Troche danych z mojego kompa
Turbosprężarki
Aby przedstawić rozwój doładowania, najpierw trochę o początkach silników. Moc silnika zależy nie tylko od jego pojemności, ilości cylindrów czy zaworów. Równie ważne jak pozostałe rzeczy jest jakość zgromadzonej mieszanki paliwa z powietrzem, odpowiednie rozpylenie i dokładne wymieszania paliwa z powietrzem, a jeszcze ważniejsze jest zgromadzenie odpowiedniej ilości mieszanki w cylindrze. Pierwsi konstruktorzy silników doskonale o tym wiedzieli, ale ich rozwiązanie tego problemu nie było niestety najlepsze. Otóż uważali oni, że zwiększając pojemność skokową oraz liczbę cylindrów, zwiększą ilość mieszanki w cylindrach oraz znacząco podniosą moc i moment obrotowy. Zaczęli, więc tworzyć gigantyczne silniki, np. w aucie z USA, Alco Model Six, rocznik 1913, zastosowano silnik o pojemności aż 9504 cm3 (!!!), mającego 6-cylindrów, i moc zaledwie 60 KM!!! Nie posiadam niestety w tej chwili danych, ile to auto spalało, należy jednak przypuszczać, że bardzo dużo (OPEC bardzo byłby zadowolony, gdyby takie wehikuły jeździły po świecie w dużych ilościach
. Powiększenie pojemności skokowej do wielkich rozmiarów nie przyniosło zamierzonego skutku, więc zaczęto poszukiwać innego rozwiązania na zwiększenie mocy. Zauważono, że lepiej wyprofilowane rury dolotowe oraz zdecydowanie większe zawory pozwoliły na zmniejszenie oporów zasysania mieszanki do cylindrów (w silnikach benzynowych). Takie rozwiązanie przyniosło wzrost momentu obrotowego oraz bardziej równomierną pracę silnika, i co najważniejsze, spadło zużycie paliwa. Konstruktorzy poszli dalej tą drogą i efektem ich badań było wprowadzenie w latach dwudziestych XX wieku silników z dwoma wałkami rozrządu w głowicy i czterema zaworami na cylinder. Spowodowało to jeszcze większe przyspieszenie napełniania cylindrów (oraz ich opróżniania ze spalin), a co za tym idzie, zwiększyła się moc, moment obrotowy oraz spadło zużycie paliwa. Ale w sporcie samochodowym to nadal było stanowczo za mało. Po raz pierwszy w sporcie zastosowano wymuszone napełnianie cylindrów (okazała się to dobra droga), lecz na początku inżynierowie trochę zabłądzili, gdyż użyli zawodnych sprężarek tłokowych, które przyczyniły się do awarii i nierzadko pożarów aut w niewyposażonych, ponieważ sprężarka zasysała mieszankę z gaźnika i potem tłoczyła ją do cylindrów. Gdy sprężarki tłokowe okazały się niewypałem, zaczęto szukać kolejnego rozwiązania, którym okazały się mechaniczne, napędzane od silnika paskiem klinowym lub zębatym, sprężarki rotacyjne oraz wirnikowe. Zasada ich działania była odmienna od sprężarek tłokowych. Otóż ich działania polegało na zassaniu powietrza do gaźnika, a stamtąd mieszanka gnała już do cylindra. Najważniejszymi zaletami były: zwiększenie mocy, momentu obrotowego oraz szybka reakcja sprężarki (ze względu na napędzanie przez silnik) na większe zapotrzebowanie na mieszankę. Wady tego rozwiązania to pobieranie znacznej ilości mocy od silnika oraz duża masa. Było to jednak najlepsze rozwiązania do czasu pojawienia się turbosprężarek.
Turbosprężarka wykorzystywała bardzo prostą zasadę: dwa połączone ze sobą wirniki, z których jeden jest napędzany przez gazy wylotowe, uciekające z wielką prędkością ku wolności
, która czekała poza rurą wydechową. Drugi wirnik, wprawiany w ruch (bardzo szybki, kilkanaście tysięcy obr./min) na zasadzie podciśnienia zasysa powietrze z filtra do układu dolotowego. Pojawił się jednak problem. Turbosprężarka bardzo szybko się nagrzewała, od gazów spalinowych oraz szybkich obrotów. To jeszcze nic, bowiem podgrzewała również powietrze, które zmniejszało swą gęstość i co za tym idzie, zwiększało objętość. Trzeba było temu zapobiec, ponieważ konstruktorom zależało na jak największej ilości powietrza w cylindrze, dlatego zastosowano chłodnicę powietrza doładowującego (intercooler), której zadanie polega, jak sama nazwa wskazuje, na schłodzeniu powietrza wylatującego z turbosprężarki. Turbosprężarki okazały się strzałem z dziesiątkę, szczególnie w silnikach Diesla, gdzie ich zastosowanie znacząco podnosi moc, moment obrotowy oraz obniża toksyczność spalin i zużycie paliwa. Z tego powodu zdecydowana większość sprzedawanych obecnie silników wysokoprężnych posiada w swym wyposażeniu turbosprężarkę. Volkswagen wprowadził w silnikach TDI bardzo dobre rozwiązanie: turbinę o zmiennej geometrii łopatek.