Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων του «Υπερπλήρωση»

5.814 bytes προστέθηκαν ,  πριν από 7 έτη
Διόρθωση και επέκταση του κειμένου. Ακριβέστερη ορολογία. Συγκεκριμενοποιήση και βελτίωση του σκελετού του κειμένου
(Διόρθωση και επέκταση του κειμένου. Ακριβέστερη ορολογία. Συγκεκριμενοποιήση και βελτίωση του σκελετού του κειμένου)
Ετικέτα: gettingstarted edit
{{Πηγές|14|03|2010}}Η '''υπερπλήρωση''' ([[Αγγλικά|αγγλ]]. supercharging) είναι η εισαγωγή συμπιεσμένου αέρα στους κυλίνδρους του κινητήρα με σκοπό την αύξηση της ισχύος του. Ο αγγλικός όρος supercharger καλύπτει κανονικά τόσο τους μηχανικούς υπερπληρωτές (αγγλ. mechanical supercharger), όςοόσο και τους στροβιλοπληρωτές καυςαερίουκαυσαερίου (αγγλ. exhaust gas turbocharger), γνωςτούςγνωστούς και ως "turbo". Είναι ωςτόςοωστόσο σύνηθες να χρηςιμοποιείται ο όρος supercharger αποκλειςτικάαποκλειστικά για τους μηχανικούς υπερπληρωτές, μιας και ο όρος turbocharger σαφώς περιγράφει τους στροβιλοπληρωτές καυςαερίουκαυσαερίου.
 
Για κινητήρα με δεδομένο κυβισμό και λοιπά χαρακτηριστικά, η υπερπλήρωση είναι ο μόνος τρόπος αύξησης ισχύος, εφόσον ούτε ο αριθμός στροφών ούτε η σχέση συμπίεσης μπορούν να αυξηθούν πάνω από κάποιο όριο. Εισάγοντας συμπιεσμένο αέρα στον κύλινδρο, επιτυγχάνεται η είσοδος μεγαλύτερης μάζας αέρα για δεδομένο όγκο, με αποτέλεςμααποτέλεσμα να καθύςταταικαθύσταται δυνατή η καύςηκαύση μεγαλύτερης μάζας καυςίμουκαυσίμου (για σταθερό λόγο μίγματος αέρα-καυςίμουκαυσίμου), που οδηγεί σε αύξηςηαύξηση της αποδιδόμενης ιςχύοςισχύος και ροπής του κινητήρα.
 
Εναλλακτικά, η υπερπλήρωςηυπερπλήρωση επιτρέπει την απόδοςηαπόδοση ίδιας ροπής και ιςχύοςισχύος με μικρότερο όγκο εμβολιςμούεμβολισμού, πρακτική που χρηςιμοποιείταιχρησιμοποιείται σήμερα ευρύτατα κυρίως στην αυτοκινητοβιομηχανία, τόςοτόσο σε βενζινοκινητήρεςεφαρμογές βενζινοκινητήρων, όςοόσο και σε πετρελαιοκινητήρεςπετρελαιοκινητήρων. Η πρακτική αυτή, γνωςτήγνωστή με τον αγγλικό όρο downsizing, έχει συμβάλει καταλυτικά στη μείωςημείωση της κατανάλωςηςκατανάλωσης καυςίμουκαυσίμου και των εκπομπών καυςαερίωνκαυσαερίων των μηχανών εςωτερικήςεσωτερικής καύςηςκαύσης, ιδιαίτερα μέςωμέσω του συνδυαςμούσυνδυασμού της χρήσης υπερπληρωτών με άλλες καινοτόμες τεχνολογίες, όπως η υψηλής πίεςηςάμεση έγχυση καυσίμου (αγλλ. Gasoline Direct Injection) στους κινητήρες Otto και οι βαλβίδες πλήρως μεταβλητού χρονισμού.
 
Όπως προαναφέρθηκε, τα συστήματα που χρησιμοποιούνται για την υπερπλήρωση είναι:
Ο στροβιλοσυμπιεστής καυσαερίου (turbocharger). Οι μηχανικοί συμπιεστές (mechanical supercharger).
 
