Turbosprężarka przemysłowa a kompresor – co lepsze? Jakie są różnice?

Wykorzystując odpowiednie ciśnienie, można dostarczyć silnikowi większą dawkę powietrza do cylindrów. W ten sposób zwiększa się jego moc i stopień sprężania, co korzystnie wpływa na sprawność jednostki napędowej. Doładowanie można przeprowadzić na dwa sposoby – za pomocą kompresora lub turbosprężarki. Które z tych rozwiązań jest lepsze?

Działanie turbosprężarki i kompresora – doładowanie silnika

Zarówno turbosprężarka, jak i kompresor zwiększają ciśnienie, gęstość i temperaturę czynnika roboczego, czyli powietrza. Następnie gaz jest doprowadzany do komory spalania silnika w większej ilości, niż jednostka byłaby w stanie zassać. Proces ten określa się jako doładowanie silnika.

Dostarczanie dodatkowej porcji powietrza do komory spalania nie jest jedyną z metod znacznego zwiększenia mocy silnika, ale jest zdecydowanie najłatwiejszym rozwiązaniem. Obecnie doładowanie jest bardzo często używane ze względu na restrykcyjne normy emisji spalin. Aby im sprostać, producenci muszą ograniczać liczbę cylindrów oraz pojemność skokową. Doładowanie silnika jest sposobem na rekompensatę straty mocy, a zarazem najlepszą formą zwiększenia dynamiki i szybkości samochodu. Generowanie większej mocy za pomocą turbosprężarki, jak i kompresora ma swoje wady i zalety.

Turbosprężarka a kompresor – zasada działania i zastosowania

Turbosprężarka – budowa i działanie

Do doładowania silnika służą m.in. turbosprężarki przemysłowe. Urządzenia są zbudowane z dwóch wirników połączonych wspólnym wałkiem. Wyróżniamy wirnik turbiny i wirnik sprężarki. Turbina jest zasilana energią spalin opuszczających silnik. W ten sposób napędza sprężarkę, czyli drugi wirnik turbosprężarki. Element ten odpowiada za wtłaczanie powietrza do cylindrów. Im większa energia gazów wylotowych, tym większa ilość powietrza w silniku. Przekłada się to również na wzrost prędkości obrotowej silnika oraz dynamiki.

Aby przepustnica podawała więcej paliwa do cylindrów, należy ją mocniej nacisnąć. Powstałe spaliny opuszczą układ wydechowy z większą energią, natrafiając po drodze na turbinę, która napędza sprężarkę wtłaczającą większą ilość powietrza do cylindrów.

Zastosowanie turbosprężarki zapewnia duży przyrost mocy silnika. Można go jednak odczuć, dopiero gdy zostanie osiągnięta właściwa prędkość obrotowa. Okres, który mija od momentu naciśnięcia pedału gazu do chwili całkowitego rozpędzenia sprężarki, nazywany jest turbodziurą.

Turbosprężarka odśrodkowa – zastosowania przemysłowe

Jak działa turbosprężarka przemysłowa odśrodkowa? W przeciwieństwie do sprężarek tłokowych lub śrubowych ciśnienie nie jest zwiększane przez zmniejszanie objętości powietrza, tylko przez zwiększanie jego prędkości. Turbosprężarki odśrodkowe mogą być wykorzystywane w:

• urządzeniach klimatyzacyjnych,
• lotnictwie do pracy silników tłokowych i odrzutowych,
• hutnictwie jako dmuchawy do wytapiania stali,
• chłodnictwie,
• górnictwie.

Stosuje się je w dziedzinach techniki, które wymagają dużych objętości sprężonego powietrza. Turbosprężarki odśrodkowe są niewielkie, dlatego bez problemu mieszczą się w każdej sprężarkowni przemysłowej. Turbosprężarki przemysłowe od firmy Pneumatik zapewniają całkowicie bezolejowe sprężone powietrze o ciśnieniu 2-4 bar. Doskonale wpisują się w ideę rozwiązań kompaktowych – każdy element się liczy, dzięki czemu oszczędzamy zasoby oraz koszty utrzymania i zakupu.

