Tomasz Wojtak

Turbodoładowany miłośnik silników z turbodoładowaniem. Znawca konstrukcji układów doładowania silnika i specjalista w dziedzinie ich regeneracji. Dziennikarz motoryzacyjny i redaktor serwisu regeneracja-turbosprezarek.pl. Prywatnie numizmatyk, kierowca TDI i informatyk amator.

Co to jest turbo: turbo to potoczna nazwa układu doładowania pracującego w silniku, mającego za zadanie tłoczenie powietrza do komory spalania w silniku w celu poprawy osiągów bez zmiany konstrukcji silnika. Co turbo oznacza w praktyce? Turbo to układ składający się z turbosprężarki samochodowej, chłodnicy tłoczonego powietrza, zwanej intercoolerem, a także układu dolotowego, czyli zestawu filtrów oczyszczających zasysane do turbosprężarki powietrze atmosferyczne. Ponieważ wymagania odnośnie do emisji spalin w samochodach zwłaszcza z silnikiem diesla ciągle rosną, dodatkowo w konstrukcji układu turbodoładowania samochodu pojawił się również zawór EGR, czyli zawór recyrkulacji spalin, z angielskiego exhaust gas recirculation valve. O tym, jaką rolę odgrywa w samochodzie, powiemy w następnych akapitach.

Gdzie znajduje się turbo w dieslu?

Układ turbo znajdziemy w komorze silnika, najczęściej na jego bloku. Turbosprężarka montowana jest blisko silnika, aby zmniejszyć drogę do pokonania dla spalin i tłoczonego powietrza a co za tym idzie ilość materiałów potrzebnych do konstrukcji turbo. Dodatkowo umiejscowienie turbo w tym, a nie innym miejscu ma na celu ułatwienie tłoczenia spalin poprzez zawór recyrkulacji do części zimnej turbosprężarki.

Jak działa turbo w samochodzie?

Zasada działania turbosprężarki w samochodzie, jest prosta, ale uzyskanie skuteczności w jej pracy wymaga wykorzystania skomplikowanych i doskonale zgranych podzespołów. Zacznijmy od tego, że turbosprężarka wykorzystuje energię przepływu spalin do napędzania części ciepłej. Rozwiązanie turbosprężarkowe odróżnia się od kompresora tym, że energia wyrzucanych z silnika spalin w zasadzie i tak skazana była na straty, traktowana jak efekt uboczny pracy silnika i turbosprężarka można powiedzieć działa za darmo, bez strat, natomiast kompresor wykorzystuje część energii pracy silnika, napędzany jest z wału napędowego. Niemniej jednak warto tu zaznaczyć, że pracę turbosprężarki można poczuć dopiero po chwili od zwiększenia obrotów silnika, ponieważ turbina musi się rozpędzić, koło kompresji sprężyć powietrze i dopiero po chwili odczuwalnie zwiększa się moc, natomiast kompresor działa wprost proporcjonalnie do obrotów silnika. Wracając do wspomnianej części ciepłej turbosprężarki, nosi ona taką nazwę, ponieważ napędzana gorącymi spalinami turbina turbosprężarki potrafi rozgrzać się do temperatury powyżej 800 stopni i zacząć świecić własnym światłem, stąd też jej nazwa. Tutaj też wspomnimy o zaworze EGR. Znaleźć go można pomiędzy kolektorem wydechowym a turbosprężarką. Głównym jego zadaniem jest zanieczyszczanie powietrza w komorze spalania. Choć brzmi to nieco paradoksalnie, ponieważ przecież zależy wszystkim producentom i projektantom silników na uzyskanie jak najlepszego spalania paliwa, jego obecność obecnie jest wręcz niezbędna. Wszystko związane jest z warunkami środowiska panującymi w silniku, ponieważ wysokie ciśnienie i temperatura w komorze spalania sprawiają, że tlen z doładowania łączy się nie tylko z węglowodorami z oleju napędowego (czy benzyny, ponieważ w silnikach benzynowych również wykorzystuje się turbosprężarki), ale również z azotem, którego w powietrzu nie brakuje. Jest to o tyle niepożądane, że tlenki azotu NOx są jednymi z najbardziej trujących produkowanych przez silnik związków. Dostarczenie spalin podczas tłoczenia powietrza sprawia, że ilość tlenu w doładowywanym powietrzu jest mniejsza, a nawet w tych specyficznych warunkach, jakie są w silniku, węgiel ma większe powinowactwo do tlenu, niż azot i na azot zwyczajnie go brakuje, a w efekcie zmniejsza się ilość produkowanych tlenków. Jest to jednocześnie związane ze zwiększeniem ilości produkowanej sadzy i tlenku węgla, ponieważ spalanie całkowite odbywa się jedynie w nadmiarze tlenu, niemniej jednak zmniejszaniem akurat tej emisji zajmują się już inne elementy samochodu. Rozpędzana spalinami turbina zainstalowana jest, kolokwialnie mówiąc, na sztywno z kołem kompresji, gdzie przełożeniem prędkości obrotowej turbiny jest wałek rdzenia, a przełożenie odbywa się, jak wspomnieliśmy, 1 do 1, nie ma tam przekładni, a prędkość obrotowa koła kompresji równa się prędkości obrotowej turbiny. Zanim z części ciepłej przejdziemy do części zimnej, warto by pochylić się nad wałkiem i tym jak ważną funkcję pełni. Ponieważ bez wałka nie można byłoby przełożyć energii z części ciepłej do zimnej, można powiedzieć, że jest najważniejszym elementem pracującym w turbo, a jego uszkodzenia są również najczęstszą przyczyną awarii turbosprężarki. Warto tu również dodać, że prędkość obrotowa turbo potrafi przekroczyć 200 tysięcy obrotów na minutę, dlatego też bardzo ważne jest, żeby odpowiednio smarować ów wałek, a brak smarowania lub nieodpowiednie smarowanie doprowadza do jego uszkodzenia. Kolejnym elementem turbo jest części zimna, co nie do końca oddaje rzeczywistość, ponieważ temperatura w części zimnej i tak przekracza 100 stopni Celsjusza (o tym jaki wpływ ma to na konstrukcję turbo, powiemy jeszcze w tym artykule), niemniej nazwa taka jest zastosowana, ponieważ temperatura ta i tak jest przeszło 5 razy niższa, niż temperatura części ciepłej.

