Κινητήρας με φυσική αναρρόφηση έναντι κινητήρα turbo: πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα και αξιοπιστία

Στον κόσμο του αυτοκινήτου, η διαμάχη μεταξύ κινητήρων με φυσική αναρρόφηση και κινητήρων turbo συνεχίζει να διχάζει τις γνώμες των οδηγών. Ο κινητήρας με φυσική αναρρόφηση, ο πρώτος κινητήρας εσωτερικής καύσης που κατασκευάστηκε ποτέ, παραμένει βιώσιμη επιλογή για πολλούς οδηγούς, παρά την αυξανόμενη δημοτικότητα των υπερτροφοδοτούμενων κινητήρων.

Αντίθετα με την άποψη ότι οι κινητήρες με φυσική αναρρόφηση δεν προσφέρουν αξιοσημείωτες επιδόσεις, υπάρχουν πολλές περιπτώσεις που αποδεικνύουν το αντίθετο. Κινητήρες 2.0 λίτρων με φυσική αναρρόφηση μπορούν να αποδώσουν πάνω από 200 ίππους, και η αξιοπιστία αυτών των προωθήσεων είναι παγκοσμίως αναγνωρισμένη.

Αρχές του κινητήρα εσωτερικής καύσης

Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης αποτελεί τη συσκευή που μετατρέπει την χημική ενέργεια του καυσίμου σε μηχανική ενέργεια μέσω ελεγχόμενων καύσεων. Η θερμότητα που παράγεται μέσα στη θάλαμη καύσης μετατρέπεται σε κίνηση μέσω πίεσης, αρχικά σε ευθεία κίνηση και κατόπιν σε ομαλή περιστροφική κίνηση στον [στροφαλοφόρος άξονας].

Το καύσιμο (βενζίνη, ντήζελ ή [υγραέριο προπανίου]) σε ανάμειξη με τον αέρα σχηματίζει το καύσιμο. Η ανάφλεξη μπορεί να ξεκινήσει με ηλεκτρικό σπινθήρα ([μπουζί ανάφλεξης]) ή μέσω απλής συμπίεσης (στους πετρελαιοκινητήρες).

Κατά τη διάρκεια της καύσης, η θερμοκρασία inside στη θάλαμη καύσης φτάνει πάνω από 2000 βαθμούς. Τα θερμά αέρια εξέρχονται μέσω [σωληνώσεις εξαγωγής], [καταλυτής] και τελικά στην ατμόσφαιρα.

Σύντομη ιστορία των κινητήρων

Ο πρώτος κινητήρας εσωτερικής καύσης (κινητήρας Otto) εμφανίστηκε το 1854, ενώ ο πρώτος θερμικός κινητήρας ήταν ο ατμός από το 1700. Κάποια χρόνια μετά την εμφάνιση του πρώτου κινητήρα βενζίνης με φυσικά αναρρόφηση ήρθε ο [motorul diesel] και το 1910 ο πρώτος κινητήρας με διευρυμένη αερισμό αέρα (με turbo).

Κατηγοριοποίηση κινητήρων ανάλογα με τη φάση εισαγωγής αέρα

Οι κινητήρες με εσωτερική καύση μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με βάση διάφορα κριτήρια: το καύσιμο που χρησιμοποιείται, τον αριθμό των εμβόλων, τη θέση τους ή τον τρόπο εισαγωγής αέρα στην κάμερα καύσης. Από αυτή την άποψη διακρινόμεναι:

• Κινητήρες με φυσική αναρρόφηση - ο αέρας εισέρχεται με φυσική αναρρόφηση
• Κινητήρες turbo - ο αέρας συμπιέζεται από τουρμπίνα
• Κινητήρες με συμπιεστή - ο αέρας συμπιέζεται μηχανικά
• Κινητήρες με διπλή εισαγωγή - συνδυάζουν τουρμπίνα με συμπιεστή

Κάθε τύπος έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, ανάλογα με τις ανάγκες του οδηγού.

Λεπτομερής σύγκριση: κινητήρας με φυσική αναρρόφηση vs κινητήρας turbo

Αξιοπιστία σε μακροπρόθεσμα

Ο κινητήρας με φυσική αναρρόφηση είναι συνήθως πιο αξιόπιστος από τον turbo λόγω των εξής παραγόντων:

• Λιγότερα εξαρτήματα σε κίνηση - απουσία της τουρμπίνας, του intercooler και πολλών ηλεκτροβανών
• Μειωμένες μηχανικές τάσεις - οι θερμοκρασίες και πιέσεις μέσα είναι χαμηλότερες
• Πιο απλή συντήρηση - χρειάζεται μόνο αλλαγές λαδιών και φίλτρων, μαζί με περιοδικές μπουζί

Τον τελευταίο αιώνα, λόγω περιβαλλοντικών κανονισμών και οικονομικών παραγόντων, δεν κατασκευάζονται κινητήρες με την ίδια μακροβιότητα όπως παλαιότερα. Κινητήρες V8 με φυσική αναρρόφηση ή πετρελαιοκινητήρες με φυσική αναρρόφηση από παλιότερες γενιές συνήθως διήνυαν πάνω από 1 εκατομμύριο χιλιόμετρα.

