Jak działa turbosprężarka?
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, przez moment, aż sprężarka zostanie rozpędzona sprężanie sprężarki jest małe, przez co silnik przez moment ma małą moc. Dodatkowo w tym czasie z powodu mniejszej ilości dostarczonego powietrza do cylindrów, układ dostarczający paliwo nie może dostarczyć go tyle co przy statycznym obciążeniu silnika. Efekt mniejszej mocy silnika przy gwałtownym wzroście zapotrzebowania na moc nazywany jest turbodziurą. Usprawnienia konstrukcyjne sprawiają, że dzisiejsze turbosprężarki mają mniejszy moment bezwładności wirnika, a dawkowanie paliwa jest dokładniejsze, przez co efekt turbodziury jest mniejszy.
W celu ograniczenia tego zjawiska stosuje się też sterowanie wydajnością turbosprężarki. Możliwe są tu dwa sposoby ? sterowanie ilością spalin przepływających poprzez turbinę lub sterowanie geometrią przepływu.
W pierwszym rozwiązaniu stosuje się zawór obejściowy, który jest sterowany poprzez ciśnienie doładowywania ? gdy ciśnienie wytwarzane przez sprężarkę przekracza ustaloną przez konstruktora silnika wartość, zawór otwiera się i przepuszcza część spalin poza wirnikiem turbiny.
Drugim rozwiązaniem jest umieszczenie łopatek sterujących kątem pod jakim spaliny trafiają na łopatki wirnika. Przy małych prędkościach obrotowych silnika, spaliny uderzają w wirnik pod kątem zbliżonym do prostego i jednocześnie łopatki sterujące wytwarzają rodzaj dyszy przyspieszających przepływ spalin. Ograniczenie ciśnienia doładowania polega na kierowaniu strumienia spalin pod coraz ostrzejszym kątem względem łopatek turbiny przy jednoczesnym poszerzeniu kanału przepływu co powoduje ograniczenie prędkości spalin. Konstrukcyjnie rozwiązuje się to w ten sposób, że wirnik turbiny otacza rodzaj żaluzji kierujących przepływem spalin.
Pierwotnie ciśnienie doładowywania było sterowane czysto mechanicznie, we współczesnych silnikach samochodowych ciśnieniem steruje sterownik silnika, wykorzystując sygnały z czujników ciśnienia i ilości zassanego powietrza. Elementami wykonawczymi sterującymi zaworami lub żaluzjami są siłowniki pneumatyczne (wykorzystujące podciśnienie) sterowane elektrozaworami lub silniki krokowe ? tak jak w silniku 1,2 TSI grupy VW
W sprężarce rośnie temperatura powietrza w wyniku:
wzrostu ciśnienia (zgodnie z równaniem adiabaty),
przepływu ciepła przez elementy konstrukcyjne od gorących spalin do chłodniejszego powietrza.
Jest to zjawisko niekorzystne, gdyż obniża efekt działania turbosprężarki, oraz zwiększa temperaturę w momencie spalania. Zwiększenie temperatury wpływa niekorzystnie na elementy silnika, obniża sprawność silnika jak i zwiększa wydzielanie tlenków azotu. Aby obniżyć temperaturę sprężonego powietrza stosowany jest wymiennik ciepła zwany intercoolerem lub chłodnicą międzystopniową powietrza.
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Turbospr%C4%99%C5%BCarka
V8 ? silnik widlasty
V8 ? silnik widlasty o ośmiu cylindrach umieszczonych w dwóch rzędach w skrzyni korbowej, kąt rozwarcia między nimi wynosi najczęściej 90°, istnieją także konstrukcje o mniejszym rozwarciu. Wszystkie osiem tłoków przekazuje siłę nacisku na wspólny wał korbowy1. Niektóre z możliwych kolejności zapłonu dla czterosuwowego silnika V8 to 1-5-4-8-6-3-7-22, 1-5-4-2-6-3-7-8 (Ford), 1-3-7-2-6-5-4-8 (Ford), 1-8-4-3-6-5-7-2 (Chevrolet Small Block i Big Block), 1-8-7-2-6-5-4-3 (Chevrolet LS Engine).
