Přeplňování (angl. forced induction) je metoda zvětšení množství vzduchu vstupujícího do spalovacího motoru tak, aby se do válců dostalo více kyslíku pro efektivnější spalování paliva. To umožňuje zvýšit výkon a točivý moment motoru bez nutnosti zvětšovat jeho objem. Přeplňování se používá u leteckých i pozemních motorů — historicky první aplikace byly v leteckých motorech, kde v nadmořských výškách klesá atmosférický tlak a tudíž i hustota vzduchu, což snižuje výkon motoru.

Jak funguje a proč bylo zavedené

Princip je jednoduchý: stlačením nasávaného vzduchu se zvýší jeho hustota a do válce se dostane více molekul kyslíku. U vyšších nadmořských výšek nebo při snaze o vyšší výkon to přináší zásadní výhodu. První řešení používalo mechanické kompresory (nazývané také kompresorové kola nebo superchargery), které byly poháněny přímo motorem pomocí řemenů nebo převodového ústrojí. Tato metoda však kladla na motor parazitní zátěž — část výkonu motoru se spotřebovala na pohon kompresoru.

Kompresor (mechanické přeplňování)

Kompresory jsou poháněny přímo motorem. Existují dva hlavní typy:

  • Pozitivně posuvné kompresory (např. Roots, šroubové) — dodávají přetlak okamžitě a mají lineární reakci, vhodné pro nízké a střední otáčky.
  • Odstredivé (centrifugální) kompresory — fungují podobně jako čerpadlo; zvyšují tlak úměrně otáčkám a bývají efektivní při vyšších otáčkách.

Výhody kompresoru: rychlá odezva (žádné turbo lag), dobrý výkon v nižších otáčkách. Nevýhody: parazitní ztráty výkonu motoru, nižší celková účinnost než u turbodmychadel při vysokých zatíženích.

Turbodmychadlo (výfukové přeplňování)

Turbodmychadlo (turbo) využívá energii výfukových plynů k pohonu turbíny, která přes hřídel roztáčí kompresorové kolo a stlačuje nasávaný vzduch. Díky tomu je pohon kompresoru „zdarma“ z hlediska mechanického napojení na klikovou skříň, jelikož využívá odpadní energii výfuků.

  • Výhody: vyšší účinnost při vyšším zatížení, lepší využití energie výfuků, menší parazitní ztráty než u mechanických kompresorů.
  • Nevýhody: turbo lag (zpoždění reakce při nízkých otáčkách), komplikovanější konstrukce, vyšší teploty a nároky na mazání.

Moderní turba mají řadu vylepšení: turbo s proměnnou geometrií (VGT/VNT), dvojité (twin-scroll), nebo více stupňů přeplňování; některé konstrukce kombinují turbo s mechanickým kompresorem (tzv. twincharging) pro eliminaci turbo lagu a dosažení širokého spektra točivého momentu.

Srovnání: kompresor vs. turbodmychadlo

  • Reakce (odezva): kompresory mají okamžitou odezvu, turbo může při nízkých otáčkách zpozdit dodávku přetlaku.
  • Účinnost: turba jsou obecně účinnější, protože využívají energii výfuků, kompresory berou výkon přímo z motoru.
  • Komplexnost a údržba: turba jsou složitější (potřeba dobrého mazání, chlazení), kompresory jsou jednodušší mechanicky, ale mohou prodlužovat opotřebení motoru kvůli parazitním ztrátám.
  • Využití: turba převládají v moderních osobních autech a dieselech (downsizing), kompresory se používají tam, kde je potřeba okamžitý nástup výkonu (sportovní vozy, některé speciální aplikace).

Další součásti a důležité pojmy

  • Intercooler (mezichladič) — ochlazuje stlačený nasávaný vzduch, čímž zvyšuje jeho hustotu a snižuje riziko detonačního spalování (knock).
  • Wastegate — regulační ventil u turba, který omezuje maximální přetlak odváděním části výfukových plynů mimo turbínu.
  • Blow-off valve / ventil přetlaku — u benzínových motorů při uzavření škrticí klapky vypouští přebytečný přetlak, aby se zabránilo poškození turba a systému.
  • Boost (přetlak) — měří se v barech nebo PSI; běžné vozy pracují s přetlakem v řádu 0,3–1,5 bar (v závislosti na konstrukci a ladění).

Údržba a možné problémy

  • U turbodmychadel je kritické kvalitní mazání — turbo je citlivé na nedostatek oleje a nečistoty v mazacím okruhu.
  • Po dlouhé jízdě s vysokým zatížením je vhodné nechat motor chvilku běžet na volnoběh nebo pomalu projet před vypnutím, aby se turbo ochladilo a zabránilo se připalování oleje.
  • Známky poruchy turba: ztráta výkonu, modrý nebo černý kouř z výfuku, pískavý nebo kovový zvuk, zvýšená spotřeba oleje.
  • U kompresorů je potřeba sledovat napínání řemenů, těsnost a opotřebení převodů.

Současné trendy

V automobilovém průmyslu dominuje turbodmychadlo zejména kvůli trendu downsizingu — menší motor s turbem poskytne výkon staršího většího motoru a zároveň nižší spotřebu a emise při běžném provozu. U sportovních aplikací se ale kompresory (nebo kombinace obou systémů) využívají pro okamžitou odezvu a lineární dodávku výkonu.

Poznámka: elektromotory nevstřikují spalovací vzduch, protože neprobíhá spalování — proto se přeplňování u čistě elektrických pohonů nepoužívá.