“Passo Corto Virtuale”

Η Ferrari με κωδικό όνομα F12tdf είναι ούτε λίγο ούτε πολύ ένα εξελιγμένο μοντέλο της F12 Berlinetta , καθώς έχει 40 άλογα περισσότερα, πιο φαρδιά εμπρός ελαστικά για πιο ακριβές και ταχύτερο στρίψιμο και ένα σύστημα το οποίο ονομάζουν οι Ιταλοί “Passo Corto Virtuale” ή στα αγγλικά “Virtual Rear Wheelbase System” αλλά εγώ θα το πώ Σύστημα Διεύθυνσης των Οπίσθιων Τροχών (Σ.Δ.Ο.Τ.) για το οποίο γράφτηκε αυτό το άρθρο.

Τί είναι;

Το σύστημα αυτό της Ferrari δεν είναι το πρώτο σε όχημα. Κι άλλες εταιρείες στο παρελθον έχουν κατασκευάσει τέτοια συστήματα και τα ακολουθούν έως σήμερα (Porsche 911 Turbo, GT3, GT3RS). Το σύστημα αυτό προσπαθεί να κάνει το όχημα να στρίψει πιό αποτελεσματικά το οποίο σημαίνει πιο γρήγορα και με μεγαλύτερη ακρίβεια, βοηθώντας τον οδηγό να νιώσει ότι έχει ολοκληρωτικά τον έλεγχο στις στροφές. Εάν συγκρίνουμε ένα όχημα με το σύστημα αυτό και ένα όχημα χωρίς αυτό , θα δούμε ότι το πρώτο στρίβει καλύτερα με λιγότερες μοίρες κλίσης του τιμονιού απ’ότι  το δεύτερο όχημα χωρίς αυτό το σύστημα.

Εδώ θα δείτε ένα βίντεο με το οποίο η Ferrari εξηγεί όλα τα παραπάνω πολύ απλά. 

Σκελετός οχήματος!

Τι είναι;

Ο σκελετός είναι η βασική κατασκευή πάνω στην οποία στηρίζονται όλα τα μέρη ενός οχήματος ώστε να διαμορφωθεί και να κινηθεί, είναι στιβαρός και μπορούμε να τον παρομοιάσουμε με τον ανθρώπινο σκελετό ο οποίος είναι η κατασκευή στήριξης τους ανθρώπινου σώματος.

Ιστορία

Μέχρι τη δεκαετία του ’30, κάθε επιβατικό όχημα είχε ένα πλαίσιο (βάση) χωρισμένο από το σώμα του το οποίο στηριζόταν στο πλαίσιο. Η κατασκευή αυτή είναι γνωστή ως «σώμα πάνω σε πλαίσιο». Με τα χρόνια ο σχεδιασμός άλλαξε και έγινε όλος ο σκελετός ένα σώμα.

Βέβαια ακόμα και τώρα όλα τα βαρέα κυρίως οχήματα έχουν κατασκευή «σώμα πάνω σε πλαίσιο»

Λειτουργίες σκελετού

Οι βασικές λειτουργίες ενός σκελετού είναι οι εξής:

1.      Να στηρίξει τα μηχανικά μέρη και το σώμα του οχήματος
2.     Για την αντιμετώπιση στατικών και δυναμικών φορτίων, χωρίς αδικαιολόγητη εκτροπή ή παραμόρφωση

Αυτά περιλαμβάνουν:

•       Βάρος του σκελετού, των επιβατών και διάφορα φορτία από πρόσθετα βάρη.
•       Η κατακόρυφη και η στρεπτική συστροφή που μεταδίδεται μεταβαίνοντας σε ανώμαλες επιφάνειες.
•      Οι εγκάρσιες πλευρικές δυνάμεις που προκαλούνται από συνθήκες οδοστρώματος, πλευρικού ανέμου και οδήγηση του οχήματος
•      Η ροπή του κινητήρα και της μετάδοσης
•      Οι διαμήκεις δυνάμεις εφελκυσμού από την εκκίνηση και την επιτάχυνση, καθώς και η συμπίεση από την πέδηση
•      Ξαφνικές επιπτώσεις λόγω συγκρούσεων

Τύποι πλαισίων σύμφωνα με την κατασκευή:

•          Πλαίσιο τύπου σκάλας
  
•          Πλαίσιο τύπου Χ
•          Πλαίσιο μετατόπισης
•          Πλαίσιο μετατόπισης με σχήμα σταυρού
•          Περιμετρικό πλαίσιο

Υπάρχουν κι άλλοι τύποι πλαισίων:

Τύποι ράγας οι οποίοι είναι κατασκευασμένοι από ανθρακούχο χάλυβα ή από κράματα αλουμινίου με σκοπό να πετύχουν μια πιο ελαφριά κατασκευή. Στην περίπτωση που έχουμε διαχωρισμένο το σασί από το υπόλοιπο σώμα, τότε το πλαίσιο είναι κατασκευασμένο από δοκούς ή ράγες, τα οποία είναι κατασκευασμένα από χάλυβα.

