Historia Turbodoładowania

Turbosprężarki podbiły współczesny rynek motoryzacyjny i są dziś montowane w niemal każdym nowym samochodzie. Mało kto wie jednak, iż turbina wcale nie jest nowym wynalazkiem, a jej konstrukcję opracowano prawie dwieście lat temu, kiedy pojawiły się pierwsze silniki spalinowe, lecz o samochodach można było dopiero pomarzyć. Od tego czasu układ turbodoładowany był wciąż ulepszany i wyposażany w coraz bardziej innowacyjne rozwiązania. Poznajmy zatem drogę, jaką turbosprężarki przeszły od początków swego istnienia aż do dzisiaj.

Początki

Pierwsze prace nad zwiększeniem ładunku i gęstości powietrza prowadzone były już w drugiej połowie XIX wieku. Ich inicjatorem był Rudolf Diesel – konstruktor pierwszego silnika wysokoprężnego, powstałego w 1897 roku w fabryce MAN, wraz ze swoim współpracownikiem Gottliebem Daimlerem. Poprzez sprężenie powietrza doprowadzanego do silnika próbował on podnieść jego moc i spowodować niższe zużycie paliwa. Mimo, iż projekty Diesla nie przyniosły oczekiwanych rezultatów, zapoczątkowały dalsze prace nad rozwojem doładowania silnika a także liczne ewolucje silników spalinowych. Pod koniec XIX wieku pojawiły się pierwsze sprężarki o bardzo ograniczonych możliwościach, stosowane w gazowych i naftowych silnikach stacjonarnych jako urządzenia zewnętrzne.

Pierwsze turbosprężarki

Pierwsza turbosprężarka, napędzana spalinami, została opatentowana przez szwajcarskiego doktora Alfreda J. Büchi’ego w 1905 r. W patencie tym opisano sposób na dokonanie w silniku tłokowym podwyższenia wtrącenia mieszaniny powietrzno-paliwowej, a co za tym idzie podwyższenia osiągów. Rozwiązanie to nie zostało jednak wprowadzone do produkcji. Następny krok zrobiła firma Murray-Willat, która w 1910 roku wprowadziła do wykorzystania w lotnictwie pierwszy silnik dwusuwowy z wbudowaną turbosprężarką, dzięki czemu moc silnika wzrosła z początkowych 18.6kW (26hp) do 50kW (70hp) czyli prawie trzykrotnie. Układ turbodoładowany wciąż nie był jednak produkowany seryjnie. Kolejne przedsiębiorstwo, jakie zdecydowało się zastosować turbosprężarkę, to amerykańskie General Electric, które w 1919 roku, wyposażyło w nią 12-cylindrowy silnik samolotu Liberty. Producentowi temu udało się udowodnić, że turbosprężarka skutecznie eliminuje straty mocy w silniku spalinowym powstające w wyniku zmniejszenia ciśnienia i gęstości powietrza na dużych wysokościach.

Rozpoczęcie produkcji

W 1925 roku Alfred Büchi roku skonstruował zaawansowaną turbosprężarkę, która pozwoliła zwiększyć moc silnika o ponad 40%. W tym samym roku w Niemczech zwodowane zostały 2 pierwsze statki wyposażone w turbodoładowane silniki i rozpoczęło się wprowadzanie turbosprężarek na większą skalę. W 1938 roku szwajcarska fabryka maszyn Saurer zastosowała je w ciężarówkach posiadających silniki Diesla. W latach 1962/63 amerykański koncern General Motors użył po raz pierwszy turbospężarki w samochodzie osobowym Chevrolet Corvair Monza i w Oldmobile Jetfire, jednak to rozwiązanie nie przyjęło się względu na kłopoty związane ze zbyt wczesnym samozapłonem w komorze spalania, a przez to awaryjnością silników.

Seryjne zastosowanie

W latach 70′ duży wpływ na rozwój technologii turbodoładowania miało jej zastosowanie w samochodach Formuły 1, w których udało się podnieść osiągi silnika do 1500 KM, a więc zwiększyć je trzykrotnie w stosunku do dotychczasowych. Pierwsze samochody wyposażane seryjnie w turbosprężarki pojawiły się w 1978r. za sprawą modelu Mercedes-Benz 300SD, a potem w 1981r. w modelu Volkswagen Golf Turbodiesel. Poprzez zastosowanie turbin usunięto słabe strony silników Diesla, jak np. małą prędkość obrotową oraz niskie osiągi przy małej pojemności skokowej. Od tego momentu turbodoładowanie, poddawane kolejnym innowacjom, zaczęło podbijać rynek motoryzacyjny, zadomawiając się w nim na dobre.