turbo - tajemniczy dawca mocy

Dawno, dawno temu w odległych czasach początków motoryzacji, gdy moc kilkunastu koni mechanicznych była tylko nieosiągalnym marzeniem pewien Szwajcar Alfred Buchi znalazł sposób aby z silnika o określonej stałej pojemności uzyskać większe osiągi. Opatentował on w 1905 roku pierwsze doładowanie silnika spalinowego. Trzeba było poczekać jednak do początku lat osiemdziesiątych poprzedniego stulecia aby w sposób praktyczny turbodoładowanie upowszechniło się dzięki silnikom TDI produkowanym przez koncern VW.

Aby stosować to rozwiązanie w jednostkach benzynowych producenci samochodów eksperymentowali jeszcze kilkanaście lat i dopiero połączenie bezpośredniego wtrysku paliwa oraz zmiennych faz rozrządu z doładowaniem przyniosło zakładany efekt. Sama koncepcja doładowania nie jest skomplikowana - w teorii silnik aby spalić konkretną dawkę paliwa potrzebuje odpowiedniej ilości tlenu. Im więcej dostarczamy mu powietrza a tym samym zawartego w nim tlenu, tym spalanie przebiega szybciej i uzyskujemy więksżą moc.

Niestety  fizyczne możliwości dostarczenia tlenu są ograniczone możliwością naturalnego zasysania poprzez kolektory dolotowe. Aby zwiększyć dawkę tlenu a tym samym uzyskać możliwość wstrzyknięcia wiekszej ilości paliwa w celu zwiększenia ciśnienia spalania zastosować należy sprężarkę. Może być ona napędzana mechanicznie, lub za pomocą spalin. Najważniejszym aspektem w  doładowaniu jest wykorzystanie uzyskanego dodatkowego ciśnienia w jak największym zakresie obrotów. Problemem jest tzw. turbodziura z którą proste turbosprężarki nie za bardzo sobie radzą. Właściwy zakładany przyrost mocy pojawia się przeważnie dopiero po przekroczeniu dwóch tysięcy obrotów na minutę i z takim stanem kierowcy samochodów ze starszymi dieslami o niewielkiej pojemności muszą sie niestety pogodzić.

W nowszych a co za tym idzie droższych roziązaniach stosowana jest sprężarka VTG o regulowanej geometrii łopatek kierownicy, pozwalająca uzyskać wyższe ciśnienie przy niższych obrotach. W przypadku silników benzynowych stosuje się sprężarki twin-scroll w których spaliny napedzające turbinę dostarczane są  z każdej pary cylindrów dwoma oddzielnymi kanałami. Uzyskuje sie w ten sposób zniesienie wzajemnego odziaływania  na siebie strumieni spalin  i zwiększa sprężanie w silniku (efekt zmniejszenia przeciwciśnienia).

Kolejnym krokiem w walce z turbodziurą było zastosowanie podwójnego doładowania pozwalającego uzyskać wysoki i stały moment obrotowy już od chwili uruchomienia silnika. Takie rozwiązanie w przypadku sprężarek Bi - turbo i Twin - turbo wymagało zastosowania dwóch małych sprężarek zamiast jednej dużej. Mniejszy moment bezwładności wirnka występujący w mniejszej turbinie pozwala szybciej wytworzyć ciśnienie.

Jeszcze inaczej działa sekwencyjna sprężarka Bi - turbo, gdzie mniejsza sprężarka wytwarza ciśnienie przy mniejszych obrotach, po przekroczeniu których włącza sie do pracy większa. Każde z tych rozwiązań ma za zadanie uzyskać większą  moc z mniejszej pojemności silnika zużywając przy tym mniejszą dawkę paliwa niż jednostki napędowe nie posiadające doładowania.

wildern 2011

Polub demot.pl na Facebooku