TUNE-IT: ΚΕΦΑΛΑΙΟ 16

Ήρθε η ώρα να φύγουμε από την …ατμόσφαιρα και να περάσουμε στην υπερπίεση, μια τεχνική που έχει αποκτήσει άπειρους φίλους και στο φτωχό  –εδώ και μερικά χρόνια- Ελλαδιστάν.

Ο κομπρέσσορας (πρακτική ελληνοποίηση του όρου) δεν είναι τίποτε άλλο από μια αντλία που μετακινεί ένα δεδομένο όγκο αέρα από την είσοδο στην έξοδο της. Τέσσερις είναι οι πιο κοινοί τύποι κομπρέσσορα: Roots, Lysholm, Bendix, G Lader και θα τους δούμε εν τάχει ξεχωριστά. Εκτός από αυτούς όμως, υπάρχει και ο πολύ πετυχημένος φυγοκεντρικός κομπρέσσορας Vortech, ο οποίος είναι το μηχανικό ανάλογο του τούρμπο, καθότι παίρνει κι’ αυτός κίνηση από λουρί ή άξονα και όχι από τα καυσαέρια.

Είναι προφανές ότι για να κινηθεί ο κομπρέσσορας απαιτείται κάποια ισχύς, η οποία παρέχεται και αφαιρείται από το μοτέρ, του οποίου η απόδοση επομένως σαν σύνολο είναι μικρότερη από αυτή ενός τούρμπο, το οποίο χρησιμοποιεί τα καυσαέρια για την περιστροφή της φτερωτής. Η ισχύς αυτή, στους σύγχρονους κομπρέσσορες με αποδόσεις μέχρι και 90% (!!), μπορεί να φθάσει και τους 35-40 ίππους. Παρά το «ντεσαβαντάζ» αυτό, ο κομπρέσσορας διαθέτει και αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα για τα οποία και προτιμάται σε πολλές εφαρμογές έναντι της τουρμπίνας. Η απόκριση του είναι άμεση από το ρελαντί ακόμα και η παροχή του είναι σχεδόν σταθερή σε όλο το φάσμα των στροφών, πράγμα που καθιστά πιο εύκολο και τον προγραμματισμό του καυσίμου και της ανάφλεξης –προσόν που δεν πρέπει να υποτιμηθεί. Αυτό το τελευταίο, σημαίνει ότι μπορούμε να τροφοδοτήσουμε το μοτέρ ακόμα και με… καρμπυρατέρ, χωρίς να απαιτούνται εξεζητημένα ηλεκτρονικά συστήματα προστασίας, όπως γίνεται με τα τούρμπο. Αυτό το πλεονέκτημα δίνει τη δυνατότητα να μπορεί να τίθεται εκτός λειτουργίας, όταν δεν απαιτείται, ο κομπρέσσορας, με έναν ηλεκτρομαγνητικό π.χ. μηχανισμό, μειώνοντας σε σημαντικό βαθμό την απώλεια ισχύος από την οδήγηση του, αλλά και την φθορά του ιδίου! Αυτό σίγουρα το έχετε δει σε ταινίες ή βίντεο με «αμερικανιές» ή όσοι θυμάστε τις ταινίες «Mad Max» με τον Mel Gibson.

Ο μηχανικός κομπρέσσορας είναι πολύ καλός για πιέσεις από 0,2-0,8bar. Η αποδοτικότητα του πέφτει σημαντικά από εκεί πάνω, θερμαίνοντας υπερβολικά τον συμπιεζόμενο αέρα. Τα πλεονεκτήματα όμως για τα «χαμηλά» θεωρήθηκαν αρκετά σημαντικά ώστε να χρησιμοποιηθούν σε μερικά από τα πιο «άγρια» και πετυχημένα αγωνιστικά αυτοκίνητα όπως η Lancia 037 και αργότερα η Lancia S4, στην οποία υπήρξε συνεργασία κομπρέσσορα με τούρμπο.

Στο νομόγραμμα που βλέπετε, μπορείτε να δείτε πόσα «βγάζει» ένα μοτέρ με κομπρέσσορα, σε συνάρτηση με τα κυβικά, στροφές, πίεση αλλά και την αποδοτικότητα του κομπρέσσορα, έχοντας όμως υπόψη ότι πρέπει να αφαιρεθεί ένα 10-14% από το τελικό αποτέλεσμα, ισχύς που καταναλώνει για τη λειτουργία του.

