Do czego Turbosprężarka

Co znaczy TURBOSPRĘŻARKA: Turbosprężarka - maszyna wirnikowa składająca się z turbiny i sprężarki osadzonych na wspólnym wale. Służy do doładowania silnika spalinowego, lub kotła parowego. Turbina jest zasilana spalinami z silnika, a sprężone powietrze poprzez sprężarkę zasila silnik. Do cylindra wprowadzona jest większa liczba powietrza, dzięki czemu rośnie sprawność i moc silnika. Silniki pojazdów samochodowych zaopatrzone są przeważnie w turbosprężarkę Garretta. Nazwa pochodzi od nazwiska konstruktora. Budowa turbosprężarki jest zbliżona do turbiny gazowej, lecz nie zawiera komory spalania. Rolę wytwornicy spalin spełnia w tym przypadku silnik spalinowy.Turbodoładowanie zostało opatentowane w roku 1905 poprzez Szwajcara, dr Alfreda Büchi, od 1938 było użytkowane w samochodach ciężarowych, zaś od 1973 w osobowych.Turbosprężarka złożona jest z turbiny, a więc tak zwany gorącej części (na fotografii z lewej strony, na czerwono) i sprężarki, tak zwany chłodnej części (na fotografii z prawej strony, na niebiesko), których wirniki są sztywno połączone wspólnym wałem. Turbina, napędzana gazami wylotowymi z silnika, napędza wirnik sprężarki sprężającej powietrze przed dostarczeniem go do silnika (obiekt generujący doładowanie).Obroty sprężarki, a tym samym i jej stopień sprężania zależą od ilości gazów napędzających turbinę, która przy małym zapotrzebowaniu na moc jest mała. Dlatego gdy gwałtownie wzrasta zapotrzebowanie na moc silnika (zmiana biegu, wciśnięcie gazu w celu przyspieszenia) pomimo dostarczenia dodatkowego paliwa, poprzez okres, aż sprężarka zostanie rozpędzona sprężanie sprężarki jest małe, poprzez co silnik poprzez okres ma małą moc. Dodatkowo w tym czasie na skutek mniejszej ilości dostarczonego powietrza do cylindrów, układ dostarczający paliwo nie może dostarczyć go tyle co przy pełnym statycznym obciążeniu silnika. Skutek mniejszej mocy silnika przy gwałtownym wzroście zapotrzebowania na moc są nazywane turbodziurą. Ulepszenia konstrukcyjne sprawiają, iż dzisiejsze turbosprężarki mają mniejszy okres bezwładności wirnika, a dawkowanie paliwa dokładniejsze, poprzez co skutek turbodziury jest mniejszy.W sprężarce rośnie temp. powietrza w rezultacie: - wzrostu ciśnienia (odpowiednio z równaniem adiabaty), - przepływu ciepła poprzez przedmioty konstrukcyjne od gorących spalin do chłodniejszego powietrza.to jest zdarzenie negatywne, bo obniża skutek działania turbosprężarki, i powiększa temperaturę w chwili spalania. Powiększenie temp. wpływa niekorzystnie na przedmioty silnika, obniża sprawność silnika jak i powiększa wydzielanie tlenów azotu. By obniżyć temperaturę sprężonego powietrza użytkowany jest wymiennik ciepła zwany intercoolerem albo chłodnicą międzystopniową powietrza.rodzaje budowy:Twin Turbo/Biturbo:Twin Turbo/Biturbo odnosi się do turbodoładowanego silnika spalinowego, dla którego dwie turbosprężarki sprężają dopływające powietrze. Istnieją dwie powszechnie użytkowane konfiguracje: równoległe Twin Turbo i szeregowe Biturbo.Równoległe Twin Turbo:W tym rozwiązaniu w miejscu jednego dużego źródła doładowania stosuje się identyczne dwa mniejsze. Twin Turbo stosuje się zwykle w silnikach widlastych, gdzie turbosprężarki są zasilane spalinami z osobnych rzędów silnika. Użycie dwóch mniejszych źródeł doładowania pociąga za sobą ich mniejsze momenty bezwładności, co pozwala na poprzednie osiągnięcie optymalnych obrotów wirników turbosprężarek i polepszenie reakcji samochodu na dodawanie gazu. W niewielkim zakresie opracowano także silniki z większą liczbą turbosprężarek, by osiągnąć dalszą poprawę reakcji na dodawanie gazu. Doprowadziło to do wykorzystania czterech turbosprężarek w samochodzie Bugatti EB110 i Bugatti Veyron.Szeregowe Biturbo:W tego typu rozwiązaniach tylko jedna turbina jest nieprzerwanie napędzana poprzez spaliny, a druga załącza się w momencie odpowiedniego zapotrzebowania na moc i napędza drugą sprężarkę. W tym czasie dwa źródła doładowania pracują wg zasady równoległego Twin Turbo. Zaletą tej techniki to jest, iż przy niskich obciążeniach całkowity strumień objętości spalin działa tylko na jedną turbinę, co poprawia współczynnik sprawności źródeł doładowania i minimalizuje turbodziurę. Dodatkową zaletą to jest, iż większa turbosprężarka osiąga doskonałą szybkość obrotową jeszcze zanim jest potrzebna. Z kolei wadą jest skomplikowany układ kanałów dolotowych i wylotowych. Odpowiednikiem zastosowania tego rozwiązania jest Ford/PSA (DW12BTED4).Wielostopniowe turbodoładowanie:Przy wielostopniowym doładowaniu powietrze jest sprężane poprzez szereg ustawionych w okolicy siebie sprężarek. To są zwykle kombinacje sprężarek mechanicznych i turbosprężarek. Osiągnięte spręże mogą być sensownie wykorzystane tylko pod warunkiem znacząco obniżonego ciśnienia zewnętrznego, tak więc metoda ta odgrywa rolę tylko przy rozwoju silników lotniczych