Jak działa turbosprężarka?

Turbodoładowanie to mechanizm polegający na doprowadzeniu do silnika sprężonego powietrza, dzięki czemu przy tej samej jego objętości można dostarczyć do niego znacznie więcej tlenu potrzebnego do prawidłowego spalania. Większa ilość powietrza i paliwa w jednostce napędowej pozwala uwolnić większą ilość energii w czasie spalania, a w efekcie – osiągnąć większą moc silnika. W jaki sposób jest to możliwe i jak przebiega cały proces działania turbosprężarki? Na te pytania postaramy się odpowiedzieć poniżej.

Jak działa turbosprężarka?

Turbosprężarka to urządzenie o nieskomplikowanej budowie i bardzo prostym schemacie działania, składające się z dwóch zasadniczych części – turbiny i sprężarki, połączonych wspólnym wałem. Turbina, która znajduje się na kolektorze wydechowym, napędzana jest energią spalin wydostających się z silnika. Strumień spalin, natrafiając na łopatki wirnika turbiny, wprowadza go w ruch obrotowy. Wirnik ten, dzięki swojemu „ślimaczemu” kształtowi jest w stanie zasysać powietrze z atmosfery, sprężać je i wypychać w stronę kolektora dolotowego. Następnie, wykorzystane spaliny odprowadzane są grubym kanałem z tyłu turbosprężarki do układu wydechowego. Ta część turbosprężarki nazywana jest „stroną gorącą”. Druga część turbiny – tzw. „strona zimna”, w której skład wchodzi sprężarka, oczywiście również w tym czasie pracuje. Napędzana jest dzięki obrotowi wirnika turbiny, połączonego z wirnikiem sprężarki wałkiem. Praca sprężarki rozpoczyna się od przedostania się do niej powietrza, najpierw przez filtr a następnie przez główny kanał z przodu sprężarki. Dzięki obrotowi wału z wirnikiem powietrze jest sprężane i do cylindra dostarczana jest jego większa ilość. Później, z bocznego kanału sprężarki, bardzo nagrzane powietrze trafia do kolektora dolotowego lub tzw. intercoolera, który ma za zadanie obniżyć jego temperaturę. Jak widać, zasada działania turbosprężarki jest bardzo prosta, a w swej prostocie genialna. Nie tylko bowiem pozwala łatwo i skutecznie zwiększyć moc silnika, lecz także zmniejszyć emisję szkodliwych substancji do atmosfery, gdyż do napędu turbiny zużywana jest energia spalin. Należy również wspomnieć o tym, że przy zastosowaniu turbosprężarki bardzo ważna jest kontrola ilości powietrza dostarczanego do silnika. Urządzenia służące do regulacji to zawór wastegate lub blow-off. Pierwszy z nich – wastegate, to zawór montowany po gorącej stronie turbiny, który w przypadku, gdy ciśnienie w dolocie osiąga odpowiednią wartość, otwiera się umożliwiając nadmiarowi spalin wylecieć przez wydech. Blow-off to z kolei zawór, który służy upuszczeniu powietrza pochodzącego od sprężarki, a więc po stronie zimnej, przy zamykaniu przepustnicy.

Turbodziura

Opisując działanie turbosprężarki, nie można pominąć tak istotnego zagadnienia, jak turbodziura. Jest to zjawisko opóźnienia reakcji silnika doładowanego na naciśnięcie pedału gazu. Bierze się stąd, iż wirnik turbosprężarki, odpowiedzialny za wtłaczanie dodatkowego powietrza do silnika, zasilany jest przez spaliny wydostające się z komory spalania. Gdy silnik pracuje na małych obrotach, ciśnienie tych spalin jest niskie, a wirnik kręci się z niewielką prędkością, przez co po dodaniu gazu potrzebuje on chwili, by osiągnąć odpowiednie obroty. Turbodziura jest to zatem czas pomiędzy wciśnięciem gazu, a osiągnięciem przez turbosprężarkę ciśnienia powietrza doładowanego odpowiednio dla obrotów silnika.