Π Σ Τ Υ Η Α Κ Ζ Δ Ρ Γ Α Η Α

Transcript

1 Σ. Δ. Η. ΑΝΑΣΟΛΗΚΖ ΜΑΚΔΓΟΝΗΑ & ΘΡΑΚΖ ΥΟΛΖ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΩΝ ΔΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΜΖΜΑ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΑ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΤ ΚΑΗ Φ.Α. ΜΖΥΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΖΥΑΝΗΚΩΝ Σ.Δ. ΚΑΣΔΤΘΤΝΖ: ΜΖΥΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΖΥΑΝΗΚΩΝ Σ.Δ. ΣΟΜΔΑ ΔΝΔΡΓΔΗΑ ΚΑΗ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝΣΟ Π Σ Τ Υ Η Α Κ Ζ Δ Ρ Γ Α Η Α ΘΔΜΑ: ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΚΗΝΖΣΖΡΔ ΚΑΗ ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΔ ΑΤΣΟΚΗΝΖΣΩΝ. ΤΓΚΡΗΣΗΚΖ ΑΝΑΛΤΖ ΚΑΗ ΠΑΡΟΤΗΑΖ ΠΟΤΓΑΣΖ: ΣΡΔΚΑ ΝΔΚΣΑΡΗΟ του ΠΔΣΡΟ (4972) ΔΠΗΒΛΔΠΩΝ ΚΑΘΖΓΖΣΖ: ΗΩΑΝΝΖ Θ. ΑΡΑΜΠΑΣΕΖ ΚΑΒΑΛΑ ΓΔΚΔΜΒΡΗΟ 2013

2 ΠΡΟΛΟΓΟ Ο ιόγνο επηινγήο ηνπ ζέκαηνο ηεο Πηπρηαθήο κνπ Εξγαζίαο «Πεηξειαηνθηλεηήξεο & βελδηλνθηλεηήξεο απηνθηλήηωλ. Σπγθξηηηθή αλάιπζε θαη παξνπζίαζε» είλαη ε ζπνπδαηόηεηα ηωλ ζπζηεκάηωλ απηώλ θαη ε ζπκβνιή ηνπο ζηε κειινληηθή πεξαηηέξω κείωζε ηωλ ξύπωλ ζηνπο θηλεηήξεο απηνθηλήηωλ θαζώο θαη ε αύμεζε ε αζθάιεηα ζηελ νδήγεζε. Η όιν θαη κεγαιύηεξε αλάγθε γηα κείωζε ηωλ ξύπωλ, ε νπνία πξνθαιείηαη από ηελ απμαλόκελε παξαγωγή θαη θπθινθνξία ηωλ απηνθηλήηωλ, νδήγεζε ηα ηειεπηαία ρξόληα ηελ απηνθηλεηνβηνκεραλία ζε εληαηηθέο πξνζπάζεηεο λα κεηώζεη ηνπο ξύπνπο ζηνπο θηλεηήξεο. Έρεη ζεκεηωζεί ξαγδαία εμέιημε ζηελ ηερλνινγία ηωλ θηλεηήξωλ, κε απνηέιεζκα λα έρνπλ γίλεη αξθεηά πην ηζρπξνί, θηιηθόηεξνη ζην πεξηβάιινλ θαη πεξηζζόηεξν αζόξπβνη θαη νκαινί ζηε ιεηηνπξγία ηνπο. Σην ζεκείν απηό ήζεια λα επραξηζηήζω ζεξκά ηνλ θαζεγεηή κνπ θ. Ιωάλλε Αξακπαηδή γηα ηελ ακέξηζηε βνήζεηα, ηηο πξνηξνπέο θαη ηηο πνιύηηκεο ζπκβνπιέο ηνπ θαηά ηελ δηάξθεηα εθπόλεζεο ηεο εξγαζίαο κνπ. Επίζεο επραξηζηώ ηδηαίηεξα θαη όινπο εθείλνπο πνπ ζπλέβαιαλ κε ηνλ έλα ή ηνλ άιιν ηξόπν ζηελ νινθιήξωζε ηεο εξγαζίαο κνπ. Νεθηάξηνο Τξέζθα

3 ΠΗΝΑΚΑ ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΧΝ ΣΗΣΛΟ ΔΛΗΓΑ ΔΗΑΓΧΓΖ.. 9 ΗΣΟΡΗΚΑ ΣΟΗΥΔΗΑ ΓΗΑ ΣΟΤ ΚΗΝΖΣΖΡΔ 9 Δ.1 Κηλεηήξεο.θά ικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. Δ.1.1 Κηλεηήξεο Δζσηεξηθήο Καχζεο Δ.1.2 Ηιεθηξνθηλεηήξεο Δ.1.3 Η εμέιημε ησλ θηλεηήξσλ εζσηεξηθήο θαχζεο Δ.1.4 Κηλεηήξαο Stirling Δ.2 Κηλεηήξαο Lenoir Δ.3 Βελδηλνθηλεηήξαο Otto...θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. Δ.3.1 Αηκνζθαηξηθφο θηλεηήξαο κε ειεχζεξν έκβνιν θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. Δ.3.2 Η ίδξπζε ηεο αλψλπκεο εηαηξίαο Deutz AG θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. Δ.3.3 Νενο θηλεηήξαο Δ.3.4 Αχμεζε ηζρχο... θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. Δ.3.5 Σν εξγνζηάζην Deutz.. θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. ελίδα 1

4 Δ.4 Ο Πεηξειαηνθηλεηήξαο Diesel..15 Δ.4.1 Λεηηνπξγία πεηξειαηνθηλεηήξα... θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. Δ.4.2 Ο Rudolf Diesel (Νηίδει, ) θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. Δ.4.3 Ολνκαζία πεηξειαηνθηλεηήξα Diesel... θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. Δ.4.4 Σαμηλφκεζε ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ... θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. ΚΔΦΑΛΑΗΟ Ο ΚΤΚΛΟ ΛΔΗΣΟΤΡΓΗΑ ΣΧΝ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΚΗΝΖΣΖΡΧΝ Υξόλνη πεηξειαηνθηλεηήξσλ. 23 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2... θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. ΠΔΡΗΓΡΑΦΖ ΣΧΝ ΜΔΡΧΝ ΣΧΝ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΚΗΝΖΣΖΡΧΝ ΚΑΗ ΟΗ ΓΗΑΦΟΡΔ ΣΟΤ ΜΔ ΣΟΤ ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΔ Πεξηγξαθή ησλ βαζηθώλ κεξώλ ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ....θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο Καηαπνλήζεηο ησλ εκβφισλ.. θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο Η δηακφξθσζε ησλ ζαιάκσλ θαχζεο ελίδα 2

5 2.1.3 Οη βνεζεηηθνί ζάιακνη θαχζεο θαη ν ξφινο ηνπο... θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο Σν ηδηαίηεξν ζχζηεκα ηξνθνδνζίαο... θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. 2.2 Γίρξνλνη Πεηξειαηνθηλεηήξεο Γηαθνξέο ζηα θύξηα κέξε κεηαμύ θηλεηήξα βελδίλεο θαη πεηξειαίνπ Γηαθνξέο ζηε ζρεδίαζε θαη ηηο δηαζηάζεηο Γηαθνξέο ζηα θηλεηά κέξε Πιενλεθηήκαηα-Μεηνλεθηήκαηα ηνπ πεηξειαίνπ σο θαύζηκν ζε ζρέζε κε ηε βελδίλε Πιενλεθηήκαηα Μεηνλεθηήκαηα Κηλεηήξεο κεηαβιεηήο ζρέζεο ζπκπίεζεο Λεηηνπξγία θηλεηήξα κε κεηαβιεηή ζρέζε ζπκπίεζεο...θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο Η εμέιημε ηεο έξεπλαο γηα ηνπο θηλεηήξεο κεηαβιεηήο ζρέζεο ζπκπίεζεο... θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο. ελίδα 3

6 ΚΔΦΑΛΑΗΟ ΥΔΓΗΑΜΟ ΘΑΛΑΜΧΝ ΚΑΤΔΧ-ΑΜΔΟ ΦΔΚΑΜΟ-ΤΣΖΜΑΣΑ ΣΡΟΦΟΓΟΗΑ ΚΑΤΗΜΟΤ Δηζαγσγή ζηνπο ζαιάκνπο θαύζεσο Η θνηιφηεηα ηνπ εκβφινπ Άκεζνο ςεθαζκόο Υαξαθηεξηζηηθά ηνπ άκεζνπ ςεθαζκνχ...θάικα! Γελ έρεη νξηζηεί ζειηδνδείθηεο Λεηηνπξγία άκεζνπ ςεθαζκνχ πζηήκαηα άκεζνπ ςεθαζκνύ χζηεκα αληιίαο-αθξνθπζίνπ (UIS) Σχπνη έγρπζεο ζπζηήκαηνο αληιίαο- αθξνθπζίνπ χζηεκα Common Rail (CRS) Γεληθά χζηεκα Common Rail (CRS) ζηα επαγγεικαηηθά απηνθίλεηα Γνκή ηνπ ζπζηήκαηνο Common Rail Λεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο Common Rail...54 ελίδα 4

7 Ηιεθηξνληθφ έιεγρνο ιεηηνπξγίαο (EDC) Aληιίεο πεηξειαίνπ κε ειεθηξνληθφ έιεγρν ιεηηνπξγίαο Αληιία ρακειήο πίεζεο Αληιία έγρπζεο ζε ζεηξά Σξνθνδνζία Έγρπζε Καπζίκνπ Δγρπηήξεο Πξνζέξκαλζε θαπζίκνπ κίγκαηνο...72 ΚΔΦΑΛΑΗΟ ΟΗ ΡΤΠΟΗ ΣΟΤ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΚΗΝΖΣΖΡΔ Γεληθά Δηζαγσγή ζηνπο ξχπνπο Πνηεο είλαη νη βιαβεξέο ζπλέπεηεο ησλ ξχπσλ πνπ αλαθέξνληαη ζην πξφηππν Euro Ση πξνβιέπεη ην πξφηππν Euro 5 ηεο Δπξσπατθήο Έλσζεο Ομείδηα ηνπ αδψηνπ (NOx) Οη πεηξειαηνθηλεηήξεο θαη νη θαηαιχηεο Σα απνηειέζκαηα ηνπ ζπζηήκαηνο HC-SCR Καπλφο ή αηζάιε Η ζχγρξνλε αληηξξππαληηθή ηερλνινγία ζηνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο.83 ελίδα 5

8 Καηαιχηεο νμπγφλσζεο Καηαιχηεο απνζήθεπζεο ληηξνμεηδίσλ Φίιηξα ζσκαηηδίσλ (DPF) χζηεκα δνζνιφγεζεο κέζνπ αλαγσγήο (Denoxtronic) χζηεκα δνζνιφγεζεο κέζνπ αλαγσγήο Denoxtronic χζηεκα δνζνιφγεζεο κέζνπ αλαγσγήο Denoxtronic Departronic Καηαιχηεο SCR (Selective Catalytic Reduction = Δπηιεθηηθή Καηαιπηηθή Μεηαηξνπή) Πεξηγξαθή ζπζηεκάησλ AdBlue (VW, MercedesBenz)..94 ΠΡΟΣΑΔΗ - ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ ΠΗΝΑΚΑ ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΧΝ ΔΗΚΟΝΧΝ ΔΗΑΓΧΓΖ ΔΛΗΓΑ Δεν βρέθηκαν καταχωρήςεισ πίνακα εικόνων. ελίδα 6

9 ΔΗΑΓΧΓΖ ΗΣΟΡΗΚΑ ΣΟΗΥΔΗΑ ΓΗΑ ΣΟΤ ΚΗΝΖΣΖΡΔ Δ.1 Κηλεηήξεο Δ.1.1 Κηλεηήξεο Δζσηεξηθήο Καύζεο Κηλεηήξεο εζσηεξηθήο θαχζεο νλνκάδνληαη εθείλεο νη θηλεηήξηεο κεραλέο πνπ κεηαηξέπνπλ άκεζα ηελ απνζεθεπκέλε ζην θαχζηκν ρεκηθή ελέξγεηα ζε θηλεηηθή, ζε αληηδηαζηνιή κε ηηο αηκνκεραλέο, ζηηο νπνίεο παξέρεηαη ζηνλ αηκφ ζεξκηθή ελέξγεηα πςειήο ζεξκνθξαζίαο απφ ηελ (εμσηεξηθή) θαχζε θάξβνπλνπ, μχινπ θιπ. Η ηδέα ηνπ θηλεηήξα εζσηεξηθήο θαχζεο ήηαλ λα ππξνδνηεζεί έλα κίγκα εχθιεθησλ αεξίσλ ή πγξψλ, ην νπνίν ζα εθξήγλπηαη κέζα ζηνλ θχιηλδξν θαη ζα θηλεί έηζη έλα έκβνιν. Οη θηλεηήξεο εζσηεξηθήο θαχζεο εμειίρζεθαλ ζχληνκα ζε ζπκπαγείο επέιηθηεο κνλάδεο, πνπ αληηθαηέζηεζαλ ζηαδηαθά ηηο αηκνκεραλέο ζηηο κνλάδεο παξαγσγήο θαη ζηηο ειεθηξνπαξαγσγηθέο κνλάδεο, αιιά θπξίσο ζηα απηνθηλνχκελα κέζα κεηαθνξάο. Σν ζεκαληηθφ πιενλέθηεκα απηψλ ησλ θηλεηήξσλ (βαζκφο απνδφζεσο 20-50%), έλαληη ησλ ειεθηξνθηλεηήξσλ (βαζκφο απνδφζεσο 60-98%) έγθεηηαη ζηελ εχθνιε κεηαθνξά ηεο δεμακελήο θαπζίκνπ καδί κε ην φρεκα. Δ.1.2 Ζιεθηξνθηλεηήξεο Οη ειεθηξνθηλεηήξεο δελ κπνξνχλ λα ηξνθνδνηήζνπλ κηθξά θαη κεζαία νρήκαηα κε ηθαλνπνηεηηθέο ηζρείο, επεηδή ηα απνζεθεπηηθά κέζα ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο έρνπλ ρακειή ελεξγεηαθή ππθλφηεηα (απνζεθεπκέλε ελέξγεηα πξνο ελίδα 7

10 βάξνο). Γη' απηφ νη ειεθηξνθηλεηήξεο ηθαλήο ηζρχνο ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο ζε παξαγσγηθέο δηεξγαζίεο ή ζε πνιχ κεγάια νρήκαηα. Δ.1.3 Ζ εμέιημε ησλ θηλεηήξσλ εζσηεξηθήο θαύζεο Η εμέιημε ησλ θηλεηήξσλ εζσηεξηθήο θαχζεο πνπ ηξνθνδνηνχληαη κε πγξά θαχζηκα, έγηλε νπζηαζηηθά ζε ηξία βήκαηα, αξρίδνληαο κε ηνλ Jean-Josef Lenoir, πεξλψληαο απφ ην Nicolaus Oto (βελδηλνθηλεηήξαο) θαη θαηαιήγνληαο ζην Rudolf Diesel (πεηξειαηνθηλεηήξαο). ηε δεθαεηία ηνπ 1930 δειψζεθε απφ ηνλ Felix Wankel σο επξεζηηερλία έλαο λένο βελδηλνθηλεηήξαο γηα νρήκαηα, δηαθνξεηηθήο θηλεκαηηθήο απφ ηνπο πξνεγνχκελνπο, κε ηνλ νπνίν θαίλεηαη λα έρεη θιείζεη απηφο ν θχθινο. ηε δεθαεηία ηνπ 1940 αλαπηχρζεθαλ νη αεξηνζηξφβηινη εζσηεξηθήο θαχζεο (jet), κε δηαθνξεηηθή αξρή ιεηηνπξγίαο, νη νπνίνη ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο ζε αεξνπιάλα, ελψ νη βελδηλνθηλεηήξεο κπνξνχλ λα ιεηηνπξγήζνπλ απφ ηα ηέιε ηνπ 20νπ αηψλα θαη κε αέξην θαχζηκν. Δ.1.4 Κηλεηήξαο Stirling Έλα άιιν είδνο θηλεηήξα πνπ παξνπζηάζηεθε ζαλ επξεζηηερλία ήδε απφ ην έηνο 1816, είλαη δειαδή ν παιαηφηεξνο θηλεηήξαο εζσηεξηθήο θαχζεο, αιιά αλαπηχρζεθε κε αξγά βήκαηα, είλαη απηφο πνπ ιεηηνπξγεί κε ππέξζεξκν αέξα (θηλεηήξαο Stirling), ν νπνίνο είλαη νηθνινγηθά ν θαιχηεξνο, κπνξεί λα αμηνπνηήζεη νπνηνδήπνηε θαχζηκν, κέρξη θαη ηελ ειηαθή ελέξγεηα, αιιά πζηεξεί έλαληη ησλ γλσζηψλ θηλεηήξσλ γηα ηερληθνχο θαη νηθνλνκηθνχο ιφγνπο. πγθξηλφκελνο κε έλα θηλεηήξα εζσηεξηθήο θαχζεο o Stirling δίλεη κηθξή ηππνδχλακε θαη ξνπή ζε ζπλάξηεζε κε ην κέγεζνο θαη ην βάξνο ηνπ. Υξεηάδεηαη θάπνηνο ρξφλνο κέρξη λα δεζηαζεί γηα λα ιεηηνπξγήζεη θαη δελ κπνξεί λα αληηδξάζεη γξήγνξα ζην ρεηξηζκφ ηνπ γθαδηνχ. Απηφ εμεγεί γηαηί πνηέ δελ αληηθαηέζηεζε ηνλ ελίδα 8

11 αηκνθηλεηήξα (αθφκε πην αξγφ ζην "δέζηακα" αιιά πην δπλαηφ) ή ηνλ εζσηεξηθήο θαχζεο (πνιχ δπλαηφ, κε κεδεληθφ ρξφλν πξνζέξκαλζεο θαη κε άξηζηε απφθξηζε ζην γθάδη). Σνπνζεηψληαο ηνλ φκσο ζηελ αιπζίδα ησλ κπαηαξηψλ θαη ηνπ ειεθηξνθηλεηήξα απηά ηνπ ηα κεηνλεθηήκαηα γίλνληαη αδηάθνξα. Δ.2 Κηλεηήξαο Lenoir Η πξψηε επηηπρήο απφ ηηο πνιιέο παξάιιειεο πξνζπάζεηεο πνπ γίλνληαλ γηα ηελ θαηαζθεπή κηαο κεραλήο εζσηεξηθήο θαχζεο ήηαλ απηή ηνπ Γαιινβέιγνπ Jean- Josef Etienne Lenoir (Λελνπάξ, ). Ο Λελνπάξ παξνπζίαζε ην έηνο 1860 έλα κηθξφ φρεκα (εηθφλα Δ.1), ην νπνίν θηληφηαλ, ηθαλνπνηεηηθά γηα εθείλε ηελ επνρή, κε ηνλ θηλεηήξα ηνπ. Μέρξη ηφηε είραλ παξνπζηαζηεί κφλν νρήκαηα κε νγθψδε αηκνκεραλή (εμσηεξηθή θαχζε), πνπ ηα έθαλε δπζθίλεηα. Δηθφλα Δ.1 Σν φρεκα ηνπ Lenoir Ο θηλεηήξαο Λελνπάξ αμηνπνηνχζε ζαλ θαχζηκν ην θσηαέξην, πνπ εηζάγεηαη ζηνλ θχιηλδξν αλακεκεηγκέλν κε αέξα ζην πξψην ζηάδην ιεηηνπξγίαο, θαηά ην πξψην κηζφ ηεο δηαδξνκήο ηνπ εκβφινπ. Σν κίγκα απηφ ππξνδνηείηαη κε ειεθηξηθφ ζπηλζήξα θαη σζεί ην έκβνιν ζην ππφινηπν θνκκάηη ηεο δηαδξνκήο ηνπ. Καηά ηελ επηζηξνθή ηνπ εκβφινπ, ζηε κία πιεπξά ηνπ απσζνχληαη ηα θαπζαέξηα, ελψ ζηελ άιιε πιεπξά επαλαιακβάλεηαη ε δηαδηθαζία εηζαγσγήο ηνπ κίγκαηνο θσηαέξην-αέξαο. Ο βαζκφο ελίδα 9

