Συνοπτικά θα αναφέρω τον τρόπο λειτουργίας μιας τουρμπίνας :

 

Tα καυσαέρια που παράγονται απο τον κινητήρα και φεύγουν από την εξάτμιση έχουν σημαντική κινητική ενέργεια,το turbo μπήκε στην μέση του συστήματος αυτού για να εκμεταλλεύτει ακριβώς αυτή την ενέργεια τον καυσαερίων.Τα καυσαέρια λοιπόν περιστρέφουν την φτερωτή της τουρμπίνας η οποία με την σειρά της περιστρέφει τον συμπιεστή που έχει στην άλλη άκρη του άξονα της.Ο συμπιεστής λοιπόν απορροφά μεγάλες μάζες αέρα αυξάνοντας τους την  πίεση και τις τροφοδοτεί στους κυλίνδρους επιτυγχάνοντας έτσι τρομερή αύξηση ιπποδύναμης και ροπής.Ο συμπιεστής με την τουρμπίνα είναι κεντρατισμένοι σε έναν άξονα που δουλεύει σε ρουλεμάν.Το όλο σύστημα λιπαίνεται με λάδι που διοχετεύεται υπό πίεση.

 

 

Πατήστε εδώ για το βίντεο

 

 

Λόγος A/R

A/R (Area/Radius) ή λόγος επιφάνειας/ακτίνας περιγράφει το γεωμετρικό χαρακτηριστικό όλων των σαλιγκαριών συμπιεστή ή στροβίλου. Αυτό ερμηνεύεται ως: επιφάνεια διατομής διαιρεμένη με την ακτίνα απο το κέντρο περιστροφής της φτερωτής συμπιεστή ώς το κέντρο της επιφάνειας συμπίεσης. Για καλύτερη κατανόηση, υπάρχει η παρακάτω εικόνα:

 

Η αναλογία A/R είναι διαφορετική για τον συμπιεστή και τον στρόβιλο και περιγράφεται ώς εξής:

A/R συμπιεστή: η απόδοση του turbo έχει άμεση σχέση με το A/R του συμπιεστή. Το μεγαλύτερο A/R προτιμάται σε περιπτώσεις που θέλουμε μεγαλύτερη παροχή σε χαμηλές πιέσεις και το μικρότερο A/R το θέλουμε σε περιπτώσεις με μεγαλύτερη πίεση υπερπλήρωσης. Παρόλο που ο λόγος A/R του συμπιεστή παίζει μεγάλο ρόλο στην πραγματική απόδοση του turbo, οι εταιρίες δεν παρέχουν επιλογές ώς προς τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του συμπιεστή.

A/R στροβίλου: Ο λόγος A/R του στροβίλου παίζει μεγάλο ρόλο στην απόδοση του turbo μιας και καθορίζει την ικανότητα ροής του. Χρησιμοποιώντας μικρότερο A/R στροβίλου θα αυξήσουμε την ταχύτητα που χτυπούν τα καυσαέρια την φτερωτή. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα καλύτερη αύξηση της πίεσης σε χαμηλότερο φορτίο του κινητήρα και γρηγορότερη αύξηση της πίεσης. Αυτό όμως έχει και το τίμημα του: Το μικρό A/R στροβίλου προκαλεί πιο εφαπτομενική (πλάγια)πρόσκρουση των καυσαερίων στη φτερωτή οπότε και μειώνεται η ροηκότητα των καυσαερίων στις υψηλότερες στροφές του κινητήρα, με αποτέλεσμα να βλέπουμε οτι το turbo "ψοφάει" απο κάποιες στροφές και μετά ώς τον κόφτη επειδή αυξάνεται η πίεση των καυσαερίων μέσα στον στρόβιλο (και όχι μέσα στην εξάτμιση)

Στον αντίποδα, μεγαλύτερο A/R στροβίλου συνεπάγεται χαμηλότερη ταχύτητα καυσαερίων και μεγαλύτερο lag για την αύξηση της πίεσης. Τα καυσαέρια χτυπουν την φτερωτή του στροβίλου πιο κάθετα αυξάνοντας την ροηκότητα τους με αποτέλεσμα λιγότερη πίεση στο μαντέμι και καλύτερη ισχύ όσο ανεβαίνουν οι στροφές του κινητήρα.

Συνεπώς, όταν επιλέγουμε τουρμπίνα η επιλογή του A/R του στροβίλου θα πρέπει να γίνει με τέτοιο τρόπο ανάλογα με την επιθυμητή απόδοση του κινητήρα: καλύτερη απόκριση πίεσης στης χαμηλές στροφές και πτώση ισχύος στις υψηλές, ή ψόφιο κινητήρα στις χαμηλές στροφές και υψηλή ιπποδύναμη και διατήρηση της στις υψηλότερες στροφές.

Ας κάνουμε ένα ρεαλιστικό παράδειγμα. Έστω δύο ίδιοι κινητήρες με turbo GT30R. Η μόνη διαφορά των τουρμπινών είναι το A/R στροβίλου.

