Jeszcze do niedawna turbosprężarka była znakiem rozpoznawczym wyłącznie sportowych samochodów. Dziś stosuje się ją powszechnie, zarówno w autach z silnikami diesla, jak i w „benzyniakach”. Sprawdź, na czym polega jej działanie i w jaki sposób wpływa na pracę jednostki napędowej. Warto zrozumieć, jak działa, aby odpowiednio dbać o samochód z turbodoładowaniem.
Czego dowiesz się z tego wpisu?
- Co to jest turbosprężarka?
- Na czym polega działanie turbosprężarki?
- Co to jest turbodziura?
- Jak działa turbosprężarka o zmiennej geometrii?
W skrócie
Turbosprężarka służy do doładowania silnika – podkręcenia jego mocy bez powiększania litrażu. Składa się z osadzonych na wspólnym wale turbiny i sprężarki. Wykorzystując energię gazów spalinowych, zwiększa ciśnienie wpadającego do komory spalania powietrza. Dzięki temu możliwe jest spalanie większych ilości paliwa, co przekłada się na wzrost mocy silnika.
Po co nam turbodoładowanie?
Odpowiedź jest prosta: żeby uzyskać lepsze osiągi. Konstruktorzy od zawsze dążyli do zwiększenia mocy silników. Początkowo uzyskiwali ten cel, zwiększając ich litraż – do większego silnika można wtłoczyć większą ilość mieszanki paliwowo-powietrznej. Im więcej paliwa, tym mocniejszy „wybuch” w komorze spalania i tym większa moc. Wzrost wielkości jednostki napędowej wiązał się jednak ze wzrostem jej wagi i pociągał za sobą znaczne podniesienie spalania.
I wtedy na scenę wkroczyła turbosprężarka. To urządzenie, które dostarcza do układu dolotowego większe ilości powietrza. Pozwala efektywniej spalać paliwo i zwiększać osiągi silnika bez powiększania jego pojemności.
Turbosprężarka – budowa
Turbosprężarka składa się z dwóch podstawowych części – turbiny i sprężarki – oraz ich wirników, które osadzone są na wspólnym wale. Znajdują się na pograniczu dwóch układów: wylotowego oraz dolotowego. Turbina, nazywana stroną gorącą, mieści się w kolektorze wydechowym, a sprężarka, strona zimna – w przewodzie dolotowym. Oprócz nich na cały mechanizm składają się też pierścienie uszczelniające, łożyska ślizgowe i oporowe, kanały olejowe oraz zawory wastgate lub blow-off, które regulują ilość dostarczanego przez silnik powietrza.
Jak działa turbosprężarka?
Turbosprężarka to niemal perpetuum mobile – zasila ją energia czerpana ze… spalin. Jej działanie jest proste. Wydostające się z komory silnika gazy spalinowe, zanim zostaną wyrzucone przez wydech, napędzają wirnik turbiny. Ten, poprzez wspólny wał, wprawia w ruch wirnik sprężarki. Sprężarka pobiera powietrze z układu dolotowego, a następnie kompresuje je i „wypluwa” pod ciśnieniem do komory silnika.
W nowoczesnych konstrukcjach strumień ten trafia jeszcze na intercooler, który schładza go przed posłaniem w stronę cylindrów. To zwiększa moc turbodoładowania – im niższą temperaturę ma powietrze, tym zwiększa się jego gęstość, a więc tym większa porcja trafia do komory silnika. Efekt? Więcej powietrza = efektywniejsze spalanie paliwa = wzrost mocy jednostki.
Turboproblem – turbodziura
Działanie turbosprężarki możemy porównać do działania wiatraka na patyku. Turbina, podobnie jak wiatraczek, na który zaczynamy dmuchać, potrzebuje czasu, aby rozpędzić się pod wpływem przepływających gazów spalinowych. Gdy ruszamy, obroty silnika są niskie, a ciśnienie spalin – małe. Za małe, aby wprawić w ruch wirnik turbiny. Te ułamki sekund, które mijają między wciśnięciem pedału gazu, a wskoczeniem silnika na odpowiednie obroty i uruchomieniem turbodoładowania, nazywane są właśnie turbodziurą. Jej występowanie zmniejsza komfort jazdy – kiedy samochód dostaje takiego turbokopa, mocno szarpie do przodu. Bywa też groźne. W starszych autach gwałtowne zwiększenie momentu obrotowego doprowadzało nawet do utraty przyczepności.
Turbosprężarki ze zmienną geometrią
Konstruktorzy wyeliminowali problem turbodziury, wprowadzając do turbosprężarek zmienną geometrię. Technologia ta, nazywana VGT, VTG lub VNT, polega na zmianie kąta nachylenia ruchomych łopatek, które otaczają wirnik i kierują na niego strumień powietrza. Gdy auto rusza, a obroty są niskie, łopatki nachylają się tak, aby zmniejszyć średnicę przepływu spalin. Dzięki temu strumień przyspiesza, co powoduje, że wirniki zaczynają kręcić się coraz szybciej, uruchamiając cały mechanizm turbosprężarki. Turbodoładowanie, a wraz z nim silnik, działa więc płynniej – efekt turbodziury jest zdecydowanie mniejszy, nieodczuwalny dla kierowcy.
Turbodoładowanie to obecnie najlepszy sposób na podkręcenie mocy silnika bez powiększania jego wielkości. I nic nie wskazuje na to, że w najbliższym czasie się to zmieni – najtęższe głowy branży motoryzacyjnej zajmują się raczej doskonaleniem tej technologii niż wymyślaniem kolejnych. Możemy się więc spodziewać, że przez następne kilka lat z taśm produkcyjnych zjeżdżać będą wyłącznie samochody z doładowanymi silnikami.
Producenci części i akcesoriów motoryzacyjnych doskonale o tym wiedzą. Właśnie dlatego coraz częściej wśród olejów silnikowych pojawiają te przeznaczone do samochodów z turbodoładowaniem. Propozycje sprawdzonych marek, np. K2, znajdziesz na nocar.pl.
Sprawdź kolejny wpis z serii pakietu wiedzy o turbosprężarkach ➡ Jak jeździć samochodem z turbodoładowaniem?
Źródło zdjęć: nocar.pl, unsplash.com