12 απφδνζεο ηνπ θηλεηήξα Λελνπάξ ήηαλ φκσο πνιχ ρακειφο, πξάγκα πνπ δπζθφιεςε ηελ νηθνλνκηθή αμηνπνίεζή ηεο. Δ.3 Βελδηλνθηλεηήξαο Otto Δ.3.1 Αηκνζθαηξηθόο θηλεηήξαο κε ειεύζεξν έκβνιν Απφ ηε κεραλή ηνπ Λελνπάξ μεθίλεζε ν Γεξκαλφο Nikolaus Augustus Otto (εηθφλα Δ.2), κε ζπνπδέο ζε εκπνξηθά ζέκαηα θαη θαηαζθεχαζε έλα ηεηξάρξνλν βελδηλνθηλεηήξα, ην ιεγφκελν αηκνζθαηξηθφ θηλεηήξα κε ειεχζεξν έκβνιν, κε ηελ νηθνλνκηθή ζηήξημε ηνπ E. Langen. Σν έηνο 1867 παξνπζηάζηεθε απηφο ν θηλεηήξαο ζηελ παγθφζκηα έθζεζε ηνπ Παξηζηνχ θαη, παξά ηε ζνξπβψδε ιεηηνπξγία ηνπ, πήξε έλα ρξπζφ βξαβείν, γηαηί είρε θαηά 60% κεησκέλε θαηαλάισζε θαπζίκνπ. Έηζη απέθηεζε ν Όην ηε θήκε λα έρεη θαηαζθεπάζεη ηνλ πξψην θηλεηήξα κε ηθαλνπνηεηηθφ βαζκφ απφδνζεο. Δπηβεβαηψζεθε δε άιιε κηα θνξά ε «αξρή», φπσο κε ηελ αηκνκεραλή θ.ά., λα εθεπξίζθεη έλαο Γάιινο κία κεραλή, ε νπνία λα βειηηψλεηαη θαη ηειεηνπνηείηαη απφ 'Άγγινπο θαη Γεξκαλνχο... Δηθφλα Δ.2 Nikolaus Augustus Otto (Όηην, ) Δ.3.2 Ζ ίδξπζε ηεο αλώλπκεο εηαηξίαο Deutz AG ελίδα 10

13 Η κεγάιε δήηεζε γηα ηνπο θηλεηήξεο ηνπ Όην νδήγεζε ζηελ ίδξπζε απφ ηνλ Λάλγθελ ηεο αλψλπκεο εηαηξίαο Deutz AG ζηελ Κνισλία, ην έηνο 1872, ε νπνία είρε ζηφρν ηε καδηθή παξαγσγή θηλεηήξσλ. ήκεξα απηή ε εηαηξία έρεη εμειηρζεί ζε πξσηνπφξν θαηαζθεπαζηή κεραλψλ θάζε κεγέζνπο θαη ιεηηνπξγηθήο αξρήο! Τπεχζπλνο γηα ηε ζρεδίαζε ήηαλ ν Wilhelm Maybach (Μάηκπαρ, ) θαη γηα ηελ παξαγσγή ν Gottlieb Daimler (Νηάηκιεξ, ). Σν έηνο 1874 έθηαζε ε κεληαία παξαγσγή ηνπο 80 θηλεηήξεο, αιιά ζην ηέινο ηνπ ίδηνπ έηνπο πξνέθπςε εκπνξηθφ πξφβιεκα: απηνί νη θηλεηήξεο κε ηζρχ πεξί ηα 2 kw (~2,7 PS) δελ ήηαλ ζε ζέζε λα θαιχςνπλ ηηο αλάγθεο ησλ βηνηερληψλ θαη κηθξψλ βηνκεραληψλ. Γηα λα αληηκεησπηζηνχλ απηά ηα πξνβιήκαηα, έπξεπε λα βειηησζεί ν θηλεηήξαο ηνπ εξγνζηαζίνπ Deutz θαη γηα ην ζθνπφ απηφ δεκηνπξγήζεθε έλα «Σκήκα Δξεπλψλ», ηνπ νπνίνπ ηε ιεηηνπξγία αλέιαβε ν Όην. Έηζη έγηλε δπλαηή ε κειέηε γηα ηελ θαηαζθεπή θηλεηήξσλ πνπ είρε δηαθνπεί απφ ην Δ.3.3 Νένο θηλεηήξαο Ήδε ην έηνο 1876 παξνπζίαζε ν Όην ην «λέν θηλεηήξα», φπσο νλνκαδφηαλ γηα πνιχ θαηξφ ν ηεηξάρξνλνο βελδηλνθηλεηήξαο, κε ηνλ νπνίν έθιεηζε νξηζηηθά ε επνρή ησλ πξψηκσλ θηλεηήξσλ. Κχξην πιενλέθηεκά ηνπ ήηαλ ε ζπκπίεζε ηνπ κίγκαηνο θαπζίκνπ-αέξα, κηα αξρή πνπ δελ άιιαμε κέρξη ηηο εκέξεο καο, παξά ηηο πάκπνιιεο ηξνπνπνηήζεηο θαη βειηηψζεηο. Η πεξηνδηθά επαλαιακβαλφκελε δηεξγαζία ζηνλ ηεηξάρξνλν θηλεηήξα Όην είλαη ε αθφινπζε: Ο θχιηλδξνο γεκίδεη κε θαχζηκν θαη αέξα. Σν έκβνιν ζπκπηέδεη ην κίγκα, θαη απηφ ππξνδνηείηαη (ειεθηξηθφο ζπηλζεξηζηήο, κπνπδί). Οπφηε δηαζηέιιεηαη ην θαηγφκελν κίγκα θαη απσζεί ην έκβνιν, παξάγνληαο έξγν. ελίδα 11

14 Σα θαπζαέξηα εμάγνληαη απφ ηνλ θχιηλδξν. Απηέο νη ιεηηνπξγίεο εθηεινχληαη ζε 4 θάζεηο (ρξφλνπο) θαη γη' απηφ ν θηλεηήξαο νλνκάδεηαη ηεηξάρξνλνο. Μία άιιε εθδνρή ηνπ θηλεηήξα Όην είλαη ν δίρξνλνο, ν νπνίνο ρξεζηκνπνηείηαη πιένλ κφλν ζε πνιχ κηθξά νρήκαηα θαη άιιεο κνλάδεο κηθξήο ηζρχνο. Δ.3.4 Αύμεζε ηζρύο Ο Μάηκπαρ πνπ ήηαλ ππεχζπλνο γηα ην ζρεδηαζκφ ησλ θηλεηήξσλ ζην εξγνζηάζην Deutz, βειηίσζε δηάθνξεο ηερληθέο ιεπηνκέξεηεο απηνχ ηνπ θηλεηήξα θαη ήδε ην έηνο 1876 ηνλ παξνπζίαζε ζηελ αγνξά κε ην φλνκα Deutz-A-Motor. Η ηζρχο ηνπ ήηαλ πάιη πεξί ηα 2 kw, αιιά κε θαιχηεξν βαζκφ απφδνζεο. Σν ακέζσο επφκελν έηνο απμήζεθε ε ηζρχο ζηα 3,5 kw (~5 PS) θαη ε εκπνξηθή επηηπρία ηνπ έδσζε ηε δπλαηφηεηα γηα πεξηζζφηεξεο βειηηψζεηο. Γηάθνξεο εηαηξίεο ζηε Γεξκαλία θαη ην εμσηεξηθφ έιαβαλ άδεηα θαηαζθεπήο ηνπ ηεηξάρξνλνπ θηλεηήξα θη έηζη δηαδφζεθε ηαρχηαηα ε ρξήζε ηνπ ζε δηάθνξεο παξαγσγηθέο κεραλέο. Δηθφλα Δ.3 Γίθπθιν κε θηλεηήξα Όην Δ.3.5 Σν εξγνζηάζην Deutz ελίδα 12

15 Όπσο ζπκβαίλεη ζπρλά κε ηηο κεγάιεο αλαηξνπέο, ην εξγνζηάζην Deutz δελ κπφξεζε λα πξνζαξκνζηεί εχθνια ζηελ παξαγσγή ηεο λέαο κεραλήο, γηαηί νη εγθαηαζηάζεηο παξαγσγήο ηνπ παιηνχ θηλεηήξα Όην δελ είραλ αθφκα απνζβεζηεί. Ο Νηάηκιεξ θαη ν Μάηκπαρ απνρψξεζαλ θαηφπηλ απηνχ θαη ίδξπζαλ ην έηνο 1882 κηα λέα εηαηξία ζην Cannstatt, θνληά ζηε ηνπηγθάξδε, φπνπ άξρηζε λα παξάγεηαη ν λένο ειαθξχο θαη πνιχζηξνθνο βελδηλνθηλεηήξαο κε ηθαλνπνηεηηθή ηζρχ, πνπ ήηαλ θαηάιιεινο γηα νρήκαηα. Γχν ρξφληα κεηά, ην έηνο 1885, θπθινθφξεζε έλα δίηξνρν κε ηνλ θηλεηήξα Όην θαη ην έηνο 1886 θπθινθφξεζαλ ηα πξψηα νρήκαηα κε θηλεηήξα κε πγξφ θαχζηκν. Μ απηή ηελ επηηπρία άξρηζε λα κεηψλεηαη ην ελδηαθέξνλ γηα ηα αηκνθίλεηα νρήκαηα θαη άξρηζε ε επνρή ησλ βελδηλνθίλεησλ πνπ δηαξθεί, κε έλα πιήζνο βειηηψζεσλ θαη ηξνπνπνηήζεσλ, κέρξη ζήκεξα. Οη ζεκεξηλνί βελδηλνθηλεηήξεο γηα νρήκαηα έρνπλ βαζκφ απφδνζεο (ρεκηθή ζε κεραληθή ελέξγεηα) ζηελ πεξηνρή ηηκψλ 20-50%. Με ηηο ηξηβέο ζηα κεραληθά κέξε ηνπ νρήκαηνο θαη ησλ ειαζηηθψλ ζην έδαθνο ν ζπλνιηθφο βαζκφο απφδνζεο ελφο νρήκαηνο είλαη αθφκα κηθξφηεξνο. Δ.4 Ο Πεηξειαηνθηλεηήξαο Diesel Δ.4.1 Λεηηνπξγία πεηξειαηνθηλεηήξα ηνλ πεηξειαηνθηλεηήξα Diesel δελ εηζάγεηαη εχθιεθην κίγκα θαπζίκνπ-αέξα, ην νπνίν ππξνδνηείηαη, αιιά δηαρέεηαη ην θαχζηκν κε ηζρπξή πεξίζζεηα αέξα, ην νπνίν ζπκππθλψλεηαη κε κηα ζρέζε 25:1 θαη απηναλαθιέγεηαη ζηε ζεξκνθξαζία ησλ o C. Δίλαη πξνθαλέο φηη νη θηλεηήξεο απηνί πξέπεη λα αληέρνπλ ζε πνιχ πςειέο πηέζεηο, πξάγκα πνπ ζηε δεθαεηία ηνπ 1890 δελ ήηαλ εχθνιν λα πινπνηεζεί. Κχξηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ πεηξειαηνθηλεηήξα: ελίδα 13

16 Σν θαχζηκν θαη ν αέξαο αλακηγλχνληαη ζηνλ θχιηλδξν. Λφγσ ηεο πςειήο ζπκπίεζεο ππεξζεξκαίλεηαη ην θαχζηκν κίγκα θαη απηαλαθιέγεηαη. Η ηζρχο ηνπ θηλεηήξα ξπζκίδεηαη κε ηελ πνζφηεηα ηνπ εηζεξρφκελνπ θαπζίκνπ. Δ.4.2 Ο Rudolf Diesel (Νηίδει, ) Απηφο ν θηλεηήξαο αλαθνηλψζεθε σο επξεζηηερλία ην έηνο 1892 απφ ην Γεξκαλφ κεραληθφ Rudolf Diesel (Νηίδει, )(εηθφλα Δ.4) θαη κειεηήζεθε ζηα έηε κε ρξεκαηηθή ππνζηήξημε ηεο εηαηξίαο Friedrich Krupp AG. Σν 1893 εμεξξάγε έλαο θηλεηήξαο ζην εξγαζηήξην, ιφγσ ησλ πνιχ πςειψλ πηέζεσλ ιεηηνπξγίαο θαη κφλν ηπραία γιχησζε ν Νηήδει ην ζάλαην. Σν πξψην ιεηηνπξγηθά νινθιεξσκέλν δείγκα κε θαιφ βαζκφ απφδνζεο θαη εμνηθνλφκεζε θαπζίκνπ, θαηαζθεπάζηεθε ζην εξγνζηάζην ηεο εηαηξίαο MAN ζηελ πφιε Augsburg ηεο Βαπαξίαο. Αξγφηεξα ηδξχζεθαλ εξγνζηάζηα ζε δηάθνξεο επξσπατθέο πφιεηο γηα ηε καδηθή παξαγσγή πεηξειαηνθηλεηήξσλ. Σν έηνο 1908 θαηαζθεπάζηεθαλ, αθελφο ν πξψηνο κηθξνχ κεγέζνπο θηλεηήξαο γηα ειαθξηά νρήκαηα, αθεηέξνπ ην πξψην φρεκα βαξέσλ κεηαθνξψλ θαη ε πξψηε ζηδεξνδξνκηθή κεραλή έιμεο κε πεηξειαηνθηλεηήξα. Έθηνηε πεξηνξίζηεθε ε αηκνκεραλή ζηαδηαθά ζρεδφλ απνθιεηζηηθά ζε παιηέο κνλάδεο παξαγσγήο θαη ζε ιίγα πινία. ην ιηκάλη ηεο Νέαο Τφξθεο ην έηνο 1920 κφλν νη κανχλεο ήηαλ αθφκε αηκνθίλεηεο, φια ηα εκπνξηθά πινία δηέζεηαλ ήδε θηλεηήξεο ληίδει. Δ.4.3 Ολνκαζία πεηξειαηνθηλεηήξα Diesel ελίδα 14

17 Ο Νηίδει είρε δνθηκάζεη θαηά ηε θάζε αλάπηπμεο ηνπ θηλεηήξα ηνπ δηάθνξα πγξά θαχζηκα, είρε φκσο πξνβιήκαηα κε ηηο αληιίεο πνπ ζα δηεθπεξαίσλαλ ηελ έθρπζε ηνπ θαπζίκνπ. Σειηθά θαηέιεμε ζε έλα θιάζκα απνζηάμεσο νξπθηνχ πεηξειαίνπ, ην νπνίν νλνκάζηεθε επίζεο ληίδει, φπσο θαη ν θηλεηήξαο. Με θαηάιιειεο κεηαηξνπέο, ν θηλεηήξαο απηφο είλαη δπλαηφλ λα ιεηηνπξγήζεη θαη κε άιια πγξά θαη αέξηα θαχζηκα, π.ρ. κε θπηηθά έιαηα. Δηθφλα Δ.4 Rudolf Diesel (Νηίδει, ) ήκεξα ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ εθθίλεζε ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ, ηδίσο ζε ςπρξφ πεξηβάιινλ, έλα ειεθηξηθά ππξαθησκέλν ηχιηγκα (πεξίπνπ φπσο ν αλαπηήξαο ζην απηνθίλεην) γηα ηελ εχθνιε έλαπζε θαη ηελ απνθπγή θαπζαεξίσλ. ε ζχγρξνλνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο θπκαίλεηαη ν βαζκφο απφδνζεο (ρεκηθή ζε κεραληθή ελέξγεηα) ζηελ πεξηνρή ηηκψλ 15-50%, φπνπ νη κεγάιεο ηηκέο αθνξνχλ θηλεηήξεο κεγάιεο ηζρχνο (πινία, ηξαίλα θιπ.) θαη νη κηθξέο ηηκέο θηλεηήξεο κηθξψλ νρεκάησλ. ελίδα 15

18 Ο Νηίδει δελ είρε πνηέ ζεκαληηθά νηθνλνκηθά νθέιε απφ ηελ εθεχξεζή ηνπ. Όπσο ζπκβαίλεη ζπρλά ζ' απηέο ηηο ππνζέζεηο, νη δηάθνξεο εηαηξίεο πνπ ζπλέβαιαλ ζηελ αλάπηπμε ηνπ θηλεηήξα δηεθδηθνχζαλ κεξίδην απφ ηα δηθαηψκαηα ηνπ εθεπξέηε, κε απνηέιεζκα λα εμειηρζνχλ πνιχρξνλεο θαη πνιπέμνδεο δίθεο, νη νπνίεο επεξέαζαλ ηε ζσκαηηθή θαη ηελ ςπρηθή πγεία ηνπ Νηίδει. Αθξηβψο, ιφγσ ηνπ θαηαζιηπηηθνχ ραξαθηήξα ηνπ, έθπγε ν κεγάινο εθεπξέηεο κε πεξίεξγν ηξφπν απφ ηε δσή. ε έλα ηαμίδη κε πινίν ην έηνο 1913, απφ ηελ Ακβέξζα ζην Λνλδίλν, ράζεθαλ ηα ίρλε ηνπ απφ ην θαηάζηξσκα. Μεηά απφ κεξηθέο εβδνκάδεο βξήθαλ ςαξάδεο έλα ηαιαηπσξεκέλν πηψκα λα επηπιέεη ζηε θνπξηνπληαζκέλε ζάιαζζα. Δπεηδή δελ θαηάθεξαλ λα πεξηζπιιέμνπλ ην πηψκα, αθαίξεζαλ απφ απηφ θαη παξέδσζαλ ζηελ Αθηνθπιαθή δχν δαθηπιίδηα, ηα νπνία απνδείρζεθε φηη αλήθαλ ζηνλ Νηίδει. Δ.4.4 Σαμηλόκεζε ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ Οη δηάθνξνη ηχπνη πεηξειαηνθηλεηήξσλ ηαμηλνκνχληαη αλάινγα κε νξηζκέλα ραξαθηεξηζηηθά ηνπο ζηηο εμήο θαηεγνξίεο: Με ην κέγηζην αξηζκφ ζηξνθψλ πνπ αλαπηχζζνπλ αλά ιεπηφ. Γηαθξίλνληαη ζε: Αξγφζηξνθνπο πνπ θηάλνπλ ηηο 350 r.p.m., κεζαίσλ ζηξνθψλ πνπ θηάλνπλ ηηο 1200 r.p.m. θαη πνιχζηξνθνπο πνπ θηάλνπλ ηηο 5000 r.p.m. Με ηελ ηζρχ πνπ αλαπηχζζνπλ, ζηηο θαλνληθέο ζηξνθέο. Γηαθξίλνληαη ζε: Μηθξήο ηζρχνο κεραλέο πνπ απνδίδνπλ κέρξη 25 HP/αλά θχιηλδξν, κεζαίαο ηζρχνο κεραλέο πνπ απνδίδνπλ 25 ~ 200 ΗP/αλά θχιηλδξν θαη κεγάιεο ηζρχνο κεραλέο πνπ απνδίδνπλ πάλσ απφ 200 HP/αλά θχιηλδξν. Με ηνλ αξηζκφ ησλ θπιίλδξσλ. Γηαθξίλνληαη ζε: ελίδα 16

