Sprężarka typu G-Lader – zapomniany wynalazek

Twórcą sprężarki spiralnej typu G jest Francuz Léon Creux, który opatentował takie urządzenie w 1905 roku. W owym czasie nie było jeszcze technologii wytwarzania sprawnie działających, trwałych i przede wszystkim szczelnie pracujących układów tego typu. Choć badania i rozwój trwały w różnych gałęziach przemysłu, to w motoryzacji zainteresował się nią dopiero po niemal 70 latach Volkswagen.

W latach 70. gdy inni producenci już intensywnie pracowali nad turbodoładowaniem, również Volkswagen szukał taniego i prostego sposobu na zwiększenie mocy swoich niedużych silników. Turbodoładowanie okazało się ciekawe i bardzo skuteczne, ale nie poradzono sobie z trwałością jednostek napędowych.

Odstawiono turbo na boczny tor, a zainteresowano się spiralnym kompresorem, który miał wspomagać również odłożony do szuflady wtrysk AFI (Air-assisted Fuel Injection). O ile w układzie wtryskowym nie zdał egzaminu, o tyle jako sprężarka powietrza w silniku okazała się zaskakująco skuteczna.

Ojcem projektu doładowania realizowanego kompresorem spiralnym jest Klaus-Dieter Emmenthal, ale pierwsze urządzenie wykonała firma zewnętrzna Aginfor. Prototyp miał same zalety poza jedną – był bardzo głośny. Trwały dalsze prace rozwojowe, a w międzyczasie niemieccy inżynierowie dowiedzieli się, że coś bardzo podobnego wymyślił jakiś francuz na początku XX wieku.

Pod koniec lat 70. zapadła decyzja, że sprężarka spiralna będzie odpowiednikiem turbodoładowania w samochodach Volkswagena. Prowadzono badania wytrzymałościowe, pracowano nad uszczelnieniem i wyciszeniem konstrukcji.

Rolę głównego inżyniera w tym obszarze przejął prof. Ernst Fiala. To on zaproponował nazwę G-Lader zamiast pierwotnej GB (od słowa Gemischbildung). By ją uzasadnić, konstruktorzy wpadli na pomysł, że przecież spirala w jej wnętrzu przypomina literę G.

Ostatecznie w 1985 roku zaprezentowano pierwszy prototyp, a rok później auto drogowe z kompresorem spiralnym G40. Był to model Polo GT Coupé. Liczba 40 odnosiła się do średnicy ruchomej spirali wyrażonej w milimetrach. Silnik o pojemności 1,3 litra generował moc 115 KM przy 6000 obr./min. oraz moment obrotowy 148 Nm przy 3600 obr./min. Może takie parametry nie imponują, ale Polo G40 rozpędzało się do setki w 8,1 s. Nawet dziś jest to znakomity wynik.

Nie trzeba było długo czekać na kolejne wersje sprężarek, typ G55 i G60. Ten pierwszy charakteryzował się możliwością współpracy z silnikami wysokoobrotowymi i z łatwością generował moc 220 KM, ale ostatecznie nie rozwijano tego projektu. Natomiast kompresor G60 ze spiralą o średnicy 60 mm wdrożono do Golfa II, Corrado i Passata B3 z silnikami 1,8 litra.

Motor generował 160 KM i 225 Nm, a Golf GTI G60 rozpędzał się do 100 km/h w 8,3 s. Najmocniejszym, produkcyjnym modelem z tą sprężarką był limitowany Golf G60 Rallye Syncro legitymujący się mocą 210 KM. Cechą charakterystyczną modeli wyposażonych w G-Ladera jest metaliczny gwizd, którego nie udało się wyeliminować.

Co ciekawe, koniec G-Ladera nadszedł szybciej niż się spodziewano. W 1993 roku szefem Volkswagena został Ferdinand Piëch, który poprosił o zbadanie możliwości zastosowania kompresora G w silnikach wysokoprężnych. Już wcześniej eksperymentowano z 2-cylindrowym dieslem z wtryskiem bezpośrednim i kompresorem G. Emmenthal był zdania, że taka sprężarka sprawdziłaby się lepiej od turbodoładowania w ciężkim Audi A6 z nową jednostką wysokoprężną 1,9 litra.

Stworzono trzy prototypy Audi: ze sprężarką G-Lader, zwykłym turbo i turbo ze zmienną geometrią. Szefowi Volkswagena podczas prób do gustu przypadł G-Lader, ale nie tylko wrażenia z jazdy się liczyły. Okazało się, że będzie problem z zastosowaniem tego rozwiązania w ciasnej komorze silnika Volkswagena Golfa III, ale jeszcze większą niedogodnością były kiepskie możliwości dostarczania urządzeń i ich cena.

Produkcja turbosprężarek była już wówczas masowa, więc ceny produktów szybko spadały, natomiast G-Ladery produkowała jedna, niewielka firma, która nie była w stanie zaspokoić ogromnych potrzeb wielkiego koncernu.

