Rodzaje turbosprężarek
Turbosprężarka bez zaworu – wersja podstawowa stosowana powszechnie w silnikach sportowych aut kilkanaście lat temu. W dużym uproszczeniu turbo działa dzięki gazom wydechowym, które napędzają wirnik działający w dwóch komorach. Jedną z nich (wylotową) wypełniają wspominane gazy, natomiast w drugiej (dolotowej) zachodzi sprężanie powietrza. Dzięki temu poprzez układ dolotowy do silnika trafia więcej tlenu (zawartego w sprężonym powietrzu), co daje możliwość wytworzenia większej ilości energii.
Problematyczne bywają dwie kwestie. Po pierwsze gazy opuszczające silnik mają bardzo wysoką temperaturę, a prędkość obracania się wirników potrzebna do skutecznego działania tego urządzenia to od około 100 do 300 tysięcy obrotów na minutę. Charakterystyka pracy turbodoładowaniawymusza stosowanie np. specjalnego ułożyskowania wirnika i systemu jego chłodzenia. Jednak na żywotność tego podzespołu wpływa przede wszystkim styl jazdy kierowcy.
Turbosprężarka z zaworem upustowym (wastegate) – sprężarka jest wyposażona w zawór upustowy, który dba o to, aby układ wirujący turbiny nie obracał się zbyt szybko. Wewnątrz gorącej części sprężarki znajduje się zawór, który steruje systemem wastegate. Po osiągnięciu pewnego ciśnienia jest on aktywowany i zmniejsza prędkość wirowania turbiny.
Turbosprężarki ze zmienną geometrią łopatek – to rozwiązanie jest nieco bardziej skomplikowane. Wirniki turbosprężarki mają regulowany kąt ustawienia łopatek. Dzięki temu wraz ze wzrostem obciążenia silnika zmienia się ciśnienie doładowania. Dodatkowo zastosowanie takiej regulacji pozwala na płynne sterowanie ciśnieniem gazów wewnątrz turbiny. W autach wyposażonych w silnikidiesla nie ma opóźnienia w działaniu doładowania, a w razie potrzeby wysoki moment obrotowy jest dostępny od niskich obrotów.
Taka technologia występowała np. w samochodach marki Opel wyposażonych w silniki 1.9 CDTI.
Dwustopniowe doładowanie
To połączenie dwóch turbin, ale rozwiązanie takie daje możliwość wpierania silnika przez jedną z nich przy niskich obrotach, a następnie obie turbiny dają możliwość równoległego działania, kiedy silnikdziała w środkowym zakresie obrotów. Natomiast w zakresie obrotowym bliskim limitu, działa tylko jedna sprężarka. Takie rozwiązanie jest stosowane w samochodach osobowych produkowanych przez Mercedesa, BMW, a także w ciężarówkach MAN.
Twin Scroll
To rozwiązanie różniące się od klasycznej turbiny innym kształtem wirnika i jego obudowy. Dzięki temu jest możliwość lepszego zarządzania gazami wydechowych, które napływają do sprężarki pulsacyjnie. Aby zniwelować efekt nierównomiernego dostarczania spalin, stosuje się dwie komory wewnątrz obudowy, które są połączone zaworem upustowym. By poprawić skuteczność działania systemu Twin Scroll, konstruktorzy stosują także inny kształt kolektora wydechowego. Dzięki temu skrócono czas reakcji turbosprężarki na zapotrzebowanie silnika na sprężone powietrze.
Takie rozwiązanie stosuje np. Ford w silnikach 2.0 EcoBoost.
Kolejnym pomysłem inżynierów na uzyskanie dużej mocy i momentu obrotowego z małego silnika jest system Twin Charger. Jest to układ złożony z jednej turbosprężarki i kompresora. Dzięki takiej budowie silnikpłynnie rozwija moc i moment obrotowy. Charakterystyczne dla motoru wyposażonego w Twin Charger jest to, że od niskich obrotów dysponuje dużą mocą. Wszystko dzięki temu, że ładunek powietrza tłoczony do silnika jest sprężony w kompresorze, a następnie trafia do turbosprężarki. Rozwiązanie to było stosowane w *Volkswagenie Golfie V i VI *z silnikami 1.4 TSI. Silnik ten wykazywał się dużą elastycznością i płynnością pracy. Dzięki temu systemowi fabryczny czterocylindrowiec 1.4 osiągał moc nawet 170 KM.
Twin Turbo
Twin turbo składa się z dwóch turbosprężarek, które różnią się od siebie rozmiarem i pracują przy różnych prędkościach obrotowych silnika. Mniejsza sprężarka wspomaga motor przy niskich obrotach (do np. 2 000 czy 2 500 obr./min.), natomiast druga, znacznie większa, uruchamia się, gdy silnik wkręci się na wyższe obroty. Podstawową zaletą tego rozwiązania jest to, że niweluje się efekt turbodziury, czyli osłabienia silnika, który nie jest wspierany przez sprężarkę. Kolejny plusem systemu Twin Turbo jest liniowy wzrost mocy. Proces przełączania pomiędzy turbosprężarkami jest nieodczuwalny przez kierowcę i zachodzi za sprawą pneumatycznie sterowanego zaworu.
Nissan z silnika V6 montowanego w modelu GT-R wykrzesał moc maksymalną aż 570 KM. To zasługa m.in. systemu Twin Turbo.
Biturbo
W odróżnieniu od Twin Turbo w tym przypadku obie turbiny działają równolegle. Najczęściej rozwiązanie to stosuje się w silnikach o dużej pojemności. Dzięki temu nie mają one niedostatku mocy przy niższych obrotach, a dwie sprężarki są w stanie zapewnić dużemu silnikowiodpowiednią ilość powietrza. Doładowanie aktywuje się po przekroczeniu około 1 750 obr/min., a pełną moc podwójnie uturbiony motor osiąga w okolicy 3 tys. obr./min. lub wyżej.
Przykładem stosowania takiego rozwiązania w praktyce jest silnik 4.0 V8 Mercedesa. Występuje on np. w modelu AMG GT. Jednostka ta jest wspomagana przez system Biturbo, dzięki czemu osiąga nawet 585 KM w wersji AMG GT R.