Korzyści z turbodoładowania

23 Lis 2016

Turbodoładowanie kojarzyło się kiedyś z samochodami o sportowych aspiracjach, obecnie jednak stało się powszechnie stosowanym rozwiązaniem.

Zastosowanie turbosprężarki pozwala podnieść moment obrotowy i moc silnika bez zwiększania jego pojemności skokowej. Jest to szczególnie ważne w dobie tzw. downsizingu, czyli trendu polegającego na zmniejszaniu pojemności skokowej jednostek napędowych, bez jednoczesnego zmniejszenia ich osiągów. Rynek turbosprężarek dynamicznie się więc w ostatnich latach rozwija. Szeroka oferta tych elementów dostępna jest w Inter Cars.

Więcej powietrza

1 - wlot powietrza do turbosprężarki, 2 - wylot powietrza z turbosprężarki, 3 - chłodnica powietrza (intercooler), 4 - kolektor dolotowy, 5 - kolektor wylotowy, 6 - wlot spalin do turbosprężarki, 7 - wylot spalin z turbosprężarki
1 – wlot powietrza do turbosprężarki, 2 – wylot powietrza z turbosprężarki, 3 – chłodnica powietrza (intercooler), 4 – kolektor dolotowy, 5 – kolektor wylotowy, 6 – wlot spalin do turbosprężarki, 7 – wylot spalin z turbosprężarki

Doładowanie polega na dostarczeniu do cylindrów większej ilości powietrza, niż jest to możliwe w silnikach wolnossących o tej samej pojemności. Powietrze dolotowe zostaje w tym celu wstępnie sprężone, zanim znajdzie się w cylindrach. Wyższe ciśnienie sprawia, że choć objętość powietrza zasysanego do cylindra pozostaje ta sama, to jego masa jest większa, dzięki czemu odpowiednio zwiększona może być również dawka paliwa. W efekcie uzyskiwana jest wyższa moc silnika przy jednoczesnym zachowaniu tej samej prędkości obrotowej oraz pojemności skokowej.

Ponieważ powietrze podczas sprężania nagrzewa się nawet do 180°C stosuje się jego chłodnicę zwaną intercoolerem. Schłodzenie powietrza zwiększa jego gęstość, czyli masę przy tej samej objętości. A jak już zastało wspomniane, większa masa powietrza pozwala osiągnąć wyższą moc silnika.

Doładowanie silnika można uzyskać za pomocą sprężarek mechanicznych różnego rodzaju, rozwiązanie takie ma jednak istotne wady i ograniczenia. Niewielki wzrost osiągów jednostki napędowej (o 10-15%) uzyskuje się bowiem kosztem sporej części mocy generowanej przez silnik, gdyż kompresor napędzany jest od silnika.

W doładowaniu turbosprężarkowym wykorzystuje się energię spalin. Ich strumień napędza turbinę umieszczoną na wale, na którym, z drugiej jego strony, znajduje się też wirnik zwiększający prędkość, a tym samym i ciśnienie, powietrza zasysanego do cylindrów.

Liczne zalety

Turbosprężarki stawiają przed użytkownikami i mechanikami pewne wymagania eksploatacyjne i serwisowe, jednak ich zastosowanie przynosi liczne korzyści. Oto najważniejsze:

  • W porównaniu z silnikiem wolnossącym o identycznej mocy, ale większej pojemności skokowej, zużycie paliwa jest niższe, a zatem sprawność silnika większa. Mniejsza pojemność skokowa pozwala zmniejszyć tarcie i utratę ciepła, czyli zredukować straty energii. Stosunek mocy silnika do jego masy (kW/kG) jest znacznie korzystniejszy w silnikach turbodoładowanych.
  • Na dużych wysokościach (np. w wysokich górach) wydajność silnika z turbodoładowaniem jest znacznie większa niż silników bez doładowania. Sprężarka pozwala bowiem zrekompensować niższe ciśnienie powietrza atmosferycznego, tym bardziej, że w rozrzedzonym powietrzu wrasta wydajność turbiny dzięki większej różnicy ciśnienia między powietrzem atmosferycznym a gazami wylotowymi. Na dużych wysokościach moc silnika turbodoładowanego niewiele się więc zmniejsza.
  • Silniki z turbodoładowaniem mogą pracować z dużym nadmiarem powietrza, co jest dzisiaj jednym z podstawowych wymagań stawianych silnikom, gdyż sprzyja mniejszej emisji spalin oraz mniejszemu zużyciu paliwa.
  • Wyższy moment obrotowy pozwala uzyskać większą elastyczność silnika.

Wszystkie te korzyści sprawiają, że turbosprężarki są coraz powszechniej stosowane. Spotyka się je niemal we wszystkich pojazdach ciężarowych, dostawczych oraz maszynach roboczych. Dziś obserwujemy ich ekspansję w segmencie pojazdów osobowych. Dostęp do turbosprężarek na niezależnym rynku wtórnym zapewnia firma Inter Cars, która oferuje szeroką paletę turbin firm Honeywell Garrett, BorgWarner i Mitsubishi Turbocharger.

POWIĄZANE POSTY

Zostaw Komentarz