Turbo czy kompresor? Oba rozwiązania mają swoje wady i zalety, ale co wybrać?

Obsesja mocy towarzyszy ludziom od dnia, kiedy powstał pierwszy automobil. Kierowcy szybko dostrzegli potencjał samochodu jako narzędzia rywalizacji, w której na równi z umiejętnościami stawiane są możliwości maszyny. Swoisty wyścig na osiągi trwa od zawsze, nie tylko wśród inżynierów wielkich koncernów, ale także wśród właścicieli samochodów, którzy lubią „poprawiać po fabryce”. Sposobów na podniesienie mocy jednostki napędowej jest wiele, jednak nie jest tajemnicą, że wszyscy ci, którzy liczą na poważny przyrost, sięgają po doładowanie. W tym miejscu napotykamy jednak na rozdroże. Na pierwszym drogowskazie widnieje napis „turbosprężarka”, na drugim zaś „kompresor”. Nie ulega wątpliwości, że pierwsze rozwiązanie cieszy się znacznie większą popularnością, ale czy słusznie? Czy oznacza to, że drugie z nich ma więcej wad niż zalet? Turbo czy kompresor? Próba udzielenia jednoznacznej odpowiedzi na pytanie „co wybrać” ociera się o absurd, bo każde z tych rozwiązań ma grono zagorzałych zwolenników. Przedstawmy jednak wady i zalety obu rozwiązań.

Turbo czy kompresor – silniki atmosferyczne to już zagrożony gatunek

Nie, doładowanie nie jest konieczne do tego, żeby silnik generował „zwierzęcą” moc. Po co zatem je stosować? Bo tak jest znacznie łatwiej. W latach 80. I 90., gdy na klapie bagażnika widniał dumny napis „TURBO”, oznaczało to tylko tyle, że mamy do czynienia z bardzo poważną maszyną. Wtedy, w przypadku silników benzynowych, konstruktorzy stosowali doładowanie niemal wyłącznie w maszynach z półki top of the top, a wspomniany emblemat „TURBO” sprawiał, że każdy, kto choć trochę znał się na rzeczy, musiał zbierać szczękę z chodnika.

Dziś, w erze downsizingu, sytuacja odwróciła się o 180 stopni. Doładowanie stało się rozwiązaniem powszechnym, a silniki atmosferyczne trafiły na listę gatunków zagrożonych. Wszystko przez coraz bardziej restrykcyjne normy emisji spalin. Producenci, aby im podołać, ograniczają pojemność skokową i ilość cylindrów, a doładowanie ma powetować straty mocy. Czy nam się to podoba czy nie, takie nastały czasy. Bez względu na naszą opinię w tym temacie, nie obrażajmy się jednak na jednostki doładowane. „Uturbienie” to wciąż najlepszy sposób na przekształcenie dynamicznego samochodu w piekielnie szybką maszynę.

Turbo czy kompresor – jak to działa?

Turbosprężarka jest czymś w rodzaju mechanicznego padlinożercy – „żywi” się gazami, będącymi produktem powstałym podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Wykorzystanie spalin do podniesienia mocy silnika jest możliwe dzięki budowie urządzenia. W dużym uproszczeniu wygląda to następująco – na wspólnym wałku umieszczone są dwa wirniki. Wydostające się z komór spalania gazy, natrafiają na pierwszy z nich, zwany turbiną. Ten, wprawiony w ruch, napędza drugi wirnik, nazywany sprężarką, który z kolei odpowiedzialny jest za wtłoczenie dodatkowej porcji powietrza do cylindrów. Im więcej powietrza, tym więcej paliwa może zostać spalone, a to przekłada się na moc. Jasne, budowa nawet najprostszej i najbardziej archaicznej turbosprężarki jest znacznie bardziej złożona, ale chodzi tu tylko o zobrazowanie zasady działania tego urządzenia.

Dokładnie na tej samej zasadzie dochodzi do wzrostu mocy w przypadku zastosowania kompresora – sprężarka dostarcza dodatkowe powietrze do komór spalania. Efekt ten jest jednak uzyskiwany w nieco odmienny sposób, niż w przypadku pierwszego z omawianych rozwiązań. Sprężarka mechaniczna wyposażona jest w tylko jeden wirnik, odpowiedzialny za sprężanie zasysanego powietrza. Ten jest wprawiany w ruch przez wał korbowy lub wałek rozrządu jednostki napędowej samochodu, za pośrednictwem paska, łańcucha lub przekładni kołowej. Rozwiązanie tak samo proste, co skuteczne.

