Οι ανάγκες για αύξηση της αποδοτικότητας και μείωσης των εκπομπών ρύπων, οδήγησαν στη συνεχή εξέλιξη των συστημάτων τροφοδοσίας. Ποιες είναι οι τεχνολογίες που συναντάμε στα σύγχρονα αυτοκίνητα; Αμεσος ή έμμεσος ψεκασμός; Ας βρούμε την απάντηση!
Από το καρμπυρατέρ στο μπεκ μέσα στο θάλαμο καύσης
Ποιος είναι ο ένας από τους σημαντικότερους στόχους κάθε ομάδας μηχανικών κατά τη σχεδίαση και δημιουργία ενός κινητήρα; Ασφαλώς η αποδοτικότητα, που με απλά λόγια σημαίνει να δίνεις το λιγότερο καύσιμο και να παίρνεις όσο το δυνατόν περισσότερο μηχανικό έργο. Ο μηχανισμός που αναλαμβάνει την παροχή καυσίμου στους κινητήρες ονομάζεται σύστημα τροφοδοσίας και σε αυτό το κείμενο θα αναφερθούμε στους δύο τρόπους με τους οποίους γίνεται η συγκεκριμένη διαδικασία σε σύγχρονους κινητήρες εσωτερικής καύσης, τον άμεσο ψεκασμό και τον ψεκασμό πολλαπλών σημείων.
Ασφαλώς, πριν από αυτές τις δύο τεχνολογίες που αναφέραμε, είχαμε το καρμπιρατέρ και το σύστημα ψεκασμού μονού σημείου, άλλους τρόπους τροφοδοσίας που σήμερα έχουν αντικατασταθεί από τα ηλεκτρονικά συστήματα ψεκασμού. Πώς γίνεται η έγχυση του καυσίμου όμως στον κινητήρα του οχήματος μας; Ποιες είναι οι διαφορές ανάμεσα σε άμεση έγχυση και ψεκασμό πολλαπλών σημείων; Ήρθε η στιγμή να τους αναλύσουμε, να εξετάσουμε πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, αλλά και να δούμε τη συνεισφορά της κάθε τεχνολογίας στο «downsizing» και την οικολογική λειτουργία. Πριν από όλα αυτά, βέβαια, ας θυμηθούμε πως λειτουργεί ένα σύγχρονο ηλεκτρονικά ελεγχόμενο σύστημα τροφοδοσίας!
@info Το σύστημα άμεσου ψεκασμού ήταν γνωστό σαν τεχνολογία εδώ και πολλά χρόνια, αλλά δύο εμπόδια το κράτησαν μακριά από τις γραμμές παραγωγής για αρκετά χρόνια. Το ένα ήταν το κόστος, μιας και απαιτούνται ανθεκτικά υλικά για την κατασκευή των εγχυτήρων, οι οποίοι είναι εκτεθειμένοι σε ακραίες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας μέσα στον θάλαμο καύσης, καθώς και έξτρα κόστος για το σύστημα υψηλής πίεσης. Το δεύτερο εμπόδιο ήταν η παραγωγή υψηλότερων ποσοστών αιθάλης, λόγω υψηλής πίεσης και μη ικανοποιητικής ανάμιξης του μίγματος κατά τη διάρκεια της καύσης, αλλά και οξειδίων του αζώτου (NOx), τα οποία δεν μπορούσαν να διασπαστούν σε καταλύτες προηγούμενων γενεών.
Στα σύγχρονα αυτοκίνητα, η ποσότητα του καυσίμου που θα εισχωρήσει στον κινητήρα εξαρτάται από τις συνθήκες οδήγησης, αλλά και από τις συνθήκες που επικρατούν πριν και μετά την έγχυση του καυσίμου.
Η συνεχής προσπάθεια για αύξηση της αποδοτικότητας και ταυτόχρονα τα όλο και αυστηρότερα όρια εκπομπών ρύπων, ανάγκασαν τις εταιρείες να δημιουργήσουν ηλεκτρονικά ελεγχόμενα συστήματα ψεκασμού του καυσίμου. Σε αυτά τα συστήματα, η διαδρομή του καυσίμου ξεκινά από τον χώρο αποθήκευσής του και με τη βοήθεια μίας αντλίας «ταξιδεύει» προς τον κινητήρα με απώτερο σκοπό να φτάσει στο μπεκ, όπου και θα ψεκαστεί για να γίνει η καύση. Τι σημαίνει όμως ηλεκτρονικά ελεγχόμενη καύση; Στα σύγχρονα αυτοκίνητα, η ποσότητα του καυσίμου που θα εισχωρήσει στον κινητήρα εξαρτάται από τις συνθήκες οδήγησης, αλλά και από τις συνθήκες που επικρατούν πριν και μετά την έγχυση του καυσίμου. Ειδικοί αισθητήρες συλλέγουν τα δεδομένα από αυτές τις συνθήκες και η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου είναι αυτή που θα αποφασίσει πότε θα ψεκαστεί το καύσιμο, σε τι ποσότητα και με τι διάρκεια. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία και το φορτίο του κινητήρα, η ποσότητα και η θερμοκρασία του εισερχόμενου αέρα και τα καυσαέρια που προκύπτουν από την καύση του μείγματος αξιολογούνται από την ECU με αποτέλεσμα η καύση να είναι πολύ πιο ακριβής και ποιοτικότερη, με θετικό αντίκτυπο στην απόδοση, την οικονομία και τις εκπομπές ρύπων.
