ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2010 ΑΠΡΙΛΙΟΣ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2010 ΑΠΡΙΛΙΟΣ"

Transcript

1 ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΩΝ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΤΥΠΟΥ WANKEL ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΠΑΠΑΝΙΚΟΛΑΟΥ ΑΕΜ.: 4019 ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΖΗΣΗΣ ΣΑΜΑΡΑΣ ΑΡΜΟΔΙΟΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ: ΣΑΒΒΑΣ ΣΑΒΒΑΚΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2010 ΑΠΡΙΛΙΟΣ

2 1. ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 5. Υπεύθυνος: Καθ. Ζ. Σαμαράς 2. ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ 3. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ Αρμόδιος Παρακολούθησης: Σ. Σαββάκης ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ 7. Τίτλος εργασίας: ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΩΝ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΤΥΠΟΥ WANKEL 8. Ονοματεπώνυμο φοιτητή : ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΠΑΠΑΝΙΚΟΛΑΟΥ 10.Θεματική περιοχή: ΜΕΚ 14. Περίληψη: 11. Ημερομηνία έναρξης: ΙΟΥΛ Αριθμός μητρώου: Ημερομηνία παράδοσης: ΑΠΡ 2010 Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αξιολόγηση των περιστροφικών κινητήρων σε σχέση με τους παλινδρομικούς, καθώς γίνεται προσπάθεια να απαντηθεί το ερώτημα γιατί τελικά οι περιστροφικοί κινητήρες δεν επικράτησαν. Αρχικά γίνεται μία ιστορική αναδρομή της εξέλιξης τους. Στη συνέχεια παρουσιάζονται κατά χρονολογική σειρά οι πρωτότυποι περιστροφικοί κινητήρες τύπου Wankel που εξελίχθηκαν όλα αυτά τα χρόνια και τέλος αναφέρονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που εντοπίστηκαν κατά την εξέλιξη τους. Η εργασία κλείνει με την ανάλυση των μειονεκτημάτων του εν λόγω κινητήρα και των προβλημάτων που ήρθαν αντιμέτωποι οι μηχανικοί όλα αυτά τα χρόνια της εξέλιξής του αναφέροντας επιγραμματικά τις προσπάθειες που κατέβαλαν προκειμένου να τα ξεπεράσουν. 13. Αριθμός Εργασίας: 10.DI.0014.V1 (2010-4) 15. Στοιχεία εργασίας: Αρ. Σελίδων: 102 Αρ. Εικόνων: 92 Αρ. Πινάκων: 11 Αρ. Παραπομπών: Λέξεις κλειδιά: Περιστροφικός κινητήρας, Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Παλινδρομικός κινητήρας Wankel 17. Σχόλια: 18. Συμπληρωματικές παρατηρήσεις: 19. Βαθμός:

3 Ε.Ε.Θ ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η διπλωματική αυτή εργασία αποτελεί αποτέλεσμα μιας προσπάθειας που ξεκίνησε τον Ιούλιο του Όλο αυτό το χρονικό διάστημα κατέβαλα κάθε δυνατή προσπάθεια ώστε το τελικό αποτέλεσμα να δικαιώνει τις προσδοκίες του εργαστηρίου. Μέσα από αυτόν τον πρόλογο θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Καθηγητή Ζήση Σαμαρά, Διευθυντή του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Θερμοδυναμικής και υπεύθυνο παρακολούθησης της διπλωματικής μου εργασίας, για την ευκαιρία που μου έδωσε να συνεργαστώ με το εργαστήριο αποκτώντας πολύτιμες γνώσεις σε επιστημονικό και όχι μόνο επίπεδο. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ. Σάββα Σαββάκη υπό τις οδηγίες και την επίβλεψη του οποίου η εργασία αυτή έλαβε την τωρινή της υπόσταση.

4 Ε.Ε.Θ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΗΓΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΕΞΕΛΙΞΗΣ ΤΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΤΗΝ ΚΙΝΑ ΟΙ ΚΥΡΙΟΤΕΡΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΠΟΥ ΕΞΕΛΙΧΘΗΚΑΝ Η ΑΕΡΟΨΥΚΤΗ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΜΗΧΑΝΗ SP-440 ΤΗΣ SYVARO ( ) Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ 12A Mazda (1978) Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ 12Β Mazda (1982) Ο ΑΕΡΟΨΥΚΤΟΣ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΤΗΣ NORTON (1982) Η ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΔΥΟ ΥΠΕΡΠΛΗΡΟΥΜΕΝΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ (1984) Ο ΔΟΚΙΜΑΣΤΙΚΟΣ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ 2034R (1989) Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΤΟΥ RX-7 13-Β (1990) Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΤΩΝ ΜΗ ΕΠΑΝΔΡΩΜΕΝΩΝ ΙΠΤΑΜΕΝΩΝ ΟΧΗΜΑΤΩΝ (1993) Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ DIESEL ΣΤΡΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΚΑΥΣΗΣ (1993) ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΕ ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (1993) ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΤΡΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΜΕ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΤΗ ΠΥΡΑΚΤΩΣΕΩΣ Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ RENESIS ( ) ΤΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΤΑ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΩΝ ΤΟ ΓΡΑΝΑΖΙ ΤΟΥ ΣΤΡΟΦΕΑ ΟΙ ΕΚΠΟΜΠΕΣ ΤΩΝ ΚΑΥΣΑΕΡΙΩΝ ΤΑ ΕΛΑΤΗΡΙΑ ΣΤΕΓΑΝΟΠΟΙΗΣΗΣ ΟΙ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΤΡΙΒΗΣ ΤΩΝ ΕΛΑΤΗΡΙΩΝ Η ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ ΤΩΝ ΕΛΑΤΗΡΙΩΝ Η ΔΙΑΡΡΟΗ ΤΩΝ ΕΛΑΤΗΡΙΩΝ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΗΣ ΔΙΑΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΕΡΓΑΖΟΜΕΝΟΥ ΜΕΣΟΥ ΑΠΟ ΤΗΝ ΟΠΗ ΤΟΥ ΚΑΤΩ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΤΗ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΗΣ ΧΡΟΝΙΚΗΣ ΕΠΙΚΑΛΥΨΗΣ ΤΩΝ ΘΥΡΙΔΩΝ Η ΘΕΣΗ ΤΩΝ ΘΥΡΙΔΩΝ ΕΞΑΓΩΓΗΣ Η ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΡΟΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΜΕΤΑΞΥ ΔΥΟ ΣΥΝΕΧΟΜΕΝΩΝ ΚΥΚΛΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ... 58

5 Ε.Ε.Θ Η ΜΕΙΩΜΕΝΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΚΑΥΣΗΣ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΨΥΞΗΣ ΤΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΤΑ ΥΛΙΚΑ ΤΟΥ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ Η ΛΙΠΑΝΣΗ ΤΟΥ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΥ ΧΡΟΝΙΣΜΟΥ 6 ΡΙ (Six Port Intake ) ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΡΑΤΑΣΗΣ ΤΗΣ ΦΑΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ Η ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΠΑΡΑΤΑΣΗΣ ΤΗΣ ΦΑΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΤΟΥ ΜΗΚΟΥΣ ΤΟΥ ΑΥΛΟΥ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ (ΣΜΜΑΕ) ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΑΕΡΑ (Sequential Dynamic Air Intake System) (ΤΟ ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΟΥ 6ΡΙ) ΤΟ ΒΟΗΘΗΤΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΑΕΡΑ (ΒΔΣΕΑ) ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΓΧΥΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΥΟ ΕΓΧΥΤΗΡΩΝ ΣΕ ΣΕΙΡΑ (1989) ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΓΧΥΣΗΣ DIESEL (1993) ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΓΧΥΣΗΣ ΗSEFI (High Speed Electronic Fuel Injection)(1995) ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΤΡΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΜΕ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΦΛΟΓΑΣ ΣΕ ΥΠΟΘΑΛΑΜΟ (1996) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΟΥ ΧΡΟΝΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΤΗΣ ΘΕΣΗΣ ΤΩΝ ΕΓΧΥΤΗΡΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΑΠΟΔΟΣΗ ΤΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΡΕΥΜΑ ΑΕΡΑ ΚΟΝΤΑ ΣΤΟΝ ΕΓΧΥΤΗΡΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΛΥΤΕΡΗ ΕΞΑΤΜΙΣΗ ΤΟΥ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΝΑΥΣΗΣ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΤΡΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΜΕ ΔΥΟ ΕΓΧΥΤΗΡΕΣ ΚΑΙ ΔΥΟ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΤΕΣ Η ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΝΑΥΣΗΣ ΜΕ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΤΗ ΚΑΙ ΜΕ ΜΠΟΥΖΙ ΠΥΡΑΚΤΩΣΕΩΣ ΥΠΕΡΠΛΗΡΩΣΗ ΤΟΥ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΧΡΟΝΙΣΜΟΥ ΤΙSC (Timed Induction with Super Charge)(1987) ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΥΠΕΡΠΛΗΡΩΣΗΣ ΜΕ ΔΙΠΛΟ ΔΙΑΚΕΝΟ (1990) ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΙΠΛΟΥ ΥΠΕΡΠΛΗΡΩΤΗ ΣΕ ΣΕΙΡΑ (Sequential Twin Turbo System)(1991) ΤΕΛΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΑΡΑΠΟΜΠΕΣ ΛΙΣΤΑ ΕΙΚΟΝΩΝ ΛΙΣΤΑ ΠΙΝΑΚΩΝ

6 Ε.Ε.Θ ΠΗΓΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Η βιβλιογραφική έρευνα που ακολουθεί βασίστηκε τόσο σε πηγές από το διαδίκτυο όσο και από τεχνικές δημοσιεύσεις. Από ένα σύνολο 15 sites και 162 τεχνικών φύλων επιλέχτηκαν τελικά μόνο οι τεχνικές δημοσιεύσεις λόγω της αμφίβολης αξιοπιστίας των πηγών του διαδικτύου. Τελικά επιλέχθηκαν 61 τεχνικά φύλα από τα οποία παρατίθενται οι πληροφορίες των 55, καθώς τα υπόλοιπα 6 δεν έδιναν κάποια επιπλέον πληροφορία παρά μόνο τις ήδη υπάρχουσες. 4. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΕΞΕΛΙΞΗΣ ΤΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Η ένταξη του πρώτου αυτοκινήτου με περιστροφικό κινητήρα στην Αμερικανική αγορά πραγματοποιήθηκε το 1970 (Shimamura and Tadokoro 1981). Στα επόμενα χρόνια που ακολούθησαν, και συγκεκριμένα το χρονικό διάστημα , η εταιρεία Syvaro Ltd σχεδίασε και ανέπτυξε μια αερόψυκτη περιστροφική μηχανή για βιομηχανικές και ψυχαγωγικές εφαρμογές (Adam 1980). Για την πιστοποίηση της αξιοπιστίας αυτών των κινητήρων πραγματοποίησε η εταιρεία δοκιμές σε 65 διαφορετικούς κινητήρες για πάνω από ώρες δοκιμών αντοχής. Προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις της αγοράς πραγματοποίησε η εταιρία Toyo Koyo μία παρατεταμένη έρευνα πάνω στην οικονομία καυσίμου και κατέληξε ότι ο καταλύτης ήταν μία πολλά υποσχόμενη τεχνολογία προς αυτή την κατεύθυνση. Μέχρι τότε οι περιστροφικοί κινητήρες που είχαν κατασκευαστεί χρησιμοποιούσαν θερμικούς αντιδραστήρες για τη βελτίωση της σύστασης των εκπεμπόμενων καυσαερίων. Η μελέτη που ακολούθησε το 1981 πάνω στους περιστροφικούς κινητήρες με χρήση καταλυτικού μετατροπέα είχε ως αποτέλεσμα τη βελτίωση στην οικονομία καυσίμου στον κινητήρα της Mazda RX-7 (Shimamura and Tadokoro 1981). Το 1982, στα πλαίσια του ενδιαφέροντος για εκτίμηση της χρήσης των περιστροφικών κινητήρων στις αεροναυτικές εφαρμογές έκλεισε η NASA συμφωνία με την Curtiss-Wright να εξετάσει ένα συγκεκριμένο ατμοσφαιρικό αεροπορικό περιστροφικό βενζινοκινητήρα (Meng, Rice et al. 1982). Τα αποτελέσματα των δοκιμών πάνω σε αυτόν τον εφοδιασμένο με καρμπυρατέρ περιστροφικό βενζινοκινητήρα των 285ΗΡ (212KW) έδειξαν ότι παρουσίαζε αυξημένη τόσο την ειδική κατανάλωση καυσίμου όσο και τις εκπομπές άκαυστων H/C. Συγκεκριμένα, η ειδική κατανάλωση ήταν 328g/KWh, δηλαδή 20% υψηλότερη από τον αντίστοιχο καλύτερο για την εποχή εκείνη παλινδρομικό κινητήρα της ίδιας ισχύος. Από την άλλη όμως το ειδικό βάρος της μηχανής ήταν 0.766kg/KW, το οποίο είναι τουλάχιστον 15% χαμηλότερο από τον τότε καλύτερο παλινδρομικό αεροπορικό κινητήρα. Το συμβόλαιο που ακολούθησε μεταξύ των δύο συνεταίρων οδήγησε σε μείωση της ειδικής κατανάλωσης καυσίμου στο 274g/KWh, ικανοποιώντας τυπικά τα στάνταρ της εποχής σε εκπομπές καυσαερίων. Επακολούθησαν και περαιτέρω βελτιώσεις στους περιστροφικούς κινητήρες από την Curtiss-Wright σε συνεργασία που είχε με τη United States Marine Corps πάνω σε περιστροφικό κινητήρα στρωματοποιημένης καύσης των 1500ΗΡ. Αυτός ο κινητήρας με τους τέσσερις στροφείς (ρότορες) δοκιμάστηκε με επιτυχία και πέτυχε τους αρχικούς στόχους του προγράμματος.

7 Ε.Ε.Θ. 9 Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε από τη NASA ως βασικός σχεδιασμός για την κατασκευή νέων κινητήρων. Τα αποτελέσματα των δοκιμών και μελετών έδειξαν ότι ήταν δυνατόν να κατασκευαστεί ένας κινητήρας με ειδική κατανάλωση καυσίμου 219g/KWh στα 186.4KW με ειδικό βάρος 0.486g/KW. Η δραστική μείωση του ειδικού βάρους επήλθε με την υιοθέτηση της υπερπλήρωσης στους κινητήρες αυτούς. Κατά τη διάρκεια του ίδιου έτους (1982) ανέπτυξε η Νorton Motors έναν αερόψυκτο περιστροφικό κινητήρα τύπου Wankel με υψηλότερη απόδοση από τους περιστροφικούς κινητήρες που ψύχονται με λάδι, καθώς εμφάνιζε χαμηλότερη μηχανική τριβή (Garside 1982). Ο προκάτοχος της εταιρίας αυτής ήταν η BSA Motorcycles Limited η οποία ξεκίνησε την έρευνα πάνω στον περιστροφικό κινητήρα Wankel το Το πλεονέκτημα των αερόψυκτων περιστροφικών κινητήρων σε σχέση με τους κινητήρες που ψύχονταν με λάδι ήταν ότι, για παρόμοιες διαστάσεις στροφείο, βάρους, μήκους απωλειών στεγανοποίησης (sealing line length), η μεγαλύτερη εκκεντρότητα έδινε 15% μεγαλύτερο όγκο εμβολισμού. Αυτός ο τύπος της μηχανής ήταν ιδιαίτερα ελκυστικός για τις μοτοσικλέτες λόγω των χαμηλών δονήσεων και του χαμηλού ειδικού βάρους της. Η μικρή αύξηση της κατανάλωσης του καυσίμου της μηχανής, εν συγκρίσει των τετράχρονων παλινδρομικών κινητήρων, δε θεωρήθηκε σημαντικό μειονέκτημα, καθώς οι δίχρονες μηχανές εκείνη την εποχή, παρά τη μεγαλύτερη κατανάλωση καυσίμου που είχαν, είχαν το μεγαλύτερο μερίδιο της αγοράς. Όμως, το κόστος παραγωγής του συγκεκριμένου κινητήρα ήταν πολύ μεγάλο για να τον κάνει ανταγωνιστικότερο από τις κατώτερες σε απόδοση μονοκύλινδρες και δικύλινδρες δίχρονες μηχανές. Το σημείο αναφοράς ήταν ο εμπορικός περιστροφικός κινητήρας ΚΜ 914 των Fichtel & Sachts, όπου το στροφείο και τα κελύφη του ψύχονταν με εξαναγκασμένη ροή αέρα. Το μέγεθος του θαλάμου ήταν 300 κ.εκ και η αποδιδόμενη ισχύς 18 ΒΗΡ. Ο κινητήρας αυτός μπορεί αρχικά να θεωρήθηκε περισσότερο ελκυστικός από τους κινητήρες που ψύχονταν με λάδι, λόγω της μηχανικής απλότητας της ψύξης του, όμως το μειονέκτημα της χαμηλής αποδιδόμενης ισχύος του τον έκανε να μοιάζει με μηχανή 600 κ.εκ. Κάποια στιγμή μελετήθηκε μάλιστα η ψύξη του κινητήρα να πραγματοποιείται με νερό, αλλά απορρίφθηκε καθώς θεωρήθηκε ότι δε θα ήταν αποδεκτή από το σύνολο των αγοραστών. Το 1984 χρησιμοποιήθηκε ο περιστροφικός υπερπληρούμενος κινητήρας για πρώτη φορά σε αυτοκίνητα. Ο περιστροφικός κινητήρας, καθώς δε διέθετε βαλβίδες εξαγωγής, εξήγαγε τα καυσαέρια του με μεγάλη κινητική ενέργεια καθιστώντας πλεονεκτική τη λειτουργία του με στρόβιλο. Επιπλέον, η έλλειψη των βαλβίδων εισαγωγής σήμαινε μικρότερο περιορισμό της εισαγωγής, ενώ ο χρόνος της εισαγωγής ήταν μιάμιση φορά μεγαλύτερος από τον ανάλογο των παλινδρομικών κινητήρων, γεγονός που οδηγούσε σε επιμήκυνση του χρόνου της υπερπλήρωσης από τις χαμηλές ακόμα στροφές. Την ίδια χρονιά (1984), η εταιρία MAZDA παρουσίασε τις νέες εξελίξεις που σημειώθηκαν στον εμπορικό περιστροφικό της κινητήρα, 12-Β (Muroki 1984). Οι βελτιώσεις συμπεριελάμβαναν μια νέα επεξεργασία της τροχοειδούς επιφάνειας, η οποία έδινε καλύτερη λίπανση, μείωση των τάσεων στο οδηγητικό γρανάζι της κίνησης του στροφείου, βελτίωση του σπινθηριστή και βελτίωση του συστήματος ανάφλεξης.

8 Ε.Ε.Θ. 10 Οι προσπάθειες που πραγματοποιήθηκαν οδήγησαν στην κατασκευή ενός υπερπληρούμενου κινητήρα για επιβατηγά οχήματα (573κ.εκ. με δύο στροφείς και 165PS/6500rpm) και δύο αγωνιστικών κινητήρων. Ο πρώτος ήταν 573κ.εκ με δύο στροφείς και αποδιδόμενη ισχύ 260PS/9000rpm και ο δεύτερος είχε χωρητικότητα 654κ.εκ με δύο στροφείς και απέδιδε 300 PS/9000rpm. Στα χρόνια που ακολούθησαν βασίστηκε η εξέλιξη των περιστροφικών κινητήρων στις παρακάτω βελτιώσεις (Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987): - τοποθετήθηκε ένας ψύκτης αέρος αέρος στο κάτω μέρος του κινητήρα - τροποποιήθηκαν τα στεγανοποιητικά ελατήρια ((Orlandea, Weinert et al. 1987), (Kappos and Rajan 1989), (Matsuda, Tadokoro et al. 1990), (Rachel, Schock et al. 1991)) - βελτιώθηκε το σύστημα ψύξης του στροφείου - βελτιώθηκε το σύστημα λίπανσης του κινητήρα - χρησιμοποιήθηκαν ελαφρύτεροι στροφείς για τη μείωση των τριβών των εδράνων ολίσθησης - χρησιμοποιήθηκαν δύο εγχυτήρες ανά στροφείο για την καλύτερη κατανομή του καυσίμου μέσα στο μείγμα που δημιουργείται και - τοποθετήθηκε ένα ολοκληρωμένο ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου της έγχυσης του καυσίμου το οποίο βελτίωσε τη ροή του καυσίμου και το χρόνο της ανάφλεξης του μείγματος. - χρησιμοποιήθηκε θυρίδα πολλαπλών-θαλάμων (multi-chamber port) στην είσοδο της θυρίδας εξαγωγής του κελύφους του στροφείου για τη μείωση του θορύβου που δημιουργούνταν κατά την έξοδο των καυσαερίων. Αυτό γινόταν με τη συγκράτηση του παραγόμενου θορύβου από τα επιμέρους τμήματα της εξαγωγής. Μάλιστα, για την περεταίρω μείωση του θορύβου υιοθετήθηκε ένα σύστημα διπλών αγωγών εξαγωγής που έδιναν μικρότερη αντίσταση στη μεταφορά των καυσαερίων. - Τέλος, ο αριθμός των ελαστικών πείρων που συγκρατούσαν το στροφείο αυξήθηκε από 9 σε 12 προκειμένου να αυξηθεί η διάρκεια ζωής τους (Muroki 1984; Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987). - Τα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών στον κινητήρα του μοντέλου 1987 αποτελούνταν από τρία επιμέρους τμήματα σε αντίθεση με το προηγούμενο μοντέλο όπου τα αντίστοιχα ελατήρια αποτελούνταν από δύο τμήματα (Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987). Όπως φαίνεται και στην Εικόνα 1, το πλεονέκτημα αυτής της μετατροπής φαίνεται όταν η πίεση στο θάλαμο που βρίσκεται ανάντη του ελατηρίου είναι μεγαλύτερη από την πίεση του θαλάμου κατάντη αυτού. Όπως μπορεί να παρατηρήσει κανείς στο αριστερό σχήμα, στο παλιό μοντέλο παρουσιάζεται μια γραμμική επαφή του ελατηρίου με την επιφάνεια του κελύφους πάνω στην οποία ολισθαίνει, ενώ στο καινούργιο μοντέλο έρχεται ολόκληρη η επιφάνεια του ελατηρίου σε επαφή με το κέλυφος. Έτσι διασφαλίζεται μια καλύτερη στεγανοποίηση των θαλάμων.

9 Ε.Ε.Θ Ακόμα, ο αριθμός των ελατηρίων επαναφοράς ανά στεγανοποιητικό ελατήριο αυξήθηκε από ένα σε δύο. O κινητήρας που προέκυψε (RX-7, 1987) είχε καλύτερη αποδιδόμενη ισχύ και μεγαλύτερη οικονομία καυσίμου παρά την αύξηση του βάρους του αυτοκινήτου που προκαλούσαν οι παραπάνω τεχνικές που (Matsuda, Tadokoro et al. 1990). Το 1987 αναπτύχθηκε επίσης ένας περιστροφικός diesel κινητήρας τύπου Wankel μιας βαθμίδας με χαμηλό λόγο συμπίεσης (Kamo, Yamada et al. 1987). Το μεγαλύτερο πρόβλημα που παρουσίαζε ο κινητήρας αυτός ήταν η έναρξη της λειτουργίας του όταν ήταν κρύος λόγω του χαμηλού λόγου συμπίεσης. Οι υψηλές ταχύτητες του άξονα εξόδου και η παρουσία άσπρου καπνού ήταν τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα του. Τις δεκαετίες '70-'80 συνεργάστηκαν η Αγγλική Rolls Royce και η Ιαπωνική Yanmar Diesel Engine Co σε ένα πρόγραμμα ανάπτυξης ενός diesel κινητήρα τύπου Wankel δύο βαθμίδων. Συγκεκριμένα, ένας βενζινοκινητήρας Wankel της Yanmar R450 (450κ.εκ) που χρησιμοποιούσε ανάφλεξη με σπινθηριστή και είχε λόγο συμπίεσης 8:1 τροποποιήθηκε σε κινητήρα με έγχυση καυσίμου diesel. Όταν στον κινητήρα αυτό τοποθετήθηκε ένας στροφείος τύπου Ε (Εικόνα 2) ο λόγος συμπίεσης του έγινε 10.7:1. Στις 800rpm, ο βέλτιστος λόγος αέρα-καυσίμου ήταν 55:1 για το μικρότερο χρόνο έναρξης της λειτουργίας του κινητήρα. Όταν ο λόγος αέρα-καυσίμου γινόταν μεγαλύτερος του 85:1, η θερμοκρασία του αέρα καύσης γινόταν πολύ χαμηλή για να προκαλέσει ανάφλεξη του καυσίμου, ενώ όταν ο λόγος αέρα-καυσίμου γινόταν μικρότερος από 35:1 είχε ως αποτέλεσμα την έλλειψη του επαρκούς οξυγόνου στο θάλαμο για την έναρξη του κινητήρα. Έτσι, για το βέλτιστο λόγο του κινητήρα (55:1) και θερμοκρασία αέρα καύσης 200 ο C μπορούσε να επιτευχθεί άριστη έναρξη του κινητήρα σε λιγότερο από 5sec. Εικόνα 1: Σύγκριση των στεγανοποιητικών ελατηρίων κορυφής δύο και τριών τεμαχίων Μέσα στην επόμενη δεκαετία (1990) αναδείχθηκαν δύο τεχνολογίες ως πολλά υποσχόμενες για τις μηχανές εσωτερικής καύσης, η έρευνα των οποίων είχε ξεκινήσει από το Αυτές ήταν ο κινητήρας Άμεσης Εγχύσεως - Στρωματοποιημένης Καύσης (ΑΕΣΚ) και ο αδιαβατικός κινητήρας Diesel. Τα κοινά στοιχεία που παρουσίαζαν ο ΑΕΣΚ κινητήρας και ο αδιαβατικός κινητήρας ήταν ότι και οι δύο λειτουργούσαν χωρίς στραγγαλισμό της εισαγωγής (χωρίς πεταλούδα), χρησιμοποιούσαν τον τετράχρονο κύκλο, λειτουργούσαν με απευθείας έγχυση καυσίμου στο θάλαμο καύσης και λειτουργούσαν κάτω από παρόμοιους λόγους καυσίμου/αέρα. Παρόλα αυτά, η σύγκρισή τους δεν έδωσε τίποτα κοινό στα θερμικά και μηχανικά φορτία τους (Badgley, Doup et al. 1989).

10 Ε.Ε.Θ. 12 Η τεχνολογία που αναπτύχθηκε για τον αδιαβατικό κινητήρα Diesel εφαρμόστηκε και στον περιστροφικό κινητήρα για να μειώσει τη μετάδοση θερμότητας από το θάλαμο καύσης προς το σύστημα ψύξης. Ο ΑΕΣΚ κινητήρας χρησιμοποιήθηκε σε αεροπορικές εφαρμογές λόγω του μικρού βάρους του, της χαμηλής κατανάλωσης και της δυνατότητας λειτουργίας του με εναλλακτικά καύσιμα. Σημαντικό μειονέκτημα του κινητήρα για άλλες μεγαλύτερες εφαρμογές ήταν το μεγάλο βάρος και μέγεθος του συστήματος υγρής ψύξης της. Εικόνα 2: Τύποι στροφείων ενός περιστροφικού πετρελαιοκινητήρα τύπου Wankel Το 1989, οι δοκιμές κόπωσης που έκανε η Mazda σε μονωμένα εξαρτήματα του κινητήρα της 12-Β έδειξαν ότι οι στροφείς και τα πλευρικά κελύφη μπορούσαν να μονωθούν επιτυχώς, όμως, καθώς δεν ήταν διαθέσιμα λιπαντικά υψηλών θερμοκρασιών, η μόνωση του κελύφους του στροφείου θα αργούσε (Badgley, Doup et al. 1989). Το ίδιο έτος (1989), η τεχνολογική εξέλιξη των περιστροφικών κινητήρων οδήγησε στη λειτουργία ενός περιστροφικού κινητήρα δύο στροφείων συνολικής χωρητικότητας 1.72lit με ειδική κατανάλωση καυσίμου 255g/KWh και αποδιδόμενη ισχύ 320ΚW(430ΗΡ) (Bartrand and Willis 1992). Ο κινητήρας αυτός μπορούσε να λειτουργήσει για 2000 ώρες χωρίς να χρειαστεί να αποσυναρμολογηθεί για επισκευή ή συντήρηση. Τον ίδιο χρόνο, ένας κινητήρας Mazda τεσσάρων στροφείων κίνησε το αυτοκίνητο που κέρδισε το ράλι Lemans 24 ωρών. Το μεγαλύτερο ποσοστό της επιτυχίας αυτής οφειλόταν στη νέα σχεδίαση των στεγανοποιητικών κορυφής του κινητήρα. Με τη νίκη αυτή ο περιστροφικός κινητήρας ΑΕΣΚ έθεσε τις βάσεις για την ανταγωνιστικότητα του με τους τετράχρονους παλινδρομικούς κινητήρες. Το 2002 σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε ένας πρωτότυπος περιστροφικός κινητήρας στρωματοποιημένης καύσης ο οποίος στα χαμηλά φορτία (ΙΜΕΡ μικρότερη των 450ΚΡα) έδωσε καλύτερη κατανάλωση καυσίμου από το συμβατικό περιστροφικό κινητήρα (Muroki, Moriyoshi et al. 2002).

11 Ε.Ε.Θ. 13 Τέλος το 2004 εμφανίστηκε η τεχνολογία του νέου περιστροφικού κινητήρα Renesis η οποία βασίστηκε στην αντικατάσταση των περιφερειακών θυρίδων εξαγωγής που χρησιμοποιούσαν οι μέχρι τότε περιστροφικοί κινητήρες με ένα σύστημα πλαϊνών θυρίδων. Αυτό επέτρεψε συν τοις άλλοις την αύξηση της διατομής των θυρίδων εισαγωγής και έτσι η ισχύς που παραγόταν ήταν πολύ μεγαλύτερη σε σχέση με το προηγούμενο μοντέλο. Από την άλλη, το άνοιγμα των θυρίδων εξαγωγής μπορούσε πλέον να καθυστερεί για τη βελτίωση της θερμικής απόδοσης του κινητήρα, ενώ με τις πλαϊνές θυρίδες εξαγωγής μειώθηκε η εκπομπή των άκαυστων ΗC και η εσωτερική ανακυκλοφορία του καύσιμου μίγματος. Έτσι, λόγω των παραπάνω χαρακτηριστικών επιτεύχθηκε μεγάλη οικονομία καυσίμου όπως αναφέρεται και στην πρόσφατη βιβλιογραφία (Thompson, Wowczuk et al. 2003; Ohkubo, Tashima et al. 2004) 5. Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΤΗΝ ΚΙΝΑ Η έρευνα για τους περιστροφικούς βενζινοκινητήρες στην Κίνα ξεκίνησε από τις αρχές του Αναφέρεται ότι οι βιομηχανίες και τα εργοστάσια που πήραν μέρος για την εξέλιξή τους αριθμούσαν μέσα στη δεκαετία του '60 τα 152 (Chen 1988) και η προσπάθεια αυτή είχε ως αποτέλεσμα το σχεδιασμό και την κατασκευή περισσότερων από 40 δοκιμαστικών κινητήρων ποικίλης χωρητικότητας. Ένα τέτοιο παράδειγμα δοκιμαστικού κινητήρα ήταν ο κινητήρας που κατασκευάστηκε στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Νότιας Κίνας τον Απρίλιο του Ο κινητήρας αυτός ήταν υγρόψυκτος και είχε χωρητικότητα 615κ.εκ. Στα τέλη του 1962, ο κινητήρας αυτός απέδωσε 25.7ΚW ισχύ στις 3500rpm με τη χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου για εκείνη την εποχή που ήταν τα 340g/KWh. Κατά τη διάρκεια του ένας νέος τύπος δοκιμαστικού κινητήρα σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε. Ένα από τα πρωτότυπα αυτού του κινητήρα χωρητικότητας 880κ.εκ. ανά στροφείο εγκαταστάθηκε και δοκιμάστηκε σε ένα φορτηγό 2.5 τόνων το Στα χρόνια που ακολούθησαν, με αυτήν τη χωρητικότητα ανά στροφείο, κατασκευάστηκαν και δοκιμάστηκαν κινητήρες με ένα, δύο και τρεις στροφείς, ενώ έγιναν και πολλές δοκιμές σε υγρόψυκτους και αερόψυκτους δοκιμαστικούς κινητήρες οι οποίοι λειτουργούσαν είτε ισόχωρα (βενζινοκινητήρας) είτε ισοβαρώς (πετρελαιοκινητήρας). Η χωρητικότητα ανά στροφείο αυτών των κινητήρων κυμαίνονταν από 150 έως 1500κ.εκ. Ωστόσο, οι κοινές τεχνολογικές δυσκολίες που παρουσίασαν οι περισσότερες έρευνες των περιστροφικών κινητήρων είχαν ως αποτέλεσμα τη διακοπή των ερευνών το 1970 και μόνο ελάχιστοι συνέχισαν να εξελίσσονται. Τα βασικότερα προβλήματα που έπρεπε να αντιμετωπιστούν ήταν τρία: α) Η τοπική υπερθέρμανση της περιοχής του κελύφους του στροφείου που βρίσκονται οι σπινθηριστές και ο θάλαμος καύσης, β) η μη ομοιόμορφη φθορά των επιφανειών επαφής των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών του στροφείου με την τροχοειδή επιφάνεια του κελύφους και του ίδιου του κελύφους γ) η διαρροή λαδιού. Προκειμένου να ξεπεραστούν αυτά τα τεχνολογικά προβλήματα, το 1973 οργανώθηκαν 60 ερευνητικά κέντρα και 60 κατασκευαστικές εταιρείες οι οποίες χρειάστηκαν περίπου οκτώ χρόνια για να τα επιλύσουν. Το αποτέλεσμα της προσπάθειας αυτής (περισσότερες από ώρες δοκιμών σε χιλιάδες δοκιμαστικούς κινητήρες) ήταν η ανάπτυξη τριών περιστροφικών βενζινοκινητήρων

12 Ε.Ε.Θ. 14 χωρητικότητας 650, 900 και 1100κ.εκ ανά στροφείο οι οποίοι κατάφεραν ο ένας μετά τον άλλο να ικανοποιήσουν τις τεχνολογικές απαιτήσεις της εποχής ( ). Από το 1982 και μετά η ανάπτυξη των περιστροφικών βενζινοκινητήρων επικεντρώθηκε κυρίως σε δύο τύπους κινητήρων που παρουσιάζει ο Πίνακας 1 με έμφαση στα ακόλουθα χαρακτηριστικά: α) τη λειτουργική αξιοπιστία και βελτίωση της κατανάλωσης του καυσίμου και β) την πραγματοποίηση δοκιμών για ένα μεγαλύτερο εύρος εφαρμογών. Πίνακας 1: Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των δυο περιστροφικών βενζινοκινητήρων που εξελίχθηκαν στην Κίνα από το 1982 και μετά Τύπος κινητήρα Αριθμός στροφείων Χωρητικότητα ανά στροφείο (κ.εκ.) Βαθμός συμπίεσης Ισχύς/στροφές KW/rpm GZ /3600 JZ211B /4000 Τύπος κινητήρα M emax /στροφές (Nm/rpm) Min BSFC (g/kwh) Βάρος (kg) GZ / JZ211B 314/ Στα χρόνια που ακολούθησαν, ο ρυθμός κατανάλωσης του καυσίμου του περιστροφικού κινητήρα GZ2-900 με καρμπυρατέρ μειώθηκε περίπου στα 272g/KWh, καθώς βελτιώθηκαν τα συστήματα εισαγωγής και καύσης. Οι δοκιμές λειτουργίας που έγιναν είτε με τον GZ2-900 είτε με τον JZ211B σε μικρά λεωφορεία, σε λεωφορεία μεγάλων αποστάσεων, σε φορτηγά, σε μικρά χόβερκραφτ κτλ έδωσαν ικανοποιητικά αποτελέσματα (Chen 1988). Ύστερα από τις δοκιμές των περιστροφικών κινητήρων JZ211B και GZ2-900 που έγιναν σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας τοποθετώντας τους σε ένα στόλο από αστικά λεωφορεία και φορτηγά κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι αποδόσεις τους ήταν συγκρίσιμες με την απόδοση των παλινδρομικών βενζινοκινητήρων. Έτσι, το 1985, ο αριθμός των περιστροφικών κινητήρων σε αστικά λεωφορεία αριθμούσε τους 43, ενώ ο αντίστοιχος αριθμός στα φορτηγά ήταν 26. Συνολικά, μέχρι τα τέλη του 1986, 42 περιστροφικοί κινητήρες λειτούργησαν συνεχόμενα για πάνω από Κm με τον καλύτερο από αυτούς να φτάνει τα Κm συνεχόμενης λειτουργίας. Ενώ στο παρελθόν δε θεωρούνταν οι περιστροφικοί κινητήρες αξιόλογοι, επειδή παρουσίαζαν μεγάλη κατανάλωση καυσίμου και μικρή αξιοπιστία. Όμως, τα λεωφορεία που χρησιμοποίησαν περιστροφικούς κινητήρες αποδείχθηκαν ανώτερα σε λειτουργία από αυτά που χρησιμοποιούσαν τους παλινδρομικούς τύπου ΕQ6100, που μέχρι τότε παρουσίαζαν την καλύτερη οικονομία καυσίμου. Στα επόμενα δυο χρονιά, μικρά χόβερκραφτ εξοπλιστήκαν με δυο κινητήρες τύπου GZ2-900 με καρμπυρατέρ. Ο ένας κινητήρας χρησιμοποιούταν για την πρόωση, ενώ ο άλλος ήταν εφεδρικός. Τα δοκιμαστικά ταξίδια που έγιναν το Νοέμβριο του 1985 έδειξαν ότι οι συγκεκριμένοι περιστροφικοί κινητήρες μπορούσαν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις ισχύος αυτών των μικρών σκαφών.

13 Ε.Ε.Θ. 15 Ο χρόνος ταξιδιού του σκάφους με τον παραπάνω περιστροφικό κινητήρα ήταν μικρότερος κατά 29% από το χρόνο που χρειαζόταν το σκάφος όταν λειτουργούσε με τις ίδιες ποσότητες καυσίμου και με σχεδόν την ιδία ταχύτητα με παλινδρομικό βενζινοκινητήρα. Έτσι, φάνηκε για μια ακόμα φορά η αξιοπιστία και η καταλληλότητα ενός περιστροφικού βενζινοκινητήρα. 6. ΟΙ ΚΥΡΙΟΤΕΡΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΠΟΥ ΕΞΕΛΙΧΘΗΚΑΝ 6.1. Η ΑΕΡΟΨΥΚΤΗ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΜΗΧΑΝΗ SP-440 ΤΗΣ SYVARO ( ) Μια αερόψυκτη περιστροφική μηχανή σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε το χρονικό διάστημα από την εταιρεία Syvaro Ltd για βιομηχανικές και ψυχαγωγικές εφαρμογές (Adam 1980). Προκειμένου η εταιρία να πιστοποιήσει την αξιοπιστία των κινητήρων της πραγματοποίησε δοκιμές σε 65 διαφορετικούς κινητήρες για πάνω από ώρες δοκιμών αντοχής. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του συγκεκριμένου κινητήρα είναι ο τρόπος ψύξης του, καθώς διαχωρίζεται περιφερειακά το κέλυφός του σε θερμές και ψυχρές ζώνες. Ψυχρές χαρακτηρίζονται οι ζώνες όπου η ψύξη δεν είναι απαραίτητη. Κατά μήκος των θερμών περιοχών έχουν προσαρμοστεί πτερύγια ψύξης, ενώ η επίσης περιφερειακά τοποθετημένη θυρίδα εξαγωγής ψύχεται με συμπληρωματικό αέρα από αμφότερα τα πλευρικά κελύφη. Στην Εικόνα 4 παρουσιάζονται τα κύρια χαρακτηριστικά, στην Εικόνα 5 ο χάρτης της ειδικής κατανάλωσης και στην Εικόνα 6 το διάγραμμα του χρονισμού των θυρίδων του περιστροφικού κινητήρα SP-440. Εικόνα 3: Το καπάκι του κελύφους του κινητήρα SP-440 Εικόνα 4: Τα κύρια χαρακτηριστικά του κινητήρα SP-440

14 Ε.Ε.Θ. 16 Εικόνα 5: Ο χάρτης ειδικής κατανάλωσης καυσίμου του κινητήρα SP-440 Εικόνα 6: Ο χρονισμός των θυρίδων του περιστροφικού κινητήρα SP Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ 12A Mazda (1978) Το 1978 εμφανίστηκε ο περιστροφικός κινητήρας της Mazda 12Α αποδιδόμενης ισχύος 82 KW (110BHP) στις 7000 rpm. Ο συγκεκριμένος κινητήρας έφερε δύο στροφείς χωρητικότητας cm 3, με βαθμό συμπίεσης και ενεργή ακτίνα ίση με R=105 mm (Jae-Ou, Su-Won et al. 1993) Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ 12Β Mazda (1982) Τέσσερα χρόνια μετά (1982) έκανε ο περιστροφικός βενζινοκινητήρας της Mazda 12B την εμφάνισή του, έχοντας λόγο συμπίεσης 9.4:1, εξοπλισμένος με καρμπυρατέρ και 2 στροφείς (573cm 3 /στροφείο). Στην ατμοσφαιρική λειτουργία του απέδιδε 110 HP στις 7000rpm και στην υπερπληρούμενη 153 HP στις 5900rpm λειτουργώντας με καύσιμα RON 97.6 / MON 87.6 (Meng, Rice et al. 1982). Στην Εικόνα 7 παρουσιάζεται η ισχύς για πίεση υπερπλήρωσης 3, 5 και 7 psi και για ένα εύρος ταχυτήτων από 3000 rpm έως 6000 rpm, ενώ στην Εικόνα 8 παρουσιάζεται η αποδιδόμενη ισχύς του ατμοσφαιρικού περιστροφικού κινητήρα 12Β συναρτήσει της ταχύτητας για διάφορα μήκη αυλού εισαγωγής.

15 Ε.Ε.Θ. 17 Στην Εικόνα 9 παρουσιάζεται η κατανομή της ισχύος του κινητήρα τόσο για την υπερπληρούμενη όσο και για την ατμοσφαιρική λειτουργία του. Η επάνω καμπύλη περιγράφει την υπερπληρούμενη συμπεριφορά του κινητήρα για πιέσεις υπερπλήρωσης μέχρι και 7 psi, ενώ η κάτω καμπύλη δείχνει την απόδοση της ατμοσφαιρικής λειτουργίας του κινητήρα για πλήρως ανοιχτή πεταλούδα (πλήρες φορτίο). Η σύγκριση των δυο παραπάνω συνθηκών λειτουργίας έδειξε αύξηση της αποδιδόμενης ισχύος στην ονομαστική ταχύτητα των 5900rpm κατά 36% από BHP σε 153 BHP (83.9 kw σε 114 KW). Εικόνα 7: Η αποδιδόμενη ισχύς του υπερπληρούμενου περιστροφικού κινητήρα 12Β για διάφορες τιμές πίεσης υπερπλήρωσης Εικόνα 8: Η κατανομή της ροπής για διαφορετικό μήκος αυλού εισαγωγής του ατμοσφαιρικού κινητήρα σε σύγκριση με το μοντέλο του 1988.

