Οι υπερσυμπιεστές υπάρχουν εδώ και αρκετό καιρό. Είτε το πιστεύετε είτε όχι, η General Motors ήταν η πρώτη που εισήγαγε turbo για τα οχήματά της το 1962 με το Oldsmobile Turbo Jetfire. Τα turbo προσθέτουν τόνους ισχύος χωρίς να απαιτείται μεγαλύτερος κινητήρας και λειτουργεί με τα ίδια καυσαέρια που παράγει ήδη το όχημά σας.
Τα turbo είναι λαμπρά επιτεύγματα της μηχανικής που έχουν πολλαπλασιαστεί γρήγορα σε ολόκληρη την αυτοκινητοβιομηχανία. Ξεκίνησε ως μια σπάνια αναβάθμιση απόδοσης που περιοριζόταν σε πολυτελή και σπορ αυτοκίνητα υψηλής ποιότητας, αλλά τώρα είναι ένα πανταχού παρόν πρόσθετο που αυξάνει την απόδοση.
Διαβάστε παρακάτω για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας των turbo.
Γιατί τα σύγχρονα αυτοκίνητα χρησιμοποιούν υπερσυμπιεστές
Οι στροβιλοσυμπιεστές χρονολογούνται από το 1905, όταν ο Alfred Buchi έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για έναν πρώιμο στροβιλοσυμπιεστή. Είναι εκπληκτικό το πώς η τεχνολογία χρονολογείται περισσότερο από έναν αιώνα, ειδικά αν σκεφτεί κανείς πόσο μεγάλη έκρηξη βιώνουν τώρα οι στροβιλοσυμπιεστές.
Είναι αρκετά ενδιαφέρον ότι τα πρώτα turbo αναπτύχθηκαν έχοντας κατά νου την απόδοση ενός αεροπλάνου. Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης χρησιμοποιούν αέρα και καύσιμο που αναφλέγονται στο θάλαμο καύσης του κινητήρα κάτω στο έμβολο, επιτρέποντας στον κινητήρα να παράγει ισχύ.
Πριν από τα turbo, ο μόνος τρόπος για να αυξηθεί η ισχύς ενός κινητήρα ήταν να αυξηθεί ο κυβισμός. Κάνοντας τον θάλαμο καύσης μεγαλύτερο φυσικά και επεκτείνοντας ολόκληρο τον κινητήρα ή προσθέτοντας περισσότερο κυλίνδρους, οι κατασκευαστές κινητήρων μπορούν να καίνε περισσότερο καύσιμο και αέρα, αυξάνοντας έτσι την ισχύ του κινητήρα παραγωγή. Γι' αυτό το διάσημο ρητό "δεν υπάρχει αντικατάσταση για τον εκτοπισμό" έγινε βασικό στοιχείο στον κόσμο της αυτοκινητοβιομηχανίας.
Ωστόσο, υπάρχει ένας πιο αποτελεσματικός τρόπος για να προσθέσετε ισχύ χωρίς να χρειάζεται να αυξήσετε τον κυβισμό: οι υπερσυμπιεστές. Αυτές οι συσκευές επιτρέπουν στον κινητήρα να παράγει περισσότερη ισχύ χωρίς φυσικά να αυξάνει τον κυβισμό, αποδεικνύοντας ότι υπάρχει απολύτως αντικατάσταση του κυβισμού.
Τα καλύτερα EV υψηλής απόδοσης αποδείξτε και το ρητό λάθος. Ένα παράδειγμα είναι το εξαιρετικά γρήγορο Lucid Air, το οποίο είναι ταχύτερο από τα κλασικά V8 μυϊκά αυτοκίνητα ενώ τρέχουν με ηλεκτρόνια.
Τι είναι ένα Turbo;
Με απλά λόγια, ένας στροβιλοσυμπιεστής είναι ένας αεροσυμπιεστής που τροφοδοτείται από τα καυσαέρια του κινητήρα. Αυτός ο συμπιεστής επιτρέπει στον κινητήρα να καταβροχθίζει περισσότερο αέρα, επιτρέποντας έτσι στον κινητήρα να βάζει περισσότερο καύσιμο στον θάλαμο καύσης χωρίς να προσθέτει περισσότερο εκτόπισμα. Στην περίπτωση των αεροσκαφών, οι υπερσυμπιεστές είναι μια πολύ βολική εφαρμογή.
