7 ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ »
Οι σύγχρονοι diesel κινητήρες υπόσχονται κορυφαίες επιδόσεις και ταυτόχρονα καταναλώσεις κάτω των 4,0 λτ./100 χλμ., όπως και πολύ χαμηλές εκπομπές CO2.
Η τεχνολογία των diesel κινητήρων
17.510 Επισκέψεις στο άρθρο (24/12/2014)
Τεχνολογία υπεροχής
Οι σύγχρονοι diesel κινητήρες υπόσχονται κορυφαίες επιδόσεις και ταυτόχρονα καταναλώσεις κάτω των 4,0 λτ./100 χλμ., όπως και πολύ χαμηλές εκπομπές CO2 οι οποίες τους απαλλάσσουν από την καταβολή τελών κυκλοφορίας. Πως το καταφέρνουν;
Κοιτώντας τα τεχνικά χαρακτηριστικά των σύγχρονων diesel κινητήρων, θα εντυπωσιαστείς. Πρώτα από όλα, από την οικονομία που υπόσχονται. Γιατί μέση κατανάλωση κάτω από 4 λτ./100 χλμ. για ένα μικρομεσαίο ή ακόμη και μεσαίο αυτοκίνητο, είναι εντυπωσιακή. Όπως εντυπωσιακό είναι και το νούμερο των 99 γρ. CO2/χλμ. Ταυτόχρονα, οι σύγχρονοι diesel κινητήρες είναι πολιτισμένοι σε λειτουργία, ήσυχοι, χωρίς κραδασμούς και με άφθονα αποθέματα ροπής από χαμηλά. Πολύ χαμηλά, λίγο πάνω από το ρελαντί. Τέλος, έχουν ιπποδυνάμεις για να εξασφαλίσουν ικανές επιδόσεις. Πώς λοιπόν τα καταφέρνουν όλα αυτά; Η απάντηση έρχεται παρακάτω όπου αναφερόμαστε στα σημαντικότερα τεχνολογικά τους highlights.
Πετρελαιοκινητήρας: Προβάδισμα από τη φύση του
Οι πετρελαιοκινητήρες προσφέρουν πλούσια ροπή και έχουν χαμηλή κατανάλωση καυσίμου χωρίς μάλιστα να βασίζονται σε εκ βάθρων καινοτόμες εφαρμογές.
Αυτό αποτελεί ίδιον αυτών εξ αρχής, καθώς έχουν λιγότερες απώλειες απόδοσης από τους βενζινοκινητήρες, ενώ το καύσιμο έχει μεγαλύτερη ενεργειακή αξία από τη βενζίνη. Έτσι, επί της ουσίας η εξέλιξή τους βασίζεται σε δύο πράγματα. Στον περιορισμό κατά το δυνατόν των εκπομπών των βλαβερών σωματιδίων με τη χρήση εξελιγμένων φίλτρων κατακράτησης (DPF), αλλά και στον αποτελεσματικότερο ψεκασμό του καυσίμου μέσα στον κύλινδρο, για όσο το δυνατό τελειότερη καύση.
Αρα και τελειότερη απόδοση, απόκριση στο γκάζι και οικονομία. Αυτό επιτυγχάνεται με τα συστήματα ψεκασμού (common rail) νέας γενιάς, σε συνεργασία με νέα μπεκ που ελέγχουν την ποσότητα αλλά και το χρονισμό του πετρελαίου που ψεκάζεται στο θάλαμο καύσης με υψηλή ακρίβεια, ώστε η διαδικασία να είναι ταχύτερη και πιο «έξυπνη».
Turbo μεταβλητής γεωμετρίας: Ροπή από χαμηλά και χωρίς υστέρηση
Ένα από τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα των diesel κινητήρων ήταν η υστέρηση του τούρμπο. Ωστόσο, οι σύγχρονοι πετρελαιοκινητήρες φαίνεται να έχουν λύσει το πρόβλημα του turbo-lag είτε με την προσθήκη διπλών και τριπλών τούρμπο, είτε με την χρήση τουρμπινών μεταβλητής γεωμετρίας.
