Działanie turbosprężarki
Turbo, turbina, suszarka, ślimak, a nawet wiadro w przypadku dużych rozmiarów – z takimi nazwami turbosprężarki możemy spotkać się w języku potocznym.
W cylindrze silnika spalana jest mieszanka paliwowo-powietrzna. Żeby zwiększyć moc silnika spalinowego, należy – najprościej mówiąc – „wrzucić” do cylindra więcej powietrza i więcej paliwa. Sposobów jest całe mnóstwo. Jeden z najbardziej efektywnych to montaż turbosprężarki, która zapewnia większą ilość powietrza.
Turbosprężarka składa się z dwóch głównych części – turbiny i sprężarki. Są one połączone wspólnym wałem. Wirnik turbiny, tzw. gorącej strony, napędzany jest gazami wylotowymi. Wirnik sprężarki, zwanej stroną zimną, znajduje się na tym samym wale, więc również zostaje wprawiany w ruch, a tym samym spręża powietrze trafiające do układu dolotowego.
Prześledźmy zatem drogę obu czynników – gazów wylotowych oraz powietrza dolotowego. Spaliny wydobywające się z kolektora wydechowego (5) trafiają w boczną część turbiny (6) na łopatki wirnika, rozpędzając go. Następnie odprowadzane są grubym kanałem z tyłu turbosprężarki (7) do układu wydechowego.
W tym samym czasie pracuje oczywiście też strona zimna. Do głównego kanału z przodu sprężarki (1) wpada powietrze, które najczęściej przepływa najpierw przez filtr powietrza. Dzięki obrotowi wału z wirnikiem powietrze jest sprężane, w efekcie w takiej samej jednostce objętości może być podana do cylindra jego większa ilość. Z bocznego kanału sprężarki (2) powietrze trafia do kolektora dolotowego (4) bądź chłodnicy, tzw. intercoolera (3). Proces sprężania powoduje wzrost temperatury. Przy dużych ilościach sprężonego powietrza może ona dochodzić nawet do 90o C. Tak wysoka temperatura powoduje spadek sprawności napełniania cylindra, a do jej obniżenia stosowany jest właśnie intercooler.
Opisując działanie turbosprężarki, trzeba wspomnieć o zjawisku turbodziury - efekcie, przez który Jeremy Clarkson przegrał wyścig z Fiatem Stilo, jadąc turbodoładowanym Mitsubishi Lancerem Evolution VIII FQ400. Jak wiadomo, turbina jest napędzana gazami wylotowymi. Jeśli obroty silnika są niskie, to i ilość oraz prędkość spalin są mniejsze. Przy gwałtownym naciśnięciu pedału gazu wał turbosprężarki, na którym znajdują się wirniki, nie ma jeszcze odpowiednio wysokich obrotów. Turbodziura jest więc okresem między wciśnięciem gazu a osiągnięciem przez turbosprężarkę docelowego ciśnienia powietrza doładowanego dla odpowiadających mu obrotów silnika.
Dlatego czasem mówi się, że „turbo musi się naładować”. To chyba najlepiej oddaje istotę rzeczy oraz kolokwialne stwierdzenie dotyczące samochodów z silnikami doładowanymi turbosprężarkami: im szybciej jedziemy, tym szybciej jedziemy.
Aby rozwiązać ten problem, producenci turbosprężarek starają się zmniejszyć bezwładność wirników, stosując lżejsze materiały bądź wprowadzając zmienną geometrię łopatek wirnika. Inną metodą jest montaż dwóch turbosprężarek w odpowiednim względem siebie układzie. O tym wszystkim napiszę jednak w innym artykule.
Zobacz także: