Είναι η μόδα των πολλών τελευταίων χρόνων. Οι μάρκες στρέφονται ολοένα και περισσότερο στους τρικύλινδρους κινητήρες, περιορίζοντας την κυκλοφορία των τετρακύλινδρων. Υπάρχουν πολλοί που φωνάζουν και διαφωνούν. Έχουν δίκιο; Ποια είναι πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματα των 3κύλινδρων μοτέρ;
Πριν από κάποια χρόνια ούτε που θα φανταζόταν κανείς ότι θα υπήρχαν μικροσκοπικοί κινητήρες, με απόδοση που θα ζήλευαν και 2λιτρα μοτέρ. Είναι η κυριαρχία του «downsizing» που δημιουργεί τετρακύλινδρα μηχανικά σύνολα προσφέρουν εντυπωσιακές επιδόσεις, χωρίς να «επιβαρύνουν» το περιβάλλον και την τσέπη μας. Επόμενο στάδιο... οι τρικύλινδροι κινητήρες.
Τους οποίους βλέπουμε σε μικρά αυτοκίνητα πόλης, σε «premium» οικογενειακά, σε υβριδικά supercars, αλλά και σε διεθνείς βραβεύσεις κινητήρων της χρονιάς (1,0 EcoBoost της Ford). Το ερώτημα που τίθεται είναι αν οι τρικύλινδροι κινητήρες μπορούν να προσφέρουν όλα όσα απολαμβάνουμε από τους πιο διαδεδομένους κινητήρες παγκοσμίως, που δεν είναι άλλοι από τους τετρακύλινδρους. Διαφέρουν μόνο ως προς το πλήθος των κυλίνδρων ή και ως προς τη λειτουργία; Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των τρικύλινδρων και ποια τα μειονεκτήματά τους έναντι των κινητήρων με τέσσερις κυλίνδρους;
Διαφορές στην λειτουργία: Η σημαντική λεπτομέρεια με τον στροφαλοφόρο άξονα
Αντιπαραβάλλοντας δύο κινητήρες με τρεις ή τέσσερις κυλίνδρους θα διαπιστώσετε ότι τα περισσότερα δομικά μέρη είναι ίδια. Η αρχή λειτουργίας των τρικύλινδρων κινητήρων εσωτερικής καύσης δε διαφέρει σε τίποτα με τους συμβατικούς κινητήρες τεσσάρων κυλίνδρων, ενώ τα εξαρτήματα από τα οποία αποτελούνται είναι ακριβώς ίδια. Η μοναδική αξιοσημείωτη διαφορά εντοπίζεται στον στροφαλοφόρο άξονα, ο οποίος καθορίζει την κίνηση των εμβόλων. Στην περίπτωση των τετρακύλινδρων, σε κάθε χρονική στιγμή, υπάρχει ένας κύλινδρος που βρίσκεται σε φάση εκτόνωσης με αποτέλεσμα να παράγεται συνεχόμενα μηχανικό έργο, ενώ αντίθετα στους τρικύλινδρους κινητήρες υπάρχει μία μικρή παύση παραγωγής έργου.
Για να γίνουμε ακόμα πιο κατανοητοί, θα πρέπει να ξεκαθαρίσουμε πως στους τετρακύλινδρους κινητήρες έχουμε μία φάση εκτόνωσης (παραγωγής έργου) για κάθε περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα κατά 180 μοίρες, ενώ στα μηχανικά σύνολα με τρεις κυλίνδρους απαιτείται περιστροφή 240 μοιρών (180+60) για να προχωρήσουμε από τη φάση εκτόνωσης του ενός κυλίνδρου στον επόμενο. Συνεπώς για τη χρονική διάρκεια που αντιστοιχεί στις 60 μοίρες περιστροφής, δεν υφίσταται παραγωγή έργου.