Καθώς ένα αεροπλάνο συνεχίζει να ανεβαίνει, ο αέρας γίνεται λιγότερο πυκνός. Έτσι, ο ίδιος κινητήρας θα παράγει λιγότερη ισχύ σε μεγαλύτερα υψόμετρα από ό, τι πιο κοντά στο επίπεδο της θάλασσας. Αυτό είναι ένα τεράστιο πρόβλημα, αλλά οι υπερσυμπιεστές παρέχουν μια εξαιρετική λύση.
Οι υπερσυμπιεστές που προστίθενται στους κινητήρες των αεροσκαφών επιτρέπουν την ώθηση περισσότερου αέρα στον κινητήρα από ό, τι θα ήταν κανονικά δυνατό σε μεγάλα υψόμετρα, επιλύοντας το πρόβλημα της απώλειας ισχύος κατά την πτήση. Όπως οι κινητήρες αεροπλάνων με φυσική αναπνοή (NA), τα αυτοκίνητα NA υποφέρουν επίσης από απώλεια απόδοσης σε μεγάλα υψόμετρα σε σύγκριση με τους υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες.
Πώς λειτουργούν οι υπερσυμπιεστές;
Οι στροβιλοσυμπιεστές είναι αεροσυμπιεστές, επομένως, όπως υποδηλώνει το όνομα, ένα turbo κάνει μία δουλειά: συμπιέζει τον αέρα και τον τοποθετεί στον κινητήρα. Ο τρόπος με τον οποίο επιτυγχάνει αυτό το έργο είναι σχετικά απλός. Ένας κινητήρας παράγει καυσαέρια λόγω της καύσης που τροφοδοτεί το όχημα και οι turbo χρησιμοποιούν αυτό καύση για την τροφοδοσία ενός στροβίλου που τελικά οδηγεί στη συμπίεση του αέρα που εισάγεται στο κινητήρας.
Το υπέροχο με ένα turbo είναι ότι ανακυκλώνει τα καυσαέρια για να τροφοδοτήσει τον μηχανισμό του συμπιεστή. Τα turbo χωρίζονται σε δύο μισά: τη θερμή περιοχή, σε επαφή με τα καυσαέρια και την ψυχρή περιοχή.
Αυτό σημαίνει ότι ένα από τα μισά (το ζεστό) είναι συνδεδεμένο με την πολλαπλή εξαγωγής. Καθώς ο ζεστός αέρας εκτοπίζεται από τον κινητήρα, περιστρέφει έναν στρόβιλο που περιέχεται στο ζεστό μισό του στροβιλοσυμπιεστή, ο οποίος με τη σειρά του περιστρέφει τον ανεμιστήρα του συμπιεστή που βρίσκεται στην ψυχρή περιοχή του στροβίλου.
Αυτά τα δύο περιστρεφόμενα στοιχεία συνδέονται μέσω ενός άξονα, ο οποίος επιτρέπει στον θερμό πλευρικό στρόβιλο να περιστρέφει τον ψυχρό πλευρικό συμπιεστή καθώς εισέρχονται ορμητικά τα καυσαέρια. Καθώς συμβαίνει αυτή η διαδικασία, η καυτή πλευρά του στροβιλοσυμπιεστή αρχίζει να λάμπει κόκκινο, γι' αυτό οι στροβιλοσυμπιεστές φαίνονται συχνά με τη μια πλευρά σκουριασμένη και την άλλη παρθένα.
Αυτό οφείλεται στις ακραίες θερμοκρασίες που βιώνει η καυτή περιοχή του turbo από τα καυσαέρια. Τα καυσαέρια επιτρέπουν στον ψυχρό πλευρικό συμπιεστή να περιστρέφεται και να αναρροφά αέρα, συμπιέζοντάς τον και σπρώχνοντάς τον πίσω στον κινητήρα. Αυτό παράγει περισσότερη δύναμη στη θεωρία.
