Τούρμπο – υπερτροφοδότηση

ΤούρμποΟι αγώνες ανέκαθεν έδιναν το ερέθισμα στους μηχανικούς για την αναζήτηση συστημάτων που αυξάνουν την απόδοση του κινητήρα χωρίς ωστόσο να μεταβληθεί η χωρητικότητα του. Και με ποιο τρόπο μπορεί κανείς να αυξήσει την απόδοση ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης χωρίς να μεταβάλλει την χωρητικότητα των κυλίνδρων; Συμπιέζοντας τον αέρα εισαγωγής στους θαλάμους καύσης με το κατάλληλο σύστημα. Οι μηχανισμοί αυτοί ονομάστηκαν υπερσυμπιεστές και εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στις αρχές της δεκαετίας του 1920 σε αγώνες ταχύτητας και μετέπειτα σε μοντέλα παραγωγής.

Από εκείνη την περίοδο, και για αρκετά χρόνια μετά, οι μηχανικοί υπερσυμπιεστές ήταν τα μοναδικά συστήματα που μπορούσαν να στραγγαλίσουν την αναπνοή του κινητήρα και να αυξήσουν σημαντικά την ισχύ και την ροπή του. Για να γίνει κάτι τέτοιο, δηλαδή η συμπίεση του αέρα, ένα σύστημα γραναζιών ή ένας ιμάντας αναλάμβανε την μετάδοση της κίνησης από τον στροφαλοφόρο άξονα στον στρόβιλο. Οι μηχανικοί υπερσυμπιεστές είχαν το μονοπώλιο της αγοράς μέχρι να εμφανιστούν την δεκαετία του ’60 τα πρώτα συστήματα turbo τα οποία στην σύγχρονη εποχή του downsizing έχουν επικρατήσει κατά κράτος.

Η αρχή λειτουργίας τους ήταν η ίδια καθώς και τα δύο συστήματα υπερπλήρωναν τους θαλάμους καύσης με επιπλέον αέρα. Ο τρόπος όμως με τον οποίο όμως γίνεται κάτι ανάλογο είναι εντελώς διαφορετικός. Σε αντίθεση με τους μηχανικούς υπερσυμπιεστές, τα turbo δεν λαμβάνουν κίνηση από τον στροφαλοφόρο άξονα αλλά από την κινητική ενέργεια των καυσαερίων την ώρα που αυτά οδεύουν προς την εξάτμιση. Και πάλι, όμως, πήρε αρκετά χρόνια στα turbo για να υπερνικήσουν τους συμπιεστές.

Το Twin-Scroll και η υπόλοιπη τούρμπο παρέα!

Το σημαντικότερο πρόβλημα είχε να κάνει με την χρονική υστέρηση, το περίφημο turbo-lag. Στα παλιότερα μοντέλα, όπως το Fiat Uno Turbo, την ώρα που ο οδηγός βύθιζε το γκάζι το αυτοκίνητο δεν επιτάχυνε αμέσως αλλά ορισμένα δευτερόλεπτα αργότερα, ειδικά όταν ο κινητήρας λειτουργούσε σε χαμηλές στροφές. Αρχικά, αυτό συνέβαινε διότι στα πρώτα συστήματα turbo το βάρος του στροβίλου και του συμπιεστή ήταν σχετικά μεγάλο και ήταν δύσκολο να υπερνικηθεί η αδράνεια της συναρμογής. Από την άλλη, στις χαμηλές στροφές λειτουργίας του κινητήρα, ο όγκος των καυσαερίων ήταν μικρός και ο άξονας του turbo αργούσε να πάρει «φόρα». Στην συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν ελαφρύτερα υλικά και το πρόβλημα μειώθηκε αισθητά. Επίσης, ο ηλεκτρονικός έλεγχος βελτίωσε ριζικά την λειτουργία των συστημάτων turbo ενώ το αποκορύφωμα ήρθε με την εξέλιξη των diesel.

Μέχρι τότε τα turbo έβρισκαν εφαρμογή κυρίως σε σπορ αυτοκίνητα οπότε οι γκρίνιες για turbo-lag και έλλειψη ροπής στις χαμηλές στροφές περνούσαν σε δεύτερη μοίρα. Ωστόσο, οι diesel ώθησαν τους μηχανικούς να εξελίξουν την τεχνολογία των turbo, μέχρι να κατασκευάσουν στροβιλοσυμπιεστές οι οποίοι με την βοήθεια ενός υδραυλικού μηχανισμού είχαν την δυνατότητα να μεταβάλλουν την γωνία των πτερυγίων τους, ανάλογα με τις στροφές λειτουργίας του κινητήρα, για την καλύτερη δυνατή εκμετάλλευση της ενέργειας από τα καυσαέρια.

Ας ανοίξουμε όμως παρένθεση για να επανέλθουμε στους μηχανικούς υπερσυμπιεστές. Σε αντίθεση με τα συστήματα turbo, για αυτούς ο όρος turbo-lag είναι άγνωστος καθώς η υπερσυμπίεση είναι ανάλογη με τις στροφές του στροφαλοφόρου, χωρίς να εξαρτάται από την δύναμη των καυσαερίων. Η ροπή, άφθονη, σχεδόν από το ρελαντί. Όσο όμως ο δείκτης του στροφόμετρου πλησιάζει τα κόκκινα η ανάπτυξη μεγάλων τριβών μεταξύ των μηχανικών μερών έχει ως αποτέλεσμα την μείωση της ισχύος.

Συνυπολογίστε δε και την απώλεια έργου του κινητήρα καθώς ο μηχανικός υπερσυμπιεστής «κλέβει» δύναμη από τον στροφαλοφόρο για να λειτουργήσει. Η Mercedes-Benz ήταν ένας από τους κατασκευαστές αυτοκινήτων που εδώ και χρόνια χρησιμοποιούσε μηχανικούς υπερσυμπιεστές στις εκδόσεις με τα διακριτικά «Kompressor». Ωστόσο, το αυξημένο βάρος, το μεγαλύτερο κόστος και η πολυπλοκότητα της κατασκευυής εκτόπισαν τους «κομπρέσορες» και πλέον η Mercedes-Benz χρησιμοποιεί υπερτροφοδότες καυσαερίων στις εκδόσεις CGI με άμεσο ψεκασμό. Στην ίδια οδό βαδίζει και η BMW

Ετικέτες

Nίκος Ι. Mαρινόπουλος

Πρόκειται για τον δημιουργό και συντονιστή του καρότου με τις περισσότερες τεχνολογικές βιταμίνες σε όλον τον κόσμο!

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Δείτε επίσης

Close
Back to top button
Close
Close