Napisałem ten artykuł pobudzony pomysłem zbudowania nowego większego niż w moim aucie silnika turbo 2,0 16V lub ZVH.
Wielomiesięczne podróże po stronach internetowych moich angielskich kolegów, teoria zdobyta na studiach mechanicznych,
praca na warsztatach mechanicznych, oraz 2 letnia praca z silnikami jednostek pływających pozwoliły mi na podejście do
sprawy z marszu. Jeżeli pojęcia znajdujące się pod spodem wydają się niezrozumiałe dla Was proszę o osobiste zapytania.
Artkuł ten bowiem będzie obecny na mojej przyszłej i planowanej od lat stronie internetowej. Wolałbym więc, by jego stopień
trudnośći był jak najmniejszy. Komentarze i pytania proszę kierować na mój mail

[e-mail]

lub stworzony do tego

celu temat na forum klubowym

www.fiestaklubpolska.prv.pl

J

ak zbudować swój własny silnik turbo czyli czym

Silniki turbo róznią się od zwykłych.......

>>Obniżonym stopniem sprężania.

W silnikach benzynowych istnieje górna granica kompresji, przy której nastęuje tzw.

Spalanie detonacyjne

lub inaczej spalanie stukowe. Mechanicy mówią na to „gdakanie”. Charakteryzuje się ono stukami w

komorze spalania przy obciążaniu silnika. Samo bowiem zjawisko polega na powstawaniu mikrowybuchów w komorze
spalania generujących lokalne skupiska temperatur przekraczających 900 stopni Celsjusza. Ten problem pojawia się nie tylko
w nieprawidłowo odprężonych silnikach turbo ale i w zwykłych silnikach gdy kilka razy jest planowana głowica i przekroczony
zostanie graniczny wymiar zdejmowania materiału z jej powierzchni czołowej. Detonacja zależy nie tylko od kompresji ale i od
liczby oktanowej paliwa (wyższa liczba oktanowa pozwala zwiększyć kompresję). Silniki benzynowe niedoładowane
ośmiozaworowe charakteryzują się kompresją około

8,5:1

do

9,5:1

. Szesnastozaworowe motory zaś posiadają kompresję

około

10:1

do

11:1

. W świetle tego co powyżej napisane głowica turbo fabrycznie jest produkawana jako wyższa. Przeróbka

zwykłego silnika polega natomiast na wykonaniu specjalnej

dekompresyjnej płyty

, której kształt odwzorowuje dno głowicy. W

zależnościod tego jakie ciśnienie maksymalne doładowania przewidujemy

(0,4-3,0 bar)

, odprężająca płyta powinna być

proporcjonalnie grubsza. Silniki turbo są odprężane w granicach od

8:1 aż do 6:1

. Innym sposobem jest stosowanie specjalnie

wykonanych do tego celu tłoków z wyżłobionymi dnami (zwiększona objętość komory spalania). Tłoki niskiej kompresji
produkuje niewiele firm więc sposób jest droższy. Ostatecznie przy niewielkim doładowaniu i braku pieniędzy na wypalanie
laserowe i szlifowanie płyty dekompresyjnej można zfrezować dna tłoków około 1mm co daje niewielki spadek kompresjii.
Spalanie detonacyjne jest niebezpiecznym zjawiskiem, które skuteczniej spowoduje wypalenie dna tłoka lub nawet jego
pęknięcie. Powyższe zjawisko nie obowiązuje w silnikach wysokoprężnych. Tu iśnienie można dawkować aż do granic
wytrzymałości materiału tłoków i korbowodów.

Płyta dekompresyjna grubości 2,5mm. Zastosowana w silniku 1,8 16V DOHC w celu odprężenia do wartości 8,2:1 . Ford escort RS turboS1
doładowanie 1,0bar. Żrodło :

www.zetec-turbo.co.uk

Tłoki niskiej i zwykłej kompresji produkowane przez mało znane w naszym kraju firmy Arias i Accralite. Tłoki te wykonane są ze stopów
aluminium. Poprzez kucie na gorąco półfabrykatów uzyskuje się o wiele większą wytrzymałość termiczną i zmęczeniową oraz wysoką
odporność na ścieranie. W normalnej, tańszej technologii tłoki odlewane są kokilowo i posiadają niższą wytrzymałość. Dodatkowo na
zamówienie pokrywane warstwami węglików spiekanych w celu zwiększenia odporności na ścieranie (czarny tłok) lub odporności termicznej
(środkowa fotografia). Odprężające tłoki do silnika 2,0 zetec po lewej.
Źródło:

www.accralite.com

Źródło:

www.ariaspistons.com

Źródło:

www.xrturbo.co.uk

>>Stromą charakterystyką zużycia paliwa.