16 Ε.Ε.Θ. 18 Εικόνα 9: Σύγκριση της αποδιδόμενης ισχύος της υπερπληρούμενης και ατμοσφαιρικής έκδοσης του κινητήρα 6.4. Ο ΑΕΡΟΨΥΚΤΟΣ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΤΗΣ NORTON (1982) Την ίδια χρονιά (1982), η Νorton Motors ανέπτυξε έναν αερόψυκτο περιστροφικό κινητήρα τύπου Wankel με υψηλότερη απόδοση από τους περιστροφικούς κινητήρες που ψύχονται με λάδι καθώς εμφάνιζε χαμηλότερη μηχανική τριβή (Garside 1982). Ο προκάτοχος της εταιρίας αυτής ήταν η BSA Motorcycles Limited η οποία ξεκίνησε την έρευνα πάνω στον περιστροφικό κινητήρα Wankel το Αυτός ο τύπος της μηχανής ήταν ιδιαίτερα ελκυστικός για τις μοτοσικλέτες λόγω των χαμηλών δονήσεων και του χαμηλού ειδικού βάρους της. Η ελαφρώς αυξημένη κατανάλωση του καυσίμου της μηχανής σε σχέση με τους τετράχρονους παλινδρομικούς κινητήρες δε θεωρήθηκε σημαντικός παράγοντας, καθώς οι δίχρονες μηχανές εκείνη την εποχή, παρά τη μεγαλύτερη κατανάλωση καυσίμου που είχαν, είχαν το μεγαλύτερο μερίδιο της αγοράς. Παρόλα αυτά, το κόστος παραγωγής του συγκεκριμένου κινητήρα ήταν πολύ μεγάλο για να τον κάνει ανταγωνιστικότερο από τις κατώτερες σε απόδοση μονοκύλινδρες και δικύλινδρες δίχρονες μηχανές. Το σημείο αναφοράς ήταν ο εμπορικός περιστροφικός κινητήρας ΚΜ 914 των Fichtel & Sachts, όπου ο στροφείος και τα κελύφη του ψύχονταν με εξαναγκασμένη ροή αέρα. Το μέγεθος του θαλάμου ήταν 300 κ.εκ και η αποδιδόμενη ισχύς 18 ΒΗΡ. Ο κινητήρας αυτός αρχικά θεωρήθηκε περισσότερο ελκυστικός από τους κινητήρες που ψύχονταν με λάδι λόγω της μηχανικής απλότητας της ψύξης του. Όμως, το μειονέκτημα της χαμηλής αποδιδόμενης ισχύος του τον έκανε να μοιάζει με μηχανή 600 κ.εκ. Κάποια στιγμή μελετήθηκε μάλιστα η ψύξη του κινητήρα να πραγματοποιείται με νερό, αλλά απορρίφθηκε καθώς θεωρήθηκε ότι δε θα ήταν αποδεκτή από την πλειοψηφία του αγοραστικού κοινού. Για το σύστημα ανάφλεξης του κινητήρα διαπιστώθηκε ότι φέρνοντας το σπινθηριστή πιο κοντά στην επιφάνεια ολίσθησης βελτιώθηκε η κατανάλωση καυσίμου στα χαμηλά φορτία καθώς επίσης και η λειτουργία του κινητήρα στο ρελαντί. Με την τοποθέτηση των πεταλούδων στο τέλος των αυλών εισαγωγής εμφάνισε ο κινητήρας τα παρακάτω δύο πλεονεκτήματα: α) Στο μερικό φορτίο, η υψηλή πτώση πίεσης που προκαλείται στην άκρη της πεταλούδας δημιουργεί υψηλούς στροβιλισμούς και καλή ανάμειξη στην περιοχή

17 Ε.Ε.Θ. 19 πολύ κοντά στο θάλαμο εισαγωγής. Η λειτουργία αυτή της πεταλούδας είναι παρόμοια με τη λειτουργία της βαλβίδας εισαγωγής στους παλινδρομικούς κινητήρες οι οποίοι έχουν παρουσιαστεί ευεργετικές για την κατανάλωση του καυσίμου και τις εκπομπές των καυσαερίων, β) κατά τη μεταβολή του φορτίου υπήρξε μικρότερη μεταβολή στη διακύμανση της πίεσης στους αγωγούς εισαγωγής. Έτσι, στο απότομο άνοιγμα της πεταλούδας ήταν απαραίτητος λιγότερος εμπλουτισμός αέρα. Παρά τα δύο αυτά πλεονεκτήματα, η επίτευξη ικανοποιητικής λειτουργίας του κινητήρα στο ρελαντί ήταν πολύ δύσκολη. Οι ανεπιθύμητοι παράγοντες που έκαναν δύσκολη την ικανοποιητική λειτουργία του ήταν: 1) το καθυστερημένο κλείσιμο της θυρίδας εξαγωγής 2) η κακή ποιότητα της στεγανοποίησης των καυσαερίων και 3) η κατά 50% παρατεταμένη διάρκεια του κάθε χρόνου σχετικά με τους παλινδρομικούς κινητήρες η οποία επέτρεπε περισσότερες θερμικές απώλειες και μεγαλύτερη διαρροή καυσαερίων. Η κατανάλωση καυσίμου του συγκεκριμένου κινητήρα ανταγωνιζόταν τον καλύτερο τετράχρονο παλινδρομικό κινητήρα μοτοσικλέτας εκείνης της εποχής, καθώς οι δύο κινητήρες είχαν όμοια συμπεριφορά στην επιτάχυνση. Ο περιστροφικός κινητήρας όμως ήταν πολύ ανώτερος από κάθε 6-κύλινδρο κινητήρα ο οποίος ισοδυναμούσε τότε με έναν κινητήρα μοτοσικλέτας δύο στροφείων. Ένα άλλο πλεονέκτημα που παρουσίαζε ο αερόψυκτος περιστροφικός κινητήρας της εταιρίας Norton σε σχέση με τους περιστροφικούς κινητήρες Wankel που ψύχονται με λάδι και τους παλινδρομικούς ήταν οι χαμηλές απώλειες τριβής. Αυτό γινόταν καθώς στο συγκεκριμένο κινητήρα: Όσον αφορά τους παλινδρομικούς κινητήρες: 1) Δεν ασκείται πίεση πλάγια στο έμβολο, 2) δεν υπάρχει εκκεντροφόρος ή άλλοι επιπλέον άξονες για καθοδήγηση, Όσον αφορά τους περιστροφικούς κινητήρες: 3) δεν υπάρχει αντλία πίεσης λαδιού, 4) δεν υπάρχουν απώλειες ανάμειξης του λαδιού στο στροφείο, Για παρόμοιες διαστάσεις στροφείο, βάρους, στεγανοποίηση και τριβή, η μεγαλύτερη εκκεντρότητα των αερόψυκτων κινητήρων έδινε 15% μεγαλύτερο όγκο εμβολισμού σε σχέση με τους κινητήρες που ψύχονται με λάδι. Τέλος, τα πλεονεκτήματα του συστήματος ψύξης με εισαγωγή αέρα στο στροφείο σε σχέση με το σύστημα ψύξης του στροφείου με λάδι ήταν το μικρότερο κόστος, βάρος και οι μειωμένες μηχανικές απώλειες. Ωστόσο, η ψύξη των κελυφών με αέρα είναι ικανοποιητική μόνο για ελαφριές εφαρμογές, καθώς η ροή του αέρα ψύξης δεν επαρκεί για μεγαλύτερες εφαρμογές Η ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΔΥΟ ΥΠΕΡΠΛΗΡΟΥΜΕΝΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ (1984) Το 1984 κατασκευάστηκαν δύο τύποι υπερπληρούμενων περιστροφικών κινητήρων οι οποίοι ήταν εφοδιασμένοι με στροβιλοσυμπιεστές του εμπορίου (Meng, Hady et al. 1984).

18 Ε.Ε.Θ. 20 Ο πρώτος ήταν εφοδιασμένος με καρμπυρατέρ και η πίεση εισαγωγής έφτανε τα 48.3 KΡa με αποδιδόμενη ισχύ 114 ΚW (153BHP) στις 6000rpm. Αυτή η αύξηση της πίεσης αντιστοιχούσε σε 36% αύξηση της αποδιδόμενης ισχύος με την ελάχιστη δυνατή καταπόνηση της κατασκευής του κινητήρα. Ο δεύτερος κινητήρας ήταν εφοδιασμένος με ένα καρμπυρατέρ υψηλής ροής, πίεση εισαγωγής 69.7ΚΡa, και απέδιδε ισχύ 143KW (19BHP) στις 7000rpm (αύξηση της ισχύος κατά 61% σε σχέση με τον ατμοσφαιρικό). Εικόνα 10: Η σύγκριση της απόδοσης του ατμοσφαιρικού και του υπερπληρούμενου περιστροφικού κινητήρα 6.6. Ο ΔΟΚΙΜΑΣΤΙΚΟΣ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ 2034R (1989) Το 1989 εμφανίστηκε ο δοκιμαστικός ατμοσφαιρικός περιστροφικός κινητήρας άμεσης εγχύσεως 2034R με έναν εγχυτήρα και ένα σπινθηριστή (Kamo, Kakwani et al. 1986). Ο δοκιμαστικός αυτός κινητήρας ήταν σχεδιασμένος να λειτουργεί με στρωματοποιημένη καύση φτωχού μείγματος, ενώ η ροή του αέρα εισαγωγής στον κινητήρα γινόταν χωρίς πεταλούδα. Η ροή βέβαια του αέρα καύσης μέσα από το στροφείο για την ψύξη του βρέθηκε να επηρεάζει δυσμενώς το βαθμό πλήρωσης του κινητήρα, ενώ όταν ο περιστροφικός κινητήρας λειτουργούσε στις 3600rpm, δεχόταν το κέλυφος μέσα σε 0.05sec τις ακόλουθες θερμικές φορτίσεις: α) στην εσωτερική επιφάνεια του κελύφους ποικίλαν οι θερμοκρασίες από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος (στη φάση της εισαγωγής) μέχρι και τους 2000 ο C (στα διαδικασία της καύσης), β) στην εξωτερική επιφάνεια κυμαινόταν η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου από ο C. Τα αποτελέσματα της έρευνας βασίστηκαν σε 4 μετρητικά σημεία, από το Α μέχρι και το Δ (Εικόνα 11). Το κάθε σημείο αντιπροσωπεύει και μια φάση του κύκλου του κινητήρα. Έτσι στο Α αντιστοιχεί η εισαγωγή που ξεκινάει στις 55 ο του άξονα εξόδου, στο Β η συμπίεση στις 120 ο, στο Γ η καύση στις 248 ο και στο Δ η εξαγωγή στις 295 ο (Lee, T. H. Bond et al. 1989).

19 Ε.Ε.Θ. 21 Εικόνα 11: Oι θέσεις των 4 σημείων μέτρησης στο κέλυφος του στροφείου Εικόνα 12: Τα χαρακτηριστικά λειτουργίας του περιστροφικού κινητήρα 2034R συναρτήσει των στροφών Εικόνα 13: Η χαρτογράφηση του κινητήρα 2034R

20 ισοζύγιο ενέργειας περιστροφικών κινητήρων Ε.Ε.Θ % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 3,4 5,1 5,6 50,1 35,8 άλλες απώλειες απόρριψη θερμότητας λαδιού απόρριψη θερμότητας ψυκτικού μέσου απώλειες εξαγωγής βαθμός απόδοσης 0% Εικόνα 14: Το ενεργειακό ισοζύγιο του αεροπορικού κινητήρα στρωματοποιημένης καύσης 2034R (225ΗΡ/3500RPM) 6.7. Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΤΟΥ RX-7 13-Β (1990) Το 1990 παρουσίασε η Mazda τον περιστροφικό κινητήρα 13-Β ο οποίος έφτασε στην τελική μορφή του βασιζόμενος στις μετατροπές που έγιναν από το (Matsuda, Tadokoro et al. 1990). Αυτές ήταν: α) Στον κινητήρα 12-Α αντικαταστάθηκε ο θερμικός αντιδραστήρας, που χρησιμοποιούνταν για τη μείωση των βλαβερών ανεπιθύμητων συστατικών των καυσαερίων, με καταλύτη, β) Στον κινητήρα 13Β-EGI (electronic gasoline injected) αντικαταστάθηκε το καρμπυρατέρ του 12-Α με ένα ηλεκτρονικό σύστημα έγχυσης βενζίνης (1984), γ) Στον κινητήρα 13B T/C (turbo charger) προστέθηκε ένας υπερπληρωτής (τέλη του 1986) και δ) Στον κινητήρα 13Β αντικαταστάθηκε το στροφείο από έναν ελαφρύτερο και χρησιμοποιήθηκε γρανάζι ιονισμένων νιτριδίων (Ion-nitrided). Αυτό είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση των αδρανειακών ροπών στα περιστρεφόμενα μέρη του κινητήρα. Η απόδοση του κινητήρα 13Β-EGI ήταν 119ΚW (160 HP) στις 7000rpm και 190Νm στις 4500rpm, ενώ η αντίστοιχη απόδοση του κινητήρα 13B T/C ήταν 149KW (200 HP) στις 6500rpm και 265Nm στις 4000rpm. Τέλος, ο κινητήρας 13-Β φέρει δύο στροφείς και σύστημα δύο στροβιλοσυμπιεστών σε σειρά αποδίδοντας ισχύ 190ΚW στις 6500rpm με μέγιστη ροπή 294Νm στις 5000rpm. Οι περεταίρω προσπάθειες που έγιναν για την επιπλέον αύξηση της ροπής του κατόρθωσαν να φτάσουν την αποδιδόμενη ροπή στα 245Νm στις 2000rpm, ενώ η μέγιστη αποδιδόμενη ισχύ εμφανιζόταν πλέον στις 8000rpm (Tashima, Okimoto et al. 1994). H ατμοσφαιρική έκδοση του κινητήρα απέδιδε μέγιστη ισχύ 164ΚW στις 7500rpm και μέγιστη ροπή 216Νm στις 6000rpm (Yamaguchi 1996). Στην Εικόνα 15 παρουσιάζεται η αύξηση της ροπής και επιτάχυνσης του κινητήρα 13Β από το μοντέλο του '88 στο μοντέλο του '90.

21 Ε.Ε.Θ. 23 Εικόνα 15: Η αποδιδόμενη ισχύς και επιτάχυνση του κινητήρα 13Β ΕGI &13B T/C Εικόνα 16: Η κατανομή της ροπής και ισχύος των κινητήρων 13Β EGI & T/C συναρτήσει των στροφών του κινητήρα Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΤΩΝ ΜΗ ΕΠΑΝΔΡΩΜΕΝΩΝ ΙΠΤΑΜΕΝΩΝ ΟΧΗΜΑΤΩΝ (1993) Το 1993 ένας περιστροφικός κινητήρας Wankel με ένα στροφείο χωρηστικότητας 294κ.εκ. μετατράπηκε από βενζινοκινητήρα σε υπερπληρούμενο κινητήρα απευθείας έγχυσης βαρέων καυσίμων. Αυτός ο κινητήρας προοριζόταν να αντικαταστήσει τους βενζινοκινητήρες που χρησιμοποιούνταν στα μη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα (ΜΕΙΟ), επειδή απαιτούσαν υψηλό λόγο ισχύος-βάρους και χαμηλή κατανάλωση καυσίμου (Louthan 1993). Η προσέγγιση αυτή του κινητήρα βασίστηκε σε μια πατέντα του Robert Loyd. Σύμφωνα με αυτή τη μεθοδολογία, η οποία επινοήθηκε για να εφαρμοστεί σε κινητήρες χαμηλού λόγου συμπίεσης, η έναυση της καύσης πραγματοποιούνταν από έναν πιλοτικό εγχυτήρα και το σπινθηριστή. Καθώς το έμβολο πλησίαζε το ΑΝΣ έγχεε ο πιλοτικός εγχυτήρας μικρή ποσότητα καυσίμου στην περιοχή γύρω από το σπινθηριστή και έτσι ξεκινούσε η καύση αυξάνοντας την πίεση και τη θερμοκρασία του θαλάμου καύσης. Αυτό δημιουργούσε κατάλληλες συνθήκες για την καύση του εγχεόμενου καυσίμου από τον κύριο εγχυτήρα.

22 Ε.Ε.Θ. 24 Η ανάπτυξη του κινητήρα χωρίστηκε σε 2 φάσεις. Στην πρώτη φάση χρησιμοποιήθηκε ο αερόψυκτος κινητήρας NR κ.εκ. και δοκιμάστηκε το προαναφερθέν σύστημα έγχυσης. Στη 2η φάση του προγράμματος υπήρξε η δυνατότητα ενός μεγαλύτερου υδρόψυκτου κινητήρα των 294κ.εκ ο οποίος σχεδιάστηκε για μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Ο κινητήρας αυτός υπερπληρώθηκε αποδίδοντας ισχύ 37.3KW με κατανάλωση καυσίμου μέσα στους στόχους του προγράμματος ενώ το βάρος του κρατήθηκε χαμηλό Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ DIESEL ΣΤΡΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΚΑΥΣΗΣ (1993) Το ίδιο έτος (1993), ένας μικρός περιστροφικός κινητήρας diesel 400κ.εκ άμεσης εγχύσεως υποβοηθούμενος από σπινθηριστή σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε για καύση βαρέων καυσίμων και ιδιαίτερα για καύση καυσίμου diesel. Η χαμηλότερη ειδική κατανάλωση, η οποία ήταν μικρότερη από 330g/KWh, παρατηρήθηκε στις rpm όπου ο κινητήρας είχε αποδιδόμενη ισχύ 5-12KW (Dankwart, Nuber et al. 1993). Ο κινητήρας αυτός χρησιμοποιώντας τη στρωματοποιημένη καύση ήταν ικανός να λειτουργεί με μεγάλη ποικιλία καυσίμων, ακόμα και καυσίμων χαμηλού αριθμού οκτανίων. Οι κινητήρες που τροποποιήθηκαν ήταν ο LCCR 400 SD ενός στροφείου 400κ.εκ και ο LCCR 800 TD δύο στροφείων. Προκειμένου να προσαρμοστεί το μηχανικό σύστημα έγχυσης στον κινητήρα, ένας εκκεντροφόρος άξονας με τα οδηγητικά του γρανάζια ενσωματώθηκε στο κέλυφος του κινητήρα. Ο εκκεντροφόρος ήταν εξαρτημένος από τον έκκεντρο άξονα εξόδου του κινητήρα με λόγο μετάδοσης 1:1 και η ανεξάρτητη αντλία έγχυσης ενός εμβόλου ήταν ενσωματωμένη στο κέλυφος της μηχανής. Για τον κινητήρα δύο στροφείων, ο εκκεντροφόρος έθετε σε λειτουργία και τις δύο αντλίες έγχυσης οι οποίες ήταν αντιδιαμετρικά τοποθετημένες ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΕ ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (1993) Τα αυτόνομα συστήματα είναι τα συστήματα αυτά που είναι σε θέση να εκκινήσουν έναν κινητήρα ακόμα και όταν ο αέρας που χρειάζεται για την καύση δεν είναι επαρκής. Για τα συστήματα αυτά χρησιμοποιήθηκαν στο παρελθόν παλινδρομικοί κινητήρες Diesel και κυψέλες καυσίμου. Η έρευνα για αυτόνομα συστήματα άρχισε να εξελίσσεται πριν και κατά τη διάρκεια του 2 ου Παγκοσμίου Πολέμου. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου όμως, η πυρηνική τεχνολογία αναπτύχθηκε πάρα πολύ με αποτέλεσμα η παραπάνω έρευνα να σταματήσει. Τα συστήματα αυτά παρέχουν τα πλεονεκτήματα της ασφάλειας, του χαμηλού κόστους και της μέτριας χωρητικότητας σε μπαταρίες μολύβδου. Κάποια στιγμή όμως η έρευνα προχώρησε. Ο περιστροφικός κινητήρας χρησιμοποιήθηκε για την εκκίνηση τέτοιου είδους συστημάτων, καθώς ήταν ο ελαφρύτερος, είχε μεγάλη αξιοπιστία, μικρές μηχανικές απώλειες, υψηλό λόγο ισχύος/βάρους καθώς επίσης ήταν αθόρυβος και οι δονήσεις που παράγονταν ήταν πολύ χαμηλές(jae-ou, Su-Won et al. 1993). Ο κινητήρας που χρησιμοποιήθηκε για την εφαρμογή ήταν το μοντέλο της Mazda 12-A, που έφερε δύο στροφείς με ενεργή ακτίνα ίση με R=105 mm, βαθμό συμπίεσης και χωρητικότητα cm 3 (Jae-Ou, Su-Won et al. 1993).

23 Ε.Ε.Θ. 25 Η μελέτη που παρουσιάζεται στη συγκεκριμένη δημοσίευση απέδειξε ότι η βέλτιστη θέση ανοίγματος της πεταλούδας ήταν στο 50% στις 2100rpm όπου ο κινητήρας πετύχαινε την ελάχιστη του κατανάλωση (525g/PSh) και την ελάχιστη ποσότητα SO 2 C (1.7Κg/PSh) ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΤΡΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΜΕ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΤΗ ΠΥΡΑΚΤΩΣΕΩΣ Στους περιστροφικούς κινητήρες, επειδή η ροή είναι ισχυρά συμπιεστή και οι σπινθηριστές και οι εγχυτήρες δεν μπορούν να προεξέχουν των τοιχωμάτων του θαλάμου καύσης λόγω της κίνησης του στροφείου στην τροχοειδή επιφάνεια του κελύφους είναι απαραίτητο ένα σύστημα που θα εξασφαλίζει τη σταθερότητα της ανάφλεξης. Συγκρίνοντας την ανάφλεξη που δημιουργεί ένας συμβατικός σπινθηριστής (S-σύστημα: Spark Ignition) με ένα σύστημα ανάφλεξης που η φλόγα έναυσης δημιουργείται από ένα πιλοτικό εγχυτήρα και ένα σπινθηριστή πυρακτώσεως (ΡGσύστημα: Pilot Flame with Glow Plug), το δεύτερο απελευθερώνει μεγαλύτερη ενέργεια και μεγαλώνει τόσο την περιοχή επαφής της φλόγας με το καύσιμο μείγμα όσο και τη διάρκειά της επαφής τους. Έτσι, κατασκευάστηκε ένας πρωτότυπος κινητήρας στρωματοποιημένης καύσης που χρησιμοποιούσε ένα σπινθηριστή πυρακτώσεως αντί του απλού σπινθηριστή του S-συστήματος (Muroki, Moriyoshi et al. 2002). Ο ρόλος του σπινθηριστή πυρακτώσεως ήταν να προκαλεί την έναυση του καυσίμου μίγματος που δημιουργούσε ο πιλοτικός εγχυτήρας. Με την κορυφή του σπινθηριστή πυρακτώσεως κοντά στην τροχοειδή επιφάνεια του κελύφους και κοντά στον πιλοτικό εγχυτήρα έκανε το σπρέι του καυσίμου του βοηθητικού εγχυτήρα να αναφλέγεται δημιουργώντας έτσι μια φλόγα που προκαλούσε την ανάφλεξη του φτωχού καύσιμου μίγματος της κύριας έγχυσης. Εικόνα 17: Ο εργαστηριακός κινητήρας στρωματοποιημένης καύσης που χρησιμοποιήθηκε. Στην Εικόνα 18 φαίνεται η διερεύνηση που ακολουθήθηκε για την επιλογή της βέλτιστης ποσότητας του καυσίμου που πρέπει να εγχέεται ανά κύκλο τόσο από τον πιλοτικό εγχυτήρα όσο και από τον εγχυτήρα της κύριας καύσης. Επίσης, στα διαγράμματα της ίδιας εικόνας (Εικόνα 18) παρουσιάζονται η ενδεικνύμενη μέση

24 Ε.Ε.Θ. 26 πίεση, η ενδεικνύμενη ειδική κατανάλωση καυσίμου και ο ενδεικνύμενος θερμικός βαθμός απόδοσης για τρεις διαφορετικές ποσότητες έγχυσης από τον πιλοτικό εγχυτήρα (3.7, 18.8 και 24.3 mm 3 /κύκλο) και για ένα εύρος ποσοτήτων έγχυσης καυσίμου από τον κύριο εγχυτήρα μεταξύ 16 και 38 mm 3 /κύκλο. Ο πρωτότυπος περιστροφικός κινητήρας στρωματοποιημένης καύσης που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε με το συγκεκριμένο σύστημα ανάφλεξης έδωσε στα χαμηλά φορτία (ΙΜΕΡ μικρότερη των 450ΚΡα) καλύτερη κατανάλωση από το συμβατικό περιστροφικό κινητήρα. Εικόνα 18: Τα χαρακτηριστικά της λειτουργίας του κινητήρα σε σχέση με την ποσότητα έγχυσης Ο ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ RENESIS ( ) Το 2004 εμφανίστηκε ο περιστροφικός κινητήρας Renesis. Η μεγαλύτερη τομή της ανάπτυξης της τεχνολογίας του κινητήρα Renesis ήταν η μεταφορά των θυρίδων εξαγωγής από την περιφέρεια του κελύφους του στροφέα του κινητήρα 13-Β REW στα πλαϊνά κελύφη του. Η αποδιδόμενη ισχύς του κινητήρα Renesis υψηλής ισχύος μετρήθηκε να είναι 177ΚW στις είναι 177ΚW στις 8500rpm, με μέγιστη ροπή 216Νm στις 5500rpm, ενώ για τον κινητήρα κινητήρα Renesis της βασικής έκδοσης, η μέγιστη ισχύς ήταν 147ΚW στις 7200rpm με μέγιστη με μέγιστη ροπή 222Νm στις 5000rpm. Όπως δείχνει και ο Πίνακας 2 που ακολουθεί, το νέο μοντέλο του κινητήρα Renesis παρουσιάζει μεγαλύτερο λόγο συμπίεσης από το προηγούμενο

25 Ε.Ε.Θ. 27 μοντέλο του κινητήρα 13-Β REW (=Rotary Engine Wankel) (από 9 έγινε 10) (Ohkubo, Tashima et al. 2004), ενώ ο Πίνακας 3 παρουσιάζει τους στόχους που είχαν τεθεί και τις τεχνολογίες που ακολουθήθηκαν. Πίνακας 2: Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των κινητήρων RENESIS και 13B-REW(RX-7) Κινητήρας RENESIS 13Β-REW (RX-7) Υψηλής απόδοσης Βασική έκδοση Χωρητικότητα (κ.εκ.) Εκκεντρότητα x ακτίνα x πλάτος (mm) Τύπος εισαγωγής Τύπος εξαγωγής Λόγος συμπίεσης 654x2 654x2 654x2 15x105x80 15x105x80 15x105x80 Από το πλάι Από το πλάι Από το πλάι Από το πλάι Από το πλάι περιφερειακά Κύριες Αν.Εισ.(μετά το ΑΝΣ) Κλ.Εισ.(μετά το ΚΝΣ) 3 ο 3 ο 45 ο 65 ο 60 ο 50 ο Δευτερεύουσες Αν.Εισ.(μετά το ΑΝΣ) Κλ.Εισ.(μετά το ΚΝΣ) 12 ο 12 ο 32 ο 36 ο 45 ο 50 ο Χρόνος Θυρίδων Βοηθητικές Αν.Εισ.(μετά το ΑΝΣ) 38 ο Κλ.Εισ.(μετά το ΚΝΣ) 80 ο Εξαγωγής Αν.Εξ. (πριν το ΚΝΣ) 50 ο 40 ο 75 ο Κλ.Εξ. (πριν το ΑΝΣ) 3 ο 3 ο 48 ο Σύστημα εισαγωγής ΒΣΔΕΑ* ΒΣΔΕΑ* Χωρίς μεταβλητό χρονισμό Σύστημα πλήρωσης Ατμοσφαιρικός κινητήρας Ατμοσφαιρικός κινητήρας Δύο στροβίλοσυμπιεστών εν σειρά * Βοηθητικό Σύστημα Δυναμικής Εισαγωγής Αέρα

26 Ε.Ε.Θ. 28 Πίνακας 3: Οι στόχοι και οι τεχνολογίες που υιοθετήθηκαν Στόχος Τεχνολογίες που υιοθετήθηκαν Αποτελέσματα από την υιοθέτηση των νέων τεχνολογιών Υψηλότερη και ομαλότερη αποδιδόμενη ισχύ Πλαϊνές θυρίδες εξαγωγής ΒΣΔΕΑ Αύξηση της διατομής των θυρίδων εξαγωγής Αύξηση της συνολικής διατομής των θυρίδων εισαγωγής. Αύξηση του Β.Α. Βελτίωση της οικονομίας του καυσίμου Πλαϊνές θυρίδες εξαγωγής Εξάλειψη του φαινομένου της επικάλυψης εισαγωγής/εξαγωγής Καθυστέρηση ανοίγματος των θυρίδων εξαγωγής. Αύξηση του Β.Α. Βελτίωση των εκπομπών των καυσαερίων Ενίσχυση της στεγανοποίησης Πλαϊνές θυρίδες εξαγωγής Πολλαπλή εξαγωγής διπλού τοιχώματος Βελτίωση της οικονομίας καυσίμου Βελτίωση των εκπομπών άκαυστων Η/C Βελτίωση της λειτουργίας του καταλύτη 7. ΤΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Ο περιστροφικός κινητήρας είναι η καλύτερη λύση σε σύγκριση με τους υπόλοιπους κινητήρες της αγοράς για τις αεροπορικές εφαρμογές, καθώς έχει τα πλεονεκτήματα της άνεσης των επιβατών (απλός, αθόρυβος και συμπαγής κινητήρας) (Schock, Rice et al. 1981), με υψηλή απόδοση ισχύος και με εξαιρετικά υψηλό λόγο ιπποδύναμης/βάρους (υψηλότερο από τους παλινδρομικούς κινητήρες) (Meng, Hady et al. 1984), ενώ φέρει εν γένει τη δυνατότητα στρωματοποιημένης καύσης. Στους αεροπορικούς κινητήρες τα πλεονεκτήματα της υψηλής ισχύος και της δυνατότητας καύσης εναλλακτικών καυσίμων υπερτερούν του μειονεκτήματος της κατανάλωσης του καυσίμου. (Meng, Rice et al. 1982; Meng, Hady et al. 1984) (Goddard, Whitman et al. 1986; Kamo, Kakwani et al. 1986; Lee, T. H. Bond et al. 1989; Rachel, Schock et al. 1991; Willis and McFadden 1992; Yabe, Arai et al. 1992; Louthan 1993; Yamada and Moriyoshi 2007). Ο περιστροφικός κινητήρας θεωρείται κατάλληλος και για την εκκίνηση αυτόνομων συστημάτων σε στρατιωτικές εφαρμογές, καθώς είναι ελαφρύτερος, έχει μεγάλη αξιοπιστία, μικρές μηχανικές απώλειες, υψηλό λόγο ισχύος/βάρους, αθόρυβος και οι δονήσεις που παράγονται είναι πολύ χαμηλές(jae-ou, Su-Won et al. 1993). Για τους ίδιους λόγους δεν αποκλείτεται στο μέλοον να πειραματιστούν οι εταιρίες και για τη χρήση του σε υβριδικά συστήματα αυτοκινήτων ή άλλων εφαρμογών. Ακόμα πλεονεκτεί του παλινδρομικού κινητήρα diesel τόσο στο ειδικό βάρος όσο και στον ειδικό όγκο, ενώ σε σχέση με τους μικρούς αεροστροβίλους πλεονεκτεί στην κατανάλωση καυσίμου, κατανάλωση αέρα και στο κόστος παραγωγής (Chen 1988)

27 Ε.Ε.Θ. 29 Το 1984, το βάρος ενός περιστροφικού κινητήρα ήταν 0.766kg/KW το οποίο ήταν 15-20% χαμηλότερο από τους συνήθεις ατμοσφαιρικούς εμβολοφόρους αεροπορικούς κινητήρες (Meng, Hady et al. 1984). Η πυκνότητα ισχύος του περιστροφικού κινητήρα Wankel είναι πολύ μεγαλύτερη ακόμα και από αυτήν που παράγεται από ένα δίχρονο κινητήρα στις υψηλές στροφές. Για το λόγο αυτό, ο περιστροφικός κινητήρας Wankel αποδείχτηκε ως η πιο κατάλληλη επιλογή για τηλεκατευθυνόμενα ελικόπτερα παροχής βοηθείας σε καταστροφές και αυτόματες επιθεωρήσεις (Yamada and Moriyoshi 2007). Η εν γένει δυνατότητα της στρωματοποιημένης καύσης του κινητήρα έδωσε στους περιστροφικούς κινητήρες τη δυνατότητα και το πλεονέκτημα να μπορούν να λειτουργούν με αεροπορικά και εναλλακτικά καύσιμα χαμηλού αριθμού οκτανίων με μεγάλη επιτυχία (Robert and LaBouff 1989). Ο κινητήρας Wankel στρωματοποιημένης καύσης απευθείας εγχύσεως μπορεί να λειτουργήσει με μια πληθώρα καυσίμων συμπεριλαμβανομένων των ακολούθων: α) την αεροπορική βενζίνη jet ή diesel. Η ικανότητα του περιστροφικού κινητήρα να λειτουργεί με καύσιμο jet-a εκτός του καυσίμου της βενζίνης έδωσε ειδική κατανάλωση καυσίμου μικρότερη των 244g/KWh (Meng, Hady et al. 1984; Robert and LaBouff 1989). Έρευνες που ολοκληρώθηκαν το 1989 είχαν ως αποτέλεσμα την επίτευξη αποδιδόμενης ισχύος των 195KW/lt με την ειδική κατανάλωση καυσίμου να κυμαίνεται περίπου στα 256g/KWh για τα καύσιμα jet, diesel και για την αεροπορική βενζίνη. Αυτή η κατανάλωση του κινητήρα έθετε τις βάσεις για ένα δυναμικό πλάνο μιας ευρείας γκάμας εφαρμογών των περιστροφικών κινητήρων στις αεροπορικές εφαρμογές. Η βελτιωμένη κατανάλωση καυσίμου επιτεύχθηκε λόγω της βελτίωσης του ψεκασμού του καυσίμου και λόγω της βελτιωμένης λειτουργίας του κινητήρα μέσω της υπερπλήρωσης (Willis and McFadden 1992). β) καύσιμα παραγόμενα από άνθρακα και βιομάζα γ) αλκοόλες είτε σαν εναλλακτικά καύσιμα είτε σαν πρόσθετα. Όταν έγινε ανάμειξη βενζίνης-αλκοόλης σε περιστροφικό κινητήρα παρατηρήθηκε (Gutman and Iuster 1984; Kamo, Kakwani et al. 1986): αύξηση του λόγου αέρα λ για όλες τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα. μείωση της θερμοκρασίας αέρα-καυσίμου κατά την εισαγωγή μείωση της θερμοκρασίας στο κέλυφος του στροφείου η οποία μείωση σε μερικές περιπτώσεις έφτασε και τους 20 ο C. μείωση της ειδικής κατανάλωσης καυσίμου η οποία έφτασε το 7% στις 5500rpm. Τέλος, όταν o κινητήρας λειτούργησε με δύο σπινθηριστές αντί ενός και μείγμα βενζίνης-αλκοόλης βελτιώθηκε η καύση, μειώθηκε η κατανάλωση καυσίμου, ενώ μειώθηκε και η θερμοκρασία των καυσαερίων. Άλλο ένα πλεονέκτημα του περιστροφικού κινητήρα είναι η καλύτερη αδιαβατικότητα του σε σχέση με τον αδιαβατικό παλινδρομικό κινητήρα. Αυτό συμβαίνει για δύο λόγους. Πρώτον, επειδή οι περιστροφικοί κινητήρες λειτουργούν σε υψηλότερες στροφές από τους παλινδρομικούς και, δεύτερον, γιατί το πιο θερμό κομμάτι του κύκλου λειτουργίας περιρίζεται μόνο σε ένα τμήμα της κατασκευαστικής δομής του περιστροφικού κινητήρα. Έτσι, δεν παρατηρούνται έντονες διακυμάνσεις

28 Ε.Ε.Θ. 30 της θερμοκρασίας όπως συμβαίνει στους παλινδρομικούς (Εικόνα 19) (Bartrand and Willis 1992). Στους παλινδρομικούς κινητήρες οι χρόνοι της εισαγωγής, συμπίεσης και εξαγωγής λαμβάνουν χώρα στον ίδιο χώρο. Έτσι, ο αέρας καύσης καθώς εισάγεται στον κύλινδρο θερμαίνεται καθώς έρχεται σε επαφή με τα θερμά τοιχώματα του κυλίνδρου. Αυτό όμως έχει σα συνέπεια τη μείωση της πυκνότητας του και έτσι τη μείωση του βαθμού πλήρωσης. Από την άλλη, στους περιστροφικούς κινητήρες τύπου Wankel ο χώρος στον οποίο γίνεται η εισαγωγή έρχεται σε επαφή μόνο με φρέσκο αέρα. Έτσι, ο περιστροφικός κινητήρας Wankel μπορεί να έχει υψηλότερο βαθμό πλήρωσης από τον παλινδρομικό, καθώς ο αέρας καύσης δε θερμαίνεται και αραιώνεται κατά την εισαγωγή του (Kamo, Kakwani et al. 1986) Εικόνα 19: Η κατανομή της θερμοκρασίας στο κέλυφος του στροφείου Όσον αφορά τις εκπομπές ΝΟx, αυτές είναι χαμηλότερες στους περιστροφικούς κινητήρες (Εικόνα 20)(Kappos and Rajan 1989; Lee, T. H. Bond et al. 1989). Κάτι ανάλογο ισχύει και για τις θυρίδες εισαγωγής που λόγω της μεγάλης διατομής τους ευνοούν έναν υψηλό βαθμό πλήρωσης. Η ισχύς του στροβίλου δημιουργείται από τη μετατροπή της κινητικής ενέργειας των καυσαερίων σε περιστροφική δύναμη πριν την εξαγωγή τους από τα πτερύγια. Το μέγεθος της κινητικής ενέργειας των καυσαερίων είναι ανάλογο του τετραγώνου της ταχύτητας τους. Επειδή η κινητική ενέργεια των καυσαερίων σε έναν περιστροφικό κινητήρα είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντίστοιχη ενός παλινδρομικού, είναι προφανές ότι και το έργο του στροβίλου σε έναν περιστροφικό κινητήρα θα είναι πολύ μεγαλύτερο. Αυτό γίνεται διότι η ταχύτητα ανοίγματος της θυρίδας εξαγωγής των περιστροφικών κινητήρων είναι μεγαλύτερη από αυτή των παλινδρομικών και έτσι τα υψηλής πίεσης καυσαέρια οδηγούνται προς την έξοδο

29 Ε.Ε.Θ. 31 γρηγορότερα στους περιστροφικούς κινητήρες (Matsuda, Tadokoro et al. 1990), (Tashima, Tadokoro et al. 1991), (Bartrand and Willis 1992). Η έλλειψη των βαλβίδων εξαγωγής έχει ως αποτέλεσμα το μικρότερο περιορισμό της εξαγωγής (Okimoto, Hiroshi Ohzeki et al. 1983). Εικόνα 20:Σύγκριση των εκπομπών ΝΟx παλινδρομικού και περιστροφικού κινητήρα Η φάση της εισαγωγής στους περιστροφικούς κινητήρες διαφέρει από την αντίστοιχη των παλινδρομικών κινητήρων στο ότι στους περιστροφικούς κινητήρες διαρκεί 270 ο του έκκεντρου άξονα εξόδου. Έτσι, ο χρόνος της διάρκειας ανοίγματος των θυρίδων εισαγωγής είναι πολύ μεγαλύτερος (μιάμιση φορά) από τον παλινδρομικό, γεγονός που οδηγεί σε επιμήκυνση του χρόνου της υπερπλήρωσης, ενώ ο χρόνος κλεισίματος είναι πολύ μικρότερος από τους αντίστοιχους χρόνους των παλινδρομικών κινητήρων (Muroki 1984). 8. ΤΑ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Παρόλα τα παραπάνω πλεονεκτήματα των περιστροφικών κινητήρων, τα μειονεκτήματά τους ήταν αυτά τα οποία δεν κατέστησαν δυνατή την επικράτησή τους σε σχέση με τους παλινδρομικούς κινητήρες. Το κύριο μειονέκτημα των περιστροφικών κινητήρων είναι η υψηλότερη κατανάλωση καυσίμου, γεγονός που τους κάνει συγκρίσιμους με τους παλινδρομικούς κινητήρες (Schock, Rice et al. 1981). Πού οφείλεται όμως αυτή η αυξημένη κατανάλωση του περιστροφικού κινητήρα; Σε σύγκριση που έγινε ενός περιστροφικού κινητήρα με έναν παλινδρομικό κινητήρα Diesel, ο περιστροφικός παρουσίασε ένα μέσο θερμικό βαθμό απόδοσης 29% ενώ ο Diesel 40% (Meng, Rice et al. 1982). Η μεγάλη αυτή διαφορά μεταξύ των δύο κινητήρων οφείλεται στην απόρριψη θερμότητας προς το θάλαμο καύσης. Στην περίπτωση του περιστροφικού κινητήρα, το 25% της ωφέλιμης ενέργειας που παράγεται από την καύση χάνεται με τη μορφή θερμικών απωλειών προς τα τοιχώματα του στροφείου και του κελύφους (18% θερμική απόρριψη στο ψυκτικό μέσο με ένα επιπλέον ποσοστό απόρριψης στο ψυκτικό λάδι 7%) αυτό οφείλεται στην πολύ μεγάλη επιφάνεια του θαλάμου καύσης ως προς τον όγκο του. Οι αντίστοιχες απώλειες στον Diesel ήταν 17% (9% στο μπλοκ της μηχανής, 6% στην

