Regulowane turbo

Moc osiągana przez silnik spalinowy zależy między innymi od ilości powietrza dostarczonego do cylindrów.
 

Silnik wolnossący może wchłonąć mniej więcej tyle powietrza do cylindrów, ile wynosi jego pojemność skokowa. Wtłaczaniem większej ilości powietrza zajmują się sprężarki mechaniczne lub turbosprężarki.

Zwiększona ilość powietrza umożliwia spalenie odpowiednio większej ilości paliwa, co bezpośrednio przekłada się na uzyskanie większej mocy i momentu obrotowego. W samochodach o aspiracjach sportowych stosowane jest doładowanie drogimi sprężarkami mechanicznymi. Jednak powszechnie do podniesienia parametrów pracy jednostek napędowych, szczególnie diesli, używa się turbosprężarek. Są one stosunkowo tanie i nie wymagają dodatkowego napędu. Zasada pracy urządzenia polega na zastosowaniu małej turbiny napędzanej spalinami osadzonej na jednym wałku z wirnikiem, który spręża powietrze tłoczone do cylindrów. Zaletą tego rozwiązania jest wykorzystywanie energii gazów spalinowych opuszczających silnik, natomiast wadą jest występowanie opóźnienia między wciśnięciem pedału "gazu" przez kierowcę a reakcją turbiny, określane potocznie jako turbodziura.

Opóźnienie reakcji jest spowodowane właściwością turbosprężarki, która nie ma możliwości samodzielnego dostosowania się do zmian prędkości obrotowej i obciążenia silnika. Istnieją jednak rozwiązania przyczyniające się do zwiększenia zdolności adaptacyjnych turbosprężarek. Są to zawory upustowe kierujące nadmiar spalin na stronę wydechu oraz bardziej zaawansowane technicznie turbosprężarki o zmiennej geometrii. W takich turbosprężarkach wirnik turbiny ma stały kształt i wymiary, natomiast zmienność parametrów jest realizowana przez zmianę pola powierzchni przekroju przepływu strumienia spalin napędzających wirnik, lub w drugim wariancie - przez zmianę kąta nachylenia łopatek kierujących spaliny na wirnik turbiny.

W pierwszym rozwiązaniu, do zmiany przekroju służy ruchomy pierścień z otworami, usytuowany pomiędzy obudową a turbiną. W drugim przypadku ruchome łopatki pełnią rolę kierownic, a ich kąt nachylenia zmienia się poprzez kątowy obrót ruchomego pierścienia, na którym są osadzone łopatki. W obu przypadkach obrót pierścienia wymusza siłownik, z reguły elektropneumatyczny sterowany przez komputer zarządzający pracą silnika. Tą drogą steruje się ciśnieniem doładowania zwiększając prędkość spalin przepływających przez turbinę przy niskiej prędkości obrotowej silnika i zmniejszając ją, przy wysokich obrotach silnika.

Taka regulacja prędkości gazów spalinowych napędzających turbinę umożliwia uzyskanie większego momentu obrotowego przy niskich obrotach silnika i osiągnięcie większej mocy maksymalnej przy wysokich obrotach jednostki napędowej. Opóźnienie reakcji (turbodziura) działania takiej turbosprężarki jest minimalne, bowiem zmiana kąta nachylenia łopatek następuje w sposób płynny i nie jest odczuwalna dla kierowcy. Turbosprężarki o zmiennej geometrii stosuje coraz więcej producentów. Np. w silniku Renault 1,9 dCi z początkowych 110 KM mocy i 250 Nm momentu obrotowego uzyskano odpowiednio 120 KM i 270 Nm.