Crossroads

Κολλημένος με τα... τούρμπο!

H EΦEYPEΣH του στροβιλοσυμπιεστή (ευρέως γνωστού ως τούρμπο) είναι αρκετά παλαιότερη απΆ ό,τι θα φανταζόταν κανείς εξετάζοντας την ιστορία της αυτοκινητοβιομηχανίας. Από το Νοέμβριο του 1905, που ο Eλβετός μηχανολόγος ¶λφρεντ Μπίχι κατέθεσε την ευρεσιτεχνία του, πέρασαν αρκετές δεκαετίες μέχρι το τούρμπο να βρεθεί κάτω από καπό αυτοκινήτου - αλλά και μερικές ακόμα μέχρι να καθιερωθεί. Αρχικά, ο στροβιλοσυμπιεστής εξάτμισης χρησιμοποιήθηκε τη δεκαετία του Ά20 σε ντιζελοκινητήρες πλοίων και τρένων, που ήταν αρκούντως στιβαροί σε κατασκευή, ώστε να αντέξουν την επιπλέον μηχανική καταπόνηση. Bέβαια, χρειάστηκε τουλάχιστον άλλα δέκα χρόνια για να... πετάξει, αφού η υπερπλήρωση των κυλίνδρων είναι το αντίδοτο της χαμηλής πυκνότητας αέρα σε μεγάλα υψόμετρα. Και κάπως έτσι τα περισσότερα μαχητικά αεροσκάφη του Β΄ Παγκόσμιου Πολέμου απέκτησαν κινητήρες με τούρμπο αλλά και μηχανικό υπερσυμπιεστή φυγοκεντρικού τύπου εν σειρά - εξήντα και βάλε χρόνια πριν από την εξέλιξη του TSi της VW...

Το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής με τούρμπο ήταν η Oldsmobile Cutlass Jetfire του 1962, της οποίας ο V8 των 215 κυβικών ιντσών (3,5 λίτρων) απέδιδε 215 ίππους. Σε αυτήν την πλευρά του Ατλαντικού το τούρμπο έφτασε έντεκα χρόνια αργότερα κάτω απΆ το καπό της BMW 2002 turbo, ενώ η πιο πρόσφατη εξέλιξη ανήκει πάλι στην BMW και είναι ο 3λιτρος 6κύλινδρος twin-turbo άμεσου ψεκασμού που κινεί την 335i Coupe. Στις τρεις δεκαετίες που μεσολάβησαν υπήρξε η εποχή του τούρμπο της F1, του γκρουπ Β στα ράλλυ, των Renault και Saab παραγωγής και σχεδόν όλων των κατασκευαστών που κάποια στιγμή δοκίμασαν την τύχη τους, χωρίς όμως να καταφέρουν ποτέ την ολοκληρωτική επικράτηση των υπερτροφοδοτούμενων έναντι των ατμοσφαιρικών κινητήρων, των αυτοκίνητων επιδόσεων εξαιρουμένων. Μόνο η Saab συνέδεσε, τελικά, το όνομά της με το τούρμπο, χρησιμοποιώντας ωστόσο light εκδόσεις χαμηλής πίεσης υπερπλήρωσης, ως επί το πλείστον. Αυτά όσον αφορά τους βενζινοκινητήρες· αφού για τους πετρελαιοκινητήρες η υπερτροφοδότηση αποτελεί τον κανόνα και όχι την εξαίρεση!

Oι κινητήρες ντίζελ έχουν δύο σημαντικά πλεονεκτήματα που τους καθιστούν ιδανικούς για χρήση τούρμπο. ΚατΆ αρχάς, είναι ούτως ή άλλως στιβαρά κατασκευασμένοι, έτσι ώστε να αντεπεξέρχονται στις μεγάλες μηχανικές και θερμικές καταπονήσεις στις οποίες τους υποβάλλει η ήδη μεγάλη σχέση συμπίεσης. ΣΆ αυτό το σημείο υποβόσκει και το κύριο πρόβλημα των βενζινοκινητήρων, η κατανάλωση. Η θερμική απόδοση ενός υπερτροφοδοτούμενου βενζινοκινητήρα χειροτερεύει εξ ορισμού λόγω αφενός των μεγαλύτερων θερμικών απωλειών και αφετέρου της μειωμένης σχέσης συμπίεσης (ως αντίμετρο της προανάφλεξης). Όμως, η αύξηση της κατανάλωσης οφείλεται, κατά κύριο λόγο, στον ψεκασμό μεγαλύτερης της αναγκαίας ποσότητας καυσίμου, που σκοπό έχει την ψύξη του θαλάμου καύσης. Το περισσό καύσιμο δεν καίγεται, αλλά κατά τη μεταβολή της κατάστασής του από υγρό σε αέριο απορροφά θερμότητα, ψύχοντας και αποτρέποντας την προανάφλεξη του μίγματος.
O δεύτερος λόγος για την καταλληλότητα των ντιζελοκινητήρων είναι το μικρό εύρος λειτουργίας τους, που ταιριάζει γάντι στον επίσης μικρού εύρους απόδοσης στροβιλοσυμπιεστή! Ένας βενζινοκινητήρας που λειτουργεί μέχρι τις 7.000-8.000 σ.α.λ. χρειάζεται ένα μεγάλο τούρμπο για να αποδίδει σε αυτήν την περιοχή. Το μεγάλο τούρμπο, όμως, έχει μεγάλο στρόβιλο, άρα και μεγάλη αδράνεια, που σημαίνει ότι θα έχει και την αντίστοιχη υστέρηση απόκρισης στις χαμηλές στροφές λειτουργίας (το γνωστό τούρμπο λαγκ).