Πλεονεκτήματα κινητήρων turbo

• Υψηλότερη ισχύς: ένας κινητήρας turbo αναπτύσσει κατά 25-40% περισσότερη ισχύ από έναν αντίστοιχο φυσικής αναρρόφησης.
• Φορολογικά οφέλη: για την ίδια ισχύ, κινητήρας turbo με μικρότερη χωρητικότητα φέρνει χαμηλότερους φόρους.
• Βελτιστοποιημένη κατανάλωση: σε ορισμένες συνθήκες οδήγησης το turbo μπορεί να καταναλώνει λιγότερο από τον αντίστοιχο aspirat.
• Ροπές σε χαμηλές στροφές: η τουρμπίνα προσφέρει ροπή σε χαμηλούς και μεσαίους στροφούς, διευκολύνοντας προσπεράσεις.

Μειονεκτήματα κινητήρων turbo

• Ακριβή συντήρηση σε μακροπρόθεσμα
• Χαμηλότερη αξιοπιστία σε σχέση με τους φυσικής αναρρόφησης
• Υψηλότερη κατανάλωση λαδιού
• Απαιτεί προσεκτική χρήση για την προστασία της τουρμπίνας

Παραδειγματικό παράδειγμα: Dacia

Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τη γκάμα της Dacia:

• Κινητήρας 1.2 φυσικής αναρρόφησης - 75 CP, χαμηλό κόστος συντήρησης, υψηλή αξιοπιστία
• Κινητήρας 0.9 turbo - 90 CP, ανώτερες επιδόσεις, δαπανηρή συντήρηση

Για την κίνηση στην Ρουμανία και την καθημερινή χρήση, ο κινητήρας με φυσική αναρρόφηση προσφέρει καλύτερη σχέση κόστους/απόδοσης.

Κατάλογος των πιο αξιόπιστων κινητήρων με φυσική αναρρόφηση

Κινητήρες ντήζελ με φυσική αναρρόφηση

1. VW 1.9 D - Θρυλικός κινητήρας με 65-68 CP που ξεπερνά συχνά τα 700.000-800.000 χιλιόμετρα χωρίς σημαντικά προβλήματα. Οι περισσότερες μονάδες εξακολουθούν να θεωρούνται σχετικά «νέες» με αυτήν την απόδοση.

2. Mercedes 2.0 D - Κινητήρας 55 CP από το Mercedes W123 “Cobra”, σχεδιασμένος να φτάνει το 1 εκατομμύριο χιλιόμετρα. Απολαμβάνει αντοχή μέχρι το αμάξωμα να σκουριάσει.

3. VW 2.0 SDI - Κινητήρας 68-75 CP σε Golf 5 και Caddy, ξεχωρίζει για την χαμηλή κατανάλωση και την εξαιρετική αξιοπιστία.

Κινητήρες βενζίνης με φυσική αναρρόφηση

1. Honda K20 - Κινητήρας 2.0 λίτρων με 221 CP, απόδειξη ότι η Honda μπορεί να δημιουργήσει ισχυρούς και αξιόπιστους κινητήρες aspirat.

2. BMW M50B25 - Κινητήρας 2.5 λίτρων με 192 CP, διακρίνεται για την εξαιρετική αξιοπιστία σε όλα τα μοντέλα της γκάμας BMW.

3. Audi 4.2 V8 - Κινητήρας με 40 βαλβίδες, γνωστός για την απόδοση και την μακροχρόνια αξιοπιστία.

4. Honda C32A - Κινητήρας 3.2 λίτρων με 235 CP για σεντάν, μια πραγματικά θρυλική φιλία με την αξιοπιστία.

Προηγμένες τεχνολογίες για κινητήρες aspirat

Το σύστημα VTEC της Honda

Το VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electric Control) επιτρέπει στους κινητήρες aspirat να αποδώσουν σημαντικές ισχύες μέσω μεταβλητής διανομής.

Λειτουργία:

• Σε χαμηλές-μεσαίες στροφές: εκκεντροφόροι με μικρό προφίλ για σταθερότητα και χαμηλή κατανάλωση
• Σε υψηλές στροφές (πάνω από 4000 rpm): εκκεντροφόροι με επιθετικό προφίλ για μέγιστη ισχύ

Αυτό το σύστημα επεκτείνει την μέγιστη στροφη στις 8000-9000 rpm και επιτρέπει την απόκτηση ισχύος ανά λίτρο πάνω από 100 CP/litro.

