Rodzaje turbosprężarek

Turbosprężarka to urządzenie, które obecnie bije rekordy popularności. Jest ciągle udoskonalane i montowane w większości współczesnych pojazdów – zarówno w osobowych, jak i ciężarowych, a nawet wyścigowych. Nic więc dziwnego, że układ ten musi się różnić w zależności od pojazdu, jaki będzie wspomagać, a jego budowa i sposób funkcjonowania musi być odpowiednio dostosowany. Mimo, iż bazowa konstrukcja turbiny, czyli połączona pracy koła sprężarki, wałka oraz koła turbiny, nie zmienia się, producenci wciąż modyfikują jej elementy i je udoskonalają. Z tego względu rozróżnić można kilka rodzajów turbosprężarek – poznajmy więc poszczególne z nich.

Turbosprężarka standardowa

Turbina standardowa, tzw. „Free float” (swobodny przepływ), to najbardziej podstawowy typ turbosprężarki. Stosowana jest w silnikach benzynowych, w  pojazdach ciężarowych i maszynach roboczych. Charakteryzuje ją brak zaworu sterującego, co sprawia, że cała ilość spalin opuszczająca silnik trafia bezpośrednio na koło turbiny. Urządzenie działa działa dzięki gazom wydechowym, które napędzają wirnik w dwóch komorach – komorę wylotową wypełniają wspominane gazy, zaś w komorze dolotowej zachodzi sprężanie powietrza. Dzięki temu poprzez układ dolotowy do silnika trafia więcej tlenu, co umożliwia wytworzenie większej ilości energii. Ciśnienie doładowania jest zależne wyłącznie od wielkości kół stron gorącej i zimnej.

 

Turbosprężarka hybrydowa

Jest to zmodyfikowana turbosprężarka standardowa, w której dokonano pewnych zmian w celu uzyskania właściwości i parametrów nieosiągalnych dla podstawowych podzespołów. Powstaje poprzez połączenie części dwóch turbosprężarek o różnych rozmiarach. Strona „zimna”, odpowiadająca za przepływ powietrza, pochodzi z większej turbiny. Strona „gorąca” jest natomiast mniejsza, posiada większy wirnik, aby przy większym ciśnieniu spalin moc urządzenia była wystarczająca do zapewnienia właściwych obrotów i wystarczającej dawki powietrza dla cylindrów. Dzięki takiemu rozwiązaniu znacznie przyspiesza się reakcję silnika na wciśnięcie pedału gazu, przy jednoczesnym zachowaniu dużego przepływu powietrza na wysokich obrotach. Turbosprężarki hybrydowe stosuje się w pojazdach wyczynowych.

 

Turbosprężarka Twin Scroll

Ten rodzaj turbiny również jest bardzo zbliżony do standardowego. Różni je jednak budowa muszli – w turbosprężarce Twin Scroll posiada ona nie jeden, lecz dwa stożkowate kanały, a każdy z nich obsługiwany jest przez inną parę cylindrów. Rozwiązanie takie umożliwia równomiernie omywanie łopatek turbiny i zwiększenie prędkości strumieni gazu, powodując szybszą reakcję na gaz, spadek przeciwciśnienia i zwiększenie pojemności skokowej. Taki typ turbiny stosowany jest w większych turbinach z powodu małego współczynnika nadążności.

 

Turbosprężarka z zaworem upustu spalin „Wastegate”

Jest to turbina wyposażona w zawór upustu spalin posiada wbudowane urządzenie służące do regulacji doładowania, które dba o to, aby układ wirujący nie obracał się zbyt szybko. Turbosprężarka tego typu składa się z pneumatycznego aktuatora połączonego z klapą upustową zamontowaną w korpusie turbiny. Dzięki zastosowaniu zaworu turbo może automatycznie ograniczać maksymalne doładowanie. Przy największej prędkości obrotów wytwarzane ciśnienie powietrza powoduje bowiem przesunięcie się cięgna zaworu, który z kolei otwiera tzw. wastegate umieszczony w części gorącej. Dzięki temu nadmiar spalin kierowany jest z powrotem do wydechu omijając turbinę, co pozwala utrzymać odpowiednie ciśnienie doładowania.

 

Turbosprężarka VTG (ze zmienną geometrią)

Jest to turbina o najbardziej skomplikowanej budowie, najczęściej stosowana w silnikach diesla. Różnica w konstrukcji turbosprężarki VTG od pozostałych typów polega na tym, iż znajduje się w niej pierścień o ruchu kątowym z zamontowanymi ruchomymi łopatkami, osadzony na wałku turbiny. Za pomocą pneumatycznego siłownika obracającego pierścień, modyfikowany jest kąt nachylenia łopatek kierownicy spalin – tak, by w każdym momencie zapewniać optymalną prędkość obrotową wału turbosprężarki poprzez regulację średnicy przepływu spalin. Dzięki temu nawet przy małym obciążeniu silnika i niskich obrotach praca układu jest bardzo efektywna, dużo lepsza jest także reakcja silnika na gaz, a zjawisko „turbodziury” jest zredukowane do minimum.