Turbosprężarka - Co to jest turbosprężarka oraz jej działanie

Łopatki wirnika poruszane siłą przepływu powietrza, z punktu widzenia historii świata, to nie jest pomysł ani wybitnie oryginalny, ani bardzo nowy. W końcu siłę wiatru nauczyły się wykorzystywać nawet zwierzęta, a o wiatrakach w kominie poruszanych siłą unoszących się spalin pisał, u schyłku XV wieku sam Leonardo da Vinci, jednak w motoryzacji, która, jako dział nauki jest stosunkowo młoda, stanowi wynalazek niekiedy porównywany z wynalezieniem silnika parowego, określany jako przełomowy, dziejowy wręcz. Mowa tu oczywiście o turbosprężarce, urządzeniu zbudowanym jako układ pomocniczy, dla pracy silnika spalinowego, zwany doładowującym. Dzięki swojej pracy, turbosprężarka, zwiększa ilość dostarczanego do silnika powietrza, więc również jego ciśnienie, temperaturę i gęstość, a co za tym idzie zwiększenia jego osiągów bez zmiany rozmiarów silnika.

1. Rdzeń turbosprężarki - wyważanie w procesie regeneracji turbiny

Turbosprężarka zasilana jest spalinami wydostającymi się z silnika, które wprawiają w ruch wirnik turbiny tzw. części ciepłej, która, mimo że od części chłodnej jest odizolowana, to wirnik sprężarki zainstalowany jest na tym samym wałku co turbina, więc, jak łatwo można się domyślić, turbina pracuje w stosunku do sprężarki w wydajności 1:1. Po wciśnięciu pedału gazu, następuje zwiększenie się ilości obrotów silnika i spalanego paliwa, przez co zwiększa się ilość produkowanych spalin, które trafiają na wirnik turbiny, zwiększając jej prędkość obrotową, przełożenie na sprężarkę powoduje zwiększenie ciśnienia powietrza zassanego z otoczenia i jego wyrzut w komorę silnika. Teoretycznie wygląda to bardzo sprawnie, w praktyce, pojawia się zjawisko turbodziury, które, w najprostszych słowach, można określić jako delay, opóźnienie, pomiędzy działaniem kierowcy, a reakcją turbosprężarki na to działanie. Głównym tego powodem jest bezwładność wirnika turbiny, jako rozwiązanie stosuje się zawory regulujące i sterowany prze komputer system dostarczania spalin do turbiny, tzn. zależnie od zachowania się auta, dmuchawa ustawiona jest, od kąta prostego przy spokojnej jeździe, do kąta maksymalnie ostrego, przy gwałtownym przyspieszaniu. Ze względu, na bardzo dużą prędkość i częstotliwość, z jakimi takie zmiany miewają miejsce, pod wpływem dużego ciśnienia, podnosi się temperatura wtłaczanego do silnika powietrza, a co za tym idzie, wzrost temperatury spalania i silnika. Warto w tym miejscu zaznaczyć, jak niekorzystne dla silnika, jest podnoszenie temperatury – tłoki pracujące w cylindrach, to dwa doskonale dopasowane do siebie elementy, dla których rozszerzalność temperaturowa, może okazać się zabójcza. Stąd jako rozwiązanie został zastosowany intercooler, z angielskiego inter ~ pomiędzy, cooler ~ chłodnica, wymiennik ciepła, który za zadanie ma schłodzić sprężone powietrze, przed dostarczeniem go do silnika, podobną chłodnicą może pochwalić się większość współczesnych turbodoładowanych dieseli.

Zmienna geometria turbosprężarki - remedium na turbodziurę

Sama idea turbosprężarki, mimo swej przełomowości jest dość prosta, jednak fakt istnienia turbodziury, spowodował konieczność ciągłego dopracowywania technologii, i tak, stąd pojawienie się modeli BiTurbo i TwinTurbo. Jak łatwo się domyślić, oznaczenia te, odnoszą się do faktu sprzężenia ze sobą dwóch sprężarek o różnych (albo takich samych) zakresach pracy. W systemie BiTurbo sprężarki są połączone ze sobą równolegle, (tzn. wykonują taką samą pracę), ma to na celu zmniejszenie obciążenia, nakładanego na jedną, poprzez jego równomierne rozłożenie, szczególnie częste rozwiązanie w silnikach o pojemności 3000cm3 i więcej. Model TwinTurbo obie sprężarki łączy, w celu wykonywania różnych zadań. Zawsze polega to na podziale pracy – niskie obroty i spokojna jazda – sprężarka mała, przyspieszenie, jazda z dużą prędkością, przejście na sąsiednią, dużą turbosprężarkę. Słowem podsumowania, zalet turbosprężarki jest tak wiele, że łatwiej wymienić chyba wady. Większa zużywalność części - jest to nierozerwalnie związane z intensywną eksploatacją i niestety musimy się z tym pogodzić. Jest też kilka spraw o których musimy pamiętać, gdy posiadamy i eksploatujemy auto, wyposażone w turbodoładowanie. Na przykład istotnym jest, żeby nie wyłączać silnika tuż po zatrzymaniu pojazdu. Niesione momentem bezwładności łopatki, wciąż się kręcą, a wirnik turbiny smarowany jest przez sterowany elektronicznie system, więc auto „pamięta” o tym, tylko jak ma uruchomiony silnik, ergo wyłączywszy silnik, wyłączamy smarowanie turbiny. Wiele jest takich niuansów i chętnie poruszę je dla Państwa przy najbliższej możliwej okazji. Serdecznie zapraszam