8 lutego 1994 roku zakończono projekt G-Ladera i zrezygnowano ze stosowania tych urządzeń we wszystkich silnikach Volkswagena. Golfy i Passaty G60 wycofano z oferty już w 1993 roku, natomiast produkcję Polo GT G40 Coupé zakończono w 1994.

Ogólna budowa G-Ladera jest niezwykle prosta. Konstrukcja Volkswagena ma żeliwny korpus oraz magnezowy, spiralny wirnik. W walcowym korpusie znajdują się dwie zachodzące na siebie spirale. Jedna z nich jest częścią obudowy, druga to element ruchomy, zamocowany na centralnym wałku z mimośrodem. Ruchoma spirala dzięki mimośrodowi nie obraca się lecz w pewnym sensie przytula i oddala od sztywnej spirali. Pulsując w ten sposób wytwarza ciśnienie doładowania. Działa to mniej więcej tak:

Powietrze tłoczone jest wbrew pozorom stale, a nie pulsacyjnie, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Poza tym, że powietrze jest wtłaczane do silnika, to już w samej sprężarce dzięki odpowiednio zaprojektowanym kanałom jest poddawane wstępnemu sprężaniu. Co więcej, do współpracy z G-Laderem zaprzęgnięto intercooler o dość dużych rozmiarach. Jedynie w Corrado ze względu na brak miejsca w komorze silnika zastosowano małą chłodnicę.

W sprężarce są dwa kanały dolotowe i jeden wylotowy. Ten ostatni oczywiście doprowadza powietrze do silnika. Jednym z kanałów dolotowych doprowadzane jest ono z filtra powietrza, natomiast drugim trafia do kompresora nadmiar sprężonego już wcześniej powietrza. Dzieje się tak za sprawą zaworu obejściowego, który otwiera się gdy silnik nie jest obciążony.

Kompresor jest oczywiście napędzany od silnika poprzez pasek zębaty. Dzięki temu jest on wydajny w pełnym zakresie obrotów i w przeciwieństwie do turbodoładowania nie zmienia charakterystyki pracy motoru, lecz podnosi moment obrotowy. Warto wiedzieć, że sam wałek kompresora jest napędzany drugim, bardzo małym paskiem umieszczonym w jego wnętrzu.

Użytkownicy Volkswagenów z kompresorem G-Lader często narzekali na ten wynalazek, ale dziś już w zasadzie rzadko zdarza się, by ktoś kupił G40 lub G60 przypadkowo. Modele ze sprężarką typu G są już naprawdę egzotyczne. Czy wymagają specjalnej troski?

Niestety praktyka pokazuje jak zawsze dwie strony medalu. Jeżeli auto jest eksploatowane normalnie to niestety kompresory rzadko wytrzymują przebiegi większe niż 100 tys. km, a cena nowego to około 1200 euro. Naprawa jest również liczona w tysiącach, więc dużej różnicy nie ma. Natomiast świadomi użytkownicy, stosujący się do pewnych zasad raczej nie narzekają.

Niemodyfikowane silniki spokojnie wytrzymują przebiegi podobne do ich wolnossących odpowiedników. Maksymalnie co 80-100 tys. km kompresory spiralne powinny przechodzić generalny serwis polegający na wymianie łożysk i uszczelnień. Sprawdza się także stan wszystkich ruchomych elementów oraz wymienia paski napędowe (są dwa).

Dwa razy częściej należy kompresor rozebrać i wyczyścić z osadów, a te zalecenia dotyczą także intercoolera i całego układu dolotowego przed sprężarką. Trzeba bowiem wiedzieć, że największe szkody i jednocześnie najdroższe w naprawie powodują w tym przypadku zanieczyszczenia trafiające do kompresora.

Bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na trwałość sprężarki jest olej. Musi to być dobrej klasy syntetyk o lepkości 5W40, wymieniany najpóźniej co 7-8 tys. km. Podczas wymiany należy sprawdzić drożność przewodu doprowadzającego środek smarny do kompresora. Przeczyścić należy układ doprowadzający powietrze do sprężarki oraz sprawdzić, czy jest szczelny, a najlepiej przy okazji wymienić filtr powietrza.

Co do użytkowania samochodu ze sprężarką typu G, zaleca się podobne podejście jak w przypadku turbodoładowania. Tyle tylko, że większe znaczenie od właściwego studzenia silnika ma jego rozgrzewanie. Pełną moc można wykorzystać tylko wtedy, gdy olej osiągnie właściwą temperaturę pracy.

W Polsce można znaleźć firmy zajmujące się naprawą i regeneracją sprężarek G-Lader. Nie ma co liczyć natomiast na ASO Volkswagena, dla którego technologicznie kompresor nie podlega naprawie lecz wyłącznie wymianie. Nie ma także żadnych dostępnych części zamiennych, a wiedza mechaników na ten temat w zasadzie nie istnieje.