Jak działają kompresory?

W przeciwieństwie do turbosprężarek zwykłe sprężarki, czyli kompresory, składają się tylko z jednego wirnika, który wtłacza powietrze do cylindrów i spręża ja, czyli zwiększa ciśnienie. Kompresor, czyli sprężarka, napędzana jest z wału korbowego silnika. Moment obrotowy jest przenoszony przez przekładnię zębatą i pasek lub łańcuch.

Wszystkie kompresory mają ten sam mechanizm działania. Powietrze jest wtłaczane do zbiornika, a następnie pobierane przez poszczególne narzędzia z kompresora. Standardowo tłok musi być smarowany. W kompresorach bezolejowych stosowany jest specjalny mechanizm o niskim współczynniku tarcia. Pozwala to na użycie mniejszej ilości oleju, który mógłby się przedostać do zbiornika.

Turbosprężarka a kompresor – zalety obu rozwiązań

Zalety turbosprężarki

Dzięki turbosprężarkom przede wszystkim można uzyskać dużo wyższą moc silnika i zwiększenie momentu obrotowego. Bezdyskusyjnym atutem jest również napędzanie przy użyciu energii spalin, które nie stanowi dla jednostki napędowej dodatkowego obciążenia.

W skrócie działanie turbosprężarki ma następujące zalety:

• przyrosty dodatkowej mocy o 50, 100, a nawet 200 procent;
• zwiększenie mocy silnika przy jednoczesnym spadku zużycia paliwa;
• praca na niskich obrotach przy wzroście sprawności silnika;
• uzyskanie wyższego momentu obrotowego, niż w przypadku jednostek wolnossących.

Kierowcy często jako zaletę wymieniają także przyjemny dźwięk, która wydaje turbosprężarka. Otwarciu zaworu upustowego towarzyszy głośny szum, a turbosprężarka emituje charakterystyczne syczenie. Ważne jest także znaczące obniżenie emisji szkodliwych związków do atmosfery. Samochody z silnikami doładowanymi turbosprężarką są uznawane za bardziej przyjazne dla środowiska.

Zalety kompresora

Zasilane z wału korbowego silnika urządzenie pozwala na utrzymanie stałego przyrostu mocy. Wynika to ze specyfiki doładowania mechanicznego oraz zasad działania kompresora. Sprężarkę napędza silnik samochodu. Dodatkowe powietrze jest dzięki temu dostarczane już od najniższych obrotów. Kompresory mają też nieskomplikowaną budowę, zwłaszcza w porównaniu z turbosprężarką. Przekłada się to bezpośrednio na liczne zalety eksploatacyjne, np.:

• funkcjonowanie w mniej ekstremalnych warunkach cieplnych;
• wyższy poziom bezpieczeństwa;
• większa niezawodność.

Kompresory są po prostu mniej problematyczne od turbosprężarek. Kierowca musi jedynie mieć na uwadze dwie procedury serwisowe – regularną wymianę filtra powietrza i elementu napędzającego. Jeśli się zerwie, dalsza jazda wciąż będzie możliwa, ale doładowanie przestanie działać.

Warto również pamiętać, że montaż kompresora jest dla mechanika prosty. Instalacja turbosprężarki jest trudniejsza, a przez to kosztowniejsza.

Słabe punkty turbosprężarki i kompresora

Wady turbosprężarki

Do najważniejszych wad turbosprężarki należy wspomniana wcześniej turbodziura. Gdy naciśniemy pedał przyspieszenia, następuje opóźnienie w osiąganiu przyrostu mocy. Wynika z tego, że urządzenie potrzebuje czasu do wejścia na odpowiednie obroty.