30 Ε.Ε.Θ. 32 κυλινδροκεφαλή της μηχανής και 2% στην ψύξη του λαδιού), (Meng, Rice et al. 1982; Lee, T. H. Bond et al. 1989). Όταν έγινε σύγκριση της μέσης ταχύτητας του εμβόλου του παλινδρομικού με τη μέση ταχύτητα του στροφείου του περιστροφικού σε σταθερές συνθήκες καύσης και στροφών (1500rpm), βρέθηκε ότι οι 4500rpm του έκκεντρου άξονα του περιστροφικού κινητήρα αντιστοιχούν στις 1500rpm του στροφείου ενώ η μέση ταχύτητα των κορυφών του στροφείου ήταν 18.8m/sec. Αντίστοιχα για τον Diesel κινητήρα ήταν η μέση ταχύτητα του εμβόλου στις 1500rpm 6.1m/sec. Όμως, η μέση ταχύτητα του εμβόλου και του στροφείου είναι ενδεικτικές και των ταχυτήτων των καυσαερίων. Ο συντελεστής θερμικής συναγωγής μεταβάλλεται με τον αριθμό Reynolds. Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα των καυσαερίων τόσο μεγαλύτερη είναι και η ενέργεια που χάνεται κατά την απαγωγή θερμότητας προς τα τοιχώματα λόγω συναγωγής. Επειδή τώρα η ταχύτητα του στροφείου είναι κατά πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα του εμβόλου είναι αναμενόμενο να παρουσιάζονται σημαντικότερες απώλειες θερμότητας στην περίπτωση του περιστροφικού κινητήρα. Βέβαια, ο υψηλός λόγος επιφάνεια προς όγκο του θαλάμου καύσης που ισχύει στους περιστροφικούς κινητήρες είναι επίσης υπεύθυνος για τις υψηλές θερμικές απώλειες και τη χαμηλή απόδοση αυτών των κινητήρων. Πάντως ένας εξίσου σημαντικός παράγοντας που ευθύνεται για τη χαμηλή απόδοση του περιστροφικού κινητήρα σε σχέση με τον Diesel είναι και η πιο αργή καύση του περιστροφικού. Τόσο λόγω του σχήματος του θαλάμου του όσο και λόγω της μεγάλης ταχύτητας του στροφείου σε σχέση με το έμβολο του παλινδρομικού κινητήρα, τελικά τείνει η καύση να είναι περισσότερο ισοβαρής παρά ισόχωρη (δουλεύοντας όμως ο κινητήρας στους χαμηλούς λόγους συμπίεσης της ισόχωρης καύσης). Ο Danieli (Danieli, Kerk et al. 1978) σε ανάλυση του ισχυρίστηκε ότι η μεγαλύτερη απώλεια στους περιστροφικούς κινητήρες σε σχέση με τον ιδανικό κύκλο προέρχονταν από την πεπερασμένη ταχύτητα καύσης. Η έρευνα των Cichanowicz και Sawyer (Cichanowicz and Sawyer 1976) έδειξε μικρή βελτίωση στoν ενδεικνύμενο θερμικό βαθμό απόδοσης όταν ο κινητήρας λειτουργούσε με ανάμειξη υδρογόνου 20% κ.β., καθώς βελτίωνε την ταχύτητα της φλόγας στα χαμηλά επίπεδα ισχύος. Αργή καύση σημαίνει υψηλή μεταφορά θερμότητας καθώς και πραγματικό λόγο εκτόνωσης μικρότερο από το λόγο εκτόνωσης που θα προέκυπτε κατά μια ισόχωρη καύση στον ίδιο όγκο (Meng, Rice et al. 1982). Το βασικότερο πρόβλημα της αξιοπιστίας των περιστροφικών κινητήρων είναι η τριβή των επιφανειών ολίσθησης, η μεγάλη φθορά των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών, καθώς και οι ανεπιθύμητες θερμικές παραμορφώσεις στην τροχοειδή επιφάνεια των κελυφών του κινητήρα λόγω της μη ομοιόμορφης κατανομής το θερμικού φορτίου (Garside 1982; Meng, Hady et al. 1984; Shidahara, Murata et al. 1985; Kappos and Rajan 1989; Lee, T. H. Bond et al. 1989). Στα χαμηλά φορτία, οι περιστροφικοί κινητήρες τείνουν να γίνονται λιγότερο σταθεροί σε σχέση με τους παλινδρομικούς. Στα φορτία αυτά και στις χαμηλές στροφές, τα πεδία ροής μέσα στους περιστροφικούς κινητήρες διαφέρουν από κύκλο σε κύκλο. Ακόμα και υπό συγκεκριμένες συνθήκες, οι κυρίαρχες δίνες κατά τη διαδικασία της εισαγωγής και συμπίεσης αλλάζουν πολύ συχνά εξολοκλήρου τις κατευθύνσεις τους (Chouinard, Hamady et al. 1990). H κατανομή του καυσίμου καθώς και η ποιότητα της καύσης μπορούν να μη μένουν οι ίδιες, ακόμα και όταν οι συνθήκες λειτουργίας παραμένουν σταθερές. Επιπλέον, η διαρροή των καυσαερίων

31 Ε.Ε.Θ. 33 από το θάλαμο εκτόνωσης στο θάλαμο συμπίεσης αραιώνει το μείγμα αέρα-καυσίμου και δυσχεραίνει την ευστάθεια του κινητήρα, επιβραδύνοντας την διαδικασία της καύσης και οδηγώντας έτσι σε υψηλότερη κατανάλωση καυσίμου (Hamai and Outa 1993). Ένα κύριο χαρακτηριστικό των περιστροφικών κινητήρων είναι ότι οι εκπομπές των καυσαερίων που βγαίνουν από τη θυρίδα εξαγωγής περιέχουν σημαντικά υψηλότερους άκαυστους Η/C σε σχέση με τους παλινδρομικούς (Shimamura and Tadokoro 1981; Kappos and Rajan 1989; Lee, T. H. Bond et al. 1989). Οι λόγοι παρουσίας των υψηλών άκαυστων Η/C στα καυσαέρια είναι ο μεγαλύτερος νεκρός όγκος του θαλάμου καύσης και η μεγαλύτερη επιφάνεια διαρροής των καυσαερίων διαμέσου των ελατηρίων στεγανοποίησης (Shimamura and Tadokoro 1981). Οι περιστροφικοί κινητήρες χαρακτηρίζονται επίσης από την υψηλότερη κατανάλωση λαδιού ψύξης σε σχέση με τους παλινδρομικούς (Louthan 1993). Όπως αναφέρθηκε και σε προηγούμενο κεφάλαιο, προκειμένου να εξασφαλιστεί η καλή ψύξη των ελατηρίων στεγανοποίησης εγχέεται λάδι μέσα στο θάλαμο καύσης μέσω εγχυτήρων όπως δείχνει και η Εικόνα 21. Εικόνα 21: Το σύστημα τροφοδοσίας του λαδιού ψύξης των ελατηρίων στεγανοποίησης Τέλος, δευτερεύοντα προβλήματα που παρουσιάστηκαν στο παρελθόν ήταν: Το φαινόμενο της χρονικής επικάλυψης των θυρίδων στη φάση της εισαγωγής. Αυτή η λειτουργία των περιστροφικών κινητήρων παρομοιάζεται με τη λειτουργία των εξακύλινδρων παλινδρομικών κινητήρων (Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987). Αυτό όμως ξεπεράστηκε στον κινητήρα Renesis. Ενώ οι συνθήκες λίπανσης του θαλάμου καύσης ενός περιστροφικού κινητήρα είναι σχεδόν οι ίδιες με ενός δίχρονου βενζινοκινητήρα, οι δίχρονοι φαίνονται να είναι πλεονεκτικότεροι όσον αφορά τα ελατήρια στεγανοποίησης τους. Ο δίχρονος βενζινοκινητήρας έχει την ικανότητα να διατηρεί την αποδιδόμενη ισχύ του ακόμα και όταν το ελατήριο της κορυφής του εμβόλου κολλήσει από το σχηματισμό των ανθρακούχων επικαθήσεων. Αυτό συμβαίνει καθώς οι συμβατικοί παλινδρομικοί κινητήρες έχουν δυο ελατήρια για τη στεγανοποίηση του θαλάμου καύσης τους. Από την άλλη, ο θάλαμος καύσης ενός περιστροφικού κινητήρα στεγανοποιείται μόνο από ένα ελατήριο στεγανοποίησης ανά κορυφή του στροφείου. Γι αυτό η απόδοση που χρειάζεται να έχει το λάδι της μηχανής του περιστροφικού κινητήρα για να

32 Ε.Ε.Θ. 34 αποφύγει το κόλλημα του ελατηρίου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από αυτήν του δίχρονου παλινδρομικού βενζινοκινητήρα, καθώς ο λόγος λαδιούκαυσίμου του περιστροφικού αγωνιστικού κινητήρα για την αποφυγή του κολλήματος του ελατηρίου είναι περίπου διπλάσιος από τον ανάλογο ενός δίχρονου βενζινοκινητήρα (Yabe, Arai et al. 1992). Στο γρανάζι του στροφέα ασκούνται ροπές που πολύ συχνά είναι πολλαπλάσιες της ροπής που δέχεται το στροφείο. Εικόνα 22: Η πλευρική στεγανοποίηση 9. ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΩΝ 9.1. ΤΟ ΓΡΑΝΑΖΙ ΤΟΥ ΣΤΡΟΦΕΑ Το κομμάτι του κινητήρα που υποβάλλεται στις πιο μεγάλες καταπονήσεις στις υψηλές στροφές και τα υψηλά φορτία είναι το γρανάζι του στροφείου. Ο ρόλος του γραναζιού χρονισμού στον περιστροφικό κινητήρα είναι να ελέγχει τη γωνιακή ταχύτητα του στροφείου σε σχέση με την ταχύτητα του έκκεντρου άξονα εξόδου (Muroki 1984). Το γρανάζι χρονισμού του περιστροφικού κινητήρα δεν πρέπει να δέχεται φορτία, καθώς ο σκοπός του είναι να καθορίζει το χρονισμό του στροφείου. Επειδή δεν έχει καμία σχέση με την παραγόμενη ροπή, τα μόνα χαρακτηριστικά που το επηρεάζουν είναι η τριβή των στεγανοποιητικών, η τροχιακή επιτάχυνση και επιβράδυνση του στροφείου, το μέγεθος του σφονδύλου, οι αδρανειακές δυνάμεις και η ανομοιόμορφη κατανομή της πίεσης στο θάλαμο καύσης κατά τη διάρκεια της καύσης και της εκτόνωσης. Παρόλα αυτά, η επιθεώρηση του γραναζιού και των επιμέρους τμημάτων του μετά τη λειτουργία του κινητήρα αποκάλυψε ότι εφαρμόζονταν σε αυτό σημαντικά φορτία. Έτσι, έπρεπε τα μέρη του γραναζιού να γίνουν ανθεκτικότερα. Άλλες παράμετροι του κινητήρα που μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά το φορτίο του σταθερού γραναζιού είναι η ανοχή των εδράνων ολίσθησης, οι δυνάμεις στα ελατήρια των στεγανοποιητικών, η αντίδραση του άλλου γραναζιού με το οποίο εμπλέκεται και η λίπανση (Dopkin 1986; Kulina 1986).

33 Ε.Ε.Θ. 35 Το γρανάζι τοποθετούνταν παλαιότερα στο στροφείο με εννέα ελαστικούς πείρους, έτσι ώστε τα δόντια του να υπερνικούν τις υψηλές τάσεις που δημιουργούνται από την έκρηξη της έναρξης της καύσης και τις δονήσεις της στρεπτικής κίνησης του στροφείου. Στους ελαστικούς πείρους αυξάνεται το φορτίο σταδιακά όσο αυξάνεται η ταχύτητα. Με την τοποθέτηση 12 πείρων συγκράτησης αντί 9, το φορτίο του γραναζιού μειώθηκε κατά 25-50% από τις 5000 έως τις 9500rpm. Μετά από διερεύνηση του βέλτιστου αριθμού πείρων κρίθηκε η χρήση των 12 πείρων για τη συγκράτηση του γραναζιού με το στροφείο ως η καλύτερη (Kulina 1986). Από την αρχή της εξέλιξης του περιστροφικού κινητήρα IR (Ιngersoll-Rand) παρατηρήθηκαν αρκετές αστοχίες των γραναζιών του. Η εξέταση των γραναζιών που είχαν αστοχήσει παρουσίαζαν ποικίλες φθορές σε αμφότερες τις επιφάνειες επαφής των δύο γραναζιών. Προκειμένου να μελετηθεί το συγκεκριμένο φαινόμενο χρησιμοποιήθηκε ένας κινητήρας τύπου ΙR 2500 (2500κ.ίντσες) ο οποίος ήταν ογκώδης, βαρύς, χαμηλόστροφος και κατασκευασμένος για εφαρμογές όπως τη συμπίεση του φυσικού αερίου σε δίκτυα μεταφοράς. Ο κινητήρας αυτός είχε ισχύ 410 KW (550 hp) στις 1000 στροφές και μέση πραγματική πίεση πέδησης 60.7 bar ή εναλλακτικά μπορούσε να δουλέψει στις 1200rpm με απόδοση ισχύος 448KW (600ΗΡ) και 55.2bar (bmep) Τα αποτελέσματα της φόρτισης του γραναζιού ανάλογα με την ταχύτητα έδειξαν ότι η ροπή του γραναζιού ήταν υψηλότερη κατά 200% της εξωτερικής ροπής στο μέγιστο φορτίο και 250% της εξωτερικής ροπής στο 75% του μέγιστου φορτίου. Και οι υπόλοιπες δοκιμές που έγιναν έδειξαν κάποια επίδραση της ροπής του κινητήρα πάνω στο φορτίο του γραναζιού. Επιπλέον, το μέγιστο φορτίο δεν εμφανιζόταν πάντα στην ίδια γωνιακή θέση, καθώς η ταχύτητα και η ροπή του κινητήρα επηρεάζουν σημαντικά τη θέση που το γρανάζι δέχεται το μέγιστο φορτίο (Dopkin 1986). Ένα ειδικό σταθερό γρανάζι, που δημιούργησε ο Deere (Contract 1985) για την περιστροφική μηχανή SCORE III των 0.67 lt, χρησιμοποιήθηκε για να μετρηθεί η μέγιστη ροπή κατά τη λειτουργία του κινητήρα. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν ότι η τριβή και η κίνηση του στροφείου ήταν υπεύθυνα για το κύριο φορτίο του γραναζιού στο 70% του εύρους της ταχύτητας σχεδιασμού του κινητήρα. Στις υψηλότερες ταχύτητες παρατηρήθηκε ένα σύστημα συντονισμού του στροφείου που συνέβαλε σημαντικά στο ολικό φορτίο του γραναζιού. Παρά τα διαφορετικά χαρακτηριστικά που δίνουν τα διαφορετικά μεγέθη και οι διαφορετικές κατασκευές των περιστροφικών κινητήρων, διαπιστώθηκε ότι (Dopkin 1986): 1. η μέγιστη ταχύτητα παράγει την υψηλότερη ροπή στα γρανάζια, 2. η ροπή στα γρανάζια αυξάνεται με την εξωτερική ροπή, αλλά όχι αναλογικά, 3. το πρόσημο του φορτίου του γραναζιού αλλάζει πολλές φορές κατά τη διάρκεια μιας περιστροφής, 4. η πρόωρη έναυση του σπινθήρα δεν έχει καμία επίδραση, ακόμα και όταν φτάνει στο σημείο «αστοχίας της ανάφλεξης» και 5. η επιτάχυνση και η επιβράδυνση δεν επιφέρουν υψηλότερα φορτία (Kulina 1986). Σε πειραματικές μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν από αρκετούς ερευνητές εφαρμόζοντας τις πιέσεις των καυσαερίων στο σταθερό γρανάζι υπολογίστηκαν οι εντάσεις των φορτίων και αξιολογήθηκαν οι παράμετροι που επηρέαζαν τα φορτία

34 Ε.Ε.Θ. 36 του γραναζιού κατά τη λειτουργία του κινητήρα, όπως είναι η ταχύτητα, η ισχύς και ο χρόνος ανάφλεξης. Αυτές οι πειραματικές μετρήσεις τοποθετήθηκαν σε μια κλίμακα αξιολόγησης η οποία αποτελούσε πλέον σημείο αναφοράς όταν ζητούνταν ένα καινούργιο μέγεθος γραναζιού. Καμία πληροφορία όμως δε δόθηκε για το πώς έγινε αυτή η αξιολόγηση των μετρήσεων. Θέτοντας τον κινητήρα σε λειτουργία χωρίς καύση ή καλύτερα κινώντας τον με τη βοήθεια εξωτερικής διάταξης (motoring operation: ρυμούλκηση του κινητήρα) αξιολογήθηκε το φορτίο της τριβής. Με την υπόθεση ότι η πίεση κατανέμεται ομοιόμορφα σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας του κινητήρα, η ροπή στο γρανάζι προκαλείται από την αδρανειακή ροπή και την τριβή. Η διαφορά ανάμεσα στη μετρούμενη ροπή και την αδρανειακή ροπή καλείται «Ροπή της τριβής». Στην Εικόνα 23 φαίνεται η σχέση των δύο αυτών συνιστωσών ροπής σε συνάρτηση με την ταχύτητα του κινητήρα. Στην Εικόνα 24 συγκρίνεται η κανονική λειτουργία του κινητήρα στις 5000rpm (38KW) και η λειτουργία αυτού μέσω ρυμούλκησης. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η ροπή της τριβής σε συνθήκες πραγματικής λειτουργίας του κινητήρα είναι μόνο το 67% της ροπής που μετρήθηκε στη λειτουργία του κινητήρα με ρυμούλκηση. Η κίνηση του στροφείου γύρω από το κέντρο του είναι μια μορφή κίνησης η οποία προκαλεί επίσης ροπή στο σταθερό γρανάζι (Kulina 1986). Εικόνα 23: Η ροπή του γραναζιού χρονισμού συναρτήσει των στροφών του κινητήρα Εικόνα 24: Σύγκριση της ροπής του γραναζιού χρονισμού για κανονική λειτουργία και για λειτουργία ρυμούλκησης

35 Ε.Ε.Θ. 37 Προκειμένου να αυξηθεί η αποδιδόμενη ισχύς του κινητήρα ενώνονται πολλοί στροφείς εν σειρά. Στην περίπτωση αυτή, για τη διευκόλυνση της εγκατάστασης του κεντρικού γραναζιού του συγχρονισμού των στροφείων, ο άξονας είναι διαιρούμενος και αποτελείται από δύο μέρη. Η σύνδεσή αυτή εξασφαλίζει τόσο την ασφαλή σταθεροποίηση του διαιρούμενου άξονα όσο και την αντοχή του. Πάντως, ο κινητήρας των τριών στροφείων αποτελεί την καλύτερη λύση καθώς δίνει μια εξομαλυμένη λειτουργία χαμηλών δονήσεων, η οποία είναι ανώτερη ακόμα και των οκτακύλινδρων παλινδρομικών κινητήρων (Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987) ΟΙ ΕΚΠΟΜΠΕΣ ΤΩΝ ΚΑΥΣΑΕΡΙΩΝ Ένα κύριο χαρακτηριστικό των περιστροφικών κινητήρων είναι ότι οι εκπομπές των καυσαερίων που βγαίνουν από τη θυρίδα εξαγωγής περιέχουν λιγότερα NOx και σημαντικά υψηλότερους άκαυστους Η/C. Η ανάλυση της σύστασης των καυσαερίων του κινητήρα Curties Wright RC2-75 (1984) έδειξε ότι οι εκπομπές των άκαυστων υδρογονανθράκων υπερέβαιναν τα επιθυμητά όρια κατά 39%, με τις εκπομπές των CO και NOx να βρίσκονται μέσα στα επιτρεπόμενα όρια, ενώ η ειδική κατανάλωση του καυσίμου στον υπεραστικό κύκλο (στο 77% της συνολικής ισχύος) ήταν 328 g/κwh (Meng, Hady et al. 1984). Οι λόγοι παρουσίας υψηλότερων άκαυστων Η/C στα καυσαέρια είναι ο μεγαλύτερος νεκρός όγκος του θαλάμου καύσης και η μεγαλύτερη επιφάνεια διαρροής του καύσιμου μείγματος από τα ελατήρια στεγανοποίησης ( Shinamura and Tadokoro 1989, Kappos and Rajan 1989, Lee, T. H. Bond et al. 1989, Shimizu, Okimoto et al. 1995). Όπως φαίνεται στην Εικόνα 26, οι υδρογονάνθρακες αυξάνονται απότομα όταν η εκάστοτε κορυφή του στροφείου διέρχεται από τη θυρίδα εξαγωγής. Στην Εικόνα 25, η απότομη αύξηση του O 2 σημαίνει επίσης μείωση του CO 2 και υποδηλώνει τη φτωχή καύση που λαμβάνει χώρα ανάντη (μπροστά από) της εκάστοτε κορυφής του στροφείου (ή αλλιώς στο πίσω άκρο του θαλάμου καύσης-εκτόνωσης). Η φτωχή λοιπόν καύση είναι επίσης υπεύθυνη για τη μεγάλη ποσότητα των άκαυστων υδρογονανθράκων στη σύσταση των καυσαερίων. Η μείωση των άκαυστων υδρογονανθράκων μπορεί να γίνει με δύο τρόπους: με την καύση του άκαυστου μείγματος στον ίδιο χρονικό κύκλο ή με την παρεμπόδιση της απομάκρυνσής τους από το θάλαμο ώστε να καούν στον επόμενο χρονικό κύκλο. Με την κατάλληλη διαμόρφωση της κοιλότητας του στροφείου είναι δυνατόν η καύση να μεταφερθεί και στα άκρα του θαλάμου καύσης μειώνοντας έτσι τις εκπομπές των άκαυστων υδρογονανθράκων και δημιουργώντας μια σταθερότερη καύση. Χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές θέσεις των κοιλοτήτων του στροφείου οι οποίες παρουσιάζονται στην Εικόνα 27. Όπως φαίνεται στην εικόνα αυτή, η καλύτερη θέση για τη μείωση των άκαυστων υδρογονανθράκων είναι η TDR. Παρόλα αυτά, η συγκεκριμένη γεωμετρία στροφείο παρουσίαζε την υψηλότερη κατανάλωση καυσίμου. Όταν γινόταν προσπάθεια μείωσης της κατανάλωσης του καυσίμου αύξαναν τα ποσοστά αστοχίας της καύσης με αποτέλεσμα τη μεγάλη αύξηση των άκαυστων υδρογονανθράκων. Για το λόγο αυτό προτιμήθηκε το σχήμα ΜDR (στροφείο με συμμετρικές κοιλότητες) καθώς έδινε τον

36 Ε.Ε.Θ. 38 καλύτερο συνδυασμό μείωσης της κατανάλωσης καυσίμου και των εκπομπών των καυσαερίων. Εικόνα 25: Η σύσταση των καυσαερίων Εικόνα 26: Η διαχείριση των άκαυστων H/C στις πλαϊνές και περιφερειακές θυρίδες εξαγωγής.

37 Ε.Ε.Θ. 39 Εικόνα 27: Η επιρροή του σχήματος του θαλάμου καύσης στις εκπομπές Η/C Προκειμένου να οξειδωθούν οι άκαυστοι H/C αναπτύχθηκε ένας θερμικός αντιδραστήρας ήδη από το μοντέλο του Όμως, όταν χρησιμοποιούνταν φτωχά μίγματα γόμωσης για να επιτευχθεί οικονομία στην έγχυση του καυσίμου, ο αντιδραστήρας αδυνατούσε να ενεργοποιηθεί λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας των καυσαερίων. Μία από τις σημαντικότερες τεχνολογίες που εφαρμόστηκαν ήταν η προθέρμανση ενός βοηθητικού ρεύματος αέρα ο οποίος οδηγούνταν μέσα στον αγωγό των καυσαερίων προκειμένου να αυξήσει τη θερμοκρασία τους. Έτσι, ήταν δυνατή η ενεργοποίηση του θερμικού αντιδραστήρα και η οξείδωση των άκαυστων H/C ακόμα και για φτωχά μίγματα οδηγώντας σε μία σημαντική οικονομία καυσίμου. Όταν ο θερμικός βαθμός απόδοσης του κινητήρα γίνόταν ο μέγιστος δυνατός και η γόμωση ερχόταν κοντά στη βέλτιστη οικονομία καυσίμου, ήταν δύσκολο για το θερμικό αντιδραστήρα να ικανοποιήσει τα χαμηλά για την εποχή όρια καυσαερίων που καθόριζαν οι νόμοι του 1981, επειδή η θερμοκρασία των καυσαερίων στις χαμηλές στροφές έπεφτε σε πολύ χαμηλά επίπεδα για την οξείδωση των άκαυστων H/C. Επίσης, η επιστροφή ενός υψηλού ποσοστού καυσαερίων στο θάλαμο καύσης προκειμένου να μειωθούν οι εκπομπές των ΝOx στα φτωχά μείγματα αέρα-καυσίμου δημιουργούσε αρκετά προβλήματα στην οδηγητική συμπεριφορά των οχημάτων. Έτσι αναπτύχθηκε ένα νέο σύστημα κατάλυσης το οποίο πέτυχε καλύτερο θερμικό βαθμό απόδοσης έχοντας ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της οικονομίας του καυσίμου του κινητήρα κατά 20%. Το σύστημα αυτό ήταν πλεονεκτικότερο στην

38 Ε.Ε.Θ. 40 οικονομία του καυσίμου, καθώς μπορούσε να επιτύχει υψηλό βαθμό μετατροπής των άκαυστων H/C ακόμα και κάτω από αρκετά χαμηλές θερμοκρασίες καυσαερίων, ενώ ήταν σε θέση να διαχειριστεί και τα ΝΟx. Παρόλα αυτά, το σύστημα του καταλυτικού μετατροπέα δεν μπορούσε τότε να εφαρμοστεί στους περιστροφικούς κινητήρες, καθώς υπήρχαν κάποια προβλήματα που έπρεπε πρώτα να επιλυθούν. Τα προβλήματα αυτά ήταν η θερμική καταστροφή του καταλύτη και προβλήματα ανθεκτικότητας των εξαρτημάτων του λόγω της υπερβολικής θερμότητας που παραγόταν από την οξείδωση του αυξημένου ποσοστού άκαυστων Η/C. Η βελτιωμένη στεγανοποίηση των θαλάμων μείωσε τους άκαυστους H/C κατά 20% ενώ επηρέασε και την απόδοση της ΒΜΕΡ και BSFC ειδικά στις χαμηλές στροφές, καθώς ο χρόνος της διαρροής ήταν μεγαλύτερος (Shinamura and Tadokoro 1981). Πίνακας 4: Η βελτίωση της εκπομπής των άκαυστων H/C Τύποι στεγανοποιητικών κορυφής ΑΚΑΥΣΤΟΙ Η/C (gr/mile) ( ) (1981) Αυξημένες εκπομπές άκαυστων Η/C παρουσίαζε και ο μεταγενέστερος κινητήρας έμμεσης ανακυκλοφορίας. Για την αντιμετώπιση τους έγιναν προσπάθειες βελτίωσης της κατανομής του καύσιμου μείγματος αξιοποίηθηκε η μεγάλη ταχύτητα του εργαζόμενου μέσου στη θυρίδα ανακυκλοφορίας. Τοποθετήθηκε ο εγχυτήρας του καυσίμου μέσα στη θυρίδα ανακυκλοφορίας, ώστε το καύσιμο να εγχέεται τη χρονική στιγμή που ο αέρας εισάγεται μέσα στο κέλυφος του κινητήρα. Με αυτόν τον τρόπο βελτιώθηκε ο σχηματισμός του μείγματος αέρα-καυσίμου, δίνοντας χαμηλότερες εκπομπές H/C σε σχέση με το συμβατικό τύπο περιστροφικού κινητήρα με μια μικρή αύξηση των εκπομπών NOx (Yuji Akagi, Akihito Nagao et al. 1989). Εικόνα 28: Η διαχείρηση των άκαυστων HC στην περίπτωση της πλαϊνής και περιφερειακής θυρίδας εξαγωγής

39 Ε.Ε.Θ. 41 Στον κινητήρα με περιφερειακές θυρίδες εξαγωγής, η καύση όλης της ποσότητας του μείγματος αέρα/καυσίμου ήταν πολύ δύσκολο να γίνει στο θάλαμο καύσης και συγκεκριμένα στα άκρα του θαλάμου. Έτσι, τα στεγανοποιητικά ελατήρια των κορυφών του στροφείου συμπαρέσυραν τις επικαθήσεις υδρογονανθράκων που δημιουργούνταν στην τροχοειδή επιφάνεια του κελύφους, προκαλώντας έτσι υψηλές συγκεντρώσεις και εκπομπές άκαυστων υδρογονανθράκων όταν περνούσαν από τη θυρίδα εξαγωγής. Στον κινητήρα με πλαϊνές θυρίδες εξαγωγής, οι θυρίδες εξαγωγής δεν έρχονται σε απευθείας επαφή με τους άκαυστους υδρογονάνθρακες. Έτσι, τα άκαυστα καυσαέρια παραμένουν μέσα στον κινητήρα για να καούν στον επόμενο κύκλο λειτουργίας (Εικόνα 28). Στην Εικόνα 29 παρουσιάζεται η συγκέντρωση των άκαυστων υδρογονανθράκων στην περίπτωση των πλαϊνών και περιφερειακών θυρίδων εξαγωγής, αντίστοιχα. Οι άκαυστοι υδρογονάνθρακες είναι στην περίπτωση των πλαϊνών θυρίδων εξαγωγής μειωμένοι κατά 35 έως 50% σε σχέση με τις περιφερειακές θυρίδες εξαγωγής, κυρίως στα χαμηλά φορτία λόγω της σταθερότερης καύσης που παρουσιάζεται στο εύρος αυτών των φορτίων (Shimizu, Okimoto et al. 1995). Εικόνα 29: Σύγκριση των άκαυστων Η/C που εκπέμπονται με τις πλαϊνές και περιφερειακές θυρίδες εξαγωγής Για να διατηρηθεί η υψηλή θερμοκρασία των καυσαερίων από το θάλαμο καύσης μέχρι τον καταλύτη, η θυρίδα εξαγωγής φέρει εσωτερικά ανοξείδωτα λεπτά τοιχώματα και η πολλαπλή εξαγωγής φέρει δύο κανάλια αέρα, το ένα μέσα στο άλλο, για να μονώνει τη θερμοκρασία του αέρα (Εικόνα 30). Λόγω της διατήρησης της θερμοκρασίας των καυσαερίων κατά μήκος της πολλαπλής εξαγωγής, η θερμοκρασία στον καταλύτη αυξήθηκε κατά 140 ο C βελτιώνοντας έτσι την ικανότητα μετατροπής του. Ένα άλλο πρόβλημα του καταλύτη ήταν ότι κατά τη διάρκεια της επιβράδυνσης έπεφτε ο ρυθμός καύσης, καθώς η τροφοδοσία μειωνόταν, καθιστώντας έτσι το μείγμα απότομα πολύ φτωχό. Η υψηλή εκπομπή άκαυστων Η/C που δημιουργούνταν μέσω της αστοχίας της καύσης είχε ως αποτέλεσμα τη μη ομαλή αύξηση της θερμοκρασίας στον καταλύτη κάνοντας δυνατή την πιθανότητα της πρόωρης φθοράς του ή βλάβης των εξαρτημάτων του. Όσο αυξάνεται ο ρυθμός καύσης τόσο μειώνεται και η θερμοκρασία του καταλύτη, και το αντίστροφο. Επομένως, προκειμένου να διατηρηθεί η θερμοκρασία του καταλύτη χαμηλή, θα έπρεπε να αυξηθεί η τροφοδοσία μέσα στο θάλαμο καύσης.

40 Ε.Ε.Θ. 42 Με άλλα λόγια να αποφευχθούν τα πολύ φτωχά μίγματα που δημιουργούνται κατά την επιβράδυνση. Εικόνα 30: Το σύστημα εξαγωγής και η μόνωση των καυσαερίων Έτσι αναπτύχθηκε ένα νέο σύστημα ελέγχου της επιβράδυνσης (Shimamura and Tadokoro 1981) στο οποίο η τροφοδοσία του ενός στροφείου αυξανόταν ώστε να αυξηθεί ο ρυθμός της καύσης μέσα σε αυτόν, ενώ το μείγμα που εισερχόταν στον άλλο στροφείο μειωνόταν για τη μείωση της παραγόμενης συνιστάμενης ροπής. Σε αυτό το σύστημα ελέγχου της επιβράδυνσης, μία ανεξάρτητη τροφοδοσία του αέρα εισαγωγής υιοθετήθηκε για το κάθε στροφείο χωριστά. Ο αγωγός εισαγωγής του αέρα καύσης στον πίσω θάλαμο καύσης εφοδιάστηκε με μια ρυθμιστική βαλβίδα η οποία ήταν υπεύθυνη για να εμποδίζει τη ροή του εισερχόμενου μείγματος. Ανάντη της βαλβίδας αυτής συνδέθηκε μια θυρίδα η οποία φέρνει σε επικοινωνία τους δύο ανεξάρτητους αγωγούς εισαγωγής των δύο στροφείων. Όταν η ρυθμιστική βαλβίδα έκλεινε κατά την επιβράδυνση, τότε το καύσιμο μείγμα του πίσω στροφείου προωθούνταν μέσω της προαναφερθείσας θυρίδας στο μπροστινό στροφείο. Έτσι, όλο το καύσιμο μείγμα που εισερχόταν στον κινητήρα προωθούνταν στον μπροστινό θάλαμο. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της απόδοσης του ρυθμού καύσης στο θάλαμο αυτό. Την ίδια στιγμή, ο πίσω θάλαμος, στον οποίο είχε κοπεί η ροή του εισερχόμενου καύσιμου μείγματος, εφοδιαζόταν με σκέτο αέρα κατάντη της ρυθμιστικής βαλβίδας ώστε να αποφευχθεί η απότομη αύξηση της θερμοκρασίας του καταλύτη ΤΑ ΕΛΑΤΗΡΙΑ ΣΤΕΓΑΝΟΠΟΙΗΣΗΣ ΟΙ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΤΡΙΒΗΣ ΤΩΝ ΕΛΑΤΗΡΙΩΝ Οι απώλειες τριβής που οφείλονται στα στεγανοποιητικά ελατήρια αποτελούν πάνω από το 50% των συνολικών απωλειών τριβής του κινητήρα. Όλες οι δυνάμεις που ασκούνται πάνω στα ελατήρια στεγανοποίησης (πλευρικά και κορυφών) αναλύθηκαν πάνω στην ακτινική και περιφερειακή διεύθυνση κίνησης τους.

41 Ε.Ε.Θ. 43 Η μετακίνηση του ελατηρίου στεγανοποίησης της κάθε κορυφής του στροφείου εμποδίζεται από δύο δυνάμεις τριβής. Η πρώτη προκαλείται από την αλληλεπίδραση της επαφής του ελατηρίου στεγανοποίησης με την τροχοειδή επιφάνεια. Η δεύτερη δημιουργείται από την ολίσθηση της πλευράς του ελατηρίου στεγανοποίησης προς την πλευρά του αυλακιού του στροφείου. Μεταξύ των δυνάμεων αυτών είναι και η δύναμη τριβής ολίσθησης μεταξύ του ελατηρίου και των πλευρικών τοιχωμάτων του αυλακιού τοποθέτησης του ελατηρίου στο στροφείο. Η απόσταση μεταξύ της ακμής της κορυφής του στροφείου και της επιφάνειας του κελύφους δεν είναι σταθερή κατά τη διάρκεια μίας πλήρους περιστροφής του κινητήρα αλλά μεταβάλλεται αναγκάζοντας τα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών να μετακινούνται στην ακτινική διεύθυνση τους. Αυτή η κίνηση εμποδίζεται από τη δύναμη τριβής που εμφανίζεται μεταξύ των αυλακιών του στροφείου που χρησιμεύουν για την τοποθέτηση των στεγανοποιητικών ελατηρίων και των ίδιων των ελατηρίων. Η τριβή αυτή δεν επιτρέπει στα ελατήρια στεγανοποίησης να ακολουθήσουν την τροχιακή επιφάνεια του κελύφους με αποτέλεσμα κάποιες φορές να χάνουν την επαφή τους με το κέλυφος. Ο Πίνακας 5 δίνει τα αποτελέσματα των υπολογισμών των απωλειών της τριβής σε σχέση με τα ελατήρια στεγανοποίησης (πλευρικά και κορυφών) κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του κινητήρα σε διάφορες στροφές με συντελεστή τριβής Ο Πίνακας 6 δίνει τα αποτελέσματα των υπολογισμών των απωλειών της τριβής για διαφορετικούς συντελεστές τριβής για κάθε είδος ελατηρίου (κορυφής 0.05 και πλευρικών 0.1). Και στις δύο περιπτώσεις οι υπολογισμοί έγιναν με φορτίο μηχανής 412.5ΚΡα. Η διαφορά στις απώλειες της τριβής μεταξύ χαμηλών και υψηλών φορτίων είναι της τάξεως του 20% για συντελεστή τριβής 0.1 και 12% για συντελεστή τριβής Πίνακας 5: Οι απώλειες τριβής των ελατηρίων στεγανοποίησης (πλευρικών και κορυφής) υπολογισμένες με τον ίδιο συντελεστή τριβής (0.02) Απώλειες τριβής του ενός ελατηρίου στεγανοποίησης της κορυφής Απώλειες τριβής του ενός πλευρικού ελατηρίου στεγανοποίησης Συνολικές απώλειες τριβής Στροφές (rpm) Χαμηλό φορτίο(kw) Υψηλό φορτίο(kw) Χαμηλό φορτίο(kw) Υψηλό φορτίο(kw) Μέσο φορτίο(kw)

42 Ε.Ε.Θ. 44 Πίνακας 6: Οι απώλειες τριβής των ελατηρίων στεγανοποίησης (πλευρικών και κορυφής) υπολογισμένες με διαφορετικό συντελεστή τριβής για κάθε είδος ελατηρίου Απώλειες τριβής του ενός ελατηρίου στεγανοποίησης της κορυφής Απώλειες τριβής του ενός πλευρικού ελατηρίου στεγανοποίησης Συνολικές απώλειες τριβής Στροφές (rpm) Χαμηλό φορτίο(kw) Υψηλό φορτίο(kw) Χαμηλό φορτίο(kw) Υψηλό φορτίο(kw) Μέσο φορτίο(kw) Η χρησιμοποίηση των συντελεστών τριβής 0.05 και 0.1 για τα ελατήρια των κορυφών και για τα πλευρικά ελατήρια έδειξε ότι η ενέργεια που καταναλώνεται λόγω τριβής στα ελατήρια των κορυφών είναι μικρότερη από αυτήν των πλευρικών ελατηρίων στις χαμηλές στροφές. Οι ολικές απώλειες της στεγανοποίησης είναι το άθροισμα των απωλειών των τριών ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών και των απωλειών των έξι πλευρικών ελατηρίων στεγανοποίησης. Οι απώλειες τριβής των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών αυξάνονται με τον κύβο της ταχύτητας τους και εξαρτώνται εκθετικά από τις στροφές του κινητήρα (Bartrand and Willis 1992), ενώ η ακτινική επιτάχυνσή τους είναι ανάλογη του τετραγώνου των στροφών. Όταν τα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών χάνουν την επαφή τους με την τροχοειδή επιφάνεια, η δύναμη επαφής και οι απώλειες τριβής λόγω ολίσθησης πάνω στο κέλυφος μηδενίζονται Η ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ ΤΩΝ ΕΛΑΤΗΡΙΩΝ Εκτός από τις δυνάμεις τριβής, τα ελατήρια υποβάλλονται και σε αδρανειακές δυνάμεις καθώς και δυνάμεις πιέσεως. Όπως φαίνεται και στην Εικόνα 31 η πίεση κατάντη, ανάντη, καθώς και η πίεση στο κάτω μέρος του ελατηρίου στεγανοποίησης της κάθε κορυφής είναι οι πιέσεις που ενεργούν πάνω στο ελατήριο καθόλη την διάρκεια του κύκλου λειτουργίας. Ολόκληρη η επιφάνεια του ελατηρίου είναι εκτεθειμένη στις πιέσεις που επικρατούν στους θαλάμους, κάθε στιγμή, εκτός της πλευράς που έρχεται σε επαφή με το τοίχωμα του αυλακιού του στροφείου (Orlandea, Weinert et al. 1987). Οι δυνάμεις που ασκούνται περιφερειακά πάνω στα ελατήρια είναι υπεύθυνες για την αλλαγή της θέσης τους μεταξύ των πλευρικών τοιχωμάτων των αυλακιών του στροφείου. Στην Εικόνα 33 παρουσιάζονται όλα τα είδη ελατηρίων ενός περιστροφικού κινητήρα, ενώ στην Εικόνα 35 και στην Εικόνα 36 παρουσιάζεται το

43 Ε.Ε.Θ. 45 σύνολο των δυνάμεων που ασκούνται πάνω στα ελατήρια στην ακτινική και περιφερειακή διεύθυνση κίνησής τους, αντίστοιχα. Όταν είναι αρνητική η συνισταμένη των δυνάμεων που ενεργούν πάνω στο ελατήριο στην κατακόρυφη διεύθυνση, τα ελατήρια χάνουν την επαφή τους με το κέλυφος και όταν είναι αρνητική στην περιφερειακή διευθυνσή, τα ελατήρια μεταφέρονται από το ένα τοίχωμα του αυλακιού τοποθέτησής τους στο άλλο με κατέυθυνση αντίθετη από τη φορά περιστροφής του στροφείου. Γενικότερα πάντως, βρίσκονται πάντα στη μια εκ των δύο πλευρών του αυλακιού, είτε στο τοίχωμα του αυλακιού που ακολουθούσε ή στο τοίχωμα του αυλακιού που προπορευόταν του ελατηρίου. Όταν η πίεση του ενός θαλάμου Ρ 1 είναι μεγαλύτερη από την πίεση Ρ 2 του άλλου θαλάμου, το ελατήριο της στεγανοποίησης έρχεται σε επαφή με το δεξί τοίχωμα, ενώ όταν η πίεση Ρ 2 γίνει μεγαλύτερη από την Ρ 1, τότε το ελατήριο βρίσκεται στο ακριβώς αντίθετο τοίχωμα. Το σύστημα της στεγανοποίησης αυτού του κινητήρα καθιστά πολύ δύσκολη την αποτελεσματική στεγανοποίηση των θαλάμων του κινητήρα, όταν ο κινητήρας δουλεύει στις χαμηλές στροφές ή όταν χρησιμοποιούνται χοντρά ελατήρια (Orlandea, Weinert et al. 1987). Γι αυτόν το λόγο, η εκλογή των ελατηρίων καθώς και του μεγέθους των αυλακιών του στροφείου όπου τοποθετούνται τα ελατήρια πρέπει να γίνεται προσεκτικά. Τα πιο χοντρά στεγανοποιητικά ελατήρια έχουν μεγαλύτερη τάση να χάνουν την επαφή τους με την επιφάνεια του κελύφους του στροφείου από ότι τα λεπτότερα. Με άλλα λόγια, τα λεπτότερα παρουσιάζουν μεγαλύτερα διαστήματα ενεργής επαφής με το κέλυφος. Τα αποτελέσματα προσομοίωσης έδειξαν ότι οι δυνάμεις πίεσης των γειτονικών θαλάμων και της τριβής επικρατούσαν από τις rpm. Στις υψηλότερες στροφές επικρατούσαν τα αδρανειακά φορτία, ενώ ο διπλασιασμός της γωνιακής ταχύτητας δημιουργούσε τετραπλασιασμό των δυνάμεων που ενεργούσαν πάνω του (Orlandea, Weinert et al. 1987). Εικόνα 31: Οι ακτινικές και περιφερειακές δυνάμεις στα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών

44 Ε.Ε.Θ. 46 Εικόνα 32: Οι άξονες στους οποίους αναλύονται οι δυνάμεις που ενεργούν στα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών Εικόνα 33: Τα ελατήρια στεγανοποίησης του στροφείου (πλευρικά και κορυφών) Εικόνα 34: Οι μοίρες περιστροφής του στροφείου

45 Ε.Ε.Θ. 47 Εικόνα 35: Οι δυνάμεις των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών στην περιφερειακή διεύθυνση Εικόνα 36: Οι δυνάμεις των στεγανοποιητικών ελατηρίων κορυφής στην ακτινική διεύθυνση Στα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών περνάει ορισμένη ποσότητα των καυσαερίων μέσω των κενών χώρων που δημιουργούνται μεταξύ του στεγανοποιητικού ελατηρίου και του αυλακιού και εγκλωβίζεται στο κάτω μέρος των στεγανοποιητικών ελατηρίων, εκεί που βρίσκονται τα ελατήρια επαναφοράς των στεγανοποιητικών. Εικόνα 37: Τα στεγανοποιητικά λαδιού

46 Ε.Ε.Θ. 48 Εικόνα 38: Το διάγραμμα κατανομής της πίεσης στον κινητήρα SCORE 580 Οι πιέσεις που ενεργούν στην κάθε πλευρά του ελατηρίου στεγανοποίησης ακολουθούν τις ίδιες αυξήσεις και μειώσεις φόρτισης όπως δείχνει και το διάγραμμα στην Εικόνα 38. Τα σημεία Α και Β της εικόνας είναι οι θέσεις στις οποίες το ελατήριο μεταφέρεται από τη μια πλευρά της εσοχής στην απέναντι αφού αλλάζει το πρόσημο της συνισταμένης αυτών των δυνάμεων (Orlandea, Weinert et al. 1987). Τα πλευρικά στεγανοποιητικά δεν προβλέπεται να χάνουν την επαφή τους με το κέλυφος. Η δύναμη επαφής τους δεν επηρεάζεται από την επιτάχυνση, αλλά μόνο από τη δύναμη πίεσης του κελύφους που ασκείται σε αυτά καθώς και από το ελατήριο συγκράτησής τους. Η μετατόπιση των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών μέσα στο αυλάκι του στροφείου μπορεί εύκολα να φανεί στις 7000rpm όπου η συγκεκριμένη επιτάχυνση γίνεται αρνητική στη θέση 0 ο του έκκεντρου άξονα με το ελατήριο στεγανοποίησης της κορυφής να κινείται στο μπροστά μέρος του αυλακιού μόλις μετά από 4 ο. Στη θέση 270 ο του έκκεντρου άξονα η συνιστώσα της επιτάχυνσης γίνεται θετική και το ελατήριο μετακινείται προς τα πίσω μετά από 6 ο. Η παραπάνω περιγραφή του φαινομένου λαμβάνει χώρα στη φάση της εξαγωγής καθώς σε αυτή τη φάση δεν παρουσιάζονται οι μέγιστες δυνάμεις της πίεσης. Προκειμένου να ληφθούν υπόψη και οι δυνάμεις της πίεσης, η μετακίνηση των ελατηρίων θα πρέπει να μελετηθεί κατά τη διάρκεια των φάσεων της συμπίεσης και της καύσης. Έτσι στις 540 ο, ενώ το ελατήριο στεγανοποίησης της κορυφής βρίσκεται στην κατάντη πλευρά του αυλακιού του στροφείου, η περιφερειακή επιτάχυνση γίνεται αρνητική και η ανοιχτή πλευρά του ελατηρίου εκτίθεται στις υψηλές πιέσεις. Οι δυνάμεις των υψηλών πιέσεων που ενεργούν στην ανοιχτή πλευρά του ελατηρίου καθυστερούν την κίνηση του προς την ανάντη πλευρά του αυλακιού του στροφείου μέχρι ο άξονας να φτάσει τις 697 ο όπου οι δυνάμεις εξαφανίζονται (Rachel, Schock et al. 1991)(Bartrand and Willis 1992). Αυτή είναι η μοναδική θέση όπου οι δυνάμεις της πίεσης επηρεάζουν σημαντικά την περιφερειακή μετατόπιση των ελατηρίων. Όταν η ταχύτητα του κινητήρα είναι μικρότερη των 2000rpm, η μετατόπιση του ελατηρίου μεταξύ των πλευρικών τοιχωμάτων του αυλακιού του στροφείου δεν είναι προβλέψιμη. Ο Πίνακας 7 παρουσιάζει τη θέση των ελατηρίων σε σχέση με τα πλευρικά τοιχώματα των αυλακιών του στροφείου.

