Lekarstwo na słabość
Sposobów zwiększania mocy i momentu obrotowego znamy już bardzo wiele. Zakres możliwości tuningu zaczyna się od pobożnych życzeń i wiary w magiczne gadżety, a kończy na instalacji silnika rakietowego. Pomiędzy tymi skrajnymi opcjami lokują się inne, dające mniejszy lub większy efekt. Większość jednak sprowadza się do zwiększenia ilości spalanej mieszanki lub podniesienia czystości i ciśnienia mieszanki w momencie zapłonu. Cóż, można zwiększać rozmaite średnice, dobierać długości kolektorów dla uzyskania chwilowych rezonansów, można też uciekać się do bardziej wyrafinowanych sztuczek. Można również po prostu powietrze do silnika wepchać na siłę.
Siłowe metody, niestety, w życiu nazbyt często skutkują. W przypadku silników czy to benzynowych, czy Diesla doładowanie w postaci turbiny jest jedną z najprostszych i wbrew obiegowym opiniom - jedną z najbezpieczniejszych metod podnoszenia osiągów - oczywiście pod warunkiem zachowania umiaru. W wolno ssącym silniku ciśnienie mieszanki paliwowo-powietrznej nigdy nie przekroczy znacząco ciśnienia atmosferycznego (niewielkie dodatnie ciśnienia w specjalnych warunkach można uzyskać w wyniku rezonansu poprzez odpowiednią budowę kolektora ssącego). Natomiast w silniku turbodoładowanym granice możliwego do uzyskania ciśnienia są właściwie wirtualne i zależą raczej od wytrzymałości silnika, turbiny i rodzaju paliwa.
Turbina jest nieskomplikowanym urządzeniem. Składa się z dwóch rotorów (wiatraków) wraz z ich obudowami, połączonych wspólną osią, z łożyskiem smarowanym olejem silnika. Jeden z rotorów napędzany jest przez spaliny, drugi natomiast obracając się, przepycha powietrze ku kolektorowi ssącemu niczym wentylator. Gdy obroty osiągną wartości powyżej 100 tysięcy na minutę, powietrze będzie przepychane tak szybko i skutecznie, że ciśnienie w kolektorze wzrośnie - nawet kilkukrotnie ponad ciśnienie atmosferyczne. Aby zapobiec nadmiernemu doładowaniu, część spalin nie napędza turbiny, tylko przepływa bocznym kanałem (ang. "waste gate"), którego średnica zależy od ciśnienia doładowania. W efekcie turbina ma zdolność do samoregulacji ciśnienia i utrzymuje go na założonym przez konstruktora poziomie - oczywiście dopóki silnik dostarcza dostatecznej do napędu ilości spalin.
W jaki sposób możemy określić, jak duży zysk mocy i momentu obrotowego możemy otrzymać, zwiększając ciśnienie powietrza np. o 1 atmosferę (1 bar)? W najprostszym rozumieniu zdołamy spalić dwukrotnie więcej paliwa, więc moc uzyskana w każdym cyklu spalania podwoi się. Jednak nie jest tak dobrze jakby się wydawało - silnik nie może mieć stopnia kompresji równie wysokiego jak dla spalania bez doładowania, bo grozi nam spalanie stukowe (efekt nadmiernego zwiększenia ciśnienia mieszanki). Można oczywiście doładować silnik symbolicznie i nie obniżać stopnia sprężania ale przecież chcemy wyhodować prawdziwego potwora. Kolejnym utrudnieniem będzie brak dodatkowego chłodzenia silnika koniecznego dla zachowania wysokiej sprawności oraz nagrzewanie się powietrza w wyniku przejścia przez turbinę. Oczywiście turbina będzie również utrudniać wypływ spalin, więc przeszkadzać w oczyszczaniu cylindrów. Ciśnienie, pod jakim wtryskiwane jest paliwo, również będzie nieco mniejsze, więc dokładność mieszania paliwa z powietrzem pogorszy się. Same kłopoty - musimy, jak widać, zapłacić wysoki podatek z naszej teoretycznej mocy.
W efekcie liczyć możemy na ok. 30-40% wzrost mocy i momentu obrotowego w stosunku do silnika nie doładowanego. Wciąż jest to bardzo dobry wynik. Podobny możemy uzyskać, zakładając np. instalację nitro ale turbina może działać cały czas i nie wymaga kosztownej wymiany butli. Przeróbki mechaniczno-elektroniczne również mogą zbliżyć się do dolnego pułapu możliwości turbin ale wymaga to bardzo poważnej i kompleksowej przeróbki silnika. Stąd też wielu producentów dostarcza silniki turbodoładowane zamiast komplikować i podrażać ich budowę jako wersji nie doładowanych.
Czy można normalny silnik benzynowy przerobić na turbo? To pytanie jest zadawane bardzo często i nie ma na nie jednoznacznej odpowiedzi. Jednak można pokusić się o przedstawienie zarysu koniecznych modyfikacji i warunków wykonalności takiej modyfikacji.
Po pierwsze, silnik musi cechować duża wytrzymałość mechaniczna oraz najlepiej - rezerwa mocy. Silnik 1.6 75 KM z Skody jest dobrym kandydatem na przyszły silnik turbinowy, natomiast 1.6 125 KM firmy Honda - raczej nie będzie trwały. W drugiej kolejności musimy sprawdzić, czy silnik ma dostatecznie wydajny układ chłodzenia, miejsce na instalację nowego kolektora i turbiny oraz ewentualnie chłodnicy powietrza doładowującego. Kolejnym problemem będzie zapewnienie odpowiedniego stopnia sprężania, adekwatnego do przyszłego doładowania. Istotny jest dobór turbiny - zbyt mała będzie dławić silnik przy dużych obrotach, zbyt duża - może nigdy nie być w stanie skutecznie tłoczyć i w efekcie dostaniemy mało mocy, a ogromną turbodziurę - czas, gdy turbina nie jest jeszcze dostatecznie rozpędzona i tylko przeszkadza silnikowi zamiast pomagać mu dodatkowym powietrzem.
Następnym utrudnieniem jest konieczność zapewnienia zwiększonej ilości paliwa tak, aby utrzymać mieszankę w stanie stechiometrycznym. Jak łatwo można zauważyć, potrzebny będzie nowy program do sterownika, być może nowe wtryskiwacze albo zwiększenie ciśnienia paliwa. Stosownie do ciśnienia doładowania zmienić należy fazy zapłonu - uczynić go szybszym dla małych obrotów silnika (ponieważ silnik jest odprężony) ale późniejszym dla dużych obrotów - gdy turbina tłoczy maksymalne ciśnienie.
Nieprosty jest los konstruktora potworów. Bynajmniej po rozwiązaniu wymienionych powyżej oraz co najmniej tuzina następnych problemów możemy rozkoszować się naszym nowym turbopotworem.
TOMASZ PIROWSKI VTECH TUNING
