Iako postoje različite vrste supercharger-a, svi služe da se u motor unese više zraka nego što bi mogao sam uvući, čime se omogućuje motoru da proizvodi više snage. Isto se može reći i za turbo punjač.
Tri najčešća tipa supercharger-a su Roots (nazvan po svom izumitelju, Francis Roots), dvostruki vijčani i centrifugalni. Sve ih pokreće sam motor – obično kroz remen sa radilice – iako bi centrifugalni tip mogao biti pokretan i električnim motorom. Međutim, za to bi vjerovatno bio potreban snažniji motor, što bi zauzvrat zahtijevalo prilično robusan akumulator za napajanje.
Nasuprot tome, turbopunjač pokreću izduvni gasovi motora, a ne rotirajuća radilica motora.
Kako rade superchargeri (superpunjači)?
Svaki tip supercharger-a radi nešto drugačije. Roots i dvostruki vijčani mogu imati dvije paralelne, rotirajuće unutrašnje osovine sa režnjevima na njima koje se spajaju na takav način da pokreću zrak kroz superpunjač u motor. U slučaju Rootsa, on jednostavno pumpa više vazduha nego što bi motor inače mogao da uvuče; dvostruki vijčani supercharger, međutim, komprimira zrak između dvije osovine dok teče s jednog kraja na drugi, a zatim tjera zrak u motor.
Centrifugalni supercharger radi slično kao turbopunjač, osim što ventilator s impelerom koji se vrti dovoljno brzo da pumpa puno zraka pokreće radilica motora (ili električni motor), a ne izduvni plinovi motora.
U modernim motorima sa ubrizgavanjem goriva, supercharger samo pumpa vazduh, koji mu se naknadno dodaje gorivo. Budući da se gorivo dodaje u proporcionalnoj količini, više zraka znači da se može dodati više goriva, a ta veća količina mješavine zraka i goriva može stvoriti više snage.
U svim slučajevima, supercharger-i na motorni pogon zahtijevaju određenu snagu motora da ih okreću, a to znači da ispuštaju dio snage koja bi inače išla na točkove. To je razlog za pogon centrifugalnog superchargera s električnim motorom – iako bi, opet, to zahtijevalo veliki motor, veliku bateriju za napajanje (ne nužno dugo) i snagu motora za okretanje alternatora za punjenje akumulatora. Prednost je što snaga motora ne bi nužno bila potrebna u isto vrijeme kada pokušavate da ubrzate; mogao bi čekati dok ne usporiš, kada ti ionako neće trebati struja.
Jedna napomena: kada nije potrebna dodatna snaga – što je kod običnog automobila većinu vremena – obilazni ventil se obično aktivira tako da se zrak normalno uvlači umjesto da se uvlači pod pritiskom. Ovo uvelike smanjuje količinu energije koja se koristi za okretanje kompresora.
Kada je potrebna veća snaga — drugim riječima, lupkanje na papučicu gasa — premosni ventil se zatvara i supercharger počinje da radi. Obično se to dešava unutar kućišta, koje je obično veličine dvije vekne hljeba jedna pored druge u slučaju Rootsa i dvostrukog vijčanog i veće je veličine za centrifugalni supercharger.
Koji je supercharger najbolji?
Što je najbolje u velikoj mjeri ovisi o tome koliko prostora imate i gdje želite dodati snagu.
Roots i dvostruki vijčani supercharger općenito zahtijevaju više prostora i snage za okretanje, te pružaju povećanje snage u širokom rasponu brzina motora. Nasuprot tome, centrifugalni je obično manji i potrebno mu je manje snage za okretanje; uglavnom povećava snagu na višem kraju raspona broja obrtaja motora.
Izuzetak je ako centrifugalni supercharger pokreće električni motor. U tom slučaju, električni motor može okretati superpunjač bilo kojom željenom brzinom, čime se postiže povećanje snage na zahtjev.
Razlika između turbochargera i supercharger-a (turbopunjača i superpunjača)
I supercharger i turbocharger služe za povećanje snage motora tako što tjeraju veću mješavinu zraka i goriva u motor nego što bi inače dobio, ali oni to rade na različite načine.
Superpunjač je rotirajuća zračna pumpa koju pokreće sam motor preko remena ili lanca.
Iako troši nešto snage da bi se okrenuo, supercharger se obično okreće brzinom koja je direktno proporcionalna brzini motora, tako da dodatni pritisak koji pruža ima tendenciju da bude prilično dosljedan, što rezultira brzom, relativno linearnom isporukom snage. Ova vrsta isporuke snage je primarna prednost superchargera.
Nasuprot tome, turbopunjač se sastoji od dva turbinska točka – nešto poput lopatica ventilatora – i pokreće ga pritisak i toplota izduvnih gasova motora.
Dva turbinska točka su pričvršćena na suprotne krajeve iste osovine, a svaki turbinski točak se nosi u svojoj komori. Jedan turbinski točak se okreće pod pritiskom i toplotom izduvnih gasova (ponekad se naziva vrućom stranom), a okreće drugi točak turbine koji stvara pritisak na mješavinu vazduha i goriva (hladna strana), tjerajući više toga u cilindre motora.
Međutim, budući da je potrebno vrijeme da se turbinski točkovi zavrte dovoljno brzo da se poveća ovaj dodatni pritisak, povećanje snage koje pruža ponekad treba malo da stigne nakon pritiska na gas. Ovo se zove turbo lag. Naprotiv, ponekad se može upaliti u iznenadnoj žurbi, što može otežati kontrolu nad vozilom.
Budući da ga pokreće izduvni gas koji ionako izlazi iz motora, turbopunjač ispušta manje snage od superpunjača – što je prednost – ali također često isporučuje odloženu, nelinearnu snagu – što je nedostatak u nekim slučajevima.
Napredak turbopunjača
Međutim, neki od svojstvenih nedostataka turbopunjača barem su djelomično riješeni. Turbo kašnjenje i povremeni nalet snage smanjeni su novim dizajnom ili upotrebom dva turbo motora – jedan ili oba manja – umjesto jednog velikog jer se manji vrte brže. Ovi twin turbo motori su posebno popularni u V-6 i V-8 motorima, jer se jedan turbopunjač može ugraditi na svaku od dvije grupe cilindara. Ovaj napredak učinio je turbo punjače daleko popularnijim u posljednjih nekoliko godina.
Zašto su motori sa superpunjačima i turbopunjačima snažniji od tradicionalnog motora
Motori bez supercharger-a ili turbo punjača nazivaju se atmosferskim. Kada se jedan od klipova cilindra spusti na svom usisnom hodu, iznad njega se formira vakuum. Taj vakuum je ispunjen mješavinom vazduha i goriva koja naviruje pod normalnim atmosferskim pritiskom.
Kada se supercharger ili turbo punjač aktivira, on ubacuje više mješavine zraka i goriva nego što bi inače bilo uvučeno, stvarajući veću reakciju, što čini veću snagu. U oba slučaja, količina dodatnog pritiska poznata je kao pojačanje.
