Doładowanie dynamiczne - wyjaśniamy podstawy działania

Tańszym z punktu widzenia konstruktora i producenta samochodów. Pomimo że doładowanie dynamiczne opiera się głównie (ale nie tylko) na odpowiednio zbudowanym układzie dolotowym i nie wymaga montażu drogich oraz skomplikowanych podzespołów, to kształt kanałów nie może być przypadkowy i wymaga pracochłonnych obliczeń. Te zabiegi są mimo wszystko tańsze niż projektowanie silnika turbodoładowanego.

Doładowanie dynamiczne wykorzystuje zjawiska falowe oraz bezwładność powietrza. Wymaga zaprojektowania silnika w taki sposób, aby przy pewnych obrotach wału korbowego nastąpiły zjawiska rezonansowe, pozwalające zwiększyć napełnianie cylindra mieszanką. Wszystkie elementy, przez które ona przepływa, należy odpowiednio dobrać, m.in. układ dolotowy, wydechowy, wałek rozrządu, głowicę itd.

Oczywiście kluczowym elementem pozostaje układ dolotowy, którym powietrze trafia do komory spalania. Jako że praca silnika ma charaktery cykliczny, to zaburzenia ciśnienia w kanałach ssących powtarzają się i sprzyjają powstawaniu fali stojącej. Aby zrozumieć, w jaki sposób ten typ fali pomaga w doładowaniu, będę musiał zahaczyć o zagadnienia fizyki.

W dużym uproszczeniu, powietrze płynące kanałami dolotowymi przedstawia się w postaci serii wzrostów i spadków zagęszczenia ładunku, czyli w postaci fali. Natrafia ona jednak na zamykające się zawory, przez co powstają zawirowania i przemieszczanie się fali w dwóch kierunkach. W wyniku zderzenia się dwóch fal o podobnej charakterystyce powstaje fala stojąca. Punkty zagęszczenia (strzałki) i rozrzedzenia (węzły) powietrza "stoją" w jednym miejscu, nie przesuwając się. Zadanie polega na tym, aby strzałka znalazła się w cylindrze.

Dlatego potrzebne są skrupulatne obliczenia bądź metoda prób i błędów, poparta strojeniem i wynikami na hamowni podwoziowej. Ważna jest zarówno długość, jak i średnica rur układu dolotowego. Większa średnica zaowocuje przyrostem mocy w wysokim zakresie obrotów, natomiast węższa niż seryjna pozwoli podnieść moment obrotowy przy niskich obrotach.

Istnieje wiele metod wyznaczania parametrów układu dolotowego w celu uzyskania doładowania dynamicznego w jak najszerszym zakresie obrotów, ale każda z nich obarczona jest pewnym błędem. Przebieg takiego doładowania jest uzależniony m.in. od prędkości samochodu oraz obrotów silnika. Największą jego wadą pozostaje niestety fakt, że działa ono w wąskim zakresie obrotów, a przyrosty mocy oraz momentu obrotowego są znacznie mniejsze niż w przypadku zastosowania klasycznej turbosprężarki.