Jak sterować pracą turbosprężarki?

Turbosprężarka to przeważnie bardzo trwałe urządzenie, jednak jego trwałość w głównej mierze zależy od samego kierowcy. Bezawaryjna praca turbosprężarki nie jest możliwa bez regularnej kontroli, konserwacji oraz profesjonalnego serwisowania. Brak tych czynności może nawet doprowadzić do całkowitego zniszczenia całego silnika. Podpowiadamy, jak prawidłowo sterować pracą turbosprężarki w samochodzie.

Regulacja ciśnienia

W turbosprężarkach montowanych w silnikach samochodowych konieczne jest prawidłowe regulowanie ilości powietrza, jakie trafia do jednostki napędowej. Używa się w tym celu dodatkowych elementów, które powinno posiadać każde turbo urządzenie.

Dla zapewnienia prawidłowej pracy oraz do precyzyjnego regulowania ciśnienia w turbosprężarce używa się zaworów upustowych, których głównym zadaniem jest upuszczanie powietrza tłoczonego do układu ssącego lub spalin przed turbosprężarką. Najczęściej stosuje się obecnie w silnikach benzynowych dwa zawory w systemie dolotowym – west-gate oraz blow-off, a także zawór by-pass w układzie wydechowym.

West-gate, by-pass i blow-off

Zawór upustu spalin west-gate montowany jest przeważnie w korpusie turbiny tuż przed wejściem spalin do turbosprężarki. Zawór west-gate, gdy jest otwarty, pozwala spalinom dostać się bezpośrednio do układu wydechowego z pominięciem wirnika turbiny. Otwieranie zaworu można dowolnie regulować, uzyskując w ten sposób różne obciążenia turbiny, a tym samym zmienne ciśnienie doładowania. Całkowite otwarcie zaworu praktycznie oznacza wyłączenie turbodoładowania silnika.

Zawór west-gate jest regulowany za pomocą sterownika silnika ECU. W przypadku prostych rozwiązań konstrukcyjnych turbosprężarki zawór west-gate reguluje się za pomocą siłownika pneumatycznego, połączonego z kolektorem dolotowym. Gdy jednostka napędowa pracuje na niskich obrotach zawory są z reguły zamknięte, ponieważ silnik potrzebuje większego ciśnienia w układzie doładowania. W przypadku wysokich obrotów otwarty zostaje zawór by-pass tak, aby nie dopuścić do zbyt dużego wzrostu ciśnienia doładowania. Natomiast zawór blow-off chroni turbosprężarkę w momencie nagłego zdjęcia nogi z przepustnicy, upuszczając sprężone powietrze.

W silnikach wysokoprężnych nie wykorzystuje się przepustnic w układach ssących, dlatego też nie stosuje się również zaworu blow-off, natomiast zawór by-pass zastępuje specjalna kierownica spalin. Taka konstrukcja nazywana jest turbosprężarką o zmiennej geometrii. Przeważnie kierownica spalin składa się z szeregu łopatek przymocowanych do wspólnego pierścienia, które mogą się przesuwać lub obracać wokół własnej osi. Pozwala to regulować ilość spalin przepływających przez wirnik wałka turbosprężarki. W momencie, gdy obroty silnika są na niskim poziomie, kierownica spalin zmienia ich geometrię w taki sposób, aby mogły one jak najbardziej efektywnie napędzać wirnik turbosprężarki. W przypadku, gdy jednostka napędowa pracuje na wysokich obrotach, łopatki kierownicy zmieniają pozycję na prostopadłą do turbiny, co pozwala na znacznie większy oraz niczym niezakłócony przepływ spalin.

Zastosowanie kierownicy spalin to o wiele sprawniejsze rozwiązanie niż wykorzystanie zaworu west-gate. Pozwala ono uzyskać o wiele niższą temperaturę oraz ciśnienie spalin przy tej samej mocy silnika, a także niweluje czas potrzebny na załączenie się turbosprężarki podczas otwarcia przepustnicy (tzw. zjawisko turbodziury). Turbosprężarki ze zmienną geometrią kierownic spalin stosuje się wyłącznie w samochodach z silnikami diesela. Jeśli chodzi o silniki benzynowe, to wyjątek stanowi tutaj jedynie model Porsche 911 turbo, w którym stosuje się takie rozwiązanie.