Jak działa turbosprężarka?

Turbosprężarka, często nazywana po prostu turbo, to urządzenie zwiększające wydajność i moc wyjściową silnika spalinowego poprzez sprężanie doprowadzanego powietrza. Jest ona powszechnie stosowana zarówno w silnikach benzynowych, jak i wysokoprężnych w celu poprawy ich osiągów. Turbosprężarki działają na zasadzie wymuszonej indukcji, co oznacza, że wtłaczają do komory spalania silnika więcej powietrza, niż zasysałby on w sposób naturalny. Oto jak działa turbosprężarka:

1.    Spaliny są zbierane: Proces rozpoczyna się, gdy gazy wydechowe silnika opuszczają komorę spalania po suwie pracy. Te gorące i wysokociśnieniowe spaliny są kierowane do elementu zwanego kolektorem wydechowym.

2.    Spaliny obracają turbinę: Spaliny przepływają przez kolektor wydechowy do obudowy turbiny turbosprężarki. Wewnątrz obudowy znajduje się koło turbiny połączone z wałkiem. Gdy gazy spalinowe przepływają przez zakrzywione łopatki koła turbiny, powodują jego obrót. Jest to często określane jako "turbina napędzana spalinami".

3.    Wał i koło sprężarki: Wałek łączący koło turbiny rozciąga się do środkowej obudowy turbosprężarki. Na drugim końcu wału znajduje się kolejne koło zwane kołem sprężarki. Koło kompresora znajduje się po stronie wlotu świeżego powietrza do silnika.

4.    Koło kompresora spręża powietrze: Gdy spaliny obracają koło turbiny, obracają również wał i koło sprężarki. Koło sprężarki zasysa powietrze z otoczenia i spręża je przed dostarczeniem do kolektora dolotowego silnika. Sprężone powietrze jest chłodniejsze i gęstsze od otaczającego powietrza, co skutkuje wyższą zawartością tlenu.

5.    Zwiększona gęstość powietrza: Sprężone powietrze jest wtłaczane do kolektora dolotowego silnika, gdzie miesza się z paliwem i trafia do komory spalania. Zwiększona gęstość powietrza umożliwia silnikowi spalanie większej ilości paliwa i wytwarzanie większej mocy, co przekłada się na lepsze osiągi.

6.    Ciśnienie doładowania: Ciśnienie sprężonego powietrza wpływającego do silnika jest określane jako "ciśnienie doładowania". Turbosprężarki mogą być zaprojektowane tak, aby zapewnić różne poziomy doładowania, w zależności od wymagań silnika i pożądanej charakterystyki osiągów.

Turbodoładowanie zapewnia szereg korzyści, w tym zwiększoną moc i moment obrotowy, zwiększoną oszczędność paliwa (przy rozsądnym stosowaniu) oraz zmniejszoną emisję spalin dzięki pełniejszemu spalaniu. Może jednak również prowadzić do zwiększonego obciążenia silnika i generowania ciepła, co wymaga odpowiednich układów chłodzenia i smarowania, aby zapewnić trwałość silnika.
Podsumowując, turbosprężarka wykorzystuje gazy spalinowe do napędzania koła turbiny, które jest połączone z kołem sprężarki, które wtłacza sprężone powietrze do silnika. Proces ten zwiększa wydajność i moc silnika, co czyni go popularną technologią zwiększania osiągów samochodów.