekundy! Naproti tomu mechanické dmychadlo se otáčí úměrně klikovému hřídeli motoru, takže plné zrychlení se objeví až ve vyšších otáčkách. Proto by e-boostovaný motor měl na spodním konci vykazovat bezprecedentní odezvu. Ve skutečnosti je to přesně případ modelu SQ664, který produkuje točivý moment 1000 lbft při pouhých XNUMX otáčkách za minutu!
e-booster je v 4.0 TDI V8 zapojen sériově se sekvenčním systémem twin-turbo. Je umístěn za mezichladičem, protože na rozdíl od turbodmychadla výfukových plynů nevytváří mnoho tepla. Při velmi nízkých otáčkách je e-booster výhradně zodpovědný za poskytování podpory. Pomáhá to také nahodit menší turbo. Když se malé turbo dostane na otáčky, otevře se obtokový ventil a vyžene proud vzduchu pryč z e-boosteru, zatímco ten je vypnutý. Při vyšších otáčkách se připojí velké turbo, aby poskytlo plnou podporu. Jinými slovy, funkcí e-boosteru je vyplnit mezeru točivého momentu na spodním konci. Není navržen tak, aby fungoval trvale, protože přeplňování výfukovým turbodmychadlem je energeticky účinnější.
Tento e-posilovaný 3.0 TDI V6 byl zkušený v prototypu Audi RS5. Funguje podobně jako V7 SQ8, jen s jedním turbem.
Na druhou stranu, e-booster spotřebuje 7 kW (9.5 k). Protože konvenční 12V elektrický systém není dostatečně výkonný, aby jej napájel, vyžaduje další 48V bateriový systém, včetně lithium-iontové baterie namontované v zavazadlovém prostoru, 48/12V měniče a velkého alternátoru, což nejen zvyšuje hmotnost, ale také značně náklady. To vysvětluje, proč ostatní němečtí výrobci automobilů teprve musí následovat. Když se 48V elektrický systém stane standardizovaným, elektrické kompresory budou populárnější.
Elektrické kompresory mohou být konečným řešením prodlevy turba, ale nejsou kompatibilní s 12V elektrickým systémem, který se v současnosti používá u všech vozů. Volvo se rozhodlo pro jiné řešení, které nazvalo PowerPulse. Zjednodušeně řečeno, PowerPulse používá stlačený vzduch k rychlejšímu navíjení turba. K motoru přidává elektricky poháněné čerpadlo a 2litrovou nádrž na plyn. Čerpadlo stlačuje vzduch na 12 barů a ukládá jej do plynové nádrže. Když řidič sešlápne pedál plynu, stlačený vzduch se okamžitě uvolní do výfukového potrubí. Vzduchový puls během 0.3 sekundy roztočí turbodmychadlo do jeho provozního rozsahu na 150,000 XNUMX ot./min, čímž se výrazně sníží prodleva turba.
Ve srovnání s e-boosterem je PowerPulse téměř stejně účinný, ale jeho výroba stojí méně a jeho instalace na současné vozy je snazší. Volvo jej vybavilo nejprve na sekvenčním twin-turbo vznětovém čtyřválci S90/V90 D5, u kterého je schopno zdvojnásobit výkon za 1 sekundu po nastartování. Jedinou obavou je jeho vliv na směšování výfukových plynů, což může komplikovat strategii následného zpracování.
