Jak zbudowana jest turbosprężarka?
Turbosprężarka to mechanizm znacznie poprawiający osiągi samochodu. Przez długi czas turbo było atrybutem silników wysokoprężnych oraz samochodów sportowych z silnikiem benzynowym. Obecnie turbosprężarka jest stosowana w wielu modelach, w tym w mniejszych samochodach z małymi silnikami. Zastosowanie turbo pozwala bowiem osiągnąć wyższą moc z małej pojemności, co przyczynia się do redukcji emisji CO2. Jak działa turbosprężarka i jak użytkować samochód wyposażony w turbinę?
Nazwa „turbosprężarka” pochodzi od dwóch głównych elementów tego podzespołu – turbiny oraz sprężarki. Zarówno turbina, jak i sprężarka dysponują wirnikami, które są połączone wspólnym wałem. Turbina jest również nazywana „gorącą stroną” – jest zlokalizowana w kolektorze wydechowym. Druga część podzespołu – sprężarka, to z kolei „zimna strona”. Jest ona zabudowana w przewodzie dolotowym. Oprócz tego w skład mechanizmu wchodzą również: pierścienie uszczelniające, łożyska ślizgowe i oporowe, kanały olejowe, zawory wastgate lub blow-off. Zadaniem zaworów jest regulowanie ilości dostarczanego powietrza.
Działanie turbosprężarki jest możliwe dzięki spalinom przepływającym z komory spalania do układu wydechowego. Ruch gazów spalinowych napędza wirnik turbiny, a w konsekwencji obraca się również wirnik sprężarki. Dzięki temu sprężarka zaciąga powietrze z układu dolotowego, spręża je i wdmuchuje pod ciśnieniem do jednostki napędowej. Nowoczesne konstrukcje wykorzystują również intercooler, który schładza powietrze przed podaniem go do cylindrów. Obniżenie temperatury powietrza zwiększa jego gęstość. W rezultacie większa dawka powietrza jest dostarczana do komory spalania przy tej samej objętości gazu. Efektem tego jest jeszcze wyższa moc.
Standardowo turbosprężarka włącza się od razu po odpaleniu silnika – pracuje nawet na jego najniższych obrotach. Jednak ciśnienie doładowania jest wówczas na tyle niskie, że nie odczuwa się skoku mocy. Ciśnienie doładowania wzrasta po przekroczeniu pewnej granicy obrotów, która jest inna dla silników benzynowych oraz diesli. Potocznie mówi się, że turbina włącza się właśnie w tym momencie. W praktyce obroty turbiny rozpoczynają się wraz z pracą jednostki.
Aby turbosprężarka mogła doładować silnik powietrzem, musi się najpierw wkręcić na obroty. Zwykle zajmuje jej to około sekundy od wciśnięcia gazu. Wówczas turbo zasyczy charakterystycznie, a samochód ruszy żwawo. Jednak ta sekunda oczekiwania może sporo zmienić, np. w trakcie wyprzedzania. Turbodziura to zjawisko widoczne przede wszystkim w turbodieslach oraz małych silnikach benzynowych budowanych według idei downsizingu.
Spaliny napędzające turbosprężarkę pojawiają się w ostatniej fazie cyklu spalania. Dlatego silnik musi „zaangażować” turbo do pracy poprzez wyrzucenie z siebie spalin. Rozwiązanie kwestii turbodziury jest najbardziej istotne z punktu widzenia wyższych osiągów i samochodów sportowych. Jednym ze sposobów radzenia sobie z turbodziurą jest tzw. twin turbo, czyli dwie turbosprężarki. Mniejsza turbina doładowuje silnik przy niskich obrotach, natomiast po wzroście obrotów do akcji wkracza druga, większa turbosprężarka.
Można również zastosować turbosprężarkę o zmiennej geometrii. W tym wypadku ruchome łopatki kierują spaliny wprost na napęd turbosprężarki. W efekcie jej obroty wzrastają szybciej, odczuwalnie skracając turbodziurę.
Warunki pracy turbosprężarki nie należą do lekkich. Obroty wirnika turbiny sięgają 200 000 na minutę, a w silniku benzynowym przepływające spaliny mogą osiągać nawet 900 stopni Celsjusza. Dlatego dla zachowania sprawności turbosprężarki należy bezwzględnie przestrzegać zaleceń producenta pojazdu co do klasy i lepkości oleju silnikowego. Właściwe smarowanie jest niezbędne dla prawidłowej pracy turbo w samochodzie. Przestrzeganie serwisów olejowych nie jest jedyną kwestią, która wpływa na turbosprężarkę. Istotny jest również sam sposób eksploatowania samochodu.
Użytkowanie samochodu z turbosprężarką cechuje się koniecznością przestrzegania kilku reguł. W przeciwnym wypadku nasze turbo może w krótkim czasie wymagać poważnej naprawy. Oprócz regularnej wymiany oleju należy również często kontrolować jego stan i poziom. Ubywający olej może sprawić, że nasze turbo będzie pracować z niedostatecznym smarowaniem, co zwiększy koszty wszystkich napraw.
Należy pamiętać również o systematycznej kontroli i wymianie filtra powietrza. Dzięki temu turbina i silnik zachowają odpowiednią ochronę przed zanieczyszczeniami przedostającymi się do układu wraz z powietrzem.
Niezwykle istotne jest także samo użytkowanie samochodu. Uszkodzona turbosprężarka może być właśnie efektem nieodpowiedniej eksploatacji. Po uruchomieniu silnika warto dać mu przez moment popracować na biegu jałowym. Dzięki temu olej silnikowy będzie miał czas rozprowadzić się po układzie, w tym również dotrzeć do turbiny. Należy także wstrzymać się z dynamiczną jazdą przed osiągnięciem roboczej temperatury pracy turbiny. Nie należy również gasić silnika bezpośrednio po jeździe. Pozwalając mu popracować na biegu jałowym przez chwilę, turbina zyskuje czas na wyhamowanie swoich obrotów. Dzięki temu nie będzie ona zmuszona do nagłego zatrzymania.
Układ Hamulcowy