Zużycie paliwa jest proporcjonalne do tego ile z silnika chcemy wycisnąć . Zawsze

jest to liniowo zależne od ilości powietrza doładowującego. Im większe doładowanie tym większe zużycie paliwa. Rośnie
zatem i ciśnienie i wydatek czyli przepływ. Całe seria przeróbek jest wymagana w obrębie podawania paliwa do wtryskiwaczy.
Zmienione regulatory ciśnienia paliwa, które pracują także w nadciśnieniu, mocniejsza pompa paliwowa, wytrzymalsze
przewody oraz wzmocnione przyłaczki. Niektóre modele standardowych wtryskiwaczy także muszą być zastąpione
wydajniejszymi gdy doładowanie jest wysokie.

>>Wydechem spalin.

Konstrukcja kolektora wydechowego powinna przewidywać zamocowanie turbiny jak najbliżej bloku

silnika ze względów gabarytowych i jak najwyżej ze względu na spadek oleju smarującego z turbiny o czym dalej. Żadne inne
urządzenia nie powinny obciążać turbiny i kolektora. Wymagane jest mocowanie sztywne.Turbina sama w sobie jest tłumikiem
hałasu i wygłusza około 80% szmerów wydechu. Nie potrzebne jest zatem stosowanie dwóch szeregowych tłumików wydechu
jak to bywa w większości aut . Co więcej drugi tłumik znacznie zwiększa ciśnienie spalin które w układzie między kolektorem a
tłumikiem nie powinno przekraczać

0,05bar

. W przeciwnym razie wałek turbiny jest zbyt obciązony. Skraca to życie turbiny.

Dla ciekawych maksymalne obroty wałka turbiny w zależności od modelu i gabarytów wirników wynosi od

30 do 110 tysięcy

obr/min.

>>Odpowiednim smarowaniem.

Konstrukcja łożyskowania wałka turbiny wymaga smarowania filmem olejowym o wysokim

ciśnieniu. Turbina nie posiada własnego zasilania olejem. Smarujemy ją przeważnie z obiegu oleju silnika. Przewód główny
zasilający turbinę powinien być jak najkrótszy aby przy rozruchu olej docierał do turbiny najpóźniej w 3-5 sekund po zapłonie.
Warto poamiętać że wałek turbiny kręci się cały czas także na biegu jałowym i pomimo, że jest niewiele obciążony nie może
pracować bez smarowania. Silniki przerabiane warto wyposażyć w czujnik i wskaźnik ciśnienia oleju by kontrolować jego
wartości. Minimalne ciśnienie oleju przy obciążonym silniku powinno wynosić

2,0bar

a wskazane jest około

4,0bar

. Na biegu

jałowym nie powinno spadać poniżej

0,7 bar

. Najprostszym sposobem podwyższenia ciśnienia oleju w układzie jest regulacja

na zaworze przelewowym pompy. Oczywiście rozsądek obowiązuje. Uszczelnienia układu olejowego mają swoją
wytrzymałość. Należy pamiętać o rozszerzalności oleju w wysokich temperaturach. Czyli gdy na gorącym oleju przecholujemy
np. O 2,0 bar to przy rozruchu ciśnienie na zimnym silniku skoczy nam około 3 bary. W zimę może to skończyć się
rozszczelnieniem silnika. Współczesne przeróbki aut przewidują pompy o ciśnieniach do 7 bar i wiele wyższym wydatku a co
za tym idzie odpowiednich uszczelnieniach. Bardzo ważne jest przy montażu aby zasilanie olejem było podłączone z góry a
drenaż oleju powinien bezpośrednio z turbiny prowadzić do bloku lub miski olejowej. Przewód odprowadzający powinien mieć
co najmniej 2 razy większą średnicę niż doprowadzający i nie powinien mieć żadnych zwężek, nadmiernych zgięć. Jeżeli nie
ma swobodnego spływu oleju to może nastąpić taki efekt jak w syfonie zlewu. Olej nie nadąży spływać i cofnie się do turbiny,
gdzie część zostanie spalona w komorze turbiny a część dostanie się do kompresora i zostanie wtłoczona do komory spalania
silnika (dymienie z wydechu). Do smarowania wybierajmy oleje o dużej odporności termicznej oraz dużej wytrzymałości na
obciążenia, najlepiej półsyntetyczne i syntetyczne. Zalecane ze względu na niską skłonność wytrącania osadów oraz dużą
wytrzymałość na obciążenia.

