Silnik z turbodoładowaniem – jak działa, zalety i rodzaje napełniania

0
52
Silnik z doładowaniem

Obecnie panuje era downsizingu, a silniki z turbodoładowaniem są faworyzowane. Niestety, nawet to jest dziś na wyciągnięcie ręki, ze względu na ekonormy, które zaczynają ponownie promować samochody elektryczne. Jednak silniki z turbodoładowaniem zasłużyły na swoje miejsce i osobiście uważam, że nadal nie należą do starego żelaza.

Czym jest silnik z turbodoładowaniem?

Po pierwsze, musimy rozbić doładowanie. Silnik może być doładowany albo przez doładowanie, albo przez turbosprężarkę, albo przez kombinację tych dwóch. Ogólnie rzecz biorąc, doładowanie silnika oznacza dostarczenie większej ilości powietrza pod ciśnieniem niż jest to możliwe w przypadku silnika atmosferycznego.

Doładowanie za pomocą sprężarki

Niektóre silniki wyposażone są w sprężarki, które wdmuchują do silnika więcej powietrza niż byłoby to możliwe w przypadku konwencjonalnego doładowania atmosferycznego. Główną różnicą w stosunku do turbosprężarki jest to, że jest ona obracana za pomocą korby, paska lub silnika elektrycznego i sama wykorzystuje część mocy. Moc sprężarki zależy od prędkości obrotowej silnika. Im więcej obrotów silnika, tym więcej obrotów sprężarki, dzięki czemu jej moc wyjściowa jest dość liniowa. Kompresor nie jest tak oszczędny jak turbosprężarka.

Jak działa kompresor?

Jak wspomniano powyżej, w większości przypadków sam silnik jest odpowiedzialny za napędzanie sprężarki. Oznacza to pewne zużycie energii. Kompresor jest w stanie wtłoczyć znacznie więcej powietrza do przestrzeni cylindra za pomocą ciśnienia niż silnik atmosferyczny. To oczywiście zwiększa moc wyjściową, ale jednocześnie sprężarka zużywa część mocy. Działa na zasadzie turbiny lub tłoków, które zwiększają ciśnienie i ilość powietrza atmosferycznego. Sprężarki można podzielić na dwa typy.

Klasyczne łopatkowe

Ten typ sprężarki jest podobny do połowy turbosprężarki, z obracającymi się łopatkami dbającymi o większy dopływ powietrza. Ze względu na krzywiznę i obrót łopatek, wytwarzane jest większe ciśnienie powietrza, które jest wypychane do cylindrów.

Sprężarka Rootsa – „sprężarka tłokowa”

Sprężarka Rootsa, lub jak kto woli sprężarka tłokowa, działa na zasadzie sprężania izochorycznego. Wewnątrz sprężarki znajdują się dwa obracające się tłoki w kształcie cyfry 8, gdzie ich kształt sprawia, że uzupełniają się w każdej pozycji. Przepuszczając powietrze przez tak zwane „płaty”, reguluje się kierunek przepływu powietrza i zwiększa ciśnienie. Ponadto wirniki uszczelniają się wzajemnie, uniemożliwiając zmianę ciśnienia. Jego wadą może być wyższe ogrzewanie w porównaniu do konwencjonalnej sprężarki. Z drugiej strony, zaletą jest osiąganie wyższego ciśnienia przy niższych prędkościach.

Jakie są zalety, wady kompresora i gdzie jest on wykorzystywany?

Zaletą kompresora jest oczywiście wzrost mocy i ciągła krzywa mocy w przeciwieństwie do turbosprężarki, a także można powiedzieć, że jest bardziej wytrzymały niż turbosprężarka. Wadą jest to, że zwiększa zużycie paliwa w samochodzie, odbiera część mocy i może stać się przeszkodą przy wysokich obrotach. Można to zaobserwować na przykład w używanych samochodach Mercedes-Benz lub samochodach sportowych.

Turbodoładowanie

Turbosprężarka, jak już wspomniano, zwiększa obroty układu wydechowego i ma zarówno optymalną, jak i maksymalną wydajność przy określonych prędkościach. Może mieć pozytywny wpływ na zużycie paliwa (oczywiście w zależności od perforacji samochodu), na przykład w silnikach wysokoprężnych. Jest delikatniejsza niż sprężarka. Turbosprężarki pracują przy około 2000 obrotów na minutę, a ich ciśnienie napełniania wynosi od 0,6 do 1,3 bara.