47 Ε.Ε.Θ. 49 Πίνακας 7: Τα αποτελέσματα της μελέτης της επαφής των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών με το κέλυφος Στροφές (rpm) στροφή του έκκεντρου άξονα (0 ο 540 ο ) στροφές του έκκεντρου άξονα (540 ο ο ) 3000 Έλλειψη επαφής Έλλειψη επαφής 224 ο -306 ο 778 ο -869 ο 4000 Έλλειψη επαφής Έλλειψη επαφής 218 ο -318 ο 766 ο -869 ο 5000 Έλλειψη επαφής Έλλειψη επαφής 216 ο -323 ο 749 ο -870 ο 6000 Έλλειψη επαφής Έλλειψη επαφής 214 ο -325 ο 750 ο -869 ο 7000 Έλλειψη επαφής Έλλειψη επαφής 213 ο -327 ο 750 ο -869 ο Η ΔΙΑΡΡΟΗ ΤΩΝ ΕΛΑΤΗΡΙΩΝ Ένα από τα χαρακτηριστικότερα προβλήματα του περιστροφικού κινητήρα είναι το φαινόμενο της διαρροής των ελατηρίων. Το φαινόμενο της διαρροής των ελατηρίων είναι η διαρροή του εργαζόμενου μέσου μεταξύ των γειτονικών θαλάμων προς κάθε δυνατή κατεύθυνση, ανάλογα κάθε φορά με το ποιος θάλαμος έχει τη μεγαλύτερη πίεση. Τo φαινόμενο αυτό μπορεί να δημιουργηθεί από το κόλλημα των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών και όχι μόνο. Το φαινόμενο αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη μείωση της αποδιδόμενης ισχύος του κινητήρα καθώς και την αύξηση της κατανάλωσης του καυσίμου (Yabe, Arai et al. 1992). Η διάρκεια ζωής και η αξιοπιστία ενός περιστροφικού βενζινοκινητήρα εξαρτάται τόσο από τη φθορά των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών του στροφείου όσο και από τη φθορά του κελύφους του στροφείου. Η διαρροή στα ελατήρια στεγανοποίησης (τόσο από τα πλευρικά όσο και από τα ελατήρια των κορυφών του στροφείου) είναι ένας βασικός παράγοντας μείωσης της απόδοσης του κινητήρα και μάλιστα εκτιμήθηκε ότι στα πλαϊνά ελατήρια στεγανοποίησης οφείλεται μόνο το 25%-34% της ολικής διαρροής (Kamo, Kakwani et al. 1986). Για πολύ χαμηλούς συντελεστές τριβής παρατηρήθηκε μέσω προσομοίωσης ότι τα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών ακολουθούσαν τη γεωμετρία του κελύφους του στροφείου με την εμφάνιση ενός πολύ μικρού φορτίου στην κάτω πλευρά τους. Στην περίπτωση των πραγματικών όμως συνθηκών τριβής (συντελεστής τριβής ), οι μικρές παραμορφώσεις του κελύφους (0.03mm) καθώς και οι υψηλές συχνότητες διέγερσης προκαλούσαν διαρροή στα ελατήρια στεγανοποίησης (Orlandea, Weinert et al. 1987).

48 Ε.Ε.Θ. 50 Η δύναμη της τριβής τείνει να αυξηθεί καθώς συσσωρεύονται ανθρακικές επικαθήσεις στο διάκενο που δημιουργείται ανάμεσα στο ελατήριο της κορυφής και το αυλάκι έδρασής του (Yabe, Arai et al. 1992). Ένας άλλος παράγοντας διαρροής είναι το διάκενο μεταξύ του αυλακιού και του σώματος του ελατηρίου που είναι της τάξης μερικών δεκάδων μm για τους εμπορικούς περιστροφικούς κινητήρες, ενώ για τους αγωνιστικούς κινητήρες η τιμή αυτή κυμαίνεται στα 10 μm λόγω της αυξημένης απόδοσής τους. Προκειμένου λοιπόν να περιοριστεί η διαρροή που παρουσιάζεται στα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών μέσω των κενών που υπάρχουν μεταξύ του ελατηρίου και του αυλακιού τοποθέτησής του μειώθηκε το διάκενο του ελατηρίου στεγανοποίησης κορυφής από τα 1.5 mm στα 0.4 mm, ενώ για τη μείωση της διαρροής επί της τροχοειδούς επιφάνειας καμπυλώθηκαν τα στεγανοποιητικά ελατήρια των κορυφών στην αξονική κατεύθυνση (Shinamura and Tadokoro 1981, Yabe, Arai et al. 1992). Επίσης, η διαρροή δημιουργείται και όταν τα στεγανοποιητικά των κορυφών γίνονται κοίλα λόγω της διμεταλλικής συμπεριφοράς τους, καθώς παραμορφώνονται κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τους. Για την αποφυγή αυτής της παραμόρφωσης φέρουν μία καμπύλωση. Τα στεγανοποιητικά των κορυφών είναι εύκαμπτα στις ακτινικές διευθύνσεις ώστε να μειώνουν τα κενά μεταξύ του αυλακιού και του σώματος του στεγανοποιητικού (Yabe, Arai et al. 1992). Το φαινόμενο της διαρροής παρατηρείται όταν ικανοποιείται η εξίσωση: FPo + F >Fs +FP +Fra όπου FPo: η δύναμη πίεσης από την έκρηξη Fs: η δύναμη του ελατηρίου ανάμεσα στο αυλάκι και το σώμα του ελατηρίου στεγανοποίησης F: η δύναμη της τριβής FP: η δύναμη πίεσης των καυσαερίων που ασκείται στο πίσω μέρος του ελατηρίου στεγανοποίησης. Fra: η δύναμη της ακτινικής επιτάχυνσης. Μελέτες που έγιναν από τον Hamady και τον Chouinard (Chouinard, Hamady et al. 1990; Hamady, Stuecken et al. 1990) σε χαμηλές στροφές, οι οποίες ήταν ισοδύναμες με τη λειτουργία των πραγματικών κινητήρων στο ρελαντί (άεργο φορτίο), έδειξαν ότι η ροή στο εσωτερικό του κινητήρα επηρεαζόταν από τη διαρροή των ελατηρίων από το θάλαμο συμπίεσης είτε προς το θάλαμο εισαγωγής είτε προς το θάλαμο εκτόνωσης. Η διαρροή αυτή δημιουργούσε έντονη ανακυκλοφορία της ροής στο θάλαμο εισαγωγής όταν ερχόταν σε επαφή με το εισερχόμενο ρεύμα αέρα καύσης. (Chouinard, Hamady et al. 1990; Hamady, Stuecken et al. 1990; Hamady, DeFilippis et al. 1991). Μελέτες προσομοίωσης πάνω στην κίνηση των ελατηρίων στεγανοποίησης έδειξαν ότι η διαρροή από το θάλαμο συμπίεσης προς το θάλαμο εκτόνωσης είναι μεγαλύτερη σε σύγκριση με τη διαρροή από το θάλαμο συμπίεσης προς το θάλαμο εισαγωγής. Το 1991 ο Li κ.α. (Li, Shih et al. 1991) χρησιμοποιώντας ένα διδιάστατο μοντέλο αριθμητικής ανάλυσης επιβεβαίωσαν ότι το ροϊκό πεδίο που παρατηρείται στους θαλάμους των περιστροφικών κινητήρων οφείλεται σε διαρροή διαμέσου των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών του στροφείου και μάλιστα η διαρροή γινόταν εντονότερη όσο οι μελετητές αύξαναν τη διατομή των ελατηρίων.

49 Ε.Ε.Θ. 51 Το 1992 με τη μέθοδο μετρήσεων LDA (Laser Doppler Anemometry) συγκρίθηκαν πειραματικά τα ροϊκά πεδία που δημιουργούνται από δύο στροφείς διαφορετικής γεωμετρίας (DeFilippis, Hamady et al. 1992). Οι μετρήσεις έγιναν σε έναν ατμοσφαιρικό κινητήρα Mazda 12A στις 2000 στροφές και μελετήθηκε η ροή στην εισαγωγή και στο θάλαμο συμπίεσης στο πλήρες φορτίο (Yabe, Arai et al. 1992). Τα τελικά συμπεράσματα της μελέτης ήταν ότι η παροχή αέρα μέσα από τη θυρίδα εισαγωγής στο τέλος της φάσης της εισαγωγής ήταν μειωμένη λόγω της διαρροής του πεπιεσμένου αέρα από το θάλαμο συμπίεσης στο θάλαμο εισαγωγής κατά μήκος της επιφάνειας του κελύφους και το φαινόμενο ήταν πιο αισθητό στον υπερπληρούμενο παρά στον ατμοσφαιρικό κινητήρα (Hamady, Stuecken et al. 1990). Η καθυστέρηση της χρονικής στιγμής της έναυσης λειτουργεί ως ένα αντίμετρο του φαινομένου της διαρροής χωρίς όμως αυτό να αποτελεί τον καταλληλότερο τρόπο για την επίλυση του προβλήματος. Στην πραγματικότητα, η καθυστέρηση της ανάφλεξης λειτουργεί ως προστατευτικός παράγοντας του φαινομένου της διαρροής των καυσαερίων από τις 25 ο έως τις 20 ο πριν το ΑΝΣ. Παρόλα αυτά, όταν η έναυση καθυστερεί, η αποδιδόμενη ροπή του κινητήρα αυξάνεται περίπου κατά 2% (Yabe, Arai et al. 1992). Με τη θεωρητική εξάλειψη των διαρροών παρατηρήθηκε μείωση στην κατανάλωση του καυσίμου κατά 9.3% και αύξηση της αποδιδόμενης ισχύος κατά 10.5%. Παρά το γεγονός ότι η πλήρης εξάλειψη των διαρροών είναι αδύνατον να επιτευχθεί, η μείωση των διαρροών και ανοχών των ελατηρίων στεγανοποίησης βελτιώνουν την απόδοση του κινητήρα (Kamo, Kakwani et al. 1986). Μειώνοντας το πλάτος των χώρων τοποθέτησης των ελατηρίων στεγανοποίησης μειώθηκε η διακύμανση στην ένταση της πίεσης στην κάτω πλευρά του ελατηρίου. Παρόλα αυτά, το πλάτος της αυλάκωσης πρέπει να είναι μεγαλύτερο των 0.15mm ώστε να επιτρέπει την πίεση στην κάτω πλευρά του ελατηρίου στεγανοποίησης να ακολουθεί την ενδεικνύμενη πίεση (Orlandea, Weinert et al. 1987) Η ΔΙΑΡΡΟΗ ΤΟΥ ΕΡΓΑΖΟΜΕΝΟΥ ΜΕΣΟΥ ΑΠΟ ΤΗΝ ΟΠΗ ΤΟΥ ΚΑΤΩ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΤΗ Το φαινόμενο της διαρροής μέσω της οπής του κάτω σπινθηριστή αποτελεί στους περιστροφικούς κινητήρες ένα επίσης σοβαρό πρόβλημα. Οι δοκιμές που έγιναν με τη λειτουργία του κινητήρα σε πολύ υψηλές στροφές οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι η επίδραση του φαινομένου αυτού περιορίζεται όσο αυξάνονται οι στροφές (Chouinard, Hamady et al. 1990). Η διαρροή αυτή λαμβάνει χώρα μεταξύ του θαλάμου συμπίεσης και του θαλάμου καύσης-εκτόνωσης. Αυτό γίνεται λόγω της διαφοράς πίεσης μεταξύ των δύο θαλάμων, καθώς η πίεση στο θάλαμο που εκτελείται η συμπίεση από μία χρονική στιγμή και μετά είναι υψηλότερη από την πίεση που επικρατεί στο θάλαμο της εκτόνωσης. Έτσι, εργαζόμενο μέσο διαρρέει από τον ένα θάλαμο στον άλλο (Chouinard, Hamady et al. 1990; Yamada and Moriyoshi 2007). Αν η οπή του σπινθηριστή μετακινηθεί προς τα κάτω (βλ. Εικόνα 40 και Εικόνα 39), προκειμένου να επιτευχθεί μια ισορροπία πίεσης ανάμεσα στους δύο θαλάμους, παρατηρείται το ακριβώς αντίθετο φαινόμενο (Yamada and Moriyoshi 2007).

50 Ε.Ε.Θ. 52 Εικόνα 39: Η μετατόπιση της οπής προς τα επάνω και η κατανομή της θερμοκρασίας που δείχνει τη διαρροή πλέον από το θάλαμο εκτόνωσης προς το θάλαμο συμπίεσης Εικόνα 40: Η αρχική θέση της οπής του σπινθηριστή και η διαρροή από το θάλαμο συμπίεσης στο θάλαμο εκτόνωσης Εικόνα 41: Η κατανομή των ταχυτήτων στην περίπτωση της μετατόπισης της οπής Για να φανεί η επίδραση της θέσης της οπής του σπινθηριστή έγιναν διάφοροι υπολογισμοί οι οποίοι φαίνονται στις επόμενες εικόνες. Η Εικόνα 40 δείχνει τη χωρική μεταβολή της θερμοκρασίας, τη στιγμή που η κορυφή του στροφείου περνάει από την οπή του σπινθηριστή και φαίνεται η διαρροή από το θάλαμο συμπίεσης στο θάλαμο εκτόνωσης, ενώ στην Εικόνα 39 παρατηρείται ακριβώς το αντίθετο φαινόμενο. Θεωρητικά, καμία διαρροή δεν είναι ιδανική αλλά αυτή που φαίνεται

51 Ε.Ε.Θ. 53 στην Εικόνα 39 είναι καλύτερη από αυτήν που φαίνεται στην Εικόνα 40 επειδή δεν έχουμε διαρροή της νέας γόμωσης που προκαλεί αύξηση των άκαυστων υδρογονανθράκων στην έξοδο του κινητήρα ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΗΣ ΧΡΟΝΙΚΗΣ ΕΠΙΚΑΛΥΨΗΣ ΤΩΝ ΘΥΡΙΔΩΝ Άλλο ένα μειονέκτημα των περιστροφικών κινητήρων είναι το φαινόμενο της χρονικής επικάλυψης των θυρίδων του κινητήρα. Από το διάγραμμα του χρονισμού των θυρίδων του κινητήρα SP-440 (Εικόνα 42) εύκολα παρατηρείται η ύπαρξη μιας μικρής επικάλυψης του κλεισίματος της θυρίδας εξαγωγής και του ανοίγματος της θυρίδας εισαγωγής. Αυτή η μικρή επικάλυψη θέτει τον κινητήρα σε μία κατάσταση ελαφριάς αδράνειας (Sae Αdam 1980). Το φαινόμενο αυτό φαίνεται καλύτερα στην Εικόνα 43 και στην Εικόνα 44 όπου δείχνεται καθαρά το σημείο εκείνο όπου η θυρίδα εισαγωγής και η θυρίδα εξαγωγής είναι ταυτόχρονα ανοιχτές έχοντας ως αποτέλεσμα την επικοινωνία των θυρίδων και την εξαγωγή άκαυστου καύσιμου μίγματος απευθείας από τη θυρίδα εισαγωγής στον αγωγό εξαγωγής. Το φαινόμενο αυτό βέβαια αντιμετωπίστηκε στον κινητήρα RENESIS με την τοποθέτηση των θυρίδων εισαγωγής στο πλευρικό κέλυφος. Εικόνα 42: Ο χρονισμός των θυρίδων του περιστροφικού κινητήρα SP-440

52 Ε.Ε.Θ. 54 Εικόνα 43: Το φαινόμενο της χρονικής επικάλυψης των θυρίδων Εικόνα 44: Το φαινόμενο της χρονικής επικάλυψης των θυρίδων Στην Εικόνα 44 παρουσιάζεται η θέση του στροφείου που κάνει ακόμα πιο εύκολη την παρατήρηση του φαινομένου της χρονικής επικάλυψης. Για τη μείωση της συγκέντρωσης των καυσαερίων μέσα στο θάλαμο εισαγωγής έγινε προσπάθεια να αντικατασταθεί το διαχεόμενο καυσαέριο με όσο το δυνατό μεγαλύτερης ποσότητας αέρα εγχέοντας φρέσκο αέρα στην αρχή της θυρίδας εξαγωγής όπως φαίνεται και στην Εικόνα 45. Με αυτόν τον τρόπο βελτιώθηκε η αναφλεξιμότητα και η απόδοση του κινητήρα όπως φαίνεται και στην Εικόνα 46 (Shinamura and Tadokoro 1981).

53 Ε.Ε.Θ. 55 Εικόνα 45: Η έγχυση φρέσκου αέρα στην αρχή της θυρίδας εξαγωγής Εικόνα 46: Η επίδραση της βελτιωμένης εξάτμισης του εγχεόμενου καυσίμου στην BMEP και BSFC 9.6. Η ΘΕΣΗ ΤΩΝ ΘΥΡΙΔΩΝ ΕΞΑΓΩΓΗΣ Ένα άλλο πρόβλημα που απασχολούσε τους κατασκευαστές ήταν η θέση των θυρίδων εξαγωγής. Επειδή η θυρίδα εξαγωγής ανοίγει με πολύ μικρότερη ταχύτητα από την ταχύτητα του ήχου, η πίεση πολύ γρήγορα μετατρέπεται σε έντονα μέτωπα πίεσης τα οποία χτυπάνε στο στόμιο της θυρίδας εξαγωγής και επιστρέφουν πίσω λόγω του

54 Ε.Ε.Θ. 56 μικρού του εύρους. Έτσι δημιουργούνται κύματα υψηλής πίεσης που επηρεάζουν τη ροή της εξαγωγής και μερικές φορές γίνονται υπερηχητικά (Hamai and Outa 1993). Μελετήθηκαν τρεις παραλλαγές θυρίδων (Muroki 1984) προκειμένου να διερευνηθεί ποια θα ήταν η καλύτερη θέση: οι περιφερειακές θυρίδες, οι πλαϊνές θυρίδες (τύπου S-A)(side port) και ο συνδυασμός των παραπάνω (θυρίδες τύπου S-C) (combination port). Οι περιφερειακές θυρίδες υπερέχουν των πλαϊνών θυρίδων στη μέγιστη ισχύ, αλλά έχουν απώλειες στις χαμηλές και μέσες ταχύτητες. Επίσης, οι περιφερειακές θυρίδες κάνουν τον κινητήρα πιο ευαίσθητο στην πίεση των καυσαερίων λόγω της αυξανόμενης επικάλυψης της θυρίδας εισαγωγής με τη θυρίδα εξαγωγής. Έτσι παρατηρείται μια σημαντική μείωση του βαθμού πλήρωσης στις μεσαίες ταχύτητες. Ο S-C τύπος θυρίδων έχει τη μεγαλύτερη περιοχή ανοίγματος και παράγει τη μεγαλύτερη αποδιδόμενη ισχύ από τους άλλους δύο τύπους θυρίδων στις υψηλές στροφές. Παρόλ αυτά χαρακτηρίζεται από μεγάλη κατανάλωση καυσίμου επειδή το μεγαλύτερο χρονικό ιδάστημα του ανοίγματος της εισαγωγής και εξαγωγής αυξάνει την ανάμειξη των καυσαερίων με τον εισερχόμενο αέρα, γεγονός που δημιουργεί ασταθή καύση (χρονική επικάλυψη). Με τη χρήση των πλαϊνών θυρίδων εξαγωγής στους περιστροφικούς κινητήρες εξαλείφθηκε πλήρως το φαινόμενο της χρονικής επικάλυψης των θυρίδων της εισαγωγής και της εξαγωγής, ενώ μειώθηκε σημαντικά το ποσοστό των παραμενόντων καυσαερίων στο εσωτερικό του θαλάμου εισαγωγής εξασφαλίζοντας μια σταθερότερη καύση (Shimizu, Okimoto et al. 1995)( Ohkubo, Tashima et al. 2004). Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα που προσέφεραν οι πλαϊνές θυρίδες ήταν η σχεδιαστική ελευθερία στο σχήμα των θυρίδων εισαγωγής/εξαγωγής, επιτρέποντας έτσι στον κινητήρα να έχει πιο ομοιόμορφη αποδιδόμενη ισχύ, καλύτερη οικονομία καυσίμου και λιγότερες εκπομπές καυσαερίων, καθώς ο χρόνος κλεισίματος της μπορεί να γίνει κοντά στο ΑΝΣ (μέχρι και 3 ο πριν το ΑΝΣ) διασφαλίζοντας μεγαλύτερη διατομή της θυρίδας εξαγωγής. Αυτό επιτρέπει επίσης το άνοιγμα των θυρίδας εισαγωγής να γίνεται νωρίτερα (3 ο μετά το ΑΝΣ)(Ohkubo, Tashima et al. 2004). Θέτοντας τη χρονική στιγμή κλεισίματος των πλαϊνών θυρίδων εξαγωγής κοντά στο κάτω νεκρό σημείο και αυξάνοντας το λόγο συμπίεσης από 9 σε 10 ελαχιστοποιήθηκε ο όγκος των καυσαερίων στο κλείσιμο των θυρίδων εξαγωγής μειώνοντας έτσι την εσωτερική ανακυκλοφορία του καύσιμου μίγματος (Ohkubo, Tashima et al. 2004). Ακόμα και πειραματικά αποδείχτηκε ότι ο περιστροφικός κινητήρας με πλαϊνές θυρίδες εξαγωγής παρουσίαζε σταθερότερη καύση σε όλο το εύρος της λειτουργίας του κινητήρα σε σύγκριση με τον περιστροφικό κινητήρα περιφερειακών θυρίδων εξαγωγής, όταν και οι δύο λειτουργούσαν με τον ίδιο λόγο αέρα-καυσίμου. Ο περιστροφικός κινητήρας με πλαϊνές θυρίδες εξαγωγής μπορούσε να λειτουργήσει με φτωχότερο μείγμα αέρα-καυσίμου στις χαμηλές στροφές και στα χαμηλά φορτία (συνήθης τρόπος λειτουργίας των κινητήρων των αυτοκινήτων) βελτιώνοντας έτσι την οικονομία του καυσίμου.

55 Ε.Ε.Θ. 57 Εικόνα 47: Σύγκριση του χρονισμού δύο εναλλακτικών θέσεων των θυρίδων εισαγωγής Εικόνα 48:Οι θέσεις του στροφείου που ανοιγοκλείνουν τη θυρίδα εξαγωγής.

56 Ε.Ε.Θ. 58 Στην Εικόνα 47 γίνεται μια σύγκριση του χρόνου που οι θυρίδες εξαγωγής και εισαγωγής παραμένουν ανοιχτές σε έναν πλήρη κύκλο λειτουργίας του κινητήρα, τόσο για την περίπτωση που η θυρίδα εξαγωγής είναι στο πλάι, όσο και για την περίπτωση που βρίσκεται στην περιφέρεια του κελύφους. Από την εικόνα αυτή γίνεται φανερό ότι με τη νέα θέση της θυρίδας εξαγωγής παραμένει η θυρίδα ανοικτή για μικρότερο χρονικό διάστημα, ενώ ανοίγει πολύ αργότερα απ' ό,τι άνοιγε πριν. Έτσι αυξάνεται ο βαθμός εκτόνωσης των καυσαερίων και κατ' επέκταση ο θερμικός βαθμός απόδοσης, αφού η θυρίδα αποκαλύπτεται πολύ αργότερα. Στην Εικόνα 48 φαίνεται καθαρά από το πάνω σχήμα ότι δεν υπάρχει κίνδυνος χρονικής επικάλυψης των θυρίδων εισαγωγής και εξαγωγής, ενώ στο κάτω σχήμα παρουσιάζονται οι θέσεις του στροφείου που ανοίγουν και κλείνουν τη θυρίδα εξαγωγής Η ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΡΟΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ KAI ΤΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΜΕΤΑΞΥ ΤΩΝ ΚΥΚΛΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Η μέτρηση του ροϊκού πεδίου της εισαγωγής έδειξε ότι, στην αρχή της φάσης εισαγωγής, η ταχύτητα του εισαχθέντος αέρα ήταν αρκετά υψηλότερη από την ταχύτητα των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών του στροφείου (DeFilippis, Hamady et al. 1992). Οι μετρούμενες ταχύτητες κοντά στη θυρίδα εισαγωγής κατά τη διάρκεια της εισαγωγής ήταν διπλάσιες από τις μέγιστες ταχύτητες των στεγανοποιητικών των κορυφών (21m/sec για τη ροή και 10.5m/sec για τα στεγανοποιητικά των κορυφών). Έτσι, παρατηρήθηκε μια ανακυκλοφορία του αέρα εισαγωγής (επιστροφή προς τη θυρίδα εισαγωγής) στις 160 ο γωνίας άξονα εξόδου. Η ροή μελετήθηκε για δύο διαφορετικούς τύπους στροφείο και το ίδιο φαινόμενο εμφανιζόταν και στους δύο τύπους. Η μάζα του εισερχόμενου αέρα κινείται κατά μήκος της επιφάνειας του στροφείου μέχρι να φτάσει το στεγανοποιητικό ελατήριο της προπορευμένης κορυφής. Σε αυτό το σημείο, η εισερχόμενη ροή έχει ακόμα μεγάλη ορμή και αρχίζει να κινείται προς τα πίσω κατά μήκος των επιφανειών των τοιχωμάτων που το περιβάλλουν (ανακυκλοφορία του εργαζόμενου μέσου). Στις 190 ο εμφανίζεται μια μεγάλης κλίμακας ανακυκλοφορία και μια μικρή περιοχή της ροής διαχωρίζεται ακριβώς επάνω από τη θυρίδα εισαγωγής. Στο τέλος της φάσης εισαγωγής, στις 280 ο, η φάση εισαγωγής τελειώνει και οι ταχύτητες των ροών και για τους δύο στροφείς είναι μικρότερες των 5m/sec. Η περιοχή που αποκολλάται από την επιφάνεια του στροφείου μειώνεται με τη μείωση της ταχύτητας του εισερχόμενου αέρα. Με το κλείσιμο των θυρίδων εισαγωγής στις 340 ο, η ροή του αέρα οδηγούνταν πλέον μόνο από την κίνηση του στροφείου και την υπολειπόμενη αδράνεια της ροής. Στις 370 ο, η ανακυκλοφορία που εμφανιζόταν κατά τη διάρκεια της εισαγωγής γινόταν σχεδόν δυσδιάκριτη, με το στροφείο να είναι το μόνο αίτιο της κίνησης της ροής του αέρα. Αυτό εξακολουθούσε να γίνεται μέχρι και τις 400 ο -430 ο. Η εισαγωγή λοιπόν του ατμοσφαιρικού αέρα μέσα από τις θυρίδες εισαγωγής φαίνεται να δημιουργεί μία περιοχή ανακυκλοφορίας η οποία επηρεάζει το πεδίο της εισαγωγής και αργότερα τη φάση της καύσης λόγω της διαφοροποίησης της κατανομής του καύσιμου μείγματος από τον ένα κύκλο στον άλλο, ακόμα και όταν οι συνθήκες λειτουργίας παραμένουν σταθερές. Τα σημαντικότερα συμπεράσματα των ερευνών ήταν: α) για τη δοκιμαστική λειτουργία του στροφείου στις 2000rpm, οι ταχύτητες του αέρα εισαγωγής ήταν διπλάσιες των μέγιστων ταχυτήτων των ελατηρίων των κορυφών, γεγονός που δημιουργούσε ένα πεδίο ανακυκλοφορίας κατά

57 Ε.Ε.Θ. 59 τη διάρκεια της φάσης εισαγωγής, β) με το κλείσιμο των θυρίδων εισαγωγής η ανακυκλοφορία του ροϊκού πεδίου χάνεται και η κυκλοφορία της ροής του αέρα μέσα στον κινητήρα καθορίζεται αποκλειστικά από την κίνηση του στροφείου. Εικόνα 49:Η μεταβολή της έντασης και της διεύθυνσης των δινών της θυρίδας εισαγωγής από κύκλο σε κύκλο Οι δίνες που επικρατούν στη φάση της συμπίεσης λόγω της ανακυκλοφορίας του εργαζόμενου μέσου αλλάζουν την κατεύθυνσή τους από κύκλο σε κύκλο. Η κατεύθυνσή τους είναι τις περισσότερες φορές ωρολογιακή, αν και μερικές φορές γίνεται αντί-ωρολογιακή. Αν το εύρος της θυρίδας εισαγωγής γίνει στενό, η ορμή της ροής στην εισαγωγή γίνεται μικρότερη. Από την άλλη, η δέσμη των καυσαερίων που διαρρέει από τη θυρίδα εξαγωγής στη θυρίδα εισαγωγής δυναμώνει καθώς η διαφορά πίεσης μεταξύ των δύο θυρίδων αμβλύνεται από την πτώση πίεσης που δημιουργείται στη θυρίδα εισαγωγής με τη στένωση της θυρίδας εισαγωγής. Έτσι, η αδύναμη ροή της εισαγωγής διασπάται δημιουργώντας μία δίνη η οποία οδηγεί τον αέρα της εισαγωγής να περάσει μέσα στο θάλαμο καύσης από το κατώτερο σημείο της θυρίδας εισαγωγής. Η δίνη αυτή δημιουργεί δίνες ωρολογιακής φοράς μέσα στο θάλαμο καύσης κατά τη διάρκεια της φάσης εισαγωγής. Από την άλλη, η αύξηση της πίεσης εισαγωγής (π.χ. με υπερπλήρωση) κάνει τη ροή του αέρα εισαγωγής δυνατότερη και εξασθενεί την εισβολή των καυσαερίων. Παρόλα αυτά, η ένταση και η διεύθυνση των δινών της θυρίδας εισαγωγής μεταβάλλονται από κύκλο σε κύκλο. Οι δίνες έχουν κυρίως στροβιλώδη μορφή η οποία καταστρέφει το ροϊκό πεδίο στη φάση της εισαγωγής. Από την άλλη, η διεύθυνση της μεγαλύτερης δίνης κατά την εισαγωγή καθορίζεται ανάλογα από ποια

58 Ε.Ε.Θ. 60 πλευρά της κοιλότητας του στροφείου εισέρχεται ο αέρας και ανάλογα από το πόσο βαθιά διεισδύει (Εικόνα 49). Από την απεικόνιση της διαδικασίας εισαγωγής βρέθηκε ότι η ροή του αέρα εισαγωγής παρέμενε στροβιλώδης και οδηγούσε τα καυσαέρια να κινηθούν προς το θάλαμο εισαγωγής παρά προς τη θυρίδα εξαγωγής. Έτσι, ο εισερχόμενος αέρας όχι μόνο εισερχόταν στο θάλαμο εκτόνωσης αλλά εμπόδιζε και την εξαγωγή των καυσαερίων δημιουργώντας μια δέσμη ροής μπροστά από τη θυρίδα εξαγωγής (Hamai and Outa 1993). Από την παραπάνω ανάλυση προέκυψε ότι το πεδίο της ροής κοντά στο ΑΝΣ ποικίλουν από κύκλο σε κύκλο. Ακόμα παρατηρήθηκε ότι υπήρχε συσχετισμός του πεδίου ροής στο θάλαμο με τη ροή στη διαδικασία της εισαγωγής. Στα χαμηλά φορτία, η ανάμειξη των καυσαερίων με τον αέρα εισαγωγής ήταν εντονότερη. Η εξακρίβωση των αποτελεσμάτων της παραπάνω προσομοίωσης έγινε σε έναν πραγματικό περιστροφικό κινητήρα που είχε περιφερειακές θυρίδες και αποτελούταν από ένα στροφείο Η ΜΕΙΩΜΕΝΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΚΑΥΣΗΣ Οι απώλειες θερμότητας και η ταχύτητα καύσης αποδείχθηκε ότι είχαν μικρότερη επιρροή στη μείωση της ισχύος, αλλά ήταν τα στοιχεία εκείνα που θα μπορούσαν ευκολότερα να μεταβληθούν για να βελτιώσουν την απόδοση του κινητήρα. Όπως ήταν αναμενόμενο, η μείωση των απωλειών θερμότητας και η επιτάχυνση της καύσης είχαν μεγαλύτερα οφέλη στα υψηλά φορτία. Η μεταβολή της ταχύτητας καύσης είχε επίδραση όχι μόνο στην κατανομή της πίεσης στο θάλαμο, αλλά και στη μετάδοση θερμότητας προς τα τοιχώματα του θαλάμου, στη θερμοκρασία των καυσαερίων και ως ένα μικρό βαθμό στις τριβές της στεγανοποίησης (καθώς η πίεση των στεγανοποιητικών εξαρτάται και από την πίεση των θαλάμων) (Bartrand and Willis 1992). Όμως η πολύ γρήγορη καύση οδηγούσε σε υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες μέσα στο θάλαμο καύσης. Έτσι, με την αύξηση της ταχύτητας της καύσης, οι απώλειες της ψύξης και των διαρροών των καυσαερίων αυξάνονταν, κάνοντας κατανοητό ότι η γρηγορότερη καύση δεν σήμαινε απαραίτητα και αύξηση της αποδιδόμενης ισχύος (Bartrand and Willis 1992). Πάντως, για να επιτευχθεί μία σταθερότερη καύση (Shimizu, Okimoto et al. 1995): 1. βελτιώθηκε ο σχεδιασμός των κοιλοτήτων του στροφείου, 2. μειώθηκε η ποσότητα των καυσαερίων στο θάλαμο εισαγωγής, με τη βοήθεια ενός δευτερεύοντος ρεύματος αέρα. 3. βελτιώθηκε ο χρονισμός της θυρίδας εισαγωγής και εξαγωγής 4. έγινε καλύτερη διασπορά του καυσίμου και καλύτερη ανάφλεξη 9.9. ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΨΥΞΗΣ ΤΩΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Στο αρχικό σύστημα ψύξης που εφαρμόστηκε στους περιστροφικούς κινητήρες υπήρχε ένας αριθμός πτερυγίων ψύξης πλήρως ανεπτυγμένος πάνω στο κέλυφος του κινητήρα με σκοπό να μειώνει τοπικά τις ψυχόμενες επιφάνειες και να αυξάνει συνολικά το μέτωπο ροής του αέρα ψύξης (Εικόνα 50). Στο σύστημα αυτό και οι δύο εξωτερικές πλευρές του κελύφους ήταν εφοδιασμένες με τέσσερα εξωτερικά περιφερειακά αυλάκια ψύξης τα οποία τροφοδοτούσαν τον αέρα ψύξης

59 Ε.Ε.Θ. 61 μέσω κατάλληλων οδηγών στην περιοχή της θυρίδας εξαγωγής του κελύφους του στροφείου. Η ροή του αέρα ψύξης διαχωριζόταν και κατευθυνόταν εν μέρει μπροστά από τη ζώνη του σπινθηριστή και το υπόλοιπο κατά μήκος της θερμής περιοχής του κελύφους, μπροστά από τη θυρίδα εξαγωγής (Adam 1980). Στον κινητήρα SP-440, η ψύξη πραγματοποιούνταν με τη βοήθεια ενός φυσητήρα όπου το 25% της ροής του κατευθυνόταν σε έναν εναλλάκτη θερμότητας για τη ψύξη τόσο του λαδιού ψύξης της μηχανής όσο και του λαδιού λίπανσης, ενώ το 75% της ροής διανεμόταν κατά μήκος του ίδιου του κελύφους του στροφείου και των δυο εξωτερικών πλευρών του προκειμένου να τροφοδοτηθεί επιπλέον αέρας ψύξης στην περιοχή της θυρίδας εξαγωγής του στροφείου. Εικόνα 50:Τα πτερύγια ψύξης του κελύφους του κινητήρα SP-440 Ερευνητές της General Motors έδειξαν ότι η αύξηση της θερμοκρασίας του ψυκτικού υγρού από 88 ο C στους 138 ο C οδήγησε σε υποτριπλασιασμό των εκπομπών των υδρογονανθράκων. Επίσης, μια άλλη δημοσίευση έδειξε ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας του ψυκτικού υγρού από 60 ο C σε 100 ο C βελτιώθηκε σημαντικά η ειδική κατανάλωση καυσίμου. Η μείωση των Η/C ήταν και σε αυτή τη δημοσίευση επίσης εμφανής. Και στις δύο αυτές περιπτώσεις έγιναν οι δοκιμές για ένα συγκεκριμένο εύρος ταχυτήτων και φορτίων που χρησιμοποιούνται για την κίνηση ενός αυτοκινήτου στο δρόμο (Meng, Rice et al. 1982). Άλλα συστήματα ψύξης που εφαρμόστηκαν στους περιστροφικούς κινητήρες ήταν το σύστημα ψύξης με εισαγωγή αέρα στο στροφείο (Εικόνα 51) και το σύστημα ψύξης του στροφείου με λάδι. Το πρώτο πλεονεκτεί του δεύτερου καθώς έχει μικρότερο κόστος, βάρος και μειωμένες μηχανικές απώλειες. Η ψύξη των κελυφών με αέρα είναι όμως ικανοποιητική μόνο για ελαφριές εφαρμογές καθώς η ροή του αέρα ψύξης επαρκεί μόνο για τις εφαρμογές αυτές. Ωστόσο, για τις περισσότερες εφαρμογές, η ψύξη των κελυφών με νερό είναι ανώτερη από την ψύξη με αέρα επειδή επιτρέπει τη συνεχή υψηλή απόδοση ισχύος χωρίς θερμικά προβλήματα (Garside 1982). Όταν ο κινητήρας είναι κρύος, το σύστημα ψύξης εμποδίζει το λάδι ψύξης να κατευθυνθεί προς το στροφείο προκειμένου να αυξηθεί γρήγορα η θερμοκρασία του κινητήρα και έτσι να μειωθεί η κατανάλωση καυσίμου κατά το ζέσταμα του κινητήρα (Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987). Οι θερμικές απώλειες του στροφείου, του κελύφους του στροφείου καθώς και των πλευρικών κελυφών υπολογίστηκαν με ένα μοντέλο προσομοίωσης και βρέθηκε ότι το εύρος διακύμανσης των θερμικών απωλειών σε αυτά τα εξαρτήματα του κινητήρα είναι αυτά που φαίνονται στον πίνακα που ακολουθεί.