Αξιόλογα παραδείγματα:

• Honda Integra RSI (1989): 160 CP στις 7600 rpm από έναν κινητήρα 1.6 λίτρων
• Honda S2000 (1998): 250 CP στις 8300 rpm από έναν κινητήρα 2.0 λίτρων

Ο κινητήρας SkyActiv της Mazda

Η Mazda ανέπτυξε την τεχνολογία SkyActiv για να συνδυάσει την απόδοση ενός diesel με την ισχύ ενός βενζινοκινητήρα.

SkyActiv-G για βενζινοκινητήρες:

• Αυξημένος λόγος συμπίεσης (έως 15:1)
• Βελτιωμένη θερμική απόδοση κατά περίπου 10%
• Ειδικό σύστημα εξαγωγής για μείωση των υπολειμμάτων ρύπων

SkyActiv-X - επαναστατικός:

• Ο πρώτος εμπορικός βενζινοκινητήρας με ανάφλεκση κατά συμπίεση ελεγχόμενη από σπινθήρα (SPCCI)
• Συνδυάζει την απόδοση diesel με την ισχύ βενζίνης
• Μεταβλητός λόγος συμπίεσης προσαρμοζόμενος στις συνθήκες λειτουργίας

Ο κινητήρας Wankel - μια επαναστατική προσέγγιση

Ο περιστρεφόμενος κινητήρας Wankel, εφευρέθηκε από τον Dr. Felix Wankel πριν από το 1900, αντιπροσωπεύει μια μοναδική προσέγγιση στους κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Λειτουργική αρχή

• Χωρίς εμβόλια - χρησιμοποιεί έναν τρίγωνο ρότορα σε κυκλικό θάλαμο
• Τρεις θαλάμες λειτουργίας ταυτόχρονα
• Ολοκληρωμένος κύκλος επιτυγχάνεται με την περιστροφή του κεντρικού ρότορα

Πλεονεκτήματα του κινητήρα Wankel

• Συμπαγείς διαστάσεις και μικρό βάρος
• Σταθερή ροπή απ’ τις χαμηλές μέχρι υψηλές στροφές
• Μεγάλη ισχύς ανά μέγεθος
• Υψηλές στροφές - κόκκινη γραμμή στις 9000 rpm

Μειονεκτήματα του κινητήρα Wankel

• Υψηλή κατανάλωση καυσίμου
• Κατανάλωση λαδιού στις φάσεις καύσης
• Απαιτεί εξειδικευμένη συντήρηση
• Απώλεια συμπίεσης με την πάροδο του χρόνου σε σπορ χρήση

Μοντέρνα παραδείγματα:

• Mazda RX-8: κινητήρας Renesis 654cc x 2, 250 CP στις 8500 rpm
• το βραβείο “Κινητήρας της Χρονιάς” το 2003

Συστάσεις για τη Ρουμανία

Για καθημερινή χρήση στην πόλη

Κινητήρας με φυσική αναρρόφηση είναι η βέλτιστη επιλογή για τους εξής λόγους:

• Χαμηλό κόστος συντήρησης
• [αξιοπιστία] superior μακροπρόθεσμα
• Δεν χρειάζεται χρόνος θέρμανσης/ψύξης
• Φόροι υψηλοί, αλλά αντισταθμίζονται από την εξοικονόμηση στη συντήρηση

Για συχνές εξορμήσεις σε επαρχιακούς δρόμους

Κινητήρας turbo μπορεί να αποβεί ευνοϊκός για:

• Περισσότερη ισχύς κατά την προσπέραση
• Πιθανή χαμηλότερη κατανάλωση σε σταθερή ταχύτητα
• Καλύτερες επιδόσεις σε δρόμους με λακκούβες

Συμπέρασμα

Ο κινητήρας με φυσική αναρρόφηση δεν αποτελεί τεχνολογία ξεπερασμένη, αλλά μια ώριμη και αξιόπιστη λύση. Η επιλογή ανάμεσα σε φυσική αναρρόφηση και turbo εξαρτάται από:

• Τύπος χρήσης (πόλη vs επαρχία)
• Προϋπολογισμός συντήρησης
• Προτιμήσεις οδήγησης
• Προτεραιότητα στην αξιοπιστία έναντι της απόδοσης

Για τη συντριπτική πλειονότητα των οδηγών στην Ελλάδα και στη Ρουμανία που χρησιμοποιούν το αυτοκίνητό τους καθημερινά σε αστικό περιβάλλον, ένας κινητήρας με φυσική αναρρόφηση μικρής χωρητικότητας (κάτω από 2000 cm3) προσφέρει την καλύτερη σχέση κόστους-απόδοσης.

Οι σύγχρονοι κινητήρες aspirat με τεχνολογίες όπως το VTEC ή το SkyActiv αποδεικνύουν ότι αυτή η κατηγορία μπορεί να είναι ακόμη ανταγωνιστική, συνδυάζοντας αξιοπιστία με αξιοσημείωτες επιδόσεις για τους λάτρεις της οδήγησης.