Turbo czy kompresor – zalety poszczególnych rozwiązań

Mówiąc o zaletach turbosprężarki, na pierwszym miejscu należy wymienić znaczne przyrosty mocy, jakie można uzyskać dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania. 50 procent? 100 procent? 200 procent? Nie ma sprawy! Kolejna z bezdyskusyjnych zalet turbosprężarki to fakt, że jest ona napędzana energią spalin, a co za tym idzie – nie stanowi dodatkowego obciążenia dla silnika. Dla wielu kierowców, ogromną zaletą jest też sam dźwięk uturbionej jednostki. Syk turbosprężarki i głośny szum towarzyszący otwarciu zaworu upustowego to symfonia, która sprawia, że włosy stają dęba.

Wymieniając zalety doładowania mechanicznego, na pierwszym miejscu należy postawić płynny przyrost mocy, jaki zapewnia to rozwiązanie. Wynika to z samej zasady działania kompresora. Jak już wspomnieliśmy, w tym przypadku silnik samochodu napędza sprężarkę, zatem zaczyna ona dostarczać dodatkowe powietrze już od najniższych obrotów. Stosunkowo prosta budowa (w konfrontacji z turbosprężarką) oraz znacznie mniej ekstremalne warunki cieplne, w których funkcjonuje urządzenie, przekłada się na znaczną niezawodność. Nie można też nie wspomnieć, że montaż kompresora jest dla mechanika znacznie mniejszym wyzwaniem, niż zamontowanie turbosprężarki.

Turbo czy kompresor – nie ma róży bez kolców, czyli kilka słów o wadach

O ile oba rozwiązania mają swoje zalety, to nie można nie wspomnieć też o wadach. W przypadku turbosprężarki, na pierwszym miejscu wymienimy turbodziurę. Jest to charakterystyczne opóźnienie między mocnym wciśnięciem pedału gazu a odczuwalnym przyrostem mocy. Zjawisko to wynika z faktu, że sprężarka potrzebuje chwili żeby wejść na odpowiednie obroty. Im większe ciśnienie doładowania, tym większa turbodziura. Oczywiście, zjawisko to może być w znacznym stopniu zniwelowane. Pomagają w tym turbosprężarki ze zmienną geometrią łopatek oraz zastosowanie dwóch turbosprężarek – jednej mniejszej, działającej na niższych obrotach, drugiej większej. Skutkuje to jednak podniesieniem kosztu i tak drogiego zabiegu oraz dodatkowym skomplikowaniem tego procesu.

W tym miejscu przechodzimy do kolejnej wady, jaką jest złożony proces montażu. Chłodnica powietrza doładowującego, zawory trzymające w ryzach ciśnienie doładowania, zmiany w układzie smarowania, paliwowym, wydechowym i dolotowym – uturbianie silnika to bez dwóch zdań zabawa dla profesjonalistów.

Jeżeli chcemy, żeby turbosprężarka służyła silnikowi naszego auta przez wiele kilometrów, musimy narzucić sobie ścisły reżim eksploatacyjny. Doładowane silniki nie lubią być poganiane przed osiągnięciem temperatury roboczej, a gaszenie samochodu tuż po forsownej jeździe jest bardzo złym pomysłem. Ten temat został szczegółowo opisany tutaj.

W przypadku kompresora, jednostka napędowa poniekąd łączy się z układem doładowania. To przekłada się na wyraźnie większe zużycie paliwa. Można to porównać do sprężarki klimatyzacji, która też stanowi dodatkowe obciążenie dla silnika. Za wadę można uznać też fakt, że zastosowanie doładowania mechanicznego zwykle nie daje tak spektakularnych przyrostów mocy, jak ma to miejsce w przypadku turbosprężarki.

4. CC BY-SA 3.0; autor: Panoha; źródło: wikimedia

5. CC BY-SA 3.0; autor: Matthias93; źródło: wikimedia

8. CC BY-SA 2.0; autor: Tony Harrison; źródło: wikimedia