Zasada działania turbosprężarki

Przemysł motoryzacyjny, szczególnie gałąź związana ze sportami motoryzacyjnymi, od zawsze dążyła do zwiększenia mocy silników i podniesienia ich osiągów. Zasada "więcej spalonego paliwa - większa moc" obowiązuje ciągle. Do spalenia 1 litra paliwa potrzeba około 14 litrów powietrza.
W klasycznym silniku powietrze zasysane jest do komory spalania, więc aby zassać większą ilość powietrza niezbędne jest zwiększenie pojemności silnika. Realizuje się to przez zwiększenie pojemności cylindra lub zwiększanie ilości cylindrów. Rozwiązanie to ma jednak podstawową wadę: zwiększają się gabaryty i masa całego silnika.
Rozwiązaniem problemu jest sprężenie powietrza podawanego do cylindra tak, żeby w tej samej objętości zmieściło się go więcej. Dzięki temu można też podać proporcjonalnie więcej paliwa, czyli zwiększyć moc silnika. W tym celu stosowane są stosowane w pojazdach kompresory oraz turbosprężarki.

Praca turbospreżarki

Turbosprężarka podczas swojej pracy wykorzystuje część energii kinetycznej spalin, które produkuje silnik. Spaliny z wszystkich cylindrów są skupiane za pomocą kolektora wydechowego a następnie kierowane do turbosprężarki.
W turbosprężarce spaliny trafiają do pierwszego bloku – kompresora – i tam ich energia kinetyczna zamieniana jest na ruch obrotowy wirnika turbiny. Po przejściu przez turbinę spaliny kierowane są do układu wydechowego, a energia wirującego wirnika turbiny przekazywana jest za pośrednictwem sztywnego wałka do drugiego bloku turbosprężarki, czyli kompresora. Wirujący wirnik kompresora (potocznie zwany kołem kompresji) zasysa z układu dolotowego powietrze, spręża je i kieruje do intercoolera, a następnie silnika.
Ponieważ wirnik turbiny opływają gorące gazy spalinowe, a koło kompresji zimne powietrze, potocznie pierwszą część nazywa się stroną gorącą, a tą drugą – stroną zimną.
Wirnik turbosprężarki rozpędza się do niewyobrażalnych prędkości sięgających 170 000 obr/min, a w autach sportowych nawet do 250 000 obr/min. Elementy wirujące w turbosprężarce muszą więc spełniać najbardziej rygorystyczne wymogi.
W klasycznych turbosprężarkach cześć spalin może opuścić turbosprężarkę krótszą drogą, bez przechodzenia przez komorę turbiny. Umożliwia to zawór upustowy spalin. Zawór ten schowany jest pod żeliwną obudową turbiny, na zewnątrz widać jedynie siłownik pneumatyczny sterujący tym zaworem. Jeśli ciśnienie sprężonego powietrza wzrośnie do granicznej wartości, zawór otwiera się ograniczając prędkość obrotową wirnika. Zabezpiecza to turbosprężarkę przed przekroczeniem jej maksymalnych dopuszczalnych prędkości obrotowych.

Intercooler

Do sprawnego działania całego systemu niezbędny jest wspomniany wcześniej intercooler. Jest to nic innego jak chłodnica powietrza. Proces sprężania powietrza w turbosprężarce zawsze wiąże się ze wzrostem temperatury sprężonego powietrza. Gorące powietrze jest w intercoolerze schładzane, dzięki czemu zmniejsza się ciśnienie, ale za to większa ilość powietrza i przez to tlenu może być dostarczona do komory spalania.