Do pewnego stopnia turbodziurę można na szczęście zniwelować. W tym celu najczęściej stosuje się modele o zmiennej geometria łopatek. Można też wykorzystać dwie turbosprężarki, z których jedna jest mniejsza i działa na niższych obrotach. Wiąże się to jednak z podniesieniem ceny montażu, a zarazem znacząco utrudnia cały proces.

Wysoce skomplikowana instalacja turbosprężarki również należy do jej wad. Uturbianie silnika wymaga wielu poważnych ingerencji, w obrębie m.in.:

• chłodnicy powietrza doładowującego,
• zaworów odpowiedzialnych za normowanie ciśnienia doładowania,
• układu smarowania,
• układu wydechowego,
• układu paliwowego,
• układu dolotowego.

Aby turbosprężarka napędzała silnik przez dłuższy czas, należy też pamiętać o dość wymagającej i uważnej eksploatacji. Doładowana jednostka potrzebuje nieco czasu na osiągnięcie temperatury roboczej, a gaszenie pojazdu zaraz po intensywnej i forsownej jeździe to zdecydowanie bardzo zły pomysł. Jeśli nie będziemy chłodzić silnika przez kilkanaście minut na biegu jałowym, narażamy się na szybsze zużycie turbosprężarki.

Wady kompresora

W przypadku kompresora zużycie paliwa jest dużo większe niż w turbosprężarce. Wynika to z faktu, że jednostka napędowa musi się poniekąd połączyć z układem doładowania. Działa to podobnie do sprężarki klimatyzacji, która także dodatkowo obciąża silnik.

Kolejny minus to słabsze przyrosty mocy, które w przypadku doładowania mechanicznego nie są przesadnie spektakularne. Osobna kwestia dotyczy ewentualnych awarii. Praktyka rynkowa pokazuje jednak, że uszkodzenia z przyczyn naturalnych są w przypadku kompresorów bardzo rzadkie. W przypadku kompresora samochodowego urządzenie może bezawaryjnie pracować nawet przez 500 tys. km, a problemy wynikają gównie z nieuwagi kierowcy.

Jeżeli jednak awaria kompresora nastąpi, wymiana części może być dość kosztowna. W sprzedaży dość trudno znaleźć fabrycznie nowe, oryginalne komponenty. Nieco lepiej wygląda to na rynku wtórnym, jednak zakup używanej części jest ryzykowny. Stan kompresora można obiektywnie ocenić dopiero po zamontowaniu, a podczas eksploatacji mogą pojawić się nieoczekiwane problemy. Dość droga jest również regeneracja zużytego elementu. Za całkowite odnowienie kompresora trzeba zapłacić nawet kilkaset złotych.

Turbosprężarka a kompresor – główne różnice

W porównaniu z kompresorami turbosprężarki przemysłowe i samochodowe są urządzeniami wymagającymi większej uwagi i częstszego serwisowania. Muszą bowiem pracować w ekstremalnych warunkach cieplnych. Po rozgrzaniu spalinami sprężarka wtłacza do cylindrów zimniejsze powietrze – nierzadko dodatkowo schładzane przez intercooler. Silniki z turbosprężarką powinny przez ok. minutę przed uruchomieniem pracować na wolnych obrotach, celem schłodzenia turbiny.

Kompresory nie potrzebują tak dużej uwagi, ale również narażone są na awarie. Podstawowym zagrożeniem zarówno dla kompresorów, jak i turbosprężarek jest zbyt długi okres między wymianami filtrów powietrza. Elementy te mogą z czasem zacząć przepuszczać zanieczyszczenia, które wpływają destruktywnie na wirnik sprężarki.

Turbosprężarka, w przeciwieństwie do kompresora jest wyposażona w silnik z magnesem trwałym i wałem napędowym opartym na łożyskach powietrznych. Mechanizm zapewnia niezawodność i minimalną wartość zużycia energii. Innowacyjne podejście dotyczy również zmniejszenia ilości części wewnętrznych odpowiedzialnych za poszczególne procesy. Turbosprężarka jest też zdecydowanie lżejsza i bardziej kompaktowa, co nie wpływa na jej wydajność. Wręcz przeciwnie – jest absolutnie niezawodna, nawet w wyjątkowo trudnych warunkach eksploatacji.