60 Ε.Ε.Θ. 62 Όπως αναμενόταν οι μέγιστες θερμικές απώλειες παρατηρούνται στο κέλυφος του στροφείου το οποίο και ψύχεται με νερό. Πάντως είναι επιθυμητό να διατηρείται το στροφείο σε υψηλές θερμοκρασίες ώστε ο κινητήρας να δίνει υψηλότερο θερμικό βαθμό απόδοσης. Το στροφείο ψύχεται από τον αέρα καύσης στη φάση της εισαγωγής ενώ θερμαίνεται από τα καυσαέρια στη φάση της καύσης και εκτόνωσης. Παρατηρήθηκε ότι η μείωσή των ποσοστών των παραπάνω θερμικών απωλειών (Πίνακας 8) κατά 50% μπορούσε να επιτευχθεί με θερμικές επικαλύψεις. Για την περεταίρω βελτίωση του βαθμού απόδοσης του κινητήρα έπρεπε να χρησιμοποιηθούν εξαρτήματα από κεραμικά (Kamo, Kakwani et al. 1986). Εικόνα 51:Το σύστημα ψύξης με εισαγωγή αέρα στο στροφείο Πίνακας 8: Η κατανομή των θερμικών απωλειών ενός περιστροφικού κινητήρα Στροφείος Κέλυφος στροφείο Πλαϊνές εδράσεις 3-10 % θερμικές απώλειες Ένα άλλο πρόβλημα που δημιουργήθηκε ήταν οι θερμικές παραμορφώσεις. Παραδείγματος χάρη, το κέλυφος του στροφείου ενός περιστροφικού κινητήρα που κατασκευαζόταν στην Κίνα αποτελούταν κυρίως από κράμα χυτοσιδήρου χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την τοπική υπερθέρμανση της περιοχής γύρω από το σπινθηριστή. Έτσι, οι θερμικές παραμορφώσεις και οι τάσεις που επικρατούσαν στην περιοχή δημιουργούσαν αξονικές ρωγμές στην οπή τοποθέτησης του σπινθηριστή (Chen 1988). Τη λύση του προβλήματος έδωσε η μέτρηση της θερμοκρασίας σε διάφορες περιοχές του στροφείου και των κελυφών κάνοντας έτσι κατανοητή την επίδραση που είχε η θερμοκρασία στην επιφάνεια του κελύφους του στροφείου και την επίδραση που είχαν οι διαμορφώσεις των περασμάτων του νερού ψύξης στο κέλυφος αυτό. Η λύση που δόθηκε ήταν η αύξηση της ταχύτητας του νερού ψύξης, η αλλαγή του πάχους του κελύφους και η καλύτερη ρύθμιση των περασμάτων του νερού ψύξης στο κέλυφος. Με την υλοποίηση των παραπάνω η μέγιστη θερμοκρασία του κελύφους του στροφείου στον κινητήρα QY2-650 (650κ.εκ. ανά στροφείο) μειώθηκε από τους 243 ο C (66ΚW/4500rpm) στους 210 ο C (77KW/4500rpm).

61 Ε.Ε.Θ. 63 Επειδή οι απώλειες ψύξης στους περιστροφικούς κινητήρες είναι σχετικά μικρές, θα πρέπει να εξαλειφθούν τελείως για να υπάρξει ουσιαστική βελτίωση στην αποδιδόμενη ισχύ του κινητήρα. Πάντως, μελέτες έδειξαν ότι η μόνωση του τροχοειδούς κελύφους βελτίωσε την απόδοση του κινητήρα σε μεγαλύτερο βαθμό από ότι η μόνωση του στροφείου (Bartrand and Willis 1992). Το μέγιστο κέρδος από τη μόνωση του κινητήρα ήταν 25% στην αποδιδόμενη ισχύ, ενώ στην ειδική κατανάλωση του καυσίμου 9,5%. Από την άλλη όμως, με την αύξηση της θερμοκρασίας των τοιχωμάτων και την αύξηση της θερμοκρασίας των καυσαερίων στη φάση της εισαγωγής σημειώθηκε μείωση του βαθμού πλήρωσης ΤΑ ΥΛΙΚΑ ΤΟΥ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ Το βασικό συστατικό των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών είναι ο χυτοσίδηρος (Muroki 1984). Η επιφάνεια ολίσθησής τους υποβάλλεται σε επεξεργασία έτσι ώστε να επιτευχθεί μια επιφάνεια με αυξημένη σκληρότητα και αντίσταση στη φθορά (Shidahara, Murata et al. 1985). Η τροχοειδής επιφάνεια ολίσθησης των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών του στροφείου είναι γαλβανισμένη με σκληρό χρώμιο, το οποίο αυξάνει την αντοχή τους στη φθορά (Εικόνα 54). Το ίδιο υλικό χρησιμοποιήθηκε και για τα στεγανοποιητικά ελατήρια που έρχονταν σε επαφή με την επιφάνεια του κελύφους. Η επικάλυψη χρωμίου αποδείχθηκε ότι δεν μπορούσε να κρατήσει το λάδι, έτσι αναγκάστηκαν να διαμορφώσουν στην εξωτερική επιφάνεια της επικάλυψης πολύ μικρούς πόρους και κανάλια για αποδοτικότερη λίπανση. Για τη δημιουργία της παραπάνω επιφάνειας, η εναπόθεση του χρωμίου στην επιφάνεια έγινε με ηλεκτρόδιο, ενώ η κατεργασία της με υπερλείανση βοήθησε στη δημιουργία των παραπάνω πόρων οι οποίοι κρατούσαν το λιπαντικό φιλμ μειώνοντας την τριβή της επιφάνειας με τα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών. Αυτή η επίστρωση ονομάστηκε επίστρωση με Μικροσκοπικούς Πόρους σε μορφή Καναλιών (ΜΠΚ). Έτσι, με την επίστρωση αυτή προλάμβανε το λιπαντικό τη φθορά των στεγανοποιητικών ελατηρίων και των επιφανειών με τις οποίες έρχονται σε επαφή. Επειδή η αύξηση της θερμοκρασίας του κελύφους του στροφείου διευκολύνει την οξείδωση των Η/C που έχουν απορροφηθεί από το λιπαντικό φιλμ (Meng, Rice et al. 1982), έγινε αρκετά νωρίς μία προσπάθεια αύξησης της θερμοκρασίας του κινητήρα. Η λειτουργία όμως της επιφάνειας του κελύφους σε υψηλότερες θερμοκρασίες έκανε αναγκαία είτε την εύρεση ενός λιπαντικού για τα ελατήρια στεγανοποίησης που να αντέχει τις υψηλότερες θερμοκρασίες είτε την αντικατάσταση του υλικού των ελατηρίων με άλλο υλικό υψηλότερης αντοχής ή και τα δύο. Όταν όμως ο κινητήρας αυξάνει τη θερμοκρασία λειτουργίας του, δηλ. μειώνει τις θερμικές απώλειες του προς το περιβάλλον, μεγάλο μέρος της ενέργειας που εξοικονομείται (δεν απομακρύνεται προς το περιβάλλον μέσω των μηχανισμών ψύξης) θα εμφανιστεί στην έξοδο με τα καυσαέρια κάνοντας ελκυστική ακόμα και τη χρήση ενός συστήματος υπερπλήρωσης. Κατά τη λειτουργία του κινητήρα σε υψηλές στροφές και υψηλό φορτίο, η τροχοειδής επιφάνεια του κελύφους που βρίσκεται σε επαφή με τα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών του στροφείου δέχεται υψηλές πιέσεις επαφής. Η δύναμη των ελατηρίων φτάνει τα 150kg με μέγιστη ταχύτητα ολίσθησης τα 37 m/sec (Muroki 1984). Επιπλέον, αν ληφθεί υπόψη ότι η επαφή αυτή είναι στην πραγματικότητα γραμμική και ότι η τροχοειδής επιφάνεια του κελύφους εκτίθεται

62 Ε.Ε.Θ. 64 συγχρόνως στις υψηλές θερμοκρασίες των καυσαερίων γίνεται αντιληπτό ότι οι συνθήκες λίπανσης δυσχεραίνονται ακόμα περισσότερο. Οι δυσκολίες της λίπανσης ξεπεράστηκαν με την ανάπτυξη μιας νέας επικάλυψης η οποία είχε χαμηλό συντελεστή τριβής, υψηλή λιπαντική ικανότητα και χαμηλό κόστος. Αυτή η επικάλυψη αποτελούταν από πολυτετραφθοριούχο αιθυλένιο (C 2 F 4 ) και ονομάστηκε Επικάλυψη με Ασυναφές Υλικό (Ε.Α.Υ). Αυτή η λεπτή επικάλυψη τοποθετείται πάνω από την χρωμιομένη επιφάνεια του κελύφους και ψήνεται στους 160 ο C. Ένα στρώμα πάχους 20μm από το υλικό αυτό στην τροχοειδή επιφάνεια έδειξε ότι ήταν αρκετή ώστε να εξαλείψει εντελώς την υπερβολική φθορά των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών, ακόμα και σε ακραίες συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα. Αργότερα που εφαρμόστηκε η υπερπλήρωση για να αυξηθεί η απόδοση και η ισχύς του κινητήρα ανάγκασε τα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών του στροφείου να ασκούν ακόμα μεγαλύτερη πίεση πάνω στο κέλυφος του στροφείου. Κατά συνέπεια, όταν ο κινητήρας δοκιμαζόταν κάτω από ακραίες συνθήκες λειτουργίας, όπως απότομη επιτάχυνση και επιβράδυνση αμέσως μετά την ψυχρή εκκίνησή του, τα ελατήρια ασκούσαν λόγω της υπερπλήρωσης μεγάλη πίεση στο λιπαντικό φιλμ καθιστώντας το λεπτότερο. Έτσι υπήρχε μεγάλη πιθανότητα η τροχοειδής επιφάνεια να έρχεται σε μεταλλική επαφή με τα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών του στροφείου. Γι' αυτόν το λόγο μελετήθηκε η αντικατάστασή τους από στερεά λιπαντικά (Shidahara, Murata et al. 1985). Η σύγκριση των στερεών με τα υγρά λιπαντικά έδειξε ότι τα στερεά λιπαντικά έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα: 1. Η στερεή λίπανση είναι πιο σταθερή στις θερμοκρασιακές αλλαγές (τα υγρά λιπαντικά γίνονται λεπτότερα σε υψηλές θερμοκρασίες επειδή αυξάνεται το ιξώδες τους) 2. Τα στερεά λιπαντικά διαχωρίζουν καλύτερα τις ολισθαίνουσες επιφάνειες στα υψηλά φορτία 3. Είναι χημικά πιο σταθερά (υψηλότερη αντίσταση στη θερμική αποσύνθεση) 4. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολλές μορφές (στερεά, φιλμ ή συμπυκνωμένα). Η λίπανση του κελύφους του στροφείου είναι πολύ δύσκολη, καθώς αποτελεί μέρος του θαλάμου καύσης και έτσι είναι εξοπλισμένο με την οπή τοποθέτησης του σπινθηριστή και τη θυρίδα εξαγωγής. Η θέρμανση του κελύφους του στροφείου έχει σαν αποτέλεσμα να καίγεται ένα μέρος του λιπαντικού της τροχοειδούς επιφάνειας στο θάλαμο καύσης αυξάνοντας την κατανάλωση του λιπαντικού στον κινητήρα. Έτσι, αργότερα, επιλέχθηκε η φθοριούχα ανθρακική ρητίνη για την επικάλυψη της τροχοειδούς επιφάνειας καθώς η υψηλή αντοχή της στη θερμότητα και στη διαλυτότητα παρείχε μοναδική δυνατότητα χαμηλής τριβής και αποκόλλησης των τριβόμενων επιφανειών. Στην Εικόνα 52 φαίνεται η διαδικασία - τα στάδια τοποθέτησης της επικάλυψης με τη μορφή σπρέι. Εικόνα 52: Η διαδικασία/τα στάδια της σπρέι επικάλυψης της φθοριούχας ανθρακικής ρητίνης

63 Ε.Ε.Θ. 65 Παρατηρήθηκε ότι όσο λεπτότερη είναι η συγκεκριμένη επικάλυψη, τόσο μικρότερη είναι η φθορά των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών. Πολύ λεπτή όμως επικάλυψη επιφέρει κλιμακούμενη φθορά μέσω της ολίσθησης. Γι αυτόν το λόγο κρίνεται απαραίτητη η σωστή ρύθμιση του πάχους της επικάλυψης. Η επικάλυψη της φθοριούχας ανθρακικής ρητίνης στην τροχοειδή επιφάνεια εξασφάλιζε την απαλή έδραση και ολίσθηση των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών, ενώ παράλληλα βελτίωσε κατά πολύ τη διάρκεια ζωής τους. Στις δοκιμές που έγιναν για την εκτίμηση της καταλληλότητας της επικάλυψης της τροχοειδούς επιφάνειας με τη φθοριούχα ανθρακική ρητίνη τα αποτελέσματα έδειξαν την ιδανική προσαρμοστικότητά της, καθώς δεν εμφανίστηκαν αλλαγές στην πίεση της συμπίεσης και τα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών δεν εμφάνισαν οξειδώσεις και τσακίσματα. Η φθοριούχα ανθρακική ρητίνη εξακολουθούσε να παραμένει ύστερα από Km δρόμου, δίνοντας το πλεονέκτημα της ανθεκτικότητας στον κινητήρα. Όσον αφορά το κύριο υλικό κατασκευής του κελύφους του στροφείου, οι δοκιμές των υλικών έδειξαν ότι ο χυτοσίδηρος είχε μεγαλύτερη αντοχή σε τάσεις, ακαμψία καθώς και σε θερμικές διαστολές στις υψηλές θερμοκρασίες, όμως ήταν κατώτερος στη θερμική αγωγιμότητα (Muroki and Miyata 1986) από άλλα 'όπως το αλουμίνιο. Στην περίπτωση χρησιμοποίησης του χυτοσιδήρου ως υλικού κατασκευής του κελύφους, η τροχοειδής επιφάνεια στην οποία ολισθαίνουν τα ελατήρια στεγανοποίησης των κορυφών υπερθερμαίνεται και δεν μπορεί να διατηρήσει ένα λιπαντικό φιλμ. Για το λόγο αυτόν και ύστερα από πολλές προσπάθειες βελτίωσης των υλικών του κελύφους η χρήση κράματος αλουμινίου κρίθηκε ως η καλύτερη λύση επειδή προσέφερε καλύτερη θερμική αγωγιμότητα. Παρόλα αυτά όμως παρουσίαζε κάποια άλλα προβλήματα αντοχής. Με το κράμα του αλουμινίου, τα περιοδικά θερμικά φορτία που δημιουργήθηκαν κυμαίνονταν από ο C όπου ήταν και η θερμοκρασία θραύσης του κελύφους. Έτσι, η εκτίμηση της αντοχής του κελύφους έγινε με βάση τους κύκλους λειτουργίας που πραγματοποιούνταν, μέχρι να φτάσει στο σημείο της θραύσης του. Οι έρευνες που έγιναν για την εύρεση του υλικού των εξαρτημάτων του κελύφους έδειξαν ότι το βασικό μέταλλο του κελύφους του στροφείου έπρεπε να είναι Τ-6 με επικάλυψη αλουμινίου ΑC4D (Si 5%,Cu 1.2%,Mg 0.5%). Εικόνα 53: Η κατανομή θερμοκρασίας του κελύφους

64 Ε.Ε.Θ. 66 Εικόνα 54: Τα υλικά της τροχοειδούς επιφάνειας Εικόνα 55: Η σκληρότητα των πλευρικών κελυφών από μαλακό νιτρίδιο Στα επόμενα χρόνια εμφανίστηκε ένα νέο είδος υλικών το οποίο προσέφερε μεγάλη οικονομία βάρους χωρίς να χάνει τις μηχανικές ιδιότητές του, τα συνθετικά μέταλλα. Ένα από αυτά είναι και το συνθετικό υλικό Gr/Mg (Goddard, Whitman et al. 1986). Τα μεταλλικά συνθετικά υλικά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες. Σε αυτά με συνεχόμενη ενίσχυση στην κρυσταλλική δομή τους και σε αυτά που η ενίσχυση είναι διακοπτόμενη. Τα εξαρτήματα με διακοπτόμενη κρυσταλλική δομή κατασκευάστηκαν με την ανάμειξη συγκεκριμένων υλικών με μεταλλική σκόνη και συνένωση με θερμή πίεση. Η κατηγορία των υλικών με διακοπτόμενη ενίσχυση παρείχε μια μέτρια αύξηση των μηχανικών ιδιοτήτων, ενώ η μέγιστη θερμοκρασία που μπορούσε να αναπτυχθεί προκειμένου να εξασφαλιστεί η μεταφορά του φορτίου από τη μια ίνα στην άλλη μέσω του πλέγματος της κρυσταλλικής δομής ήταν περιορισμένη. Έτσι, το υλικό παρουσίαζε μικρή αντοχή στην αύξηση της θερμοκρασίας. Τα σύνθετα μεταλλικά υλικά με συνεχόμενη ενίσχυση στο κρυσταλλικό πλέγμα τους έδιναν πολύ μεγάλη αντοχή, ενώ στην περίπτωση ενίσχυσής τους με γραφίτη είχαν και χαμηλότερο κόστος. Κάθε μονάδα μάζας Gr/Mg ήταν 4 φορές ανθεκτικότερη και 3.4 φορές πιο άκαμπτη από την ίδια ποσότητα του υψηλής αντοχής χυτού κράματος αλουμινίου.

65 Ε.Ε.Θ. 67 Εκτός των πλεονεκτημάτων στον εφελκυσμό, τη συμπιεστότητα και την κόπωση που παρείχε το σύνθετο υλικό Gr/Mg σε σχέση με τα μη ενισχυμένα ελαφριά κράματα, η παρουσία των ινών γραφίτη στο μέταλλο παρείχε και κάποια θερμικά πλεονεκτήματα, όπως είναι η: α) θερμική αγωγιμότητα του γραφίτη. Παράλληλα στον άξονα των ινών του γραφίτη παίρνει τιμές από 100W/mK (δηλ. ίση με θερμική αγωγιμότητα του αλουμινίου) μέχρι και 520 W/mK (υψηλότερη από την θερμική αγωγιμότητα του χαλκού), ανάλογα με το είδος των ινών. β) μικρότερη θερμική διαστολή από το αλουμίνιο. Για παράδειγμα, ο συντελεστής της θερμικής διαστολής του Gr/Mg (Ρ55/ΑΖ91C) είναι μεγαλύτερος από 7ppm/ ο C, ενώ των κραμάτων αλουμινίου είναι μεγαλύτερος από 20 ppm/ ο C. Αυτή η χαμηλή θερμική διαστολή μειώνει κατά πολύ τις θερμικές τάσεις στα κελύφη των περιστροφικών κινητήρων. Στους παλινδρομικούς κινητήρες, η κεραμική ενίσχυση των εμβόλων χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία στους κινητήρες Diesel τόσο από την Toyota όσο και από άλλες αυτοκινητοβιομηχανίες εξασφαλίζοντας μεγαλύτερη αντοχή στη φθορά των εμβόλων του κινητήρα. Πιο συγκεκριμένα προστέθηκαν κεραμικές ίνες σε χυτό Gr/Mg. Η δημιουργία τέτοιων υβριδικών μετάλλων αποδείχθηκε αρκετά χρήσιμη, καθώς αυτά τα μέταλλα παρέχουν μεγαλύτερη αντοχή στη φθορά και μεγαλύτερη χημική αντοχή στις επιφάνειες. Με τη χρήση των συνθετικών υλικών στους περιστροφικούς κινητήρες μπορεί να μειώνεται το βάρος μόνο σε ένα τμήμα του κινητήρα αλλά συνήθως η μείωση σε ένα εξάρτημα του κινητήρα επιφέρει μείωση και σε άλλα εξαρτήματα του, γεγονός που επηρεάζει θετικά ολόκληρη την λειτουργία του κινητήρα. Από την δομική ανάλυση που έγινε στο στροφείο βρέθηκε ότι η μείωση του βάρους του στροφείου κατά 8% είχε ως αποτέλεσμα την συνολική μείωση του βάρους του κινητήρα κατά 0.75% (για κινητήρα δύο στροφείων) (Mannisto and Bazaz 1987) Η ΛΙΠΑΝΣΗ ΤΟΥ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ Ο στόχος του συστήματος λίπανσης είναι (Αdam 1980): 1. Λίπανση και ψύξη των εδράνων ολίσθησης, 2. ψύξη του γραναζιού χρονισμού και του εσωτερικού τοιχώματος του στροφείου και 3. ψύξη του εσωτερικού τροχοειδούς τοιχώματος του κελύφους και κυρίως των ελατηρίων στεγανοποίησης. Η λίπανση-ψύξη των θαλάμων του κινητήρα γίνεται με την τροφοδοσία του λαδιού και έγχυσή του σε δύο διαφορετικά σημεία του κινητήρα. Το πρώτο είναι στην πολλαπλή εισαγωγής και το δεύτερο απευθείας μέσα στο θάλαμο εισαγωγής, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται ικανοποιητική λίπανση της τροχοειδούς επιφάνειας (Εικόνα 56). Η στεγανοποίηση του λαδιού στις πλαϊνές πλευρές του στροφείου ήταν μια από τις κυριότερες δυσκολίες που αντιμετώπιζαν οι περιστροφικοί κινητήρες καθώς επηρέαζε την ελάχιστη κατανάλωση του λαδιού του κινητήρα, τη δημιουργία καπνού στα καυσαέρια και τις επικαθήσεις του άνθρακα στις κοιλότητες και τα αυλάκια του στροφείου (Chen 1988). Επιπλέον, οι θερμικές παραμορφώσεις στα πλαϊνά κελύφη λόγω των ανομοιόμορφων θερμοκρασιακών πεδίων ενίσχυαν τη διαρροή του λαδιού.

66 Ε.Ε.Θ. 68 Εικόνα 56: Οι θέσεις έγχυσης του λαδιού Για την επίτευξη υψηλότερης αποδιδόμενης ισχύος και χαμηλότερης κατανάλωσης καυσίμου στους περιστροφικούς κινητήρες αναπτύχθηκαν αργότερα δύο είδη λιπαντικών ελαίων. Το πρώτο ήταν το μηχανικό λάδι (μηχανέλαιο) για τη λίπανση του θαλάμου καύσης και το δεύτερο ήταν το επονομαζόμενο λάδι του συστήματος το οποίο χρησιμοποιούταν για τη λίπανση των τμημάτων του κινητήρα εξωτερικά του θαλάμου καύσης. Το μηχανέλαιο επηρεάζει σημαντικά το φαινόμενο της διαρροής των καυσαερίων από το θάλαμο καύσης προς το θάλαμο εισαγωγής (το οποίο εν συντομία θα ονομάζεται φαινόμενο διαρροής των καυσαερίων). Το φαινόμενο αυτό μπορεί να περιοριστεί μειώνοντας τις επικαθήσεις υδρογονανθράκων και στάχτης που δημιουργούνται στα αυλάκια τοποθέτησης των ελατηρίων στεγανοποίησης των κορυφών του στροφείου. Για το λόγο αυτό αναπτύχθηκε ένα νέο συνθετικό λάδι το οποίο έφερε ένα διαλυτικό συστατικό για τις στάχτες, το οποίο επιπλέον καίγεται εύκολα χωρίς να δημιουργεί επικαθήσεις. Η χρησιμοποίηση μηχανέλαιου με βάση το πολυβουτάνιο μείωσε τις ανθρακικές επικαθήσεις καθώς το μηχανικό αυτό λάδι τείνει να δημιουργεί λιγότερη τέφρα (Yabe, Arai et al. 1992). Το λάδι του συστήματος επηρεάζει σημαντικά την κατανάλωση καυσίμου των περιστροφικών κινητήρων. Με την προσθήκη του οργανικού μολυβδαινίου επιτεύχθηκε οικονομία του καυσίμου καθώς το μολυβδαίνιο είχε την ιδιότητα να μειώνει την τριβή και να χαμηλώνει το ιξώδες του λαδιού, χωρίς να καταστρέφει την προστασία που παρείχε στις επιφάνειες των εδράνων ολίσθησης. Με τη μείωση της τριβής, η κατανάλωση του καυσίμου βελτιώθηκε κατά 1-1.5% καθώς η θερμοκρασία των μεταλλικών επιφανειών των εδράνων ολίσθησης μειώθηκε σημαντικά (Yabe, Arai et al. 1992). Ο εμπορικός περιστροφικός κινητήρας φέρει ένα δοχείο λαδιού από το οποίο διοχετεύεται λάδι σε όλο τον κινητήρα και ένα τμήμα του πηγαίνει στο θάλαμο καύσης. Με άλλα λόγια, το λάδι ενεργεί τόσο σα μηχανέλαιο όσο και σα λάδι του συστήματος. Από την άλλη, ο αγωνιστικός κινητήρας αποτελείται από δύο δοχεία λαδιού που επιτρέπουν το διαχωρισμό των δύο ειδών ελαίου. Το σύστημα τροφοδοσίας του λαδιού είναι το ίδιο για το λάδι του συστήματος με αυτό που χρησιμοποιούν και οι συμβατικοί περιστροφικοί κινητήρες, ενώ το μηχανέλαιο τροφοδοτείται στο θάλαμο καύσης μετά από ανάμειξη του με το καύσιμο στο ντεπόζιτο του οχήματος. Υπάρχουν δυο τρόποι βελτίωσης της κατανάλωσης του καυσίμου με τη λίπανση. Ο πρώτος είναι η μείωση του ιξώδους του λιπαντικού ώστε να μειωθεί η αντίσταση του ιξώδους στα μέρη που λιπαίνονται. Βέβαια, όσο χαμηλότερο είναι το

67 Ε.Ε.Θ. 69 ιξώδες τόσο πιο δύσκολη είναι η επίτευξη του λιπαντικού φιλμ ανάμεσα στις τριβόμενες επιφάνειες.ο δεύτερος είναι η χρησιμοποίηση τροποποιητών τριβής, ώστε να μειωθεί η τριβή των τριβόμενων επιφανειών. Στον κινητήρα με πλαϊνές θυρίδες εξαγωγής μειώθηκε το λιπαντικό φιλμ στα στεγανοποιητικά των κορυφών καθώς και το μέγεθος των στεγανοποιητικών. Έτσι, οι φυγόκεντρες δυνάμεις που εμφανίζονταν στις υψηλές στροφές στα στεγανοποιητικά των κορυφών μειώθηκαν μειώνοντας την αντίσταση τους στην τριβή και τη φθορά. Λόγω της μεγάλης ευκαμψίας που απέκτησαν τα στεγανοποιητικά, η προσαρμοστικότητά τους στην τροχοειδή επιφάνεια ήταν ευκολότερη δίνοντας τους έτσι μεγαλύτερη ικανότητα στεγανοποίησης. Για την εξάλειψη των προβλημάτων λίπανσης που εμφανίζονταν στον κινητήρα Renesis στα στεγανοποιητικά των καυσαερίων τοποθετήθηκαν δύο εγχυτήρες λαδιού στο κέλυφος του στροφείου, οι οποίοι λίπαιναν τις πλαϊνές επιφάνειες του στροφείου. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της λίπανσης στα άκρα των στεγανοποιητικών και την ελάττωση την ποσότητας του λαδιού της λίπανσης (Ohkubo, Tashima et al. 2004). Εικόνα 57: Το σύστημα τροφοδοσίας λαδιού με δυο εγχυτήρες Εικόνα 58:Η ελάττωση της απαιτούμενης ποσότητας λιπαντικού ελαίου 10. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ Γενικότερα παρατηρήθηκε ότι η αποδιδόμενη ισχύς των περιστροφικών κινητήρων μπορούσε να αυξηθεί βελτιώνοντας το σύστημα της εισαγωγής τους (Okimoto, Hiroshi Ohzeki et al. 1983). Αρχικά το σύστημα της εισαγωγής χαρακτηριζόταν από: -μία θυρίδα εισαγωγής, -μία ευθεία πολλαπλή εισαγωγής με συνεχώς μειούμενη διατομή όσο πλησιάζει τη θυρίδα εισαγωγής ώστε να αυξάνεται η ταχύτητα του μίγματος αέρακαυσίμου Γενικά στο σύστημα αυτό εισαγωγής, ο βαθμός πλήρωσης του κινητήρα ήταν άμεσα εξαρτώμενος από το χρονισμό και τη διατομή της θυρίδας εισαγωγής. Για

68 Ε.Ε.Θ. 70 χρόνο ανοίγματος μεταξύ 50 ο και 100 ο πριν το ΑΝΣ και χρόνο κλεισίματος της εισαγωγής στις 70 ο μετά το ΚΝΣ, η μεταβολή της απόδοσης του βαθμού πλήρωσης παρουσιάζεται στην Εικόνα 59. Όταν η εισαγωγή άνοιγε νωρίτερα, αυξάνονταν ο βαθμός πλήρωσης. Όταν όμως η εισαγωγή άνοιγε πολύ νωρίς, παρατηρούνταν επικάλυψη των θυρίδων εισαγωγής και εξαγωγής σε τέτοιο βαθμό που η πίεση των καυσαερίων επηρέαζε το βαθμό της πλήρωσης. Η μεγαλύτερη τιμή του βαθμού πλήρωσης του συστήματος μιας θυρίδας εισαγωγής εμφανιζόταν για άνοιγμα της θυρίδας εισαγωγής γύρω στις 80 ο πριν το ΑΝΣ (Muroki 1984). Αποτελέσματα δοκιμών απέδειξαν ότι όταν χρησιμοποιηθεί ο χρονισμός των θυρίδων που εξασφαλίζει έναν καλό βαθμό πλήρωσης στις χαμηλές στροφές, ο βαθμός πλήρωσης στις υψηλές στροφές υποφέρει, και το αντίστροφο. Έτσι, κατέληξαν να υπάρχει διαφορετικός χρονισμός των θυρίδων ανάλογα με την εκάστοτε ταχύτητα του κινητήρα (Okimoto, Hiroshi Ohzeki et al. 1983). Τα υπολογιστικά αποτελέσματα της έρευνας για την επίδραση του χρονισμού των θυρίδων στο βαθμό πλήρωσης έδειξαν επίσης ότι το μήκος που διανύει ο αέρας εισαγωγής έχει μεγάλη επίδραση στο βαθμό πλήρωσης κατά τη λειτουργία του κινητήρα στις υψηλές στροφές (δηλαδή για στροφές που ξεπερνούν τις 4000rpm). Όταν ο κινητήρας λειτουργούσε μεταξύ των rpm, το μήκος της διαδρομής του αέρα εισαγωγής επηρέαζε πάλι το βαθμό πλήρωσης, αλλά σε μικρότερο βαθμό (Okimoto, Hiroshi Ohzeki et al. 1983). Εικόνα 59:Η κατανομή του βαθμού πλήρωσης ανάλογα με τη χρονική στιγμή που ανοίγει η θυρίδα εισαγωγής Σύμφωνα με τα αποτελέσματα υπολογισμών και μετρήσεων που έγιναν προκειμένου να βελτιστοποιηθεί ο βαθμός πλήρωσης βρέθηκε ότι θα πρέπει: Να μεταβάλλεται ο χρονισμός της θυρίδας εισαγωγής καθώς και η διατομή της ανάλογα με την εκάστοτε ταχύτητα του κινητήρα (Okimoto, Hiroshi Ohzeki et al. 1983; Bartrand and Willis 1992) Να αυξηθεί η διάμετρος της θυρίδας εισαγωγής(osumi, Onishi et al. 1990) Να γίνει αύξηση της διαμέτρου και μείωση του μήκους του αυλού εισαγωγής, έτσι ώστε το σημείο που θα εμφανιζόταν η μεγαλύτερη τιμή του βαθμού πλήρωσης να βρίσκεται όσο το δυνατόν πιο κοντά στην πλευρά των υψηλών ταχυτήτων του κινητήρα (Osumi, Onishi et al. 1990) Να καθυστερεί ο χρόνος ανοίγματος της θυρίδας εισαγωγής (Osumi, Onishi et al. 1990).

69 Ε.Ε.Θ. 71 Να γίνεται εκμετάλλευση της δυναμικής του αέρα εισαγωγής στις σχετικά υψηλές στροφές. Για το σκοπό αυτό είναι σημαντικό να καθορισθεί εκτός από το χρονισμό της θυρίδας και το μήκος της διαδρομής που θα διανύει ο αέρας εισαγωγής μέχρι να φτάσει στη θυρίδα εισαγωγής του κάθε στροφείου. Έτσι λόγω των παραπάνω, η έρευνα που ακολούθησε για τη βελτίωση της αποδιδόμενης ισχύος επικεντρώθηκε στο σχεδιασμό της θυρίδας εισαγωγής και του αγωγού εισαγωγής (Okimoto, Hiroshi Ohzeki et al. 1983). Αρχικά, μέσω προσομοίωσης, εξετάστηκε η μεταβολή του βαθμού πλήρωσης όταν άλλαζε ένας από τους παρακάτω παράγοντες: μήκος και διάμετρος αυλού εισαγωγής, διατομή και χρόνος ανοίγματος της θυρίδας εισαγωγής (Osumi, Onishi et al. 1990). Όπως φαίνεται και στην Εικόνα 59, ο βαθμός πλήρωσης πέφτει όσο αυξάνεται η ταχύτητα του κινητήρα. Επιπλέον, ο χρόνος ανοίγματος της θυρίδας εισαγωγής δεν επηρεάζει σημαντικά το βαθμό πλήρωσης, ενώ ο τελευταίος επηρεάζεται θετικά από την αύξηση της διατομής της θυρίδας. Τέλος, με την αύξηση της διαμέτρου του αυλού εισαγωγής ευνοείται ο βαθμός πλήρωσης στις υψηλές στροφές, ενώ για το μήκος του αυλού εισαγωγής δεν μπορεί να βγει κάποιο συμπέρασμα (βλ. Εικόνα 59) ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΥ ΧΡΟΝΙΣΜΟΥ 6 ΡΙ (Six Port Intake ) Στις αρχές του 1980 αναπτύχθηκε ένα σύστημα εισαγωγής το οποίο περιελάμβανε 6 θυρίδες εισαγωγής (Εικόνα 60), οι οποίες ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα είχαν μεταβαλλόμενο άνοιγμα, κλείσιμο και συνολική διατομή της θυρίδας εισαγωγής (Okimoto, Hiroshi Ohzeki et al. 1983; Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987). Το σύστημα εισαγωγής των 6 θυρίδων αποτελείται από τρεις θυρίδες εισαγωγής ανά στροφείο. Την κύρια θυρίδα, τη δευτερεύουσα-κύρια θυρίδα και τη δευτερεύουσα θυρίδα ισχύος. Η εκλογή των ενεργών θυρίδων της εισαγωγής γινόταν ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα. Ο κινητήρας λειτουργούσε με 4 θυρίδες εισαγωγής στις χαμηλές στροφές και με τις έξι από κάποιο αριθμό στροφών και πάνω (υψηλές στροφές). Στις χαμηλές στροφές, ο χρόνος ανοίγματος και κλεισίματος (Α-Κ) των θυρίδων ήταν μεγαλύτερος από ότι στις υψηλές στροφές, καθώς στις υψηλές στροφές έμπαινε σε λειτουργία μια επιπλέον θυρίδα εισαγωγής (από 2 σε 3 στον κάθε θάλαμο εισαγωγής) αυξάνοντας έτσι το βαθμό πλήρωσης του κινητήρα (Okimoto, Hiroshi Ohzeki et al. 1983). Εικόνα 60: Το σύστημα των 6 θυρίδων εισαγωγής

70 Ε.Ε.Θ. 72 Η βοηθητική θυρίδα ισχύος είναι εφοδιασμένη με μια περιστροφική βαλβίδα η οποία ενεργοποιείται ανάλογα με την πίεση των καυσαερίων. Η πίεση των καυσαερίων είναι ανάλογη της ισχύος. Έτσι, η περιστροφική βαλβίδα στις χαμηλές στροφές είναι κλειστή, ενώ ανάλογα με τις απαιτήσεις φορτίου ανοίγει ή παραμένει κλειστή στις υψηλές στροφές. Το δοχείο διαστολής διαχωρίστηκε σε έναν κύριο και δύο βοηθητικούς θαλάμους, με τον κάθε θάλαμο να συνδέεται με τις θυρίδες εισαγωγής του κάθε στροφείο με αυλούς εισαγωγής (Εικόνα 60). Ο Πίνακας 9 παρουσιάζει το χρονισμό της κάθε θυρίδας. Πίνακας 9: Σύγκριση του χρονισμού των θυρίδων εισαγωγής για το συμβατικό σύστημα εισαγωγής και το σύστημα των 6 θυρίδων Σύστημα χρονισμού Άνοιγμα θυρίδας* Θυρίδα Κύρια Βοηθητική Ισχύος Κλείσιμο θυρίδας ** Άνοιγμα θυρίδας* Κλείσιμο θυρίδας** Άνοιγμα θυρίδας* Σύστημα 6PI 32 ο 40 ο 32 ο 30 ο 45 ο 70 ο συμβατικό σύστημα 32 ο 40 ο 32 ο 40 ο Κλείσιμο θυρίδας ** Ταχύτητα κινητήρα που αρχίζει να ανοίγει η θυρίδα Περίπου στις 4000rpm στο πλήρες φορτίο *μετά το ΑΝΣ, **μετά το ΚΝΣ Η χρήση των έξι θυρίδων στην εισαγωγή βελτίωσε το βαθμό πλήρωσης κατά 1% στις χαμηλές και κατά 3-8% στις υψηλές στροφές. Με την εφαρμογή του συστήματος εισαγωγής των 6 θυρίδων στους κινητήρες των αυτοκινήτων είχε εκτιμηθεί μια βελτίωση 3% της οικονομίας του καυσίμου για σταθερή λειτουργία του κινητήρα στις 3000rpm ( Muroki 1984)(Matsuda, Tadokoro et al. 1990). Εικόνα 61: Το σύστημα του μεταβλητού χρονισμού των βαλβίδων εισαγωγής Όσον αφορά την επίδραση του όγκου του δοχείου διαστολής (Εικόνα 61), πρέπει να σημειωθεί ότι η μείωση του όγκου του προκαλούσε μια ελαφριά αύξηση του βαθμού πληρώσεως. Ωστόσο, όταν ο όγκος του δοχείου ξεπερνούσε τα 2lt αυτή η αύξηση γινόταν ακόμα εντονότερη στις χαμηλές στροφές, ενώ η αντικατάσταση του δοχείου με μικρότερο δοχείο έδωσε ακόμα πιο υψηλό βαθμό πλήρωσης στις υψηλές στροφές του κινητήρα (Okimoto, Hiroshi Ohzeki et al. 1983). Για να μελετηθεί η επιρροή που είχε η διάμετρος της πολλαπλής εισαγωγής στη φάση της εισαγωγής υπολογίστηκε ο βαθμός πλήρωσης κατά τη λειτουργία του κινητήρα στις 6000rpm με την κύρια διάμετρο της πολλαπλής εισαγωγής που οδηγεί στην κύρια θυρίδα του κάθε στροφέα (primary manifold bore) στα 30mm και με τη δευτερεύουσα διάμετρο της πολλαπλής εισαγωγής (secondary manifold bore) να μεταβάλλεται (βλ.εικόνα 60 τα P και S). Τα αποτελέσματα που βρέθηκαν έδειξαν ότι

71 Ε.Ε.Θ. 73 ο βαθμός πλήρωσης έπαιρνε τη μέγιστη τιμή του όταν η διάμετρος του δεύτερου αγωγού κυμαινόταν μεταξύ 34-36mm (Okimoto, Hiroshi Ohzeki et al. 1983). Αύξηση του μήκους των αγωγών αυξάνει τη μέγιστη ροπή, η οποία όμως στις υψηλές ταχύτητες μειώνεται απότομα. Μείωση του μήκους των αγωγών αυξάνει τη μέγιστη ιπποδύναμη, παρότι συνοδεύεται με μείωση της ροπής στις μεσαίες και χαμηλές ταχύτητες (Muroki 1984) ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΡΑΤΑΣΗΣ ΤΗΣ ΦΑΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ Το 1988 εφαρμόστηκε ένα σύστημα παράτασης της φάσης εισαγωγής σε έναν περιστροφικό κινητήρα δύο στροφείων το οποίο και απεικονίζεται στην Εικόνα 62. Όταν όμως ο ίδιος μηχανισμός εφαρμόστηκε αργότερα σε έναν περιστροφικό κινητήρα πολλών στροφείων, η επίδραση στην κατανάλωση καυσίμου δεν ήταν σημαντική (Yuji Akagi, Akihito Nagao et al. 1989). Εικόνα 62: Το σύστημα παράτασης της φάσης εισαγωγής Το συγκεκριμένο σύστημα λειτουργεί ως εξής (Εικόνα 63): H θυρίδα εισαγωγής της μπροστινής μονάδας αποκαλύπτεται για να αρχίσει η άντληση-εισαγωγή του νέου μείγματος. μετά από λίγο, αποκαλύπτεται από τον πρώτο στροφείο το επικοινωνιακό κανάλι που ενώνει το θάλαμο εισαγωγής του πρώτου στροφείου με το θάλαμο συμπίεσης του δεύτερου στροφείο. Μέρος του μείγματος που συμπιέζεται στο θάλαμο συμπίεσης του δεύτερου στροφείο περνάει μέσα από το κανάλι στο θάλαμο εισαγωγής του πρώτου στροφείου. στη συνέχεια, οι ρόλοι αντιστρέφονται. Πλέον, ο πρώτος στροφείος προκαλεί συμπίεση του μείγματος και ο δεύτερος εισαγωγή. Έτσι, αυτή τη φορά λαμβάνει χώρα μεταφορά ανοίγματος από τον πρώτο στροφείο στο δεύτερο και ούτω καθ' εξής. Mε αυτόν τον τρόπο αποτρέπεται η εμφάνιση αρνητικής πίεσης στο θάλαμο εισαγωγής κατά την εισαγωγή του νέου εργαζομένου μέσου. Σε έναν περιστροφικό κινητήρα που φέρει αυτό το μηχανισμό ουσιαστικά η πραγματική φάση συμπίεσης αρχίζει όταν κλείσει η θυρίδα ανακυκλοφορίας, μειώνοντας έτσι τον όγκο που τελικά συμπιέζεται αλλά αυξάνοντας το βαθμό πλήρωσης σε σχέση με ένα συμβατικό περιστροφικό κινητήρα που δε φέρει αυτό το μηχανισμό. Με το νέο αυτό σύστημα εισαγωγής, ο βαθμός πλήρωσης του κινητήρα βελτιώθηκε κατά 2-5% στις χαμηλές στροφές και κατά 5-15% στις υψηλές στροφές.

72 Ε.Ε.Θ. 74 Εικόνα 63: Η λειτουργία του συστήματος αύξησης του βαθμού πλήρωσης Η ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΠΑΡΑΤΑΣΗΣ ΤΗΣ ΦΑΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ Το 1989 έγινε εφικτή η βελτίωση του βαθμού πλήρωσης ενός περιστροφικού κινητήρα τριών στροφείων με ένα μηχανισμό θυρίδων έμμεσης ανακυκλοφορίας (Yuji Akagi, Akihito Nagao et al. 1989). Ο μηχανισμός αυτός ονομαζόταν έμμεσης ανακυκλοφορίας επειδή το σύστημα περιελάμβανε και ένα θάλαμο ανακυκλοφορίας με τον οποίο συνδέονταν όλες οι θυρίδες ανακυκλοφορίας που συμμετείχαν. Στην Εικόνα 64 φαίνονται οι διάφοροι τύποι ανακυκλοφορίας για δύο και τρεις στροφείς. Από υπολογιστική διερεύνηση που έγινε παρατηρήθηκε ότι ο περιστροφικός κινητήρας άμεσης ανακυκλοφορίας (ΑΜ.ΑΝ) απέδιδε μεγαλύτερη πλήρωση στην εισαγωγή από τον κινητήρα έμμεσης ανακυκλοφορίας (ΕΜ.ΑΝ). Αυτό γινόταν επειδή στον κινητήρα άμεσης ανακυκλοφορίας ήταν μικρότερη η διαδρομή της ανακυκλοφορίας. Όμως τελικά ο κινητήρας ΕΜ.ΑΝ είχε καλύτερη απόδοση ισχύος λόγω καλύτερης κατανομής του μείγματος αέρα-καυσίμου (Yuji Akagi, Akihito Nagao et al. 1989). Γενικότερα, ο μηχανισμός ανακυκλοφορίας έδινε στον κινητήρα τρία βασικά πλεονεκτήματα: 1. μείωνε σημαντικά τις απώλειες της άντλησης, 2. παρείχε ομοιόμορφη κατανομή του μείγματος αέρα/καυσίμου σε κάθε θάλαμο εισαγωγής και 3. περιόριζε την ποσότητα των καυσαερίων που παρέμεναν μέσα στο θάλαμο εισαγωγής όταν έκλεινε η θυρίδα εξαγωγής του κάθε κελύφους.

73 Ε.Ε.Θ. 75 Εικόνα 64: Ο μηχανισμός θυρίδων για τη μείωση των απωλειών της άντλησης Στην περίπτωση που υπάρχει πλαϊνή θυρίδα ανακυκλοφορίας, όπως φαίνεται στην Εικόνα 65, όταν η θυρίδα αυτή καλύπτεται από το στροφείο, αναγκάζεται το εργαζόμενο μέσο να προσκρούει πάνω στην κλειστή θυρίδα και να επιστρέφει προς τα πίσω με τη μορφή κυμάτων πίεσης πολύ μεγάλης συχνότητας. Προκειμένου να αποφευχθεί αυτό το φαινόμενο της δημιουργίας των κυμάτων πίεσης τοποθετήθηκε το δοχείο ανακυκλοφορίας που φαίνεται στο ίδιο σχήμα και το σύστημα ονομάστηκε έμμεσης ανακυκλοφορίας. Εικόνα 65: Τα κύματα πίεσης που δημιουργούνται όταν το στροφείο καλύπτει τη θυρίδα ανακυκλοφορίας Στην περίπτωση της έμμεσης ανακυκλοφορίας, τα κύματα πίεσης αποσβένουν στο εσωτερικό του θαλάμου ανακυκλοφορίας ή μειώνεται σημαντικά η συχνότητά τους. Ο τύπος ΕΜ.ΑΝ έχει την ικανότητα να μεγιστοποιεί το φαινόμενο παράτασης της φάσης εισαγωγής για ένα μεγάλο εύρος φορτίων, ενώ εμφανίζει και μεγαλύτερη εξοικονόμηση καυσίμου από τον τύπο ΑΜ.ΑΝ λόγω της καλύτερης κατανομής του μείγματος (Yuji Akagi, Akihito Nagao et al. 1989). Πάντως, και για τους δύο τύπους κινητήρων, (ΑΜ.ΑΝ) και (ΕΜ.ΑΝ), η οικονομία του καυσίμου βελτιώθηκε κατά 5% σε σχέση με το συμβατικό κινητήρα, με ακόμα μεγαλύτερη βελτίωση στα χαμηλά φορτία. Η αναλογία αέρα/καυσίμου

74 Ε.Ε.Θ. 76 (A/F) μεταξύ των κελυφών, όταν η ρυθμιστική βαλβίδα ανακυκλοφορίας ήταν κλειστή, επιβεβαιώθηκε ότι ήταν 14,7+0,2 για όλους τους τύπους κινητήρων ανακυκλοφορίας. Ενώ η κατανομή του καυσίμου στον περιστροφικό κινητήρα ΕΜ.ΑΝ δύο στροφείων ήταν ιδανική, ο ΕΜ.ΑΝ τριών στροφείων παρουσίασε απλά μία καλή κατανομή του καυσίμου. Στον κινητήρα ΑΜ.ΑΝ τριών στροφείων η κατανομή δεν ήταν καν ομοιόμορφη. (Yuji Akagi, Akihito Nagao et al. 1989). Γενικότερα πάντως, όταν το σύστημα έμμεσης ανακυκλοφορίας παράτασης της φάσης εισαγωγής τοποθετήθηκε σε περιστροφικούς κινητήρες πολλαπλών στροφείων επιτεύχθηκε αύξηση του θερμικού βαθμού απόδοσης και μείωση των εκπομπών των καυσαερίων διότι μπορούσε να επιτευχθεί καλύτερος σχηματισμός καυσίμου μείγματος και έτσι να αποφευχθούν χαμηλές θερμοκρασίες καύσης που προκαλούν αύξηση της εκπομπής των άκαυστων υδρογονανθράκων (Yuji Akagi, Akihito Nagao et al. 1989) ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΤΟΥ ΜΗΚΟΥΣ ΤΟΥ ΑΥΛΟΥ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ (ΣΜΜΑΕ) Το 1990, για τη βελτίωση του βαθμού πλήρωσης σε όλες τις στροφές λειτουργίας του κινητήρα μελετήθηκαν δυο συστήματα μεταβολής του μήκους του αυλού εισαγωγής (ΣΜΜΑΕ). Στο πρώτο σύστημα (Εικόνα 66), ο αέρας εισαγωγής μπαίνει στον κινητήρα μέσω δύο περασμάτων. Ανάλογα με το φορτίο και την ταχύτητα της μηχανής, η μία από τις δύο αυτές διόδους ανοίγει ή κλείνει κάνοντας εφικτή την αλλαγή του μήκους του αυλού εισαγωγής, καθώς επίσης και την αλλαγή του χρονισμού της θυρίδας εισαγωγής. Η περιφερειακή δίοδος τέθηκε ως η κύρια δίοδος του αέρα καύσης στον κινητήρα, ενώ η πλαϊνή δίοδος αποτέλεσε την εναλλακτική δίοδο. Έτσι, στις χαμηλές και μεσαίες στροφές της μηχανής, ο αέρας περνούσε μόνο από την περιφερειακή δίοδο, ενώ στις υψηλές στροφές γινόταν η εισαγωγή και από τις δυο διόδους αυξάνοντας αισθητά την παροχή (Osumi, Onishi et al. 1990). Εικόνα 66:Το πρώτο εκ των δυο συστημάτων μεταβολής του μήκους του αυλού εισαγωγής (ΣΜΜΑΕ)

75 Ε.Ε.Θ. 77 Εικόνα 67:Το δεύτερο σύστημα (ΣΜΜΑΕ) Το δεύτερο σύστημα που μελετήθηκε για τη βελτίωση του βαθμού πλήρωσης ήταν το σύστημα που παρουσιάζεται στην Εικόνα 67. Στο σύστημα αυτό, στις χαμηλές και μεσαίες στροφές ο αέρας περνάει από τον αυλό εισαγωγής που έχει μεγαλύτερο μήκος, ενώ στις υψηλές στροφές ο αέρας περνάει από τον αυλό που έχει μικρότερο μήκος. Το μήκος του αυλού εισαγωγής για τις χαμηλές και μεσαίες στροφές ήταν κατά 10 cm πιο μακρύ από το ανάλογο των υψηλών στροφών (Osumi, Onishi et al. 1990). Στην Εικόνα 68 και στην Εικόνα 69 παρουσιάζονται οι μετρούμενες και προβλεπόμενες τιμές του βαθμού πλήρωσης των ΣΜΜΑΕ καθώς και ο μετρούμενος και προβλεπόμενος βαθμός πλήρωσης για τη βέλτιστη λειτουργία του κινητήρα. Παρόλα αυτά, τα δύο αυτά συστήματα δεν μπορούσαν να βελτιώσουν την αποδιδόμενη ισχύ του κινητήρα. Οι αιτίες ήταν η αύξηση της πτώσης της πίεσης λόγω του στραγγαλισμού που επέφερε η πεταλούδα και η απότομη καμπυλότητα (αλλαγή διεύθυνσης) που παρουσίαζε ο αυλός εισαγωγής (Osumi, Onishi et al. 1990). Εικόνα 68: Οι μετρούμενες και προβλεπόμενες τιμές του βαθμού πλήρωσης ανάλογα με την εκλογή του μήκους του αγωγού εισαγωγής των συστημάτων (ΣΜΜΑΕ)

76 Ε.Ε.Θ. 78 Εικόνα 69: Οι μετρούμενος και προβλεπόμενος βαθμός πλήρωσης για τη βέλτιστη λειτουργία του περιστροφικού κινητήρα ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΑΕΡΑ (Sequential Dynamic Air Intake System) (ΤΟ ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΟΥ 6ΡΙ) Το 1990 το σύστημα μεταβλητού χρονισμού των βαλβίδων, το προαναφερθέν σύστημα 6ΡΙ (εισαγωγή με 6 θυρίδες), που παρείχε την κατάλληλη ποσότητα του αέρα εισαγωγής στον κινητήρα σε όλο το εύρος των στροφών λειτουργίας του τοποθετήθηκε στον κινητήρα 13Β-ΕGI. Το σύστημα αυτό βελτιώθηκε περεταίρω και το νέο βελτιωμένο σύστημα πήρε την ονομασία Δυναμικό Σύστημα Εισαγωγής Αέρα (ΔΣΕΑ).Το ΔΣΕΑ δημιουργούσε μεταβολές στο μήκος της διαδρομής του αέρα εισαγωγής (Εικόνα 70 και Εικόνα 71) (Matsuda, Tadokoro et al. 1990). Εικόνα 70:Η λειτουργία του συστήματος ΔΣΕΑ στις υψηλές στροφές

77 Ε.Ε.Θ. 79 Εικόνα 71:Η λειτουργία του συστήματος ΔΣΕΑ στις χαμηλές στροφές Το ΔΣΕΑ εκμεταλλεύεται το μηχανισμό των δύο στροφείων βελτιώνοντας το βαθμό πλήρωσης με την αμοιβαία μεταφορά των κυμάτων πίεσης που δημιουργούνται από τις θυρίδες εισαγωγής και μεταδίδονται στους αντίθετους κυλίνδρους του κινητήρα. Κατά τη λειτουργία του κινητήρα με το σύστημα αυτό δημιουργούνται δύο είδη κυμάτων πίεσης. Το πρώτο κύμα πίεσης δημιουργείται όταν η ροή του αέρα εισαγωγής μέσα στον αυλό εισαγωγής διακόπτεται απότομα επειδή κλείνει η θυρίδα εισαγωγής και αυτοσυμπιέζεται λόγω της αδράνειας του. Το δεύτερο κύμα πίεσης δημιουργείται κατά το άνοιγμα της θυρίδας εισαγωγής αναγκάζοντας τον αέρα που βρίσκεται μέσα στον αγωγό εισαγωγής να κινηθεί προς τα πίσω και να συμπιεστεί από τα καυσαέρια που εξέρχονται από το θάλαμο καύσης. Αυτά τα δύο κύματα αυξάνουν την ποσότητα του αέρα που προλαβαίνει να εισέλθει μέσα στο θάλαμο εισαγωγής πριν κλείσει εντελώς η θυρίδα εισαγωγής (Muroki 1984). Τα δύο αυτά κύματα πίεσης ταξιδεύουν μέσα στους αγωγούς εισαγωγής με ταχύτητα ίση με την ταχύτητα του ήχου. Επομένως, στις υψηλές στροφές, όπου ο διαθέσιμος χρόνος είναι περιορισμένος, η διαδρομή που πρέπει να διανύσει ο αέρας εισαγωγής για να φτάσει τη θυρίδα εισαγωγής θα πρέπει να είναι σύντομη. Από την άλλη, στις χαμηλές στροφές, όπου ο διαθέσιμος χρόνος είναι μεγαλύτερος, θα πρέπει η διαδρομή που θα διανύσει ο αέρας εισαγωγής για να φτάσει τη θυρίδα εισαγωγής να είναι μεγάλη για να μην προλάβει ο αέρας καύσης να φτάσει στο προπορευμένο άκρο του θαλάμου εισαγωγής και να αρχίσει να εξέρχεται από το θάλαμο εισαγωγής. Mε τη βοήθεια μιας ρυθμιστικής βαλβίδας, και ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα, επιτρέπεται στον αέρα εισαγωγής να περάσει μέσα από τη σύντομη ή τη μεγάλη διαδρομή μέχρι να φτάσει στη θυρίδα εισαγωγής. Οι δύο πιθανές διαδρομές που μπορεί να ακολουθήσει ο αέρας εισαγωγής φαίνονται στην Εικόνα 70 και στην Εικόνα 71. Στη συνέχεια συνδυάστηκε το σύστημα των 6 θυρίδων με το σύστημα εκμετάλλευσης της δυναμικής του αέρα εισαγωγής που περιγράφθηκε παραπάνω. Κατά τη λειτουργία του κινητήρα σε χαμηλές στροφές παραμένουν κλειστές οι δύο περιστροφικές βαλβίδες που είναι υπεύθυνες για τη μεταβολή της διαδρομής του αέρα εισαγωγής ώστε να αναγκάσουν τον αέρα εισαγωγής να ακολουθήσει τη μεγάλη διαδρομή προς τη θυρίδα εισαγωγής. Επίσης κλειστές παραμένουν και οι θυρίδες του συστήματος 6ΡΙ ώστε να κλείσει σύντομα η εισαγωγή. Στις υψηλότερες στροφές και οι δύο ρυθμιστικές βαλβίδες ανοίγουν καθώς και ο χρόνος κλεισίματος της εισαγωγής παρατείνεται μέσω του συστήματος 6ΡΙ (ανοίγουν και οι έξι θυρίδες) εξασφαλίζοντας

78 Ε.Ε.Θ. 80 μεγάλη ποσότητα αέρα εισαγωγής στην είσοδο (Muroki 1984,Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987) ΤΟ ΒΟΗΘΗΤΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΑΕΡΑ (ΒΔΣΕΑ) Εικόνα 72:Το σύστημα ΒΔΣΕΑ στις χαμηλές στροφές (3750rpm) Εικόνα 73: Το σύστημα ΒΔΣΕΑ στις υψηλές στροφές (7250rpm) Για τη βελτιστοποίηση της ποσότητας του αέρα εισαγωγής στους περιστροφικούς κινητήρες το 2004 υιοθετήθηκε ένα Βοηθητικό Δυναμικό Σύστημα Εισαγωγής Αέρα (ΒΔΣΕΑ) στο οποίο ο εισερχόμενος αέρας είχε άμεση εξάρτηση από τις στροφές του κινητήρα παράγοντας μέγιστη ροπή για όλο το εύρος των ταχυτήτων, από τις χαμηλές έως τις υψηλές στροφές (Ohkubo, Tashima et al. 2004). To σύστημα ΒΔΣΕΑ βασίζεται στην ίδια φιλοσοφία με το βελτιωμένο σύστημα έξι θυρίδων αφού και αυτό ελέγχει το μήκος του αγωγού εισαγωγής και ρυθμίζει το μήκος και τη διαδρομή της ροής του αέρα εισαγωγής δημιουργώντας δυναμικά φαινόμενα ώθησης ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα (Εικόνα 72 & Εικόνα 73) (Ohkubo, Tashima et al. 2004).

79 Ε.Ε.Θ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΓΧΥΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η πρώτη περιστροφική μηχανή που κατασκευάστηκε ήταν έμμεσης εγχύσεως και είχε τον εγχυτήρα τοποθετημένο σε τέτοια θέση ώστε ένα ρεύμα πεπιεσμένου αέρα να καθοδηγείται στην περιοχή δίπλα στον εγχυτήρα για την υποβοήθηση του ψεκασμού και της διάχυσης του καυσίμου. Για τη βελτίωση του ψεκασμού, όταν οι ποσότητες του καυσίμου ήταν μεγάλες, τοποθετήθηκε ένας πλαστικός διάτρητος δίσκος με πολλές οπές μπροστά από την άκρη του εγχυτήρα (Muroki 1984). Εικόνα 74: Ο πλαστικός διάτρητος δίσκος που χρησιμοποιήθηκε για την καλύτερη ανάμειξη του καυσίμου Προκειμένου να δημιουργηθεί μια καλύτερη απόκριση του κινητήρα στο πάτημα του γκαζιού χρησιμοποιήθηκε ένα νέο σύστημα ελέγχου της έγχυσης του καυσίμου. Κατά τη διάρκεια των αρχικών σταδίων της επιτάχυνσης, αυτό το νέο σύστημα μετράει τις στροφές του κινητήρα, το άνοιγμα της πεταλούδας και το ρυθμό μεταβολής του ανοίγματος της πεταλούδας και στη συνέχεια δίνει εντολή στον εγχυτήρα καυσίμου να ελευθερώσει μια μόνο φορά μια συγκεκριμένη υπολογισμένη ποσότητα καυσίμου μέσα στο θάλαμο καύσης. Αυτή η έγχυση είναι συμπληρωματική της καθορισμένης ποσότητας εγχύσεως και δίνεται μόνο στα αρχικά στάδια επιτάχυνσης. Στην περίπτωση που το σύστημα ελέγχου έδινε εντολή για δύο ή περισσότερες τέτοιες εγχύσεις, το μείγμα θα γινόταν πάρα πολύ πλούσιο και έτσι η παραγόμενη ροπή θα έπεφτε παρά θα βελτιωνόταν. Η βελτίωση που επιτεύχθηκε με αυτό το σύστημα ελέγχου της έγχυσης φαίνεται στην Εικόνα 75 (Matsuda, Tadokoro et al. 1990). Εικόνα 75: Η μεταβολή της ΙΜΕΡ κατά την επιτάχυνση από το μικρό φορτίο (κίνηση στο δρόμο με σταθερή ταχύτητα) στο πλήρες φορτίο.

80 Ε.Ε.Θ. 82 Η χρησιμοποίηση της ηλεκτρονικής έγχυσης καυσίμου οδήγησε στη μείωση της κατανάλωσης του καυσίμου. Όμως, οι κινητήρες αυτοί εξακολουθούσαν να καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες καυσίμου στις υψηλές στροφές και στα μεγάλα φορτία καθώς το καύσιμο κατά τον ψεκασμό δεν αναμειγνύεται ικανοποιητικά. Επιπλέον, σταγονίδια βενζίνης διαλύουν το λιπαντικό που υπάρχει στα τοιχώματα του θαλάμου καύσης με αποτέλεσμα ο κινητήρας να λειτουργεί με λεπτότερο φιλμ λιπαντικού (Shidahara, Murata et al. 1985). Οι περισσότερες έρευνες και τροποποιήσεις στα συστήματα έγχυσης επικεντρώθηκαν στη μείωση της διάρκειας του χρόνου της έγχυσης. Από τις έρευνες αυτές θεωρήθηκε ότι το ηλεκτρονικό σύστημα έγχυσης υψηλής πίεσης ήταν το ιδανικότερο. Παρόλα αυτά όμως, η μικρή διάρκεια της έγχυσης δεν έφερε τα αναμενόμενα αποτελέσματα και αυτό γιατί βρέθηκε ότι η βέλτιστη διάρκεια της έγχυσης εξαρτιόταν από τον όγκο του θαλάμου καύσης καθώς και από άλλους παράγοντες σχετικούς με τη λειτουργία του κινητήρα. Παραδείγματος χάρη, για την καύση βαρέων καυσίμων έπαιζε σημαντικό ρόλο και η τιμή της πίεσης στο τέλος της διαδικασίας της έγχυσης. Στους περιστροφικούς κινητήρες γενικότερα εξαρτάται η απόδοση της έγχυσης από τρία κύρια χαρακτηριστικά. Αυτά είναι (Meyer and Shoemaker 1995) : 1. ο ρυθμός της ροής του καυσίμου στην αρχή της έγχυσης (αρχικός ρυθμός έγχυσης) 2. ο ρυθμός της ροής του καυσίμου στο τέλος της έγχυσης (τελικός ρυθμός έγχυσης) 3. Η μέγιστη ροή του καυσίμου κατά τη διάρκεια της έγχυσης Εκτός όμως από αυτά τα χαρακτηριστικά, σημαντικό ρόλο παίζουν και οι χρόνοι έγχυσης καθώς και η χρονική στιγμή της ανάφλεξης. Μάλιστα, στην περίπτωση της στρωματοποιημένης καύσης παίζει ρόλο και η ποσότητα έγχυσης καυσίμου του βοηθητικού εγχυτήρα. Παρακάτω αναλύονται τα συστήματα της έγχυσης που εφαρμόστηκαν στους περιστροφικούς κινητήρες και η εξέλιξή τους ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΥΟ ΕΓΧΥΤΗΡΩΝ ΣΕ ΣΕΙΡΑ (1989) Οι περιστροφικοί κινητήρες χωρητικότητας πάνω από 500κ.εκ παρουσίασαν καλή απόδοση όταν το σύστημα έγχυσής τους αποτελούταν από δύο εγχυτήρες σε σειρά, ένα βοηθητικό και έναν κύριο, (στρωματοποιημένη καύση) με τον κύριο να ακολουθεί το βοηθητικό. Το σύστημα αυτό παρείχε αποδοτική λειτουργία για ένα μεγάλο εύρος φορτίων και στροφών (Robert and LaBouff 1989). Παρόλ αυτά, το σύστημα των δύο εγχυτήρων σε σειρά δεν ήταν κατάλληλο για τους μικρούς περιστροφικούς κινητήρες καθώς υπήρχε ο περιορισμός του χώρου. Μικρός περιστροφικός κινητήρας θεωρείται ένας κινητήρας χωρητικότητας μικρότερης από 500κ.εκ και ακτίνας μικρότερης από 100mm (Dankwart, Nuber et al. 1993) ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΓΧΥΣΗΣ DIESEL (1993) Τα βαριά καύσιμα (γενική ονομασία για το σύνολο των diesel και jet καυσίμων) έχουν μειωμένη εκρηκτικότητα και ανθεκτικότητα στην κρουστική καύση, από ό,τι η βενζίνη. Αυτό σημαίνει ότι όταν το καύσιμο αναμειγνύεται με αέρα πριν τη φάση της συμπίεσης υπάρχει κίνδυνος έκρηξης του καυσίμου. Γι αυτό, το σύστημα

81 Ε.Ε.Θ. 83 της έγχυσης πρέπει να ψεκάζει το καύσιμο απευθείας μέσα στο θάλαμο καύσης (Dankwart, Nuber et al. 1993). Η μέθοδος που ακολουθήθηκε για να εξασφαλίσει την επάρκεια του μείγματος καυσίμου-αέρα και την ανάφλεξη του σπινθηριστή ήταν η χρησιμοποίηση ενός συστήματος έγχυσης υψηλής πίεσης ώστε ο ψεκασμός του καυσίμου να γίνεται απευθείας στην περιοχή ανάφλεξης του σπινθηριστή. Μια προκαθορισμένη ποσότητα καυσίμου εγχέονταν έτσι ώστε η ανάμειξη και ο διασκορπισμός του μείγματος να πραγματοποιείται πριν την ανάφλεξη του σπινθηριστή. Αυτό πρακτικά σήμαινε ότι η έγχυση, ο διασκορπισμός, η ανάμειξη, η ανάφλεξη και η αρχική καύση έπρεπε να συμβούν όλα μαζί σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Έτσι, ο περιστροφικός κινητήρας diesel μπορεί να λειτουργούσε με καύσιμο diesel, αλλά είχε την αρχή λειτουργίας των περιστροφικών βενζινοκινητήρων άμεσης έγχυσης (Dankwart, Nuber et al. 1993). Με την αύξηση των στροφών του κινητήρα αυξάνεται και το σύνολο των περιστροφών του στροφείου. Έτσι, για προκαθορισμένο χρόνο έγχυσης μεταβάλλεται η θέση του στροφείου στην αρχή και στο τέλος της έγχυσης συναρτήσει των στροφών. Παρόλο που η διάρκεια της έγχυσης παραμένει περίπου στα ίδια χρονικά επίπεδα (1.5msec), η διάρκεια της σε μοίρες του έκκεντρου άξονα διπλασιάζεται με την αύξηση των στροφών του κινητήρα από 3000 σε 6000rpm (από 27 ο σε 54 ο του έκκεντρου άξονα) (Dankwart, Nuber et al. 1993). Στις χαμηλές ταχύτητες (κάτω των 3000rpm) και στα υψηλά φορτία μπορεί η έναρξη της έγχυσης να καθυστερήσει μέχρι τις 20 ο πριν το ΑΝΣ για την αποφυγή της αυτανάφλεξης. Έτσι, η έγχυση θα ολοκληρωθεί πριν την έναυση του σπινθηριστή που λαμβάνει χώρα περίπου στο ΑΝΣ. Όμως, καθώς οι στροφές αυξάνονται και η διάρκεια της έγχυσης γίνεται μεγαλύτερη σε μοίρες έκκεντρου άξονα, η έγχυση πρέπει να ξεκινάει νωρίτερα για να προλαβαίνει να ολοκληρωθεί πριν το ΑΝΣ. Όταν η χρονική διάρκεια της έγχυσης είναι 1.5msec είναι αδύνατον η έγχυση να ολοκληρωθεί πριν το ΑΝΣ χωρίς να προκληθεί αυτανάφλεξη. Παρατηρήθηκε ότι στις 6000rpm συνεχίζει το καύσιμο να εγχέεται μέχρι και τις 20 ο μετά το ΑΝΣ, παρόλο που η αρχή της έγχυσης γίνεται στις 34 ο πριν το ΑΝΣ (Dankwart, Nuber et al. 1993) ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΓΧΥΣΗΣ ΗSEFI (High Speed Electronic Fuel Injection)(1995) Στους περιστροφικούς βενζινοκινητήρες στρωματοποιημένης καύσης, η έγχυση του καυσίμου που πραγματοποιείται από τους δύο εγχυτήρες (βοηθητικό και κύριο) είναι σχεδόν ταυτόχρονη. Ο βοηθητικός είναι υπεύθυνος για να δημιουργήσει ένα πλούσιο μείγμα γύρω το σπινθηριστή, ενώ ο κύριος δημιουργεί φτωχό μείγμα σε όλο το χώρο του θαλάμου καύσης (Meyer and Shoemaker 1995). Το 1995 δοκιμάστηκε το σύστημα έγχυσης HSEFI των diesel κινητήρων και στους περιστροφικούς με τη δημιουργία ενός πρωτότυπου μοντέλου (Εικόνα 76). Τα προηγούμενα συστήματα έγχυσης ήταν εξαρτημένα από τον έκκεντρο άξονα και είχαν μικρό ρυθμό έγχυσης. Επιπλέον, για να αλλάξει ο ρυθμός έγχυσης χρειαζόταν αλλαγή στον εξοπλισμό του κινητήρα, όπως αλλαγή του έκκεντρου άξονα. Τελικά, η αλλαγή του συστήματος έγχυσης του κινητήρα έγινε με το σύστημα common rail. Το σύστημα αυτό αποδείχθηκε ανώτερο των άλλων συμβατικών συστημάτων έγχυσης, καθώς η ολική πίεση και ο μέγιστος ρυθμός έγχυσης

82 Ε.Ε.Θ. 84 μπορούσαν να αλλάξουν κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του κινητήρα. Ο στιγμιαίος ρυθμός έγχυσης μπορούσε να αλλάξει με ηλεκτρονικές ρυθμίσεις, οι οποίες ουσιαστικά τροποποιούσαν την ταχύτητα στην οποία άνοιγε ο εγχυτήρας. Εικόνα 76:Το σύστημα έγχυσης HSEFI Οι εγχυτήρες που χρησιμοποιήθηκαν είχαν ακροφύσια τύπου Ρ με τον κύριο και βοηθητικό εγχυτήρα να είναι πανομοιότυποι εκτός του ακροφυσίου. Τα ακροφύσια είχαν άλλες διαστάσεις. Η ομοιότητα σχεδιασμού των δύο εγχυτήρων περιόρισε τον κύριο εγχυτήρα σε ελάχιστη ποσότητα έγχυσης τα 8mm 3 /έγχυση με μέγιστη πίεση τα 69ΜΡa. Ο χρόνος έγχυσης των κύριων εγχυτήρων στους περιστροφικούς κινητήρες είναι σχεδόν το 25% του χρονικού κύκλου όταν ο κινητήρας δουλεύει στα υψηλά φορτία. Το σύστημα ελέγχου του συστήματος HSEFI ήταν ευέλικτο και επέτρεπε στην έναρξη της έγχυσης να ποικίλει και να λαμβάνει χώρα μεταξύ του ΑΝΣ έως και 90 ο πριν το ΑΝΣ και για τους δύο εγχυτήρες (βοηθητικό και κύριο). Στο πρωτότυπο σύστημα άντλησης του καυσίμου που τελικά χρησιμοποιήθηκε όταν οι ταχύτητες ξεπερνούσαν τις 4000rpm παρατηρήθηκαν αστοχίες στην έγχυση (μία με δύο στη σειρά) κάθε φορά που οι παράμετροι του συστήματος άλλαζαν. Όταν όμως το σύστημα λειτουργούσε σε σταθερές στροφές και σταθερά φορτία, το πρόβλημα αυτό εξαλειφόταν. Με τη χρήση του συστήματος HSEFI, όταν ο κινητήρας λειτουργούσε σε μεσαία φορτία, είχε μικρότερη κατανάλωση καυσίμου σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα, ενώ στα υψηλά φορτία γινόταν μεγαλύτερη. Στη λειτουργία του κινητήρα στο 50% του μέγιστου φορτίου του επιτυγχάνονταν μείωση της κατανάλωσης του καυσίμου κατά 4%, ενώ στα υψηλά φορτία η κατανάλωση αυξάνονταν κατά 1.3% σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα άντλησης.

83 Ε.Ε.Θ. 85 Τέλος, η μέγιστη πίεση καύσης του κινητήρα ήταν ελαφρώς χαμηλότερη με τη χρήση του συστήματος HSEFI σε σύγκριση με την υφιστάμενη τεχνολογία που χρησιμοποιούνταν στους περιστροφικούς κινητήρες ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΤΡΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΜΕ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΦΛΟΓΑΣ ΣΕ ΥΠΟΘΑΛΑΜΟ (1996) Ένα άλλο σύστημα στρωματοποιημένης καύσης που μελετήθηκε ήταν με την τοποθέτηση του πιλοτικού εγχυτήρα (βοηθητικού) και σπινθηριστή μέσα σε ξεχωριστό θάλαμο. Η φλόγα έναυσης προκαλούνταν σε έναν επιπλέον θάλαμο, υποθάλαμο έναυσης, ο οποίος έφερε τον πιλοτικό εγχυτήρα και το σπινθηριστή. Το συγκεκριμένο σύστημα διέφερε ακόμα και στο είδος του σπινθηριστή, καθώς χρησιμοποιήθηκε αντί του συμβατικού ένας σπινθηριστής πυρακτώσεως. Μελετήθηκαν και δοκιμάστηκαν τρεις διαφορετικές διατάξεις (τύπος SA (Sub chamber A), τύπος SB (Sub chamber B) και τύπος SC (Sub chamber C)), όπως δείχνει και η Εικόνα 77 (Song, Moriyoshi et al. 1996). Οι τρεις τύποι που μελετήθηκαν διέφεραν ουσιαστικά τόσο στο σχήμα και τον όγκο του υποθαλάμου όσο και στη γωνία που σχημάτιζε ο πιλοτικός εγχυτήρας με το σπινθηριστή πυρακτώσεως. Και στις τρεις όμως περιπτώσεις, το κανάλι που ενώνει τον υποθάλαμο έναυσης με τον κύριο θάλαμο καύσης είχε διάμετρο 6mm και μήκος 10mm. Αυτό το κανάλι σχεδιάστηκε με κλίση τέτοια ώστε οι στροβιλισμοί που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια της φάσης της συμπίεσης να ευνοούν την καλύτερη ανάμειξη του καύσιμου μείγματος που υπάρχει μέσα στον υποθάλαμο έναυσης. Εικόνα 77: Η σχηματική παράσταση των υποθαλάμων έναυσης SA, SB, SC Η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε για να μελετηθεί η καύση σε υποθάλαμο ήταν ένας μονοκύλινδρος παλινδρομικός πετρελαιοκινητήρας ο οποίος έφερε ειδικά διαμορφωμένη κυλινδροκεφαλή έτσι ώστε να προσομοιωθεί ο θάλαμος καύσης και υποθάλαμος έναυσης του υποτιθέμενου περιστροφικού κινητήρα (Εικόνα 77) (Song, Moriyoshi et al. 1996). Η αξιοπιστία της έναυσης βελτιώθηκε σε σχέση με τα συστήματα που δεν είχαν τον υποθάλαμο έναυσης, ειδικά όταν η ποσότητα του βοηθητικού εγχυτήρα ήταν μικρή. Επιπλέον, για την ίδια ποσότητα έγχυσης, αλλάζοντας την αναλογία έγχυσης μεταξύ του πιλοτικού και του κύριου εγχυτήρα παρατηρήθηκε ότι χρειαζόταν μικρότερος υποθάλαμος έναυσης για τη βέλτιστη αναλογία ποσότητας εγχεόμενου καυσίμου του πιλοτικού προς τον κύριο εγχυτήρα και προκαλούσε καλύτερη ποιότητα καύσης. Τέλος, με τη μείωση της διαμέτρου του ακροφυσίου του κύριου εγχυτήρα γινόταν η καύση πιο αποδοτική, καθώς βελτιωνόταν ακόμα περισσότερο η ποιότητά της λόγω του ότι τα σταγονίδια του εγχεόμενου καυσίμου γίνονταν μικρότερα.

84 Ε.Ε.Θ. 86 Στην περίπτωση που δεν υπάρχει ο υποθάλαμος, ο πιλοτικός και ο κύριος εγχυτήρας βρίσκονται στον ίδιο χώρο. Στην περίπτωση του κοινού θαλάμου, τόσο ο πιλοτικός όσο και ο κύριος εγχυτήρας τοποθετούνταν ανάντη ή κατάντη του μικρού άξονα του τροχοειδούς κελύφους. Με την τοποθέτηση του πιλοτικού εγχυτήρα κατάντη, η φλόγα έναυσης γινόταν ισχυρότερη. Ωστόσο, η μορφή και το μέγεθος της φλόγας επηρεαζόταν και από την κίνηση της ροής του αέρα στο θάλαμο καύσης. Για την επίτευξη σταθερότερης φλόγας έναυσης έπρεπε ο χρόνος παραμονής του καύσιμου μείγματος γύρω από το σπινθηριστή πυρακτώσεως tκ να είναι μεγαλύτερος από το χρόνο καθυστέρησης της ανάφλεξης tα. Ο χρόνος όμως αυτός γινόταν ελάχιστος στις πολύ υψηλές στροφές. Έτσι, επινοήθηκε η δημιουργία ενός επιπλέον θαλάμου, του υποθαλάμου έναυσης, καθαρά και μόνο για τη δημιουργία μιας σταθερότερης καύσης. Ο θάλαμος αυτός είχε σαν αποτέλεσμα τη μείωση της κατανάλωσης του καυσίμου και των εκπομπών των καυσαερίων (Jones 1992). Στον τύπο SA, το 50% του καυσίμου του βοηθητικού εγχυτήρα εγχέεται απευθείας στον κύριο θάλαμο καύσης. Στους τύπους SB και SC, όλο το καύσιμο του βοηθητικού εγχυτήρα εγχέεται μέσα στον υποθάλαμο έναυσης έχοντας προσανατολισμένη τη δέσμη έγχυσης πάνω στο σπινθηριστή πυρακτώσεως. Η διαφορά της περίπτωσης SC από την SB είναι ότι ο θάλαμος τύπου SC έχει ελλειπτικό σχήμα και ο όγκος του είναι μικρότερος από τους άλλους δύο τύπους SA και SB. Επιπλέον, στον SC, οι ταχύτητες σχηματισμού του καύσιμου μείγματος και καύσης παρατείνουν την καθυστέρηση της ανάφλεξης (Song, Moriyoshi et al. 1996). Πίνακας 10: Τα χαρακτηριστικά των μοντέλων του υποθαλάμου έναυσης ΤΥΠΟΣ SA ΤΥΠΟΣ SB ΤΥΠΟΣ SC ΤΥΠΟΣ Α ΜΕΘΟΔΟΣ ΑΝΑΦΛΕΞΗΣ ΟΓΚΟΣ ΥΠΟΘΑΛΑΜΟΥ ΣΑΝ ΠΟΣΟΣΤΟ ΤΟΥ ΚΥΡΙΟΥ ΘΑΛΑΜΟΥ (%) ΜΠΟΥΖΙ ΠΥΡΑΚΤΩΣΕΩΣ 19% 19% 14% ΛΟΓΟΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ/ΟΓΚΟ ΟΓΚΟΣ ΥΠΟΘΑΛΑΜΟΥ (cm 3 ) ΛΟΓΟΣ ΣΥΜΠΙΕΣΗΣ ΔΙΑΜΕΤΡΟΣ ΠΙΛ. ΕΓΧΥΤΗΡΑ (mm) 1 Χ Φ Χ Φ28 ΔΙΑΜΕΤΡΟΣ ΚΥΡΙΟΥ ΕΓΧΥΤΗΡΑ (mm) 3 Χ Φ 0.23 ή 7 Χ Φ Χ Φ15 Στον τύπο SA, μειώνοντας την ποσότητα του εγχεόμενου καυσίμου, το μέγιστο του ρυθμού έκλυσης θερμότητας μειώνεται σημαντικά και αυξάνεται ο χρόνος καθυστέρησης της ανάφλεξης. Στην περίπτωση SA, η ποσότητα έγχυσης των 25mm 3 ανά κύκλο δεν προκαλεί ανάφλεξη επειδή το καύσιμο μείγμα που δημιουργείται είναι πολύ φτωχό. Παρόλ' αυτά, στους τύπους SB και SC με την ίδια ποσότητα έγχυσης επιτυγχάνεται σταθερή φλόγα έναυσης (καλύτερη απόδοση φλόγας έναυσης από τον τύπο SA). Αυξάνοντας όμως την ποσότητα του εγχεόμενου καυσίμου μειωνόταν η απόδοση των τύπων SB και SC λόγω του ότι το καύσιμο μείγμα στον υποθάλαμο γινόταν πολύ πλούσιο. Στον πίνακα 10 γίνεται μια σύγκριση των αποτελεσμάτων των τριών τύπων μεταξύ τους σε σχέση με την περίπτωση SP (Spark Plug, δηλαδή την περίπτωση χρήσης μιας κλασσικής καύσης με τη βοήθεια ενός κοινού ηλεκτρικού σπινθηριστή)

85 Ε.Ε.Θ. 87 και την περίπτωση A (έναυση με πιλοτικό σύστημα έγχυσης χωρίς όμως υποθάλαμο έναυσης, κατευθείαν μέσα στο θάλαμο καύσης). Αν χρησιμοποιηθεί σαν ποσότητα πιλοτικής έγχυσης τα 25mm 3 ανά κύκλο λειτουργίας, ο τύπος SB παρουσιάζει σχεδόν τον ίδιο χρόνο έκλυσης θερμότητας καύσης με τον κοινό σπινθηριστή αλλά η μέση ισχύς και η ποσότητα εκλυόμενης θερμότητας είναι αντίστοιχα 1395 και 1425 φορές μεγαλύτερη από τον κοινό σπινθηριστή. Συμπερασματικά, η ανάφλεξη ήταν καλύτερη στα συστήματα SB και SC από τους τύπους SA και Α, καθώς δημιουργούσαν σταθερότερη και ισχυρότερη φλόγα έναυσης, ειδικότερα όταν η εγχεόμενη ποσότητα του βοηθητικού εγχυτήρα ήταν μικρή. Τέλος, η μέγιστη πίεση και ο μέγιστος λόγος καύσης στο ΑΝΣ ήταν υψηλότερα για τον τύπο SB κατά 4.7% και 17%, αντίστοιχα, για την περίπτωση που το ακροφύσιο του εγχυτήρα φέρει 7 οπές. Στον τύπο SA, η υψηλή θερμοκρασία του καναλιού σύνδεσης του υποθαλάμου έναυσης με το θάλαμο καύσης φέρει τον κίνδυνο να ενεργοποιήσει το σπρέι του καυσίμου του βοηθητικού εγχυτήρα κατά τη διέλευσή του από το κανάλι. Ο μικρότερος όγκος του τύπου SC, για την ίδια ποσότητα έγχυσης του βοηθητικού εγχυτήρα, ενισχύει την αναφλεξιμότητα της βοηθητικής φλόγας σε σχέση με τον τύπο SB, ενώ μειώνοντας την εγχεόμενη ποσότητα του πιλοτικού εγχυτήρα η αναφλεξιμότητα βελτιώνεται ακόμα περισσότερο. Μειώνοντας τον όγκο του υποθαλάμου έναυσης SC μειώνονται οι ολικές θερμικές απώλειές του, ενώ η μικρή ποσότητα της έγχυσης του βοηθητικού εγχυτήρα μειώνει το ρυθμό της καιόμενης μάζας. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα, τη μείωση των απωλειών στραγγαλισμού όταν η φλόγα έναυσης περνάει από τον υποθάλαμο στο κανάλι επικοινωνίας του υποθαλάμου με το θάλαμο καύσης. Έτσι, το μικρότερο σχήμα του υποθαλάμου έναυσης δίνει πιο ενεργή καύση. Πίνακας 11: Η σύγκριση των δύο διατάξεων των υποθαλάμων καύσης SΒ και SC Σημείο μέγιστης απόδοσης της καύσης Minj*=10mm 3, Minj+Ρinj=12mm 3, Ρinj**=2.5,4.5,6 mm 3 Pinj/Minj από ΤΥΠΟΣ SB ΤΥΠΟΣ SC ΤΥΠΟΣ SB ΤΥΠΟΣ SC Βαθμός απόδοσης καύσης (%) 41,4 43, * Main Injection, ** Pilot Injection Τελικά, η καταλληλότερη ποσότητα έγχυσης για ανάφλεξη για τον τύπο SB ήταν 4-4.5mm 3 ανά κύκλο (με ισοδύναμο λόγο mm), ενώ για τον τύπο SC ήταν 2mm 3 ανά κύκλο (με ισοδύναμο λόγο 0.39mm). Ο μέσος ισοδύναμος λόγος δείχνει την αναλογία του καυσίμου που εγχέεται μέσα στον υποθάλαμο έναυσης σε σχέση με αυτό που εγχέεται μέσα στον κύριο θάλαμο καύσης. Έτσι, π.χ. για τον SC, που o ισοδύναμος λόγος είναι 0.39, σημαίνει ότι στον υποθάλαμο έναυσης εγχέεται το 39% της ποσότητας που εγχέεται στο θάλαμο καύσης (Song, Moriyoshi et al. 1996). Η μελέτη της επίδρασης του χρονισμού έγχυσης των δύο εγχυτήρων έδειξε ότι η καλύτερη απόδοση καύσης σημειώθηκε και για τους τρεις τύπους υποθαλάμων

86 Ε.Ε.Θ. 88 στην περίπτωση της ταυτόχρονης έγχυσης στον υποθάλαμο έναυσης και θάλαμο καύσης, με την πρόωρη έγχυση να δίνει καλύτερα χαρακτηριστικά καύσης από την καθυστερημένη έγχυση. Πρόωρη έγχυση γίνεται όταν η έγχυση στον κύριο εγχυτήρα ξεκινάει πριν την έγχυση στον υποθάλαμο έναυσης, ενώ καθυστερημένη έγχυση γίνεται όταν πρώτα ξεκινάει η έγχυση στον υποθάλαμο έναυσης και μετά στο θάλαμο καύσης. Πάντως στην περίπτωση της καθυστερημένης έγχυσης παρατηρήθηκε ότι η κύρια καύση ξεκινάει πριν ολοκληρωθεί η εξάτμιση του σπρέι στο θάλαμο καύσης ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΟΥ ΧΡΟΝΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΤΗΣ ΘΕΣΗΣ ΤΩΝ ΕΓΧΥΤΗΡΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΑΠΟΔΟΣΗ ΤΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ Ο σχηματισμός της φλόγας της καύσης επηρεάζεται από τέσσερις παράγοντες (Moriyoshi, Muroki et al. 1994): α) από τη θέση τοποθέτησης του σπινθηριστή και του εγχυτήρα (πιλοτικού και κύριου), β) από τη γόμωση, την κίνηση της, τη θερμοκρασία της και την τύρβη της, γ) από τη θερμοκρασία της επιφάνειας της αντίστασης πυρακτώσεως και δ) από την ποσότητα του καυσίμου που εγχέει ο πιλοτικός εγχυτήρας. Σύμφωνα με τη διαδικασία της ανάπτυξης του σχηματισμού της φλόγας βρέθηκε ότι η πρόωρη έγχυση δυσκολεύει το σχηματισμό της φλόγας συγκρινόμενη με την έγχυση που γίνεται κοντά στο ΑΝΣ (Moriyoshi, Muroki et al. 1994). Ωστόσο, εφόσον στους πραγματικούς περιστροφικούς κινητήρες είναι η κινητικότητα της γόμωσης πολύ έντονη κοντά στο ΑΝΣ, είναι σημαντικό να μελετηθεί η επίδραση της ταχύτητας της στο σχηματισμό του μετώπου της φλόγας του πιλοτικού εγχυτήρα (Moriyoshi, Muroki et al. 1994). Για την εξέταση της επιρροής της ταχύτητας του ρευστού στο σχηματισμό της φλόγας δοκιμάστηκαν δύο θέσεις εγχυτήρων. Ο εγχυτήρας Α βρισκόταν στην κατάντη πλευρά του θαλάμου καύσης και ο Β στην ανάντη πλευρά του ίδιου θαλάμου. Η ανάφλεξη του καύσιμου μείγματος του εγχυτήρα Β ήταν μειονεκτικότερη επειδή οι υψηλές ταχύτητες της περιβάλλουσας γόμωσης δεν επέτρεπαν της φλόγας να αναπτυχθεί (Moriyoshi, Muroki et al. 1994). Για τη θερμοκρασία της αντίστασης πυρακτώσεως, όταν η θερμοκρασία της πέσει κάτω από τους 1000 ο C, η συχνότητα αστοχίας της καύσης αυξάνεται. Με αύξηση όμως της ποσότητας του εγχεόμενου καυσίμου μειώνεται η συχνότητα αστοχίας της καύσης. Συγκρίνοντας τη συχνότητα της αστοχίας της καύσης που έδιναν οι δυο τύποι των εγχυτήρων, ο εγχυτήρας Β είχε καλύτερη απόδοση, καθώς η θέση της αντίστασης πυρακτώσεως βρισκόταν επίσης στην ανάντη πλευρά του θαλάμου όπου επικρατούν υψηλές ταχύτητες γόμωσης και έτσι το καύσιμο αναφλέγεται αμέσως. Εξετάζοντας την επίδραση της ποσότητας έγχυσης του πιλοτικού εγχυτήρα, η ταχύτητα καύσης του εγχυτήρα Α αυξάνει με την αύξηση της ποσότητας του εγχεόμενου καυσίμου, ενώ στον Β η ταχύτητα παραμένει ανεπηρέαστη. Όταν αυξάνεται αρκετά η ποσότητα του εγχεόμενου καυσίμου και για τους δύο τύπους η ταχύτητα καύσης μειώνεται. Και για τους δυο τύπους εγχυτήρων, όταν υπήρχε κατά 5 ο πρόωρη έγχυση του κύριου εγχυτήρα σε σχέση με τον πιλοτικό, ο ρυθμός καύσης της γόμωσης ήταν ο

87 Ε.Ε.Θ. 89 μέγιστος δυνατός, ενώ το δεύτερο καλύτερο αποτέλεσμα ήταν όταν η έγχυση πραγματοποιούνταν ταυτόχρονα και στους δύο εγχυτήρες (Moriyoshi, Muroki et al. 1994). Γενικότερα, τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τα αποτελέσματα της μελέτης ήταν ότι μια μεγάλη κλίμακα στροβιλισμών λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της φάσης της συμπίεσης διαφοροποιώντας την καύση μεταξύ των κύκλων λειτουργίας ακόμα και όταν οι συνθήκες λειτουργίας παραμένουν σταθερές. Εικόνα 78: Η διάδοση της φλόγας στην περίπτωση των εγχυτήρων Α και Β Στον εγχυτήρα τύπου Α, η έγχυση του καυσίμου γίνεται προς την κατεύθυνση της ροής του αέρα καύσης, ενώ στον εγχυτήρα τύπου Β η έγχυση του καυσίμου γίνεται αντίθετα προς την κατεύθυνση ροής του αέρα καύσης. Ο εγχυτήρας Β έχει καλύτερα χαρακτηριστικά καύσης, καθώς η ανάμειξη του καύσιμου μείγματος ευνοείται από τη διείσδυση του εισερχόμενου αέρα στο σπρέι του καυσίμου. Προκειμένου να βελτιωθεί η καύση έναυσης βρέθηκε ότι η αύξηση της θερμοκρασίας των τοιχωμάτων και της γόμωσης βοηθούν προς αυτή την κατεύθυνση επειδή ο πρώτος παράγοντας δημιουργεί σταθερή και δυνατή φλόγα, ενώ ο δεύτερος αυξάνει σημαντικά το ρυθμό καύσης. Τέλος, η τυρβώδης ροή δεν ευνοεί την καύση έναυσης παρ όλο που βοηθάει την ανάμειξη του καύσιμου μείγματος και την ταχύτητα της κύριας καύσης. Τελικά, η τυρβώδης ροή προκαλεί μείωση της ταχύτητας καύσης, καθώς οι υψηλές ταχύτητες της γόμωσης δυσχεραίνουν τον σχηματισμό της πιλοτικής φλόγας σαν πηγή έναυσης.

