Jak zbudowana jest turbosprężarka

Turbosprężarką jest stosunkowo niewielkim urządzeniem, szczególnie gdy porównamy jego rozmiary do korzyści związanych z jego stosowaniem. Ten dość niepozorny wygląd kryje w sobie jednak stosunkowo skomplikowaną konstrukcję, w skład której wchodzą niewielkie i precyzyjne elementy oraz części wykonane z wysokostopowych materiałów. Nie znając budowy trudno jest zrozumieć zasadę działania urządzeń i mechanizmów. Dlatego poniżej opiszemy, jak zbudowana jest turbosprężarka, by przybliżyć Wam sposób, w jaki wpływa ona na parametry silnika.

Obudowa, zwana także korpusem turbosprężarki, składa się z dwóch części przypominających kształtem muszle. Jedna z nich, wraz z pozostałymi częściami umieszczonymi w jej wnętrzu stanowi turbinę, zaś druga – sprężarkę. Turbina bywa nazywana częścią „gorącą” turbosprężarki, ponieważ przechodzą przez nią spaliny wydostające się z cylindrów silnika. Część „zimna”, czyli sprężarka, jest elementem układu dolotowego i przez nią przechodzi powietrze trafiające do jednostki napędowej, w niektórych przypadkach przechodząc wcześniej przez intercooler.

Wewnątrz turbosprężarki znajduje się wałek, na którego końcach zamontowane są dwa wirniki – jeden z nich jest elementem turbiny, drugi zaś sprężarki. Wirniki są sztywno połączone z wałkiem i dlatego mają tę samą prędkość obrotową. Turbosprężarka zaprojektowana jest tak, by spaliny trafiające do części gorącej rozpędzały wirnik turbiny, jednocześnie poprzez wałek przekazując obroty na wirnik sprężarki, co z kolei powoduje zwiększenie ciśnienia powietrza w układzie dolotowym i wtłaczanie jego większej ilości do cylindrów silnika. Niektóre z turbosprężarek to modele ze zmienną geometrią. Od typowych konstrukcji różnią się tym, że w turbinie umieszczone są małe, obrotowe łopatki nazywane kierownicami turbiny, rozmieszczone w układzie kołowym. Ich zadaniem jest kierowanie spalin na wirnik turbiny w taki sposób, by optymalnie wykorzystać ich ilość oraz prędkość (różni się ona w zależności od prędkości obrotowej silnika). Pozwala to wyeliminować pewne niekorzystne zjawiska, w tym tzw. „turbo-dziurę„, jednak znacznie komplikuje budowę turbosprężarki.

Pomiędzy turbiną, a sprężarką znajduje się jeszcze tzw. korpus środkowy. Jest to element służący do połączenia z sobą dwóch części turbosprężarki, a jednocześnie stanowi obudowę dla łożyskowania wałka. Trzeba bowiem pamiętać, że wirniki (a więc także i wałek) osiągają prędkość przekraczającą 100 tys. obr/min, dlatego układ łożysk spełnia bardzo ważną rolę. Turbosprężarka wyposażona jest w dwa łożyska – ślizgowe oraz oporowe. Ich zadaniem jest zapewnienie jak najmniejszych oporów ruchu wałka, a przy tym utrzymanie go w żądanej pozycji.

Elementami dopełniającymi budowę turbosprężarki są kanaliki olejowe, odpowiedzialne za chłodzenie i smarowanie turbosprężarki, a także pierścienie uszczelniające, zapobiegające przedostawaniu się oleju do wirników. Niezbędny jest także zawór, który steruje pracą turbosprężarki w zależności od zapotrzebowania silnika w danej chwili.

Budowa turbosprężarki, mimo niewielkiej ilości części, jest dość skomplikowana, a zaprojektowanie i udoskonalenie urządzenia stanowiło wieloletni proces i było dużym wyzwaniem dla konstruktorów. Na szczęście, dzięki obecnie stosowanym materiałom i dopracowanej konstrukcji turbosprężarek, możemy korzystać z ich zalet przez wiele tysięcy kilometrów, zanim pojawią się przesłanki sugerujące możliwość awarii.