Το turbo μεταβλητής γεωμετρίας έχει την ιδιότητα να μεταβάλει τον «όγκο» του κελύφους της τουρμπίνας και κατά συνέπεια τον όγκο των καυσαερίων που κατευθύνονται προς την φτερωτή της τουρμπίνας με αποτέλεσμα να έχουμε έναν υπερσυμπιεστή με πολλαπλά προφίλ . Η μεταβολή αυτή επιτυγχάνεται με τα κινητά πτερύγια που βρίσκονται στο εσωτερικό του κελύφους της τουρμπίνας τα οποία παίρνουν κίνηση από ένα μοχλό πού με τη σειρά του κινείται από έναν μηχανισμό είτε πνευματικό είτε ηλεκτρικό. Και στις δυο περιπτώσεις τον έλεγχο έχει η ECM.
Σύστημα common rail: Από τα 1.400 στα 2.500 bar πίεσης
Για να είναι ένας σύγχρονος diesel κινητήρας οικονομικός σε κατανάλωση και αποδοτικός θα πρέπει το καύσιμο να ψεκάζεται με μεγάλη πίεση στο θάλαμο καύσης και η διασπορά να είναι τόσο λεπτή ώστε η αυτανάφλεξη να επιτυγχάνεται στο μέγιστο δυνατό. Παράλληλα θα πρέπει το καύσιμο να μετριέται με μεγάλη ακρίβεια, η καμπύλη εκφόρτισης πρέπει να έχει συγκεκριμένη μορφή, ενώ οι χρόνοι προψεκασμού και κυρίως ψεκασμού να είναι όσο το δυνατό πιο μεταβαλλόμενοι ανάλογα τις ανάγκες του συστήματος. Το μοναδικό σύστημα ψεκασμού που μπορεί να ανταπεξέλθει σε όλες αυτές τις δυσκολίες είναι το common rail, αφού έχει τη δυνατότητα να μεταβάλει τους χρόνους ψεκασμού και την πίεση ψεκασμού ανάλογα τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα. Αυτό επιτυγχάνεται με την διαφοροποίηση του συστήματος παραγωγής πίεσης (αντλία υψηλής πίεσης) και του συστήματος ψεκασμού καυσίμου (ψεκαστήρες). Η μονάδα διαχείρισης κινητήρα λαμβάνει τα δεδομένα από μια ομάδα αισθητήρων, τα επεξεργάζεται και δημιουργεί τις ιδανικές συνθήκες καύσης με σκοπό πάντα την ιδανική καύση του μίγματος αέρα καυσίμου που έχει δημιουργηθεί στο θάλαμο καύσης.
Το σύστημα common rail δεν είναι καινούριο στην αυτοκίνηση (το παρουσίασε η Fiat το 1987), ωστόσο μέχρι και σήμερα βελτιώνεται συνεχώς.
Για παράδειγμα, οι πιέσεις ψεκασμού έχουν φτάσει από τα 1.400 στα 2.500 bar, οι αντλίες υψηλής πίεσης έχουν βελτιωθεί, οι αισθητήρες και τα ηλεκτρονικά είναι πιο γρήγορα στη μεταφορά δεδομένων, ενώ οι ψεκαστήρες πιο λεπτοί και ανθεκτικοί.
Σύστημα ανακύκλωσης καυσαερίων: Λιγότερα πυράκια και καλύτερη αυτανάφλεξη
Πρόκειται για ένα σύστημα που ανακυκλώνει τα καυσαέρια όταν έχουν ήδη περάσει και από τον υπερσυμπιεστή και από το φίλτρο μικροσωματιδίων. Τα καυσαέρια ψύχονται με τη βοήθεια ενός εναλλάκτη θερμότητας (intercooler) χαμηλής πίεσης, και ανακυκλώνονται με τον αέρα στον υπερσυμπιεστή, με αποτέλεσμα την αύξηση της πίεσης υπερπλήρωσης.