88 Ε.Ε.Θ ΡΕΥΜΑ ΑΕΡΑ ΚΟΝΤΑ ΣΤΟΝ ΕΓΧΥΤΗΡΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΛΥΤΕΡΗ ΕΞΑΤΜΙΣΗ ΤΟΥ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Στον τελευταίο κινητήρα RENESIS της Mazda, για να βελτιωθεί η κατανάλωση καυσίμου και η εκπομπή καυσαερίων σχεδιάστηκε ένα σύστημα ανάμειξης αέρα/καυσίμου με τη μορφή jet. Ένα ρεύμα αέρα, με τη μορφή jet, ψεκάζεται από έναν αγωγό στο κάτω μέρος της κύριας θυρίδας εισαγωγής. Αυτό δημιουργούσε στον αέρα μια επιταχυνόμενη ροή προς τα πάνω. Η μεγάλη ταχύτητα του αέρα εμπόδιζε την παραμονή του καυσίμου στα τοιχώματα της θυρίδας εισαγωγής διευκολύνοντας την εξάτμιση και ανάμειξη του καυσίμου με τον αέρα καύσης (Ohkubo, Tashima et al. 2004). Εικόνα 79:Το σύστημα ανάμειξης αέρα/καυσίμου με τη βοήθεια του ρεύματος αέρα (μορφής jet) Με το σύστημα αυτό βελτιώθηκε η σταθερότητα της καύσης, μειώθηκαν οι εκπομπές των ΗC καθώς και η κατανάλωση του καυσίμου κατά 30% (Εικόνα 80) και 7%, αντίστοιχα (Εικόνα 81). Εικόνα 80: Η επίδραση του συστήματος ανάμειξης στις εκπομπές των άκαυστων H/C

89 Ε.Ε.Θ. 91 Εικόνα 81: Η επίδραση του συστήματος ανάμειξης στην κατανάλωση καυσίμου 12. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΝΑΥΣΗΣ Υπάρχουν δυο τρόποι τοποθέτησης του σπινθηριστή στους περιστροφικούς κινητήρες. Ο πρώτος είναι μπροστά από τον εγχυτήρα και ο δεύτερος πίσω απ αυτόν. Όταν τοποθετείται στο πίσω μέρος, παρατηρείται (Αdam 1980): α) καλύτερη οικονομία καυσίμου, ειδικά στις χαμηλές στροφές, β) χαμηλότερη θερμοκρασία του κελύφους στην περιοχή του σπινθηριστή και γ) χαμηλότερη θερμοκρασία καυσαερίων ενώ όταν τοποθετείται μπροστά παρατηρείται: α) μικρότερη ευαισθησία του σπινθηριστή στην απόσταση του από το τροχοειδές τοίχωμα, β) καλύτερος βαθμός πλήρωσης, ειδικά στις χαμηλές στροφές και γ) μικρότερη αστοχία του σπινθηριστή Τα χαρακτηριστικά των σπινθηριστών (η γεωμετρία της ακίδας, η ενέργεια τους, ο προσανατολισμός τους, η θέση τους σε σχέση με το καύσιμο σπρέι και ο χρονισμός της ανάφλεξης) παίζουν καθοριστικό ρόλο στη διαδικασία της καύσης. Ο προσανατολισμός του ηλεκτροδίου του σπινθηριστή σχετικά με το σπρέι του καυσίμου είναι πολύ σημαντικός για την ανάφλεξη του καύσιμου μείγματος. Στο σύστημα της ανάφλεξης καθώς οι στροφές και το φορτίο αυξάνουν, ο σπινθηριστής δέχεται υψηλά θερμικά φορτία. Για αυτόν το λόγο, η κατάλληλη κατασκευή ενός σπινθηριστή εξαρτάται από την υψηλή θερμική αντοχή του και την ικανότητα δημιουργίας σπινθήρα (Muroki 1984). Για τις ίδιες στροφές, ο λόγος καυσίμου-αέρα μεταβάλλεται πολύ με το φορτίο της μηχανής. Η αδυναμία της σωστής σύνθεσης του μείγματος γύρω από την περιοχή του ηλεκτροδίου του σπινθηριστή στα χαμηλά φορτία προκαλεί αστοχία της καύσης. Αυτό επιδρά αρνητικά στις εκπομπές των καυσαερίων και την απόδοση του κινητήρα. Για το σύστημα ανάφλεξης διαπιστώθηκε ότι φέρνοντας το σπινθηριστή πιο κοντά στην επιφάνεια ολίσθησης βελτιώθηκε η κατανάλωση καυσίμου στα χαμηλά φορτία, καθώς επίσης και η λειτουργία του κινητήρα στο ρελαντί (Garside 1982). Το 1984 θεωρούσαν ότι η ανάφλεξη του σπινθηριστή μπορούσε να αυξηθεί με δύο τρόπους (Muroki 1984): α) χρησιμοποιώντας μεγαλύτερο διάκενο για το ηλεκτρόδιο και

90 Ε.Ε.Θ. 92 β) τοποθετώντας το ηλεκτρόδιο όσο γίνεται πιο κοντά στο τοίχωμα του θαλάμου καύσης χωρίς συγχρόνως να εμποδίζει την κίνηση του στροφείου. Έτσι, το διάκενο του σπινθηριστή αυξήθηκε από 1.05mm σε 1.4mm, ενώ για να αποφευχθούν προβλήματα διάβρωσης αντικαταστάθηκαν τα 3 ηλεκτρόδια του προηγούμενου σπινθηριστή με τέσσερα. Τέλος, διερευνήθηκε η βέλτιστη απόσταση του σπινθηριστή από το τοίχωμα του κελύφους και βρέθηκε ότι θα έπρεπε να πλησιάσει κατά 3mm. Έτσι, η αναφλεξιμότητα του μίγματος έγινε σταθερότερη για ακόμα φτωχότερα μίγματα τόσο για τις χαμηλές στροφές όσο και για τα χαμηλά φορτία. Έχοντας αυτά υπόψη επιλέχτηκαν δύο είδη σπινθηριστών. Ο πρώτος ήταν ο Σπινθηριστής Υψηλής Ενέργειας ΣΥΕ (HEI, High Energy Ignitor) και ο δεύτερος ο Σπινθηριστής Εκκενώσεως ΣΕ ( CDI, Capacitive Discharge Ignitor). Από μετρήσεις που έγιναν βρέθηκε ότι ο ΣΕ υπερέχει του ΣΥΕ καθώς με το ΣΕ ο κινητήρας έχει μεγαλύτερη αποδιδόμενη ισχύ (Εικόνα 82) (Muroki 1984). Στην Εικόνα 83 φαίνονται οι δυο τύποι σπινθηριστών S.D (Surface Discharge type) και Α.G (Air Gap type) που αναφέρονται στο διάγραμμα που δείχνει η Εικόνα 82. Γενικότερα πάντως, όταν η απόσταση μεταξύ του εγχυτήρα και του σπινθηριστή είναι μεγάλη, η καθυστέρηση της ανάφλεξης μειώνεται και η καύση παραμένει σταθερή, αν και η θερμοκρασία της επιφάνειας του σπινθηριστή πέφτει. Αυτό συμβαίνει επειδή, λόγω της απόστασης, η διάχυση του καυσίμου κατά τον ψεκασμό είναι μεγαλύτερη και έτσι αυξάνεται η περιοχή διείσδυσης του καυσίμου και εμπλουτίζεται η ανάμειξη του με αέρα (Moriyoshi, Muroki et al. 1994). Εικόνα 82: Σύγκριση της ισχύος των δύο συστημάτων ανάφλεξης Στο διάγραμμα που δείχνει η Εικόνα 82 παρουσιάζονται με τη συνεχή γραμμή η χωρητικότητα των δύο σπινθηριστών ενώ με τη διακεκομένη γραμμή παρουσιάζεται η απαιτούμενη δευτερεύουσα τάση για τη φόρτιση των σπιθηριστών.

91 Ε.Ε.Θ. 93 Εικόνα 83: Οι σπινθηριστές τύπου (S.D) και (Α.G) ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΤΡΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΜΕ ΔΥΟ ΕΓΧΥΤΗΡΕΣ ΚΑΙ ΔΥΟ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΤΕΣ Εικόνα 84:Το σύστημα στρωματοποιημένης καύσης με δυο εγχυτήρες και δυο σπινθηριστές Το 1992 έκανε την εμφάνιση του το σύστημα της στρωματοποιημένης καύσης με δύο εγχυτήρες και δυο σπινθηριστές (Εικόνα 84). Στο σύστημα στρωματοποιημένης καύσης χωρίζεται η περιοχή της καύσης σε δύο περιοχές. Στην πρώτη περιοχή υπάρχει πλούσιο καύσιμο μείγμα, ενώ στη δεύτερη πολύ φτωχό. Όταν η ανάφλεξη γινόταν από ένα σπινθηριστή, η ανάφλεξη της δεύτερης περιοχής καθυστερούσε και γινόταν μετά το ΑΝΣ. Όταν η ανάφλεξη γινόταν με δύο σπινθηριστές, και οι δυο περιοχές αναφλέγονταν αμέσως αυξάνοντας το ρυθμό της καύσης. Στα χαμηλά και μεσαία φορτία επιτεύχθηκε βελτίωση της κατανάλωσης του καυσίμου κατά 8-10%, γεγονός που ήταν μεγάλης σημασίας για τις περισσότερες από τις εφαρμογές των περιστροφικών κινητήρων. Όσο αύξανε το φορτίο, η βελτίωση μειωνόταν μέχρι που το αποτέλεσμα της ανάφλεξης γινόταν το ίδιο με το σύστημα του ενός σπινθηριστή. Στα υψηλά φορτία, ο δεύτερος σπινθηριστής δεν προκαλούσε την καύση του καύσιμου μείγματος (Willis and McFadden 1992).

92 Ε.Ε.Θ Η ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΝΑΥΣΗΣ ΜΕ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΤΗ ΚΑΙ ΜΕ ΜΠΟΥΖΙ ΠΥΡΑΚΤΩΣΕΩΣ Εικόνα 85:Το σύστημα με μπουζί πυρακτώσεως Όταν χρησιμοποιήθηκε μπουζί πυρακτώσεως για την ανάφλεξη επιτυγχάνονταν μεγαλύτερη σταθερότητα της καύσης και πιο αξιόπιστη εκκίνηση του κινητήρα δίνοντας μεγαλύτερη διάρκεια ζωής στο σπινθηριστή (Εικόνα 85). Μάλιστα, κατά την περίοδο των δοκιμών επανεκτιμήθηκαν οι γωνίες των ακροφυσίων των εγχυτήρων και βρέθηκε ότι η καλύτερη γωνία ψεκασμού του κύριου εγχυτήρα ήταν οι 60 ο λόγω της μεγαλύτερης σταθερότητας που αποκτούσε η καύση από κύκλο σε κύκλο (Louthan 1993). Συγκρίνοντας την ανάφλεξη που δημιουργείται με τη βοήθεια ενός συμβατικού σπινθηριστή (S-σύστημα:Spark Ignition) και με τη βοήθεια ενός συστήματος ανάφλεξης με φλόγα έναυσης που δημιουργείται από ένα βοηθητικό εγχυτήρα και ένα μπουζί πυρακτώσεως (ΡG-σύστημα: Pilot Flame with Glow Plug), το δεύτερο απελευθερώνει μεγαλύτερη ενέργεια και μεγαλώνει την περιοχή επαφής της φλόγας με το καύσιμο μείγμα, ενώ αυξάνει τη διάρκειά επαφής της φλόγας με το καύσιμο δίνοντας ποιοτικότερη καύση (Muroki, Moriyoshi et al. 2002). Στην Εικόνα 86 γίνεται μια σύγκριση των δύο αυτών μεθόδων. Στην περίπτωση της χρήσης κοινού σπινθηριστή, η διάρκεια του σπινθήρα είναι περίπου 1.8ms και η θερμική ενέργεια που εκλύεται δεν ξεπερνάει τα 100mJ. Στην περίπτωση με το μπουζί πυρακτώσεως και του εγχυτήρα παραγωγής της φλόγας, η ποσότητα έγχυσης είναι 3.5mm 3 ανά κύκλο. Συγκρίνοντας τα δυο αυτά συστήματα είναι εμφανές ότι η βοηθητική φλόγα απελευθερώνει περισσότερη θερμότητα ακριβώς μετά την ανάφλεξη και πετυχαίνει μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής και μεγαλύτερη διάρκεια επαφής της φλόγας με το καύσιμο μείγμα (>5ms). Στην περίπτωση της ανάφλεξης μικρής ποσότητας καυσίμου ( mm 3 /κύκλο), το ΡG-σύστημα έδωσε μεγαλύτερη πίεση καύσης και μεγαλύτερο ρυθμό έκλυσης θερμότητας από το S-σύστημα. Όμως, όταν η ποσότητα της έγχυσης αυξήθηκε στα 16mm 3 /κύκλο, δημιουργώντας πλουσιότερο μείγμα, η διαφορά αυτή στην απόδοση της καύσης εξαλείφθηκε. Στο S-σύστημα, η αστοχία της καύσης αυξάνεται ραγδαία όταν η εγχεόμενη ποσότητα καυσίμου είναι 12.5mm 3 /κύκλο ή χαμηλότερη. Αντιθέτως, για το ΡGσύστημα δεν παρουσιάζεται καμία αστοχία της καύσης για όλο το εύρος τιμών εγχεόμενης ποσότητας καυσίμου. Αυτό συμβαίνει επειδή η φλόγα που προκαλεί την ανάφλεξη επιτρέπει τη σταθερότητα της καύσης για μεγάλο εύρος λ. Όταν όμως η ποσότητα που αναφλέγεται φτάνει τα 14.5mm 3 /κύκλο, η διαφορά των δύο συστημάτων στο βαθμό αστοχίας της καύσης γίνεται ελάχιστη έως και μηδενική.

93 Ε.Ε.Θ. 95 Εικόνα 86: Απεικόνιση της ταχύτητας ανάφλεξης για τους δύο τύπους ανάφλεξης Για μικρή ποσότητα εγχεόμενου καυσίμου παρατηρήθηκε ότι το S-σύστημα έχει μια αρκετά χαμηλότερη ταχύτητα καύσης από το ΡG-σύστημα. Παρόλα αυτά, η ταχύτητα του S-συστήματος έφτασε την ταχύτητα του ΡG-συστήματος όταν χρησιμοποιούνταν πλουσιότερα μείγματα. Όταν η ποσότητα του καυσίμου έφτασε τα 16mm 3 /κύκλο, οι ταχύτητες των δύο συστημάτων εξισορροπήθηκαν τελείως. Στο S-σύστημα, ο πυρήνας της φλόγας δημιουργείται γύρω από το ηλεκτρόδιο και η φλόγα διαδίδεται στην περιοχή του πλούσιου μείγματος ενώ το μέτωπο της φλόγας δε φτάνει στην πίσω γωνία του θαλάμου καύσης. Αντίθετα, στο ΡG-σύστημα, η καύση καλύπτει όλο τον όγκο του θαλάμου καύσης (Εικόνα 87). Εικόνα 87: Η διαδικασία της καύσης των συστημάτων S και PG

94 Ε.Ε.Θ. 96 Το PG-σύστημα παρουσίασε μεγαλύτερο πυρήνα φλόγας και καλύτερη κατανομή του καύσιμου μείγματος από ότι το S-σύστημα, καθώς και εντονότερη στροβιλότητα λόγω της ταχύτερης καύσης που προκαλείται από την ισχυρότερη ανάφλεξη. Από όλα τα παραπάνω γίνεται αντιληπτό ότι το σύστημα PG είναι πολύ καλύτερο από το S-σύστημα, καθώς η βοηθητική έγχυση οδηγεί σε ενεργοποίηση μεγαλύτερης περιοχής του θαλάμου καύσης και σε ταχύτερη διάδοση της φλόγας στην περιοχή του άκαυστου μείγματος. 13. ΥΠΕΡΠΛΗΡΩΣΗ ΤΟΥ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Όταν ένας περιστροφικός κινητήρας υπερπληρώνεται, επιτυγχάνεται αύξηση της αποδιδόμενης ισχύος. Η τοποθέτηση του στροβιλοσυμπιεστή στον κινητήρα έχει ως αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη ροή του αέρα εισαγωγής στον κινητήρα και μικρότερους ισοδύναμους λόγους ειδικότερα στα υψηλά φορτία (Bartrand and Willis 1992). Η απόδοση ενός ατμοσφαιρικού κινητήρα περιορίζεται από το βαθμό πλήρωσης και τις τριβές, ενώ η απόδοση ενός υπερπληρούμενου περιορίζεται από το ταίριασμα στροβιλοσυμπιεστή/κινητήρα, από τη μέγιστη επιτρεπόμενη πίεση του θαλάμου καύσης καθώς και από τα χαρακτηριστικά του συμπιεστή και του στροβίλου (Bartrand and Willis 1992, Jones 1992). Για την απόδοση της μέγιστης ισχύος των υπερπληρούμενων κινητήρων παίζουν σημαντικό ρόλο ο χρόνος εξαγωγής καθώς και η διατομή των θυρίδων εξαγωγής στα υψηλά φορτία και στις υψηλές στροφές (Jones 1992). Όταν όμως ο στρόβιλος αυξάνει πάρα πολύ την αντίσταση που βλέπουν τα καυσαέρια στην έξοδό τους, τα πλεονεκτήματα που προσφέρει ο στρόβιλος στον κινητήρα αναιρούνται (Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987). Παρακάτω αναλύονται τα συστήματα υπερπλήρωσης των περιστροφικών κινητήρων που εμφανίστηκαν από το 1987 έως και σήμερα ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΧΡΟΝΙΣΜΟΥ ΤΙSC (Timed Induction with Super Charge)(1987) Όταν ο περιστροφικός κινητήρας λειτουργεί με έναν στρόβιλο, η υστέρηση της τουρμπίνας είναι αναπόφευκτη, ειδικότερα κατά τη μετάβαση του κινητήρα από τις χαμηλές στροφές στις υψηλές (Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987). Αυτό το πρόβλημα εξαλείφθηκε με τη χρήση ενός μηχανικού συστήματος υπερπλήρωσης με αντλία αέρα η οποία έπαιρνε κίνηση από τον έκκεντρο άξονα εξόδου του κινητήρα. Όμως, για να γίνει πλήρης υπερπλήρωση του κινητήρα, η απαραίτητη ποσότητα αέρα μπορούσε να καλυφθεί μόνο με μία μεγάλου μεγέθους αντλία αέρα, η οποία όμως αύξανε τις τριβές, το μέγεθος και το βάρος του κινητήρα. Λόγω του χαρακτηριστικού της μεγαλύτερης ταχύτητας ανοίγματος της θυρίδας εξαγωγής που είχαν οι περιστροφικοί κινητήρες σε σχέση με το χρόνο ανοίγματος της βαλβίδας εξαγωγής των παλινδρομικών κινητήρων, ο κύριος στόχος ήταν να χρησιμοποιηθεί το κύμα πίεσης των καυσαερίων που δημιουργείται κατά το άνοιγμα της θυρίδας εξαγωγής έτσι ώστε να βελτιωθούν τα χαρακτηριστικά της πλήρωσης στις χαμηλές στροφές χωρίς να υπάρχει αρνητική επιρροή στα χαρακτηριστικά της πλήρωσης στις υψηλές στροφές.

95 Ε.Ε.Θ. 97 Προκειμένου λοιπόν να αυξηθεί η ταχύτητα των καυσαερίων στις χαμηλές στροφές χρησιμοποιήθηκε στρόβιλος με δύο χώρους εισαγωγής, όπου του ενός εκ των δύο η εισαγωγή εμποδίζεται (μέσω βαλβίδας) στις χαμηλές στροφές, έτσι ώστε να μειώνεται ο λόγος Δ/Α ( Διατομή της εισαγωγής προς την Απόσταση του κέντρου του στροβίλου από το κέντρο της διατομής της εισαγωγής). Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της ταχύτητας των καυσαερίων στις χαμηλές στροφές επιτυγχάνοντας 50% υψηλότερη πίεση ώσης (Tashima, Tadokoro et al. 1991). Παρόλα αυτά παρατηρήθηκε ότι η βελτιωμένη λειτουργία του στροβίλου ήταν κοντά στα όρια ασφαλούς λειτουργίας του και έτσι δεν μπορούσε να επέλθει σημαντική βελτίωση στην υπερπλήρωση του κινητήρα μόνο με τη βελτίωση του στροβίλου. Το σύστημα TISC (Timed Induction with Super Charge) παρουσίαζε αποδοτικότερη μηχανική υπερπλήρωση από τη συμβατική, καθώς χρησιμοποιούσε μια μικρή αντλία αέρα εκμεταλλευόμενη του σχεδιαστικού πλεονεκτήματος που είχε ο περιστροφικός κινητήρας (Εικόνα 88) (Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987). Εικόνα 88:Το σύστημα TISC Σε συνθήκες λειτουργίας με υψηλά φορτία, ο αέρας αντλείται στον κινητήρα με φυσική αναπνοή, μέσω της κύριας θυρίδας, και στο ΚΝΣ, η θυρίδα αυτή κλείνει ενώ ανοίγει μια περιστροφική βαλβίδα που διανέμει πεπιεσμένο αέρα μέσω της βοηθητικής θυρίδας. Επειδή η αντλία αέρα χειρίζεται μόνο ένα μικρό μέρος του επιτρεπόμενου αέρα, μια αντλία μικρού μεγέθους ήταν αρκετή. Έτσι, το πλεονέκτημα του μικρού μεγέθους που είχε ο περιστροφικός κινητήρας δε χανόταν. Το μικρό μέγεθος της αντλίας του αέρα σήμαινε μικρές απώλειες ισχύος για την κίνηση της μεγιστοποιώντας έτσι την αποδιδόμενη ισχύ. Επιπλέον, το σύστημα του χρονισμού εισαγωγής με υπερπλήρωση εξασφάλιζε ικανοποιητική πλήρωση στον κινητήρα και μεγάλη βελτίωση της ροπής κατά τη λειτουργία του από τις χαμηλές στις μεσαίες στροφές (Fujimoto, Tatsutomi et al. 1987).

96 Ε.Ε.Θ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΥΠΕΡΠΛΗΡΩΣΗΣ ΜΕ ΔΙΠΛΟ ΔΙΑΚΕΝΟ (1990) Εικόνα 89:Το σύστημα υπερπλήρωσης με διπλό χώρο υποδοχής των καυσαερίων Εικόνα 90:Το σύστημα υπερπλήρωσης με διπλό διάκενο Ένα άλλο σύστημα που μελετήθηκε, ήταν το σύστημα της Υπερπλήρωσης με διπλό διάκενο, το οποίο αποτελείται από ένα στρόβιλο με δύο ανεξάρτητους χώρους υποδοχής των καυσαερίων (Matsuda, Tadokoro et al. 1990). Με το σύστημα αυτό εξαλείφθηκε η ανάμειξη των καυσαερίων στις υψηλές στροφές μεταξύ των κυλίνδρων και ο όγκος της πολλαπλής εξαγωγής μειώθηκε, επιτρέποντας στο κύμα των καυσαερίων να εισέρχεται στο στρόβιλο χωρίς να εξασθενεί. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα στις υψηλές στροφές όταν ο όγκος των καυσαερίων είναι αρκετά μεγάλος, η απόδοση του στροβίλου αυξάνει, καθώς η αντίστασή τους και η υποπίεση του κινητήρα μειώνονται. Χρησιμοποιώντας στρόβιλο με διπλό χώρο υποδοχής με λόγο εμβαδόν/ακτίνας ίδιο με αυτόν ενός στροβίλου με ένα μόνο χώρο υποδοχής των καυσαερίων, είχε ως απότέλεσμα ο κινητήρας να αποδίδει μεγαλύτερη ισχύ στις υψηλές στροφές από ότι με τον απλό στρόβιλο. Ακόμα και στις χαμηλές στροφές όπου ο όγκος των καυσαερίων, η θερμική ενέργεια και η πίεση ήταν μικρότερα, το σύστημα της υπερπλήρωσης με το διπλό χώρο υποδοχής έκανε πλήρη χρήση του κύματος των καυσαερίων, δημιουργώντας πολύ μεγάλες πιέσεις παρά το μεγάλο μέγεθος του στροβίλου.

97 Ε.Ε.Θ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΙΠΛΟΥ ΥΠΕΡΠΛΗΡΩΤΗ ΣΕ ΣΕΙΡΑ (Sequential Twin Turbo System)(1991) Οι απαιτήσεις για υψηλότερη ισχύ και καλύτερη οικονομία καυσίμου στους κινητήρες των αυτοκινήτων έκανε τη Mazda να υπερπληρώσει τον περιστροφικό κινητήρα της με ένα σύστημα δύο στροβιλοσυμπιεστών εν σειρά (Sequential Twin Turbo System) ξεπερνώντας τα προβλήματα που παρουσιάστηκαν στα συμβατικά συστήματα turbo. Τα προβλήματα αυτά ήταν η ανεπαρκής ροπή στις χαμηλές στροφές και η παροδική μείωση της ροπής όταν έμπαινε σε λειτουργία και ο δεύτερος στρόβιλος. Το σύστημα αυτό περιελάμβανε δύο μονάδες υπερπλήρωσης (δυο στροβιλοσυμπιεστές), τον κύριο (PRY-TC) και το βοηθητικό (SRY-TC). Ο κύριος (PRY-TC) μπορούσε να βελτιώσει την απόκριση του συστήματος υπερπλήρωσης στις χαμηλές στροφές, καθώς η αδρανειακή λειτουργία του στροφείου ήταν μικρή. Ο βοηθητικός (SRY-TC) προστέθηκε για να λειτουργεί στις υψηλές στροφές προκειμένου να μειώσει την αντίσταση των καυσαερίων στον πρώτο στρόβιλο και να εξασφαλίσει επαρκή χωρητικότητα αέρα στους δύο συμπιεστές. Ο κύριος λειτουργούσε στις χαμηλές στροφές, ενώ η λειτουργία και των δύο ήταν απαραίτητη όταν ο κινητήρας λειτουργούσε στις υψηλές στροφές. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της αποδιδόμενης ισχύος σε όλες τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα και ιδιαίτερα στη μεταβατική περίοδο επιτάχυνσης από τις χαμηλές στις υψηλές στροφές (Tashima, Tadokoro et al. 1991). Εικόνα 91: Το σύστημα του διπλού στροβιλοσυμπιεστή σε σειρά Η παραγόμενη ροπή από το στρόβιλο που έστρεφε το συμπιεστή ήταν ανάλογη του τετραγώνου της ταχύτητας των καυσαερίων. Η αύξηση της ταχύτητας των καυσαερίων που εισέρχονταν στο στρόβιλο είχαν ως αποτέλεσμα την αύξηση της απόδοσης του στροβίλου. Το μοναδικό πρόβλημα που παρουσιάστηκε στο σύστημα αυτό των δίδυμων στροβιλοσυμπιεστών ήταν η δυσκολία της ομαλής μετάβασης της λειτουργίας του συστήματος από τη λειτουργία του PRY-TC στις χαμηλές στροφές στη λειτουργία και των δύο, PRY-TC και SRY-TC, στις υψηλές στροφές. Όταν ο SRY-TC δεν έφτανε τις απαραίτητες στροφές κατά την έναρξη της λειτουργίας του, το σύστημα των δύο στροβιλοσυμπιεστών κλονιζόταν, καθώς η προσωρινή ισχύς και ροπή που παραγόταν δεν ήταν αρκετή ώστε να επιτευχθεί η υπερπλήρωση στον κινητήρα. Αυτό το πρόβλημα αντιμετωπίστηκε επιτυχώς με την προσθήκη δύο επιπλέον μηχανισμών, οι οποίοι λειτουργούσαν πριν την έναρξη της λειτουργίας του SRY-TC. Πρώτον, όταν λειτουργεί μόνο ο PRY-TC, η ρυθμιστική βαλβίδα εκκίνησης η οποία αρχικά είναι κλειστή αρχίζει βαθμιαία να ανοίγει προκειμένου να θέσει σε περιστροφή το στρόβιλο SRY-TC. Ένα μέρος των καυσαερίων οδηγούνται στο SRY-

ΜΕΚ ΙΙ Γ ΕΠΑΛ 29 / 04 / 2018

ΜΕΚ ΙΙ Γ ΕΠΑΛ 29 / 04 / 2018 Γ ΕΠΑΛ 29 / 04 / 2018 ΜΕΚ ΙΙ ΘΕΜΑ 1 ο 1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράμμα καθεμιάς από τις παρακάτω προτάσεις και δίπλα τη λέξη ΣΩΣΤΟ, αν είναι σωστή ή τη λέξη ΛΑΘΟΣ, αν είναι λανθασμένη. α. Ροπή

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (Παλινδρομικές Θερμικές Μηχανών)

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (Παλινδρομικές Θερμικές Μηχανών) ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ (Δ.Π.Θ.) ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΞΑΝΘΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (Παλινδρομικές Θερμικές Μηχανών) Διδάσκων: Δρ. Αναστάσιος Καρκάνης Μηχανολόγος

Διαβάστε περισσότερα

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ.

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ. ΜΑΘΗΜΑ: Μ.Ε.Κ. I ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ. Κινητήρες εσωτερικής καύσης. Τα αυτοκίνητα εφοδιάζονται με κινητήρες εσωτερικής καύσης δηλαδή κινητήρες στους οποίους η καύση και η παραγωγή

Διαβάστε περισσότερα

H MAN έδωσε την πρώτη δημόσια παρουσίαση της νέας μηχανής της ναυαρχίδας των φορτηγών της στην πρόσφατη έκθεση IAA Hanover CV.

H MAN έδωσε την πρώτη δημόσια παρουσίαση της νέας μηχανής της ναυαρχίδας των φορτηγών της στην πρόσφατη έκθεση IAA Hanover CV. Ο κινητήρας με την κωδική ονομασία D3876 θα προσφέρει ιπποδύναμη 520 hp (390 kw), 560 hp (420 kw) και 640 hp (470 kw), ενώ η μέγιστη ροπή που θα παράγεται μεταξύ 930 και 1350 rpm, λέγεται ότι θα καλύπτει

Διαβάστε περισσότερα

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ HMEΡΗΣΙΩΝ ΚΑΙ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ HMEΡΗΣΙΩΝ ΚΑΙ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ HMEΡΗΣΙΩΝ ΚΑΙ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ : «ΜΕΚ ΙΙ» ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΕΤΟΥΣ 2016-17 Ημερομηνία Εξέτασης: 15 Ιουνίου 2017 ΘΕΜΑ Α Α1. Μονάδες 15 Να

Διαβάστε περισσότερα

Κινητήρες βενζίνης από το μέλλον με 14:1 σχέση συμπίεσης Τελευταία Ενημέρωση Πέμπτη, 08 Μάρτιος :34

Κινητήρες βενζίνης από το μέλλον με 14:1 σχέση συμπίεσης Τελευταία Ενημέρωση Πέμπτη, 08 Μάρτιος :34 Μια νέα γενιά βενζινοκινητήρων με σχέση συμπίεσης 12:1, 13:1 και 14:1 είναι ήδη στην παραγωγή από την Mazda. Kαι όμως, κάτι που φαίνεται ακατόρθωτο, μια σχέση συμπίεσης 14:1 σε βενζινοκινητήρα, κατάφεραν

Διαβάστε περισσότερα

Κύκλοι λειτουργίας. μηχανών

Κύκλοι λειτουργίας. μηχανών εξεταστέα ύλη στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 7 η 5.2 Κύκλοι λειτουργίας μηχανών diesel 1. Ποιες είναι οι βασικές διαφορές του κύκλου λειτουργίας των 4-χ diesel σε σχέση με τις 4-χ βενζινομηχανές

Διαβάστε περισσότερα

ΑΕΝ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ :

ΑΕΝ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ : ΑΕΝ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ : 14-02-2017 ΘΕΜΑΤ Α ΕΞΕΤ ΑΣΕΩΝ ΝΑΥΤ ΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ Α ΕΞΑΜΗΝΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ: ΧΑΤΖΗΦΩΤΙΟΥ ΘΩΜΑΣ ΧΙΛΙΤΙΔΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΜΗΜΑ Α.. ΕΠΩΝΥΜΟ ΚΑΙ ΟΝΟΜΑ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟΥ:.. ΑΓΜ: ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤ

Διαβάστε περισσότερα

8η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΓΧΥΣΗΣ (ΙNJECTION)

8η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΓΧΥΣΗΣ (ΙNJECTION) 8η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΓΧΥΣΗΣ (ΙNJECTION) Ποιότητα καυσίμου Για την παραγωγή έργου (Κίνησης) από τους κινητήρες εσωτερικής καύσης χρησιμοποιούνται ως καύσιμη ύλη, κατά κύριο λόγο, οι υδρογονάνθρακες

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΟΜΗΧΑΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΜΒΟΛΟΦΟΡΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 Κυλινδροκεφαλή Βενζινοκινητήρων ΑΣΚΗΣΗ 2: ΚΥΛΙΝΔΡΟΚΕΦΑΛΗ

Διαβάστε περισσότερα

3 ο κεφάλαιο. κύκλος λειτουργίας. των Μ Ε Κ. Εξεταστέα ύλη πανελλαδικών στις ερωτήσεις από 1 η έως και 24 η

3 ο κεφάλαιο. κύκλος λειτουργίας. των Μ Ε Κ. Εξεταστέα ύλη πανελλαδικών στις ερωτήσεις από 1 η έως και 24 η Εξεταστέα ύλη πανελλαδικών στις ερωτήσεις από 1 η έως και 24 η Μόνο διδακτέα η ύλη των ερωτήσεων 25 και 26 3 ο κεφάλαιο κύκλος λειτουργίας των Μ Ε Κ 1. Τι είναι οι ΜΕΚ; και Πώς παράγεται η μηχανική ενέργεια

Διαβάστε περισσότερα

ΚΑΡΑΓΚΙΑΟΥΡΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ

ΚΑΡΑΓΚΙΑΟΥΡΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΜΕΚ ΙΙ / Γ ΕΠΑΛ 17/03/2019 ΚΑΡΑΓΚΙΑΟΥΡΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΘΕΜΑ 1 ο 1. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράμμα καθεμιάς από τις παρακάτω προτάσεις και δίπλα τη λέξη ΣΩΣΤΟ, αν είναι σωστή ή τη λέξη ΛΑΘΟΣ, αν είναι

Διαβάστε περισσότερα

Υπολογισμός Κινητήρα

Υπολογισμός Κινητήρα ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΚΑΙ ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΤΡΑ 2006 Εργασία στη Δυναμική Μηχανών και Μηχανισμών: Υπολογισμός Κινητήρα Φοιτητές: Ιωαννίδης Νικόλαος 4655 Σφακιανάκης

Διαβάστε περισσότερα

ΜΗΧΑΝΕΣ ΠΛΟΙΟΥ ΙΙ Γ ΕΠΑΛ 29 / 04 / ΘΕΜΑ 1 ο

ΜΗΧΑΝΕΣ ΠΛΟΙΟΥ ΙΙ Γ ΕΠΑΛ 29 / 04 / ΘΕΜΑ 1 ο Γ ΕΠΑΛ 29 / 04 / 2018 ΜΗΧΑΝΕΣ ΠΛΟΙΟΥ ΙΙ ΘΕΜΑ 1 ο 1) Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση, τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή ή

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 4 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 4 ΣΕΛΙ ΕΣ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΝΕΟ ΚΑΙ ΠΑΛΑΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΚΑΙ HMEΡΗΣΙΩΝ ΚΑΙ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α A ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙ ΙΚΟΤΗΤΑΣ ΟΜΑ Α Β ) ΤΡΙΤΗ 31

Διαβάστε περισσότερα

Χαρακτηριστικά. λειτουργίας. μηχανών

Χαρακτηριστικά. λειτουργίας. μηχανών εξεταστέα ύλη στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 16 η 5.4 Χαρακτηριστικά λειτουργίας μηχανών Diesel 1. Πώς γίνεται η αυτανάφλεξη καύση του πετρελαίου ; 247 Η αυτανάφλεξη του καυσίμου στις πετρελαιομηχανές,

Διαβάστε περισσότερα

ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ / ΙΟΥΝΙΟΥ 2014

ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ / ΙΟΥΝΙΟΥ 2014 ΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΜΑΚΑΡΙΟΣ Γ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ: 2013 2014 ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ / ΙΟΥΝΙΟΥ 2014 Κατεύθυνση: Θεωρητική Μάθημα: Τεχνολογία Αυτοκινήτων Κλάδος: Μηχανολογία Ειδικότητα: Μηχανική Αυτοκινήτων

Διαβάστε περισσότερα

εξεταστέα ύλη στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 7 η 4.1 Κύκλος λειτουργίας σπειροειδή διαγράμματα πραγματικής λειτουργίας

εξεταστέα ύλη στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 7 η 4.1 Κύκλος λειτουργίας σπειροειδή διαγράμματα πραγματικής λειτουργίας εξεταστέα ύλη στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 7 η 4.1 Κύκλος λειτουργίας σπειροειδή διαγράμματα πραγματικής λειτουργίας 1. Τι ονομάζεται χρόνος σε έναν παλινδρομικό κινητήρα; 70 ΕΠΑΛ 2012 Σε έναν

Διαβάστε περισσότερα

12. Δυναμομέτρηση Εμβολοφόρου Βενζινοκινητήρα με τη χρήση Υδραυλικής Πέδης Νερού

12. Δυναμομέτρηση Εμβολοφόρου Βενζινοκινητήρα με τη χρήση Υδραυλικής Πέδης Νερού 12. Δυναμομέτρηση Εμβολοφόρου Βενζινοκινητήρα με τη χρήση Υδραυλικής Πέδης Νερού Προαπαιτούμενες γνώσεις: (α) Θεωρητικές γνώσεις κατάστρωσης Ενεργειακού Ισολογισμού Μ.Ε.Κ. και (β) Θεωρητικές γνώσεις για

