- Turbosprężarka zwiększa moc i efektywność, kompresując powietrze dzięki energii spalin.
- Działa poprzez energię gazów wydechowych napędzających turbinę, która spręża powietrze.
- Współczesne auta często wyposażone w turbodoładowanie, benzynowe i diesla.
- Proces krok po kroku: od wydechu po sprężanie i chłodzenie powietrza.
Turbodoładowanie to jeden z najbardziej wydajnych sposobów na zwiększenie mocy i efektywności silnika spalinowego. Dzięki sprężaniu powietrza trafiającego do komór spalania turbina umożliwia silnikowi spalać większe ilości paliwa i w konsekwencji generować większą moc bez powiększania pojemności silnika. Choć wcześniej turbodoładowacze były uważane za sprzęt specjalistyczny, dziś prawie każdy producent samochodów włącza je do oferty silników, zarówno benzynowych, jak i diesla.
Czym jest turbosprężarka
Turbosprężarka, nazywana również turbo doładowaniem lub po prostu turbo, to urządzenie doładowania wymuszonego napędzane przez turbinę, które zwiększa moc silnika spalinowego poprzez doprowadzanie dodatkowego sprężonego powietrza do komory spalania. W odróżnieniu od silnika z naturalnym doładowaniem, który polega wyłącznie na ciśnieniu atmosferycznym, aby doprowadzić powietrze do cylindrów, turbina wykorzystuje energię gazów wydechowych do sprężania powietrza dopływającego.
Zasada działania opiera się na prostym założeniu: im więcej powietrza trafia do silnika, tym więcej paliwa można spalić, co przekłada się na większą moc. Komputer pokładowy nowoczesnego auta stale i precyzyjnie określa zapotrzebowanie na mieszankę powietrza i paliwa, które musi trafić do komory spalania, aby uzyskać żądane parametry. Jednak każdy silnik jest ograniczony przez układ dolotowy i ilość powietrza, która może naturalnie dostawać się do cylindrów.
Turbosprężarka rozwiązuje to ograniczenie poprzez sprężanie powietrza przed jego wejściem do silnika. Gdy powietrze jest sprężone, cząsteczki tlenu łączą się ze sobą silniej, a ten sam objętościowy zasób powietrza zawiera znacznie więcej cząsteczek tlenu. Oznacza to, że możesz wprowadzić tę samą ilość powietrza w mniejszą objętość, lub więcej powietrza w tej samej objętości — dokładnie to, co zapewnia turbina.
Różnice między silnikami z doładowaniem turbo a silnikami z naturalnym doładowaniem
Budowa podstawowa turbosprężarki
Część turbiny (koło gorące): gazów wydechowych, które są kierowane na turbinę i napędzają wał.
Część sprężarki (koło chłodne): zasysa powietrze z atmosfery i spręża je. Gdy turbina obraca wał, koło sprężarki również obraca się z tą samą prędkością.
Wał z hartowanej stali zapewnia wysoką wytrzymałość przy bardzo wysokich prędkościach obrotowych i temperaturach, co jest kluczowe dla trwałości całego układu.
Proces działania krok po kroku
-
Evacuarea gazelor de eșapament: Gazy wydechowe przepływają do turbiny, gdzie oddają energię mechaniczną.
-
Rotirea turbinei: Energia z gazów wydechowych porusza koło turbiny, które obraca wał turbiny i napędza koło sprężarki.
-
Aspirarea i sprężanie powietrza: Koło sprężarki zasysa powietrze z otoczenia i spręża je, aby doprowadzić je do wyższej gęstości.
-
Difuzia powietrza: Obudowa sprężarki przekształca strumień powietrza tak, aby uzyskać wysokie ciśnienie przy jednoczesnym ograniczeniu prędkości.
-
Chłodzenie powietrza (opcjonalne, ale zalecane): W większości systemów powietrze po sprężeniu trafia do intercoolera, który obniża temperaturę sprężonego powietrza i zwiększa jego gęstość. Intercooler może obniżyć temperaturę powietrza o 50–70°C.
-
Wlot do silnika: Sprężone i schłodzone powietrze trafia do cylindrów przez układ dolotowy. ECU wykrywa dodatkową masę powietrza i proporcjonalnie zwiększa dawkę paliwa. Mieszanka powietrze-paliwo generuje silniejszą detonację i większą moc.
System smarowania i chłodzenia
Wał turbiny obraca się z taką prędkością, że bez smarowania właściwy olej powodowałby szybkie zużycie łożysk. Dlatego turbodoładowanie jest podłączone do układu smarowania silnika poprzez dedykowany przewód olejowy. Olej tworzy film ochronny wokół wału i pomaga w jego chłodzeniu, co wydłuża żywotność turbiny. Niektóre nowoczesne turbiny korzystają również z chłodzenia cieczą pochodzącego z układu silnika, co umożliwia wyższe doładowanie.
Zalety i kwestie techniczne
Zalety turbodoładowania
- Zwiększenie mocy bez powiększania pojemności silnika
- Zwiększona efektywność: mniejsze silniki z doładowaniem mogą być bardziej efektywne
- Redukcja emisji: mniejsze silniki emitują mniej spalin w typowych warunkach jazdy
- Większy moment obrotowy przy niskich/średnich obrotach: lepsze przyspieszenia i deprawanie w ruchu miejskim
- Niższa masa: mniejszy silnik waży mniej i zajmuje mniej miejsca w komorze silnika
Uwagi dotyczące konserwacji
Turbodoładowania są generalnie niezawodne, ale wymagają przestrzegania zasad konserwacji:
- Wymiana oleju zgodnie z zaleceniami producenta na oleju wysokiej jakości
- Pozostawienie silnika na biegu jałowym na 30–60 sekund przed wyłączeniem po intensywnej jeździe
- Używanie paliwa o odpowiednim liczniku oktanowym
- Sprawdzanie i wymiana filtra powietrza zgodnie z harmonogramem
Pominięcie tych kwestii może prowadzić do przedwczesnego zużycia turbiny, a koszt wymiany turbodoładowania może wynieść około 5 000–15 000 zł w zależności od modelu i marki pojazdu.
Podsumowując, turbodoładowanie stanowi jedną z najbardziej efektywnych metod zwiększania mocy i efektywności silnika spalinowego, przekształcając energię resztkową z gazów wydechowych w użyteczną moc dodatkową. Przy odpowiedniej konserwacji i właściwym użytkowaniu turbodoładowanie może pracować bezproblemowo przez całą żywotność pojazdu.