Ας ρίξουμε τώρα μια γρήγορη ματιά στους τύπους κομπρέσσορα.

Roots Compressor 

Ογκομετρικός κομπρέσσορας που αποτελείται από δυο «φτερωτές» που μπορεί να έχουν παράλληλες ακμές ή και επικλινείς, με σχεδόν σταθερό όγκο παροχής αέρα ανά περιστροφή. Λέω σχεδόν, διότι στις πολύ χαμηλές στροφές μέρος του μεταφερόμενου αέρα διαφεύγει από τις διάφορες ανοχές της κατασκευής –χωρίς όμως να μας απασχολεί και ιδιαίτερα. Με την αύξηση των στροφών, δημιουργείται κατά μήκος των «ακμών» μια περιοχή πίεσης η οποία και συμβάλλει στο να μειωθούν οι όποιες απώλειες/διαφυγές. Η κίνηση του αέρα γίνεται κάθετα στον άξονα της φτερωτής. Το σημαντικό –και ίσως περίεργο- είναι ότι ο Roots δεν συμπιέζει τον αέρα στο εσωτερικό του, αλλά η συμπίεση παρατηρείται στην πολλαπλή εισαγωγής (που φυσικά έπεται του κομπρέσσορα). 

Η μορφή της καμπύλης ροπής σε μοτέρ με τέτοιο τύπο κομπρέσσορα είναι από τις πιο επίπεδες που υπάρχουν! Η δε παραγωγή ισχύος είναι εξαιρετικά γραμμική, ξεκινώντας μάλιστα από τις στροφές του ρελαντί. Δεν υπάρχει καμία απολύτως καθυστέρηση στην απόκριση του μοτέρ η οποία είναι μάλιστα καλύτερη και από ατμοσφαιρικό, κάτι που ισχύει για όλους τους μηχανικούς συμπιεστές! Σήμερα, η εταιρία Eaton διαθέτει πλήρη γκάμα από κομπρέσσορες Roots για όλα τα κυβικά, με αποδοτικότητα που κυμαίνεται γύρω στο 75-90%. Οι πιέσεις που μπορεί να παρέχει ένας τέτοιος κομπρέσσορας, φθάνουν μέχρι και 1,3bar. Πάνω απ’ αυτά τα όρια ανεβαίνει πολύ η θερμοκρασία του παρεχόμενου αέρα. Οι Roots τοποθετούνται σαν εργοστασιακός εξοπλισμός σε αρκετά αυτοκίνητα, ιδίως στις ΗΠΑ.  

Lysholm Compressor

Διαφέρει στη βασική λειτουργία από τον Roots, στο ότι ο αέρας συμπιέζεται μέσα στο κέλυφος και όχι έξω από αυτό. Στο εσωτερικό του βρίσκουμε δυο παράλληλους κοχλίες με πολύ μικρές ανοχές μεταξύ τους και συμπληρωματικό σχήμα (αρσενικός/θηλυκός). Η κίνηση του αέρα γίνεται κατά μήκος των αξόνων και η συμπίεση επιτυγχάνεται με την διαφορετική διαμόρφωση που έχουν οι κοχλίες κατά το μήκος τους. Η αποδοτικότητα του Lysholm μπορεί να ξεπεράσει και το 80%. Οι απαιτούμενες όμως πολύ μικρές ανοχές είχαν αρχικά σαν αποτέλεσμα την όχι μεγάλη διάρκεια ζωής του σε σχέση με τον Roots, αλλά και την σταδιακή μείωση της αποδοτικότητας λόγω της φθοράς των ακμών με το πέρασμα του χρόνου. Η τεχνολογία όμως δεν σταματά και η βελτίωση των υλικών είδε τέτοια πρόοδο τα τελευταία 30-40 χρόνια, ώστε να αποδειχθεί ο Lysholm τελείως αξιόπιστος, με κατάληξη πολλοί κατασκευαστές να τοποθετούν τον συγκεκριμένο κομπρέσσορα στα «καλά» μοντέλα τους, χωρίς φυσικά κανένα συμβιβασμό στην αξιοπιστία τους, όπως άλλωστε είδαμε πιο πάνω με τον Roots.

