W wielu nowych samochodach obecny jest układ turbodoładowania. Większość kierowców doskonale zdaje sobie z tego sprawę, jednak nie każdy z nich zastanawia się nad tym, jak zbudowana jest jego turbosprężarka i jakiego jest rodzaju. Oprócz układów ze stałą lub zmienną geometrią, na rynku motoryzacyjnym funkcjonuje również pojęcie, jakim jest turbosprężarka hybrydowa. Obecnie jest ono mało znane głównie ze względu na fakt, że część ta nie stanowi standardowego podzespołu, jaki znajdziemy w pojeździe osobowym. Powstaje ona w wyniku dokonywania modyfikacji zwiększających jej właściwości i parametry. Z tego względu silniki z hybrydowym układem turbodoładowania umieszcza się wewnątrz samochodów wyczynowych, sportowych. Przez dokonywane w nich przekształcenia turbiny te charakteryzują się mniejszą wytrzymałością. Nie zaleca się zatem ich stosowania w pojazdach, które służą nam do codziennego przemieszczania się.
Turbosprężarka hybrydowa najczęściej zbudowana jest z dwóch turbin o różnych rozmiarach, zapewniających większy przepływ powietrza. Mimo że w procesie jej budowy można wykorzystywać elementy i komponenty pochodzące nawet z kilku turbin, efekt finalny powinien być jak najbardziej zbliżony do oryginalnego turbo. Jeżeli ten warunek nie zostanie spełniony, może się okazać, że zamontowanie układu w pojeździe jest nie tylko utrudnione, ale czasami wręcz niemożliwe. Oprócz maksymalnego przyspieszenia pracy silnika ten typ turbiny w sposób znaczący dla kierowcy przyczynia się do ograniczenia zjawiska turbodziury. Odpowiedź samochodu na wciśnięcie pedału gazu jest niemal natychmiastowa. Nic więc dziwnego, że komponent ten cieszy się popularnością głównie wśród fanów tuningu.
Budowa i cechy turbosprężarki hybrydowej
Budowa turbosprężarki hybrydowej opiera się na połączeniu kilku różnych parametrów. Strona kompresji pochodzi z turbosprężarki o większych rozmiarach. Strona turbiny jest najczęściej oryginalna lub nieco zmodyfikowana, ale jej obudowa ciągle musi pasować na dany typ kolektora. Z tego względu jest ona zwykle mniejsza niż sprężarka. Modyfikacje możemy zauważyć najczęściej w kole turbiny, które jest większe niż standardowe. Taki zabieg wiąże się z ryzykiem utraty wytrzymałości wałka. Co za tym idzie, turbosprężarka hybrydowa może wymagać częstszej regeneracji lub całkowitej wymiany. By uniknąć awarii, zwiększa się również średnicę wałka. Zmiana parametrów turbiny wiąże się z koniecznością stworzenia unikalnych map wtrysku i sterowania systemem turbo. Część ta jest nazywana hybrydą również wtedy, gdy nie zmieniono jej specyfikacji, ale modyfikacji uległo sterowanie. Takie działanie także ma na celu zwiększenie poziomu jej wydajności i efektywności.
Turbosprężarki w samochodach osobowych cechują się charakterystyczną specyfikacją techniczną. Jeżeli w jakikolwiek sposób wpłyniemy na ich parametry, będziemy mieć do czynienia z turbiną hybrydową. Stwarza się ją bowiem podczas procesu budowy turbo niestandardowego.
Jak dbać o hybrydę wśród turbin?
Niezależnie od typu urządzenia, by odpowiednio dbać o turbosprężarkę, należy stosować się do kilku zaleceń. Dotyczą one głównie sposobu jazdy kierowcy i stylu prowadzenia przez niego samochodu. Konieczne jest zarówno rozgrzanie silnika przed rozpoczęciem jazdy, jak i ochłodzenie turbosprężarki po jej zakończeniu. Dzięki temu wpływamy bezpośrednio na temperaturę oleju, który znajduje się wewnątrz turbiny. Pozostawiając pojazd na jałowym biegu przez kilkadziesiąt sekund po uruchomieniu silnika i przed jego zgaszeniem, umożliwiamy również równomierne rozprowadzenie substancji smarującej po całym układzie. W ten sposób zapobiegamy najczęstszym usterkom turbiny, powstającym w konsekwencji zatarcia jej elementów.
