Turbopunjač (turbo)

Turbopunjač je uređaj za prednabijanje koji povećava snagu i efikasnost motora tako što sabija vazduh koji ulazi u cilindre. Atmosferski usisni motori uvlače vazduh pod pritiskom okoline, pa je količina goriva koju mogu korisno sagoreti ograničena time koliko vazduha svaki cilindar uspe da povuče. Turbopunjač probija tu granicu tako što u istu radnu zapreminu ubacuje više vazduha, čime se po ciklusu sagoreva više goriva, a iz motora date veličine dobija više snage.

U suštini, reč je o vazdušnoj pumpi koju pokreće otpadna energija izduvnih gasova. Sastoji se od dva olopaćena rotora postavljena na zajedničkom vratilu unutar zaptivenog središnjeg kućišta. Vreli izduvni gasovi koji napuštaju motor okreću turbinski rotor na jednoj strani; vratilo prenosi to obrtanje na kompresorski rotor na drugoj strani, koji usisava i sabija svež usisni vazduh. Vratilo se može okretati i preko 150.000 o/min, oslonjeno na ležajeve koji se podmazuju uljem i često hlade vodom kako bi izdržali jaku toplotu. Ventil za rasterećenje (wastegate) odvodi višak izduvnih gasova mimo turbine da bi ograničio najveći pritisak prednabijanja i zaštitio motor.

Velika prednost turbopunjača jeste to što povraća energiju koja se inače baca kao vreo izduvni gas velike brzine i pretvara je u koristan rad, umesto da se troši dodatno gorivo za pogon pumpe. Zbog toga je znatno efikasniji od kompresora koji se pokreće remenom. Pošto sabijanje vazduha ujedno i podiže njegovu temperaturu, kod većine sportskih i savremenih primena vazduh se pre ulaska u cilindre vodi kroz međuhladnjak (interkuler), čime se vraća gustina i smanjuje opasnost od detonacije. Konačni rezultat je osetan dobitak i u vršnoj snazi i, kada se primenjuje za smanjenje zapremine, u svakodnevnoj potrošnji.

Turbo prednabijanje preoblikovalo je sliku savremenog motora upravo kroz to načelo smanjenja zapremine (downsizing). Proizvođači su masovno zamenili velike atmosferske motore manjim turbo agregatima koji daju uporedivu snagu i obrtni moment, a pritom troše manje goriva i u uobičajenim uslovima emituju manje CO2, što pomaže ispunjavanju sve strožih normi o izduvnoj emisiji. Turbo benzinac od 1,5 litra danas bez problema dostiže izlaz starijeg 2,5-litarskog motora, pri čemu turbo ujedno izravnava i proširuje krivu obrtnog momenta za prilagodljiviju vožnju.

Klasičan nedostatak je turbo zatezanje (turbo-rupa): kratko oklevanje između trenutka kada vozač zahteva snagu i trenutka kada turbina prikupi dovoljno izduvne energije da isporuči prednabijanje. Savremena rešenja su to znatno umanjila laganim rotorima, kućištima sa dvostrukom spiralom i promenljivom geometrijom, električnom ispomoći i rasporedima sa dva turbopunjača. Ipak, turbopunjači zahtevaju pažljivo održavanje — čisto ulje, dovoljno hlađenja i izbegavanje naglog gašenja vrelog motora — da bi dostigli pun vek trajanja. Posmatran zajedno sa kompresorom, međuhladnjakom, dvostrukim turbom i rešenjima promenljive geometrije, turbopunjač ostaje vodeći način da se iz manjeg motora izvuče više u savremenim agregatima.