Uproszczony opis budowy turbosprężarki

Jak sama nazwa wskazuje składa się z dwóch części- turbiny i sprężarki połączonych wspólnym wałkiem. Spaliny opuszczające silnik napędzają wirnik. Ten, za pośrednictwem wałka przekazuje energię ze spalin kołu kompresji, które spręża powietrze (zassane z filtra powietrza). Tak sprężone powietrze- najczęściej przez intercooler- trafia do silnika. Dzięki turbosprężarce, która zapewnia wzrost ilość powietrza dostarczonego do jednostki napędowej, można zwiększyć mieszankę paliwową, a przez to podwyższyć moc silnika. Turbosprężarkę możemy podzielić na trzy wyraźne części: stronę gorącą, zimną i korpus środkowy (obudowa łożyskowań).

Część gorąca znajduje się od strony wydechowej- to przez nią przepływają spaliny. Składa się z części żeliwnej i wirnika wraz z obudowami. To w niej znajdują się kierownice spalin (tzw. zmienna geometria; vnt/vtg) lub zawory upustowe spalin (tzw. wastegate; o typach sterowania dalej). W związku z wysoką temperaturą spalin, elementy te muszą być wykonane z odpornych materiałów. Nieraz bywa, że turbosprężarka nagrzewa się aż do czerwoności, lub nawet białości.

Strona zimna składa się z koła kompresji, czapki aluminiowej, a w niektórych rozwiązaniach także z specjalnego zaworu upustowego (tzw. BOV lub DV). Przez tą stronę zasysane jest powietrze, które następnie trafia do silnika.

Obie strony połączone są korpusem wraz z wałkiem i jago łożyskowaniem. W zdecydowanej większości są to łożyska ślizgowe (wykonane z brązu; stosowane są również łożyska kulkowe, lecz to w dalszym ciągu rzadkość). Jako że łożyska pracują i są chłodzone filmem olejowym, jego ilość i jakość są bardzo ważne.

Ze względu na rodzaj sterowania wyróżniamy trzy rodzaje turbosprężarek. Najprostsza turbosprężarka nie ma żadnego sterowania. Stosowane są w ciężarówkach i pojazdach specjalnych. Cała ilość spalin trafia bezpośrednio na wirnik. Doładowanie jest zależne tylko i wyłącznie od wielkości wirnika i koła kompresji. Kolejnym rodzajem turbosprężarek, są te z zaworem upustu spalin- tzw. “Wastegate”. Zawór ten jest sterowany podciśnieniową lub ciśnieniową “gruszką”. Dzięki temu rozwiązaniu komputer może sterować doładowaniem poprzez upust spalin. Ostatnim stosowanym typem turbosprężarek, są te ze zmienną geometrią (kierownice spalin, VNT/VTG). Jest to obecnie chyba najczęściej stosowane rozwiązanie. To najefektywniejszy sposób wykorzystania energii spalin, maksymalnie redukujący występowania zjawiska turbo- dziury. Sterowana jest za pomącą zaworów podciśnieniowych lub elektronicznych. Łopatki zmiennej geometrii ustawiają się zawsze pod optymalnym kątem względem wirnika.

Coraz częściej spotykane są układy kilku turbosprężarek przy jednym silniku. Bi Turbo lub Twinturbo przy mocniejszych silnikach stają się codziennością. Bi Turbo to układ dwóch turbosprężarek działających równolegle. Twinturbo składa się również z dwóch turbosprężarek, różniących się jednak sposobem pracy. Mała turbosprężarka pracuje w niskim zakresie obrotów (do 1500 obr./min.). Przy zwiększaniu obrotów stopniowo dołącza do niej duża turbosprężarka (od 1500 do 2500 obr./min.- przy tych obrotach pracują już obie turbosprężarki).

Jak widać zasada działania turbosprężarki wcale nie jest przesadnie skomplikowana, jednak warunki jej pracy i dokładność wykonania przekładają się na cenę. Również specyfika i wymogi pracy przy nieodpowiednim serwisowaniu przekładają się na awaryjność.