Dlaczego turbosprężarka?

Popularność turbosprężarek na rynku motoryzacyjnym ciągle rośnie - z roku na rok coraz częściej można spotkać się samochodami wyposażonymi w te urządzenia. I chociaż wielu kierowców odstraszają ceny turbosprężarek, należy pamiętać, że ulegają one awariom przede wszystkim z powodu nieprawidłowego użytkowania samochodu. Koszty naprawy nie są tanie. Regeneracja turbosprężarki kosztuje średnio od 600-1500 zł, kupno nowej maszyny wirnikowej to natomiast wydatek rzędu co najmniej kilku tysięcy zł.

 

Korzyści ekonomiczne i ekologiczne

 

Przy odpowiedniej eksploatacji samochodu, regularnej wymianie oleju i filtra powietrza oraz korzystaniu z oleju o wysokiej jakości, turbosprężarka może służyć jednak przez długi czas, a korzystanie z niej niesie ze sobą wiele korzyści.

 

Jak powszechnie wiadomo, zadaniem turbosprężarki jest poprawienie sprawności silnika poprzez zwiększenie jego mocy przy jednoczesnym obniżeniu zużycia paliwa. To, jak łatwo się domyślić, wiąże się z oszczędnościami finansowymi. Mówiąc o zaletach turbosprężarki, warto porównać wyposażony w nią silnik z silnikiem wolnossącym o identycznej mocy. Z porównania wynika, że maszyna z turbodoładowaniem:

 

• generuje znacznie mniej szkodliwych związków,
• charakteryzuje się lepszymi parametrami spalania,
• charakteryzuje się lepszym stosunkiem mocy do wagi,
• ma większą sprawność,
• cechuje się lepszą wydajnością na dużych wysokościach,
• pracuje znacznie ciszej.

 

Turbosprężarki cieszą się coraz większą popularnością także ze względów ekologicznych, do których świat motoryzacyjny przywiązuje w ostatnich latach dużą wagę. Wyposażone w turbosprężarki silniki emitują mniej spalin oraz zużywają mniej paliwa, spełniają tym samym ciągle rosnące wymagania normy Euro.

 

Mechanizm działania silnika

 

Moc silnika można zwiększyć na kilka sposobów. Przed ich omówieniem warto jednak zapoznać się z ogólnym mechanizmem, na którym opiera się działanie maszyny. Obecnie najpowszechniej stosuje się silniki czterosuwowe. Wykorzystuje się je nie tylko w samochodach osobowych, ale również w ciężarówkach, motocyklach i innych pojazdach. Jak sugeruje nazwa, opierają się one na czterech fazach działania: wpływu powietrza lub mieszanki paliwowo-powietrznej, sprężenia, pracy i wydmuchu spalin:

 

• suw ssania – we wnętrzu cylindra wytwarzane jest podciśnienie. Dzięki otwartemu zaworowi ssawnemu wciągnięte zostaje powietrze (przy silnikach dieslowskich) lub mieszanka paliwowa (przy silnikach benzynowych),
• suw sprężania – następuje w momencie, gdy tłok ściska (spręża) mieszankę paliwowo-powietrzną przy jednoczesnym zamknięciu zaworów ssawnego i wydechowego,
• suw rozprężania – odbywa się wtrysk paliwa i zapłon samoczynny (w przypadku silnika dieslowskiego) lub spowodowany przez iskrę (w przypadku silnika benzynowego),
• suw wydechu – następuje otwarcie zaworu wydechowego i gazy spalinowe opuszczają cylinder przez układ wydechowy. Następuje zamknięcie zaworu wydechowego, otwarcie zaworu ssącego i cały cykl rozpoczyna się od nowa.

Sposoby zwiększania mocy silnika – wady i zalety

 

Istnieje kilka sposobów na zwiększanie mocy silnika samochodowego. Zastosowanie turbosprężarki daje jednak znacznie lepsze efekty niż zwiększanie pojemności skokowej lub prędkości obrotowej – te dwie metody podlegają pewnym ograniczeniom oraz niekorzystnie wpływają na emisję spalin.

 

Pojemnością (objętością) skokową cylindra określa się różnicę pomiędzy maksymalną a minimalną objętością cylindra. Inaczej mówiąc, jest to różnica pomiędzy górnym a dolnym położeniem tłoka w cylindrze.

 

Zwiększenie pojemności skokowej można uzyskać poprzez zastosowanie większej liczby cylindrów lub powiększenie ich objętości. Należy się jednak zastanowić, czy metoda ta finalnie jest opłacalna – dzięki niej można uzyskać stosunkowo niewielkie zwiększenie mocy silnika, wiąże się ona natomiast ze zwiększeniem poziomu emisji spalin i większym zużyciem paliwa.

 

Drugim sposobem na powiększenie mocy silnika jest zwiększenie prędkości obrotowej. Trzeba jednak mieć na uwadze, że wzrost obrotów wału napędowego jest równoznaczny ze skracaniem czasu, w jakim musi powstać mieszanka paliwowo-powietrzna oraz czasu, który jest potrzebny do jej spalenia. Mniejsza ilość czasu nie służy natomiast dobrze obu procesom – przede wszystkim dotyczy to silników Diesla.

 

Ciągłe zwiększanie prędkości obrotowej wiąże się ze zwiększonym tarciem, rosnące straty pompowania powodują natomiast spadek sprawności silnika. Z tych powodów należy liczyć się z tym, że ta metoda podlega ograniczeniom i wymaga odpowiedzialności kierowcy.

 

Turbodoładowanie na tle innych sposobów zwiększania mocy silnika

 

Jak wspomnieliśmy na samym początku, zastosowanie turbosprężarki zwiększa moc silnika bez konieczności zwiększania masy pojazdu. W przypadku samochodów osobowych równie istotne są jednak aspekty ekonomiczne i ekologiczne. Pod tymi względami turbodoładowanie wygląda znacznie lepiej niż poprzednie metody.

 

Turbosprężarka jest maszyną wirnikową składającą się z turbiny i sprężarki, które osadzone są na wspólnym wale. Umożliwia ona sprężanie dostarczanego do cylindrów powietrza. Zależność mechanizmu jest taka, że im bardziej powietrze jest sprężone, tym więcej mieszanki paliwowo-powietrznej może ulec spaleniu – to z kolei przekłada się na większą moc silnika.

 

Powietrze, które uległo sprężeniu, zostaje nagrzane do temperatury nawet 180 stopni Celsjusza. Następnie, dzięki działaniu chłodnicy (Intercoolera), powietrze, zanim dostanie się do cylindrów, ulega schłodzeniu. Spadek temperatury powietrza o każde 10 stopni Celsjusza sprawia, że jego gęstość zwiększa się o około 3-5 procent – to natomiast bezpośrednio przekłada się na przyrost mocy silnika.