Εκτός από τα αυτοκίνητα, η πιο ευρεία χρήση που έχει βρει ο Lysholm είναι σε σταθερούς βιομηχανικούς συμπιεστές, μεγάλου κυρίως μεγέθους.

Bendix Compressor  

Σ’ αυτόν τον κομπρέσσορα συναντάμε ένα περιστρεφόμενο τύμπανο, έκκεντρα τοποθετημένο στο εξωτερικό κέλυφος. Το τύμπανο αυτό έχει σχισμές, μέσα στις οποίες ολισθαίνουν ελάσματα. Ο αέρας μπαίνει όπως στο σχήμα από τη μια μεριά και βγαίνει από την άλλη. Το σχέδιο θυμίζει καθαρά μεγάλες αντλίες λαδιού, αλλά στην περίπτωσή μας η λίπανση είναι και απαραίτητη και μάλλον ελλιπής! Δεν έχει να επιδείξει περγαμηνές σε αυτοκίνητα ο Bendix, οπότε κι’ εμείς δεν θα ασχοληθούμε περισσότερο μαζί του. Πληροφοριακά, το σχέδιο αυτό χρησιμοποιείται ευρύτατα και με άριστες επιδόσεις σε… αντλίες κενού –ανάποδη λειτουργία από αυτή του θέματος μας.

G- Lader

Εφευρέθηκε από Γάλλο το 1905, αλλά μπήκε στην παραγωγή από την VW στα Polo, Golf, Corrado και Passat. Πήρε το όνομα του από το σχήμα του εσωτερικού σαλίγκαρου που μοιάζει με το γράμμα G, ενώ Lader σημαίνει συμπιεστής. Χρησιμοποιήθηκε σε δυο παραλλαγές, G40 και G60, οι οποίες φανερώνουν το βάθος του σαλίγκαρου σε χιλιοστά - 40mm και 60mm αντίστοιχα. Η μέγιστη πίεση από το εργοστάσιο ήταν 0,8bar, αλλά με αλλαγή τροχαλίας μπορούσε να υπερβεί τα 1,3bar. Ατυχώς, οι βλάβες ήταν αρκετές και η εταιρία εγκατέλειψε σε λίγα χρόνια το εγχείρημα, έχοντας όμως πουλήσει αρκετές χιλιάδες μοντέλα με το σύστημα αυτό.

Vortech

Αυτή η εταιρία έχει κάνει μια άριστη δουλειά κατασκευάζοντας «μηχανικά» τούρμπο. Εμφανισιακά, το Vortech είναι ίδιο με τον συμπιεστή ενός τούρμπο, αφού έχει και σχεδόν ίδια φτερωτή. Μέχρι εκεί όμως, γιατί το Vortech παίρνει κίνηση από δύο γρανάζια στο πίσω μέρος του. Το μικρό γρανάζι είναι στον άξονα της φτερωτής και παίρνει κίνηση από ένα μεγαλύτερο γρανάζι, το οποίο με τη σειρά του παίρνει κίνηση από το μοτέρ, συνήθως με ένα ή περισσότερα λουριά. Η φτερωτή, ανάλογα με το «γρανάζωμα» μπορεί να φτάσει τις 55.000 στροφές και η παρεχόμενη πίεση το 1,5bar! Γι’ αυτές του τις δυνατότητες, το Vortech πάει πολύ καλά στο Αμέρικα όπου είναι και η μεγαλύτερη αγορά του, αφού διατίθενται κιτ από 400 έως 1800 άλογα για πολλά δημοφιλή αυτοκίνητα.  

Μέχρι σχετικά πρόσφατα, κομπρέσσορες έμπαιναν σε μεγάλα κυβικά, αλλά βλέπουμε όλο και συχνότερη χρήση τους σε μικρούς κινητήρες. Στα δε μεγαλύτερα εργαλεία μπορούν να μπουν και δύο κομπρέσσορες όταν βολεύει, όπως π.χ. έχει η Aston Martin. Μη φύγετε όμως, θα συνεχίσουμε στο επόμενο!