Το σύστημα τροφοδοσίας με το οποίο εξοπλίζονταν τα αυτοκίνητα πριν από μερικά χρόνια, αλλά βρίσκει εφαρμογή ακόμα και σήμερα είναι ο ψεκασμός πολλαπλών σημείων, ο οποίος ουσιαστικά αποτελεί την βελτιωμένη έκδοση του ψεκασμού ενός σημείου.
Το σύστημα τροφοδοσίας με το οποίο εξοπλίζονταν τα αυτοκίνητα πριν από μερικά χρόνια, αλλά βρίσκει εφαρμογή ακόμα και σήμερα είναι ο ψεκασμός πολλαπλών σημείων, ο οποίος ουσιαστικά αποτελεί την βελτιωμένη έκδοση του ψεκασμού ενός σημείου. Το τέλος της «εποχής» του καρμπιρατέρ έδωσε χώρο στον ψεκασμό ενός σημείου, μιας τεχνολογίας στην οποία το καύσιμο ψεκαζόταν από ένα ηλεκτρομαγνητικό μπεκ που βρισκόταν ακριβώς πίσω από την πεταλούδα γκαζιού και το μείγμα περνούσε από την πολλαπλή εισαγωγής μέχρι να καταλήξει στον κάθε κύλινδρο. Η τεχνολογία που μόλις περιγράψαμε αντικαταστάθηκε σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα από τον ψεκασμό πολλαπλών σημείων. Οι μηχανικοί σκέφτηκαν ότι αν η έγχυση του καυσίμου γίνεται πιο κοντά στους κυλίνδρους, τότε η ποσότητα εισερχόμενου καυσίμου θα ήταν πιο ακριβής με θετικό πρόσημο στην δημιουργία στοιχειομετρικού μείγματος. Έτσι, τοποθέτησαν έναν εγχυτήρα πριν από τη βαλβίδα εισαγωγής του κάθε κυλίνδρου, κερδίζοντας μία ακριβέστερη και πιο αποδοτική καύση.
Όταν ο εγχυτήρας βρίσκεται μέσα στον θάλαμο καύσης σημαίνει ότι η είσοδος του καυσίμου δεν εξαρτάται από το άνοιγμα-κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής.
Ξεκινάς με ένα μπεκ στην εισαγωγή και διαπιστώνεις ότι τα οφέλη ενός εγχυτήρα πριν τη βαλβίδα εισαγωγής του κάθε κυλίνδρου έχει τεράστια οφέλη. Ποια είναι η επόμενη σκέψη; Ασφαλώς η τοποθέτηση του μπεκ μέσα στον θάλαμο καύσης! Με αυτόν τον τρόπο, η έγχυση του καυσίμου γίνεται με απόλυτο έλεγχο και χωρίς απώλειες, ενώ οι έρευνες απέδειξαν ότι αυτή η τεχνολογία μείωσε σε μεγάλο ποσοστό την κατανάλωση καυσίμου. Τι άλλο κερδίσαμε, όμως, με τα ηλεκτρονικά συστήματα άμεσου ψεκασμού; Όταν ο εγχυτήρας βρίσκεται μέσα στον θάλαμο καύσης σημαίνει ότι η είσοδος του καυσίμου δεν εξαρτάται από το άνοιγμα-κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής. Συνεπώς είναι εφικτός ο ψεκασμός καυσίμου και κατά τη φάση της συμπίεσης, όπου η βαλβίδα εισαγωγής είναι κλειστή. Με αυτόν τον τρόπο ο κινητήρας γίνεται ακόμα πιο αποδοτικός και η απόκριση βελτιώνεται σε μεγάλο βαθμό. Παράλληλα, η ακρίβεια στη διάρκεια και την ποσότητα της έγχυσης καυσίμου που προσφέρει ο άμεσος ψεκασμός έκανε τα συστήματα υπερπλήρωσης να λειτουργούν ακόμα καλύτερα, γεγονός που οδήγησε τις αυτοκινητοβιομηχανίες στη μόδα των τελευταίων ετών, που δεν είναι άλλη από το «downsizing».
Η ακρίβεια στη διάρκεια και την ποσότητα της έγχυσης καυσίμου που προσφέρει ο άμεσος ψεκασμός έκανε τα συστήματα υπερπλήρωσης να λειτουργούν ακόμα καλύτερα, γεγονός που οδήγησε τις αυτοκινητοβιομηχανίες στη μόδα των τελευταίων ετών, που δεν είναι άλλη από το «downsizing».
- Υπολογίζεται ότι η εξοικονόμηση καυσίμου σε έναν κινητήρα άμεσου ψεκασμού αγγίζει το ποσοστό του 15% σε σχέση με τον αντίστοιχο κινητήρα ψεκασμού πολλαπλών σημείων. - Στην έγχυση ενός σημείου το καύσιμο ψεκάζεται πριν την πεταλούδα γκαζιού, στον ψεκασμό πολλαπλών σημείων πριν την βαλβίδα εισαγωγής και στον άμεσο ψεκασμό απευθείας μέσα στον θάλαμο καύσης. - Ο άμεσος ψεκασμός και τα συστήματα υπερπλήρωσης αποτέλεσαν τα σημαντικότερα σημεία για την επικράτηση του «downsizing».