Τα καυσαέρια στη συνέχεια, ψύχονται με αέρα μέσα στο στρόβιλο και χρησιμοποιούνται για 2η φορά στην καύση.
Πρόκειται για μια διαδικασία που ονομάζεται «κρύος κύκλος» (cold loop) και εξασφαλίζει τον αποτελεσματικότερο περιορισμό των εκπεμπόμενων οξειδίων του αζώτου (NOx) σε σύγκριση με τα συμβατικά συστήματα EGR υψηλής πίεσης, ενώ βελτιώνει ταυτόχρονα και το βαθμό απόδοσης και την ποιότητα της καύσης.
Το φίλτρο DPF: Κρατάει τις «βρωμιές», μειώνει το CO2
To DPF (Diesel Particular Filter) ή FAP όπως έχει καθιερωθεί από την Peugeot που το τοποθέτησε για πρώτη φορά στο 607 (το 2000), είναι ένα φίλτρο συγκράτησης των μικροσωματιδίων, κάτι σαν καταλύτης δηλαδή, που έχει συμβάλει δραστικά στη μείωση των εκπομπών βλαβερών ουσιών (NO, NO2, HC, CO).
Δεν συναντάται στους βενζινοκινητήρες, ενώ στους diesel είναι στάνταρ από 1/2011. Η συμβολή του στη μείωση των εκπομπών βλαβερών ρύπων είναι δραστική. Ενδεικτικό, είναι πως, χάρη και σε αυτό, οι σύγχρονοι diesel καταφέρνουν να πληρούν τις νόρμες Euro5 και Euro6. Το σημαντικότερο -επειδή είναι πολύ ακριβό στην αντικατάσταση- πρόβλημα που παρουσιάζεται σε ένα φίλτρο FAP, είναι η φραγή του από στάχτη και σωματίδια, ειδικά αν κινείστε κυρίως μέσα στην πόλη. Ωστόσο, το DPF έχει τη δυνατότητα αναγέννησης (αυτοκαθαρισμού), η οποία πραγματοποιείται αυτόματα στον αυτοκινητόδρομο. Για το λόγο αυτό, καλό είναι, όταν το προτείνει ο κατασκευαστής, μέσω σχετικής ένδειξης στον πίνακα οργάνων ή π.χ. κάθε 1.000 χλμ., να κινείστε για περίπου 20 λεπτά στον αυτοκινητόδρομο.
Κινητήρες με Start&Stop: Ρίχνει την κατανάλωση κατά μισό λίτρο
Ο περιορισμός της κατανάλωσης είναι δουλειά της βελτιστοποίησης των κινητήρων, της τεχνολογικής τους εξέλιξης, αλλά και μιας σειράς οικολογικών μέτρων που βοηθούν σε αυτόν το σκοπό. Ένα από αυτά είναι και το σύστημα start&stop, το οποίο διαθέτουν τα περισσότερα σύγχρονα πετρελαιοκίνητα οχήματα και χάρη στο οποίο, η μέση κατανάλωση πέφτει κατά μισό περίπου λίτρο. Πιο συγκεκριμένα, τώρα, ένα όχημα με diesel κινητήρα και Start/Stop έχει:
• ενισχυμένη μίζα με ηλεκτροκινητήρα
• ανθεκτικότερη μπαταρία
• εξελιγμένο δυναμό (έως και 20 φορές)
• αισθητήρα μπαταρίας
• ειδικό λογισμικό ελέγχου στον εγκέφαλο
• μια σειρά από αισθητήρες (στροφαλοφόρο, γκάζι, φρένο, συμπλέκτη κτλ.)
Οι σύγχρονοι diesel κινητήρες φέρουν εξελιγμένα συστήματα ψεκασμού (common rail) με σκοπό την τελειότερη καύση για μέγιστη απόδοση και οικονομία καυσίμου.