19 Μνλνθχιηλδξεο θαη πνιπθχιηλδξεο (εηθφλα Δ.5). Οη κεραλέο κε 1, 2 θαη 3 θπιίλδξνπο ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο ζε αγξνηηθέο εθαξκνγέο. Οη κεραλέο κε 3, 4, 5, 6, 8 θαη 12 θπιίλδξνπο βξίζθνπλ εθαξκνγή ζηα απηνθίλεηα, ζηα αγξνηηθά θαη ρσκαηνπξγηθά κεραλήκαηα, ζηα ηξαίλα θαη ζηα κηθξά ζαιάζζηα κέζα. Αληίζηνηρα νη θηλεηήξεο κε 12, 16, 20 θαη 24 θπιίλδξνπο ρξεζηκνπνηνχληαη ζηηο ειεθηξνγελλήηξηεο θαη ζηα κεγάια πινία ή ππνβξχρηα. Δηθφλα Δ.5 8 θχιηλδξνο πεηξειαηνθηλεηήξαο ζε ζρήκα «V» BMW Με ηνλ αξηζκφ ησλ ρξφλσλ. Γηαθξίλνληαη ζε: Γίρξνλεο θαη ηεηξάρξνλεο. Οη δίρξνλεο κεραλέο βξίζθνπλ εθαξκνγή ζηα ηξαίλα, ζηα πινία, ζηηο ειεθηξνγελλήηξηεο θαη ζε κηθξφ αξηζκφ ζε απηνθίλεησλ κεραλεκάησλ. Οη ηεηξάρξνλεο κεραλέο ρξεζηκνπνηνχληαη ζηα απηνθίλεηα θαη ζηα πεξηζζφηεξα κεραλήκαηα. Με ηε δηάηαμε ησλ θπιίλδξσλ δηαθξίλνληαη θαη ζηηο εμήο θαηεγνξίεο: ελίδα 17

20 Κηλεηήξεο ζεηξάο. Έρνπλ κέρξη 12 θαηαθφξπθνπο θπιίλδξνπο ζε γξακκή θαη είλαη νη πην ζπλεζηζκέλνη ζηηο εθαξκνγέο. Κηλεηήξεο ηχπνπ «V».(εηθφλα Δ.6) Οη θχιηλδξνη βξίζθνληαη ππφ γσλία 45 ν, 50 ν, 55 ν, 60 ν, 90 ν. Με ηε δηάηαμε απηή γίλεηαη πην αλζεθηηθφο ν θνξκφο ηεο κεραλήο, ελψ ζπγρξφλσο ειαηηψλεηαη ν φγθνο θαη ην κήθνο ηεο. Δηθφλα E.6 Audi R15 TDI LMP1 V10 Κηλεηήξεο αζηεξνεηδείο. Έρνπλ ηνπο θπιίλδξνπο ζηηο αθηίλεο ελφο θχθινπ, ζην θέληξν ηνπ νπνίνπ βξίζθεηαη ν ζηξνθαινθφξνο άμνλαο (εηθφλα Δ.7). Λφγσ ηνπ κηθξνχ φγθνπ ηνπο, ηνπ κηθξνχ χςνπο ηνπο θαη ησλ άιισλ πιενλεθηεκάησλ ηνπο ρξεζηκνπνηνχληαη ζηελ θίλεζε κεγάισλ ειεθηξνγελλεηξηψλ ελψ παιηφηεξα ρξεζηκνπνηνχληαλ θαη ζηελ θίλεζε αεξνπιάλσλ (Β Παγθφζκηνο Πφιεκνο). ελίδα 18

21 Δηθφλα Δ.7 6 θχιηλδξνο αζηεξνεηδήο θηλεηήξαο Κηλεηήξεο επίπεδνη (Boxer). Έρνπλ ηνπο θπιίλδξνπο ζηελ κηα πιεπξά ή ζε γσλία 180 ν (εηθφλα Δ.8). Απηνχ ηνπ ηχπνπ νη θηλεηήξεο δηαζέηνπλ ηέιεηα ζπκκεηξία έρνληαο ζαλ απνηέιεζκα ην θαιχηεξν δχγηζκα ηνπ απηνθηλήηνπ. Σέηνηνπ ηχπνπ θηλεηήξεο ηνπνζεηνχληαη ζε απηνθίλεηα θπξίσο φκσο ζε θνξηεγά θαη ζε ιεσθνξεία ιφγσ ηνπ κηθξνχ χςνπο ηνπο. Δηθφλα Δ.8 Σεηξαθχιηλδξνο επίπεδνο πεηξειαηνθηλεηήξαο απφ ηε Subaru Κηλεηήξεο κε εηδηθή δηάηαμε ησλ θπιίλδξσλ. ελίδα 19

22 Οη κεραλέο απηνχ ηνπ ηχπνπ έρνπλ ηνπο θπιίλδξνπο ηνπο ζε ζρήκα «Υ», «W» θαη «Γ» θαη ρξεζηκνπνηνχληαη ζε πεξηπηψζεηο φπνπ ν ρψξνο είλαη πεξηνξηζκέλνο. Με ηελ θίλεζε ηνπ εκβφινπ, ζηε θάζε ηεο εθηφλσζεο δηαθξίλνληαη ζε: Κηλεηήξεο απιήο ελέξγεηαο. Δίλαη νη πην επξέσο ρξεζηκνπνηνχκελνη, φπνπ ην πεηξέιαην θαίγεηαη ζην ρψξν θαχζεο πνπ βξίζθεηαη πάλσ απφ ην έκβνιν. Σν έκβνιν θαηά ηελ εθηφλσζή ηνπ θηλείηαη πξνο ην ζηξνθαινθφξν ηνλ νπνίν πεξηζηξέθεη κέζσ ηνπ δησζηήξα. Κηλεηήξεο δηπιήο ελέξγεηαο. Δίλαη εηδηθέο κεραλέο ζηηο νπνίεο ε θαχζε πξαγκαηνπνηείηαη πφηε ζηε κία άθξε ηνπ εκβφινπ θαη πφηε ζηελ άιιε. Έρνπλ πνιχπινθε θαηαζθεπή, είλαη κεγάιεο θαη αξγφζηξνθεο θαη ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο ζηα πινία. Κηλεηήξεο αληίζεησλ εκβφισλ. Απηνχ ηνπ ηχπνπ νη θηλεηήξεο είλαη δίρξνλεο θαη έρνπλ ην ρψξν θαχζεο ζην κέζν ηνπ θάζε θπιίλδξνπ. Σα έκβνια θηλνχληαη αληίζεηα θαη πεξηζηξέθνπλ δχν ζηξνθαινθφξνπο άμνλεο πνπ βξίζθνληαη ζηα άθξα ηνπο. Με ηνλ ηξφπν ςχμεο δηαθξίλνληαη ζε: Τγξφςπθηεο. Αεξφςπθηεο. Με ηνλ ηξφπν εηζαγσγήο ηνπ αέξα ζηνπο θπιίλδξνπο δηαθξίλνληαη ζε: Κηλεηήξεο θπζηθήο ξνήο. ηηο κεραλέο θπζηθήο ξνήο ν αέξαο εηζέξρεηαη κε αηκνζθαηξηθή πίεζε ζε θάζε θχιηλδξν γηα λα ζπκπιεξψζεη ην θελφ πνπ δεκηνπξγείηαη, φηαλ ην έκβνιν θηλείηαη πξνο ην Κ.Ν.. Κηλεηήξεο ππεξπιήξσζεο. ηηο κεραλέο ππεξπιήξσζεο ν αέξαο εηζέξρεηαη ζε θάζε θχιηλδξν κε πίεζε πξνθαινχκελε απφ κηα ραξαθηεξηζηηθή αληιία. ελίδα 20

23 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 Ο ΚΤΚΛΟ ΛΔΗΣΟΤΡΓΗΑ ΣΧΝ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΚΗΝΖΣΖΡΧΝ 1.1 Υξόλνη πεηξειαηνθηλεηήξσλ 1νο Υξόλνο (Δηζαγσγή): ην ρξφλν απηφ ε βαιβίδα εηζαγσγήο αλνίγεη πξηλ ην ΑΝ θαη θιείλεη κεηά ην ΚΝ, θαηά κηα νξηζκέλε γσλία πνπ είλαη αλάινγε ηεο θαηαζθεπήο ηνπ θηλεηήξα (εηθφλα1.1). Με ην θαηέβαζκα ηνπ εκβφινπ απφ ην ΑΝ ζην ΚΝ εηζέξρεηαη ζηνλ θχιηλδξν αέξαο κε πίεζε κηθξφηεξε ηεο αηκνζθαηξηθήο. ηνλ αληίζηνηρν ρξφλν ηνπ βελδηλνθηλεηήξα, ζηνλ θχιηλδξν εηζέξρεηαη κίγκα αέξα θαπζίκνπ. Δηθφλα 1.1 1νο Υξφλνο (Δηζαγσγή) 2νο Υξόλνο (πκπίεζε ηνπ αέξα): ην ρξφλν απηφ ην έκβνιν θηλείηαη απφ ην ΚΝ πξνο ην ΑΝ (εηθφλα 1.2). Η βαιβίδα εηζαγσγήο θιείλεη θαη ν παγηδεπκέλνο ζηνλ θχιηλδξν αέξαο ζπκπηέδεηαη κέρξη ηηο αηκφζθαηξεο. Απφ ηε ζπκπίεζε απηή, ν αέξαο ζεξκαίλεηαη ζηνπο βαζκνχο Κειζίνπ, φκσο έλα πνζφ ηεο ελίδα 21

24 ζεξκφηεηαο απηήο δηαθεχγεη απφ ηα ηνηρψκαηα ησλ θπιίλδξσλ. ηνλ αληίζηνηρν ρξφλν ηνπ βελδηλνθηλεηήξα, ην κίγκα ζπκπηέδεηαη ζε κηθξφηεξε πίεζε θαη απνθηά κηθξφηεξε ζεξκνθξαζία. Δηθφλα 1.2 2νο Υξφλνο (πκπίεζε ηνπ αέξα) 3νο Υξόλνο (Δθηόλσζε-Απηαλάθιεμε): ην ρξφλν απηφ γίλεηαη ν ςεθαζκφο ηνπ θαπζίκνπ ζηνλ ππέξζεξκν αέξα ηνπ ρψξνπ θαχζεο, ε απηαλάθιεμε ηνπ θαπζίκνπ θαη ε ελεξγεηηθή κεηαθίλεζε ηνπ εκβφινπ πξνο ηα θάησ απφ ηελ εθηφλσζε ησλ αεξίσλ (εηθφλα 1.3). Η αλάθιεμε ηνπ πεηξειαίνπ ζηνλ θχιηλδξν δελ είλαη απφηνκε, αιιά πξννδεπηηθή. Πξαγκαηνπνηείηαη ζε ηξία ραξαθηεξηζηηθά ζηάδηα, ησλ νπνίσλ ν δηαρσξηζκφο εμαξηάηαη απφ ηελ θαηαζθεπή ηνπ θηλεηήξα. Η απηαλάθιεμε γίλεηαη φηαλ ην έκβνιν βξίζθεηαη ιίγεο κνίξεο πξν ηνπ ΑΝ ηεο ζπκπίεζεο. Σφηε εηζάγεηαη ην πεηξέιαην ζην ρψξν θαχζεο κε κνξθή ζηαγνληδίσλ πνπ ςεθάδνληαη απφ ηνλ ςεθαζηήξα. Σα κηθξά ζηαγνλίδηα εηζεξρφκελα ζηνλ ππθλφ ππέξζεξκν αέξα αηκνπνηνχληαη θαη, αθνχ έιζνπλ ζε επαθή κε ην νμπγφλν, αλαθιέγνληαη ρσξίο ηελ παξαγσγή ζεξκφηεηαο. Η δηάξθεηα απηή ηεο αλάκεημεο ηνπ θαπζίκνπ κε ην νμπγφλν, νλνκάδεηαη ρξφλνο θαζπζηέξεζεο ηεο αλάθιεμεο. ηε ζπλέρεηα θαη ελψ ν ςεθαζκφο ζπλερίδεηαη, αξρίδεη ε θαχζε κε απνηέιεζκα ηελ παξαγσγή ζεξκφηεηαο θαη ηελ αχμεζε ηεο πίεζεο ησλ αεξίσλ ζηηο ελίδα 22

25 αηκφζθαηξεο. Απφ ηελ πίεζε απηή, ην έκβνιν κεηαθηλείηαη πξνο ηα θάησ. Καηά ηελ θίλεζε ηνπ εκβφινπ πξνο ην ΚΝ δηαθφπηεηαη ν ςεθαζκφο θαπζίκνπ θαη κεηψλεηαη νκαιά ε πίεζε ηνπ θπιίλδξνπ ιφγσ ηεο αχμεζεο ηνπ φγθνπ ηνπ θαη κεηά ηελ θαχζε θαη ησλ ηειεπηαίσλ ζηαγνληδίσλ, ν ρξφλνο ηειεηψλεη. ηνλ αληίζηνηρν ρξφλν ηνπ βελδηλνθηλεηήξα, δίλεηαη ν ειεθηξηθφο ζπηλζήξαο θαη ην κίγκα αλαθιέγεηαη απφηνκα, σζψληαο ην έκβνιν πξνο ηα θάησ. Δηθφλα 1.3 3νο Υξφλνο (Καχζε - Δθηφλσζε) 4νο Υξόλνο (Δμαγσγή): Πεξίπνπ ζην ηέινο ηεο εθηφλσζεο θαη πξνηνχ ην έκβνιν θηάζεη ζην ΚΝ αλνίγεη ε βαιβίδα εμαγσγήο θαη βγαίλνπλ ηα θαπζαέξηα ζηελ αηκφζθαηξα (εηθφλα 1.4). Η πίεζε ζηνλ θχιηλδξν θαηεβαίλεη απφηνκα ζηηο 3-4 αηκφζθαηξεο θαη κεηά θηάλεη πξννδεπηηθά ζηε 1 αηκφζθαηξα. Σν έκβνιν πιένλ αλεβαίλεη πξνο ην ΑΝ γηα ηνλ θαζαξηζκφ ηνπ θπιίλδξνπ απφ ηα θαπζαέξηα. ελίδα 23

26 Δηθφλα 1.4 4νο Υξφλνο (Δμαγσγή) Οη παξαπάλσ ρξφλνη αλαπαξίζηαληαη ζην παξαθάησ δηάγξακκα πξαγκαηηθνχ θχθινπ πεηξειαηνθηλεηήξα (εηθφλα 1.5). Δηθφλα 1.5 Πξαγκαηηθφο θχθινο πεηξειαηνθηλεηήξα ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 ελίδα 24

27 ΠΔΡΗΓΡΑΦΖ ΣΧΝ ΜΔΡΧΝ ΣΧΝ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΚΗΝΖΣΖΡΧΝ ΚΑΗ ΟΗ ΓΗΑΦΟΡΔ ΣΟΤ ΜΔ ΣΟΤ ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΔ 2.1 Πεξηγξαθή ησλ βαζηθώλ κεξώλ ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ Tα πεξηζζφηεξα θηλνχκελα κέξε ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ είλαη φκνηα κε ηα αληίζηνηρα ησλ βελδηλνθηλεηήξσλ. Έηζη, ζηελ παξάγξαθν απηή ζα επηρεηξεζεί κηα πεξηγξαθή, κφλν ησλ κεξψλ πνπ παξνπζηάδνπλ κεγάιε δηαθνξά αλάκεζα ζηνπο δπν θηλεηήξεο θαη είλαη πνιχ ζεκαληηθά γηα ηνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο Καηαπνλήζεηο ησλ εκβόισλ Σα έκβνια ζηνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο θαηαπνλνχληαη πνιχ πεξηζζφηεξν απφ ηα έκβνια ησλ βελδηλνθηλεηήξσλ. Οη εθαξκνδφκελεο ζ απηά θάζεηεο θαη πιεπξηθέο πηέζεηο θπκαίλνληαη κεηαμχ 35 θαη 42 Κg/cm 2 θαη ζηηο δηάθνξεο θάζεηο ε ζεξκνθξαζία θηάλεη ζηνπο 2000 o C Κειζίνπ πεξίπνπ. Η κέζε πίεζε ζηνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο θπκαίλεηαη κεηαμχ 30 θαη 50 bar. Έηζη ινηπφλ, ηα έκβνια ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ είλαη πνιχ αλζεθηηθφηεξα απφ απηά ησλ βελδηλνθηλεηήξσλ, αιιά θαη αξθεηά βαξχηεξα, κε απνηέιεζκα ηε κείσζε ηεο επζηξνθίαο ηνπ θηλεηήξα ( εηθφλα 2.1). Δηθφλα 2.1 Έκβνια πεηξειαηνθηλεηήξσλ Ζ δηακόξθσζε ησλ ζαιάκσλ θαύζεο ελίδα 25

28 ηνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο, ε αλάκεημε ηνπ αέξα θαη ηνπ θαπζίκνπ γίλεηαη κέζα ζην ρψξν ησλ θπιίλδξσλ. Γηα ην ιφγν απηφ ηα έκβνια ζηνπο πεξηζζφηεξνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο έρνπλ εηδηθή δηακφξθσζε ζηελ πάλσ πιεπξά ηνπο (εηθφλα 2.2.). Η δηακφξθσζε απηή, βνεζά ζην ζηξνβηιηζκφ ηνπ αέξα θαη ηνπ θαπζίκνπ, έηζη ψζηε λα επηηεπρζεί θαιχηεξε αλάκεημε, άξα θαη θαιχηεξε θαχζε. Οη δηακνξθψζεηο απηέο ησλ εκβφισλ ιεηηνπξγνχλ φπσο νη ζάιακνη θαχζεο ζηελ θεθαιή ηνπ βελδηλνθηλεηήξα θαη νλνκάδνληαη ζάιακνη άκεζεο έγρπζεο. Οη θπξηφηεξνη ζάιακνη απηνχ ηνπ ηχπνπ είλαη ν ζάιακνο Μ ηεο ΜΑΝ θαη ν SL ηεο Perkins (ιεπηνκέξεηεο αλαθέξνληαη ζην ηξίην θεθάιαην). Θάλαμοσ καφςησ Δηθφλα 2.2 Έκβνιν πεηξειαηνθηλεηήξα κε κηθξφ ζάιακν θαχζεο Χζηφζν νξηζκέλνη θηλεηήξεο, θπξίσο κεγάινπ θπβηζκνχ, ρξεζηκνπνηνχλ πην απινχο, αλνηθηνχο ζαιάκνπο θαχζεο φπσο απηφο πνπ παξνπζηάδεηαη ζηελ εηθφλα 2.3. Δηθφλα 2.3 Έκβνιν κε αλνηρηφ ζάιακν θαχζεο (πξάζηλν) ελίδα 26

