Stránky o motorkách a autech

Turbodmychadlo

je zařízení používané ve spalovacích motorech pro zvýšení celkového výkonu motoru pomocí zvětšení množství vzduchu a paliva vstupujícího do motoru. Hlavní výhodou turbodmychadel je významný nárůst výkonu motoru, spojený s pouze malým zvětšením hmotnosti. Nevýhodou je u benzínových motorů nutnost snížit kompresní poměr, což nepříznivě ovlivňuje učinost motoru v nízkých otáčkách. Dieselové motory s turbodmychadlem tímto problémem netrpí. Pro oba typy motorů ale turbodmychadlo představuje velkou výhodu ve větších nadmořských výškách, kde je nižší tlak vzduchu, což byl také hlavní důvod vývoje tohoto zařízení původně pro letecké motory.

Princip turbodmychadla

Turbodmychadlo je dmychadlo poháněné výfukovými plyny. Skládá se ze dvou hlavních částí – dmychadlové a turbínové. Dmychadlo stlačuje vzduch vstupující do motoru a výrazně tak zvyšuje jeho objemovou účinnost oproti klasickému nepřeplňovanému motoru. Turbína pohánějící dmychadlo je roztáčena výfukovými plyny vystupujícími z motoru a je umístěna na stejné hřídeli.

Pojem kompresor se často používá pro označení mechanicky poháněného kompresoru (většinou pomocí řemene), zatímco turbodmychadlo je poháněno výfukovými plyny. Mechanicky poháněný kompresor používají např. automobilky Jaguar nebo Mercedes-Benz. Jeho nevýhodou je to, že pro svůj pohon využívá část výkonu motoru, ale výhodou je zase absence turboefektu (rychlejší roztočení kompresoru).

Turbodmychadlo zvyšuje tlak vzduchu vstupujícího do motoru a tím i jeho měrnou hmotnost. Je tedy možné do motoru pustit při stejných otáčkách a objemu více směsi paliva a vzduchu (pro zachování stejného poměru je třeba zvýšit množství paliva). To je hlavní příčinou výrazného nárůstu výkonu motoru.

Nárůst tlaku (angl. boost) se měří v pascalech, barech nebo PSI. Energie uvolněná z paliva navíc vede k většímu celkovému výkonu motoru. Například při teoretické účinnosti 100 % by turbodmychadlo produkující nárůst tlaku 100 kPa (= 1 bar nebo 14,7 PSI) zdvojnásobilo výkon motoru. Turbína ve výfukovém systému ale představuje překážku a kvůli vznikajícím zpětným tlakům tak turbodmychadla většinou dosahují účinnosti kolem 80 %.

V automobilovém průmyslu se většinou používají turbodmychadla zvyšující tlak maximálně o 0,8 barů, i když jsou dosažitelné i vyšší tlaky. Typické turbodmychadlo vzhledem ke své konstrukci začne zvyšovat tlak teprve od 2500 otáček motoru za minutu (1800 u turbodieselových motorů). Mechanicky poháněný kompresor tento problém nemá.

Hlavní nevýhodou velkých plnicích tlaků je, že při stlačování vzduchu dochází k jeho zahřívání. Tento nárůst teploty palivové směsi je limitujícím faktorem u benzínových motorů, kde příliš vysoká teplota směsi způsobí její samovznícení ve válci ještě předtím, než má být správně zapálena jiskrou. Pro oba typy motorů ale znamená vyšší teplota směsi snížení účinnosti motoru. Tento problém se většinou řeší použitím mezichladiče stlačeného vzduchu (tzv. intercooler), který teplotu opět sníží.

Turbodmychadlo v řezu. Červeně označená čast vlevo je radiální plynová turbína, část vpravo je dmychadlo

Turbodmychadlo v řezu. Červeně označená čast vlevo je radiální plynová turbína, část vpravo je dmychadlo