Τύπος ράγας σχήματος C: είναι μέχρι τώρα ο πιο διαδεδομένος τύπος πλαισίου. Είναι κατασκευασμένος από ένα επίπεδο κομμάτι χάλυβα το οποίο ρολάρεται ώστε να δημιουργηθεί το σχήμα C κατά μήκος του οχήματος.

Τύπος ράγας σχήματος U: είναι ο τύπος όπου μπορεί να είναι είτε οι κολώνες του οι μπροστινές προς τα πάνω είτε ανάποδα. Δεν είναι πολύ διαδεδομένα χάρη στην αδυναμία τους στη σκουριά, ωστόσο τα βρίσκουμε σε μοντέλα της Chevrolet μεταξύ του 1936-1954.

Τύπος ράγας σε σχήμα κουτιού: κανονικά, τα πλαίσια αυτά δημιουργούνται συγκολλώντας δυο ράγες τύπου C για να σχηματίσουν έναν ορθογώνιο σωλήνα. Με τις νέες μεθόδους όμως, χρησιμοποιούμε μια κατεργασία όμοια με αυτή που κατασκευάζουμε C τύπους.

Το 1960 τα πλαίσια τύπου «κουτί» των συμβατικών αμερικάνικων οχημάτων ήταν πονταρισμένα κατά μήκος της συναρμογής, αλλά λόγω των αγώνων NASCAR η συναρμογή ήταν πέρα για πέρα κολλημένη ως ραφή για περισσότερη στιβαρότητα στην κατασκευή.

Χαρακτηριστικά του σχεδιασμού

Ενώ εμφανίζονται με την πρώτη ματιά ως ένα απλό σχήμα από μέταλλο, τα πλαίσια συναντούν 

μεγάλες ποσότητες πίεσης και κατασκευάζονται αναλόγως. Το πρώτο ζήτημα που εξετάζεται είναι

 το ύψος της δικού ή το ύψος της κάθετης πλευράς ενός πλαισίου. Όσο ψηλότερο είναι το πλαίσιο,

 τόσο ανθεκτικότερο είναι στην κατακόρυφη κάμψη όταν εφαρμόζεται δύναμη στην κορυφή του 

πλαισίου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα ημιφορτηγά έχουν ψηλότερες ράγες πλαισίου 

από άλλα οχήματα αντί να είναι απλώς παχύτερα.

Πηγή: Wikipedia

Υπερτροφοδότης (Supercharger)!

Όπως είναι λογικό μετά τη θεωρία-πράξη και τη συζήτηση των υπερσυμπιεστών έρχεται στο τραπέζι η συζήτηση των υπερτροφοδοτών. Γι’ αυτό ως μια ενημερωτική μηχανολογική πλατφόρμα που είμαστε σας παραθέτουμε στοιχεία για το τι είναι και σε τι βοηθάει ο υπερτροφοδότης και προφανώς συγκρίνουμε τα δύο στοιχεία «ώθησης» της μηχανής ενός οχήματος ώστε να βρούμε σε τι είναι καλύτερο το ένα από το άλλο.

Τι είναι;

Υπερτροφοδότης είναι ένας κομπρέσορας αέρα ο οποίος αυξάνει την πίεση ή αν θέλετε την πυκνότητα του αέρα που εισέρχεται σε ένα κινητήρα εσωτερικής καύσης. Έτσι παίρνουμε σε κάθε κύκλο περισσότερο αέρα, καίμε περισσότερο καύσιμο κι ‘έτσι κάνουμε περισσότερη δουλειά αυξάνοντας τη δύναμη του κινητήρα.

Πως το κάνει;

Ο υπερτροφοδότης μπορεί να πάρει κίνηση μηχανικά με ιμάντες ή καδένα, γρανάζι ή τροχαλία, συνδεδεμένος στο στρόφαλο της μηχανής.

Πότε ξεκίνησε η χρήση του;

Το 1860 τα αδέρφια Philander και Francis Marion Roots ιδρυτές της «Roots Blower Company» στο Κόνερσβίλ της Ιντιάνα, κατασκεύασαν ένα τσόκ αέρα με σκοπό τη χρήση του σε υψικάμινο ή άλλες βιομηχανικές κατασκευές.

Το πρώτο παγκόσμιο εγχείρημα για κατασκευή οχημάτων μαζικής παραγωγής με χρήση υπερτροφοδότη έγινε από τη Μερσεντές με τα μοντέλα 6/25/40 και 10/40/65. Και τα δυο μοντέλα φορούσαν υπερτροφοδότες τύπου Roots τους οποίους ονόμαζαν «Kompressor» μοντέλα, κάτι το οποίο το βλέπουμε και σε πολλά μοντέλα των τελευταίων ετών.

Τύποι υπερτροφοδότη

Υπάρχουν δυο βασικοί τύποι οι οποίοι έχουν να κάνουν με τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η μεταφορά καυσίμου:

1.    Ο θετικής μετατόπισης (positive displacement)

2.    Ο δυναμικός (dynamic)

Με λίγα λόγια ο θετικής μετατόπισης παρέχει σχεδόν συνεχώς αυξημένη πίεση αέρα σε όλες τις στροφές της μηχανής, ενώ ο δυναμικός δεν τροφοδοτεί πίεση σε χαμηλές στροφές και αυξάνει όσο αυξάνουν οι στροφές.

Πιο αναλυτικά…

Οι αντλίες θετικής μετατόπισης παρέχουν όπως είπαμε σχεδόν πάντα σταθερά αέρα σε όλες τις στροφές της μηχανής, υπάρχει βέβαια μικρή διαρροή αέρα η οποία στις υψηλές στροφές είναι ασήμαντη.

Αυτές οι αντλίες χωρίζονται περαιτέρω σε εσωτερικής και εξωτερικής συμπίεσης (internal/external).

Οι υπερτροφοδότες τύπου Roots είναι μόνο εξωτερικής συμπίεσης.

·         Η εξωτερική συμπίεση αφορά αντλίες οι οποίες μεταφέρουν αέρα στην υπάρχουσα πίεση μέσα στη μηχανή. Αν αυτή λειτουργεί σε συνθήκες «ώθησης» (boost), τότε η πίεση στην πολλαπλή εισαγωγής είναι υψηλότερη από αυτή που έρχεται από τον υπερτροφοδότη (supercharger). Αυτό προκαλεί επιστροφές από τον κινητήρα στον υπερτροφοδότη μέχρι να φτάσουν σε ισορροπία (πίεσης αέρα). Αυτές οι επιστροφές είναι που πιέζουν το καύσιμο που εισέρχεται στον κινητήρα και αυτός είναι ο λόγος που δεν είναι αποδοτικές αυτές οι αντλίες όταν χρησιμοποιούνται σε πολύ υψηλά επίπεδα ώθησης. Όσο μικρότερη η ώθηση τόσο μικρότερες οι απώλειες, είναι και ο λόγος που είναι αποτελεσματικές αυτές οι αντλίες δηλαδή μετακινώντας αέρα σε χαμηλές διαφορές πίεσης, είναι άλλωστε και ο λόγος για τον οποίο κατασκευάστηκαν εξαρχής.

Όλοι οι υπόλοιποι τύποι αντλιών έχουν μια μικρή δόση εσωτερικής συμπίεσης:

·         Η εσωτερική συμπίεση είναι η συμπίεση αέρα μέσα στον ίδιο τον υπερτροφοδότη, ο οποίος σχεδόν στο σημείο της ώθησης μπορεί να τροφοδοτήσει ομαλά τον κινητήρα με λίγες ή καθόλου επιστροφές. Όταν η πίεση της ώθησης είναι ίση με την πίεση της της συμπίεσης του υπερτροφοδότη, δεν υπάρχουν επιστροφές. Αν η πίεση της ώθησης είναι μεγαλύτερη της πίεσης συμπίεσης τότε οι επιστροφές λειτουργούν όπως και στους τύπου Root που περιγράψαμε παραπάνω. Αυτού του είδους οι υπερτοφοδότες (εσωτερικής συμπίεσης) πρέπει να βρίσκουν τη χρυσή τομή με την αναμενόμενη πίεση ώθησης ώστε να δώσουν το καλύτερό τους από άποψη απόδοσης.

Οι δυναμικές αντλίες βασίζονται στην επιτάχυνση του αέρα σε υψηλές στροφές και τότε μετατρέπουν την ταχύτητα σε πίεση αέρα διαχέοντας ή μειώνοντάς τη.

Κατασκευαστικοί τύποι υπερτροφοδοτών

·         Με ιμάντα

·         Απευθείας σύνδεση (στο στρόφαλο)

·         Με γρανάζι

·         Με καδένα

Υπερτροφοδότης(Supercharger) εναντίον Υπερσυμπιεστή (Τούρμπο)

Εάν κάποιος τα βάλει σε μια σειρά θα δει ότι ίσως και να μην υφίσταται τελικά σύγκριση και αυτό γιατί έχουμε δυο εντελώς διαφορετικές λειτουργίες κατασκευασμένες για εντελώς διαφορετικούς λόγους.

·      Η υπερτροφοδότηση (supercharging) δεν συναντάται στους δρόμους εύκολα και έχει αντικατασταθεί από πολλές εταιρείες οχημάτων μαζικής παραγωγής, αν όμως δούμε αγώνες οχημάτων Top-Fuel, πυραυλοκίνητα κλπ θα δούμε ότι ο υπερτροφοδότης είναι η μόνη αξιόπιστη και πιο διαδεδομένη λύση. Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε δρόμους της Ευρώπης για παράδειγμα, εφόσον έχουν τεθεί τόσο αυστηροί κανόνες για τους ρύπους και ο υπερτροφοδότης εντός και εκτός εισαγωγικών «κλέβει» έργο από τον κινητήρα. Γενικά και με λίγα λόγια όταν η δύναμη είναι κυρίαρχος στόχος και όχι η απόδοση (ταχύτητα, κατανάλωση π.χ.) τότε χρησιμοποιείται ο υπερτροφοδότης.

·         Ο υπερσυμπιεστής από την άλλη είναι αυτός που θα συναντήσουμε πλέον τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότερα στα νέα μοντέλα συμβατικών οχημάτων για λόγους μείωσης κατανάλωσης σε συνδυασμό με downsizing για να γίνει αυτό εφικτό και να μη ξενερώσουμε που χάσαμε κάποιες εκατοντάδες «κυβικά» σε σχέση με το προηγούμενο μοντέλο που ίσως οδηγούσαμε, αλλά πλέον βλέπουμε ότι έχουμε μικρές οβίδες στο δρόμο που καίνε όσο ένα παπί

(παράδειγμα της πλάκας βέβαια) και τρέχουν σα να έχουμε στα χέρια μας παλαιότερης τεχνολογίας 16άρια ή ακόμα και 18άρια ατμοσφαιρικά. Ο υπερσυμπιεστής είναι αυτό που λέμε καινοτομία, είναι αυτό που συναντάμε παντού, είναι αυτό που είναι το επόμενο βήμα, είναι αυτό που έγινε μόδα.

*Συμπερασματικά λοιπόν θα επιλέξω να είμαι ουδέτερος και δε θα επιλέξω πλευρά όχι γιατί απευθύνομαι σε κόσμο και δε θέλω να παρεξηγηθώ, αλλά γιατί αντικειμενικά πιστεύω ότι το κάθε πράγμα είναι για συγκεκριμένο σκοπό και είναι επιλογή του καθενός η χρήση τους και ο σκοπός τους. Απλά το ένα το συναντάς παντού  , το ακούς συνέχεια, ενώ το άλλο θα το δεις και θα το ακούσεις σε συγκεκριμένες καταστάσεις με συγκεκριμένης τεχνολογίας και σκοπού οχήματα χωρίς όμως αυτό να είναι η αιτία να χάσει πόντους αξίας της δουλειάς του.

Υβριδικό (ηλεκτρικό) τούρμπο!

Ο υβριδικός υπερσυμπιεστής είναι ηλεκτρικός και περιλαμβάνει μια τουρμπίνα – γεννήτρια και ένα κομπρέσορα επίσης υψηλών ταχυτήτων. Το ηλεκτρικό μοτέρ τρέχει με περιστροφή 120.000 στροφών/λεπτό (rpm) και όταν χρησιμοποιείται ως γεννήτρια παράγει πάνω από 98% ρεύμα. Η σωστή απόδοση του ηλεκτρισμού είναι σημαντική μιας και δεν υπάρχει μηχανική σύνδεση μεταξύ τουρμπίνας και κομπρέσορα. Με λίγα λόγια κομπρέσορας και τουρμπίνα είναι ανεξάρτητα μεταξύ τους. Έτσι ο υβριδικός υπερσυμπιεστής έχει καλύτερη απόδοση από έναν συμβατικό.

Κατασκευή

Ο υπερσυμπιεστής στηρίζει ένα ηλεκτρικό μοτέρ το οποίο περιέχει μόνιμους μαγνήτες ώστε να δημιουργούν ηλεκτρισμό σε αντίθεση με τα επαγωγικά μοτέρ τα οποία δημιουργούν ηλεκτρισμό μέσω μαγνητικού πεδίου μέσα σε ένα κέλυφος. Τα πλεονεκτήματα θα τα δούμε παρακάτω.

Επιτάχυνση

Όταν ο οδηγός αφήνει το γκάζι, ο υβριδικός υπερσυμπιεστής λειτουργεί ως ηλεκτρικός supercharger. Ο κομπρέσορας τροφοδοτείται μερικώς από την ενέργεια που υπάρχει στο σύστημα κι’ έτσι του επιτρέπει να επιταχύνει κανονικά σε λιγότερο από 500 ms (μίλι σέκοντ). Αυτό σημαίνει ότι έχουμε μηδενική υστέρηση το οποίο σημαίνει ότι έχουμε καλύτερη απόδοση από τους συμβατικούς twin scroll για παράδειγμα.

Επειδή υπάρχει ξεχωριστά ο κομπρέσορας και στέλνει πληροφορίες ο εγκέφαλος μπορεί να δέχεται ακριβέστερα τα δεδομένα του στοιχειομετρικού μίγματος κι’ έτσι να έχουμε πιο ακριβή και ολοκληρωμένη καύση. Δηλαδή ελέγχουμε τον αέρα που εισέρχεται και την πίεση  μέσω της ταχύτητας του κομπρέσορα, κάτι δηλαδή που δεν γίνεται στους συμβατικούς τούρμπο γιατί εκεί ελέγχεται ο αέρας μέσω του Λ και MAF.

Απόθεμα ενέργειας

Στις υψηλές στροφές του κινητήρα δημιουργείται περισσότερη ενέργεια από την τουρμπίνα απ’ ότι χρειαζόμαστε για τον κομπρέσορα. Οπότε η περίσσεια ενέργεια χρησιμοποιείται για να γεμίσει την «αποθήκη» ενέργειας του συστήματος ώστε στα επόμενα φορτία (πατήματα) να μην υπάρχει υστέρηση.

Πλεονεκτήματα

•          Εξοικονόμηση χώρου και ελευθερία τοποθέτησης εφόσον η τουρμπίνα και ο κομπρέσορας είναι ανεξάρτητα.
•          Εισαγωγή πυκνότερου αέρα μειώνοντας το μήκος των αυλών εισαγωγής και αυξάνοντας το μέγεθος του ρότορα του κομπέσορα.
•          Ελέγχοντας ο εγκέφαλος τα επίπεδα της πίεσης υπάρχει ακριβέστερη πρόβλεψη για την καύση στους κυλίνδρους.

 *Αυτό είναι το μέλλον...

Υπερσυμπίεση (ή υπερπλήρωση;;)!

Ο υπερσυμπιεστής είναι μια μονάδα η οποία  στην ουσία προκαλεί  μια εξαναγκασμένη «διέγερση» η οποία εκτελείται μέσω ενός στροβιλοκινητήρα, ο οποίος αυξάνει την απόδοση και τη δύναμη του κινητήρα μέσω εισαγωγής- στο θάλαμο καύσης - περισσότερου αέρα.

Απλά και κατανοητά

Η διαδικασία είναι απλή: εισάγεται αέρας στο πρώτο τμήμα της τουρμπίνα (τμήμα εισαγωγής) ψύχεται στο ψυγείο (ιντερκούλερ) και πετάγεται με πίεση στο θάλαμο καύσης (αναλογικά πετάγεται και περισσότερο καύσιμο ώστε στοιχειομετρικά το μίγμα να είναι κατάλληλο για να αποδώσει το όχημα) από τον οποίο τα καυσαέρια κινούν το 2^ο τμήμα του συστήματος υπερπίεσης (τμήμα εξαγωγής) και καταλήγουν στο σύστημα της εξάτμισης και από εκεί στο περιβάλλον.

Λίγη ιστορία πρίν το ζουμί

Η «εξαναγκασμένη εισαγωγή» εμφανίστηκε στα τέλη του 19^ου αιώνα, όταν ο Γκότλεμπ Ντάιμλερ σχεδίασε την τεχνική στην οποία μία αντλία κινούμενη μηχανικά (με γρανάζι) εισήγαγε αέρα σε ένα Μ.Ε.Κ. Ο υπερσυμπιεστής (ή για πολλούς αεροσυμπιεστής) εφευρέθηκε από από ένα σουηδό μηχανικό τον Γκεμπρίντερ Μπέχι, ο οποίος είχε την ιδέα το 1905 να χρησιμοποιήσει ένα κομπρέσορα κινούμενο μέσω καυσαερίων ώστε να εξαναγκάσει αέρα να μπεί στο θάλαμο καύσης και να αυξήσει την ισχύ του κινητήρα. Το σχέδιο αυτό βέβαια πήρε ακόμη 20 χρόνια ώστε η ιδέα να εκτελεστεί και να τελειοποιηθεί. Οι υπερσυμπιεστές πρώτα βγήκαν στην παραγωγή το 1920 και χρησιμοποιήθηκαν σε κινητήρες αεροσκαφών.

Αρχή λειτουργίας (το ζουμί)

Σε φυσιολογικώς αναρροφημένους εμβολοφόρους κινητήρες, τα αέρια εισαγωγής αντλούνται ή "πιέζονται" στον κινητήρα με ατμοσφαιρική πίεση γεμίζοντας το ογκομετρικό κενό που προκαλείται από την προς τα κάτω διαδρομή του εμβόλου (υποπίεση) π.χ. όπως όταν ρίχνουμε σταγόνες με σύριγγα. Η ποσότητα του αέρα που υπάρχει στο θάλαμο καύσης σε σχέση με τη θεωρητική ποσότητα αέρα που θα υπήρχε εάν ο κινητήρας μπορόυσε να διατηρήσει την ατμοσφαιρική του πίεση σταθερή, ονομάζεται ογκομετρική απόδοση. Ο υπερσυμπιεστής έχει στόχο να αυξήσει την ογκομετρική απόδοση του κινητήρα αυξάνοντας την πυκνότητα του αέρα

που εισάγεται αυξάνοντας την ισχύ ανά κύκλο του κινητήρα.

Στην αυτοκινητοβιομηχανία όταν λέμε «boost» (ώθηση) αναφερόμαστε στη διαφορά της παραπάνω πίεσης που υπάρχει στην εισαγωγή ενός κινητήρα με υπερσυμπιεστή σε σχέση με ένα ατμοσφαιρικό μοτέρ. Τα επίπεδα πίεσης αναγράφονται με διάφορα όργανα τα οποία μετρούν σε bar, psi ή και kPa.

Όταν υπερ-ωθούμε (overboosting) ένα κινητήρα υπάρχουν και συνέπειες: προανάφλεξη, υπερθέρμανση και δημιουργία  μεγάλων τάσεων εσωτερικά του κινητήρα. Για παράδειγμα για να αποφύγουμε την κρουστική καύση (πειράκια), η πίεση στην εισαγωγή δεν πρέπει να είναι υψηλή γι’ αυτό την ελέγχουμε με κάποια μέσα. Ένα από αυτά είναι η wastegate (βαλβίδα ανακουφίσεως) η οποία την περίσσια ενέργεια που οδεύει στην τουρμπίνα, αυτή η βαλβίδα τη στέλνει κατευθείαν στην εξάτμιση, οπότε και μειώνει την πίεση της τουρμπίνας.

Η χρονική καθυστέρηση του τούρμπο (Turbo lag)

Είναι η καθυστέρηση στην αλλαγή του φορτίου μέχρι να ανακάμψει η απόδοση. Όταν το φορτίο (γκάζι) είναι υψηλό (πατημένο) και το μειώσουμε, στην επόμενη απότομη γκαζιά δεν θα λειτουργήσει αμέσως το τούρμπο με αποτέλεσμα να υπάρχει καθυστέρηση. Αυτό έχει να κάνει με το χρόνο που χρειάζονται τα καυσαέρια και η τουρμπίνα ώστε να παράξουν την απαιτούμενη «ώθηση». Η αδράνεια, η τριβή και το φορτίο του συμπιεστή είναι οι παράγοντες στους οποίους οφείλεται αυτή η υστέρηση.

 *οι superchargers δεν έχουν αυτό το πρόβλημα γιατί κινούνται άμεσα από το στρόφαλο και όχι από τα καυσαέρια. Περισσότερα σε επόμενο άρθρο.

Κατηγορίες υπερσυμπιεστών

·         Twin turbo ή bi turbo είναι μια κατηγορία στην οποία έχουμε δυο χωριστούς υπερσυμπιεστές οι οποίοι δουλεύουν είτε σε σειρά είτε παράλληλα. Όταν δουλεύουν με παράλληλη διάταξη και οι δυο υπερσυμπιεστές τροφοδοτούνται με τα μισά καυσαέρια του κινητήρα. Στη διάταξη εν σειρά ο ένας λειτουργεί σε χαμηλές στροφές, και ο δεύτερος λειτουργεί σε υψηλές. Στην εν σειρά διάταξη το turbo lag είναι μειωμένο, αλλά πνίγουν το μοτέρ μας οι πολλές σωληνώσεις.

Twin scroll είναι οι υπερσυμπιεστές οι οποίοι έχουν δύο εξόδους για τα καυσαέρια (για παράδειγμα σε έναν τετρακύλινδρο κινητήρα με σειρά καύσης 1-3-2-4 οι 1-4 διώχνουν από τη μία έξοδο και οι 2-3 από την άλλη)  και δύο πτερύγια στον στρόβιλο ένα μικρότερο για άμεση απόκριση (μηδενικό lag) και ένα για μεγαλύτερη απόδοση. Με αυτό τον τρόπο μειώνεται η θερμοκρασία των καυσαερίων και τα οξείδια του αζώτου (ρύποι) και έχουμε μεγαλύτερη απόδοση της τουρμπίνας.

*Σύμπερασμα: Όταν υποκλίνονται οι Ιάπωνες στο τούρμπισμα, τότε ο κόσμος να γυρίσει ανάποδα είναι ένα τεχνολογικό θαύμα-με πολλές συνέπειες βέβαια....

Κρουστική καύση!

Τι είναι;

Κρουστική καύση είναι το φαινόμενο, στο οποίο μια αρχικά ομαλά εξελισσόμενη καύση μεταβαίνει ακαριαία σε εκρηκτικής μορφής καύση ολόκληρου του υπόλοιπου άκαυστου μίγματος.

Που οφείλεται;

Οφείλεται στην εκτεινόμενη «εκτοπιστική» συμπίεση, κατά την οποία το άκαυστο μίγμα περιορίζεται σε συνεχώς μικρότερο χώρο από το μέτωπο της κανονικής φλόγας κι’ετσι αυξάνεται η θερμοκρασία του (μεγαλύτερη από αυτή που υπάρχει στη φάση της συμπίεσης), οπότε το άκαυστο μίγμα αυταναφλέγεται. Η αυτανάφλεξη του άκαυστου μίγματος προκαλεί μια τοπική ανύψωση της πίεσης και της θερμοκρασίας. Αυτή η τοπική ανύψωση της πίεσης έχει ως αποτέλεσμα η πίεση να διαδίδεται ταχύτερα από τη θερμότητα. Τα κύματα πίεσης διαδίδονται με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου και ανακλώνται στα τοιχώματα του κυλίνδρου, με συνέπεια το μεταλλικό ήχο (πειράκια).

Η αύξηση της πίεσης και της θερμοκρασίας συντελούν στην αύξηση της μεταφοράς της θερμότητας από τα τοιχώματα του κυλίνδρου, με αποτέλεσμα τη μείωση του βαθμού απόδοσης και την αύξηση της κατανάλωσης καυσίμου. Λόγω των ισχυρών δυνάμεων που αναπτύσσονται και τα βίαια ωστικά κύματα τα μηχανικά μέρη (βαλβίδες, έμβολα, έδρανα, άξονες κλπ.) καταπονούνται και φθείρονται πάρα πολύ με αποτέλεσμα την καταστροφή του κινητήρα. Επίσης κατά την κρουστική καύση δημιουργούνται με το καυσαέριο και επιβλαβείς ρύποι όπως αλδεΰδες και υπεροξείδια.

Μέθοδοι για την αποφυγή της κρουστικής καύσης είναι:

1.    Η προσθήκη στο καύσιμο κατάλληλων ουσιών, όπως ο τετρααιθυλιούχος (TEL) και ο τετραμεθυλιούχος (TML) μόλυβδος, με τις οποίες αυξάνεται η αντικρουστική ικανότητα της βενζίνης που εκφράζεται με τον αριθμό οκτανίου.

2.    Η μείωση της σχέσης συμπίεσης.

3.  Η έγχυση του καυσίμου σε συνδυασμό με τη λεγόμενη στρωματική γόμωση του κυλίνδρου, δηλαδή ανομοιογενές μίγμα, το οποίο είναι πλουσιότερο στην περιοχή ανάφλεξης,

4.    Η κατασκευή του θαλάμου καύσης με απλή και συγκεντρωτική μορφή με τον αναφλεκτήρα στο κέντρο.

5.    Η τοποθέτηση δυο αναφλεκτήρων, όταν είναι κατασκευαστικά δυνατόν, οπότε ο χρόνος καύσης μειώνεται στο μισό.