29 Έηζη πεξηνξίδεηαη ην θφζηνο θαηαζθεπήο, ρσξίο πνιχ κεγάιε κείσζε ζηελ απφδνζε ηνπ θηλεηήξα Οη βνεζεηηθνί ζάιακνη θαύζεο θαη ν ξόινο ηνπο ε νξηζκέλνπο θηλεηήξεο Νηίδει ρξεζηκνπνηνχληαη βνεζεηηθνί ζάιακνη θαηαζθεπαζκέλνη κέζα ζηελ θπιηλδξνθεθαιή, νη νπνίνη επηθνηλσλνχλ κε ηνπο θπιίλδξνπο κέζσ αγσγψλ. Έηζη ινηπφλ θαηά ηε θάζε ηεο ζπκπίεζεο, ν ζπκπηεδφκελνο αέξαο ζπγθεληξψλεηαη ζηνλ πξνζάιακν. ηε ζπλέρεηα γίλεηαη ν ςεθαζκφο ηνπ πεηξειαίνπ κέζα ζηνλ πξνζάιακν, φπνπ θαη απηαλαθιέγεηαη. Η αχμεζε ηεο πίεζεο κέζα ζηνλ πξνζάιακν, σζεί ην έκβνιν πξνο ην ΚΝ. Οη πξνζάιακνη θαχζεο ρξεζηκνπνηνχληαη αξθεηά ζηνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο, γηαηί έρνπλ ηέηνηα δηακφξθσζε, πνπ επηηξέπεη ηελ πνιχ θαιή αλάκεημε ηνπ θαπζίκνπ κε ηνλ αέξα. Οη πην δηαδεδνκέλνη βνεζεηηθνί πξνζάιακνη θαχζεο είλαη νη: Lanova, Perkins, Caterpillar, Ramsay θαη Deutz Σν ηδηαίηεξν ζύζηεκα ηξνθνδνζίαο Όπσο είλαη γλσζηφ, νη πεηξειαηνθηλεηήξεο έρνπλ έλα ηδηαίηεξν ζχζηεκα ηξνθνδνζίαο, ην νπνίν ςεθάδεη κε πίεζε ην θαχζηκν κέζα ζηνπο θπιίλδξνπο. Σα βαζηθά κέξε ηνπ ζπζηήκαηνο απηνχ είλαη νη ςεθαζηήξεο θαη ε αληιία θαπζίκνπ πςειήο πίεζεο. Οη αληιίεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη είλαη είηε πδξαπιηθέο είηε κεραληθέο θαη κπνξνχλ λα ζπκπηέζνπλ ην θαχζηκν έσο θαη 200 atm. ηηο παξαθάησ εηθφλεο 2.4, 2.5 παξνπζηάδεηαη κηα κεραληθή αληιία ςεθαζκνχ πεηξειαίνπ, θαζψο θαη ηα επηκέξνπο ηκήκαηά ηεο. Όπσο θαίλεηαη θαη ζηα ζρήκαηα, ε κεραληθή αληιία απνηειείηαη απφ έλαλ άμνλα ν νπνίνο πεξηζηξέθεηαη παίξλνληαο θίλεζε απφ ην ζηξνθαινθφξν άμνλα ηνπ θηλεηήξα. ελίδα 27

30 Δηθφλα 2.4 Μεραληθή αληιία Δηθφλα 2.5 Δπί κέξνπο ηκήκαηα κεραληθή αληιία Ο ρξνληζκφο θαη ε δηάξθεηα ηνπ ςεθαζκνχ θαζνξίδνληαη απφ ηνπο ςεθαζηήξεο, πνπ κπνξεί λα είλαη κεραληθνί ή ειεθηξνκαγλεηηθνί. Οη κεραληθνί ςεθαζηήξεο ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ηελ αξρή ηεο ιεηηνπξγίαο ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ θαη ε ιεηηνπξγία ηνπο βαζίδεηαη ζ έλα πξνθνξηηζκέλν ζπεηξνεηδέο ειαηήξην ζην εζσηεξηθφ ηνπ ςεθαζηήξα. Σν ειαηήξην πηέδεη έλα πψκα (αθίδα) θιείλνληαο ηελ νπή ηνπ ςεθαζηήξα. Όηαλ φκσο ε πίεζε ηνπ θαπζίκνπ γίλεη πνιχ κεγάιε, ην ειαηήξην ζπκπηέδεηαη απφ ην θαχζηκν θαη δηαθεχγεη ε απαηηνχκελε πνζφηεηα θαπζίκνπ απφ ηελ νπή, ζηνλ θχιηλδξν ηνπ θηλεηήξα. Η παξαπάλσ δηαδηθαζία πξαγκαηνπνηείηαη θαη ειέγρεηαη ειεθηξνληθά ζηνπο ειεθηξνκαγλεηηθνχο ςεθαζηήξεο. Δδψ ηε ζέζε ηνπ ειαηεξίνπ παίξλεη έλαο ηζρπξφο ειεθηξνκαγλήηεο πνπ αλνίγεη θαη θιείλεη ηελ νπή ηνπ ςεθαζηήξα. ηελ εηθφλα 2.6 πνπ αθνινπζεί, παξνπζηάδεηαη ν έιεγρνο ηεο ιεηηνπξγίαο ειεθηξνκαγλεηηθψλ ςεθαζηήξσλ. Δηθφλα 2.6 Έιεγρνο ηεο ιεηηνπξγίαο ειεθηξνκαγλεηηθψλ ςεθαζηήξσλ. ελίδα 28

31 2.2 Γίρξνλνη Πεηξειαηνθηλεηήξεο Οη πνιχ κεγάινη πεηξειαηνθηλεηήξεο νη νπνίνη ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ θίλεζε πινίσλ ή κεγάισλ βηνκεραληθψλ κνλάδσλ, πνιιέο θνξέο είλαη θαηαζθεπαζκέλνη γηα λα ιεηηνπξγνχλ ζχκθσλα κε ην δίρξνλν θχθιν ιεηηνπξγίαο. Απηφ γίλεηαη γηα ηε κείσζε ηνπ αξηζκνχ ησλ θηλνχκελσλ κεξψλ, πνπ έρεη σο ζπλέπεηα ηε κείσζε ηνπ βάξνπο θαη ηελ αχμεζε ηεο αμηνπηζηίαο. ηνπο θηλεηήξεο απηνχο, ε εηζαγσγή ηνπ αέξα γίλεηαη απφ ζπξίδεο ζην πιάη ηνπ θπιίλδξνπ, ελψ ε εμαγσγή γίλεηαη απφ 2 βαιβίδεο ζηελ θεθαιή. Χζηφζν ε πιήξσζε ησλ θπιίλδξσλ κε αέξα είλαη αδχλαηνλ λα γίλεη κε αλαξξφθεζε απφ ηελ θίλεζε ηνπ εκβφινπ. Έηζη ηνπνζεηείηαη κεραληθφο ππεξζπκπηεζηήο πνπ σζεί κε πίεζε ηνλ αέξα ζηνλ θχιηλδξν κέζα απφ ηηο ζπξίδεο, θαζαξίδνληαο ηαπηφρξνλα θαη ηνλ θχιηλδξν απφ ηα θαπζαέξηα ηεο πξνεγνχκελεο θαχζεο. ηελ εηθφλα 2.7 θαίλεηαη ε ιεηηνπξγία ηνπ δίρξνλνπ θηλεηήξα Diesel θαζψο θαη ε ιεηηνπξγία ηνπ κεραληθνχ ππεξζπκπηεζηή. Δηθφλα 2.7 Λεηηνπξγία δίρξνλνπ πεηξειαηνθηλεηήξα θαη ηνπ κεραληθνχ ππεξζπκπηεζηή. ελίδα 29

32 2.3 Γηαθνξέο ζηα θύξηα κέξε κεηαμύ θηλεηήξα βελδίλεο θαη πεηξειαίνπ Γηαθνξέο ζηε ζρεδίαζε θαη ηηο δηαζηάζεηο Όπσο θαίλεηαη θαη ζηελ εηθφλα 2.8, ν πεηξειαηνθηλεηήξαο έρεη ηα ίδηα κέξε κε ην βελδηλνθηλεηήξαο, κε ειάρηζηεο δηαθνξέο ζηε ζρεδίαζε θαη ηηο δηαζηάζεηο ηεο. Σα θχξηα ζηαηηθά κέξε ηνπο είλαη: H θπιηλδξνθεθαιή. O θνξκφο. H ειαηνιεθάλε (θάξηεξ). Μηα δηαθνξά παξαηεξείηαη ζηηο κεγαιχηεξεο δηαζηάζεηο θαη ζην κεγαιχηεξν βάξνο ησλ κεξψλ απηψλ ζηνπο θηλεηήξεο Diesel έλαληη ησλ βελδηλνθηλεηήξσλ. Δπίζεο άιιε κηα δηαθνξά παξαηεξείηαη ζηε δηακφξθσζε ηνπ θάησ κέξνπο ηεο θπιηλδξνθεθαιήο, πάλσ απφ ηνπο θπιίλδξνπο, ζην ρψξν ζρεκαηηζκνχ ησλ ρψξσλ θαχζεο Γηαθνξέο ζηα θηλεηά κέξε ηα θηλεηά κέξε ησλ δπν εηδψλ θηλεηήξσλ, παξαηεξνχληαη ειάρηζηεο δηαθνξέο νη νπνίεο ζρεηίδνληαη κε ηε δηαθνξά βάξνπο θαη αληνρήο. Έηζη ηα θηλνχκελα κέξε ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ είλαη βαξχηεξα, κεγαιχηεξα θαη πην αλζεθηηθά απφ ηα αληίζηνηρα ησλ βελδηλνθηλεηήξσλ. ελίδα 30

33 καπάκι κυλινδροκεφαλή κορμόσ διωςτήρασ ςτρόφαλοσ ζμβολο ελαιολεκάνη Δηθφλα 2.8 Κχξηα κέξε πεηξειαηνθηλεηήξα 2.4 Πιενλεθηήκαηα-Μεηνλεθηήκαηα ηνπ πεηξειαίνπ σο θαύζηκν ζε ζρέζε κε ηε βελδίλε Πιενλεθηήκαηα Μηα δχζθνιε απφθαζε φηαλ πξφθεηηαη γηα ηελ αγνξά ελφο λένπ νρήκαηνο, ηδηαίηεξα ελφςεη ησλ δηαθπκάλζεσλ ζηηο ηηκέο θαπζίκνπ: πνηνο ηχπνο θηλεηήξα ιεηηνπξγεί πην νηθνλνκηθά; Με πφζα εηήζηα κίιηα αληηζηαζκίδεηαη απφ πιεπξάο θφζηνπο ε ρξήζε ελφο νρήκαηνο πνπ θηλείηαη κε πεηξέιαην; Μπνξείηε λα ην εμαθξηβψζεηε κε ηε βνήζεηα ηνπ πξφζθαηα ελεκεξσκέλνπ εξγαιείνπ ζην Internet. ελίδα 31

34 Με ην εξγαιείν Fuel Pilot, ην νπνίν έρεη ζρεδηαζηεί απφ ηελ Bosch, νη αγνξαζηέο απηνθηλήησλ κπνξνχλ λα ζπγθξίλνπλ πεξίπνπ 1400 ζχγρξνλα κνληέια απφ 35 δηεζλείο θαηαζθεπαζηέο απηνθηλήησλ θαη λα αλαθαιχςνπλ ηνλ ηχπν κεραλήο πνπ ηαηξηάδεη ηδαληθά ζηηο αλάγθεο ηνπο. Σν ζχζηεκα ππνινγίδεη ηφζν ηελ εηήζηα απφζηαζε ζε κίιηα, ζηελ νπνία ε ρξήζε ηνπ πεηξειαίνπ απνδεηθλχεηαη πεξηζζφηεξν νηθνλνκηθή, φζν θαη ην ρξεκαηηθφ πνζφ πνπ κπνξεί λα εμνηθνλνκεζεί κε ηε ρξήζε ηνπ πεηξειαίνπ ζηε ζπγθεθξηκέλε εηήζηα απφζηαζε ζε κίιηα. Δθηφο απφ ην ζπγθεθξηκέλν κνληέιν νρήκαηνο, ηνλ ηχπν κεραλήο θαη ηελ εηήζηα απφζηαζε ζε κίιηα, ζην ζχζηεκα κπνξνχλ λα θαηαρσξεζνχλ νη ηξέρνπζεο ηηκέο θαπζίκσλ ή νη ηηκέο θαπζίκσλ απφ ηνπηθά πξαηήξηα θαπζίκσλ. Οη πξνξπζκηζκέλεο ηηκέο θαπζίκσλ αληηζηνηρνχλ ζην κέζν φξν πνπ ηζρχεη ζηε Γεξκαλία. Δηθφλα 2.9 Πιενλεθηήκαηα ηνπ πεηξειαηνθηλεηήξα Γηα έλα κεγάιν αξηζκφ θαηφρσλ απηνθηλήησλ, ν πεηξειαηνθηλεηήξαο είλαη πνιχ πην νηθνλνκηθφο απφ ην βελδηλνθηλεηήξα, γηαηί ε θαηαλάισζε θαπζίκνπ είλαη πάλσ απφ 30% κηθξφηεξε φηαλ ρξεζηκνπνηείηαη πεηξέιαην ζε ζρέζε κε ηε βελδίλε. Σα πιενλεθηήκαηα ηνπ diesel πεξηιακβάλνπλ, επίζεο, πεξίπνπ 25% ιηγφηεξεο εθπνκπέο CO2 θαζψο θαη πεξίπνπ 50% κεγαιχηεξε ξνπή. Με δεδνκέλν φηη νη πεηξειαηνθηλεηήξεο έρνπλ κεγαιχηεξε ζρέζε ζπκπίεζεο θαη κε απνηέιεζκα κεγαιχηεξν ζεξκηθφ βαζκφ απφδνζεο, εθκεηαιιεχνληαη θαιχηεξα ην θαχζηκν πνπ θαηαλαιψλνπλ θαη κεηαηξέπνπλ κεγαιχηεξν πνζνζηφ ελέξγεηαο ζε κεραληθφ έξγν. ελίδα 32

35 αλ απνηέιεζκα έρνπκε κεησκέλε θαηαλάισζε θαπζίκνπ θαη ιηγφηεξεο εθπνκπέο CO2. H πιεηνςεθία ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ ζπλεξγάδεηαη κε ππεξζπκπηεζηέο κε απνηέιεζκα λα έρνπλ κεγαιχηεξα απνζέκαηα ξνπήο ζηηο ρακειέο ζηξνθέο Οη ππνινγηζκνί πνπ δηελεξγνχληαη απφ ην Fuel Pilot βαζίδνληαη ζε επίθαηξα ζηαηηζηηθά ζηνηρεία, ηα νπνία πεξηέρνπλ νη βάζεηο δεδνκέλσλ γηα ηηκέο νρεκάησλ πνπ παξέρεη ε Bosch θαη ε ADAC (ε Γεξκαληθή Έλσζε Απηνθίλεζεο). Οη ζπγθξίζεηο θφζηνπο ππνινγίδνληαη ζε ηεηξαεηή πεξίνδν θαη βαζίδνληαη ζηηο ηηκέο ησλ θαηαζθεπαζηψλ / ηηκνθαηαιφγνπο, ζην θφζηνο ηεο αιιαγήο ιαδηνχ θαη ηνπ ζέξβηο, ζην θφζηνο ησλ θζεηξφκελσλ εμαξηεκάησλ θαη ηεο αληηθαηάζηαζεο ελφο ζεη ειαζηηθψλ, ζηνπο θφξνπο ηνπ νρήκαηνο θαη ζε πιήξε αζθαιηζηηθή θάιπςε κε κπφλνπο 50% ρσξίο αμηψζεηο. ηνπο ππνινγηζκνχο πεξηιακβάλεηαη, επίζεο, ε εθηηκψκελε κείσζε ηεο αμίαο θαη νη κέζεο δαπάλεο γηα θαχζηκα θαη αιιαγέο ιαδηνχ. Σν Fuel Pilot ελεκεξψλεηαη θάζε 6 κήλεο θαη ε ηειεπηαία ελεκέξσζε πξαγκαηνπνηήζεθε ηνλ Απξίιην Μεηνλεθηήκαηα Οη ζχγρξνλνη πεηξειαηνθηλεηήξεο παξνπζηάδνπλ ηα εμήο κεηνλεθηήκαηα: Δπεξεάδνληαη ιφγσ ηεο λνζείαο ηνπ θαπζίκνπ. Οη θαηαιχηεο ησλ ζχγρξνλσλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ είλαη επαίζζεηνη ζην ζεηάθη θαη απαηηνχλ κεδεληθή πεξηεθηηθφηεηα ζε ζεην. Σν βξαδχθαπζην πεηξέιαην αθελφο ζέηεη θάπνηα φξηα πεξηζηξνθήο ηνπ πεηξειαηνθηλεηήξα θαη απηφ γηαηί ην πεηξέιαην δελ ζα πξνιάβεη λα αηκνπνηεζεί πιήξσο ζηνλ θχθιν θαχζεο κε απνηέιεζκα λα παξάγνληαη πξντφληα αηεινχο θαχζεο (θάπλα). 2.5 Κηλεηήξεο κεηαβιεηήο ζρέζεο ζπκπίεζεο ελίδα 33