W najprostszej postaci są to dwie jednostki R4 dzielące wspólny wał korbowy. Rozwiązanie to dzieli jednak wady mniejszych silników R4 związane z wyważeniem jednostki - wraz ze wzrostem pojemności skokowej wzrastają drgania generowane w związku z siłami drugiego rzędu. Z tego powodu od lat 20. XX wieku stosuje się bardziej skomplikowane wały korbowe z wykorbieniami o dwóch płaszczyznach (z ang. crossplane) wyposażone w przeciwciężary. Dzięki temu motor V8 pracuje płynniej niż V6 będąc tańszym niż V12. Większość silników V8 stosowanych w sporcie samochodowym wykorzystuje jednak płaski wał korbowy (z ang. flat-plane) co pozwala na szybsze przyspieszanie i efektywniejszą pracę układu wydechowego3.
Amerykańskie silniki V8 były używane jako podstawowe jednostki napędowe tzw. "muscle cars" (Chevrolet Chevelle, Dodge Charger), jednak z powodzeniem są wykorzystywane również w pojazdach użytkowych, np. typu pick-up. W Europie silniki V8 są stosowane przez producentów samochodów luksusowych i sportowych: m.in. Aston Martin, Audi, BMW, Ferrari, Jaguar, Mercedes-Benz, Porsche.
Produkcja seryjna silników V8 w USA odbywa się od lat 40. XX wieku do dzisiaj. Większość zbudowana jest pod kątem 90°.
Spotykane kąty rozwarcia
Najczęściej spotykanym kątem pomiędzy rzędami cylindrów jest 90°. Układ taki sprawia, że silnik cechuje się szeroką i niską budową oraz optymalną charakterystyką zapłonu i generowanych drgań. Występują jednak także inne kąty rozwarcia. W silniku Ford/Yamaha V8 zastosowanym w modelu Taurus SHO występuje kąt 60°. Konstrukcja bazuje na jednostce Duratec V6. Podobnie zbudowane silniki konstrukcji Yamahy stosowane są w samochodach Volvo od 2005 roku. Dzięki węższej budowie mogą one zostać zamontowane poprzecznie do osi nadwozia. Do płynnej i równej pracy wymagane było jednak zastosowanie m.in. wałka wyrównoważającego4. W 2010 roku General Motors zaprezentowało jednostkę Duramax o pojemności 4,5 l i kącie rozwarcia 72°.
Silnik Rover Meteorite powstał na bazie jednostki stosowanej w czołgu Rover Meteor (ta z kolei bazowała na silniku lotniczym Merlin), odziedziczył po niej kąt 60°5. Spotykano także kąt 45° ? wysokoprężna jednostka 567 stosowana do napędu lokomotyw, czy też w wyścigowym pojeździe Miller z napędem na cztery koła (1932)6.
W 1922 roku Lancia wprowadziła silnik V8, w którym kąt rozwarcia cylindrów wynosił zaledwie 14°. Był on krótszy od odpowiadającego mu pojemnością motoru R6, przy czym węższy od typowej jednostki V8. Dzięki zwartej budowie i rozrządzie typu OHC silniki te były lżejsze i mocniejsze od współczesnych im jednostek o podobnej pojemności7.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/V8_(silnik)
Pobierz turbosprężarki dla siebie
Na początku turbosprężarki stosowano tylko w samochodach ciężarowych. Wynikało to z wiadomych względów. Zastosowanie w autach ciężarowych pozwoliło na oszczędność paliwa przy jednoczesnym zwiększeniu mocy silnika. Po ciężarówkach zaczęto stosować turbosprężarki w samochodach osobowych, ale w typowo sportowych wersjach. Wielu producentów proponowało, choć jeden model swoich samochodów z wbudowana turbosprężarką. Niestety turbosprężarki nie miały wtedy nic wspólnego z oszczędnością paliwa i ekologią. Turbosprężarki zyskały również swoje zastosowanie w lotnictwie. Do silników samolotowych użyto systemu wielu turbosprężarek. Dzięki temu dają one ogromną moc samolotowi by mógł wzbić się w powietrze przy mniejszym zużyciu paliwa. W dzisiejszych czasach turbosprężarki są stosowane w wszelkich rodzajach samochodów, zarówno ciężarowych jak i osobowych. Pozwala to naszym samochodom zwiększać moc silnika przy coraz to mniejszym zużyciu paliwa. Znacznie tez obniża emisję spalin do środowiska. Trzeba bowiem zrobić wszystko aby było ich jak najmniej.