-- Κινητήρας Νο. 1 με A/R 0.63

-- Κινητήρας Νο. 2 με A/R 1.06

 

 

Τι συμπεράσματα βγάζουμε?

-- Κινητήρας Νο. 1: Με χαμηλότερο A/R 0.63 ο κινητήρας αποδίδει ροπή στις χαμηλότερες στροφές και καλύτερη απόκριση πίεσης σε χαμηλό φορτίο. Πολλοί θα το χαρακτήριζαν σαν πιο εύχρηστο κινητήρα για οδήγηση στον δρόμο και την πόλη και τάση του κινητήρα για ομαλότερη απόδοση ροπής αλλά με πτώση ροπής και ιπποδύναμης όσο οι στροφές του κινητήρα αυξάνονται.

-- Κινητήρας Νο.2: Ο κινητήρας με τουρμπίνα με μεγαλύτερο A/R 1.06 έχει καλύτερη απόδοση στις υψηλές στροφές, αλλά έρχεται κλωτσιά ιπποδύναμης απότομα θυσιάζοντας την απόδοση στις χαμηλότερες στροφές. Το μεγαλύτερο "σαλιγκάρι" του στροβίλου θα συνεχίζει να περιορίζει την πίεση των καυσαερίων στις υψηλές στροφές με αποτέλεσμα καλύτερη μέγιστη ιπποδύναμη. Αυτό επίσης θα αυξήσει και το lag, δηλαδή τον χρόνο και το εύρος στροφών που θα χρειαστεί για να επιτύχουμε μέγιστη πίεση υπερπλήρωσης. Ο κινητήρας Νο. 2 δεν είναι κατάλληλος για χρήση πόλης αλλά για αγωνιστική χρήση μιας και θα αποδίδει την μέγιστη ισχύ του κοντά στον κόφτη.

Υποθετικός κινητήρας Νο. 1 (αγνοείστε τα νούμερα): υψηλή ροπή στις μεσαίες στροφές, άμεση αύξηση ροπής χαμηλά και πτώση ροπής στις υψηλές στροφές.

Υποθετικός κινητήρας Νο. 2 (αγνοείστε τα νούμερα): Ψόφιος κινητήρας στις χαμηλές στροφές, απότομο ξέσπασμα ροπής στις μεσαίες στροφές, μέγιστη ιπποδύναμη για μικρό εύρος στροφών στις υψηλές στροφές

Trim φτερωτής

Eίναι γνωστός όρος όταν περιγράφουμε έναν υπερσυμπιεστή καυσαερίων. Για παράδειγμα, μπορεί να ακούσουμε κάποιον οτι φοράει στο αυτοκίνητο του τουρμπίνα GT2871R 56 trim. Τι είναι το trim? Trim είναι η σχέση που έχει η διάμετρος εισόδου (inducer) με την διάμετρο εξόδου (exducer) μιας φτερωτής, είτε είναι του στροβίλου είτε του συμπιεστή. Για τον στρόβιλο inducer είναι η διάμετρος που εισέρχονται τα καυσαέρια (μεγάλη διάμετρος) και exducer η διάμετρος που εξέρχονται τα καυσαέρια (μικρή διάμετρος). Για την φτερωτή του συμπιεστή ισχύει ακριβώς το ανάποδο: inducer είναι η διάμετρος που εισέρχεται ο ατμοσφαιρικός αέρας (μικρή διάμετρος) και exducer η διάμετρος που εξέρχεται ο συμπιεσμένος αέρας (μεγάλη διάμετρος). Αυτό φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα:

 

Για το turbo της Garrett με ονομασία GT2871R: Ποιές είναι οι διαστάσεις trim της φτερωτής του συμπιεστή?

Διάμετρος inducer: 53.1 mm
Διάμετρος exducer: 71.0 mm

Κάνοντας λίγα μαθηματικά έχουμε:

Για μια άλλη τουρμπίνα με διαφορετικά στοιχεία αλλά ίδια ονομασία GT2871R που έχει διάμετρο exducer 71.0 mm και trim 48, ποιά είναι η διάμετρος inducer? Με αντίστροφα μαθηματικά έχουμε το παρακάτω:


Το trim μιας φτερωτής, είτε είναι συμπιεστή είτε στροβίλου επηρεάζει την απόδοση αλλάζοντας την δυνατότητα παροχής αέρα. Κρατόντας όλες τις άλλες παραμέτρους σταθερές, μια τουρμπίνα με μεγαλύτερο trim μπορεί να έχει μεγαλύτερη παροχή αέρα απο μία με μικρότερο trim. αλλά πρέπει να γνωρίζουμε οτι όλες οι άλλες παράμετροι (θερμοκρασία αέρα ή καυσαερίων, βαρομετρική πίεση, υγρασία κ.α.) είναι πολύ δύσκολο να παραμείνουν σταθερά. Έτσι, αν μεγαλώσουμε το trim δεν σημαίνει απαραίτητα οτι θα έχουμε μεγαλύτερη ροή αέρα.

 

Τεχνικό Τμήμα AG Tuning

Οι φωτογραφίες/βίντεο είναι από εξωτερικές πηγές.