Witam! Jesteś tu nowy? A zatem powinieneś zarejestrować się, aby w pełni wykorzystać możliwości serwisu. Po drugie, , jeżeli chcesz, żeby strony wyświetlały się prawidłowo.

Poniższy tekst ukazał się w numerze 09/2007 Magazynu Rajdowego WRC. Postanowiłem go zamieścić na stronie, ponieważ jestem olbrzymim fanem turbodoładowanych silników benzynowych i mam wrażenie, że nie jestem w tym odosobniony. Tekst uprościłem i uzupełniłem informacjami własnymi.

Turbosprężarka (zwana potocznie turbo nie mylić z kompresorem ») jest urządzeniem, które pozwala sprężać powietrze dostarczane do cylindrów w silniku. Im bardziej powietrze jest sprężone, tym więcej mieszanki paliwowo-powietrznej może ulec spaleniu i tym większą moc rozwija silnik.

Turbosprężarka, jak sama nazwa wskazuje, składa się z dwóch części: turbiny i sprężarki. W pierwszej - znajduje się ona na kolektorze wydechowym - przepływające spaliny obracają wirnik. Jego obroty za pośrednictwem ośki przekazywane są do drugiej części czyli sprężarki. Sprężarka umiejscowiona jest na kolektorze dolotowym i jej zadaniem jest ,,wciskanie powietrza do silnika”.

Ze względu na fakt, że wirnik opływają gorące spaliny, a sprężarkę zimne powietrze, ten pierwszy wraz z obudową nazywany jest stroną gorącą, a sprężarka wraz z obudową - stroną zimną.

Omawiając podstawy działania turbosprężarki nie sposób nie wspomnieć o intercoolerze. Intercooler jest urządzeniem, która ma za zadanie chłodzić powietrze ,,ściskane” przez sprężarkę zanim wleci ono do silnika. Wynika to z faktu, iż sprężanie powietrza powoduje wzrost jego temperatury - to właśnie dlatego gdy pompujemy dętkę w rowerze czujemy jak pompka się nagrzewa. Wzrost temperatury powietrza powoduje jego rozrzedzenie, a to z kolei oznacza, że do silnika dostaje się mniej tlenu. A jak wiadomo, mało tlenu - mało mocy.

Poniższy rysunek przedstawia schemat całego układu turbodoładowania.

 

W rajdowych autach tunerzy starają się jak najbardziej zwiększać ciśnienie doładowania, bo jest to równoznaczne ze wzrostem mocy. Istnieją jednak ograniczenia - najważniejszym jest niezawodność jednostki napędowej. Powyżej pewnej granicy istnieje duże ryzyko, że coś ulegnie uszkodzeniu, szczególnie w autach N-grupowych, gdzie wnętrze silnika jest seryjne. Przy dużym szczęściu może się skończyć na zsuniętym wężu od intercoolera - gumowe przewody i trzymające je opaski mogą nie wytrzymać ciśnienia i zsunąć się. Wtedy całe sprężone powietrze ucieka poza układ - do atmosfery. To najmniej kosztowna awaria. Uszkodzenia tłoków, panewek czy korbowodów to już dużo większy wydatek. Awarii może ulec też sama turbina.

Z drugiej strony pokusa, żeby zwiększyć doładowanie jest ogromna. Każde 0,1 atmosfery więcej, to kilka dodatkowych koni mechanicznych. Sztuka polega na kompromisie między mocą a niezawodnością. Wartość maksymalnego ciśnienia ustawia się podczas strojenia silnika. Zależy ona głownie od elektroniki i ustawienia zaworu upustowego.

Ciśnienie doładowania w czasie pracy silnika nie jest stałe. Aby turbosprężarka zaczęła w ogóle działać, potrzebna jest odpowiednia prędkość spali, a więc odpowiednie obroty silnika. Powyżej tego progu turbo zaczyna się rozkręcać aż do osiągnięcia wartości maksymalnej, czyli tzw. ,,peak (z ang. peak - szczyt, skok). Wartość ta utrzymywana jest przez moment do czasu gdy zacznie działać zawór upustowy i ciśnienie spada o ok. 0,1 atmosfery do stałego poziomu.

