Τετάρτη 28 Δεκεμβρίου 2011
Στροβιλοσυμπιεστής Μεταβλητής Γεωμετρίας (VTG)
Η τεχνολογία στροβίλων μεταβλητής γεωμετρίας (VTG) χρησιμοποιείται συνήθως στις μηχανές diesel. Χρησιμοποιείται πρωτίστως για να μειώσει τη στρόβιλο καθυστέρηση (turbo lag), αλλά είναι επίσης χρήσιμο να εισαχθεί EGR (επανακυκλοφορία καυσαερίων) για να μειώσει την εκπομπή ρύπων. Εδώ επικεντρωνόμαστε στο προηγούμενο πλεονέκτημα. Οι συνηθισμένοι στροβιλοσυμπιεστές δεν μπορούν να δραπετεύσουν από τη στρόβιλο καθυστέρηση επειδή στις χαμηλές στροφές του κινητήρα η ροή των καυσαερίων δεν είναι αρκετά ισχυρή να κινήσει το στρόβιλο μέχρι τη λειτουργούσα ταχύτητα. Αυτό το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα σοβαρό στις σύγχρονες μηχανές diesel, επειδή τείνουν να χρησιμοποιήσουν μεγάλα turbos για να αντισταθμίσουν την έλλειψη αποδοτικότητάς τους. Ένας στροβιλοσυμπιεστής VTG είναι ικανός να αλλάξει την κατεύθυνση της ροής των καυσαερίων για να βελτιστοποιήσει την απόδοση των στροβίλων. Ενσωματώνει πολλά μεταβλητά πτερύγια για να καθοδηγήσει τη ροή των καυσαερίων προς το στρόβιλο. Ένας ενεργοποιητής μπορεί να ρυθμίσει τη γωνία αυτών των πτερυγίων, για να ποικίλει στη συνέχεια η γωνία της ροής των καυσαερίων. Δείτε τις ακόλουθες απεικονίσεις:
Στις χαμηλές στροφές: τα πτερύγια είναι μερικώς κλειστά, μειώνοντας την περιοχή ως εκ τούτου που επιταχύνει τα καυσαέρια προς το στρόβιλο. Επιπλέον, η ροή των καυσαερίων χτυπά τις λεπίδες του στροβίλου στη σωστή γωνία. Έτσι η περιστροφή του στροβίλων επιτυγχάνεται γρηγορότερα.
Στις υψηλές στροφές : Η ροή των καυσαερίων είναι αρκετά ισχυρή. Τα πτερύγια ανοίγουν πλήρως για να εκμεταλλευτούν την υψηλή ροή των καυσαερίων. Αυτό μειώνει επίσης την πίεσή τους στο στροβιλοσυμπιεστή, που εκτονώνεται χάρης της βαλβίδας εκτονώσεως (wastegate).
Η χρήση του VTG στου βενζινοκινητήρες
Αν και η τεχνολογία VTG χρησιμοποιείται εκτενώς στις μηχανές diesel, αγνοείται πάρα πολύ στις μηχανές βενζίνης. Αυτό είναι επειδή τα καυσαέρια των μηχανών βενζίνης μπορούν να φθάσουν μέχρι 950°C, εναντίον 700-800°C στις μηχανές diesel. Τα συνηθισμένα υλικά κατασκευής είναι δύσκολο να αντισταθούν σε τέτοια θερμοκρασία. Το 1989, Η Honda παρήγαγε μερικά μοντέλα, η οποία χρησιμοποίησε έναν στροβιλοσυμπιεστή μεταβλητής γεωμετρίας που αναπτύχθηκε από αυτήν. Τα μεταβλητά πτερύγιά του αποτελέστηκαν από ένα πρόσθετο πυρίμαχο κράμα, Inconel. Εντούτοις, το πειραματικό τρέξιμο παραγωγής δεν ακολουθήθηκε ποτέ από μαζική παραγωγή. Στην επόμενη δεκαετία η Honda σταμάτησε απλά σε όλα τα αυτοκίνητα βενζίνης της. Στο ίδιο έτος, Garrett παρήγαγε έναν στροβιλοσυμπιεστή VTG για τη χρήση, στην περιορισμένη παραγωγή Shelby CSX, ένα αυτοκίνητο που παρήχθη από τη σκιά τεχνάσματος. Εντούτοις, μόνο 500 αυτοκίνητα παρήχθησαν. Ούτε η ομάδα Chrysler ούτε οποιοιδήποτε άλλοι κατασκευαστές αυτοκινήτων δεν θα ακολουθούσε τα ίχνη της. Δεδομένου ότι η σχέση συμπίεσης αυξάνεται, οι σύγχρονες μηχανές βενζίνης έχουν υψηλότερη θερμοκρασία καυσαερίων. Οι εμπειρογνώμονες υπολογίζουν ότι θα μπορούσε να υπερβεί 1000°C στο προβλεπόμενο μέλλον. Ίσως γί αυτό η τεχνολογία VTG για τις μηχανές βενζίνης δεν βγείκε ποτέ στη μαζική παραγωγή. Το 2006, η Borg και Warner ανέπτυξε τελικά έναν στροβιλοσυμπιεστή VTG για τη χρήση στη Porsche 911 (997) τούρμπο. Και οι δύο εταιρίες αρνήθηκαν να αποκαλύψουν τις τεχνικές λεπτομέρειες, αλλά είπαν ότι χρησιμοποίησε ανθεκτικά υλικά που προήλθαν από την αεροδιαστημική τεχνολογία». Ενδεχομένως η σημαντική ανακάλυψη τεχνολογίας θα φέρει τελικά τους στροβιλοσυμπιεστές VTG στις μηχανές βενζίνης μαζικής παραγωγής.
0 σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου