VW Twincharger: παντρεμένοι και οι δυό!

VW Golf GT

Μπορούν να συνυπάρξουν turbo και κομπρέσορας σε ένα κινητήρα; Οι Γερμανοί στην VW, δεν ρωτούν, αλλά απαντούν με τον TSI των 170 ίππων!

Τεχνολογικό επίτευγμα ή κίνηση εντυπωσιασμού; Όπως και να έχουν τα πράγματα, το μόνο σίγουρο είναι πως με τον κινητήρα TSI, η VW πέτυχε ταυτόχρονα δύο πράγματα: από την μία κατάφερε να τραβήξει την προσοχή των… τεχνοφρίκ, και από την άλλη, δίνει νέα διάσταση στα, σχετικά μικρού κυβισμού, μοντέλα της. Ας πάρουμε όμως τα πράγματα με την σειρά. Όπως είναι γνωστό, η χρήση συστήματος υπερτροφοδότησης καυσαερίων εξασφαλίζει την αύξηση της απόδοσης σε ένα κινητήρα. Αν, μάλιστα, υπάρξουν και οι κατάλληλες βελτιώσεις, ακόμη και ένα μοτέρ με μικρή χωρητικότητα, όπως ο 1.4 FSI, μπορεί να πλησιάσει το εντυπωσιακό νούμερο των 170 ίππων.

Στην πράξη, όμως, υπάρχουν μερικά σοβαρά προβλήματα. Λόγω της πολύ μεγάλης συμπίεσης εμφανίζονται ανεπιθύμητα συμπτώματα, όπως είναι το έντονο turbo-lag (χρονική υστέρηση), το αισθητό σκαλοπάτι ισχύος (λόγω της αδράνειας της τουρμπίνας) και η έκρυθμη λειτουργία του μοτέρ. Πως μπορούν να επιλυθούν οι παραπάνω μπελάδες; Με την μείωση της απόδοσης του κινητήρα. Μία λύση με την οποία οι μηχανικοί της VW δεν θέλησαν να συμβιβαστούν. Και για να πετύχουν τον σκοπό τους, τόλμησαν να συνδυάσουν τον υπερτροφοδότη καυσαερίων με μηχανικό υπερσυμπιεστή.

f1_resize9Ως γνωστόν, οι αρετές του γνωστού κομπρέσορα έχουν να κάνουν με την αύξηση της ισχύος στις χαμηλές στροφές ενώ τα ελαττώματα του έχουν να κάνουν με τις μεγάλες τριβές και απώλειες στις υψηλότερες. Να, λοιπόν, τι σκέφτηκαν οι Γερμανοί. Μία συναρμογή, όπου στις χαμηλές στροφές η επιπλέον ισχύς θα προέρχεται κατά κύριο λόγο από τον κομπρέσορα και στις υψηλότερες από το turbo.

Για να λέμε , πάντως, και του στραβού το δίκιο, η όλη ιδέα δεν είναι και τόσο πρωτότυπη αφού υπάρχουν αρκετοί βελτιωτές που έχουν πειραματιστεί με το «πάντρεμα» turbo και κομπρέσορα. Αν σερφάρετε στο διαδίκτυο θα ανακαλύψετε από πειραγμένες Toyota Supra μέχρι και… Opel Manda! Ωστόσο, δεν μπορώ να θυμηθώ καμία άλλη αυτοκινητοβιομηχανία που να έχει προχωρήσει στην μαζική παραγωγή ενός μηχανικού συνόλου με ανάλογα χαρακτήρα (η Lancia χρησιμοποιούσε “διπλό τούρμπο” αλλά μόνο σε αγώνες), όπως ο TSI που παρουσιάστηκε στην Φρανκφούρτη και έκλεψε την παράσταση.

Δικαιολογημένα, άλλωστε, όταν μιλάμε για ένα μοτέρ των 1.390κ.εκ. με 122,3 ίππους στο λίτρο. Η ονομαστική του ιπποδύναμη αγγίζει τους 170 ίππους, όσο περίπου αποδίδει ένα μοτέρ 2,3 λίτρων με μειωμένη, ωστόσο, κατανάλωση καυσίμου κατά 20%. Παρόλο που το μοτέρ έκανε την πρώτη του εμφάνιση κάτω από το καπό ενός Golf η πρώτη έκδοση που θα βγει από την παραγωγή στις αρχές του 2006 έχει να κάνει με το Touran. Τι ήταν όμως αυτό που οδήγησε την VW στην κατασκευή του συγκεκριμένου μοτέρ; Γιατί χρησιμοποιήθηκε ως βάση το μοτέρ των 1,4 λίτρων και όχι των 1,6, και τα δύο τεχνολογίας FSI; Προφανώς θα έχετε ήδη μαντέψει τις απαντήσεις. Όσο μικρότερος θα ήταν ο κινητήρας, τόσο μεγαλύτερη αίσθηση θα προκαλούσε στο κοινό. Από την άλλη, δεν θα πρέπει να ξεχνάμε και το ζήτημα της κατανάλωσης.

Ανάλυσέ το…

f6_resize4Την βάση για την κατασκευή του TSI αποτέλεσε ο ατμοσφαιρικός κινητήρας των 1.390κ.εκ. ισχύος 90 ίππων που τοποθετείται, μεταξύ άλλων, και στο Polo. Ωστόσο, σχεδόν όλα τα μέρη του έχουν αναβαθμιστεί στο πλαίσιο της τεχνολογίας του Twincharger. Το μπλοκ των κυλίνδρων αποτελείται από χυτοσίδηρο, και όχι από αλουμίνιο, όπως στον FSI.

Ο χυτοσίδηρος μεταφράζεται σε επιπλέον βάρος αλλά μόνο με αυτό τον τρόπο θα μπορούσε να εξασφαλιστεί η απαιτούμενη αντοχή υπό πιέσεις που φτάνουν τα 21,7 bar λόγω της υψηλής -για υπερτροφοδοτούμενο κινητήρα- σχέσης συμπίεσης με 10:1. Ωστόσο, μην φανταστείτε πως το μπλοκ του TSI διαθέτει κάτι το επαναστατικό καθώς στους diesel ο λόγος συμπίεσης ξεπερνά το 20:1, όπου και εκεί χρησιμοποιούνται σώματα με αυξημένα «τοιχώματα».

Φυσικά, περισσότερο μέταλλο συνεπάγεται την διατήρηση μεγαλύτερων ποσών θερμότητας και το μαντέμι (ο χυτοσίδηρος) χαρακτηρίζεται από την μεγάλη θερμοχωρητικότητα και την μικρή θερμοαγωγιμότητα του. Μαζί με τις υψηλές πιέσεις που επικρατούν στους θαλάμους καύσης η θερμοκρασία του μοτέρ αυξάνεται σημαντικά και για αυτό το λόγο η αντλία του νερού έχει αντικατασταθεί από μία ισχυρότερη νέα, η οποία μάλιστα διαθέτει ενσωματωμένο μαγνητικό συμπλέκτη που ρυθμίζει την λειτουργία του κομπρέσορα.

Turbo+Kompressor=Twincharger

f4_resize7Η μεγαλύτερη πρόκληση για τους μηχανικούς ήταν η παράλληλη λειτουργία του turbo (στροβιλοσυμπιεστή καυσαερίων) και του μηχανικού υπερσυμπιεστή τύπου Roots (γνωστού και ως κομπρέσορα). O συγκεκριμένος τύπος συμπιεστή αποτελείται από δύο λοβούς που περιστρέφονται με πολλαπλάσια και αντίθετη φορά για να συμπιέζουν τον αέρα στους θαλάμους.

Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται αύξηση της ισχύος του κινητήρα στις χαμηλές στροφές λειτουργίας του, σχεδόν από το ρελαντί. Πως όμως θα μπορούσε να συνδυαστεί η παράλληλη -για ένα συγκεκριμένο διάστημα- λειτουργία του μηχανικού υπερσυμπιεστή με το turbo;

Ένα από τα τρικ που σκαρφίστηκαν οι Γερμανοί έχει να κάνει με ένα ζεύγος γραναζιών που υπάρχει στους άξονες των λοβών. Η συγκεκριμένη συναρμογή παίζει τον ρόλο ενός μειωτήρα στροφών και αναλαμβάνει να ρυθμίζει την λειτουργία, άρα και την πίεση, του κομπρέσορα ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας του μοτέρ. Να σημειωθεί πως ο κομπρέσορας δεν παίρνει κίνηση απευθείας από τον στροφαλοφόρο αλλά είναι γεφυρωμένος με ιμάντα με τον μαγνητικό συμπλέκτη που ενσωματώνεται με την αντλία νερού.

Ανάλογα με την κλίση του, ένα κλαπέτο κανονίζει πως ο φρέσκος αέρας θα περάσει τόσο από το turbo όσο και από τον κομπρέσορα. Αυτό ισχύει όταν υπάρχει ταυτόχρονη λειτουργία των δύο συστημάτων τα οποία βρίσκονται «συνδεδεμένα» σε σειρά. Στην περίπτωση που τον πρώτο λόγο έχει ο κομπρέσορας, τότε το κλαπέτο φράζει την δίοδο του αέρα προς το turbo.

Στην συνέχεια το κλαπέτο γυρίζει και αφήνει τον αέρα να περάσει, όπως σε ένα συμβατικό σύστημα turbo, μίας και ο στροβιλοσυμπιεστής καυσαερίων αναλαμβάνει από τις μεσαίες στροφές και έπειτα. Το αναβαθμισμένο σύστημα άμεσου ψεκασμού περιλαμβάνει νέα μπεκ που ψεκάζουν το καύσιμο από έξι οπές υπό πίεση που αγγίζει τις 150 ατμόσφαιρες.

f2_resize7H ταχύτερη εμπλοκή του turbo επιτρέπει στον συμπιεστή να ανακουφιστεί νωρίτερα, περιορίζοντας τις απώλειες ισχύος. Με αυτόν τον τρόπο,  ο κινητήρας ανεβάζει στροφές χωρίς ο συμπιεστής να του «κλέβει» ισχύ. Θα μπορούσε να πει κανείς πως ο συμπιεστής λειτουργεί και σαν ένα μέσο υποβοήθησης για να υπερνικήσει την αδράνεια ο στροβιλοσυμπιεστής ο οποίος αρχίζει να παίρνει φόρα μετά τις 2.400σ.α.λ. Κάπου στις 3.500σ.α.λ. και ενώ η τουρμπίνα έχει πάρει για τα καλά τα πάνω της ο κομπρέσορας δεν χρειάζεται πλέον και τίθεται προσωρινά εκτός μάχης. Η μέγιστη πίεση του Twincharger φτάνει τα 2,5bar στις 1.500σ.α.λ. με το turbo και τον κομπρέσορα να λειτουργούν παράλληλα με την ίδια περίπου σχέση πίεσης (περίπου 1,53bar). Χωρίς την βοήθεια του κομπρέσορα ένας κανονικός turbo κινητήρας αγγίζει μόλις τα 1,3bar.

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 *

Back to top button
Close
Close