Wraz ze wzrostem obrotów potrzebna jest coraz większa ilość powietrza pobieranego z zewnątrz. W autach grupy N przeszkadza w tym 32-milimetrowa zwężka zamontowana na dolocie. Do pewnych obrotów ilość powietrza, które może się przez nią przedostać jest wystarczająca. Jednak przy ok. 4-5 tys. obrotów, jest go już za mało i ciśnienie doładowania zaczyna spadać. Gdyby nie zwężka, robocze ciśnienie byłoby utrzymywane w dużo większym zakresie obrotów. Według Wiesława Steca, który przygotowuje silnik w aucie swego syna Mariusza, bezpieczną wartością stałą dla Lancera Evo IX jest 1,6 atmosfery. Przy 1,7 atmosfery włączy się zawór upustowy. Nie jest jednak tajemnicą, że niektórzy decydują się na większe wartości. Przy ,,agresywnych” ustawieniach komputera, wartość maksymalna ciśnienia doładowania może osiągnąć 1,95 atmosfery stałego ciśnienia (,peak - 1,8 atm.)

Nieco inaczej przedstawiają się wartości dla Subaru.

W imprezie 1,6 atmosfery w ,,peaku” to jest wszystko, co można wyciągnąć. Jeżeli ktoś twierdzi, że ma więcej, to albo zmyśla, albo ma coś ,,dłubnięte” w silniku - mówi Tomasz Kuchar.

Warto dodać, że w cywilnych modelach ciśnienie jest znacznie niższe. Dla Lancera Evo VIII MR - jednego z mocniejszych - ,,peak” to 1,25 atmosfery, a ciśnienie stałe 1,1.

W seryjnych Lancerach i Imprezach po zdjęciu nogi z gazu (np. podczas zmiany biegu) sprężarka nie jest napędzana i zamiast dużego ciśnienia, w układzie dolotowym powstaje podciśnienie i po ponownym naciśnięcie gazu sprężarka działa z opóźnieniem. W sporcie jest to zjawisko niepożądane i dlatego w rajdowych autach stosuje się system podtrzymania pracy turbiny, z angielskiego ALS (Anti Lag System).

To specjalny program w komputerze sterującym pracą silnika, który powoduje, że po odjęciu gazu moment zapłonu przesuwany jest w taki sposób, by następował przy otwartych zaworach wylotowych. Dzięki temu zwiększana jest energia spalin i turbina nadal sie kręci. Na zewnątrz auta widoczne jest to w postaci ognia wydobywającego się z rury wydechowej i towarzyszących temu wystrzałów.

 
ALS w praktyce:

 
Podtrzymanie turbo nie ma wpływu na maksymalne ciśnienie doładowania, ale pozwala utrzymać pracę sprężarki, by błyskawicznie zadziałała, gdy kierowca ponownie naciśnie gaz. Przyjmuje się, że ALS powinien być tak zestrojony, aby utrzymywać mniej więcej połowę maksymalnego ciśnienia doładowania czyli ok. 0,8 atm. Bardziej agresywni kierowcy mogą mieć nawet ok. 1,0 atmosfery.

Silniki turbodoładowane mają mniejszy stopień sprężania niż atmosferyczne. W tych ostatnich powietrze musi być sprężone w komorze spalania, zaś w tych pierwszych robi to turbosprężarka, a więc stopień sprężania samej jednostki musi być niższy, żeby nie doszło do awarii. Oznacza to jednak, że w przypadku awarii turbiny silnik traci bardzo dużo ze swojej mocy. Straty czasowe spowodowane jazdą z całkowicie zepsutą albo nie ładującą jak należy sprężarką są ogromne. Dlatego kierowcy i firmy tuningowe muszą się dobrze zastanowić czy warto ryzykować zyskanie kilku kolejnych koni mechanicznych, czy lepiej postawić na niezawodność.