Budowa i rodzaje turbin
To tak naprawdę dwa elementy czyli turbina i sprężarka. Jest ona podzespołem za sprawą którego odzyskujemy część energii ze spalin opuszczających silnik. Napędzają one koło turbiny, które poprzez wał jest połączone z kołem kompresji. Dostarczane powietrze zostaje sprężone w części sprężarki i po schłodzeniu w intercoolerze przez kolektor dolotowy trafia do komory spalania. Wówczas zwiększa się jego gęstość czyli rośnie masa ładunku dostarczanego do komory spalania, możliwe jest zatem spalenie większej ilości mieszanki paliwowo- powietrznej a co za tym idzie zwiększenie mocy silnika.
Budowa turbosprężarki
Strona gorąca
Nazywana często stroną wydechową turbiny. Ze względu na wysokie temperatury elementy te muszą być wykonane z materiałów charakteryzujących się bardzo dużą żaroodpornością. Mamy tu na myśli zarówno obudowę jak i koło z wałem. To tutaj uwalniana jest energia ze spalin, która napędza sprężarkę.
Strona zimna
Inaczej strona kompresji która składa się z koła i obudowy oraz w niektórych rozwiązaniach zaworu upustowego „Baypas”. Poprzez prędkość obrotową koła zasysane jest powietrze, które następnie przez obudowę kompresora wypychane jest do intercoolera.
Korpus środkowy / system łożyskowania
Wałek turbosprężarki osadzony jest w korpusie środkowym, w którym znajdują się łożyska. W większości przypadków są to łożyska ślizgowe wykonane ze stopu brązu, choć coraz częściej spotykamy ceramiczne łożyska kulkowe, które charakteryzują się niższymi oporami mechanicznymi i wysoką żywotnością. Łożyskowanie będące w sąsiedztwie turbiny narażone jest na pracę w wysokiej temperaturze. Należy pamiętać że olej który odpowiada za smarowanie układu wirującego ma również za zadanie chłodzić korpus środkowy, dlatego tak istotna jest odpowiednia jakość oraz ciśnienie oleju. Jako dodatkowy element chłodzenia, niektóre podzespoły (szczególnie do silników benzynowych) wyposażone są w chłodzenie płynem chłodzącym silnika.
Rodzaje turbosprężarek
Turbosprężarka „Free float” (Swobodny przepływ)
Rozwiązanie najczęściej spotykane w doładowaniu silników pojazdów ciężarowych i maszyn roboczych. Charakteryzuje ją brak zaworu sterującego, cała ilość spalin opuszczająca silnik trafia bezpośrednio na koło turbiny. W tym przypadku ciśnienie doładowania zależne jest tylko od wielkości kół stron gorącej i zimnej.
Turbosprężarka z zaworem upust spalin „Wastegate”
Turbosprężarki wyposażone w zawór upustu spalin mają wbudowane urządzenia służące do regulacji doładowania. Urządzenie to składa się z pneumatycznego aktuatora połączonego z klapą upustową zamontowaną w korpusie turbiny. Dzięki zastosowaniu zaworu turbo może automatycznie ograniczać maksymalne doładowanie. Korzyści wypływające z tego rozwiązania to wydłużona żywotność, szybciej powstające doładowanie i możliwość jego ustawiania.
Turbosprężarka VNT/VTG „zmienna geometria”
Obecnie najczęściej spotykane rozwiązanie w silnikach diesla pojazdów osobowych. Dzięki zastosowaniu systemu zmiennej geometrii, który znajduje się w korpusie turbiny, mamy możliwość lepszego wykorzystania energii spalin w całym zakresie prędkości obrotowych silnika. Aby jeszcze precyzyjniej sterować pracą zmiennej geometrii w miejsce zaworów pneumatycznych coraz częściej producenci stosują elektroniczne zawory sterujące (SREA, REA). W ten sposób wyeliminowano efekt „turbo-dziury” występujący w starszych konstrukcjach silników. Znacznie poprawiono osiągi jednostek napędowych przy zachowaniu coraz ostrzejszych norm ekologicznych.
Typy doładowań
Bi Turbo
Jest to doładowanie oparte na pracy dwóch niezależnych turbosprężarek pracujących równolegle. Rozwiązanie takie obecnie znajdziemy w silnikach o większej pojemności i silnikach w układzie V.
Twinturbo (R2S)
Układ dwóch różnych turbosprężarek „małej” i „dużej”. Mniejsza odpowiada za doładowanie w niskich zakresach prędkości obrotowych silnika, gdzie ciśnienie spalin jest niewielkie. Przy pełnym obciążeniu poprzez odpowiednie zawory spaliny napędzaj obie turbiny które pracują równolegle.
