Bardzo często słyszymy pytanie, jak wygląda turbosprężarka, jest to niekiedy zagwozdka, która spędza sen z powiek bardzo dociekliwym ludziom. Należy zacząć od tego, jakie zadanie ma turbosprężarka, która została zamontowana w pojeździe mechanicznym, a mianowicie służy ona do doładowania jednostki napędowej, zwiększa ona sprawność i moc motoru poprzez wtłoczenie powietrza do komory spalania. Dr Alfred Buchi w 1905 roku opatentował turbosprężarkę, a od 1938 była ona montowana w samochodach ciężarowych, zaś od 1973 w pojazdach osobowych. W poniższym artykule są zawarte takie informacje jak elementy turbosprężarki, jakie materiały są używane do tworzenia turbo, rodzaje turbin, a także zasada działania turbiny.

Elementy turbosprężarki

Do elementów turbosprężarki zalicza się takie części jak,
- wirnik turbiny
- wirnik sprężarki
- kadłub turbiny
- kadłub sprężarki
- kadłub środkowy
- łożysko ślizgowe
- łożysko oporowe
- kanały olejowy
- pierścienie uszczelniające
- wałek turbosprężarki

Materiały używane do budowy turbosprężarki

Do budowy kadłuba turbiny wykorzystywany jest materiał o nazwie Niresist, cechuje się wysoką żaroodpornością, a także odpornością na ścieranie i korozję, Zawiera on w sobie od 11 procent do 16 procent Ni, 2,5 procent Si, do 2 procent Mn, do 4 procent Cr, a także do 8 procent Cu. Kadłub sprężarki jest zrobiony ze stopu aluminium, zaś do powstania wirników stosuje się Inconel, czyli stop niklu, chromu, kobaltu oraz żelaza o zawartości niklu od 46 procent do 65 procent, do budowy wirników również używa się materiału o nazwie MarM247, którego zawartość składa się z 19 procent Cr, 9 procent Fe, 5 procent Nb, 3 procent Mo, 0,9 procenta Ti, 0,6 procenta Al oraz 0,05 procenta C. Wirniki możemy spotkać także wykonane z tytanu. Każdy z tych materiałów posiada ogromną tolerancję na wysokie temperatury, czyli innymi słowy, jest żaroodporny. Konstrukcje do ulepszania cieplnego, czyli stal chromowo-niklowo-wolframowa jest stosowana do konstrukcji wałków turbosprężarek. Łożyska ślizgowe wykonane są ze stopów odlewniczych brązu B102, a to dlatego, że muszą one charakteryzować się odpornością a ścieranie i wysokie temperatury.

Rodzaje turbosprężarek

Do najbardziej popularnych rodzajów turbosprężarek zalicza się układ równoległy, czyli Bi-Turbo oraz szeregowy, czyli Twin Turbo, jest to układ dwóch sprzężonych ze sobą turbosprężarek, których zadaniem jest wtłaczanie dodatkowej ilości powietrza do komory spalania, dzięki czemu silnik posiada większą moc i sprawność. Koncern BMW wyposażył swoje niektóre jednostki napędowe w układ trzech turbosprężarek bądź nawet czterech sprzężonych ze sobą turbosprężarek, aczkolwiek dzisiaj skupimy się na Twin Tubo i Bi-Turbo. Zacznijmy od układu Bi-Turbo, jest to układ dwóch sprzężonych ze sobą turbosprężarek, które pracują równolegle, a ma to na celu poprawę na dążności pracy urządzenia doładowującego do zmiennych warunków obciążenia. Obie turbiny opracują w tym samym czasie, jedna obsługuje cylindry z jednej części bloku silnika, a druga turbina z drugiej strony. Układ Bi-Turbo jest stosowany do jednostek napędowych, które posiadają pojemność skokową większą niż 2500 centymetrów sześciennych, ten układ najczęściej znajdziemy w widlastych motorach napędowych, aczkolwiek może on być również użyty w jednostkach rzędowych pod warunkiem, że posiadają parzystą liczbę cylindrów. Układ Twin Turbo to bardzo podobny układ do Bi-Turbo, również znajdziemy tutaj dwie sprzężone ze sobą turbosprężarki, aczkolwiek jedna z nich jest mniejsza, a zakres jej pracy zaczyna się od 1500 obrotów na minutę i kończy się w zakresie 2500 obrotów na minutę, ponieważ przy tym momencie do pracy włącza się druga, większa turbosprężarka, która pracuje od 2500 obrotów na minutę. W szeregowym układzie, czyli Twin Turbo tylko jedna turbosprężarka jest nieprzerwania napędzana spalinami, zaś druga załącza się w chwili zapotrzebowania na moc i napędza drugą sprężarkę, zaletą tego układu jest zmniejszenie turbodziury, aczkolwiek wada to bardzo skomplikowany układ kanałów dolotowych i wylotowych.

Zasada działania turbosprężarki

Po tym, jak już wiemy, jak wygląda turbosprężarka, możemy przedstawić zasadę działania, a mianowicie skompresowany i wyrzucone przez sprężarkę powietrze zostaje ochłodzone przez chłodnicę doładowanego powietrza, czyli Intercooler i wprowadzone do komory spalania. Podane przez wtryskiwacz paliwo połączeniu z zimnym powietrzem, które podane zostało pod ciśnieniem, dodaje tłokowi energii, a ten powoduje pracę silnika, w wyniku spalania się paliwa, spaliny wydostają się z komory i zostają zassane oraz również pod ciśnieniem wyrzucane do kolektora wydechowego przez gorącą stronę turbosprężarki.

Magdalena Serafin

Inżynier w szpilkach. Świetna specjalistka w zakresie konstrukcji i eksploatacji układów doładowania silnika. Nie boi się wyzwań, ciężkiej pracy i ubrudzić ręce. Prywatnie kierowca auta z podwójnie turbo doładowanym niemal 500 konnym silnikiem i miłośniczka tańca.