Η λέξη «turbo» παραπέμπει σε σπορ αυτοκίνητα υψηλών επιδόσεων με απίστευτα γρήγορη επιτάχυνση, αλλά τα τελευταία χρόνια τα turbo έχουν γίνει συνηθισμένα ακόμη και στα πιο καθημερινά μοντέλα.
Η αύξηση της δημοτικότητας των turbo οφείλεται στην ικανότητά τους να αυξάνουν την απόδοση του κινητήρα και την οικονομία καυσίμου. Κινητήρες όπως οι EcoBoost της Ford ή οι TSI της Volkswagen, που χρησιμοποιούν turbo για να αυξήσουν την απόδοση τους, έχουν χαμηλότερο κόστος λειτουργίας και λιγότερες εκπομπές ρύπων. Σχεδόν όλοι οι σύγχρονοι πετρελαιοκινητήρες είναι υπερτροφοδοτούμενοι.
Είτε χρησιμοποιείται για την επίτευξη μεγαλύτερων επιδόσεων σε σπορ αυτοκίνητα, είτε για τη βελτίωση της απόδοσης των σουπερμίνι και των οικογενειακών αυτοκινήτων, ήρθε η στιγμή να μάθουμε τί κάνει ένα turbo και ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός υπερσυμπιεστή και ενός στροβιλοσυμπιεστή.
Τί είναι το Turbo
Για να καταλάβουμε τί είναι το turbo, αρκεί να θυμηθούμε τα μαθήματα φυσικής που κάναμε στο σχολέιο και το «τρίγωνο της φωτιάς» (καύσιμο, θερμότητα και αέρας). Αν αυξήσουμε έναν από αυτούς τους παράγοντες, σύμφωνα με τη θεωρία, αυξάνεται και το μέγεθος της φωτιάς.
Το turbo είναι ένας μεγάλος ανεμιστήρας που φυσά επιπλέον αέρα στον κινητήρα, είναι τόσο απλό. Μέσα στον κινητήρα ενός αυτοκινήτου, χιλιάδες μικρές, ελεγχόμενες φωτιές αναφλέγονται και σβήνουν κάθε δευτερόλεπτο. Όταν πατάμε το γκάζι, αυξάνουμε την ποσότητα καυσίμου σε αυτή τη φωτιά, δημιουργώντας έτσι μεγαλύτερη φωτιά και παράγοντας περισσότερη ισχύ.
Η θερμική πλευρά του τριγώνου της φωτιάς δεν μπορεί να αυξηθεί, επειδή η βενζίνη δεν μπορεί να ζεσταθεί περισσότερο. Αναφλέγεται και μετατρέπεται σε αέριο πάνω από μια ορισμένη θερμοκρασία. Αυτή είναι η αρχή βάσει της οποίας λειτουργούν οι κινητήρες εσωτερικής καύσης, οπότε δεν υπάρχει εκεί χώρος για βελτίωση.
Όσον αφορά την αύξηση της ποσότητας καυσίμου στο τρίγωνο, υπάρχει ένα όριο στο πόσο καύσιμο μπορεί να εγχυθεί με ασφάλεια σε έναν κινητήρα ώστε να παραμείνουν ελεγχόμενες αυτές οι αναφλέξεις. Οι εταιρείες μπορούν να κατασκευάσουν μεγαλύτερους κινητήρες που καίνε περισσότερο καύσιμο και επομένως παράγουν περισσότερη ισχύ, κάνοντας το αυτοκίνητο ταχύτερο, αλλά οι μεγαλύτεροι κινητήρες κοστίζουν περισσότερα χρήματα, χρησιμοποιούν περισσότερο καύσιμο και καταλαμβάνουν περισσότερο χώρο.
Ο αέρας, ο τελευταίος παράγοντας της εξίσωσης, προσφέρει τη λύση: αυξάνοντας την ποσότητα αέρα στο τρίγωνο της φωτιάς και θα έχουμε μεγαλύτερη φωτιά. Όποιος έχει κάνει κάμπινγκ ξέρει ότι ο αέρας βοηθά τη φωτιά. Εκεί βασίζεται ο στροβιλοσυμπιεστής.
