Historia motoryzacji | Doładowanie | Od zera do bohatera

Większość współczesnych aut ma doładowane silniki, ale mało kto wie, że pojawiły się one już w latach 30 w USA, a najsłynniejszym samochodem ze sprężarką był Graham ?nos rekina?

Amerykański producent aut średniej klasy Graham sprzedał w latach 1934 - 1940 ponad 7 tys. samochodów z doładowanymi silnikami. Nie korzystał jednak z tak popularnych obecnie turbosprężarek, lecz ze sprężarek mechanicznych, napędzanych od wału korbowego silnika.

Trzej bracia Graham, którzy byli właścicielami marki, na początku Wielkiego Kryzysu zaczęli tracić klientów. Sprzedaż w 1931 roku spadła do 20 tys. samochodów, niecałej jednej trzeciej zanotowanej w rekordowym 1929 roku. Konkurencja również cierpiała, ale inwestowała w nowe modele. W 1932 roku Ford wzbudził sensację, oferując pierwszy tani silnik V-8. Miał on co prawda tylko 65 KM, ale ogromny potencjał rozwojowy. Dwa lata później silnik osiągał już 85 KM. Droższy Chrysler proponował 8-cylindrowe wersje o mocy 135 KM i bracia postanowili konkurować właśnie z nim, tym bardziej, że 8-cylindrowy Graham miał podobną cenę ok. 1100 dol. Ponieważ nie stać ich było na nowy silnik, do podniesienia mocy zastosowali sprężarkę.

Ośmiocylindrowy silnik Grahama o pojemności 4,3 litra dzięki doładowaniu zwiększył moc o 40 KM do 135 koni i pojawił się w sprzedaży w 1934 roku.  Pomimo sporej mocy Custom 8 nie podbił rynku. Dwa lata później firma zarzuciła budowę deficytowych, 8-cylindrowych silników i skoncentrowała się na mniejszych "szóstkach" serii 110. W najdroższej wersji te także miały sprężarkę, która pozwoliła na uzyskanie z 3,7 litra do 127 KM.

W 1936 roku ten właśnie model na testach tygodnika Autocar rozpędził się od 0 do 96 km/h w 14,6 sekundy, co na ówczesne czasy było bardzo dobrym wynikiem. Konkurencyjne auta  potrzebowały dobre 2-3 sekundy więcej. Do tego Graham osiągał prędkość blisko 150 km/h, co także było nie lada wyczynem. Na dodatek samochód był oszczędniejszy od innych i trzykrotnie zajął pierwsze miejsce w rozgrywanych w USA rajdach "o kropelce". Niewiele to pomogło, ale firmie udało się zarobić 390 tys. dol. na sprzedaży Nissanowi tłoczników i narzędzi do produkcji nadwozi oraz silnika. Mało kto dzisiaj wie, że Japończycy produkowali amerykańskie karoserie do późnych lat 40, a silniki o dekadę dłużej.

Wracając do Grahama, właściciele zainwestowali pieniądze w nowe nadwozie. W 1938 roku pojawił się model z awangardowo wystylizowany nazwany "Duch ruchu". Obecnie nazywanym "nos rekina". Cała sylwetka auta była pochylona do przodu i wydawało się, że jest zatrzymana w ruchu. Pomimo świetnych osiągów i wyróżniającego się wyglądu popyt okazał się niewielki. Auto uznano za zbyt awangardowe. W 1938 roku firma sprzedała 2410 sprężarkowych modeli, w kolejnym 2479, w 1940 roku niecały tysiąc. Graham oferował wersje ze sprężarką do jesieni 1940 roku, czyli do końca produkcji.

Konstruktorzy Grahama nie wysilali się wymyślaniem sprężarki, lecz skopiowali ją w 1934 roku w całości ze sportowego Duesenberga. Zastosowali odśrodkową sprężarkę, której umieszczony poziomo wirnik, niczym parasol, znajdował się nad głowicą silnika i wirował z prędkością do... 23 tys. obr/min.

Sprężarka odśrodkowa, chociaż znana od wielu lat, jest stosowana także w dzisiejszych turbosprężarkach. Dobrze sobie radzi ze zmianami ciśnienia i położenia pedału gazu, tolerując różne parametry powietrza na wlocie, m.in. ciśnienie i szybkość przepływu. Sprężarka osiowa (stosowana np. we współczesnych dużych silnikach turboodrzutowych) ma większą sprawność od odśrodkowej, ale jest bardziej czuła na zmiany warunków aerodynamicznych i na dodatek jest droższa w produkcji.

Od sprężarki do turbosprężarki jest tylko jeden krok, który został wykonany podczas drugiej wojny światowej. Silniki samolotów, w strategicznych bombowców B-29, otrzymały turbosprężarki. Silniki z takim rozwiązaniem zachowywały moc nawet na dużych pułapach, więc powszechnie stosowano je w bombowcach. Jednak ta prosta instalacja wymaga bardzo drogich materiałów, które zapewniają urządzeniu trwałość. Już po wojnie barierę trwałości pokonali również producenci ciężarówek, stosując coraz częściej turbodoładowanie w dużych dieslach w latach 60.

Jednak w przypadku silników benzynowych, których temperatura gazów przekracza 900 stopni C i jest ok. 200 stopni wyższa niż w silniku wysokoprężnym, wysoka awaryjność odstraszała pierwszych użytkowników turbodoładowanych aut. Kolejna słaba strona turbosprężarek ujawniła się latach 70 - chodzi o wyczuwalne opóźnienie w działaniu. Od momentu naciśnięcia pedału gazu do zwiększenia obrotów silnika upływało czasem kilka sekund, czego nie akceptowali kierowcy.

Dopiero wejście w życie coraz bardziej wyśrubowanych norm czystości spalin zmusiło koncerny samochodowe do ulepszenia turbosprężarek i zastosowania ich najpierw w osobowych dieslach, a obecnie także w silnikach benzynowych, gdzie ich popularność gwałtownie rośnie. Turbosprężarki w benzynowych silnikach w USA stanowiły 2 proc. wyposażenia w 2008 roku, ponad 9 proc. w 2011 i w 2017 roku sięgną 23,5 proc. czyli 4 mln turbosprężarek.

Wszystkie diesle i blisko co czwarty silnik benzynowy aut sprzedanych w Europie są doładowane. W 2020 roku łączny udział modeli z turbosprężarką dojdzie do 85 proc., czyli 17,4 mln turbosprężarek, szacuje jeden z dostawców, Honeywell. Z turbosprężarek korzystają niemal wszystkie koncerny samochodowe, a do produkcji tych urządzeń przystąpiły nawet nowe firmy jak np. Continental, Bosch i Mahle.

Więcej o:
Copyright © Gazeta.pl sp. z o.o.