Jak działa turbosprężarka?

Turbosprężarka składa się z dwóch turbin. Każda z nich ma własny wirnik i są one połączone ze sobą za pomocą wału. Rury wydechowe prowadzą do pierwszej turbiny, a zatem gazy spalinowe są kierowane tutaj. Spaliny obracają turbinę. Ten obrót obraca również drugą część turbiny, która z kolei zasysa powietrze z atmosfery i wdmuchuje je do wlotu.

Zalety i wady turbosprężarki?

Turbosprężarka pozwala samochodowi uzyskać większą moc. Może mieć również pozytywny wpływ na zużycie paliwa. Samochód osiąga maksymalny moment obrotowy przy niższych obrotach niż w przypadku turbodoładowania atmosferycznego. Wadą turbosprężarki może być konieczność jej wymiany, gdy ulegnie awarii, możliwość „turbo-śmierci”, ponieważ turbosprężarka obraca gazy spalinowe, które w przeciwnym razie zostałyby zmarnowane. To „opóźnienie” lub dziury w turbo to momenty przed tak zwanym oddechem turbo.

Turbo bez zmiennej rotacji łopatek

Tutaj mamy do czynienia z klasycznym lub prostym turbo. Jego łopatki nie są w stanie przechylać się w sposób zmienny. Skutkuje to innym przepływem i, że tak powiem, większym kopnięciem turbo. Krótko mówiąc, działa z tym, czym jest i nie jest w stanie regulować przepływu spalin, a tym samym prędkości obrotowej ze względu na obrót łopatek. Jest to jednak prostszy i bardziej niezawodny system.

Turbo ze zmiennym nachyleniem łopatek

W tym przypadku łopatki można przechylać w sposób zmienny. Umożliwia to lepszy przepływ spalin i może wpływać na prędkość obrotową. Oznacza to, że turbosprężarka może pracować przy niższych prędkościach niż bez zmiennego nachylenia. Pochylenie łopatek i wpływanie na prędkość obrotową ma wpływ na ciśnienie doładowania. Wadą tego rozwiązania jest bardziej złożona konstrukcja, w której łopatki mogą się usztywniać.

Rozmiar turbosprężarki

Rozmiar turbosprężarki ma również wpływ na prędkość, z jaką będzie ona pracować. Małe turbosprężarki działają głównie przy niższych prędkościach, a większe przy wyższych. Zawsze zależy to od preferencji samochodu.

Sprężarka/turbosprężarka

Ta kombinacja również istnieje. Sprężarka optymalizuje wydajność przy niższych obrotach, a turbosprężarka pracuje przy wyższych obrotach. Jest to idealna kombinacja turbodoładowania.

Podwójne doładowanie (bi-turbo)

Są to dwie turbosprężarki. Każda z nich obraca się z określoną prędkością, co eliminuje tak zwaną „turbo dziurę”. Ten wariant stał się dość powszechny w tak zwanym „downsizingu”, w którym wysokie osiągi można osiągnąć przy mniejszych silnikach dzięki podwójnemu turbodoładowaniu. Wadą jest zwiększony koszt awarii i większa złożoność systemu.

Turbodoładowanie hybrydowe

Hybrydowe turbo zachowuje spojler, ale powiększa sprężarkę. Taka hybryda pozwala uzyskać większą moc bez konieczności wymiany turbosprężarki na większą. Dane w jednostce sterującej należy zdecydowanie dostosować, ponieważ zmieni się wypełnienie powietrzem, a tym samym mieszanka.

Turbosprężarka elektryczna

Turbosprężarka elektryczna różni się nieco od swojego rodzeństwa. Zamiast spalin, turbo napędza silnik elektryczny. Zaletą tego rozwiązania jest brak konieczności integracji z układem wydechowym. Wadą jest konieczność napędzania przez silnik elektryczny, który wymaga mocy.

Ciekawostki i rodzaje turbosprężarek

Istnieje kilka rodzajów turbosprężarek, ale można powiedzieć, że ich zadanie zawsze pozostaje takie samo.

  • Prosta turbosprężarka bez zmiennego nachylenia
  • Turbosprężarka ze zmiennym nachyleniem łopatek
  • Turbosprężarka elektryczna
  • Turbosprężarka o zmiennym nachyleniu łopatek – twin scroll
  • Podwójne turbo (biturbo)
  • Turbosprężarka hybrydowa

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj