Το turbocharger ή αλλιώς στα ελληνικά υπερσυμπιεστής καυσαερίων είναι ένα επιπλέον μηχάνημα που μέσω δύο στροβίλων εκμεταλλεύεται τη γρήγορη κίνηση των καυσαερίων κατά την εξαγωγή τους από τον κινητήρα για την τροφοδότηση του κινητήρα με επιπλέον μείγμα, το οποίο συμβάλει στην αύξηση της απόδοσης.
Εξωτερικά, το turbo χωρίζεται σε τέσσερα βασικά μέρη, τα οποία είναι το φίλτρο αέρα, το κέλυφος αέρα (compressor housing), το κέλυφος εδράνων (bearing housing) και το κέλυφος καυσαερίων (turbine housing).
Στο κέλυφος του αέρα, ο αέρας εισέρχεται και με τη βοήθεια του συμπιεστή οδηγεί το συμπιεσμένο αέρα στην εισαγωγή της μηχανής.
Το κέλυφος εδράνων είναι ο ενδιάμεσος χώρος που χωρίζει το κέλυφος του αέρα από αυτό των καυσαερίων και είναι ο χώρος που φέρει τα έδρανα, τα οποία μπορεί να είναι είτε κουζινέτα είτε ρουλεμάν, και ουσιαστικά πάνω σε αυτά στηρίζεται ο άξονας του turbo. Επίσης, το κέλυφος των εδράνων λιπαίνεται με λάδι, το οποίο μπορεί να προέρχεται από τη μηχανή ή από το ίδιο το turbo.
Στο κέλυφος των καυσαερίων, εισέρχονται τα καυσαέρια, καθώς ενώνεται με την εξαγωγή της μηχανής, και με την ταχύτητα που έχουν, εξέρχονται και οδηγούνται προς την εξάτμιση.
Εσωτερικά, τα turbo περιλαμβάνουν τέσσερα βασικά μέρη: το στροφείο, τα ρουλεμάν και κουζινέτα, το nozzle ring, αλλά και το ρότορα και τον άξονα.
Το στροφείο βρίσκεται μέσα στο κέλυφος του αέρα και είναι ουσιαστικά αυτό που παρασύρει τον αέρα της ατμόσφαιρας προς το εσωτερικό του κελύφους.
Τα ρουλεμάν και τα κουζινέτα είναι τα σημεία, στα οποία ακουμπά ο άξονας και βρίσκονται στο κέλυφος των εδράνων για να λιπαίνονται και να υπάρχουν όσο το δυνατόν λιγότερες τριβές, ώστε να κινείται ελεύθερα. Επίσης, υπάρχουν τρύπες στα ρουλεμάν και τα κουζινέτα, από τα οποία περνάει το λάδι.
Το nozzle ring είναι ένα δαχτυλίδι, το οποίο τοποθετείται στο κέλυφος των καυσαερίων. Ο ρόλος του είναι να κατευθύνει τα εισερχόμενα από την εξαγωγή της μηχανής καυσαέρια, με τέτοιο τρόπο ώστε να έχουν συγκεκριμένη φορά και να επιτυγχάνουν ομαλή και αποδοτική λειτουργία του κινητήρα.
Ο άξονας και ο ρότορας αποτελούνται από τον άξονα του turbo και την τουρμπίνα, δηλαδή το δεύτερο στροφείο του turbo, το οποίο βρίσκεται από την μεριά των καυσαερίων. Το στροφείο αυτό είναι που δίνει ζωή στο turbo, καθώς παίρνει κίνηση από τα καυσαέρια που εισέρχονται στο κέλυφος των καυσαερίων και μέσω αυτού κινείται ο άξονας και συνεπώς και το στροφείο του αέρα, με σκοπό να τροφοδοτήσει τον κινητήρα.
Η λειτουργία των turbo είναι σχετικά απλή και βασίζεται στην εκμετάλλευση της κινητικής ενέργειας που έχουν τα καυσαέρια κατά την έξοδό τους από τον κινητήρα.
Τα εξερχόμενα από τη μηχανή καυσαέρια εισέρχονται στο κέλυφος των καυσαερίων και αφού κάνουν μια περιστροφή μέσα στο κέλυφος, αποκτούν περισσότερη ταχύτητα και διέρχονται από το δαχτυλίδι της νόζλας, με αποτέλεσμα να ωθούν με μεγάλη ταχύτητα και δύναμη τα πτερύγια του ρότορα και να καταλήγουν στην εξάτμιση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να περιστρέφεται ο άξονας και μαζί του το στροφείο, το οποίο με τον στρόβιλο που δημιουργεί ρουφάει μεγάλες ποσότητες αέρα, τις οποίες συμπιέζει και τις ωθεί μέσω σωλήνων προς τη μηχανή. Ο ζεστός αέρας που δημιουργείται ψύχεται μέσω του intercooler, ενώ ο παραπανίσιος αέρας εκτονώνεται μέσω βαλβίβων. Το intercooler και η εκτονωτική βαλβίδα ή αλλιώς wastegate θα αναλυθούν σε επόμενα άρθρα.
Στα αυτοκίνητα του WRC, η τουρμπίνα γυρνάει με 150.000 στροφές το λεπτό, όπου στο Rally Μεξικό περιστρέφεται ακόμα γρηγορότερα λόγω του υψομέτρου και του αραιού αέρα, ενώ στο Rally Σουηδίας περιστρέφεται λιγότερο από 150.000 στροφές το λεπτό λόγω των ψυχρών θερμοκρασιών και του πυκνού αέρα.
Δείτε παρακάτω σχηματικά τα βασικά εξαρτήματα του turbo:
Post a Comment