Doładowanie kontra turbosprężarka
Jednym z kluczowych czynników wpływających na sprawność każdego silnika spalinowego jest dopływ powietrza. Jeżeli dopływ powietrza jest niższy od wymaganego, mieszanka paliwowo-powietrzna ulega częściowemu spalaniu w komorze spalania/cylindrze, a dostarczona moc netto jest niższa od wartości znamionowej. Problem ten charakteryzuje się czarną emisją spalin i brakiem mocy z silnika.
Jeżeli powietrze jest dostarczane w sposób ciągły w wymaganym stosunku powietrza do paliwa, mieszanka paliwowo-powietrzna ulega całkowitemu spaleniu, a silnik dostarcza maksymalną moc. Problem rozwiązuje dostarczanie sprężonego powietrza do wlotu powietrza silnika za pomocą zewnętrznego mechanizmu, a proces ten nazywa się wymuszonym doładowaniem. Sprężarka i turbosprężarka to dwa rodzaje urządzeń służących do tworzenia wymuszonego doładowania w silnikach spalinowych.
Co to jest doładowanie?
Sprężarka doładowująca to sprężarka powietrza wykorzystywana do zwiększania masowego natężenia przepływu powietrza do silnika, dzięki czemu mieszanka paliwowo-powietrzna ulega całkowitemu spaleniu z nadmiarem tlenu obecnym w mieszance. W oparciu o mechanizm używany do sprężania powietrza, sprężarki doładowujące są podzielone na typy wyporowe i dynamiczne.
Typ wyporowy wykorzystuje pompę wyporową do sprężania i dostarczania powietrza ze stałą prędkością do silnika. Główne typy stosowanych pomp wyporowych to pompy dwuśrubowe Rootsa, Lysholma i łopatkowe. Wśród sprężarek dynamicznych najczęściej spotykane są sprężarki odśrodkowe i wielostopniowe sprężarki osiowe.
W sprężarkach sprężarka jest napędzana mocą dostarczaną przez silnik, a zatem jest mniej wydajna. Sprężarki mogą zużywać 1/3 mocy wytwarzanej przez silnik na wale korbowym, powodując również wysoki wskaźnik zużycia paliwa w silniku. Moc z wału może być dostarczana do doładowania za pomocą napędu pasowego, zębatego lub łańcuchowego, tworząc dalszą klasyfikację w typach doładowania.
Zaletą sprężarek jest szybka reakcja na żądanie zwiększenia mocy, ponieważ sprężarka jest bezpośrednio zasilana z silnika.
Co to jest turbosprężarka?
Wymuszona sprężarka indukcyjna napędzana przez turbinę zasilaną spalinami z silnika jest znana jako turbosprężarka.
Zamiast używania wału silnika do napędzania sprężarki, spaliny zbierane z cylindrów są kierowane do turbiny podłączonej do sprężarki na wlocie powietrza. Dzięki temu sprawność silnika jest wysoka, a zużycie paliwa pozostaje niskie. Sprawność cieplna lub ułamek energii w mieszance paliwowo-powietrznej, która jest przekształcana na moc wyjściową lub pracę wału, jest zawsze większa w przypadku turbosprężarki niż w przypadku doładowania napędzanego mechanicznie.
Jaka jest różnica między doładowaniem a turbosprężarką?
• Sprężarki są napędzane przez sam silnik i zużywają ułamek mocy wału korbowego, podczas gdy turbosprężarki są napędzane przez turbinę napędzaną spalinami z silnika, dlatego nie wykorzystują żadnej mocy wału korbowego.
• Sprężarki są mniej wydajne cieplnie niż turbosprężarki.
• Sprężarki doładowujące mają krótszą reakcję na przepustnicę niż turbosprężarki.