Ωστόσο, η συμπίεση του αέρα παράγει επίσης θερμότητα, η οποία αναιρεί τα οφέλη του συμπιεστή. Η λύση είναι να προσθέσετε έναν ενδιάμεσο ψύκτη μεταξύ του υπερσυμπιεστή και της πολλαπλής εισαγωγής. Αυτό επιτρέπει στον αέρα που εισέρχεται στον θάλαμο καύσης να κρυώσει, αυξάνοντας την απόδοση. Γι' αυτό βλέπετε μερικά υπερτροφοδοτούμενα αυτοκίνητα με σέσουλα κουκούλας, τα οποία χρησιμοποιούν τον αέρα που περνά για να ψύχουν τον πεπιεσμένο αέρα.
Οι στροβιλοσυμπιεστές ενδέχεται να παρουσιάζουν κάποια καθυστέρηση καθώς το turbo ανεβαίνει. Αυτό οφείλεται στο ότι χρειάζεται καυσαέρια για να ανεβάσει ταχύτητα πριν μπορέσει πραγματικά να δώσει ώθηση στον κινητήρα. Ορισμένες εταιρείες ανταλλακτικών αυτοκινήτων aftermarket κατασκευάζουν επίσης συστήματα κατά της υστέρησης για να λύσουν το πρόβλημα της καθυστέρησης. Ωστόσο, είναι ακριβά και συνήθως χρησιμοποιούνται μόνο από επαγγελματικές αγωνιστικές ομάδες.
Τα Wastegates είναι επίσης απαραίτητα εξαρτήματα που επιτρέπουν την απελευθέρωση της πίεσης του αέρα πριν περιστραφεί η τουρμπίνα, αποτρέποντας την καταστροφική βλάβη του κινητήρα. Εάν δεν υπήρχαν απορρίμματα στα συστήματα στροβιλοσυμπιεστών, ο κινητήρας θα μπορούσε ενδεχομένως να περιστρέψει υπερβολικά τον στρόβιλο και να πιέσει υπερβολική πίεση στο χώρο του κινητήρα. Αυτό είναι ένα εντελώς ανεπιθύμητο σενάριο που θα μπορούσε να οδηγήσει σε καταστροφική βλάβη του κινητήρα.
Οι κατασκευαστές έχουν υιοθετήσει την υπερσυμπίεση σε όλη τη σειρά οχημάτων τους, κυρίως για λόγους αποτελεσματικότητας. Ωστόσο, οι λάτρεις εξακολουθούν να σκέφτονται τα τούρμπο ως την πηγή τους για πρόσθετη ισχύ στο όχημά σας.
Τα Turbo επιτρέπουν πιο αποτελεσματικά αυτοκίνητα
Χάρη στους στροβιλοσυμπιεστές, οι σύγχρονοι τετρακύλινδροι κινητήρες αποδίδουν περίπου εξίσου καλά με τους παλιούς V8 από άποψη ισχύος, ενώ προσφέρουν καλύτερους αριθμούς χιλιομέτρων αερίου. Πολλοί κατασκευαστές έχουν στραφεί στον υπερσυμπιεστή των οχημάτων τους τελευταία - ακόμη και η Ford πρόσθεσε μειωμένους κινητήρες στροβιλοσυμπιεστή στα φορτηγά F-150 για να τα κάνει πιο αποτελεσματικά.
Η ετυμηγορία είναι ακόμα έξω από το εάν αυτοί οι κινητήρες είναι καλύτεροι ή πιο ανθεκτικοί από τους κινητήρες μεγαλύτερου κυβισμού. Όμως, ένα είναι σίγουρο: με την επίθεση των υβριδικών αυτοκινήτων και των ηλεκτρικών οχημάτων, ακόμη και τα turbo μπορεί να μην είναι σε θέση να σώσουν τον κινητήρα εσωτερικής καύσης.