Jak działa turbosprężarka? Typowe problemy z turbosprężarkami

Turbosprężarka to niewielkie, ale niezwykle istotne urządzenie, które od lat 70. XX wieku zrewolucjonizowało motoryzację. Jej działanie opiera się na wykorzystaniu energii spalin do sprężania powietrza zasysanego do silnika, co pozwala na znaczące zwiększenie mocy i momentu obrotowego bez konieczności zwiększania pojemności skokowej. W tym artykule przyjrzymy się bliżej tajnikom działania turbosprężarki, poznamy jej budowę, rodzaje oraz najczęstsze problemy z nią związane.

Budowa turbosprężarki

Sercem turbosprężarki jest wirnik turbiny napędzany strumieniem spalin. Wirnik ten połączony jest wałem z wirnikiem sprężarki, który zasysa powietrze z zewnątrz i spręża je, wtłaczając do kolektora dolotowego silnika. Całość osadzona jest w obudowie ze stopów aluminium, która zapewnia odpowiednią wytrzymałość i odporność na wysokie temperatury.

Główne elementy turbosprężarki:

• Wirnik turbiny: obraca się pod wpływem strumienia spalin, napędzając wirnik sprężarki.
• Wirnik sprężarki: spręża powietrze zasysane z zewnątrz i wtłacza je do kolektora dolotowego.
• Wał: łączy wirnik turbiny z wirnikiem sprężarki.
• Obudowa: chroni wewnętrzne elementy turbosprężarki i zapewnia odpowiednią szczelność.
• Przepustnica obejściowa (wastegate): reguluje ilość spalin przepływających przez turbinę.
• Zawór upustowy (blow-off): uchyla się, aby uwolnić nadmiar sprężonego powietrza podczas zmiany biegów.

Zasada działania

Turbosprężarka działa na zasadzie wykorzystania energii spalin do sprężania powietrza zasysanego do silnika. Gorące spaliny z komory spalania przepływają przez turbinę, wprawiając ją w ruch obrotowy. Ten ruch jest przenoszony na wirnik sprężarki, który zasysa powietrze z zewnątrz i spręża je. Sprężone powietrze o wyższej gęstości wtłaczane jest do kolektora dolotowego, co umożliwia spalenie większej ilości paliwa i tym samym zwiększenie mocy i momentu obrotowego silnika.

Etapy pracy turbosprężarki:

1. Spaliny z komory spalania przepływają przez turbinę.
2. Turbina obraca się, wprawiając w ruch wirnik sprężarki.
3. Sprężarka zasysa powietrze z zewnątrz i spręża je.
4. Sprężone powietrze wtłaczane jest do kolektora dolotowego.
5. W komorze spalania następuje spalanie mieszanki powietrza i paliwa.
6. Większa ilość powietrza i paliwa generuje większą moc i moment obrotowy.

Rodzaje turbosprężarek

Istnieje kilka rodzajów turbosprężarek, które różnią się między sobą budową, sposobem sterowania i charakterystyką pracy.

Najpopularniejsze rodzaje turbosprężarek:

• Turbosprężarki ze stałą geometrią: proste i tanie w konstrukcji, ale mają pewne ograniczenia w zakresie regulacji ciśnienia doładowania.
• Turbosprężarki ze zmienną geometrią: bardziej skomplikowane i droższe, ale oferują lepszą kontrolę ciśnienia doładowania i szeroki zakres dostępnego momentu obrotowego.
• Turbosprężarki dwustopniowe: stosowane w mocnych silnikach, gdzie wymagane jest wysokie ciśnienie doładowania.

Zalety i wady turbosprężarek

Zalety:

• Zwiększenie mocy i momentu obrotowego silnika.
• Poprawa elastyczności i przyspieszenia.
• Mniejsze zużycie paliwa (w porównaniu do silników wolnossących o tej samej mocy).

Wady:

• Zwiększenie złożoności konstrukcji silnika.
• Wyższe koszty produkcji i serwisowania.
• Możliwość wystąpienia tzw. turbodziury (opóźnienia w reakcji na nagłe wciśnięcie pedału gazu).

Typowe problemy z turbosprężarkami

• Wycieki oleju: mogą prowadzić do spadku ciśnienia doładowania.
• Zużycie łożysk: może powodować hałas, drgania i zmniejszenie wydajności turbosprężarki.
• Zanieczyszczenie układu dolotowego: nagar i inne zanieczyszczenia mogą ograniczać przepływ powietrza i powodować spadek mocy.
• Uszkodzenie mechaniczne: np. pęknięcie wirnika lub łopatki turbiny może całkowicie unieruchomić turbosprężarkę.

Jak dbać o turbosprężarkę?

Aby przedłużyć żywotność turbosprężarki i uniknąć kosztownych napraw, należy przestrzegać kilku prostych zasad:

• Używać oleju silnikowego o odpowiedniej specyfikacji i regularnie go wymieniać.
• Nie przeciążać silnika, szczególnie na zimnym.
• Po rozgrzaniu silnika nie gasić go natychmiast, lecz pozwolić mu popracować na biegu jałowym przez kilka minut.
• Regularnie sprawdzać stan układu dolotowego i usuwać nagar.
• W przypadku wystąpienia niepokojących objawów (np. spadek mocy, hałas, dymienie), jak najszybciej udać się do serwisu.

Zobacz też: Objawy uszkodzonej turbiny. Jak dbać o silnik z turbodoładowaniem?

fot.: commons.wikimedia.org