==1) ΣτροβιλοσυμπιεστήςΟι στροβιλοπληρωτές καυσαερίου ==(turbocharger)
Ο στροβιλοσυμπιεστής καυσαερίου (turbocharger2). Οι μηχανικοί συμπιεστές (mechanical supercharger).
Αποτελείται από έναν [[αεριοστρόβιλο]], που τοποθετείται στον αγωγό εξαγωγής καυσαερίων, και έναν [[αεροσυμπιεστή]]. Ο αεριοστρόβιλος κινείται εκμεταλλευόμενος την ενέργεια των καυσαερίων και παράγει ισχύ με την οποία θέτει σε λειτουργία τον αεροσυμπιεστή. Αυτός διοχετεύει συμπιεσμένο αέρα στους κυλίνδρους και επιτυγχάνει την υπερπλήρωση.Βασικά μειονεκτήματα της χρήσης του στροβιλοσυμπιεστή καυσαερίων είναι:
1)H κακή χρονική απόκριση στις αλλαγές του φορτίου (φαινόμενο "υστέρησης" γνωστό και
ως turbo lag)
2)Η τοποθέτηση του στη γραμμή των θερμών καυσαερίων απαιτεί υλικά ανθεκτικά στις υψηλές θερμοκρασίες
3)Απαιτείται η χρήση μηχανισμού ψύξης του αέρα(intercooler) πριν αυτός εισαχθεί στους κυλίνδρους
 
== Στροβιλοπληρωτές καυσαερίου ==
== Μηχανικοί συμπιεστές ==
 
Είναι συμπιεστές αέρα που συνδέονται μηχανικά με τον κινητήρα, συνήθως με τον στροφαλοφόρο άξονα, ώστε να πάρουν την απαραίτητη ισχύ για τη λειτουργία τους. Είναι αποδοτικότεροι σε χαμηλές στροφές.
Αποτελείται από έναν [[αεριοστρόβιλο]], που τοποθετείταιτοποθετημένο στον αγωγό εξαγωγής καυσαερίων, και έναν [[αεροσυμπιεστή]] τοποθετημένο στην εισαγωγή του κινητήρα. Ο αεριοστρόβιλος κινείται εκμεταλλευόμενος την ενέργεια των καυσαερίων και παράγει ισχύ με την οποία θέτει σε λειτουργία τον αεροσυμπιεστή, με τον οποίο και είναι συνδεδεμένος μηχανικά, μέσω ενός άξονα. ΑυτόςΟ διοχετεύειαεροσυμπιεστής, συμπιεσμένομε τη σειρά του, εκτελεί τη συμπίεση του αέρα, ο οποίος και διοχετεύεται στους κυλίνδρους καιστη επιτυγχάνεινέα, άνω της ατμοσφαιρικής πίεση, επιτυγχάνοντας την υπερπλήρωση. Βασικά μειονεκτήματα της χρήσης του στροβιλοσυμπιεστή καυσαερίων είναι:
Στον συνδυασμό των δύο συστημάτων λειτουργεί πρώτα ο μηχανικός συμπιεστής στις χαμηλές στροφές, μέχρι τα καυσαέρια να αποκτήσουν την απαιτούμενη ενέργεια. Τότε σταματά και αρχίζει να λειτουργεί ο στροβιλοσυμπιεστής. Το σύστημα είναι σχετικά πολύπλοκο και εφαρμόζεται σε μεγάλα οχήματα.
 
1)H κακή χρονική απόκριση στις αλλαγές του φορτίου (φαινόμενο "υστέρησης" γνωστό και ως turbo lag), λόγω του χαμηλού ενθαλπικού περιεχομένου των καυσαερίων σε συνθήκες χαμηλού φορτίου ή/και χαμηλών στροφών, σε σχέση πάντα με έναν αντίστοιχο κινητήρα φυσικής αναπνοής (αγγλ. naturally aspirated).
 
Ένα μεγάλο εύρος τεχνολογιών έχει προταθεί για την αντιμετώπιση του προβλήματος αυτού, όπως για παράδειγμα η πολυβάθμια υπερπλήρωση σε σειρά (συνδυασμός ενός μικρού και ενός μεγαλύτερου στροβιλοπληρωτή, βελτιστοποιημένοι για τα χαμηλά και τα υψηλά φορτία αντίστοιχα), η χρήση ηλεκτρικής υποβοήθησης για την επιτάχυνση του συμπιεστή μέσω ενός μικρού ηλεκτροκινητήρα, και ο συνδυασμός μηχανικής υπερπλήρωσης και στροβιλοπλήρωσης, όπου ο μηχανικός υπερπληρωτής ενεργοποιείται στις χαμηλές στροφές (η άντληση μηχανικής ενέργειας μέσω άμεσης σύνδεσης με το στροφαλοφόρο σημαίνει ότι ενέργεια είναι διαθέσιμη ακόμη και όταν το ενεργειακό περιεχόμενο των καυσαερίων είναι χαμηλό), ενώ στις υψηλότερες στροφές και φορτία, την υπερπλήρωση αναλαμβάνει ο στροβιλοπληρωτής.
 
