Zasada działania turbosprężarek

Turbosprężarki wciąż stanowią najpopularniejszą formę doładowania silników, bez względu na ich pojemność czy liczbę cylindrów. Nic w tym dziwnego, biorąc od uwagę niezwykłą wydajność tego urządzenia.

Pierwszą turbosprężarkę opatentowano na początku XX. wieku, jednak zastosowanie tego typu maszyny wirnikowej w aucie osobowym datuje się dopiero na 1973 rok. Urządzenie powstało w wyniku poszukiwania sposobu, który umożliwi zwiększenie mocy silnika, a jednocześnie pozwoli zmniejszyć zużycie paliwa – wyjaśnia nasz rozmówca z firmy P.P.H.U. TURBO. Znane nam współcześnie turbosprężarki idealnie wywiązują się ze stawianych przed nimi zadań.

Budowa turbosprężarki

Mechanizm możemy opisać najprościej, rozróżniając jego 2 podstawowe moduły, czyli turbinę(część gorąca) i sprężarkę (część chłodna), dzięki współpracy których zwiększane jest ciśnienie powietrza wpadającego do silnika. Wirniki obu części połączone są na sztywno wałem.

Turbina napędzana jest gazami wylotowymi z silnika, a następnie przekazuje energię mechaniczną przez wałek do wirnika sprężarki, która sprężone powietrze dostarcza do silnika.

Jak działa turbosprężarka

Jak wynika z powyższego wstępu, stopień sprężania powietrza uzależniony jest od ilości gazów, które napędzają turbinę. Przy niewielkim zapotrzebowaniu na moc, również ilość gazów, a co za tym idzie – także stopień sprężenia, są niewielkie. W związku z powyższym, w sytuacji nagłego wzrostu zapotrzebowania na moc, zanim sprężarka zostanie odpowiednio rozpędzona, występuje zjawisko turbodziury.

Turbodziura, czyli mała moc silnika przy nagłym wzroście zapotrzebowania na tę moc, stanowiła największe wyzwanie dla konstruktorów turbosprężarek. Obecnie udało się opracować rozwiązania konstrukcyjne, które znacznie zmniejszają moment bezwładności wirnika.

Sterowanie wydajnością sprężarki

Obecnie stosuje się dwie podstawowe metody sterowania wydajnością działania turbosprężarek. Pierwsza z nich opiera się na sterowaniu ilością spalin przepływających przez turbinę z pomocą zaworów obejściowych. Druga metoda opiera się na kontroli geometrii przepływu powietrza, przy czym sterowanie odbywa się za pomocą zmiany kąta nachylenia specjalnych łopatek, regulujących przepływ powietrza.