Budowa i działanie turbosprężarki samochodowej

Turbosprężarka jest to maszyna wirnikowa, która składa się z turbiny i  sprężarki osadzonych na jednym wale. Jej głównym zadaniem jest doładowywanie pracy silnika. Turbo zasilane jest spalinami. Większa ilość wprowadzonego z silnika powietrza powoduje wzrost jego mocy.

Jak zbudowana jest turbosprężarka?

Turbosprężarka zwana maszyną wirnikową składa się z dwóch podstawowych elementów: turbiny i sprężarki. Turbina jest to tzw. Część gorąca, natomiast sprężarka zwana jest częścią chłodną. Jej wirniki są sztywno połączone z korpusem środkowym, czyli wałem.

Strona gorąca wykonana jest z materiałów o wysokiej żaroodporności, ponieważ praca przez nią wykonywana odbywa się  w bardzo wysokich temperaturach. Na tym etapie energia uwalnia się ze spalin i napędza sprężarkę.

Strona zimna zwana jest inaczej stroną kompresji. Zbudowana jest z koła i obudowy, oraz niekiedy z zaworu upustowego, prędkość obrotowa koła zasysa powietrze, które następnie płynie przez obudowę i dostaje się do intercoolera.

Korpus środkowy – w nim znajduje się wałek turbosprężarki, w którym ułożone są łożyska. Łożyska wykonane są zazwyczaj ze stopu brązu ale można spotkać również łożyska ceramiczne. Łożyska znajdują się w sąsiedztwie turbiny, przez co narażone są na wysokie temperatury.

Czytaj też: Czego nie robić autem z turbosprężarką?

Popularność turbosprężarek

Wykorzystywanie turbosprężarki w nowoczesnych samochodach jest w dzisiejszych czasach standardem. Dotyczy to zarówno samochodów z silnikami wysokoprężnymi jak i benzynowymi. Obecne silniki coraz bardziej wysilone ze względu na kwestię norm emisji spalin muszą być wykonane z jak najlepszych materiałów. Kadłuby turbin wykonuje się  z materiałów charakteryzujących się wysoką odpornością na ścieranie, żaroodporność i korozję. Do budowy wirników, wykorzystuje się materiał o nazwie „ inconel” ( jest to stop niklu, chromu, żelaza i kobaltu).  Łożyska wykonane są głównie ze stopów odlewanych z brązu. Wszystkie powyżej wykonane materiały imponują dużą odpornością na wysokie temperatury.

Warunki pracy turbosprężarki

Turbosprężarki muszą być przystosowane do wysokich temperatur. Prędkości obrotowe oraz przepływające spaliny osiągają maksymalne wartości. Te ekstremalne warunki wymagają stosowania renomowanych olejów silnikowych, co jest kluczem do długiej i bezawaryjnej żywotności turbosprężarki.

Typy turbosprężarek

Popularność aut z doładowaniem turbo jest obecnie coraz większa, co powoduje ciągłe rozwijanie nowych technologii w zakresie budowy i działania turbosprężarek. Główne prace kieruje się na ulepszanie maszyny wirnikowej. Turbosprężarki różnią się pomiędzy sobą głównie rodzajem systemu kierowania spalin.

Standardowe turbo „free float” (swobodny przepływ)

Turbina ze swobodnym przepływem to jedna z najczęstszych i najprostszych typów turbiny. Cechą charakterystyczną jest brak zaworu sterującego, przez co całość spalin opuszcza silnik i trafia bezpośrednio na koło turbiny. Gazy wypełniają komorę wylotową, a w komorze dolotowej zachodzi sprężanie powietrza. Dzięki temu do silnika trafia więcej tlenu, a to umożliwia wytwarzanie większej ilości energii.

Twin scroll

Turbina podobna do standardowej, jednak znacząco różni ją budowa muszli. Posiada ona dwa stożkowate kanały, każdy obsługiwany przez inny cylinder. Powoduje to zwiększenie prędkości strumienia gazu, przez co możemy zaobserwować szybszą reakcję samochodu po wciśnięciu pedału gazu.

Czytaj też: Kiedy należy wykonać remont silnika?

Turbo z zaworem „westegate”

Westegate to zawór upustu spalin. Urządzenie kontroluje ciśnienie i dba o to, aby układ wirujący nie obracał się zbyt szybko. Typ tej turbosprężarki składa się z pneumatycznego aktuatora, który połączony jest z klapą upustową, znajdującą się  w korpusie turbiny. Dzięki temu tubo może z automatu ograniczać maksymalne doładowanie.

Bi Turbo

Doładowanie to oparte jest na pracy dwóch niezależnych turbosprężarek, które pracują równolegle. Rozwiązanie to znajdziemy najczęściej w silnikach o dużej pojemności i silnikach w układzie V.