Samochód, samochód sportowy, ciężarówka, pociąg, samolot, a nawet silnik do maszyn budowlanych mają jedną wspólną cechę – są napędzane silnikami. Aby zwiększyć moc wyjściową, producenci samochodów przygotowali się do wkroczenia w wojnę o moc. Aby zwiększyć oszczędność paliwa i zwiększyć moc silnika, wynaleziono niezrównaną turbosprężarkę i turbosprężarkę.
Turbosprężarka kontra Supercharger
Różnica między turbosprężarką a doładowaniem polega na tym, że podczas gdy turbosprężarka jest systemem wymuszonego doładowania, który wykorzystuje moc gazów spalinowych do sprężania powietrza atmosferycznego i przesyła je do komory spalania, turbosprężarka jest również systemem wymuszonego doładowania, który jest napędzany silnikiem, co oznacza, że działa mechanicznie za pomocą paska, łańcucha lub wału, który jest bezpośrednio połączony z wałem korbowym silnika.
Turbosprężarka jest jak turbina, która wykorzystuje spaliny do sprężania powietrza atmosferycznego i przesyła je do komory spalania, zwiększając w ten sposób osiągi silnika. Zamiast marnować spaliny wyrzucane z komory spalania, turbosprężarka wykorzystuje je za pomocą trzech wentylatorów, z których dwa znajdują się na tym samym wale, a drugi we wlocie samochodu, który wciąga powietrze do silnika.
W samochodach sportowych powszechnie stosowana jest sprężarka. Działa mechanicznie i zwiększa gęstość oraz ciśnienie powietrza, które dostaje się do silnika. Im więcej powietrza dostaje się do silnika, tym więcej jest generowanej mocy. Sprężarka doładowująca ma pasek, łańcuch lub wał, który jest połączony z wałem korbowym silnika, a jej podstawową funkcją jest zwiększenie mocy wyjściowej.
Porównanie turbosprężarki i doładowania
| Parametry porównania | Turbosprężarka | Sprężarka |
| Źródło energii | Turbosprężarka wykorzystuje wydalone spaliny do wytwarzania energii | Sprężarka jest połączona z wałem korbowym silnika w celu uzyskania energii |
| Prędkość wirowania | Kręci się do prędkości 150000 obr/min | Kręci się do prędkości 50000 obr/min |
| Emisja dźwięku | Emisja dźwięku jest niższa niż w przypadku doładowania | Emisja dźwięku to coś więcej niż turbosprężarka |
| Temperatura sprężonego powietrza | Temperatura sprężonego powietrza w turbosprężarce jest dość wysoka | Sprężone powietrze ma niższą temperaturę |
| Obrót sprężarki | Turbina obraca sprężarkę | W sprężarce pasek jest połączony z wałem korbowym silnika, a ten wał korbowy silnika obraca sprężarkę. |
Co to jest turbosprężarka?
Turbosprężarka to wymuszony układ dolotowy, który wykorzystuje moc spalin wyrzucanych przez komorę spalania i zwiększa osiągi silnika.
Historia turbosprężarek sięga XIX wieku, kiedy Gottlieb Daimler eksperymentował z wymuszonym doładowaniem. Było to w 1905 roku, kiedy szwajcarski inżynier Alfred Buchi opatentował wzmacniacz mocy swojego samochodu. Następnie podobne prototypy stosowano w samolotach, statkach diesla i pojazdach. Testy wykazały, że te dodatki do silnika mogą zwiększyć moc, zmniejszyć emisje i poprawić zużycie paliwa.
Turbosprężarka składa się z dwóch wentylatorów umieszczonych na tym samym wale. Jeden wentylator znajduje się na drodze wyrzucanych spalin z komory spalania. Wydobywające się spaliny uruchamiają wirnik, który z kolei wprawia w ruch drugi wentylator umieszczony na wale. Jest też trzeci wentylator, który znajduje się we wlocie powietrza do samochodu i to jego napęd wciąga powietrze do silnika.