Για να αντιμετωπίσει κανείς αυτό το πρόβλημα μπορεί να κατασκευάσει έναν ελαφρύ στρόβιλο με μικρή αδράνεια από πανάλαφρα, εξωτικά και πανάκριβα (ενίοτε δε και αμφιβόλου αντοχής) υλικά ή να χρησιμοποιήσει απλώς δύο αντί για ένα τούρμπο. Συνήθως, τα δύο τούρμπο θα τα παρατάξει είτε εν σειρά (δηλαδή μια μικρή μονάδα, με αντίστοιχα πολύ μικρό λαγκ, για τις χαμηλές στροφές, την οποία διαδέχεται σε λειτουργία μια μεγαλύτερη για τις υψηλότερες στροφές) είτε παράλληλα (όπως, για παράδειγμα, στην περίπτωση ενός κινητήρα με διάταξη σχήματος V, με καθεμία μονάδα υπεύθυνη για ένα μπλοκ κυλίνδρων). Αντίθετα, σήμερα η BMW χρησιμοποιεί στην 335i Coupe δύο τούρμπο της HitachiWarner σε έναν 6κύλινδρο εν σειρά κινητήρα. Το τρικ εδώ, όμως, είναι ότι κάθε μονάδα είναι υπεύθυνη για την υπερπλήρωση τριών κυλίνδρων, γεγονός που μεταφράζεται σχεδιαστικά σε μια παράλληλη διάταξη, όμοια με την περίπτωση ενός κινητήρα V. Την ίδια στιγμή, όμως, οι απαιτήσεις μεγέθους από τα τούρμπο είναι περιορισμένες, πράγμα που σημαίνει ότι η υστέρηση καταπολεμείται. Αυτό, βέβαια, λειτουργεί υπό μια προϋπόθεση: τη σχετικά μεγάλη χωρητικότητα του κινητήρα, καθώς ο βαθμός απόδοσης ενός στροβιλοσυμπιεστή μειώνεται όταν μικραίνουν οι διαστάσεις του. Αυτήν ο νέος κινητήρας της BMW την πληροί με 2.979 κ.εκ.

Οι μηχανικοί της βαυαρικής εταιρείας δε σταμάτησαν, όμως, εκεί, γιατί απλώς θα είχαν λύσει το μισό γρίφο. Συνδύασαν τη διάταξή τους με ένα νέο για την BMW σύστημα άμεσου ψεκασμού, το οποίο σκοπό έχει να λύσει τα προβλήματα θερμικής απόδοσης και κατανάλωσης. Ο άμεσος ψεκασμός, με τη δυνατότητα λειτουργίας σε συνθήκες φτωχού μίγματος κι εξαιρετικά ακριβούς δοσολογίας καυσίμου, έχει άμεσο αντίκτυπο στην ποιότητα καύσης, ενώ επιτρέπει και αύξηση της συμπίεσης, γεγονός που με τη σειρά του αυξάνει την απόδοση και μειώνει την κατανάλωση. Παράλληλα, η έγχυση επιπλέον ποσότητας καυσίμου για λόγους ψύξης είναι περιττή, αφού ακόμα και οι προδιαγραφές των δύο στροβιλοσυμπιεστών είναι έτσι επιλεγμένες ώστε να ανθίστανται σε θερμοκρασίες της τάξης των 1.050° C αλλά και το αλουμινένιο (!) μπλοκ του κινητήρα είναι ειδικά σχεδιασμένο για τον ίδιο σκοπό.

Από τα τεχνικά χαρακτηριστικά και μόνο ο κινητήρας της 335Ci διεκδικεί την πρωτιά των «τεχνολογικών αριστείων» της χρονιάς, την οποία από τη συμβίωσή μας μαζί του κατακτά χωρίς δεύτερη κουβέντα! Ας αφήσουμε τους αριθμούς να μιλήσουν: 0-100 χλμ./ώρα σε 5,5 δλ. απλώς πατώντας το γκάζι, 80-120 χλμ./ώρα σε 3,8 δλ. με το αυτόματο 6άρι Steptronic και χιλιόμετρο σε 24,9 δλ. και -προσέξτε- με 217,4 χλμ./ώρα. Κατόπιν τούτου δεν αντισταθήκαμε στον πειρασμό. Πόσα βγάζει αυτός ο κινητήρας τέλος πάντων στους τροχούς; Το δυναμόμετρο δείχνει 276 ίππους, με ροπή σταθερά πάνω από τα 35 χλγμ. από τις 1.800 έως τις 5.200 σ.α.λ. και πίεση υπερπλήρωσης που φτάνει έως τα 0,7 bar, νούμερα που ουσιαστικά επιβεβαιώνουν την ονομαστική ισχύ και ροπή των 306 ίππων/5.800 σ.α.λ. και των 40,8 χλγμ./1.300-6.000 σ.α.λ., αντίστοιχα. Με απλά λόγια, ο κινητήρας έχει απίστευτα αποθέματα ροπής σχεδόν από το ρελαντί (κυριολεκτικά!), ευστροφία που σε κάνει να χάνεις κάποιες στιγμές το δείκτη του στροφόμετρου και τούρμπο λαγκ μόνο από τις... 1.000 έως τις 1.800 σ.α.λ.! Και όλα αυτά σε ένα μοντέλο σπορ μεν, αλλά σπορ GT, και όχι σε ένα υπεραυτοκίνητο, όπως μια Μ3, ας πούμε! Πρόκειται για μια μικρή επίδειξη τεχνολογίας και όχι θεωρητικής, πανάκριβης, ουτοπικής τεχνολογίας των 61.400 ευρώ. Κατόπιν τούτου δηλώνω κολλημένος με τα τούρμπο· με τα τούρμπο της BMW, για την ακρίβεια..._ Ν. Κ.