36 Οη θηλεηήξεο κεηαβιεηήο ζρέζεο ζπκπίεζεο (Variable Compression Ratio engines ή VCR engines) ππφζρνληαη λα ιχζνπλ άπαμ δηα παληφο ην δίιεκκα "πςειή απφδνζε ή ρακειή θαηαλάισζε; κε έλαλ πνιχ απιφ ηξφπν: Καηαξγψληαο ην! Αλαηξέρνληαο ζε νπνηνδήπνηε βηβιίν γηα θηλεηήξεο εζσηεξηθήο θαχζεο, ζα βξεη θαλείο φηη έλα απφ ηα κεγέζε πνπ παίδνπλ θαζνξηζηηθφ ξφιν ζηελ απφδνζε ελφο θηλεηήξα είλαη ν ιφγνο ηνπ φγθνπ κέζα ζην ζάιακν θαχζεο φηαλ ην έκβνιν βξίζθεηαη ζην ΚΝ, πξνο ηνλ αληίζηνηρν φγθν φηαλ ην έκβνιν βξίζθεηαη ζην ΑΝ. Ο ιφγνο απηφο, γλσζηφο θαη σο "ζηαηηθή ζρέζε ζπκπίεζεο", ζηνπο βελδηλνθηλεηήξεο κε αλάθιεμε ζπηλζήξα βξίζθεηαη ζηελ πεξηνρή 8:1-12:1, ελψ ζηνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο βξίζθεηαη ζην 16:1-25:1. Γηαβάδνληαο ηα παξαπάλσ, εχθνια ζπκπεξαίλεη θάπνηνο φηη έλαο ινγηθφο κνλφδξνκνο γηα ηελ αχμεζε ηεο απφδνζεο ησλ θηλεηήξσλ εζσηεξηθήο θαχζεο είλαη ε "εζαεί" αχμεζε ηεο ζρέζεο ζπκπίεζήο ηνπο, είηε πξφθεηηαη γηα θηλεηήξεο βελδίλεο είηε πεηξειαίνπ. σζηφ? Λάζνο! Τπάξρνπλ δσο κύριοι λόγοι πνπ δελ επηηξέπνπλ ηελ ππέξκεηξε αχμεζε ηεο ζρέζεο ζπκπίεζεο ζ έλαλ εκβνινθφξν θηλεηήξα εζσηεξηθήο θαχζεο. Ο πξψηνο έρεη λα θάλεη κε ηελ αληνρή ησλ κεραληθώλ κεξώλ (έκβνια, δησζηήξεο, βίδεο θεθαιήο θ.ν.θ.) ζηηο απμαλφκελεο κεραληθέο θαηαπνλήζεηο πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηελ αχμεζε ηεο ζρέζεο ζπκπίεζεο. Ο δεχηεξνο (ν νπνίνο θαη αθνξά πεξηζζφηεξν ηνπο βελδηλνθηλεηήξεο) έρεη λα θάλεη κε ηελ αύμεζε ηεο ηάζεο γηα πξναλάθιεμε όζν απμάλεη ε ζπκπίεζε, γηαηί απμάλεηαη ηαπηφρξνλα θαη ε ζεξκνθξαζία. Αο δνχκε φκσο απηφ ην δεχηεξν ιφγν ιίγν πην αλαιπηηθά. Καηά ηε θάζε ηεο ζπκπίεζεο, ην θαχζηκν κίγκα ζεξκαίλεηαη θη έηζη αλεβαίλεη ε ζεξκνθξαζία ηνπ. Όηαλ ε αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ππεξβεί ην φξην απηαλάθιεμεο ηνπ θαπζίκνπ, ηφηε ην κίγκα αλαθιέγεηαη πξηλ ην κπνπδί δψζεη ζπηλζήξα, δεκηνπξγψληαο έηζη ην αλεπηζχκεην θαη θαηαζηξνθηθφ γηα ηα κεραληθά κέξε ηνπ θηλεηήξα θαηλφκελν ηεο πξναλάθιεμεο (detonation ή knocking). Η αχμεζε απηή ηεο ζεξκνθξαζίαο εμαξηάηαη απφ δπν βαζηθνχο παξάγνληεο. Ο πξψηνο είλαη ε πνζφηεηα κίγκαηνο κέζα ζην ζάιακν θαχζεο (ε νπνία κε ηε ζεηξά ηεο εμαξηάηαη απφ ην θνξηίν ηνπ θηλεηήξα θαη ην άλνηγκα ηεο πεηαινχδαο ηνπ γθαδηνχ) θαη ν δεχηεξνο είλαη ν ελίδα 34

37 βαζκφο ζπκπίεζεο ηνπ κίγκαηνο, ν νπνίνο θαη νπζηαζηηθά θαζνξίδεηαη απφ ηε ζρέζε ζπκπίεζεο. Λφγσ ησλ φζσλ πεξηγξάςακε παξαπάλσ, νη θαηαζθεπαζηέο έρνπλ νδεγεζεί ζ έλαλ αλεπηζχκεην ζπκβηβαζκφ. Πξνθεηκέλνπ λ' απνθχγνπλ ηελ πξναλάθιεμε ζηηο ςειέο rpm θαη ηα κεγάια θνξηία, θαζνξίδνπλ ηε ζρέζε ζπκπίεζεο ηνπ θηλεηήξα κε βάζε ηελ αζθαιή ιεηηνπξγία ηνπ ζ εθείλεο ηηο ζπλζήθεο. Απηφ έρεη ζαλ απνηέιεζκα ζηηο ρακειφηεξεο rpm (φπνπ ππάξρεη ιηγφηεξν κίγκα ζηνπο θπιίλδξνπο θαη άξα κπνξεί λα ζπκπηεζηεί πεξηζζφηεξν πξηλ εκθαληζηνχλ θαηλφκελα πξναλάθιεμεο) ν θηλεηήξαο λα ιεηηνπξγεί κε πνιχ κηθξφηεξε ζρέζε ζπκπίεζεο απφ εθείλε πνπ δπλεηηθά ζα κπνξνχζε λα έρεη ζηηο δεδνκέλεο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο. Γεγνλφο πνπ πξνθαλψο επεξεάδεη αξλεηηθά ηφζν ηελ απφδνζε ηνπ θηλεηήξα, φζν θαη ηελ θαηαλάισζή ηνπ. Πνηα, ινηπφλ, ζα κπνξνχζε λα είλαη ε ιχζε ζε έλα ηέηνην γξίθν; Η απάληεζε είλαη απιή: Έλαο θηλεηήξαο κε κεηαβιεηή ζρέζε ζπκπίεζεο! Λεηηνπξγία θηλεηήξα κε κεηαβιεηή ζρέζε ζπκπίεζεο Πψο φκσο ιεηηνπξγεί έλαο θηλεηήξαο ζηνλ νπνίν κπνξνχκε λα κεηαβάιινπκε ηε ζρέζε ζπκπίεζεο θαηά ην δνθνχλ (εηθφλα 2.10). ηηο ρακειέο rpm θαη ηα κηθξά θνξηία, ε ζρέζε ζπκπίεζεο είλαη κέγηζηε. Μ απηφλ ηνλ ηξφπν, έρνπκε βέιηηζηε εθκεηάιιεπζε ηεο ελέξγεηαο πνπ πεξηέρεηαη ζην θαχζηκν κίγκα, θάηη ην νπνίν ζπλεπάγεηαη θαιή απφδνζε, νηθνλνκία θαπζίκνπ θαη γξήγνξε πεξηζηξνθή ηεο θηεξσηήο ηνπ ππεξζπκπηεζηή, αλ κηιάκε γηα ππεξηξνθνδνηνχκελν θηλεηήξα. Όζν νη rpm θαη ηα θνξηία αλεβαίλνπλ, ε ζρέζε ζπκπίεζεο κεηψλεηαη, ψζηε αληίζηνηρα λα κεηψλεηαη θαη ν θίλδπλνο πξναλάθιεμεο. Σέινο, ζην κέγηζην θνξηίν ηνπ θηλεηήξα, ε ζρέζε ζπκπίεζεο είλαη ειάρηζηε. Απηφ, κε ηε ζεηξά ηνπ επηηξέπεη κεγάιεο γσλίεο πξνπνξείαο αλάθιεμεο (advance) θαη επίζεο πνιχ κεγάιεο πηέζεηο ππεξπιήξσζεο πνπ καο πξνζθέξνπλ απιφρεξα ηε ξνπή θαη ηελ ηζρχ πνπ ρξεηαδφκαζηε, ρσξίο ηνλ θίλδπλν πξναλάθιεμεο. ελίδα 35

38 Δηθφλα 2.10 Κηλεηήξαο κεηαβιεηήο ζρέζεο ζπκπίεζεο ζπκπίεζεο Ζ εμέιημε ηεο έξεπλαο γηα ηνπο θηλεηήξεο κεηαβιεηήο ζρέζεο αλ ζθέςε, νη θηλεηήξεο κεηαβιεηήο ζρέζεο ζπκπίεζεο ππάξρνπλ ζηα εξγαζηήξηα ησλ εξεπλεηηθψλ ηδξπκάησλ εδψ θαη δπν πεξίπνπ δεθαεηίεο. Μέρξη πξφηηλνο φκσο, ειάρηζηα βήκαηα είραλ γίλεη γηα λα έξζνπλ πην θνληά ζηε γξακκή παξαγσγήο. Η Saab ην 2000 είρε παξνπζηάζεη ζην αιφλη Απηνθηλήηνπ ηεο Γελεχεο ηνλ θηλεηήξα SVC (Saab Variable Compression), ηνλ πξψην νπζηαζηηθά ιεηηνπξγηθφ θηλεηήξα κεηαβιεηήο ζρέζεο ζπκπίεζεο. Δπξφθεηην γηα έλα πεληαθχιηλδξν ζχλνιν 1,6lt, ζην νπνίν, κέζσ ελφο κεραληζκνχ, κπνξνχζε λ' αιιάμεη ε θιίζε ηεο θπιηλδξνθεθαιήο σο πξνο ην ππφινηπν κπινθ θαηά 4 ν. Με ηνλ ηξφπν απηφ κεηαβαιιφηαλ ε γεσκεηξία ηνπ ζαιάκνπ θαχζεο, θαη σο εθ ηνχηνπ άιιαδε ν φγθνο πάλσ απφ ην έκβνιν, θάηη πνπ κε ηε ζεηξά ηνπ δηαθνξνπνηνχζε θαη ηε ζρέζε ζπκπίεζεο απφ ην 8:1 κέρξη θαη ην 14:1. Ο SVC απέδηδε 228 PS θαη 31 kgm ξνπήο δνπιεχνληαο κε πίεζε ππεξπιήξσζεο 2,8bar, ελψ ε κέζε θαηαλάισζή ηνπ ήηαλ 30% κηθξφηεξε απφ απηή ελφο αληίζηνηρνπ αηκνζθαηξηθνχ θηλεηήξα 1,6 lt. ελίδα 36

39 Η ιχζε φκσο πνπ αθνινπζήζεθε απφ ηε Saab ζηνλ SVC ήηαλ εμαηξεηηθά πνιχπινθε, θαζψο απαηηνχζε έλαλ πνιχ κεγάιν αξηζκφ επηπιένλ εμαξηεκάησλ, μερσξηζηφ θχθισκα ςχμεο γηα ην κπινθ θαη ηελ θπιηλδξνθεθαιή, ελψ άιιν έλα πνιχ ζεκαληηθφ πξφβιεκα ήηαλ ε δηαηήξεζε ηεο ζηεγαλφηεηαο κεηαμχ κπινθ θαη θπιηλδξνθεθαιήο. Γηα ην ιφγν απηφ, νη αληίζηνηρνη θηλεηήξεο άιισλ θαηαζθεπαζηψλ πνπ παξνπζηάζηεθαλ αξγφηεξα αθνινχζεζαλ δηαθνξεηηθφ δξφκν. Πην ζπγθεθξηκέλα, εζηηάζηεθαλ ζηελ εμέιημε ζπζηεκάησλ πνπ κεηαβάιινπλ ηε ζρεηηθή ζέζε ησλ εκβφισλ σο πξνο ηελ θεθαιή θαη ην ζηξνθαινθφξν άμνλα, ρσξίο φκσο λα κεηαβάιινπλ ηε δηαδξνκή ηνπο. Απηφ γίλεηαη είηε κε ηελ παξεκβνιή κηαο δεχηεξεο ειεθηξνυδξαπιηθά ειεγρφκελεο "κπηέιαο", ε νπνία θαη κεηαβάιιεη ηε ζρεηηθή ζέζε ηεο θπξίσο κπηέιαο σο πξνο ην ζηξνθαινθφξν άμνλα (δηαηεξψληαο ηελ ίδηα ζρέζε κνριηζκνχ) είηε κέζσ ελφο ζπζηήκαηνο κε πιαλεηηθά γξαλάδηα πνπ κεηαβάιιεη ηε ζρεηηθή ζέζε ηνπ δησζηήξα σο πξνο ην θνκβίν ηνπ ζηξνθάινπ. Θηαζψηεο ηεο πξψηεο ιχζεο είλαη εηαηξείεο φπσο ε Nissan κε ηνλ θηλεηήξα VCR πνπ παξνπζίαζε ην 2003, ε γαιιηθή MCE-5, ε νπνία έρεη εμειίμεη έλα αληίζηνηρν πξφγξακκα ζε ζπλεξγαζία κε ηε Renault, θαζψο θαη ε Mercedes-Benz κε ηνλ θηλεηήξα ειεγρφκελεο απηαλάθιεμεο "πβξηδηθνχ θχθινπ" Diesel-Otto ή DiesOtto πνπ παξνπζίαζε ην Ιδηαίηεξε κλεία αμίδεη θαη ζηε ιχζε πνπ έρεη εμειίμεη ε νιιαλδηθή Gomecsys, πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα κεραληζκφ κε πιαλεηηθά γξαλάδηα, πξνθεηκέλνπ λα κεηαβάιιεη ηε ζρεηηθή ζέζε ηνπ δησζηήξα σο πξνο ην θνκβίν ηνπ ζηξνθάινπ. Έλα ζπγθξηηηθφ πιενλέθηεκα απηήο ηεο ιχζεο είλαη ε ζρεηηθή θαηαζθεπαζηηθή απιφηεηα, θαζψο δελ απαηηνχληαη πνιιά θαη βαξηά επηπιένλ εμαξηήκαηα. Η δε "πηνζεζία" ηνπ πξνγξάκκαηνο "GoEngine" απφ ηελ Prodrive ην 2003 δίλεη επηπιένλ ειπίδεο ζε φινπο φζνπο ζέινπλ λα δνπλ ζχληνκα έλα ηέηνην θηλεηήξα θάησ απφ ην θαπφ ηνπ απηνθηλήηνπ ηνπο. Σν potential ησλ θηλεηήξσλ κεηαβιεηήο ζρέζεο ζπκπίεζεο είλαη ηεξάζηην, θαη ελ πνιινίο δελ έρεη εμεξεπλεζεί αθφκε πιήξσο. Γηα λα πάξνπκε φκσο κηα ηδέα, κπνξνχκε λα αλαθεξζνχκε ζην παξάδεηγκα ηεο. Η Gomecsys πνπ κε ην ζχζηεκά ηεο, έλαο δηθχιηλδξνο θηλεηήξαο 1,6 lt ζα κπνξνχζε λ' απνδίδεη κέγηζηε ηζρχ 600Ps δνπιεχνληαο ζηηο ςειέο rpm κε πίεζε ππεξπιήξσζεο 5 bar θαη ζρέζε ζπκπίεζεο 5:1, ελψ ζηηο ρακειέο rpm ε ζρέζε ζπκπίεζεο ζα κπνξνχζε λ' αλέβεη κέρξη ην 10:1, θάηη πνπ ζα καο έδηλε κηα κέζε θαηαλάισζε ηεο ηάμεο ησλ 4 lt/100km. ελίδα 37

40 ην ίδην κήθνο θχκαηνο, ε Mercedes-Benz αλαθνηλψλεη φηη ν DiesOtto (εηθφλα 2.11) απνδίδεη απφ θπβηζκφ 1,8 lt 235 PS θαη 40,8 kgm ξνπήο, ελψ ζην ακάμσκα κηαο S-Class ζα θαηαλαιψλεη κφιηο 5,3 lt/100km εθπέκπνληαο 123 g CO2/km! Δηθφλα 2.11 DiesOtto ζηελ πβξηδηθή Mercedes-Benz F700 ελίδα 38

41 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 ΥΔΓΗΑΜΟ ΘΑΛΑΜΧΝ ΚΑΤΔΧ-ΑΜΔΟ ΦΔΚΑΜΟ- ΤΣΖΜΑΣΑ ΣΡΟΦΟΓΟΗΑ ΚΑΤΗΜΟΤ 3.1 Δηζαγσγή ζηνπο ζαιάκνπο θαύζεσο Αλ θαη ην θάζε εμάξηεκα ηνπ θηλεηήξα είλαη ζεκαληηθφ, ην ζρήκα ηνπ ζαιάκνπ θαχζεο θαζνξίδεη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ πεηξειαηνθηλεηήξα. Αλεμάξηεηα απφ ην ζρήκα ηνπ, ν ζάιακνο πξέπεη λα παξέρεη πνηνηηθή θαχζε, ειεγρφκελνπο ξχπνπο, ρακειά επίπεδα ζνξχβνπ, νηθνλνκία θαπζίκνπ θαη νκαιή ιεηηνπξγία. Η δηαδηθαζία ηεο θαχζεο επεξεάδεηαη ηζρπξά απφ ην ζηξνβηιηζκφ ηνπ αέξα, πνπ δεκηνπξγείηαη απφ ην ζρήκα ηνπ ζαιάκνπ θαχζεο. Σν κπεθ ςεθαζκνχ (εγρπηήξαο) ή θαιχηεξα ην ζρήκα ηνπ λέθνπο ησλ ςεθαδφκελσλ ζηαγνληδίσλ, ζρεδηάδεηαη κε ηέηνηα κνξθή, ψζηε λα αμηνπνηεί ην πιενλέθηεκα ηνπ ζηξνβηιηζκνχ ηνπ αέξα, πξνθεηκέλνπ λα γίλεηαη θαιχηεξε αλάκεημε θαπζίκνπ-αέξα. Κάζε έλα απφ ηα ζρήκαηα ησλ ζαιάκσλ θαχζεο δεκηνπξγεί ηε δηθή ηνπ κνξθή ζηξνβηιηζκνχ, πνπ είλαη θαηάιιειε γηα θάπνηεο ζπγθεθξηκέλεο εθαξκνγέο, αιιά αθαηάιιειε γηα θάπνηεο άιιεο Ζ θνηιόηεηα ηνπ εκβόινπ ηηο αξγφζηξνθεο παιαηφηεξεο ηερλνινγίαο πεηξειαηνκεραλέο, ε θνηιφηεηα ηνπ εκβφινπ δελ είρε θάπνην ηδηαίηεξν ζρήκα. Απνηέιεζκα ήηαλ λα κε δεκηνπξγείηαη θάπνηνπ είδνπο ζηξνβηιηζκφο ζην ςεθαδφκελν θαχζηκν θαη ε αλάκημε κε ηνλ αέξα λα είλαη πεξηνξηζκέλε. Ο ςεθαζκφο ηνπ θαπζίκνπ γίλεηαη απφ έλαλ εγρπηήξα κε αθξνθχζην πνιιαπιψλ νπψλ ζην θέληξν ηεο θνηιφηεηαο ηνπ εκβφινπ. Οη κεγάιεο πηέζεηο ςεθαζκνχ ηνπ θαπζίκνπ πνπ θζάλνπλ αθφκα θαη ηα bar, έρνπλ ζαλ απνηέιεζκα ηε δεκηνπξγία λέθνπο απφ πνιχ κηθξά ζηαγνλίδηα, ηα νπνία, αθνχ αηκνπνηεζνχλ, δεκηνπξγνχλ καδί κε ηνλ αέξα έλα θαχζηκν κίγκα πνπ αλαθιέγεηαη. ελίδα 39