Φυσικά, οι παραπάνω μέθοδοι έχουν ως σαφές μειονέκτημα την ακόμα περαιτέρω αύξηση του κόστους, των μηχανικών μερών αλλά και της δυσκολίας ελέγχου του συστήματος.
 
2)Η τοποθέτηση του στη γραμμή των θερμών καυσαερίων απαιτεί υλικά εξαιρετικά ανθεκτικά στις υψηλές θερμοκρασίες. Φυσικά, εκτός των δυσκολιών κατεργασίας των υλικών αυτών, η χρήση στροβιλοπληρωτών αυξάνει τις πιθανότητες διαφόρων τύπων αστοχίας, αλλά και το κόστος του τελικού προϊόντος.
 
Ιστορικά, οι χαμηλότερες θερμοκρασίες καυσαερίων των πετρελαιοκινητήρων επέτρεψαν την ταχύτερη και αποδοτικότερη εφαρμογή των στροβιλοπληρωτών σε αυτόν τον τύπο κινητήρα. Σήμερα, πρακτικά το σύνολο των πετρελαιοκινητήρων χρησιμοποιούν στροβιλοπληρωτές, σε αντίθεση με τους βενζινοκινητήρες, στους οποίους συχνά απαντώνται και ατμοσφαιρικές εφαρμογές, αν και η τάση είναι και εδώ στην κατεύθυνση της υπερπλήρωσης.
 
3)Απαιτείται η χρήση μηχανισμού ψύξης του αέρα (intercooler) πριν αυτός εισαχθεί στους κυλίνδρους.
 
Η αύξηση της πίεσης του αέρα εισαγωγής οδηγεί αναπόφευκτα και στην αύξηση της θερμοκρασίας (καταστατική εξίσωση), η οποία σε συνθήκες υψηλού φορτίου και στροφών ενδέχεται να βρίσκεται σε επίπεδα αρκετά υψηλά ώστε να θέτει σε κίνδυνο τα πιο συμβατικά υλικά τα οποία χρησιμοποιούνται στην εισαγωγή (σε σύγκριση πάντα με αυτά της εξαγωγής), αλλά και να μειώνει το βαθμό απόδοσης της καύσης εντός των κιλύνδρων. Τέλος, στους κινητήρες Otto χωρίς τεχνολογία άμεσης έγχυσης καυσίμου, η αύξηση της θερμοκρασίας εισαγωγής ευνοεί το χτύπημα (αγγλ. knocking) του κινητήρα, εξού και οι δύο αυτές τεχνολογίες αυτές (υπερπλήρωση και άμεση έγχυση) θεωρούνται συμπληρωματικές η μία της άλλης.
 
== Μηχανικοί συμπιεστέςΥπερπληρωτές ==
 
Είναι συμπιεστές αέρα που, για την παραλαβή της απαραίτητης για τη λειτουργία τους ισχύος, συνδέονται μηχανικά με τον κινητήρα, συνήθως με τον στροφαλοφόρο άξονα. Στις χαμηλές στροφές, όπου η ενθαλπία των καυσαερίων παραμένει σε χαμηλά επίπεδα, πλεονεκτούν έναντι των στροβιλοπληρωτών, μιας και η ενέργεια κίνησης είναι άμεσα διαθέσιμη μέσω του στροφαλοφόρου άξονα. Φυσικά, σε αντίθεση με τον στροβιλοπληρωτή ο οποίος χρησιμοποιεί ενέργεια που ούτως ή άλλως θα αποδιδόταν αχρησιμοποίητη στο περιβάλλον υπό μορφή θερμών καυσαεριών, βελτιώνοντας έτσι τον ολικό βαθμό απόδοσης του συστήματος, η ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία του μηχανικού υπερπληρωτή ουσιαστικά προέρχεται άμεσα από το καύσιμο.
 
ΣτονΌπως συνδυασμόπροαναφέρθηκε, σε περίπτωση συνδυασμού των δύο συστημάτων, λειτουργεί πρώτα ο μηχανικός συμπιεστής στις χαμηλές στροφές, μέχριέως ότου τα καυσαέρια να αποκτήσουν την απαιτούμενη ενέργεια. Τότε, σταματάοπότε και αρχίζειεκκινεί νατη λειτουργείλειτουργία του ο στροβιλοσυμπιεστής. Το σύστημα είναι σχετικά πολύπλοκο και εφαρμόζεται σε μεγάλακοστοβόρο οχήματα.
 
 
38

επεξεργασίες