Turbosprężarki samochodowe - wszystko, co powinieneś o nich wiedzieć!

Turbosprężarki samochodowe - wszystko, co powinieneś o nich wiedzieć!

Turbosprężarki w samochodach osobowych. Ich wady i zalety, działanie oraz eksploatacja.

Artykuł odpowiada na następujące pytania:
- jaka jest rola turbosprężarki?
- jakie są: budowa i działanie turbosprężarki?
- jak należy użytkować turbosprężarkę i jak zapobiegać jej awarii?

Turbosprężarka to element systemu napędowego samochodów, obok którego żaden kierowca nie przechodzi obojętnie. Zwolennicy cenią sobie efekty jej stosowania: większą dynamikę silnika oraz zmniejszone zużycia paliwa. Przeciwnicy z kolei narzekają na delikatność tego elementu oraz zmniejszenie wytrzymałości całej jednostki napędowej. 

 

Pierwsze pojazdy z silnikami wyposażonymi w turbosprężarki pojawiły się jeszcze przed drugą wojną światową. Na zastosowanie tego urządzenia w samochodach osobowych musieliśmy jednak poczekać aż do lat 70-tych XX wieku. Wtedy to na rynku zadebiutowały Porsche oraz Mercedesy z silnikami wysokoprężnymi z turbodoładowaniem. Dołączyły do nich wkrótce inne marki, pojawiły się także modele z silnikiem turbo benzynowym.

Kolejnym ważny krokiem w rozwoju turbosprężarek było pojawienie się zmiennej geometrii łopatek turbiny. Unowocześnienie to miało na celu zmniejszenie nielubianego przez kierowców zjawiska “turbo dziury”. Chodziło o opóźnienie reakcji silnika na wciśnięcie pedału gazu, w znacznej mierze wyeliminowane dzięki możliwości zmiany kąta łopatek względem wdmuchiwanych spalin. Silniki turbo wyparły niemal zupełnie jednostki wolnossące. Korzyści z silnika z turbosprężarką doświadczają dzisiaj zarówno producenci samochodów, jak i ich kierowcy.

Samochód z turbosprężarką nie tylko może jechać szybciej, ale i lepiej przyspiesza. Połączone jest to z wyraźnie mniejszym zużyciem paliwa, czyli oszczędnościami na stacjach benzynowych. Kierowcy aut miejskich, szczególnie z segmentu budżetowego, musieli natomiast przyzwyczaić się do nowości. Pierwszą z nich było zmniejszenie liczby cylindrów z 4 do 3, czego skutkiem jest charakterystyczny odgłos pracy silnika. Drugą zaś, stopniowe zmniejszanie pojemności jednostek napędowych z turbo. Efektem tego trendu są na przykład silniki 0,9 Tce, stosowane w Renault, czy 0,7, a nawet 0,6 R3, znane z maleńkich Smartów.

Powszechne montowanie turbosprężarek w nowych samochodach spowodowało też rozkwit zjawiska chiptuningu. O ile przyrosty mocy w autach z silnikami wolnossącymi na skutek zmiany mapy wtrysku pozostają w granicach błędu pomiaru, “zaturbione” jednostki napędowe to zupełnie inna historia. Warsztaty reklamują się hasłami o bezpiecznym podnoszeniu mocy i momentu obrotowego o ponad 20%. A do tego także zmniejszeniem zużycia paliwa.

Oczywiście jest to możliwe, trzeba jednak mieć świadomość tego, że stosowanie tego typu modyfikacji może doprowadzić do uszkodzenia turbiny przez zbyt szybką jej pracę i wysoką temperaturę spalin. Nie wspominając o tym, że wraz ze zwiększonymi osiągami zmniejsza się automatycznie żywotność sprzęgła, czy skrzyni biegów. 

Turbosprężarka, jak sama jej nazwa wskazuje, spręża powietrze, przed dostarczeniem go do silnika. Dzięki temu, że do cylindrów trafia więcej powietrza, spalanie benzyny, czy oleju napędowego jest bardziej wydajne i powoduje wytwarzanie większej mocy przez jednostkę napędową.

Budowa turbosprężarki

Turbo dzieli się na dwie części: gorącą oraz zimną.

Strona gorąca, inaczej nazywana wydechową, to turbina, która napędzana jest gorącymi gazami wydechowymi, pochodzącymi oczywiście z silnika. Obracają one wirnik turbiny, a obroty te są następnie przekazywane na wirnik sprężarki połączonymi ze sobą wałami. Nastawnik turbiny w modelach ze zmienną geometrią łopat, dba o optymalny kąt między łopatami a strumieniem spalin, tym samym niemal eliminując efekt “turbo dziury”. Zawór WG - Westgate (albo VNT - Variable Nozzle Turbine) odpowiada natomiast  za regulację dopływu spalin. Przy ich zbyt wysokim ciśnieniu zawór kieruje gorące gazy bezpośrednio do układu wydechowego. Chroni tym samym turbinę przez zbyt szybkim jej wyeksploatowaniem i awarią. Temperatura panująca w strefie gorącej powoduje, że jej elementy wykonywane są z materiałów żaroodpornych.

Strona zimna to sprężarka.  Umieszczona jest ona na kolektorze dolotowym i ma na celu zassanie powietrza przez wlot z zewnątrz, a następnie sprężenie go i wysłanie do cylindrów silnika. Ponieważ sprężanie gazów powoduje wzrost ich energii, a tym samym temperatury, nim powietrze dotrze do silnika, musi zostać najpierw schłodzone. Zajmuje się tym intercooler, czyli chłodnica powietrza w układzie doładowania. Powietrze schładzane jest nawet o 40 stopni, co powoduje jego większą gęstość. Intercooler jest dziś standardowo montowany we wszystkich samochodach z turbo.

Ponieważ oba wirniki pracują z bardzo dużymi prędkościami obrotowymi, a dodatkowo turbina potrafi nagrzać się nawet do 900 stopni Celsjusza, konieczne jest ciągłe ich smarowanie. Lubrykant dostarczany jest natomiast kanalikami olejowymi. By smarowanie było jak najbardziej wydajne, konieczne jest stosowanie odpowiedniego oleju. Zwłaszcza samochody z silnikami turbo o dużej mocy wymagają specjalnych lubrykantów, takich jak na przykład olej Motul 300V Le Mans 20W60. Do wszystkich silników turbodoładowanych zaleca się oleje syntetyczne lub półsyntetyczne. Choć są one droższe od mineralnych, lepiej docierają do wszystkich wymagających smarowania miejsc, a przez to zapewniają turbinie większą żywotność.

Co to jest BiTurbo i TwinTurbo?

W samochodach montowane są także układy BiTurbo i TwinTurbo. To oczywiście dwie turbosprężarki. W pierwszym przypadku są to dwie niezależne, pracujące równocześnie, w drugim zaś osobne, jedna pracująca przy mniejszych prędkościach obrotowych i druga dołączająca się, kiedy w cylindrach potrzeba jeszcze więcej sprężonego powietrza.

O tym, w jaki sposób należy dbać o samochód z silnikiem turbo wiedzą niemal wszyscy. Niestety, niewielu kierowców ma cierpliwość, by na przykład po dotarciu na miejsce zostawić auto jeszcze na jakiś czas na luzie, pozwolić by turbina nieco ostygła. Tymczasem w chwili, gdy wyłączamy silnik, natychmiast przerywamy dopływ oleju, który zarówno smaruje, jak i chłodzi turbosprężarkę. Powoduje to z kolei odkładanie się nagaru, który w konsekwencji może nawet całkowicie zablokować światło przewodów. Brak smarowania natomiast, w połączeniu z niezwykle wysokimi prędkościami obrotowymi turbiny i temperaturami, jakie panują w turbosprężarce, to gwarancja jej zatarcia.

Ile kosztuje regeneracja turbiny?

W przypadku małych aut miejskich regeneracja turbosprężarki może stanowić nawet niemal 10%
ich ceny salonowej. W starszych już autach jest zazwyczaj nieopłacalne. O wiele taniej wychodzi natomiast regeneracja turbosprężarki. Cena tej usługi to około 800 złotych, warto jednak taką naprawę zlecić porządnemu warsztatowi, gdzie zajmują się tym fachowcy. Szczególnie jeśli nasz samochód ma nietypowy silnik i nietypową turbosprężarkę.

W zakres takiej usługi wchodzi:

• rozebranie całego mechanizmu,
• ultradźwiękowe wyczyszczenie jego elementów,
• kontrola parametrów i wymiana uszkodzonych komponentów (łożysk, uszczelnień, czy elementów mocujących).

Po wykonaniu tych prac turbosprężarkę można z powrotem złożyć, przetestować oraz wyważyć jej układ wirujący, a także skalibrować zmienną geometrię łopat wirnika. Regenerowana turbosprężarka nie będzie miała oczywiście żywotności nowej. Jest to jednak budżetowa naprawa, na którą decyduje się większość kierowców, kiedy w ich autach pojawiają się takie właśnie problemy. Co ważne, taka usługa może zostać wykonana w jeden dzień, nie pozbawia więc kierowcy jego auta na zbyt długo. Po regeneracji, kiedy jesteśmy mądrzejsi o nowe doświadczenia, warto naprawdę zatroszczyć się o samochód. Przede wszystkim należy regularnie go serwisować oraz często wymieniać olej, stosując jego odpowiedni rodzaj.

Turbosprężarka – popularna i powszechna, ale już nie nowoczesna

Jednostki napędowe wspomagane pracą turbiny są dzisiaj niezwykle popularne i spotykane powszechnie we wszystkich zakątkach świata. Znajdujemy je w małych autach miejskich oraz gigantycznym ciężkim sprzęcie, stosowanym na budowach, czy w kopalniach. Zalety turbosprężarek powodują, że wyjdą one z użycia prawdopodobnie dopiero wraz z zakończeniem się ery silników spalinowych. Kiedy stosowanie “zielonego” napędu w samochodach elektrycznych, czy pojazdach na ogniwa paliwowe stanie się powszechne, turbo odejdzie do historii, tak jak samo odesłało do niej silniki wolnossące.

 

Zobacz również:
- Jakie podzespoły obejmuje gwarancja Grand
- Jak można rozszerzyć gwarancję do Grand?
- Instalacja LPG i CNG - co należy wiedzieć?