Zamocowanie turbiny, zasilanie olejem pionowo z góry. Obok rura drenażowa zamocowana w misce olejowej.
Żródło:

www.jimhearne.co.uk

Żródło:

www.zetec-turbo.co.uk

>>Większym zapotrzebowaniem powietrza.

Przeływ powietrza w silnikach doładowanych w zależności od nastawu turbiny jest

o wiele większy. Z tej okazji silnik musi mieć zafundowany większy filtr powietrza. Nie koniecznie gabarytowo większy. Ważne
żeby dawka powietrza była wystarczająca i aby opory na ssaniu turbiny nie przekroczyły

0,04 bar

.

Stosowane przesadnie

w

zwykłych silnikach i czasami nie potrzebnie,

filtry walcowe i stożkowe

spełniają ten warunek. Przy tych samych gabarytach

mają większą powierzchnię chłonięcia. Pobocznica stożka lub walca jest o wiele większa od prostokątów w zwykłych filtrach.
Podane wyżej cisnienie oporu ssania można doświadczalnie ustalić w bardzo prosty sposób odejmując od siebie ciśnienia
zmierzone z zamontowanym filtrem i bez filtra. Przestrzeganie czystości filtrów powietrza i ich systematyczne wymiany
procentują. Życie łożysk wałka turbiny przedłużymy maksymalnie zmniejszając opory na ssaniu i tym samym siły poprzeczne
oraz drgania.

>>Chłodzeniem powietrza doładowującego.

Przeływ powietrza przez turbinę powoduje jego znaczne podgrzanie. Turbina jest

bowiem nagrzana do temperatur powyżej 100 stopni. Podgrzane w kompresorze powietrze osiąga temperaturę powyżej 60
stopni. Takie powietrze powinno być schłodzone. Po pierwsze im chłodniejsze tym większa jego gęstość i więcej tlenu w danej
jednostce powietrza. Zatem chłodniejsze powietrze uwalnia konie mechaniczne. Po drugie lepiej je schłodzić ponieważ jest
większa skłonność do spalania detonacyjnego gdy powietrze jest gorące. Stosuje się więc chłodnice powietrza
doładowującego, która jest zwykłym wymiennikiem ciepła typu: powietrze-powietrze lub powietrze-woda-powietrze. W walce o
niewykorzystane konie mechaniczne wielkość i wydajność intercoolera jest jedną z najważniejszych broni. Wykonane ze
stopów lekkich intercoolery zachowują niewielką wagę i duży współczynnik wymiany ciepła (najwyższy posiada aluminium).

Intercooler o wymiarach pokaźniejszych niż chłodnica
stosowany szczególnie przy wysokich doładowaniach.
Źródło:

www.RS1800.com

>>Chłodzeniem korpusu turbiny.

Korpus turbiny rozgrzewa się i powoduje wiele niekorzystnych zjawisk. Oprócz opisanego

powyżej podgrzewania powietrza istnieje problem z nagrzewaniem oleju. Wzrastająca temperatura powoduje jego
rozrzedzenie i osłabienie jego właściwości smarnych. Dodatkowym atutem chłodzenia turbiny jest wyższa trwałość korpusu
środkowego. Większość współczynnik turbin posiada dodatkowy obieg chłodzenia. Podłączamy go do chłodnicy wody.
Chłodzenie tym sposobem oziębia korpus turbiny podwyższając jego trwałość i kulturę pracy. W stacjonarnych silnikach
turbodiesla stosuje się dodatkowo chłodzenie kolektorów wydechowych.