Konieczna jest również odpowiednio wczesna reakcja na wszelkie nieprawidłowości pracy turbiny. Jeżeli zauważymy jakiekolwiek niepokojące objawy, powinniśmy część tę oddać do specjalistycznego serwisu lub warsztatu samochodowego, celem diagnostyki jej stanu technicznego. Niepokoić nas powinny przede wszystkim takie symptomy jak: utrata mocy silnika, zmiana zabarwienia spalin, ubytki oleju silnikowego, dziwne odgłosy dobiegające spod maski samochodu. Wszystkie z nich mogą świadczyć zarówno o niewielkich uszkodzeniach turbiny, jak i poważnych jej awariach. Diagnostyka miejsca występowania usterki jest niezwykle istotna dla całego przebiegu procesu regeneracji turbosprężarki. W przypadku turbin hybrydowych nie zawsze naprawa części się opłaca. Wówczas zalecamy całkowitą wymianę turbosprężarki na nową. To rozwiązanie jest jednak droższe niż regeneracja i wiąże się z koniecznością dłuższego unieruchomienia pojazdu. Gdy chcemy w silniku umieścić kolejną hybrydę, musimy skomponować ją od nowa, dobierając odpowiednio parametry techniczne do specyfikacji pojazdu.
Turbosprężarka hybrydowa a turbodziura
Pojęciem znanym wszystkim użytkownikom pojazdów z turbodoładowaniem jest turbodziura. Mianem tym określa się upływ czasu od momentu wciśnięcia pedału gazu do zadziałania turbosprężarki. Kierowca odczuwa je jako gwałtowny (skokowy) wzrost przyspieszenia. Zjawisko to wynika z opóźnienia między wydatkiem spalin a chwilowym zapotrzebowaniem na powietrze podczas nieustalonych warunków pracy silnika. Występuje zatem jako konsekwencja bezwładności wirnika turbiny i połączenia gazodynamicznego turbosprężarki i silnika.
Turbosprężarka hybrydowa stwarza warunki do zmniejszenia dokuczliwości zjawiska turbodziury. Najczęściej objaw ten niweluje się dzięki zmniejszeniu wymiarów wirnika sprężarki. W konsekwencji obniża się jego bezwładność, ale niesie to ze sobą niedogodność w postaci ograniczenia wydatku sprężarki w górnych zakresach obrotów silnika. Aby w pełni korzystać z możliwości silnika, stosuje się ponadto kierownice spalin, które zmieniają kąt padania gazów wylotowych na koło turbiny. Wpływają na zwiększoną wydajność procesu jego napędzania i powodują występowanie zapasu ciśnienia w niskich prędkościach obrotowych. Turbodziurę możemy zniwelować również dzięki zastosowaniu turbosprężarki składającej się z dwóch turbin: mniejszej i większej. Mniejsza pracować będzie przy niższych obrotach silnika, większa – przy wyższych.
Turbodoładowanie silnika i wymagania konstrukcyjne
Zmiana turbiny na hybrydę nie może przebiegać w całkowicie dowolny sposób. Każda turbosprężarka jest bowiem montowana przy silniku, a to wymaga spełnienia kilku ściśle określonych warunków konstrukcyjnych i technicznych. Wszystkie podzespoły należy do siebie dopasować pod względem termodynamicznym. Zwiększone ciśnienie w komorze spalania pociąga za sobą podwyższoną temperaturę, pod wpływem której najbardziej podatne na uszkodzenia są takie części jak głowica i tłoki. Pojazd wyposażony w turbodoładowanie ma ponadto dodatkowy natrysk oleju na spodniej części tłoków. Służy on procesowi schładzania denek tłoka. Istotna jest również wytrzymałość termiczna głowicy oraz jej uszczelnień. Izolacja tej części od bloku silnika następuje z wykorzystaniem uszczelek kryngielitowych, a zastosowanie uszczelek stalowych zapobiega trudnościom z odprowadzaniem ciepła z całego układu.