Σε ένα σύστημα με turbo τα καυσαέρια περνούν μέσα από έναν μικρό ανεμιστήρα ή «τουρμπίνα» καθώς φεύγουν από τον κινητήρα με τεράστια ταχύτητα (περίπου 250.000 στροφές ανά λεπτό). Αυτός περιστρέφει μια άλλη τουρμπίνα, απέναντι από το turbo, που φέρνει καθαρό αέρα στον κινητήρα. Ο επιπλέον αέρας, σε συνδυασμό με τη θερμότητα από τα μπουζί και το καύσιμο με το οποίο λειτουργεί ο κινητήρας, κάνει μια μεγαλύτερη, πιο ισχυρή έκρηξη, σύμφωνα με τις αρχές του τριγώνου της φωτιάς.
Ενώ τα turbo έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για την αύξηση της ισχύος των αυτοκινήτων υψηλών επιδόσεων, τελευταία επιλέγονται ως μέσο μείωσης του συνολικού μεγέθους του κινητήρα ενός αυτοκινήτου. Γιατί ένας μικρός κινητήρας με turbo είναι σε θέση να παράγει την ίδια ισχύ με έναν μεγαλύτερο ατμοσφαιρικό κινητήρα, αλλά με μικρότερη κατανάλωση καυσίμου και λιγότερες εκπομπές ρύπων.
Πώς λειτουργεί ένας υπερσυμπιεστής;
Οι υπερσυμπιεστές λειτουργούν με την ίδια αρχή: πιέζουν περισσότερο αέρα στον κινητήρα του αυτοκινήτου, επιτρέποντας μεγαλύτερες εκρήξεις και περισσότερη ισχύ. Η κύρια διαφορά μεταξύ στροβιλοσυμπιεστών και υπερσυμπιεστών είναι ότι ενώ οι στροβιλοσυμπιεστές τροφοδοτούνται από τα καυσαέρια του κινητήρα, οι υπερσυμπιεστές κινούνται από τον ίδιο τον κινητήρα: ένας υπερσυμπιεστής κινείται (συνήθως) από έναν ιμάντα συνδεδεμένο στον κινητήρα.
Και ενώ χρειάζεται λίγη ισχύ για να λειτουργήσει, η ισχύς που αποκτάται από τον επιπλέον αέρα που εισέρχεται στον κινητήρα υπερτερεί της ποσότητας ισχύος που απαιτείται για τη λειτουργία του ίδιου του υπερσυμπιεστή.
Οι υπερσυμπιεστές τείνουν να μην είναι τόσο αποδοτικοί όσο τα turbo, αλλά ορισμένα αυτοκίνητα, όπως η Jaguar F-Type R, εξακολουθούν να τους χρησιμοποιούν, ενώ η Volkswagen συνδύασε έναν υπερσυμπιεστή με έναν στροβιλοσυμπιεστή στο VW Golf TSI προηγούμενης γενιάς, κάτι που ονόμασε «twin charging.
Συμπέρασμα
Η θεωρία πίσω από τους στροβιλοσυμπιεστές και τους υπερσυμπιεστές δεν είναι περίπλοκη. Είναι σαν να φυσάς μια φωτιά για να την κάνεις μεγαλύτερη. Προφανώς, η πρακτική εφαρμογή των turbo πρέπει να ελέγχεται προσεκτικά και οι μηχανικοί την έχουν βελτιώσει με την πάροδο των ετών, προσθέτοντας στοιχεία όπως τα intercoolers, που ψύχουν τον αέρα, επιτρέποντάς του να συμπιέζεται και να είναι πιο αποτελεσματικός στη λειτουργία του turbo. Όμως οι στροβιλοσυμπιεστές και οι υπερσυμπιεστές είναι απλώς ανεμιστήρες που φυσούν επιπλέον αέρα στον κινητήρα για να παρέχουν περισσότερη ισχύ.
Αποκλειστική συνεργασία: Carbuyer
Απόδοση Χριστίνα Μυρτώ Σταθάκη