Powietrze wciągane do silnika jest sprężone i ciepłe. Dlatego jest mniej gęsty. Wymiennik ciepła chłodzi powietrze przed wejściem do cylindrów.
Funkcjonalność turbosprężarki można określić jako cykliczną. Dzieje się tak, ponieważ spaliny obracają turbiny, które wciągają więcej powietrza. Powietrze to z kolei wciąga więcej paliwa, a gdy paliwo spala się, wytwarza spaliny – jest to proces ciągły.
W turbosprężarce znajduje się sprzęt do usuwania smogu, który pomaga w obniżeniu emisji dwutlenku węgla.
Turbosprężarka wymaga dużej konserwacji i czasami opóźnień z powodu nieciągłego dostarczania energii.
Co to jest doładowanie?
Doładowanie to system wymuszonego doładowania, który jest powszechną cechą samochodów sportowych. Działa mechanicznie za pomocą paska, łańcucha lub wału, który jest połączony z wałem korbowym silnika. Jako sprężarka powietrza jej podstawową rolą jest zwiększenie gęstości i ciśnienia powietrza, które dostaje się do silnika.
Pierwszy prototyp doładowania stworzył G. Jones z Birmingham około 1849 roku. Został opatentowany przez Root Brothers w 1860 roku. W 1885 roku Gottlieb Daimler opatentował doładowanie, które było używane w silniku spalinowym. W 1902 Louis Renault opatentował sprężarkę odśrodkową. Przeprowadzone testy dowiodły, że turbosprężarka zamontowana w samochodzie wyścigowym może ogromnie zwiększyć jego moc. W latach dwudziestych Mercedes stał się pierwszą firmą motoryzacyjną, która wyprodukowała serię pojazdów wyposażonych w turbosprężarkę.
Sprężarka działa jak podstawowy silnik spalinowy, w którym powietrze i paliwo mieszają się w komorze spalania i powodują ruch tłoka – im więcej paliwa i powietrza spalonego, tym większa moc. Ale sprężarka zapewnia więcej sprężonego powietrza.
Sprężarki doładowujące są trzech typów - typu root, doładowania dwuśrubowego i doładowania odśrodkowego.
Mercedes z powodzeniem opracował elektryczną sprężarkę, która nie jest już zależna od silnika.
Supercharger nie ma wastegate. Dlatego emisja smogu jest wysoka. Jest też głośniejszy niż turbo.
Temperatura sprężonego powietrza w sprężarce jest niższa i w większości przypadków nie wymaga ona chłodnicy międzystopniowej. Jednak niektóre typy sprężarek wymagają chłodnic międzystopniowych.
Doładowanie jest łatwe w utrzymaniu. Cierpi na znikome opóźnienie, ponieważ wał korbowy zapewnia ciągłe dostarczanie energii.
Główne różnice między turbosprężarką a doładowaniem
Wniosek
Turbosprężarki i turbosprężarki to systemy wymuszonego doładowania, które mogą zwiększyć moc silnika i poprawić jego osiągi. Te dwa różnią się jednak konstrukcją, funkcjonalnością, dostarczaniem mocy, wydajnością paliwową, emisją dźwięku, emisją smogu itp. Dzięki turbosprężarkom i sprężarkom zwykłe silniki zostały teraz przekształcone w maszyny o ogromnej mocy i wydajności.
Większość samochodów wyścigowych Formuły 1 korzysta z turbosprężarek, aby zwiększyć ogólną prędkość pojazdu. Turbosprężarki mają wiele zastosowań. Oprócz zastosowania jako dodatek do silnika samochodu, mogą być również używane w narzędziach budowlanych napędzanych silnikiem. To dzięki tym dwóm zmianom świat stał się świadkiem prawdziwej istoty „prędkości”.
Bibliografia
- https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/1999-01-0908/
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0196890416311463