Dlaczego w turbo jest intercooler?

Optymalna temperatura pracy silnika diesla to około 90 stopni (choć na przestrzeni lat, wraz ze zmianą wody z układu chłodzącego o temperaturze wrzenia 100 stopni Celsjusza, na płyn chłodniczy o temperaturze wrzenia 120 stopni, zmieniała się w zakresie od 80 do 100 stopni), co zapewnia odpowiednie osiągi, niskie spalanie i niską emisję niebezpiecznych dla zdrowia gazów spalinowych. Turbo jednak, a konkretnie część zimna turbosprężarki tłoczy powietrze, którego temperatura przekracza zakres optymalnej temperatury pracy silnika, a poprzez to podnosi temperaturę w silniku. Jest to zjawisko niepożądane i zadaniem intercoolera jest jego minimalizowanie. Intercooler jest zatem chłodnicą powietrza doładowania i jego obecność, mimo że nie jest niezbędna, jest bardzo potrzebna w celu zapewnienia najlepszych osiągów i najdłuższej żywotności silnika.

Ile kosztuje turbo?

Najlepszą odpowiedzią na pytanie: "Ile kosztuje turbo?" byłoby: "Jakie turbo?". Ile modeli samochodów tyle rozwiązań, można by powiedzieć, jednak są turbosprężarki, które znajdziemy w różnych modelach, to większość jest niemal dedykowana do konkretnego jednego modelu a czasem nawet serii. Wiąże się to również z ceną turbosprężarki – im rzadsza turbosprężarka, tym droższa będzie w sklepie. Kolejnym czynnikiem wpływającym na cenę turbo jest jego budowa – obecność w turbosprężarce zmiennej geometrii kierowania spalin sprawia, że turbosprężarka jest droższa, niż taka, której konstrukcja zmiennej geometrii nie posiada. Innym czynnikiem jest ilość turbosprężarek w turbo, a mianowicie turbo będzie kosztować znacznie więcej, jeśli będzie składać się z większej ilości turbosprężarek niż jedna. Taką sytuację możemy zaobserwować w samochodach wyposażonych w Twin Turbo, BiTurbo oraz Quadra Turbo stosowane w nowoczesnych samochodach marki BMW. Cena rośnie wprost proporcjonalnie do ilości zastosowanych turbosprężarek. Cena nowej turbosprężarki do popularnych modeli na przykład Volkswagena to koszt przekraczający 2500 złotych a warto nadmienić, że jest to tylko i wyłącznie standardowa turbosprężarka ze zmienną geometrią do bardzo popularnego silnika 1.9 TDI. Turbosprężarki do samochodów mniej popularnych, "egzotycznych" oraz układy składające się z kilku turbosprężarek będą kosztowały wielokrotność tej ceny.

Kiedy kupować, a kiedy naprawiać turbo?

Regeneracja (czyli, innymi słowy, kompleksowa naprawa turbosprężarki) to alternatywa na odzyskanie sprawności turbosprężarki. Wymiana jak już wspomnieliśmy, wiąże się z bardzo dużym, jak na polskie standardy, kosztem, a regeneracja pozwala obniżyć koszt minimum o połowę w przypadku najbardziej zniszczonych turbosprężarek. Co więcej, regeneracja turbo w profesjonalnym zakładzie regeneracji i naprawy turbosprężarek pozwala na przywrócenie pełnej sprawności turbo i odzyskanie osiągów fabrycznych co profesjonalne pracownie potwierdzają gwarancją identyczną, jak na nowy podzespół. Dlatego też z czystym sumieniem można odpowiedzieć, że kiedy tylko się da, ponieważ nie wszystkie uszkodzenia z turbosprężarki podlegają regeneracji, jednak jeśli regeneracja jest możliwa, na pewno jest to znacznie tańsza alternatywa, niż zakup nowej turbosprężarki.