6.    Η καλύτερη ψύξη του κινητήρα.

7.    Η αύξηση των στροφών, που αυξάνει την ταχύτητα του μετώπου της φλόγας.

8.    Ο κανονικός στροβιλισμός του μίγματος.

9.    Η ανακύκλωση του καυσαερίου που μειώνει τη μέγιστη θερμοκρασία καύσης.

10.  Η διάσπαση (σχάση) του καυσαερίου που μειώνει τον κίνδυνο κρουστικής καύσης, επειδή απορροφάται θερμότητα, με αποτέλεσμα τη μείωση της μέγιστης θερμοκρασίας και πίεσης. Κυρίως, το CO₂  διασπάται σε CO και Ο₂ , αλλά υπάρχει και μια πολύ μικρή διάσπαση H₂O. Η διάσπαση του CO₂  ξεκινά στου 1000⁰C. Η θερμοκρασία καύσης είναι μικρή στα φτωχά μίγματα και γι’ αυτό αυτά δεν εμφανίζουν διάσπαση. Επίσης είναι περιορισμένη η διάσπαση καυσαερίου στα πλούσια μίγματα, στα οποία η συγκέντρωση οξυγόνου είναι ήδη υψηλή, λόγω ατελούς καύσης.

Παράγοντες που ευνοούν την κρουστική καύση:

1.    Η αύξηση της προπορείας έναυσης (αβάνς), επειδή τότε αυξάνεται η μέγιστη πίεση του κύκλου.

2.    Η αύξηση του φορτίου του κινητήρα (π.χ. απότομο γκάζι).

3.    Η υπερπλήρωση.

4.    Η αύξηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος.

5.    Η μείωση της υγρασίας του αέρα.

  6.    Όταν το μίγμα είναι στοιχειομετρικό, ελλατώνεται ο χρόνος καύσης, δηλαδή ο χρόνος που μεσολαβεί από τη στιγμή του σπινθιρισμού έως την ανάπτυξη της μέγιστης πίεσης. Η μείωση του χρόνου καύσης ευνοεί την κρουστική καύση.

Τι μπορεί να κάνει ο οδηγός στο δρόμο όταν οδηγώντας αντιληφθεί «πειράκια»;

Μπορεί να μειώσει τη σχέση μετάδοσης στο κιβώτιο ταχυτήτων. Με τον τρόπο αυτό, αυξάνεται η μεταφερόμενη ροπή στους τροχούς και υποβοηθείται η επιτάχυνση του οχήματος. Συνεπώς, η δυσμενής λειτουργική αυτή κατάσταση αντιμετωπίζεται σε συντομότερο χρόνικό διάστημα.

Πηγή: Μ.Ε.Κ. 1 Δρ. Περικλής Γ. Χασιώτης

Αισθητήρας θερμοκρασίας!

Σε ένα όχημα, ο αισθητήρας θερμοκρασίας κινητήρα πληροφορεί την Μονάδα Ελέγχου

Κινητήρα (Engine Control Unit / ΕCU) για τη θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού, άρα την μέση θερμοκρασία λειτουργίας του κινητήρα. Η πληροφορία αυτή είναι εξαιρετικά σημαντική για τον καθορισμό του χρόνου ψεκασμού, του χρόνου ανάφλεξης, ρύθμιση ρελαντί, λειτουργία της βαλβίδας EGR και πολλών ακόμα υποσυστημάτων.

Που βρίσκεται; 

Ο αισθητήρας αυτός βρίσκεται στο σώμα του κινητήρα, κοντά στην κυλινδροκεφαλή και

στην έξοδο του νερού ψύξης. 

Κατασκευή

Αποτελείται από μια αντίσταση αρνητικού θερμικού συντελεστή (θερμίστορ NTC), δηλ. η τιμή της αντίστασής του μειώνεται όσο αυξάνει η θερμοκρασία. Η φίσα του αισθητήρα έχει δυο επαφές για την σύνδεσή του με την ECU. Εσωτερικά στην ECU υπάρχει μια αντίσταση σταθερής τιμής συνδεδεμένη σε σειρά με το θερμίστορ. Η γραμμή τροφοδοτείται με τάση 5V. Καθώς μεταβάλλεται η τιμή της αντίστασης στο θερμίστορ ανάλογα με τη θερμοκρασία, μεταβάλλεται η ένταση στο κύκλωμα, επομένως μεταβάλλεται και η πτώση τάσης στην αντίσταση σταθερής τιμής. Αυτή την τιμή τάσης διαβάζει η ECU για να υπολογίσει τη θερμοκρασία.