Temat silników wysokoprężnych z turbodoładowaniem jest uważany za jeden z najciekawszych do zbadania. W tej dziedzinie wyróżnia się rozwój i zastosowanie silników twin-turbo.
Silniki spalinowe i jednostki napędowe Diesla są napędzane energią uwalnianą podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Jeśli pompowanie paliwa może odbywać się wyłącznie za pomocą pompy paliwowej, istnieje kilka metod pobierania powietrza. Silniki wolnossące, które charakteryzują się prostotą urządzenia, odbierają powietrze z otoczenia pod wpływem naturalnej próżni, która powstaje w gaźniku. Mają jednak istotną wadę, wyrażającą się w małej mocy, która jest całkowicie eliminowana w silnikach z turbodoładowaniem i bi-turbo.
O turbosprężarce
Zasada wymuszonego wtrysku powietrza do komory spalania silnika wysokoprężnego była znana pod koniec XIX wieku, ale Alfred Büchi uzyskał patent na turbosprężarkę dopiero w 1911 roku. Wynalezienie turbosprężarki było jednym z wyników badań nad metodami zwiększania mocy silnika wysokoprężnego, z których za najbardziej obiecującą uznano zasadę wymuszonego wtrysku komory spalania wstępnie sprężonym powietrzem. Nadmiar powietrza w komorze spalania pozwolił na spalenie do 99% mieszanki paliwowej, co zapewniło turbodoładowanemu silnikowi zwiększoną moc bez wymiernych kompromisów w wydajności.
Jak działa turbosprężarka
Zasada działania turbosprężarki opiera się na wykorzystaniu energii ze spalin. Gaz pod wysokim ciśnieniem z kolektora wydechowego przechodzi przez turbinę, rozpędzając ją. Wał turbiny jest bezpośrednio połączony z wirnikiem sprężarki odśrodkowej, która przygotowuje powietrze do kolektora dolotowego. Wydajność turbosprężarki jest bezpośrednio związana z aktualną mocą silnika.
Silnik biturbo
We współczesnym przemyśle motoryzacyjnym coraz więcej uwagi poświęca się dynamicznym właściwościom pojazdów. Czasami nawet zalety silników z turbodoładowaniem nad atmosferycznymi nie są tak wyraźne. Faktem jest, że potrzeba obecności tlenu w komorze spalania nie ma liniowej zależności ze wzrostem momentu obrotowego. Mówiąc najprościej, istnieje pewien próg mocy, powyżej którego osiągi turbosprężarki nie są wystarczające, aby w pełni wykorzystać potencjał silnika wysokoprężnego.
Ta wada została całkowicie wyeliminowana wraz z pojawieniem się silnika z podwójną turbosprężarką. Gdy silnik przekroczy próg wydajności sprężarki, włącza się druga turbosprężarka. Ma wyższą wydajność, która z kolei jest zbyt wysoka, aby jednostka napędowa działała przy niskich obrotach. Konstrukcja silnika bi-turbo pozwala na zwiększenie mocy poprzez spalanie większej ilości paliwa zamiast zwiększania objętości obszaru roboczego cylindra.
