Zasada działania Turbodoładowania
Mówiąc o turbodoładowaniu najlepiej zacząć od zasady działania silnika. Te najbardziej popularne to silniki czterosuwowe. Cykl roboczy podczas dwóch obrotów wału składa się z czterech etapów.
- kiedy tłok się opuszcza i zasysa powietrze w silnikach dieslowskich i mieszankę powietrze/paliwo w silnikach benzynowych - Ssanie
- kiedy zawartość cylindra zostaje ściskana - Kompresja
- mieszanka paliwowa zapalana jest przez iskrę w silniku benzynowym natomiast w „dieslach” zapala się wcześniej wstrzyknięta do cylindra pod bardzo wysokim ciśnieniem samoczynnie- Rozprężenia
- usuwanie spalin - Wydech
Ta zasada działania silnika umożliwia różne opcje zwiększania jego mocy, stosując:
Zwiększenie prędkości obrotowej.
Sposób zwiększenia mocy silnika poprzez wzrost jego prędkości obrotowej. Zwiększenie liczby suwów silnika w określonej jednostce czasu. Ten rodzaj zwiększenia mocy jest dość ograniczony, nie dający określonych rezultatów. Przy wzrastającej prędkości zwiększa się jednocześnie tarcie, a straty pompowania rosną wprost proporcjonalne, efektem jest znaczny spadek sprawności silnika.
Zwiększenie pojemności skokowej.
Zwiększenie pojemności skokowej przekłada się na wzrost mocy silnika, zwiększona objętość komory spalania powoduje to, iż więcej paliwa może być w niej spalone. Można to osiągnąć przez wzrost liczby lub pojemności cylindrów. W efekcie prowadzi to do znacznego zwiększenia masy silnika oraz jego wielkości. Pomijając zużycie paliwa, nie osiągamy w ten sposób znacznych osiągów w zwiększeniu mocy silnika.
Turbodoładowanie.
W wyżej opisanych przypadkach, spaliny opuszczają silnik metodą naturalną. Powietrze potrzebne do zapłonu zasysane jest bezpośrednio do cylindra przez zawór ssący. W silnikach z doładowaniem turbo, powietrze potrzebne do spalania sprężone jest zanim znajdzie się w komorze spalania. Silnik zasysa powietrze do tej samej objętości cylindra a z powodu wyższego ciśnienia do komory spalania dostaje się większa jego masa. W konsekwencji, dzięki większej ilości paliwa, jakie może zostać spalone uzyskuje się większą moc silnika przy tej samej pojemności skokowej i prędkości obrotowej. Sprężanie wywołuje nagrzanie powietrza do temperatury mniej więcej 180°C. Schłodzenie powietrza w intercoolerze zwiększa jego gęstość, a w konsekwencji następuje dalszy wzrost mocy silnika i momentu obrotowego.
Schłodzenie powietrza jest jedną z kilku opcji pozytywnie wpływających na moc, emisje spalin i zużycie paliwa. Niższa temperatura wlotu powietrza w rezultacie daje niższą temperaturę zapłonu w ten metoda zmniejszając emisje NOx. Jednak są różnice między doładowaniem mechanicznym (kompresor) a doładowaniem poprzez turbosprężarkę.
Przy doładowaniu mechanicznym powietrze konieczne do spalania sprężane jest za pomocą sprężarki napędzanej poprzez silnik. Wzrost mocy uzyskiwany w tej metodzie jest obniżony przez stratę energii koniecznej do napędu sprężarki. W zależności od wielkości silnika turbodoładowanie mechaniczne może prowadzić do zwiększenia mocy silnika o mniej więcej 10 do 15%. Zastosowanie turbodoładowania mechanicznego powoduje większe zużycie paliwa w porównaniu z silnikiem bez doładowania o tej samej mocy.W doładowaniu turbosprężarkowym, energia wylotu spalin, która normalnie zostałaby zmarnowana, jest użyta do napędu turbiny. Na takim samym wale, na którym osadzona bywa turbina znajduje się jednocześnie sprężarka. Zasysa ona i spręża powietrze a następnie podaje je do silnika. Turbosprężarka nie połączona z silnikiem w sposób mechaniczny, lecz więzią gazową.