42 Απφ ηνπο πξψηνπο αιιά θαη θπξηφηεξνπο θαηαζθεπαζηέο πεηξειαηνκεραλψλ, ε εηαηξεία ΜΑΝ ρξεζηκνπνηεί έλαλ ηδηαίηεξν ηχπν ζαιάκνπ άκεζεο θαχζεο. πγθεθξηκέλα, ε θνηιφηεηα ηνπ εκβφινπ είλαη εκηζθαηξηθήο κνξθήο, ελψ ην θαχζηκν ςεθάδεηαη απφ έλα αθξνθχζην ηεο νπήο πνπ βξίζθεηαη ππφ θιίζε, έηζη ψζηε ε ςεθαδφκελε δέζκε ηνπ θαπζίκνπ λα έρεη εθαπηνκεληθή δηεχζπλζε σο πξνο ηα ηνηρψκαηα ηεο θνηιφηεηαο. Με ηε δηάηαμε απηή πξνζδίδεηαη εληνλφηεξε ζπζηξνθή ζην ςεθαδφκελν θαχζηκν θαη άξα ε αλάκημε ηνπ κε ηνλ αέξα είλαη θαιχηεξε. Παξάιιεια ην ίδην ην θαχζηκν δεκηνπξγεί έλα ιεπηφ ζηξψκα ζηα ηνηρψκαηα ηεο θνηιφηεηαο, ην νπνίν θαη εμαηκίδεηαη ζηαδηαθά. Ο ηχπνο απηφο ηνπ ζαιάκνπ θαχζεο νλνκάδεηαη "ζύζηεκα-μ" (Μ system) θαη εκθαλίδεη ρακειά επίπεδα θαπλνχ ζηα θαπζαέξηα (εηθφλα 3.1). Δηθφλα 3.1 Έκβνιν κε δηακφξθσζε γηα ζχζηεκα Μ Οθείινπκε λα πξνζζέζνπκε φηη θαη ε εηαηξεία Perkins θαηαζθεπάδεη ζαιάκνπο θαχζεο άκεζεο έγρπζεο (εηθφλα 3.2). Κχξην γλψξηζκά ηνπο είλαη ε θνηιφηεηα πνπ παξνπζηάδεη ην έκβνιν ζην πάλσ κέξνο ηνπ. Η δηάκεηξνο απηήο ηεο θνηιφηεηαο είλαη ελίδα 40

43 ίζε κε ην 1/3 ηεο δηακέηξνπ ηνπ εκβφινπ. Σέινο, απηφο ν ζάιακνο θαχζεο παξνπζηάδεη ηα ίδηα πιενλεθηήκαηα κ εθείλνλ ηνπ ζπζηήκαηνο Μ. Δηθφλα 3.2 Γηακφξθσζε εκβφινπ ζε ζάιακν Perkins 3.2 Άκεζνο ςεθαζκόο Ο άκεζνο ςεθαζκφο ζπλαληάηαη ζε κεγάινπο αξγφζηξνθνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο φπσο απηνί ησλ ξπκνπιθψλ νρεκάησλ θαη απηνχο ησλ κεγάισλ θνξηεγψλ νρεκάησλ. ήκεξα ν άκεζνο ςεθαζκφο ρξεζηκνπνηείηαη ζην κεγαιχηεξν πνζνζηφ απφ ηνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο θαη απηφ δηφηη έρεη πεξηζζφηεξα πιενλεθηήκαηα απφ ηνλ έκκεζν ςεθαζκφ Υαξαθηεξηζηηθά ηνπ άκεζνπ ςεθαζκνύ Ο ζάιακνο θαχζεο άκεζνπ ςεθαζκνχ έρεη ηελ πςειφηεξε απφδνζε θαπζίκνπ, φηαλ ζπγθξηζεί κε ζαιάκνπο άιισλ ζρεδηαζκψλ. Η ζεξκηθή απφδνζε βαζηθά είλαη πνιχ πςειή ιφγσ: ελίδα 41

44 ηεο κηθξφηεξεο επηθάλεηαο ηεο θιφγαο, ζπγθξηλφκελεο κε ηνλ φγθν ηεο θαχζεο. ηεο κεγαιχηεξεο επηθάλεηαο ηεο θιφγαο επάλσ απφ ην έκβνιν θαη ηεο κηθξφηεξεο επαθήο ηεο κε ην πγξφ ςχμεο. Απηφ ζεκαίλεη φηη ζα ππάξρνπλ κηθξφηεξεο ζεξκηθέο απψιεηεο πξνο ην ζχζηεκα ςχμεο. Λφγσ ησλ ρακειψλ απσιεηψλ ζεξκφηεηαο έλαο πεηξειαηνθηλεηήξαο κε άκεζν ςεθαζκφ ζα ηεζεί ζε ιεηηνπξγία επθνιφηεξα ζηηο ρακειέο ζεξκνθξαζίεο πεξηβάιινληνο θαη δε ζα απαηηεζεί εθηεηακέλε βνήζεηα εθθίλεζεο, φπσο ζηνπο άιινπο ηχπνπο ζαιάκσλ. Οη πεηξειαηνθηλεηήξεο κε άκεζν ςεθαζκφ θαηαπνλνχλ ιηγφηεξν ην έκβνιν, ηα ειαηήξηα θαη ηα ππφινηπα κέξε ηνπ θηλεηήξα. Μία αηηία είλαη απιά ε ζρέζε κεηάδνζεο. Άιινο ιφγνο είλαη φηη ε θαχζε εκθαλίδεηαη αξρηθά ζηελ πεξηνρή πάλσ απφ ην θέληξν ηνπ εκβφινπ. Σν έκβνιν σζείηαη πξνο ηα θάησ πεξηζζφηεξν ήξεκα ζηελ αξρή ηνπ ρξφλνπ εθηφλσζεο. Άιιν έλα ραξαθηεξηζηηθφ ηνπ άκεζνπ ςεθαζκνχ είλαη ε γξήγνξε θαχζε πνπ δεκηνπξγεί απφηνκε αχμεζε ηεο πίεζεο κέζα ζηνλ θχιηλδξν, παξάγνληαο έηζη έλα πςειήο έληαζεο ρηχπεκα θάζε θνξά πνπ γίλεηαη θαχζε. Σα εμειηγκέλα ζπζηήκαηα ςεθαζκνχ έρνπλ κεηψζεη ζεκαληηθά ην επίπεδν απηνχ ηνπ ζνξχβνπ. Σέινο κε ηνπο ζαιάκνπο άκεζνπ ςεθαζκνχ ν θχιηλδξνο θαζαξίδεηαη επθνιφηεξα απφ ηα θαπζαέξηα Λεηηνπξγία άκεζνπ ςεθαζκνύ Ο άκεζνο ςεθαζκφο ςεθάδεη ην θαχζηκν απεπζείαο κέζα ζην ζάιακν θαχζεο αθξηβψο πάλσ απφ ην έκβνιν. Η κέζνδνο απηή ζπρλά αλαθέξεηαη ζαλ αλνηρηφο ζάιακνο θαχζεο, επεηδή απηφο έρεη άκεζε πξφζβαζε ζηηο βαιβίδεο εηζαγσγήο θαη εμαγσγήο. Η ξνή ηνπ αέξα κέζα ζην ζάιακν είλαη πνιχ θξίζηκε γηα ηε δηαδηθαζία ηεο θαχζεο. Σν πξψην ζηάδην πεξηιακβάλεη ηνλ ηξφπν ηεο εηζαγσγήο ηνπ αέξα απφ ηε βαιβίδα εηζαγσγήο. Σν ζρήκα ηνπ αγσγνχ εηζαγσγήο νδεγεί ηνλ αέξα θαηεπζείαλ κέζα ζηνλ θχιηλδξν κε ηέηνην ηξφπν πνπ ν αέξαο λα ζηξνβηιίδεηαη ηζρπξά (εηθφλα 3.3). Σν δεχηεξν ζηάδην πεξηιακβάλεη ην ζρήκα ηνπ εκβφινπ. ελίδα 42

45 Δηθφλα 3.3 ηξνβηιηζκφο ηνπ αέξα ζε θηλεηήξα άκεζεο έγρπζεο Όπσο αλαθέξακε θαη παξαπάλσ, ζηηο κεραλέο απηνχ ηνπ ηχπνπ ν ςεθαζκφο ηνπ θαπζίκνπ γίλεηαη θαηεπζείαλ κέζα ζην ρψξν θαχζεο, ν πνπ ζρεκαηίδεηαη ζπλήζσο απφ κηα θνηιφηεηα ζηελ θεθαιή ηνπ εκβφινπ θαη ηελ επίπεδε επηθάλεηα ηεο ίδηαο ηεο θπιηλδξνθεθαιήο. Η κνξθή ηεο θνηιφηεηαο απηήο δηαθέξεη αλάινγα κε ηνλ θαηαζθεπαζηή, αλ θαη νη πεξηζζφηεξνη πηνζεηνχλ ζήκεξα ηε κνξθή ζρήκαηνο «Χ» (εηθφλα 3.4) θαη εηδηθά ζηηο πεηξειαηνκεραλέο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηα θνξηεγά, επεηδή ε κνξθή απηή πξνθαιεί ηνλ έληνλν ζηξνβηιηζκφ ηνπ ςεθαδφκελνπ θαπζίκνπ θαη ε αλάκημή ηνπ κε ηνλ αέξα είλαη ζρεδφλ πιήξεο. Δηθφλα 3.4 Θάιακνο θαχζεο ζρήκαηνο «Χ» ελίδα 43

46 3.3 πζηήκαηα άκεζνπ ςεθαζκνύ Με ηνλ άκεζν ςεθαζκφ ζπλήζσο επηηπγράλεηαη ε νκνηφκνξθε αλάκημε ηνπ θαπζίκνπ θαη θαηά ζπλέπεηα είλαη κηθξφηεξεο νη απψιεηεο ηεο ζεξκφηεηαο, ιφγσ αθξηβψο ηνπ πεξηνξηζκέλνπ ρψξνπ ηεο ζπκπίεζεο. Δπίζεο νη κεραλέο άκεζεο έγρπζεο παξνπζηάδνπλ πςεινχο βαζκνχο απφδνζεο θαη κηθξή εηδηθή θαηαλάισζε θαπζίκνπ. Αθφκε παξνπζηάδνπλ πνιχ θαιή ζπκπεξηθνξά θαηά ηε δηάξθεηα ησλ ςπρξψλ εθθηλήζεσλ, ελψ θαη ε θπιηλδξνθεθαιή είλαη θαηαζθεπαζηηθά απινχζηεξε θαη πην νηθνλνκηθή. ήκεξα ηα ζπζηήκαηα ησλ θηλεηήξσλ πεηξειαίνπ πνπ ιεηηνπξγνχλ κε ηνλ άκεζν ςεθαζκφ είλαη ηα εμήο: Unit Injector System «ζχζηεκα αληιίαο-αθξνθπζίνπ» (UIS) Common Rail System (CRS) Σα παξαπάλσ ζπζηήκαηα έγρπζεο ηεο Bosch θαζηζηνχλ ηα επαγγεικαηηθά ηδηαίηεξα απηνθίλεηα αθφκε πην θαζαξά θαη νηθνλνκηθά. Λφγσ ησλ πςειψλ πηέζεσλ θαη ηεο αθξηβψο δνζνινγεκέλεο πνζφηεηαο έγρπζεο επηηξέπνπλ κηα πςειήο απφδνζεο, θησρήο ζε ξχπνπο θαη νηθνλνκηθή θαχζε ύζηεκα αληιίαο-αθξνθπζίνπ (UIS) Σν Unit Injector-System (UIS) (εηθφλα 3.5) είλαη έλα ζχζηεκα γηα ηελ άκεζε έγρπζε πεηξειαίνπ. Η ηερλνινγία είλαη γλσζηή θαη σο "ζχζηεκα αληιίαοαθξνθπζίνπ". Σν 1994 ε Bosch θπθινθφξεζε ην παγθνζκίσο πξψην UIS γηα επαγγεικαηηθά απηνθίλεηα. Σν ηδηαίηεξν ραξαθηεξηζηηθφ είλαη φηη ε αληιία θαη ην αθξνθχζην έγρπζεο απνηεινχλ κηα δνκηθή κνλάδα (Init Injector). ην UIS ηνπνζεηείηαη αλά θχιηλδξν έλα μερσξηζηφ Unit Injector (UI) απεπζείαο επάλσ ζηελ θεθαιή ηνπ θπιίλδξνπ (εηθφλα 3.6). Γηα ηελ κεραληθή αλάπηπμε ηεο πίεζεο ρξεζηκεχεη ν εθθεληξνθφξνο άμνλαο ηνπ θηλεηήξα. ελίδα 44

47 Μέζσ εκβνιέσλ ή κνρινβξαρηφλσλ ελεξγνπνηεί έλα κηθξφ έκβνιν εληφο ηεο κνλάδαο UI. Οη πξνεμνρέο είλαη έηζη δηακνξθσκέλεο, ψζηε ε επηζπκεηή ππεξπίεζε ησλ θαπζίκσλ ζην ιεγφκελν ρψξν εκβφινπ θάησ απφ ην έκβνιν λα αλαπηχζζεηαη ην ηαρχηεξν δπλαηφ. Μηα καγλεηηθή βαιβίδα ηαρείαο ελεξγνπνίεζεο θαζνξίδεη ηελ έλαξμε, ην ηέινο θαη ηελ πνζφηεηα έγρπζεο. Με ηελ ηνπνζέηεζε ζηελ θεθαιή ηνπ θπιίλδξνπ εθπίπηνπλ νη αγσγνί πςειήο πίεζεο πνπ απαηηνχληαη ζηελ ζπκβαηηθή αληιία δηαλνκήο-έγρπζεο. Η Bosch ρξεζηκνπνηεί ηα ζπζηήκαηα Unit Injector ηδηαίηεξα γηα βαξηά θαη κεζαία επαγγεικαηηθά απηνθίλεηα κε κέρξη θαη νθηψ θπιίλδξνπο γηα κηα ηζρχ κέρξη θαη 80 kw αλά θχιηλδξν. ε πεξίπησζε χπαξμεο δχν ζπζθεπψλ ειέγρνπ ε ηερλνινγία είλαη θαηάιιειε θαη γηα θηλεηήξεο κέρξη θαη 16 θπιίλδξνπο. Δηθφλα 3.5 χζηεκα αληιίαο- αθξνθπζίνπ Σν ζχζηεκα «αληιία-αθξνθχζην» είλαη έλα ζχζηεκα ην νπνίν ην ρξεζηκνπνηνχζαλ πξηλ ηελ αλαθάιπςε ηνπ Common Rail. ήκεξα νξηζκέλεο εηαηξείεο ρξεζηκνπνηνχλ ην ζχζηεκα απηφ. Μία απφ απηέο είλαη VOLVO ε νπνία ην ρξεζηκνπνηεί ζηα ειαθξά θνξηεγά ηεο. ελίδα 45

48 Δηθφλα 3.6 Αξρή ιεηηνπξγίαο UIS Σύπνη έγρπζεο ζπζηήκαηνο αληιίαο- αθξνθπζίνπ (εηθόλα 3.7) Η πξψηε γεληά θηλεηήξσλ UIS ζε επαγγεικαηηθά απηνθίλεηα επηηξέπεη κηα πίεζε έγρπζεο ησλ bar. Η δεχηεξε γεληά ζπζηεκάησλ επηηπγράλεη ζηε λεφηεξε έθδνζε bar. Απφ ην 2004 βξίζθεηαη ζηελ αγνξά ε ηξίηε γεληά. Δπηηπγράλεη πίεζε κέρξη bar. Λφγσ ησλ πςειψλ πηέζεσλ έγρπζεο ηα ληηδεινθίλεηα κνληέια κε UIS ήηαλ ηα πξψηα, ηα νπνία ηεξνχζαλ κε άλεζε ηα φξηα εθπνκπψλ ηνπ EU4. Οη πεηξειαηνθηλεηήξεο UI δηαζέηνπλ ιφγσ ηεο κεγάιεο πίεζεο έγρπζεο θαη έλαλ πνιχ θαιφ βαζκφ απφδνζεο θαη παξέρνπλ κε κηθξή θαηαλάισζε κηα πνιχ κεγάιε ξνπή ζηξέςεο αθφκα θαη ζε ρακειέο ζηξνθέο. Η ηξίηε γεληά ζπζηεκάησλ επηηξέπεη ζε φιν ην ραξαθηεξηζηηθφ δηάγξακκα ηνπ θηλεηήξα κηα αθξηβή έγρπζε κε κεηαβιεηή δηάξθεηα έγρπζεο. Η δηαδηθαζία έγρπζεο πνπ ζπλεπάγεηαη απφ απηφ θαη ε κεγάιε πίεζε νδεγνχλ ζε θαιχηεξε θαχζε. Απηφ ζεκαίλεη πεξηζζφηεξε ηζρχο, κηθξφηεξε θαηαλάισζε θαη κηθξφηεξεο εθπνκπέο ξχπσλ θαη ζνξχβνπ. ελίδα 46

49 Δηθφλα 3.7 Σχπνη ηξνθνδνζίαο ζπζηήκαηνο αληιίαο- αθξνθπζίνπ Σχπνο UIN2: Δθαξκνγή: γηα επαγγεικαηηθά απηνθίλεηα Ιζρχο: <80 kw/θχιηλδξν Αξηζκφο θπιίλδξσλ: < 8 Ρχζκηζε: ειεθηξνληθή, καγλεηηθή βαιβίδα Πίεζε έγρπζεο: bar Πνζφηεηα έγρπζεο: < 400 mm 3 αλά δηαδξνκή εκβφινπ Σχπνο UIN3: Δθαξκνγή: γηα επαγγεικαηηθά απηνθίλεηα Ιζρχο: <80 kw/θχιηλδξν Αξηζκφο θπιίλδξσλ: < 8 (<16 κε ζπζθεπή ειέγρνπ κε δηακφξθσζε Master/Slave) Ρχζκηζε: ειεθηξνληθή, καγλεηηθή βαιβίδα Πίεζε έγρπζεο: bar Πνζφηεηα έγρπζεο: < 400 mm 3 αλά δηαδξνκή εκβφινπ ελίδα 47

50 3.3.2 ύζηεκα Common Rail (CRS) Καζψο νη Ιάπσλεο θπξηαξρνχλ ζηνλ ρψξν ηνπ άκεζνπ ςεθαζκνχ θαπζίκνπ, ε γεξκαληθή εηαηξεία BOSCH ζε ζπλεξγαζία κε επξσπατθνχο θαηαζθεπαζηέο απηνθηλήησλ έρνπλ θαηλνηνκήζεη ζην ζχζηεκα άκεζεο έγρπζεο ηνπ θαπζίκνπ ζηνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο. To ζχζηεκα απηφ νλνκάδεηαη Common Rail (Direct Ignition) (εηθφλα 3.8). Δηθφλα 3.8 χζηεκα Common Rail (CRS) Σν ζχζηεκα Common Rail ην επηλφεζε πξψηε κηα ζπγαηξηθή εηαηξία ηεο FIAT ζηε Νάπνιε, ε νπνία ην έηνο 1993 θαηέιεμε ζην πξσηφηππν ελφο θαηλνχξγηνπ ζπζηήκαηνο έγρπζεο. Πξνβιήκαηα φκσο κε ηηο αλνρέο ζηνπο εγρπηήξεο εκπφδηζαλ ηελ πξνγξακκαηηζκέλε παξαγσγή ηνπ ζπζηήκαηνο. ην ηέινο ηνπ 1993 ε BOSCH αγφξαζε ηα δηθαηψκαηα ηεο επξεζηηερλίαο θαη ηειεηνπνίεζε ην ζχζηεκα Common Rail, ψζηε λα ην θπθινθνξήζεη ζηελ αγνξά. Ο φκηινο εηαηξηψλ ηεο FIAT ήηαλ ε πξψηε απηνθηλεηνβηνκεραλία πνπ εηζήγαγε ην ζχζηεκα απηφ ζηα νρήκαηά ηεο. ελίδα 48

