Μηχανικός υπερσυμπιεστής (Supercharger)

Ο μηχανικός υπερσυμπιεστής αποτελεί μορφή υπερτροφοδότησης που αυξάνει την αποδιδόμενη ισχύ του κινητήρα συμπιέζοντας τον αέρα που εισέρχεται στους κυλίνδρους, ώστε σε κάθε καύση να καίγεται περισσότερο καύσιμο και να απελευθερώνεται περισσότερη ενέργεια. Αυτό που τον διαφοροποιεί από τον πολύ πιο διαδεδομένο στροβιλοσυμπιεστή (τούρμπο) είναι η πηγή της κίνησής του: συνδέεται μηχανικά με τον κινητήρα, συνήθως μέσω ιμάντα από την τροχαλία του στροφαλοφόρου, αντί να περιστρέφεται από τα καυσαέρια. Αυτή η άμεση σύζευξη του χαρίζει το χαρακτηριστικό του γνώρισμα: η πίεση υπερπλήρωσης αποδίδεται σε άμεση αναλογία με τις στροφές του κινητήρα, ουσιαστικά δίχως καθόλου υστέρηση.

Υπάρχουν αρκετές μηχανικές σχεδιάσεις. Οι συμπιεστές θετικού εκτοπίσματος, όπως ο τύπος Roots και ο αποδοτικότερος δικόχλιος (twin-screw), εγκλωβίζουν και προωθούν σταθερό όγκο αέρα σε κάθε περιστροφή και χτίζουν ισχυρή πίεση από πολύ χαμηλές στροφές, γεγονός που τους καθιστά ιδανικούς για άμεση, γεμάτη ροπή στις χαμηλές περιοχές. Αντίθετα, οι φυγοκεντρικοί υπερσυμπιεστές χρησιμοποιούν φτερωτή παρόμοια με τον συμπιεστή ενός τούρμπο και αποδίδουν την πίεση πιο προοδευτικά όσο ανεβαίνουν οι στροφές. Σε κάθε περίπτωση, ο συμπιεσμένος — και επομένως θερμός — αέρας περνά συνήθως από ψυγείο αέρα υπερπλήρωσης (intercooler) πριν φτάσει στους κυλίνδρους, καθώς η ψύξη αυξάνει περαιτέρω την πυκνότητά του και μειώνει τον κίνδυνο πειράκαυσης.

Για τον οδηγό, το μεγάλο ατού είναι η απόκριση. Επειδή ο υπερσυμπιεστής γυρίζει όποτε λειτουργεί ο κινητήρας, η υπερπλήρωση έρχεται τη στιγμή που ανοίγει το γκάζι, προσφέροντας γραμμική, προβλέψιμη ώθηση χωρίς τη στιγμιαία καθυστέρηση που συνοδεύει το «γέμισμα» ενός τούρμπο. Έτσι οι κινητήρες με μηχανικό υπερσυμπιεστή μοιάζουν πρόθυμοι και ευκολοδήγητοι, συμπεριφερόμενοι σχεδόν σαν μεγαλύτεροι ατμοσφαιρικοί κινητήρες.

Το βασικό μειονέκτημα είναι η απόδοση. Η κίνηση του συμπιεστή απορροφά μέρος της ίδιας της ισχύος του κινητήρα — μια παρασιτική απώλεια που δεν υφίσταται στον στροβιλοσυμπιεστή, ο οποίος ανακτά ενέργεια των καυσαερίων που αλλιώς θα χανόταν. Ένας μηχανικός υπερσυμπιεστής τείνει επομένως να είναι πιο διψασμένος από ένα τούρμπο ισοδύναμης πίεσης, και αυτός είναι ένας από τους λόγους που ο στροβιλοσυμπιεστής κυριάρχησε στο downsizing των σύγχρονων κινητήρων, όπου προέχει η οικονομία καυσίμου.

Αυτή η ποινή στην απόδοση περιόρισε σταδιακά τον μηχανικό υπερσυμπιεστή κυρίως σε εφαρμογές επιδόσεων, όπου η ακαριαία απόκριση και η χαρακτηριστική απόδοση ισχύος εκτιμώνται περισσότερο από την οικονομία, καθώς και σε εξειδικευμένους χώρους όπως οι αγώνες dragster. Η Mercedes-Benz βάφτισε χαρακτηριστικά μια ολόκληρη γενιά υπερτροφοδοτούμενων κινητήρων της Kompressor, τη γερμανική λέξη για τον συμπιεστή, ενώ μάρκες όπως η Jaguar και διάφορα αμερικανικά muscle cars αξιοποίησαν σημαντικά την τεχνολογία. Ορισμένοι κατασκευαστές συνδύασαν μάλιστα μηχανικό υπερσυμπιεστή για απόκριση στις χαμηλές στροφές με τούρμπο για απόδοση στις υψηλές, στον ίδιο κινητήρα, επιδιώκοντας τα καλύτερα στοιχεία και των δύο μεθόδων. Ως συγγενής του στροβιλοσυμπιεστή, ο μηχανικός υπερσυμπιεστής παραμένει η σαφέστερη απόδειξη του πώς η μηχανική κίνηση ανταλλάσσει απόδοση με την εξάλειψη της υστέρησης.