Rozkład temperatur podczas pełnego obciążenia turbiny
(silnik turbo diesla )
Źródło:

www.infrared-thermography.com

>>Chłodzeniem oleju.

Wzrastająca temperatura oleju spowodowana jest opisywanym powyżej zjawiskiem. Samo jednak

chłodzenie korpusu turbiny nie jest wystarczającym sposobem zapewnienia odpowiedniej temperatury pracy turbiny. Stosuje
się więc chłodnice oleju woda-olej lub powietrze-olej. Temperatura pracy oleju optymalna wynosi 70-90 stopni. W wyższych
temperaturach olej traci właściwości smarne i ulega szybszemu zużyciu. Gdy nie hamujemy wzrostu temperatury powyżej 130
stopni zaczyna się proces zacierania współpracujących elementów.

Chłodnica oleju woda-olej po lewej stronie (oryginalna od FiestyRS, zdjęcie: GienekWichura).
Montowana w bloku silnika przed filtrem oleju. Obieg wody z chłodnicy.
Po prawej stronie frontowa chłodnica oleju powietrze-olej. Źródło:

www.Fiestaturbo.com

>>Wzmocnionym przeniesieniem napędu.

W jednostkach napędowych różnych aut stosuje się unifikację części sprzeżenia

napędu. Przeważnie sprzęgła liczone są na dużo większe moce aby pasowały do róznych modeli aut. Doładowanie silnika
powoduje wzrost jego mocy minimalnie o 30%. W przypadkach większego doładowania warto dowiedzieć się jakie moce
przenoszą sprzęgła i mechanizmy różnicowe. W przeciwnym razie te elementy ulegają przyspieszonej eksploatacji.
Przy duzych mocach zaleca się również wymianę korbowodów na wytrzymalsze oraz wyważenie wału korbowego. Cały układ
uzyskuje większą wytrzymałość zmęczeniową oraz mniejsze amplitudy drgań.

Sprzęgła przenoszące wysokie moce produkowane do modeli zwykłych aut przez firmę APracing
Żródło:

www.jimhearne.co.uk

Budowa turbosprężarek

Ze względu na zasadę działania korpus sprężarki musi być podzielony na kilka części. Korpus turbiny jest komorą przez którą
przechodzą gorące spaliny. Korpus kompresora przeważnie wykonany ze stopów lekkich jest komorą do której zasysane jest
powietrze i sprężone wydalane dalej (do intercoolera i komory spalania). Wałek wirników jest łożyskowany w korpusie
głównym środkowym. Tutaj też znajduje się więc system smarowania i chłodzenia o ile jest.Turbina jest smarowana olejem z
bloku silnika pod ciśnieniem takim jaki panuje w łożyskowaniu korbowym. System chłodzenia jest przeważnie integralny z
systemem chłodzenia bloku silnika i głowicy.

Składowe części turbosprężarki z chłodzonym korpusem turbiny: 1. Wirnik kompresora, 2. Pokrywa łożyska, 3. Korpus kompresora,
4. Pierścień zaciskowy, lub pierścień Zegera, 5. Łożysko oporowe, 6. Pierścień, 7. Korpu środkowy łożyskowy, 8. Korpus turbiny, 9. Wirnik
turbiny. Sprężarki samochodowe posiadają chłodzony korpus środkowy.
Źródło: VOLVO PENTA

Doładowanie silników sprężarkami hybrydowymi podnosi o wiele sprawność silnika. Ten sposób doładowania jest o wiele
rozsądniejszy ze względu na sposób uzyskiwania samej dawki powietrza. W sprężarce napędzanej z paska klinowego energie
do uzyskania doładowania pobieramy z mocy silnika a dokładnie z wału korbowego lub z wału rozrządu. Tracimy więc np.
10KM na napęd sprężarki która podniesie nam moc o 40KM. Sprężarka

hybrydowa

spalinowa czyli

turbosprężarka

do

swojego napędu używa energii, która w normalnych silnikach jest wydalana ze spalinami. Jest to energia pędu spalin. Do
wytworzenia np. 40KM dodatkowych nie pobiera praktycznie mocy większej niż kilka KM. Korzysta z energii spalin aby
wytworzyć doładowanie bez widocznych strat w mocy silnika. Turbosprężarka bowiem tłumi energię spalin w niewielkim
stopniu.