Turbodoładowanie - mocno i... oszczędnie

Co to jest turbodoładowanie

Najprościej rzecz ujmując turbodoładowanie to zwiększenie ilości powietrza, które bierze udział w wybuchu mieszanki w cylindrze podczas pracy silnika. Jak wiadomo im więcej tlenu tym wybuch taki jest skuteczniejszy – to z kolei powoduje wzrost osiągów silnika. Zwykle wzrost osiągów pociąga za sobą nieproporcjonalnie niższe zwiększenie zużycia paliwa – co oznacza dodatkowe oszczędności.

Turbodoładowaniu często towarzyszy tzw. intercooler czyli chłodnica powietrza doładowującego. Wykorzystuje ona fakt, że chłodniejsze powietrze zawiera większą ilość tlenu w jednostce objętości – przez co wtłoczenie takiej samej objętości powietrza do cylindra powoduje zwiększenie ilości tlenu, który bezpośrednio bierze udział w reakcji wybuchu mieszanki.

Niestety zastosowanie turbodoładowania ma także wady – taki „mocniejszy” wybuch powoduje często konieczność wzmocnienia konstrukcji silnika. Ponadto konstrukcja silnika nieco się komplikuje i staje się droższa.

Praktyczne rozwiązania

Najczęściej stosowanymi praktycznie rozwiązaniami turbodoładowania są turbosprężarka oraz tzw. kompresor. Różnica między tymi urządzeniami wiąże się z metodą dostarczenia im napędu koniecznego do wtłoczenia dodatkowego powietrza do cylindrów.

Turbosprężarka

Budowa turbosprężarki

Turbosprężarka składa się w największym uproszczeniu z dwóch wirników:

• turbiny zasilanej gazami wylotowymi silnika, czyli spalinami;
• sprężarki służącej do wtłaczania powietrza do cylindra.

Oba wirniki są ze sobą połączone co umożliwia zadziałanie całego mechanizmu. Turbina dzięki odpowiedniemu skierowaniu na nią gazów wylotowych silnika obraca się z ogromną prędkością (rzędu 200 tysięcy obrotów na minutę - stąd bezwzględna konieczność jej smarowania), napędzając wirnik sprężarki. Ten z kolei wtłacza do cylindra dodatkowe ilości powietrza.

Zastosowanie intercoolera powoduje dodatkowe schłodzenie powietrza wtłaczanego do cylindra.

Wadą turbosprężarki jest fakt jej działania dopiero wtedy, gdy siła dostarczona przez gazy wylotowe jest odpowiednio duża – a to ma niestety miejsce dopiero przy dość dużych obrotach silnika. Stąd pojęcie tzw „turbodziury”, która powstaje wtedy, gdy kierowca wciska pedał gazu i w pierwszym momencie musi zaczekać aż turbosprężarka zacznie obracać się odpowiednio szybko aby spowodować wzrost mocy silnika.

Kompresor

Kompresor zamiast turbiny wykorzystującej gazy wylotowe posiada bezpośrednie połączenie z wałem silnika (czyli zasila go sam silnik), lub zasilany jest własnym silnikiem elektrycznym.

Sama zasada działania poza wyżej wymienionym wyjątkiem pozostaje taka sama. Kompresor nie posiada wady turbosprężarki polegającej na tym, że do jego działania potrzebna jest odpowiednia siła gazów wylotowych. Kompresor działa od niższych obrotów, przez co zjawisko „turbodziury” nie występuje.

Zastosowanie

Turbodoładowanie znane jest motoryzacji od dawna. Jednak, jak wspomniano we wstępie, jego zastosowanie może w niedalekiej przyszłości stać się bardziej powszechne. Oszczędność paliwa, ochrona środowiska wymusza stosowanie małych pojemności. A mała pojemność w silniku wolnossącym musi być związana z jego małą mocą. Tutaj właśnie z pomocą przychodzi turbodoładowanie.

Bardzo obiecująco zapowiadają się silniki łączące w sobie oba wyżej wymienione sposoby doładowania. Umożliwiając uzyskanie dużych mocy (rzędu 170 KM z 1,4 litra pojemności) przy stosunkowo małym zużyciu paliwa i dużej trwałości silnika.

Tak więc przyszłość zdecydowanie należy do silników turbodoładowanych...

Podyskutuj na forum

Zapraszamy do dyskusji na naszym forum:

Turbo Intercooler