Co to jest turbosprężarka i jak działa?

Turbosprężarka: sekret lepszej wydajności silnika

Turbosprężarka w samochodzie jest elementem zapewniającym silnikowi “dostarczenie” większej ilości powietrza. Jest to kluczowa część w kontekście wydajności silnika, gdyż umożliwia zwiększenie mocy przy jednoczesnym zachowaniu oszczędności paliwa. Jak działa turbosprężarka? Dzięki sprężaniu powietrza przed jego dostarczeniem do silnika, turbosprężarka zwiększa gęstość powietrza, co prowadzi do lepszego spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. To z kolei przekłada się na większą moc silnika oraz redukcję emisji szkodliwych substancji do atmosfery.

Budowa i Zasada Działania

Turbosprężarka składa się z dwóch głównych części: turbiny, zwanej również gorącą częścią, oraz sprężarki, znanej jako chłodna część. Ich wirniki są sztywno połączone wspólnym wałem. Turbina, napędzana gazami wylotowymi z silnika, napędza wirnik sprężarki, który spręża powietrze przed dostarczeniem go do silnika - to jest główną zasadą działania turbosprężarki. Gazy spalinowe, przepływając przez układ wydechowy, docierają do obudowy turbiny, a następnie są kierowane do różnych elementów systemu wydechowego.

Animacja została pobrana z  https://www.ecufiles.com/

Zasada Regulacji Ciśnienia i Mieszanki Spalinowej

W celu kontroli pracy turbiny, stosuje się dwa główne mechanizmy: zawór wastegate oraz zmienną geometrie.

Zawór Wastegate

Jest umieszczony w obudowie turbiny lub układzie wydechowym i odprowadza część gazów wydechowych przed turbiną, pomijając ją częściowo lub całkowicie. Kiedy ciśnienie doładowania osiąga określony poziom, klapka wastegate otwiera się, regulując prędkość obrotową turbosprężarki i ciśnienie doładowania.

Zmienna geometria

Wykorzystuje mechanizm zmiany kształtu i ustawienia łopatek w celu regulacji przepływu gazów wydechowych przez turbinę. Dzięki temu, zmienia się prędkość obrotowa turbosprężarki oraz ciśnienie doładowania.

Rodzaje Turbosprężarek według Technologii

Istnieją różne rodzaje turbosprężarek, z których każda wykorzystuje różne technologie w celu zapewnienia efektywności i wydajności silnika. Najczęściej spotykane to:

1. Single-Turbo albo Turbosprężarki pojedyncze

2. Twin-Turbo . Czyli dwie równoległe turbiny. Najczęściej są stosowane w V-silnikach.

3. Bi-Turbo. To jest połączenie 2ch turbin różnych rozmiarów. Mała turbina niskiego ciśnienia i duża turbina wysokiego ciśnienia. Na małych obrotach pracuję mała turbina, przy większym obciążeniu - duża.

Każdy rodzaj turbosprężarek ma swoje wady, zalety i cechy. O każdym z tych rodzajów porozmawialiśmy w poprzednim odcinku blogu. (https://wiatreo.pl/article/rodzaje-technologii-turbosprezarek)

Historia powstania turbosprężarek: ewolucja technologii

Początki turbodoładowania sięgają lat 80. XIX wieku, kiedy to francuski inżynier, Auguste Rateau, opracował pierwszy prototyp urządzenia, które wykorzystywało energię gazów wydechowych do zasilania silnika. Jednakże prawdziwe zastosowanie turbosprężarki w przemyśle motoryzacyjnym nadeszło dopiero w latach 60. XX wieku.

W 1962 roku, firma General Motors wprowadziła pierwszy seryjnie produkowany samochód z turbosprężarką, Oldsmobile Jetfire. Rok później, koncern Porsche zastosował turbosprężarkę w modelu 911 Turbo, który zyskał reputację jako jeden z najszybszych samochodów swojej epoki.

W kolejnych dziesięcioleciach, rozwój technologiczny przyczynił się do doskonalenia konstrukcji turbosprężarek. Wprowadzenie zaawansowanych materiałów, precyzyjnych technik produkcyjnych oraz elektronicznych systemów sterowania, co spowodowało znaczną poprawę wydajności i niezawodności tych urządzeń.

Dziś turbosprężarki są powszechnie stosowane we wszystkich rodzajach pojazdów, od samochodów osobowych po ciężkie maszyny budowlane. Ich rola w poprawie wydajności silnika, zwiększeniu mocy oraz redukcji emisji spalin jest niepodważalna, czyniąc je nieodłącznym elementem współczesnej motoryzacji. Turbosprężarka jest zatem jednym z kluczowych elementem układu napędowego, który znacząco wpływa na wydajność i osiągi silnika.

historia stworzenia turbosprężarki samochodowej - https://www.cartur.com.pl/historia-turbosprezarki