Turbosprężarki są uzupełnione o dwie technologie napędowe, a jednocześnie zapewniają wyjątkowo niski poziom hałasu, co poprawia komfort pracy. Tradycyjne kompresory mają moc silnika o różnych wartościach – im większa, tym większa wydajność, która minimalizuje możliwość wystąpienia spadków ciśnienia. Podobnie turbosprężarka – jej moc silnika występuje w przedziałach od 55 do 220 kW.

Turbosprężarka czy kompresor – co wybrać?

Zadeklarowani miłośnicy tuningu powinni zdecydować się na turbosprężarkę. W porównaniu z kompresorem o zbliżonych parametrach turbo pozwala na wyciśnięcie znacznie większej mocy, bo jest w stanie generować większe ciśnienie doładowania niż kompresor.

Montaż turbosprężarki jest jednak bardzo wymagający i skomplikowany. Opiera się na zastosowaniu różnych elementów dodatkowych, przez co cena zabiegu jest wysoka. Kompresor można zainstalować znacznie szybciej i łatwiej, a tym samym taniej.

Nie bez znaczenia pozostaje kwestia opłacalności samego doładowania. W przypadku montażu kompresora lub turbosprężarki w słabszej jednostce napędowej (np. o mocy 70 KM i pojemności 1,4 litra), warto zastanowić się nad sensem inwestycji. Aby mechanizm doładowania został w ogóle poruszony, silnik musi posiadać odpowiednią moc. Doładowywana jednostka napędowa powinna być też w dostatecznie dobrym stanie technicznym.

Zastosowanie turbosprężarki jest z reguły popularniejsze. Kompresory są natomiast obarczone mniejszą awaryjnością. Warto jednak pamiętać, że nie do końca przekłada się to na przyjemność z osiągnięcia zwiększonej mocy silnika.

W przypadku silników samochodowych turbiny są lepszym rozwiązaniem dla jednostek o dużej pojemności skokowej, a kompresory dla mniejszej. Od dawna stosuje się również połączenie obu mechanizmów, m.in. w silnikach benzynowych, dzięki czemu zażegnano konflikt między zużyciem paliwa a dynamiką jazdy.

Dla kogo turbosprężarka?

Dlaczego turbosprężarka będzie lepszym rozwiązaniem i dla kogo? Z pewnością sprawdzi się w miejscach, gdzie liczy się jakość i precyzja. Kompaktowa budowa bardzo często wpływa na ostateczny bodziec do zakupu. W przypadku turbosprężarki Boge o ograniczonych mechanizmach wewnętrznych i o wyjątkowej wydajności jest to całkowicie bezkonkurencyjny wybór. Dyskwalifikuje dotychczasowe toporne rozwiązania, których parametry być może są na podobnym poziomie, ale ilość części wewnętrznych to ryzyko inwestycji w proces serwisowania.

FAQ:

1. Turbosprężarka a kompresor – czym się różnią?

Główne różnice to budowa i sposób napędzania. Kompresor jest napędzany z wału korbowego silnika, a moment obrotowy przenosi przekładnia i pasek lub łańcuch. Turbosprężarka jest z kolei zasilana energią spalin opuszczających silnik.

2. Co jest mniej awaryjne – turbosprężarka czy kompresor?

Sprężarki charakteryzują się dużo mniejszą awaryjnością niż turbosprężarki. Zużycie turbosprężarki będzie szybsze, jeśli nie chłodzimy silnika na biegu jałowym.

3. Kiedy lepiej wybrać turbosprężarkę niż kompresor?

Turbosprężarki sprawdzą się wszędzie tam, gdzie liczą się kompaktowe rozwiązania o ograniczonych mechanizmach wewnętrznych. Są bardziej wydajne i generują wysokie ciśnienie doładowania.