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΟΜΗΧΑΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΜΒΟΛΟΦΟΡΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1 Βασικά χαρακτηριστικά Εμβολοφόρων Μηχανών ΑΣΚΗΣΗ

Διαβάστε περισσότερα

1. Τί ονομάζουμε καύσιμο ή καύσιμη ύλη των ΜΕΚ; 122

1. Τί ονομάζουμε καύσιμο ή καύσιμη ύλη των ΜΕΚ; 122 Απαντήσεις στο: Διαγώνισμα στο 4.7 στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 13 η 1. Τί ονομάζουμε καύσιμο ή καύσιμη ύλη των ΜΕΚ; 122 Είναι διάφοροι τύποι υδρογονανθράκων ΗC ( υγρών ή αέριων ) που χρησιμοποιούνται

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 9

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 9 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΟΜΗΧΑΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΜΒΟΛΟΦΟΡΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 9 Δίχρονοι Πετρελαιοκινητήρες ΑΣΚΗΣΗ 9: ΔΙΧΡΟΝΟΣ

Διαβάστε περισσότερα

1. Από ποια μέρη αποτελείται η περιστροφική αντλία πετρελαίου ; Πώς διανέμεται το καύσιμο στους διάφορους κυλίνδρους ;

1. Από ποια μέρη αποτελείται η περιστροφική αντλία πετρελαίου ; Πώς διανέμεται το καύσιμο στους διάφορους κυλίνδρους ; Απαντήσεις στο διαγώνισμα του 6 ου κεφαλαίου 1. Από ποια μέρη αποτελείται η περιστροφική αντλία πετρελαίου ; 197 1. τον κινητήριο άξονα ( περιστρέφεται με τις μισές στροφές του στροφάλου για 4-χρονο κινητήρα

Διαβάστε περισσότερα

ΑΕΝ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ :

ΑΕΝ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ : ΑΕΝ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ : 10-03-2017 ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΝΑΥΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ Α ΕΞΑΜΗΝΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ: ΧΑΤΖΗΦΩΤΙΟΥ ΘΩΜΑΣ ΧΙΛΙΤΙΔΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΜΗΜΑ Α.. ΕΠΩΝΥΜΟ ΚΑΙ ΟΝΟΜΑ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟΥ:.. ΑΓΜ: ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ

Διαβάστε περισσότερα

ε = = 9,5 =, γ=1,4, R = 287 J/KgK, Q = Cv ΔT = P2 Εξισώσεις αδιαβατικών μεταβολών: T [Απ: (β) 1571,9 Κ, 4808976 Pa, (γ) 59,36%, (δ) 451871,6 Pa] ΛΥΣΗ

ε = = 9,5 =, γ=1,4, R = 287 J/KgK, Q = Cv ΔT = P2 Εξισώσεις αδιαβατικών μεταβολών: T [Απ: (β) 1571,9 Κ, 4808976 Pa, (γ) 59,36%, (δ) 451871,6 Pa] ΛΥΣΗ ΑΣΚΗΣΗ Μείμα αέρα-καυσίμου σε στοιχειομετρική αναλοία εκλύει θερμότητα 5 Kcl/Kg κατά τη καύση του εντός κυλίνδρου ΜΕΚ που λειτουρεί βασιζόμενη στο θερμοδυναμικό κύκλο του Otto. Ο βαθμός συμπίεσης της μηχανής

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006 ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΟΥ ΔΟΚΙΜΙΟΥ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006 ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΟΥ ΔΟΚΙΜΙΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006 ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΟΥ ΔΟΚΙΜΙΟΥ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα: Τεχνολογία

Διαβάστε περισσότερα

Για να ικανοποιηθούν οι σημερινές απαιτήσεις αναπτύχθηκε ένα

Για να ικανοποιηθούν οι σημερινές απαιτήσεις αναπτύχθηκε ένα Συστήματα Ψεκασμού Για να ικανοποιηθούν οι σημερινές απαιτήσεις αναπτύχθηκε ένα σύστημα συνεχούς ψεκασμού βενζίνης, στο οποίο η ποσότητα της βενζίνης που ψεκάζεται βρίσκεται σε άμεση σχέση με την ποσότητα

Διαβάστε περισσότερα

Απαντήσεις στο διαγώνισμα του 3 ου κεφαλαίου 3.2.4-3.2.5 3.3-3.4 3.5-3.5.1 1. Ποιος είναι ο προορισμός του στροφαλοφόρου άξονα και πως κατασκευάζεται; 59 Ο προορισμός του στροφαλοφόρου άξονα είναι να μετατρέπει

Διαβάστε περισσότερα

απαντήσεις Τι ονομάζεται ισόθερμη και τι ισόχωρη μεταβολή σε μια μεταβολή κατάστασης αερίων ; ( μονάδες 10 - ΕΠΑΛ 2009 )

απαντήσεις Τι ονομάζεται ισόθερμη και τι ισόχωρη μεταβολή σε μια μεταβολή κατάστασης αερίων ; ( μονάδες 10 - ΕΠΑΛ 2009 ) απαντήσεις Τι ονομάζεται ισόθερμη και τι ισόχωρη μεταβολή σε μια μεταβολή κατάστασης αερίων ; ( μονάδες 10 - ΕΠΑΛ 2009 ) ( σελ. 10 11 ΜΕΚ ΙΙ ) από φυσική Μια μεταβολή ονομάζεται : Ισόθερμη, εάν κατά τη

Διαβάστε περισσότερα

Απαντήσεις. α) Ειδικός όγκος (ν) είναι το πηλίκο του όγκου που καταλαμβάνει μια ποσότητα αερίου δια της μάζας του. Σελ. 9

Απαντήσεις. α) Ειδικός όγκος (ν) είναι το πηλίκο του όγκου που καταλαμβάνει μια ποσότητα αερίου δια της μάζας του. Σελ. 9 Απαντήσεις στα Θέματα των πανελληνίων 2013 στο μάθημα ΜΕΚ ΙΙ Θέμα Α Α1 α) Ειδικός όγκος (ν) είναι το πηλίκο του όγκου που καταλαμβάνει μια ποσότητα αερίου δια της μάζας του. Σελ. 9 Σωστό β) Για να περιοριστεί

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (IΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα Ημερομηνία Ώρα εξέτασης

Διαβάστε περισσότερα

Ισόθερμη, εάν κατά τη διάρκειά της η θερμοκρασία του αερίου παραμένει σταθερή

Ισόθερμη, εάν κατά τη διάρκειά της η θερμοκρασία του αερίου παραμένει σταθερή Με βάση το δίχρονο βενζινοκινητήρα που απεικονίζεται στο παρακάτω σχήμα, να γράψετε στο τετράδιό σας τους αριθμούς 1,2,3,4,5 από τη στήλη Α και δίπλα ένα από τα γράμματα α, β, γ, δ, ε, στ της στήλης Β,

Διαβάστε περισσότερα

Μ.Ε.Κ. Ι Μ.Ε.Κ.ΙΙ ΕΠΑΛ

Μ.Ε.Κ. Ι Μ.Ε.Κ.ΙΙ ΕΠΑΛ Μ.Ε.Κ. Ι Μ.Ε.Κ.ΙΙ ΕΠΑΛ Απαντήσεις Πανελλήνιων Εξετάσεων 2017-2018 ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΣ: ΒΑΝΤΣΗΣ Β. ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ ΠΕ17 ΘΕΜΑ Α. Α1. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο

Διαβάστε περισσότερα

Η ιστορία των μηχανών εσωτερικής καύσης, αρχίζει μόλις το 1860, τη. κατασκεύασε τον πρώτο πρακτικά χρησιμοποιήσιμο κινητήρα, από τον οποίο

Η ιστορία των μηχανών εσωτερικής καύσης, αρχίζει μόλις το 1860, τη. κατασκεύασε τον πρώτο πρακτικά χρησιμοποιήσιμο κινητήρα, από τον οποίο Εισαγωγή Ιστορική Αναδρομή Η ιστορία των μηχανών εσωτερικής καύσης, αρχίζει μόλις το 1860, τη χρονιά δηλαδή που ο Ζάν Ετιέν Λενουάρ, ένας Βέλγος εφευρέτης, κατασκεύασε τον πρώτο πρακτικά χρησιμοποιήσιμο

Διαβάστε περισσότερα

ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟ ΟΣ IOYNΙΟΥ 2013 ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ ΕΤΟΣ Γ ΕΞΑΜΗΝΟ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΕΩΣ ΑΡΙΘΜΟΣ ΜΗΤΡΩΟΥ... TMHMA Γ...

ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟ ΟΣ IOYNΙΟΥ 2013 ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ ΕΤΟΣ Γ ΕΞΑΜΗΝΟ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΕΩΣ ΑΡΙΘΜΟΣ ΜΗΤΡΩΟΥ... TMHMA Γ... Α.Ε.Ν ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟ ΟΣ IOYNΙΟΥ 2013 ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ ΕΤΟΣ 2012-2013 Γ ΕΞΑΜΗΝΟ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΕΩΣ ΟΝΟΜΑ... ΕΠΙΘΕΤΟ ΑΡΙΘΜΟΣ ΜΗΤΡΩΟΥ... TMHMA Γ... ΘΕΜΑΤΑ Καθε ερωτηση βαθµολογειται

Διαβάστε περισσότερα

Μηχανή εσωτερικής καύσης ή κινητήρας εσωτερικής καύσης ονομάζεται η κινητήρια θερμική μηχανή στην οποία η

Μηχανή εσωτερικής καύσης ή κινητήρας εσωτερικής καύσης ονομάζεται η κινητήρια θερμική μηχανή στην οποία η Μηχανή εσωτερικής καύσης ή κινητήρας εσωτερικής καύσης ονομάζεται η κινητήρια θερμική μηχανή στην οποία η καύση του καυσίμου γίνεται στο εσωτερικό σώμα της ίδιας της μηχανής, εξ ου και η ονομασία της,

Διαβάστε περισσότερα

Τι επιτρέπει ο μεταβλητός χρονισμός των βαλβίδων, που χρησιμοποιείται και τι επιτυγχάνεται με αυτόν ; ( μονάδες 8 ΤΕΕ 2002 )

Τι επιτρέπει ο μεταβλητός χρονισμός των βαλβίδων, που χρησιμοποιείται και τι επιτυγχάνεται με αυτόν ; ( μονάδες 8 ΤΕΕ 2002 ) Τι επιτρέπει ο μεταβλητός χρονισμός των βαλβίδων, που χρησιμοποιείται και τι επιτυγχάνεται με αυτόν ; ( μονάδες 8 ΤΕΕ 2002 ) σελ. 47 Μας επιτρέπει α) τη διαφοροποίηση των επικαλύψεων ανάλογα με τις στροφές

Διαβάστε περισσότερα

Τι περιλαμβάνουν τα καυσαέρια που εκπέμπονται κατά τη λειτουργία ενός βενζινοκινητήρα ; ( μονάδες 8 ΤΕΕ 2003 ) απάντ. σελ.

Τι περιλαμβάνουν τα καυσαέρια που εκπέμπονται κατά τη λειτουργία ενός βενζινοκινητήρα ; ( μονάδες 8 ΤΕΕ 2003 ) απάντ. σελ. Τι ονομάζεται ισόθερμη και τι ισόχωρη μεταβολή σε μια μεταβολή κατάστασης αερίων ; ( μονάδες 10 - ΕΠΑΛ 2009 ) απάντ. σε σημειώσεις από τα ΜΕΚ ΙΙ ή την φυσική Να δώστε τους ορισμούς των πιο κάτω μεταβολών

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ Α Α1. α - Λάθος β - Σωστό γ - Σωστό δ - Λάθος ε - Σωστό Α γ 2 - β 3 - ε 4 - στ 5 - α ΘΕΜΑ Β Β1.

ΘΕΜΑ Α Α1. α - Λάθος β - Σωστό γ - Σωστό δ - Λάθος ε - Σωστό Α γ 2 - β 3 - ε 4 - στ 5 - α ΘΕΜΑ Β Β1. ΘΕΜΑ Α Α1. α - Λάθος β - Σωστό γ - Σωστό δ - Λάθος ε - Σωστό Α2. 1 - γ 2 - β 3 - ε - στ 5 - α ΘΕΜΑ Β Β1. Β2. Οι βαλβίδες ασφαλείας στην αποθήκη καυσίμου (ρεζερβουάρ) ενός οχήματος χρησιμοποιούνται για

Διαβάστε περισσότερα

εξεταστέα ύλη στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 11 η 5.5 Τροφοδοσία Εκχυση καυσίμου των Diesel

εξεταστέα ύλη στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 11 η 5.5 Τροφοδοσία Εκχυση καυσίμου των Diesel εξεταστέα ύλη στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 11 η 5.5 Τροφοδοσία και Εκχυση καυσίμου των Diesel 1. Τι περιλαμβάνει το σύστημα τροφοδοσίας με καύσιμο των μηχανών diesel ; 255 δεξαμενή καυσίμου ή

Διαβάστε περισσότερα

1. Τι είναι οι ΜΕΚ και πώς παράγουν το μηχανικό έργο ; 8

1. Τι είναι οι ΜΕΚ και πώς παράγουν το μηχανικό έργο ; 8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο 1. Τι είναι οι ΜΕΚ και πώς παράγουν το μηχανικό έργο ; 8 Είναι θερμικές μηχανές που μετατρέπουν την χημική ενέργεια του καυσίμου σε θερμική και μέρος αυτής για την παραγωγή μηχανικού έργου,

Διαβάστε περισσότερα

Κινητήρες μιας νέας εποχής

Κινητήρες μιας νέας εποχής Κινητήρες μιας νέας εποχής H ABB παρουσιάζει μια νέα γενιά κινητήρων υψηλής απόδοσης βασισμένη στην τεχνολογία σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης. Η ΑΒΒ στρέφεται στην τεχνολογία κινητήρων σύγχρονης μαγνητικής

Διαβάστε περισσότερα

3 ο κεφάλαιο. καύσιμα και καύση

3 ο κεφάλαιο. καύσιμα και καύση 3 ο κεφάλαιο καύσιμα και καύση 1. Τι ονομάζουμε καύσιμο ; 122 Είναι διάφοροι τύποι υδρογονανθράκων ΗC ( υγρών ή αέριων ) που χρησιμοποιούνται από τις ΜΕΚ για την παραγωγή έργου κίνησης. Το καλύτερο καύσιμο

Διαβάστε περισσότερα

Γεωργικά Μηχανήματα (Εργαστήριο)

Γεωργικά Μηχανήματα (Εργαστήριο) Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου Γεωργικά Μηχανήματα (Εργαστήριο) Ενότητα 2 : Γεωργικός Ελκυστήρας Μέρη του κινητήρα Δρ. Δημήτριος Κατέρης Εργαστήριο 2 ο ΤΕΤΡΑΧΡΟΝΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ

Διαβάστε περισσότερα

Α.Ε.Ν ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΙΟΥΝΙΟΥ 2017 ΕΞΑΜΗΝΟ Γ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΕΩΣ ΟΝΟΜΑ..ΕΠΙΘΕΤΟ.Α.Γ.Μ.. Ερωτησεις

Α.Ε.Ν ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΙΟΥΝΙΟΥ 2017 ΕΞΑΜΗΝΟ Γ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΕΩΣ ΟΝΟΜΑ..ΕΠΙΘΕΤΟ.Α.Γ.Μ.. Ερωτησεις 1 Α.Ε.Ν ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΙΟΥΝΙΟΥ 2017 ΕΞΑΜΗΝΟ Γ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΕΩΣ ΟΝΟΜΑ..ΕΠΙΘΕΤΟ.Α.Γ.Μ.. Ερωτησεις 1. Ποτε η εμφανιζομενη τριβη μεταξυ των τριβομενων επιφανειων (κατά την ομαλη

Διαβάστε περισσότερα

Ψυκτικές Μηχανές 28/9/2012. Υποπλοίαρχος (Μ) Α.Δένδης ΠΝ 1. Ψυκτικές Μηχανές (4.1) Ψυκτικές Μηχανές (4.1) Ψυκτικές Μηχανές (4.1)

Ψυκτικές Μηχανές 28/9/2012. Υποπλοίαρχος (Μ) Α.Δένδης ΠΝ 1. Ψυκτικές Μηχανές (4.1) Ψυκτικές Μηχανές (4.1) Ψυκτικές Μηχανές (4.1) Ψυκτικές Μηχανές Συμπιεστες Επανάληψη 1. Ποιός είναι ο σκοπός λειτουργίας του συμπιεστή; 4 Συμπύκνωση 3 Εκτόνωση Συμπίεση 1 Ατμοποίηση 2 Υποπλοίαρχος (Μ) Α.Δένδης Π.Ν. 1 2 Επανάληψη 2. Ποιά μεγέθη του

Διαβάστε περισσότερα

ΝΑΥΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Γ ΕΠΑΛ 14 / 04 / ΘΕΜΑ 1 ο

ΝΑΥΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Γ ΕΠΑΛ 14 / 04 / ΘΕΜΑ 1 ο Γ ΕΠΑΛ 14 / 04 / 2019 ΝΑΥΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΘΕΜΑ 1 ο 1) Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση, τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή ή τη

Διαβάστε περισσότερα

ΒΑΘΜΟΣ : /100, /20 ΥΠΟΓΡΑΦΗ:

ΒΑΘΜΟΣ : /100, /20 ΥΠΟΓΡΑΦΗ: ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ: 2016-2017 ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ ΙΟΥΝΙΟΥ 2017 ΜΕΣΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΜΑΘΗΤΗ/ΤΡΙΑΣ:.... ΒΑΘΜΟΣ : /100, /20 ΥΠΟΓΡΑΦΗ: Επιτρεπόμενη διάρκεια

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: «ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ» ΕΠΑΛ

ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: «ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ» ΕΠΑΛ ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: «ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ» ΕΠΑΛ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α Α ) ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙ ΙΚΟΤΗΤΑΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α Β ) ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙ ΙΚΟΤΗΤΑΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α Β ) ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙ ΙΚΟΤΗΤΑΣ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α Α ) ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙ ΙΚΟΤΗΤΑΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α Β ) ΤΕΤΑΡΤΗ 3 ΙΟΥΝΙΟΥ 2009 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΕΣ

Διαβάστε περισσότερα

Κινητήρες Αεροσκαφών Ι

Κινητήρες Αεροσκαφών Ι ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΕΘΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΠΑΙ ΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ Ευάγγελος Καρέλας, Ιωάννης Τριαντάφυλλος, Γρηγόριος Φρέσκος Κινητήρες Αεροσκαφών Ι ΤΕΧΝΙΚΑ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΗΡΙΑ Β Τάξη 1 ου Κύκλου

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΛ ΤΕΤΑΡΤΗ 19 ΙΟΥΝΙΟΥ 2019 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΕΣ ΠΛΟΙΟΥ ΙΙ

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΛ ΤΕΤΑΡΤΗ 19 ΙΟΥΝΙΟΥ 2019 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΕΣ ΠΛΟΙΟΥ ΙΙ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΛ ΤΕΤΑΡΤΗ 19 ΙΟΥΝΙΟΥ 2019 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΕΣ ΠΛΟΙΟΥ ΙΙ ΘΕΜΑ A A1. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιό σας, δίπλα στο γράμμα

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α Β ) ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙ ΙΚΟΤΗΤΑΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α Β ) ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙ ΙΚΟΤΗΤΑΣ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α Α ) ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙ ΙΚΟΤΗΤΑΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α Β ) ΤΕΤΑΡΤΗ 3 ΙΟΥΝΙΟΥ 2009 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΕΣ

Διαβάστε περισσότερα

Συστήματα μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής. Τα συστήματα μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής παρουσιάζουν τα

Συστήματα μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής. Τα συστήματα μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής παρουσιάζουν τα Συστήματα μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής Τα συστήματα μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής παρουσιάζουν τα τελευταία χρόνια ραγδαία αύξηση στους κινητήρες παραγωγής. Χρησιμοποιούνται ως μέσα βελτίωσης της ροπής

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 3 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 3 ΣΕΛΙ ΕΣ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΝΕΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ HMEΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΤΡΙΤΗ 24 ΜΑΪΟΥ 2016 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ ΙΙ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΤΡΕΙΣ (3) ΘΕΜΑ Α Α1. Να

Διαβάστε περισσότερα

Κύκλος Diesel και Μηχανές Εσωτερικής Καύσης Εισαγωγικά: Γενικά:

Κύκλος Diesel και Μηχανές Εσωτερικής Καύσης Εισαγωγικά: Γενικά: Κύκλος Diesel και Μηχανές Εσωτερικής Καύσης Εισαγωγικά: Η πετρελαιομηχανή είναι μια μηχανή εσωτερικής καύσης που μετατρέπει τη θερμική ενέργεια του πετρελαίου σε κινητική ενέργεια. Μοιάζει στα κύρια μέρη

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ: «Tα υβριδικά αυτοκίνητα»

ΘΕΜΑ: «Tα υβριδικά αυτοκίνητα» ΘΕΜΑ: «Tα υβριδικά αυτοκίνητα» Καράμπελα Καράπαπα Επιμέλεια εργασίας: Ζωή Ιωάννα ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΥΒΡΙΔΙΚΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ; Αυτός ο τύπος αυτοκινήτου ονομάζεται έτσι επειδή συνδυάζει δύο μορφές ενέργειας για να

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (Σύστημα Λίπανσης Σύστημα Ψύξης)

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (Σύστημα Λίπανσης Σύστημα Ψύξης) ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ (Δ.Π.Θ.) ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΞΑΝΘΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (Σύστημα Λίπανσης Σύστημα Ψύξης) Διδάσκων: Δρ. Αναστάσιος Καρκάνης Μηχανολόγος

Διαβάστε περισσότερα

2. Ποιο είναι το πρώτο βήμα της μεθοδολογίας διάγνωσης βλαβών ; 165

2. Ποιο είναι το πρώτο βήμα της μεθοδολογίας διάγνωσης βλαβών ; 165 Απαντήσεις στο διαγώνισμα του 5 ου κεφαλαίου 1. Τι εννοούμε με τον όρο διάγνωση ; 165 Με τον όρο διάγνωση εννοούμε τη μεθοδολογία που εφαρμόζουμε προκειμένου να εντοπίσουμε μια βλάβη σ ένα σύστημα λειτουργίας

Διαβάστε περισσότερα

ΠΘ/ΤΜΜΒ/ΕΘΘΜ - ΜΜ802 Γραπτή Δοκιμασία ώρα 12:00-14:30

ΠΘ/ΤΜΜΒ/ΕΘΘΜ - ΜΜ802 Γραπτή Δοκιμασία ώρα 12:00-14:30 ΠΘ/ΤΜΜΒ/ΕΘΘΜ - ΜΜ80 Γραπτή Δοκιμασία.06.07 ώρα 1:00-14:30 Επισυνάπτεται διάγραμμα με ισουψείς ειδικής κατανάλωσης καυσίμου [g/psh] στο πεδίο λειτουργίας του κινητήρα Diesel με προθάλαμο καύσης, OM61 της

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (IΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα Ημερομηνία Ώρα εξέτασης

Διαβάστε περισσότερα

Ν. Κυρτάτος, Καθηγητής ΕΜΠ, Δ/ντής ΕΝΜ, Γ. Παπαλάμπρου, Λέκτορας ΕΜΠ, Σ. Τοπάλογλου, ΥΔ ΣΝΜΜ/ΕΜΠ

Ν. Κυρτάτος, Καθηγητής ΕΜΠ, Δ/ντής ΕΝΜ, Γ. Παπαλάμπρου, Λέκτορας ΕΜΠ, Σ. Τοπάλογλου, ΥΔ ΣΝΜΜ/ΕΜΠ Η ΝΕΑ ΜΕΓΑΛΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΚΛΙΝΗ ΔΟΚΙΜΩΝ ΥΒΡΙΔΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΡΟΩΣΗΣ ΠΛΟΙΩΝ ΜΕ ΘΕΡΜΙΚΟΥΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΠΟΡΡΥΠΑΝΣΗΣ ΚΑΥΣΑΕΡΙΩΝ, ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΝΑΥΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΜΠ Ν. Κυρτάτος,

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5)

ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5) ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ HMEΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΤΕΤΑΡΤΗ 19 ΙΟΥΝΙΟΥ 2019 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΝΑΥΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (HMEΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΛ) ΜΗΧΑΝΕΣ ΠΛΟΙΟΥ ΙI (Δ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΕΡΙΩΝ. 1. Δώστε τον ορισμό τον τύπο και το διάγραμμα σε άξονες P v της ισόθερμης μεταβολής. σελ. 10. και

ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΕΡΙΩΝ. 1. Δώστε τον ορισμό τον τύπο και το διάγραμμα σε άξονες P v της ισόθερμης μεταβολής. σελ. 10. και ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΕΡΙΩΝ 1. Δώστε τον ορισμό τον τύπο και το διάγραμμα σε άξονες P v της ισόθερμης μεταβολής. σελ. 10 ορισμός : Ισόθερμη, ονομάζεται η μεταβολή κατά τη διάρκεια της οποίας η θερμοκρασία

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2010

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2010 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2010 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθηµα: Τεχνολογία και Ηλεκτρολογία/Ηλεκτρονικά

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα: Γοχημάτων ΑΘ.ΚΕΡΜΕΛΙΔΗΣ ΠΕ 12.04

Τμήμα: Γοχημάτων ΑΘ.ΚΕΡΜΕΛΙΔΗΣ ΠΕ 12.04 Είναι θερμικές μηχανές που μετατρέπουν την χημική ενέργεια του καυσίμου σε θερμική και μέρος αυτής για την παραγωγή μηχανικού έργου, προκαλώντας την περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα. α) ανάλογα με το

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 15

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 15 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΟΜΗΧΑΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΜΒΟΛΟΦΟΡΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ I ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 15 Μέτρηση συμπίεσης βενζινοκινητήρα με τη χρήση

Διαβάστε περισσότερα

ΩΡΕΣ ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΑΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ : 2 Σ

ΩΡΕΣ ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΑΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ : 2 Σ Ο.Α.Ε.Δ. Τ.Ε.Ε. ΜΑΘΗΤΕΙΑΣ Α ΚΥΚΛΟΥ ΣΧΕΔΙΟ Μ.Ε.Κ. ΚΑΙ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ ΩΡΕΣ ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΑΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ : 2 Σ ΤΟΜΕΑΣ : ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΟΣ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ : ΜΗΧΑΝΩΝ &ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Ο.Α.Ε.Δ. / ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ Α4 Γ ΤΑΞΗ ΑΘΗΝΑ

Διαβάστε περισσότερα

b) Ο όγκος του κυλίνδρου που περιέχεται μεταξύ της άνω επιφάνειας του εμβόλου στο Κ.Ν.Σ και της κάτω επιφάνειας

b) Ο όγκος του κυλίνδρου που περιέχεται μεταξύ της άνω επιφάνειας του εμβόλου στο Κ.Ν.Σ και της κάτω επιφάνειας 1. Η εισαγωγή αποτελεί την: a) Δευτερη φαση λειτουργιας της μηχανης b) Τεταρτη φαση λειτουργιας της μηχανης c) πρώτη φάση λειτουργίας της μηχανής 2. στην αρχη της φασης εισαγωγης το εμβολο βρισκεται στο:

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΝΕΟ ΚΑΙ ΠΑΛΑΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΝΕΟ ΚΑΙ ΠΑΛΑΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΝΕΟ ΚΑΙ ΠΑΛΑΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΚΑΙ HMEΡΗΣΙΩΝ ΚΑΙ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α A ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙ ΙΚΟΤΗΤΑΣ ΟΜΑ Α Β ) ΠΕΜΠΤΗ 2

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (Σύστημα Εισαγωγής Ψεκασμός Καυσίμου)

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (Σύστημα Εισαγωγής Ψεκασμός Καυσίμου) ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ (Δ.Π.Θ.) ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΞΑΝΘΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ( Ψεκασμός Καυσίμου) Διδάσκων: Δρ. Αναστάσιος Καρκάνης Μηχανολόγος Μηχανικός Μέλος

Διαβάστε περισσότερα

στην συμπίεση των diesel η πίεση και η θερμοκρασία είναι κατά πολύ μεγαλύτερες. η καύση των diesel γίνεται με αυτανάφλεξη και με σταθερή πίεση

στην συμπίεση των diesel η πίεση και η θερμοκρασία είναι κατά πολύ μεγαλύτερες. η καύση των diesel γίνεται με αυτανάφλεξη και με σταθερή πίεση Απαντήσεις στις: Ερωτήσεις του κεφ. 5.2 1. Ποιες είναι οι βασικές διαφορές του κύκλου λειτουργίας των 4-χ diesel σε σχέση με τις 4-χ βενζινομηχανές Α - στη φάση της συμπίεσης και Β - στη φάση της καύσης

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5)

ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5) ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ HMEΡΗΣΙΩΝ Δ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΑΥΤΟΤΕΛΩΝ ΕΙΔΙΚΩΝ ΤΜΗΜΑΤΩΝ & ΤΜΗΜΑΤΩΝ ΣΥΝΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΤΕΤΑΡΤΗ 20 ΙΟΥΝΙΟΥ 2018 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΕΣ ΠΛΟΙΟΥ ΙI

Διαβάστε περισσότερα

Γεωργικά Μηχανήματα (Εργαστήριο)

Γεωργικά Μηχανήματα (Εργαστήριο) Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου Γεωργικά Μηχανήματα (Εργαστήριο) Ενότητα 4 : Γεωργικός Ελκυστήρας Σύστημα Λιπάνσεως Δρ. Δημήτριος Κατέρης Εργαστήριο 4 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΛΙΠΑΝΣΗΣ Το

Διαβάστε περισσότερα

Ανακτήθηκε από την ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ

Ανακτήθηκε από την ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ HMEΡΗΣΙΩΝ Δ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΑΥΤΟΤΕΛΩΝ ΕΙΔΙΚΩΝ ΤΜΗΜΑΤΩΝ & ΤΜΗΜΑΤΩΝ ΣΥΝΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΤΕΤΑΡΤΗ 20 ΙΟΥΝΙΟΥ 2018 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΕΣ ΠΛΟΙΟΥ ΙI

Διαβάστε περισσότερα

Αναφορά Αριστοποίησης

Αναφορά Αριστοποίησης Θαλής ΤΕΙ Καβάλας - Nanocapillary Αναφορά Αριστοποίησης MIS 375233 1 P a g e Κατά το χρονικό διάστημα από 1.1.2012 έως και 31.6.2013 δημιουργήθηκε το πρωτότυπο περιστρεφόμενο κελί για τη διενέργεια των

Διαβάστε περισσότερα

Απαντήσεις στις ερωτήσεις του 3 ου κεφαλαίου

Απαντήσεις στις ερωτήσεις του 3 ου κεφαλαίου Απαντήσεις στις ερωτήσεις του 3 ου κεφαλαίου 1 η. Πώς διακρίνονται τα συστήματα ψεκασμού ανάλογα με την κατασκευή και τον τρόπο λειτουργίας τους ; διακρίνονται σε : * μηχανικά ( μηχανοϋδραυλικά ) * συνδυασμένα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ : «ΜΕΚ ΙΙ»

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ : «ΜΕΚ ΙΙ» ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ HMEΡΗΣΙΩΝ ΚΑΙ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α A ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙ ΙΚΟΤΗΤΑΣ ΟΜΑ Α Β ) ΘΕΜΑ A ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ : «ΜΕΚ ΙΙ» Ημερομηνία Εξέτασης:

Διαβάστε περισσότερα

2 ο κεφάλαιο. φυσικές έννοιες. κινητήριες μηχανές

2 ο κεφάλαιο. φυσικές έννοιες. κινητήριες μηχανές 2 ο κεφάλαιο φυσικές έννοιες κινητήριες μηχανές 1. Τι μπορεί να προκαλέσει η επίδραση μιας δύναμης, πάνω σ ένα σώμα ; 21 Την μεταβολή της κινητικής του κατάστασης ή την παραμόρφωσή του. 2. Πώς καθορίζεται

Διαβάστε περισσότερα

UNIT INJECTOR SYSTEM ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ DIESEL

UNIT INJECTOR SYSTEM ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ DIESEL ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ DIESEL 1 Από την παλιά στη νέα εποχή Από τους συμβατικούς στους σύγχρονους πετρελαιοκινητήρες ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ DIESEL 2 Rudolf Diesel 1858-1913 Κατοχύρωσε την εφεύρεσή του το 1892 Ο πρώτος λειτουργήσιμος

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (Παλινδρομικές Θερμικές Μηχανών) (Βασικοί Υπολογισμοί)

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (Παλινδρομικές Θερμικές Μηχανών) (Βασικοί Υπολογισμοί) ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ (Δ.Π.Θ.) ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΞΑΝΘΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ (Παλινδρομικές Θερμικές Μηχανών) (Βασικοί Υπολογισμοί) Διδάσκων: Δρ. Αναστάσιος Καρκάνης Μηχανολόγος

Διαβάστε περισσότερα

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΦΟΙΤΗΤΩΝ: ΑΣΚΑΛΟΠΟΥΛΟΥ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ ΧΑΤΖΗΠΑΡΑ ΕΙΣΗ ΓΕΩΡΓΙΟΥ. Επιβλέπων καθηγητής: Κωνσταντίνος Ζορµπάς

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΦΟΙΤΗΤΩΝ: ΑΣΚΑΛΟΠΟΥΛΟΥ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ ΧΑΤΖΗΠΑΡΑ ΕΙΣΗ ΓΕΩΡΓΙΟΥ. Επιβλέπων καθηγητής: Κωνσταντίνος Ζορµπάς ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΤΗΣ ΕΞΑΤΜΙΣΗΣ ΚΑΙ ΧΡΗΣΗ ΘΕΡΜΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΙΑΤΑΞΗΣ ΓΙΑ ΑΝΑΚΤΗΣΗ ΑΠΟΡΡΙΠΤΟΜΕΝΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΑΠΟ ΤΟΝ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΗΡΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΑΠΟΦΟΙΤΩΝ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑ.Λ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ : «ΜΕΚ ΙΙ»

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΑΠΟΦΟΙΤΩΝ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑ.Λ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ : «ΜΕΚ ΙΙ» ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΑΠΟΦΟΙΤΩΝ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑ.Λ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ : «ΜΕΚ ΙΙ» Θέμα Α Ημερομηνία Εξέτασης: 6 Ιουνίου 2015 Α1. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν,

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα: Γοχημάτων ΑΘ.ΚΕΡΜΕΛΙΔΗΣ ΠΕ 12.04

Τμήμα: Γοχημάτων ΑΘ.ΚΕΡΜΕΛΙΔΗΣ ΠΕ 12.04 Τα αίτια είναι: η αύξηση της θερμοκρασίας κατά τη λειτουργία του κινητήρα, το είδος του υλικού κατασκευής και η φθορά μετά από πολλές ώρες λειτουργίας. Τα αποτελέσματα είναι: να μεταβάλλεται το διάκενο

Διαβάστε περισσότερα

Απαντήσεις στο : Διαγώνισμα στο 4.7

Απαντήσεις στο : Διαγώνισμα στο 4.7 Απαντήσεις στο : Διαγώνισμα στο 4.7 από την 26 η έως και την 37 η 26. Ποιος είναι ο σκοπός του συστήματος τροφοδοσίας καυσίμου; 126-127 Ο σκοπός του συστήματος τροφοδοσίας καυσίμου είναι η άντληση καυσίμου

Διαβάστε περισσότερα

Απαντήσεις στο: Διαγώνισμα στο 4.8 ερωτ. από 1 η - 26 η

Απαντήσεις στο: Διαγώνισμα στο 4.8 ερωτ. από 1 η - 26 η Απαντήσεις στο: Διαγώνισμα στο 4.8 ερωτ. από 1 η - 26 η 1. Ποιος είναι ο σκοπός του συστήματος ανάφλεξης; 148 Σκοπός του συστήματος ανάφλεξης είναι η παραγωγή ηλεκτρικού σπινθήρα την κατάλληλη χρονική

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ HMEΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ HMEΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ HMEΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΣΑΒΒΑΤΟ 15 ΙΟΥΝΙΟΥ 2019 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ (HMEΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΛ) ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΙΙ (Δ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Διαβάστε περισσότερα

Οι απαντήσεις να συµπληρωθούν στο πίνακα στο τέλος των πολλαπλών επιλογών

Οι απαντήσεις να συµπληρωθούν στο πίνακα στο τέλος των πολλαπλών επιλογών Α.Ε.Ν ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΙΟΥΝΙOY 2017 ΑΚΑ ΗΜΑΙΚΟ ΕΤΟΣ 2016 2017 Μ.Ε.Κ ΙΙΙ & ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΟΡΩΝ ΜΗΧ/ΣΙΟΥ ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΤ ΟΝΟΜΑ...... ΕΠΙΘΕΤΟ..... ΑΡΙΘΜΟ ΜΗΤΡΩΟΥ..... Οι απαντήσεις να συµπληρωθούν

Διαβάστε περισσότερα

Εισηγητής : Κουμπάκης Βασίλης Μηχανολόγος Μηχανικός

Εισηγητής : Κουμπάκης Βασίλης Μηχανολόγος Μηχανικός Εισηγητής : Κουμπάκης Βασίλης Μηχανολόγος Μηχανικός ΣΚΟΠΟΣ Οι αντλίες οι συμπιεστές και η ανεμιστήρες ανήκουν σε μία οικογένεια μηχανών. Σκοπός των μηχανών αυτής της οικογένειας είναι να προσδώσουν ενέργεια

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 4 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 4 ΣΕΛΙ ΕΣ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΝΕΟ ΚΑΙ ΠΑΛΑΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΚΑΙ HMEΡΗΣΙΩΝ ΚΑΙ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ (ΟΜΑ Α A ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙ ΙΚΟΤΗΤΑΣ ΟΜΑ Α

Διαβάστε περισσότερα

Νέα σειρά Porter. euro

Νέα σειρά Porter. euro Νέα σειρά Porter euro 6 euro 6 euro 6 ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΙΣΧΥΣ* ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΡΟΠΗ* Νέος Κινητήρας Ο νέος κινητήρας MultiTech Euro 6 είναι η τέλεια απάντηση της Piaggio στον τομέα των βενζινοκίνητων οχημάτων επαγγελματικής

Διαβάστε περισσότερα

Το Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα. Motor Challenge

Το Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα. Motor Challenge ΕΥΡΩΠΑΪΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Γενική Διεύθυνση Ενέργειας και Μεταφορών Προώθηση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας & Διαχείριση Ζήτησης Το Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα Motor Challenge Ενότητα Συστημάτων Συμπιεσμένου Αέρα 1.

Διαβάστε περισσότερα

Εργ.Αεροδυναμικής,ΕΜΠ. Καθ. Γ.Μπεργελές

Εργ.Αεροδυναμικής,ΕΜΠ. Καθ. Γ.Μπεργελές Μηχανολογικές Συσκευές και Εγκαταστάσεις Ενέργεια ( Κινητήριες μηχανές- ενεργειακές μηχανές- Θερμοτεχνική) Περιβάλλον ( Αντιρρυπαντική τεχνολογία) Μεταφορικά μέσα ( Αυτοκίνητα- Αεροπλάνα-ελικόπτερα) Βιοιατρική

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΡΟΠΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΡΟΠΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Ένας που κατασκευάζεται ώστε να παρουσιάζει μεγάλη αντίσταση δρομέα η ροπή εκκίνησης του είναι αρκετά υψηλή αλλά το ίδιο υψηλή είναι και η ολίσθηση του στις κανονικές συνθήκες λειτουργίας Όμως επειδή Pconv=(1-s)PAG,

Διαβάστε περισσότερα

Περιεχόμενα. 2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ. Περιορισμοί του 1ου νόμου. Γένεση - Καταστροφή ενέργειας

Περιεχόμενα. 2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ. Περιορισμοί του 1ου νόμου. Γένεση - Καταστροφή ενέργειας ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ I Περιεχόμενα This 1000 hp engine photo is courtesy of Bugatti automobiles. 2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στον 2ο Θερμοδυναμικό Νόμο Θερμικές Μηχανές: Χαρακτηριστικά-

Διαβάστε περισσότερα

Κωδικοί Ρ01ΧΧ και Ρ02ΧΧ

Κωδικοί Ρ01ΧΧ και Ρ02ΧΧ Κωδικοί Ρ01ΧΧ και Ρ02ΧΧ κωδικός P0010 P0011 P0012 P0013 P0014 P0015 P0020 P0021 P0022 P0023 P0065 P0066 P0067 P0100 P0101 P0102 P0103 P0105 Περιγραφή βλάβης - εξάρτημα Πλευρά 1, Ρύθμιση εκκεντροφόρου Πλευρά

Διαβάστε περισσότερα

εξεταστέα ύλη στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 13 η 4.6 κυλινδρισμός σχέση συμπίεσης πίεση συμπίεσης

εξεταστέα ύλη στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 13 η 4.6 κυλινδρισμός σχέση συμπίεσης πίεση συμπίεσης εξεταστέα ύλη στις ερωτήσεις από την 1 η έως και την 13 η 4.6 κυλινδρισμός σχέση συμπίεσης πίεση συμπίεσης 1. Τι ονομάζεται ως κυλινδρισμός ενός κινητήρα και σε τι μονάδες τον μετράμε; 118 ορισμός : Κυλινδρισμός

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2008

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2008 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2008 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα: Τεχνολογία και Ηλεκτρολογία/Ηλεκτρονικά

Διαβάστε περισσότερα

Μελέτη προβλημάτων ΠΗΙ λόγω λειτουργίας βοηθητικών προωστήριων μηχανισμών

Μελέτη προβλημάτων ΠΗΙ λόγω λειτουργίας βοηθητικών προωστήριων μηχανισμών «ΔιερΕΥνηση Και Aντιμετώπιση προβλημάτων ποιότητας ηλεκτρικής Ισχύος σε Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) πλοίων» (ΔΕΥ.Κ.Α.Λ.Ι.ΩΝ) πράξη ΘΑΛΗΣ-ΕΜΠ, πράξη ένταξης 11012/9.7.2012, MIS: 380164, Κωδ.ΕΔΕΙΛ/ΕΜΠ:

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 1 η. r 1. Σε κύκλο ισόογκης καύσης (OTTO) να αποδειχθούν ότι: Οθεωρητικόςβαθμόςαπόδοσηςείναι:. Η μέση θεωρητική πίεση κύκλου είναι:. th 1.

ΑΣΚΗΣΗ 1 η. r 1. Σε κύκλο ισόογκης καύσης (OTTO) να αποδειχθούν ότι: Οθεωρητικόςβαθμόςαπόδοσηςείναι:. Η μέση θεωρητική πίεση κύκλου είναι:. th 1. ΑΣΚΗΣΗ η Σε κύκλο ισόοκης καύσης (OO) να αποδειχθούν ότι: Οθεωρητικόςβαθμόςαπόδοσηςείναι:. Η μέση θεωρητική πίεση κύκλου είναι:. q R q q tot ΑΣΚΗΣΗ η Δ tot q q q ( ) cv ( ) cv q q q ΑΣΚΗΣΗ η q q Από αδιαβατικές

Διαβάστε περισσότερα