51 Γεληθά Έλαληη ηεο βελδίλεο, ην πεηξέιαην είλαη ζπζηαηηθφ ρακειφηεξεο πνηφηεηαο ηεο νηθνγέλεηαο ηνπ πεηξειαίνπ. Σα κφξηα ηνπ πεηξειαίνπ είλαη πην βαξηά απφ απηά ηεο βελδίλεο κε ζπλέπεηα λα είλαη πην δχζθνιε ε θαχζε ηνπο. Η αηειήο θαχζε ησλ πεηξειαηνθηλεηήξα νδεγεί ζηελ αχμεζε ηεο κφιπλζεο ηνπ πεξηβάιινληνο, ηελ ειάηησζε ηεο απνδνηηθφηεηαο ηνπ θαπζίκνπ θαζψο επίζεο θαη ζηε κείσζε ηνπ βαζκνχ απφδνζεο ηνπ θηλεηήξα. Η ηερλνινγία Common Rail έρεη ρξεζηκνπνηεζεί γη απηφλ ην ιφγν δειαδή λα βειηηψζεη ηελ θαχζε ηνπ πεηξειαίνπ κέζα ζηνλ θχιηλδξν. Γηα ηε βειηίσζε φκσο ηεο θαχζεο ηνπ πεηξειαίνπ πξέπεη ην θαχζηκν λα ςεθάδεηαη κε πςειή πίεζε, ηφζν πςειή πνπ νη θαλνληθνί εγρπηήξεο (κπεθ) δελ κπνξνχλ λα επηηχρνπλ. Γηα ηνλ ςεθαζκφ ηνπ θαπζίκνπ θξνληίδεη κία αληιία πςειήο πίεζεο. Απηή πξνσζεί ην θαχζηκν κε πίεζε έσο θαη 2000 bar κέζα ζηνλ θνηλφ ζσιήλα δηαλνκήο (σο εθ ηνχηνπ θαη ε νλνκαζία Common Rail ). ηε ζπλέρεηα νη εγρπηήξεο ςεθάδνπλ ην πεηξέιαην ζην ρψξν θαχζεο γξήγνξα. Η πςειή πίεζε ηνπ πεηξειαίνπ έρεη ζαλ απνηέιεζκα ηε βειηίσζε ηεο θαχζεο ηνπ ύζηεκα Common Rail (CRS) ζηα επαγγεικαηηθά απηνθίλεηα Σν ζχζηεκα Common Rail ηέηαξηεο γεληάο γηα βαξηά επαγγεικαηηθά απηνθίλεηα (εηθφλα 3.9) ιεηηνπξγεί κε έλα λέν εγρπηήξα κε πνιιαπιαζηαζηή πίεζεο. Απηφο ζπκππθλψλεη ηα θαχζηκα ζηνλ εγρπηήξα ζηε κέγηζηε πίεζε ησλ bar. Η ηδηαηηεξφηεηά ηνπ: ν πνιιαπιαζηαζηήο πίεζεο κπνξεί λα ειεγρζεί αλεμάξηεηα απφ ην αθξνθχζην έγρπζεο. Η δπλαηφηεηα ειεχζεξεο δηακφξθσζεο ηεο κεηαβνιήο ηεο πίεζεο κεηψλεη ηε δεκηνπξγία ξχπσλ. ελίδα 49

52 Δηθφλα 3.9 χζηεκα Common Rail (CRS) γηα βαξηά επαγγεικαηηθά νρήκαηα Γνκή ηνπ ζπζηήκαηνο Common Rail Σν ζχζηεκα απηφ κνηάδεη κε ηνλ ςεθαζκφ ηεζζάξσλ ζεκείσλ πνπ ζπλαληάηαη ζηνπο βελδηλνθηλεηήξεο. ηελ παξαθάησ εηθφλα 3.10 βιέπνπκε ηα κέξε απφ ηα νπνία απνηειείηε ην ζχζηεκα: Δηθφλα 3.10 Γνκή ηνπ ζπζηήκαηνο Common Rail 1) Γεμακελή Καπζίκνπ 2) Πξνθίιηξν 3) Ηιεθηξ. Αληιία Υακειήο Πίεζεο 4) Φίιηξν Πεηξειαίνπ ελίδα 50

53 5) Αληιία Τςειήο Πίεζεο 6) Common Rail («θνηλφο αγσγφο») 7) Αηζζεηήξεο ζηξνθψλ θηλεηήξα 8) Αηζζεηήξεο επηηάρπλζεο & θξέλνπ 9) Αηζζεηήξεο πίεζεο & ζεξκνθξαζίαο 10) Αηζζεηήξεο ζεξκνθξαζίαο & πίεζεο λεξνχ 11) Δγρπηήξεο (Μπεθ) 12) Ηιεθηξνληθή Μνλάδα Διέγρνπ (ΔCU) ή «εγθέθαινο ηνπ θηλεηήξα» Με βάζε ηελ παξαπάλσ εηθφλα 3.10 ην ζχζηεκα Common Rail ρσξίδεηαη ζε 3 βαζηθά θπθιψκαηα. Απηά είλαη: Κχθισκα ρακειήο πίεζεο. Πεξηιακβάλεη ηε γξαλαδσηή αληιία ρακειήο πίεζεο, ην θίιηξν θαπζίκνπ, ηνλ ςχθηε θαπζίκνπ θαη ηηο ζσιελψζεηο ρακειήο πίεζεο. Κχθισκα πςειήο πίεζεο. Πεξηιακβάλεη ηελ εκβνινθφξν αληιία πςειήο πίεζεο, ηηο ζσιελψζεηο πςειήο πίεζεο, ηνλ θνηλφ αγσγφ (Common Rail) θαη ηνπο ςεθαζηήξεο, ζηνπο ν- πνίνπο είλαη ελζσκαησκέλε κηα ειεθηξνκαγλεηηθή βαιβίδα. Ηιεθηξνληθφ θχθισκα ειέγρνπ. Πεξηιακβάλεη ηελ ειεθηξνληθή κνλάδα ειέγρνπ (EDU), ηνπο αηζζεηήξεο, ηηο ειεθηξνκαγλεηηθέο βαιβίδεο θαη ηνλ αηζζεηήξα πίεζεο ζηνλ θνηλφ αγσγφ Common Rail Λεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο Common Rail ελίδα 51

54 Η αληιία πςειήο πίεζεο κεηαθέξεη ηα θαχζηκα ζ έλαλ απνηακηεπηή πςειήο πίεζεο (Rail). Δθεί ηα θαχζηκα παξακέλνπλ δηαξθψο έηνηκα γηα ηελ έγρπζε κε κηα πξνζαξκνζκέλε πξνο ηελ θαηάζηαζε ιεηηνπξγίαο ηνπ θηλεηήξα πίεζε. Με ηελ πξνέγρπζε πεηπραίλνπκε ηελ απνκάθξπλζε ησλ άθαπζησλ κνξίσλ ηνπ πεηξειαίνπ, δειαδή κηα ιεηηνπξγία νκαιή θαη θησρή ζε ξχπνπο. ε θάζε θχιηλδξν ηνπ θηλεηήξα ππάξρεη έλαο εγρπηήξαο κε ελζσκαησκέλε καγλεηηθή βαιβίδα ή πηεδνειεθηξηθφ ελεξγνπνηεηή. Σν άλνηγκα θαη ην θιείζηκν ηεο καγλεηηθήο βαιβίδαο ή ηνπ πηεδνειεθηξηθνχ ελεξγνπνηεηή πξνζδηνξίδνπλ ηελ αξρή θαη ηελ πνζφηεηα ηεο έγρπζεο. Η επηζπκία ηνπ νδεγνχ νξίδεηαη απφ ηνλ πνδνκνριφ. Η ειεθηξνληθή ζπζθεπή ειέγρνπ θαηαγξάθεη ηελ επηζπκία ηνπ νδεγνχ θαη ηελ θαηάζηαζε ιεηηνπξγίαο. Απφ ραξαθηεξηζηηθά δηαγξάκκαηα ππνινγίδεη ηελ απαηηνχκελε πίεζε θαπζίκσλ, ηε δηάξθεηα έγρπζεο (δειαδή ηε κάδα ησλ θαπζίκσλ) θαη ηε ρξνληθή ζηηγκή ηεο έγρπζεο. Η πςειή πίεζε ηνπ πεηξειαίνπ έρεη ζαλ απνηέιεζκα ηε βειηίσζε ηεο θαχζεο ηνπ. Μ απηφλ ηνλ ηξφπν παξαηεξνχκε έλαλ πιήξε ζπγρξνληζκφ φισλ ησλ ζπζηεκάησλ ηνπ θηλεηήξα. Με απνηέιεζκα ν αθξηβήο ζπγρξνληζκφο λα έρεη θαηαθέξεη λα κεηψζεη αηζζεηά ην ραξαθηεξηζηηθφ θηχπν ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ. Δηθφλα 3.11 Κχξηα κέξε ζπζηήκαηνο common rail 1) Eγρπηήξαο (Μπεθ). 2) Αληιία πςειήο πίεζεο. ελίδα 52

55 3) σιήλαο Common Rail. 4) Ηιεθηξνληθή κνλάδα ειέγρνπ (ΔCU) Ζιεθηξνληθόο έιεγρνο ιεηηνπξγίαο (EDC) Σν ειεθηξνληθφ ζχζηεκα ειέγρνπ ληίδει (Electronic Diesel Control - EDC) (εηθφλα 3.12) είλαη έλα ειεθηξνληθφ ζχζηεκα δηαρείξηζεο γηα πεηξειαηνθηλεηήξεο. Σν 1986 ε Bosch παξνπζίαζε ην παγθνζκίσο πξψην ζχζηεκα απηνχ ηνπ είδνπο. Όιεο νη ιεηηνπξγίεο ξχζκηζεο θαη ειέγρνπ πεξηιακβάλνληαη ζε κηα ειεθηξνληθή ζπζθεπή ειέγρνπ. απηφ ζπλδέεηαη ην ζχζηεκα έγρπζεο θαη κηα πιεζψξα αηζζεηήξσλ. Ο ειεθηξνληθφο έιεγρνο πεηξειαίνπ ηεο Bosch θξνληίδεη ζε θάζε ζεκείν ιεηηνπξγίαο γηα ηνλ ηδεψδε έιεγρν ηεο έγρπζεο πεηξειαίνπ. Αμηνινγεί ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν δεδνκέλα αηζζεηήξσλ γηα ηελ ζεξκνθξαζία πγξήο ςχμεο, θαπζίκσλ θαη αέξα αλαξξφθεζεο θαζψο θαη γηα ηνλ ηξέρνληα αξηζκφ ζηξνθψλ, ηε ζέζε ηνπ πνδνκνρινχ θαη ηε κάδα ηνπ αλαξξνθνχκελνπ αέξα. Απφ ηηο ηηκέο απηέο ην EDC ππνινγίδεη ηε βέιηηζηε δπλαηή δηαδηθαζία έγρπζεο. Δπηπιένλ ην EDC είλαη πξνυπφζεζε γηα κηα ζεηξά άιισλ ζπζηεκάησλ, κε ηα νπνία κπνξεί λα απμεζεί ή άλεζε ηνπ πεηξειαηνθηλεηήξα θαη λα κεησζνχλ νη εθπνκπέο ξχπσλ θαη ε θαηαλάισζε. απηά αλήθνπλ κεηαμχ άιισλ ν ειεθηξνληθφο πνδνκνριφο ηνπ γθαδηνχ, ε απηφκαηε ξχζκηζε ηαρχηεηαο (Tempomat) θαη ε ξχζκηζε ηνπ αξηζκνχ ζηξνθψλ ζην ξειαληί ζε κηα ζηαζεξή ηηκή. Δπηπιένλ ην EDC επηηξέπεη ηελ On-board δηάγλσζε θαζψο θαη ηελ αληαιιαγή δεδνκέλσλ κε άιινπο ππνινγηζηέο ηνπ απηνθηλήηνπ φπσο π.ρ. ην ζχζηεκα δηαρείξηζεο ηνπ ζχγρξνλνπ απηφκαηνπ κεραληζκνχ κεηάδνζεο. Έηζη εμαζθαιίδεηαη φηη ν θηλεηήξαο ιεηηνπξγεί ζηελ νηθνλνκηθφηεξε δψλε θαη φηη νη αιιαγέο ηαρπηήησλ γίλνληαη ρσξίο σζήζεηο κε κεγάιε δπλακηθή. ελίδα 53

56 Δηθφλα 3.12 Ηιεθηξνληθφ ζχζηεκα ειέγρνπ πεηξειαίνπ ηεο Bosch Electronic Diesel Control (EDC) Α Δγθέθαινο Βξίζθεηαη ζην ρψξν επηβαηψλ, γηα θαιχηεξε πξνζηαζία απφ πςειέο ζεξκνθξαζίεο, ζθφλεο, λεξά θιπ. Δλεκεξψλεηαη γηα ηηο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο ηνπ θηλεηήξα θαη δίλεη εληνιέο ζηνπο ελεξγνπνηεηέο, νη νπνίνη κε ηε ζεηξά ηνπο πξνβαίλνπλ ζηηο δηάθνξεο απαξαίηεηεο ξπζκίζεηο, πξνθεηκέλνπ λα εμαζθαιηζζεί ε βέιηηζηε ιεηηνπξγία ηεο πεηξειαηνκεραλήο. Παξαθάησ βιέπνπκε ηηο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο: Σν θνξηίν ηνπ θηλεηήξα Σνλ αξηζκφ ζηξνθψλ Σε ζεξκνθξαζία ηνπ ςπθηηθνχ πγξνχ Σν πςφκεηξν (αηκνζθαηξηθή πίεζε) Β Ζιεθηξνληθή ξύζκηζεο αξρήο ςεθαζκνύ ελίδα 54

57 Αληηζηνηρεί ζηα ζπζηήκαηα αβάλο θαη ιεηηνπξγεί παξφκνηα κε ηελ πδξαπιηθή δηάηαμε ρξνληζκνχ κέζσ κηαο ειεθηξνκαγλεηηθήο βαιβίδαο πνπ αλνηγνθιείλεη ξπζκηθά. Όηαλ ε βαιβίδα είλαη αλνηθηή ε πίεζε είλαη ρακειή θαη ε αξρή ηνπ ςεθαζκνχ θαζπζηεξεκέλε. Με θιεηζηή βαιβίδα ε πίεζε είλαη κεγάιε θαη αληίζηνηρα ν ςεθαζκφο αξρίδεη λσξίο. Η βέιηηζηε ζηηγκή ςεθαζκνχ επηηπγράλεηαη κε ην λα αλνίγεη θαη λα θιείλεη ε ειεθηξνκαγλεηηθή βαιβίδα ζε έλαλ ζπγθεθξηκέλν ξπζκφ, ελψ ν ξπζκφο θαζνξίδεηαη απφ ηνλ εγθέθαιν. Γ ύζηεκα ειέγρνπ αξρήο ςεθαζκνύ Η κεγάιε ρξνληθή αθξίβεηα ζηνλ θαζνξηζκφ ηεο ζηηγκήο πνπ ζα αξρίζεη ν ςεθαζκφο, είλαη νπζηαζηηθήο ζεκαζίαο γηα πνιινχο παξάγνληεο πνπ ραξαθηεξίδνπλ έλαλ θηλεηήξα. Απφ ηε ρξνληθή ζηηγκή έλαξμεο ηνπ ςεθαζκνχ εμαξηψληαη Η νκαιή ιεηηνπξγία ηνπ θηλεηήξα Ο ζφξπβνο ηνπ θηλεηήξα Η θαηαλάισζε θαπζίκνπ Η δεκηνπξγία θαπλνχ Δίλαη επνκέλσο απαξαίηεην λα δίδεηαη ζπλερψο ζηνλ ειεθηξνληθφ εγθέθαιν έλα ζήκα, πνπ θαζνξίδεη κε αθξίβεηα ηελ ζηηγκή έλαξμεο ηνπ ςεθαζκνχ. Σν ζπγθεθξηκέλν ζήκα δίδεηαη απφ έλαλ αηζζεηήξα πνπ βξίζθεηαη ελζσκαησκέλνο ζε έλα απφ ηα κπεθ. Σν κπεθ απηφ δηαθέξεη απφ ηα άιια γηαηί έρεη πεξηζζφηεξα θαιψδηα απφ απηά δειαδή έρεη επηπιένλ ηα θαιψδηα πνπ κεηαθέξνπλ ην ζήκα ζηνλ εγθέθαιν. Ο αηζζεηήξαο βξίζθεηαη κέζα ζην κπεθ, αλαγλσξίδεη ηελ θίλεζε ηεο βειφλαο ηνπ, φηαλ απηή αλνίγεη γηα λα ςεθάζεη θαχζηκν, θαη ελεκεξψλεη κε έλα ζήκα ηνλ εγθέθαιν. Δάλ δηαπηζησζεί απφθιηζε απφ ηα πξνβιεπφκελα ηφηε ελεξγνπνηείηαη, κέζσ ηνπ εγθεθάινπ, ε καγλεηηθή βαιβίδα ε νπνία αιιάδεη ηελ πίεζε ζην πδξαπιηθφ έκβνιν θαη δηακνξθψλεη έηζη ηε λέα αξρή ςεθαζκνχ. Όηαλ ν θηλεηήξαο επηβξαδχλεη, ηφηε δελ ςεθάδεηαη θαχζηκν (ιεηηνπξγία cut off) θαη ην θχθισκα ειέγρνπ δηαθφπηεηαη ή αληηθαζίζηαηαη απφ έλα δηάγξακκα ρεηξηζκνχ. ελίδα 55

58 Γ Βαιβίδα αλαθύθισζεο θαπζαεξίσλ Η αλαθχθισζε ησλ θαπζαεξίσλ βνεζάεη ζηε κείσζε ησλ ΝOx (νμείδηα ηνπ Αδψηνπ) κε ηε κείσζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ζηνλ ζάιακν θαχζεο. Με κία βαιβίδα πνπ ελεξγνπνηείηαη ειεθηξηθά, ειεπζεξψλνπκε, ζηελ θαηάιιειε ζηηγκή ην άλνηγκα ελφο αγσγνχ απφ ηελ εμάηκηζε πξνο ηελ πνιιαπιή εηζαγσγήο. Δ Ζιεθηξνληθόο έιεγρνο ςεθαδόκελεο πνζόηεηαο θαπζίκνπ Ο εγθέθαινο ζπγθξίλεη ηηο ηηκέο πνπ παίξλεη απφ ηνπο δηάθνξνπο αηζζεηήξεο θαη ξπζκίδεη, κε βάζε ηα δηαγξάκκαηα βέιηηζηεο ιεηηνπξγίαο ηα νπνία έρεη απνζεθεπκέλα, ηελ θαηάιιειε πνζφηεηα θαπζίκνπ πνπ πξέπεη λα ςεθαζζεί ηε ζπγθεθξηκέλε ζηηγκή. Η ξχζκηζε γίλεηαη κέζσ ηνπ έθθεληξνπ. Έλα ειεθηξνκαγλεηηθφ ζηνηρείν πνπ ιεηηνπξγεί ζαλ βεκαηηθφ κνηέξ πεξηζηξέθεη ην έθθεληξν θαη κεηαθηλεί ην δαθηπιίδη. Απηφ κε ηε ζεηξά ηνπ δηνιηζζαίλεη επάλσ ζηνλ άμνλα θαη απμνκεηψλεη ηελ ςεθαδφκελε πνζφηεηα πεηξειαίνπ. Η ζέζε ηνπ έθθεληξνπ θαη ηνπ δαθηπιηδηνχ ειέγρεηαη κέζσ ηνπ πνηελζηφκεηξνπ πνπ βξίζθεηαη ζην επάλσ κέξνο ηεο αληιίαο θαη αθξηβψο επάλσ απφ ην ειεθηξνκαγλεηηθφ ζηνηρείν θαη κεηαδίδεηαη ζηνλ εγθέθαιν, έηζη ψζηε ζε ηπρφλ απνθιίζεηο λα είλαη δπλαηή κία ιεπηνκεξέζηεξε δεχηεξε ξχζκηζε. Σ ύζηεκα απηνδηάγλσζεο Όινη νη αηζζεηήξεο θαη φιεο νη ιεηηνπξγίεο ηνπ ειεθηξνληθνχ ειέγρνπ, ηφζν ηεο αληιίαο φζν θαη γεληθφηεξα ηνπ νρήκαηνο, ειέγρνληαη κέζσ ελφο θπθιψκαηνο ειεθηξνληθνχ ειέγρνπ, πνπ αλαγλσξίδεη βιάβεο θαη ραιαζκέλα εμαξηήκαηα. Οη βιάβεο απνζεθεχνληαη ζηνλ εγθέθαιν, αλαθαινχληαη κε ην εμεηδηθεπκέλν δηαγλσζηηθφ κεράλεκα θαη εληνπίδνληαη κε ηνπο θσδηθνχο βιάβεο πνπ εκθαλίδνληαη ζηελ νζφλε ηνπ δηαγλσζηηθνχ. ηα επηζθεπαζηηθά βηβιία ηνπ θαηαζθεπαζηή ππάξρεη ε αληηζηνηρία ησλ θσδηθψλ ζε ζπγθεθξηκέλεο βιάβεο θαη ζρεηηθέο επεμεγήζεηο. ελίδα 56

