Majoritatea automobilelor supraalimentate utilizează turbo-compresoare pentru creșterea presiunii aerului din admisie. Unul din dezavantajele turbo-compresoarelor este întârzierea la apăsarea pedalei de accelerație, așa numitul “turbo-lag”.
Pe de altă parte, pentru comprimarea aerului, se mai pot utiliza și compresoarele mecanice antrenate direct de motorul cu ardere internă. Dezavantajul acestora constă în puterea consumată de la motorul cu ardere internă, mai ales la turații ridicate.
Volkswagen este primul constructor care a combinat ambele sisteme de supraalimentare pentru motorul de
1.4 pe benzină cu injecție directă. În acest mod motorul beneficiază de avantajele fiecărui sistem de supaalimentare, în funcție de regimul de funcționare al motorului. Cele două sisteme de supraalimentare sunt conectate în serie, aerul admis în motor fiind comprimat succesiv, mai întâi de compresorul mecanic și apoi de turbo-compresor. Fluxul de aer pentru a ajunge în motor trece prin filtrul de aer, compresor mecanic, turbocompresor și radiator (intercooler).
Compresorul mecanic este activat la cerere prin intermediul unui ambreiaj electromagnetic comandat de unitatea electronică de control a motorului. Ambreiajul este localizat pe fulia pompei de apă și printr-o curea antrenează arborele de intrare în compresor. Raportul de transmitere între motor și compresor este 1:5, astfel la o rotație completă a arborelui cotit compresorul efectuează 5 rotații, turația maximă ajungând la valoarea de 17500 rot/min.
Compresorul mecanic Eaton generația 5
Compresorul mecanic este produs de Eaton și face parte din generația 5. Controlul presiunii aerului se face cu ajutorul unei supapei de reglare, presiunea maximă absolută de supraalimentare fiind de 1.75 bari.
Turbo-compresorul este integrat în galeria de evacuare a motorului. Geometria turbinei este fixă, presiunea maximă a compresorului fiind limitată de o supapă de refulare (waste-gate). Pentru a preveni supraîncălzirea turbo-compresorul este răcit cu lichid. Sistemul este dotat cu o pompă electrică care poate funcționa și după oprirea motorului pentru a asigura răcirea grupului turbo-compresor. Grupul turbo compresor și galeria de admisie au fost proiectate pentru a rezista temperaturilor extreme de pînă la 1050 °C.
Turbo-compresorul motorului 1.4 TSI Dual-charging de la VW
- acționarea pneumatică a supapei de descărcare a gazelor de evacuare (waste-gate)
- acționarea electrică a supapei de descărcare a aerului comprimat (blow-off valve, pop-off valve)
Pe galeria de admisie, după turbo-compresor, este montată o supapă de descărcare (blow-off valve, pop-off valve). Aceasta, în cazul închiderii bruște a obturatorului din admisie, reduce presiunea aerului din galerie pentru a preveni scăderea rapidă a turației compresorului și acumularea de contrapresiune.
Modurile de funcționare ale sistemului de supraalimentare
În funcție de regimul de lucru al motorului, sarcină și turație, unitatea electronica de control calculează cantitatea de aer necesară pentru obținerea cuplului motor cerut de conducătorul auto. Turbo-compresorul funcționează (se rotește) indiferent de valoarea turației motorului. La turații mici însă, datorita vitezei reduse a gazelor de evacuare, presiunea aerului comprimat este insuficientă.
Modurile de funcționare ale sistemului de supraalimentare al motorului 1.4 TSI Dual-charging
- zona de funcționare continuă a compresorului mecanic
- zona de funcționare a turbocompresorului cu suport din partea compresorului mecanic
- zona de funcționare doar a turbocompresorului
- zona de funcționare ca motor aspirat
În zona turațiilor joase, până în 2400 rot/min, cu un cuplu motor între valoarea medie și maximă, compresorul mecanic este activat continuu.
Presiunea generată de compresor este controlată prin intermediul supapei de reglare.
Până la turații de 3500 rot/min compresorul mecanic este activat doar la cerere. De exemplu, dacă automobilul rulează la viteză constantă și pentru o depășire este necesară o accelerație puternică compresorul mecanic intră în funcțiune pentru a compensa întârzierea (turbo-lag) turbocompresorului.
La turații peste 3500 rot/min turbo-compresorul comprimă aerul indus în motor fără a fi asistat de compresorul mecanic. Turația motorului termic este destul de ridicată pentru a permite turbo-compresorului să răspundă cerințelor de cuplu. Presiunea maximă a aerului comprimat este reglată prin intermediul unei supape de descărcare a gazelor de evacuare (wastegate).
Pe întreaga gamă de turații, dar la sarcini mici, motorul funcționează ca un motor aspirat, aerul fiind comprimat la o valoare ușor peste presiunea atmosferică. În acest caz supapa de reglare a compresorului mecanic este complet deschisă și energia gazelor care intră în turbină este insuficientă pentru a permite turbo-compresorului să comprime aerul.
Cu acest sistem VW a reușit să îmbine avantajele celor două tehnologii de supraalimentare . La turații mici și medii este utilizat compresorul mecanic iar la turații medii și mari turbo-compresorul. Astfel, în funcție de modul de conducere, motorul poate fi economic, cu un consum scăzut de combustibil, dar și extrem de dinamic oferind un cuplu impresionant pe toată gama de turații.