Πού είναι καλύτεροι οι 3κύλινδροι κινητήρες;
Το πιο θετικό στοιχείο ενός 3κύλινδρου κινητήρα είναι η υψηλή αποδοτικότητα και οι μειωμένες εκπομπές ρύπων, που επιτυγχάνονται λόγω των μειωμένων τριβόμενων επιφανειών. Κατά κανόνα οι θερμικές απώλειες είναι χαμηλότερες λόγω της απουσίας ενός κυλίνδρου, όχι μόνο λόγω της τριβής, αλλά και λόγω των μειωμένων αναγκών του σε λίπανση και ψύξη. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι τα συστήματα λίπανσης και ψύξης «κλέβουν» ενέργεια του κινητήρα και σίγουρα ένας τρικύλινδρος μπορεί να εξοικονομήσει μεγάλο ποσοστό αυτής της ενέργειας. Παράλληλα, ο μειωμένος όγκος του κινητήρα «λύνει» τα χωροταξικά προβλήματα, ενώ ταυτόχρονα θετικό πρόσημο υπάρχει και λόγω του μειωμένου βάρους. Τέλος, δεν θα μπορούσαμε να μην αναφερθούμε στο κόστος παραγωγής και συντήρησης. Σκεφτείτε έναν κινητήρα που θα λειτουργεί με λιγότερα έμβολα, βαλβίδες και λοιπά μηχανικά μέρη, ενώ ταυτόχρονα το κόστος συντήρησης θα είναι μικρότερο λόγω λιγότερων μπουζί και χαμηλότερης ποσότητας λιπαντικού-ψυκτικού υγρού.
Τα προβλήματα με τους 3κύλινδρους
Είπαμε ότι κατά τη λειτουργία ενός κινητήρα με τρεις κυλίνδρους δεν ασκούνται ομοιόμορφα οι δυνάμεις και οι ροπές. Αντίθετα, στους τετρακύλινδρους κινητήρες, όταν ένα έμβολο κινείται προς μία κατεύθυνση, κάποιο άλλο κινείται με ίδια ταχύτητα και αντίθετη φορά δημιουργώντας ισορροπία στο σύστημα. Κάτι τέτοιο δημιουργεί ενοχλητικούς κραδασμούς, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιούνται αντικραδασμικοί άξονες, άμεσα συνδεδεμένοι με τον στρόφαλο. Επίσης, όπως είναι λογικό, οι κραδασμοί δημιουργούν θορύβους, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιούνται επιπλέον μονωτικά υλικά γύρω από τον κινητήρα, ώστε η λειτουργία του να γίνει πιο «πολιτισμένη».
Για το τέλος αφήσαμε το σημαντικότερο εμπόδιο στην ανάπτυξη των τρικύλινδρων, που δεν είναι άλλο από την παύση παραγωγής μηχανικού έργου. Μπορεί στους τετρακύλινδρους η παραγωγή ενέργειας να είναι συνεχόμενη, αφού πάντα κάποιος κύλινδρος είναι σε φάση εκτόνωσης, αλλά σε κινητήρες με τρεις κυλίνδρους κάτι τέτοιο δεν ισχύει. Το αποτέλεσμα είναι να μην υπάρχει ομαλή παροχή ισχύος και να επιδεινώνεται η δυναμική ισορροπία του κινητήρα. Όλα αυτά, βέβαια, γίνονται εμφανή στις χαμηλές στροφές λειτουργίας, όπου η παύση ισχύος για 60 μοίρες περιστροφής του στροφάλου αντιστοιχεί σε μεγάλο χρονικό διάστημα. Όταν οι στροφές ανά λεπτό αυξηθούν, ο κινητήρας αποκτά πιο ομαλή λειτουργία.
Η τάση του downsing στην αυτοκίνηση
Η διαφορά στην λειτουργία σε σχέση με το στροφαλοφόρο άξονα
Ο 3κύλινδρος 1.500άρης της υβριδικής BMW i8 με τα 231 άλογα
Πλεονέκτημα η μεγάλη αποδοτικότητα & οι χαμηλές εκπομπές ρύπων
Το πρόβλημα στις χαμηλές στροφές
Είσαι της παλιάς σχολής με 4κύλινδρα μοτέρ ή και τα καλά 3κύλινδρα έχουν τη χάρη τους;