59 S.O.S) Ε Λεηηνπξγίεο αλάγθεο ζε πεξηπηώζεηο βιάβεο, (ιεηηνπξγίεο ε πεξηπηψζεηο βιάβεο θαη πξνθεηκέλνπ λα κελ αθηλεηνπνηεζεί ην φρεκα, αιιά λα θζάζεη κε δηθέο ηνπ δπλάκεηο κέρξη ην πιεζηέζηεξν ζπλεξγείν, πξνβιέπνληαη ζην ζχζηεκα ιεηηνπξγίεο αλάγθεο. ηηο πεξηπηψζεηο απηέο ην ζήκα πνπ ιείπεη ιφγσ βιάβεο αληηθαζίζηαηαη απφ έλα άιιν. Δάλ π.ρ ραιάζεη ν αηζζεηήξαο ζεξκνθξαζίαο αέξα, ηφηε ην ζχζηεκα επηιέγεη σο ζεξκνθξαζία αέξα ηνπο 20 ν C θαη ηνπο 80 o C γηα πεξηπηψζεηο πνπ ζα ραιάζεη ν αηζζεηήξαο ζεξκνθξαζίαο ςπθηηθνχ πγξνχ. Δάλ ραιάζεη ν αηζζεηήξαο ζηξνθψλ ηφηε ην απαξαίηεην ζήκα αληηθαζίζηαηαη απφ έλα ζήκα πνπ ιακβάλεηαη απφ ηνλ αηζζεηήξα ηεο βειφλαο ηνπ κπεθ, ελψ ζε άιινπο θαηαζθεπαζηέο απφ έλα δεχηεξν αηζζεηήξα ζηνλ εθθεληξνθφξν. ε φιεο απηέο ηηο πεξηπηψζεηο ν νδεγφο εηδνπνηείηαη γηα ηε βιάβε απφ ηηο δηάθνξεο ελδεηθηηθέο ιπρλίεο Aληιίεο πεηξειαίνπ κε ειεθηξνληθό έιεγρν ιεηηνπξγίαο. Η αλάγθε γηα θαπζαέξηα ζπγθεθξηκέλεο ζχλζεζεο θαη ρακειήο πεξηεθηηθφηεηαο ζε βιαβεξνχο ξχπνπο, ηαπηφρξνλα κε ηε ξαγδαία εμέιημε ηεο ηερλνινγίαο, νδήγεζε ζε πεξηζηξνθηθέο αληιίεο πεηξειαίνπ, κε επξεία ειεθηξνληθή ξχζκηζε φισλ ησλ παξακέηξσλ ζε φιεο ηηο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο ηνπ πεηξειαηνθηλεηήξα. Σα πιενλεθηήκαηα απηήο ηεο ηερλνινγίαο έρνπλ σο απνηέιεζκα ηελ δπλαηφηεηα ζχλδεζεο κε έλαλ κεγάιν αξηζκφ ειεθηξνληθψλ ζπζηεκάησλ ειέγρνπ. Με ηνλ ηξφπν απηφ, κπνξεί λα γίλεη ρξήζε κηαο κεγάιεο νκάδαο ραξαθηεξηζηηθψλ θακπχισλ ιεηηνπξγίαο, πνπ ήηαλ αδχλαην λα ρξεζηκνπνηεζνχλ κε ηα κεραληθά ζπζηήκαηα ειέγρνπ. Δίλαη δπλαηφ λα ελζσκαησζνχλ έηζη ζπζηήκαηα θαη ιεηηνπξγίεο φπσο είλαη ην ζχζηεκα απηφκαηνπ ειέγρνπ ηαρχηεηαο, ε αχμεζε ησλ ζηξνθψλ ηνπ ξειαληί φηαλ ιεηηνπξγεί ην ζχζηεκα θιηκαηηζκνχ θ.ιπ. Δπίζεο κπνξνχλ λα αληαιιάζζνληαη ελίδα 57

60 ζήκαηα εμφδνπ απφ άιια ζπζηήκαηα πνπ γηα λα ιεηηνπξγήζνπλ απαηηείηαη λα γλσξίδνπλ ηε ζηηγκηαία ξνπή ηνπ θηλεηήξα. Οη ειεθηξνληθέο πεξηζηξνθηθέο αληιίεο (εηθφλα 3.13) ζηε βαζηθή ηνπο δνκή δελ δηαθέξνπλ απφ ηηο κεραληθέο, ελψ ηα ξπζκηζηηθά εμαξηήκαηα είλαη ειεθηξηθά θαη ελεξγνπνηνχληαη κέζσ αηζζεηήξσλ θαη ειεθηξνληθψλ κνλάδσλ. Σα ζπζηήκαηα απηά ραξαθηεξίδνληαη σο αληιίεο πεηξειαίνπ κε ειεθηξνληθφ έιεγρν ιεηηνπξγίαο (EDC Electronic Diesel Control). Οη λέεο ιεηηνπξγίεο πνπ ελζσκαηψλεη απηνχ ηνπ ηχπνπ ε αληιία είλαη νη εμήο: Ηιεθηξνληθφο έιεγρνο ηεο ζεξκνθξαζίαο, πξνθεηκέλνπ λα θαζνξηζζνχλ ε πνζφηεηα ηνπ ςεθαδφκελνπ θαπζίκνπ θαη ν πεξηνξηζκφο ηεο πνζφηεηαο εθθίλεζεο. Έιεγρνο ξειαληί αλεμάξηεηα απφ ην εθάζηνηε θνξηίν. Ηιεθηξνληθφο έιεγρνο αξρήο ςεθαζκνχ. Έιεγρνο ηαρχηεηαο νρήκαηνο. Έιεγρνο αλαθχθισζεο θαπζαεξίσλ Ηιεθηξνληθφ πεληάι γθαδηνχ, ρσξίο κεραληθά κέξε κεηάδνζεο ηεο θίλεζήο ηνπ (ECU Electronic Control Unit). Γπλαηφηεηα ειεθηξνληθήο δηάγλσζεο βιαβψλ (Απηνδηάγλσζε). Δηθφλα 3.13 Πεξηζηξνθηθή αληιία πεηξειαίνπ κε ειεθηξνληθή ξχζκηζε 1) Αηζζεηήξαο δηαδξνκήο ηνπ ζχξηε. ελίδα 58

61 2) Ρπζκηζηήο παξνρψλ. 3) Μαγλεηηθή βαιβίδα αξρήο ςεθαζκνχ. 4) χξηεο ξχζκηζεο παξνρψλ Αληιία ρακειήο πίεζεο Η αληιία ρακειήο πίεζεο ή αληιία πξνηξνθνδφηεζεο ζπλδέεηαη κπξνζηά απφ ηελ αληιία έγρπζεο. Ο ξφινο ηεο είλαη λα ηξνθνδνηεί ηελ αληιία έγρπζεο κε επαξθή πνζφηεηα θαπζίκσλ γηα ηε ζπκπχθλσζε θαη δηαλνκή ζηνπο εθάζηνηε αγσγνχο έγρπζεο. Αλάινγα κε ην είδνο θαηαζθεπήο ηεο αληιίαο έγρπζεο εθαξκφδνληαη δηαθνξεηηθά ζπζηήκαηα ρακειήο πίεζεο. Καηά θαλφλα νη αληιίεο έγρπζεο ζε ζεηξά ζπλδπάδνληαη κε εκβνινθφξεο αληιίεο ηξνθνδνζίαο. Απηέο ζπλδένληαη ζπρλά πιεπξηθά ζην πεξίβιεκα ηεο αληιίαο έγρπζεο. Σν έκβνιφ ηνπο πξνσζείηαη απφ ηνλ εθθεληξνθφξν άμνλα ηεο αληιίαο έγρπζεο. ε αληίζεζε κε άιιεο αληιίεο ρακειήο πίεζεο νη εκβνινθφξεο αληιίεο ηξνθνδνζίαο παξέρνπλ ηα θαχζηκα θαηά θάζεηο πξνψζεζεο. Αλάινγα κε ην είδνο θαηαζθεπήο παξέρνπλ ηε κεγαιχηεξε πνζφηεηα ζε θάζε δεχηεξε δηαδξνκή ηνπ εκβφινπ (αληιία απιήο ιεηηνπξγίαο) ή παξέρνπλ κε θάζε δηαδξνκή ηνπ εκβφινπ ηελ ίδηα πνζφηεηα (αληιία δηπιήο ιεηηνπξγίαο). ηα ζχγρξνλα ζπζηήκαηα Common Rail θαη αληιίαο-αθξνθπζίνπ (UI) θαζψο θαη ζε ζπζηήκαηα κε αμνληθέο θαη αθηηλσηέο αληιίεο δηαλνκήο σο ζχζηεκα ηξνθνδνζίαο εθαξκφδνληαη αληιίεο πηεξσηψλ θπςειψλ ή νδνλησηψλ ηξνρψλ. Σξνθνδνηνχλ ην ζχζηεκα έγρπζεο ζπλερψο κε θαχζηκα θαη είλαη ζπρλά ελζσκαησκέλεο ζην πεξίβιεκα ηεο αληιίαο έγρπζεο. Α Αληιίεο πηεξσηώλ θπςειώλ Οη αληιίεο πηεξσηψλ θπςειψλ απνηεινχληαη απφ έλα κηθξφ ηχκπαλν ("Ρφηνξαο") κε ζηεγαλά ρείιε ("Πηεξσηέο"), πνπ πεξηζηξέθεηαη κέζα ζ έλα κεγαιχηεξν θχιηλδξν επάλσ ζε έλα άμνλα αληιίαο. Λφγσ ηεο έθθεληξεο ζέζεο ηνπ ξφηνξα δεκηνπξγείηαη έλαο δξεπαλνεηδήο θελφο ρψξνο. Οη πηεξσηέο πηέδνληαη απφ ελίδα 59

62 ηε θπγφθεληξν δχλακε θ έλα κεραληζκφ ειαηεξίνπ πξνο ηα εμσηεξηθά ηνηρψκαηα ηνπ θπιίλδξνπ. Έηζη δεκηνπξγνχληαη αξθεηέο ζηεγαλέο θπςέιεο θαζψο θαη έλαο κεγαιχηεξνο ρψξνο ζηε κηα πιεπξά ηνπ θπιίλδξνπ, ζηνλ νπνίν θαηαιήγεη έλαο αγσγφο αλαξξφθεζεο. ηελ θαηεχζπλζε ηεο πεξηζηξνθήο ν ρψξνο απηφο κηθξαίλεη. Με ηε κείσζε ηνπ φγθνπ ηα θαχζηκα κεηαθέξνληαη κέζα απφ ην άλνηγκα εθξνήο θαη κέζσ ηνπ αγσγνχ ζηελ αληιία έγρπζεο. Β Αληιίεο νδνλησηώλ ηξνρώλ Οη αληιίεο νδνλησηψλ ηξνρψλ (εηθφλα 3.14) απνηεινχληαη θαηά θαλφλα απφ έλα πεξίβιεκα κε αγσγφ εηζξνήο θαη εθξνήο θαζψο θαη δχν νδνλησηνχο ηξνρνχο, απφ ηνπο νπνίνπο ν έλαο είλαη πξνσζνχκελνο. Πην ζπρλέο είλαη νη ιεγφκελεο αληιίεο εμσηεξηθψλ νδνλησηψλ ηξνρψλ, ζηηο νπνίεο ηα θαχζηκα κεηαθέξνληαη ζηνπο ρψξνπο κεηαμχ νδφλησζεο θαη πεξηβιήκαηνο. Λφγσ ηεο απιήο δνκήο ηνπο είλαη αλζεθηηθέο θαη νηθνλνκηθέο. Δηθφλα 3.14 Αληιία νδνλησηψλ ηξνρψλ ελίδα 60

63 Αληιία έγρπζεο ζε ζεηξά Οη αληιίεο έγρπζεο ζε ζεηξά (εηθφλα 3.15) δηαζέηνπλ γηα θάζε θχιηλδξν ηνπ θηλεηήξα έλα ζηνηρείν άληιεζεο. Απηά είλαη δηαηεηαγκέλα ζε κηα ζεηξά. Ο εθθεληξνθφξνο άμνλαο ηεο αληιίαο έγρπζεο ζε ζεηξά πξνσζείηαη απφ ηνπο ηξνρνχο ή ηηο αιπζίδεο θίλεζεο ηνπ θηλεηήξα εζσηεξηθήο θαχζεο. Η αληιία έγρπζεο ζε ζεηξά ιεηηνπξγεί κε ηηο κηζέο ζηξνθέο ηνπ θηλεηήξα πάληα ζε ζπγρξνληζκφ κε ηελ θίλεζε ησλ εκβφισλ ηνπ πεηξειαηνθηλεηήξα. Σα θαχζηκα θηάλνπλ κέζσ αγσγψλ πςειήο πίεζεο ζηα ζηεξίγκαηα ησλ αθξνθπζίσλ κε ηα αθξνθχζηα έγρπζεο. Η αληιία έγρπζεο ζε ζεηξά ρξεζηκνπνηνχληαλ απνθιεηζηηθά ζηελ αξρή ηεο εμέιημεο ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ θαη δελ ζπλαληάηαη πιένλ ζε ΙΥ απηνθίλεηα. Υξεζηκνπνηείηαη πιένλ ζρεδφλ κφλν ζε επαγγεικαηηθά απηνθίλεηα, ιεσθνξεία, δνκηθέο θαη αγξνηηθέο κεραλέο θαζψο θαη ζε ζηαζεξέο πεηξειαηνκεραλέο. Δπηηξέπεη πηέζεηο έγρπζεο κέρξη θαη bar. Δηθφλα 3.15 Αληιία έγρπζεο ζε ζεηξά ελίδα 61

64 Ανηλίες μεμονφμένης έγτσζης Αληιίεο κεκνλσκέλεο έγρπζεο (εηθφλα 3.16) είλαη ηα "θιαζζηθά" ησλ ζπζηεκάησλ έγρπζεο γηα επαγγεικαηηθά απηνθίλεηα. απηέο θάζε θχιηλδξνο δέρεηαη ηελ έγρπζε απφ μερσξηζηή αληιία. Η πξνψζεζε γίλεηαη απφ ηνλ ππνθείκελν εθθεληξνθφξν άμνλα, είηε άκεζα είηε κέζσ πξνεμνρήο. Δπεηδή νη κεκνλσκέλεο αληιίεο εηζέξρνληαη πνιχ βαζεηά κέζα ζηνλ θηλεηήξα, ιέγνληαη ζπρλά θαη αληιίεο έκπεμεο. Με ηηο αληιίεο απηέο επηηπγράλνληαη πηέζεηο έγρπζεο κέρξη bar, πξάγκα πνπ ηηο θαζηζηά θαηάιιειεο γηα πεηξειαηνθηλεηήξεο κε άκεζε έγρπζε. Δηθφλα 3.16 Αληιία κεκνλσκέλεο έγρπζεο Ο θχιηλδξνο κηαο κεκνλσκέλεο αληιίαο (εηθφλα 3.17) δηαζέηεη κηα ή δχν δηαγσλίσο ηνπνζεηεκέλεο αθηηλσηέο δηαηξήζεηο, πνπ ζπλδένληαη κε ην ιεγφκελν ρψξν αλαξξφθεζεο. Όηαλ ην έκβνιν ηεο αληιίαο πηέδεηαη απφ ην ειαηήξην ηνπ εκβφινπ πξνο ηα θάησ, ηφηε ξένπλ απφ ην ρψξν αλαξξφθεζεο θαχζηκα απφ ηηο δχν δηαηξήζεηο κέζα ζηνλ θχιηλδξν ηεο αληιίαο. Όηαλ ην έκβνιν θηλείηαη πάιη πξνο ηα πάλσ, ηφηε αξρηθά επηζηξέθνληαη αθφκα ιίγα θαχζηκα πξνο ην ρψξν αλαξξφθεζεο, κέρξη λα θαιχςεη ην έκβνιν πιήξσο ηηο δηαηξήζεηο. Απφ εθείλε ηε ζηηγκή ηα θαχζηκα ελίδα 62

65 κεηαθέξνληαη ππφ κεγάιε πίεζε κέζσ ηεο βαιβίδαο πίεζεο ζην αθξνθχζην έγρπζεο. Όηαλ ζηακαηάεη ε πίεζε ηξνθνδνζίαο, θιείλεη θαη πάιη ε βαιβίδα πίεζεο απφ ην ειαηήξηφ ηεο θαη ηελ πίεζε πνπ πξνέξρεηαη απφ ηνλ αγσγφ πίεζεο. Η δηαδξνκή ηνπ εκβφινπ είλαη πάληα ε ίδηα. Η πνζφηεηα ηξνθνδνζίαο αλά δηαδξνκή ξπζκίδεηαη απφ κηα ινμή εγθνπή ζην ηνίρσκα ηνπ εκβφινπ, ηε ιεγφκελε εγθνπή ειέγρνπ. πλδέεηαη κε κηα δηάηξεζε εηζξνήο ζην θέληξν ηνπ εκβφινπ. Η πίεζε έγρπζεο δηαηεξείηαη κφλν κέρξηο φηνπ ε εγθνπή ειέγρνπ θηάζεη ζηε δηάηξεζε πξνο ην ρψξν αλαξξφθεζεο. απηή ηε ζηηγκή ε πίεζε ησλ θαπζίκσλ πέθηεη απφηνκα, δηφηη ν ρψξνο πίεζεο ζπλδέεηαη κέζσ ηεο δηάηξεζεο εηζξνήο ζην έκβνιν κε ην ρψξν αλαξξφθεζεο. Απνηέιεζκα: Η βαιβίδα πίεζεο πξνο ηνλ αγσγφ πίεζεο θιείλεη θαη ηα θαχζηκα επηζηξέθνπλ ζηνλ ρψξν αλαξξφθεζεο. Δηθφλα 3.17 Μεκνλσκέλε αληιία Απηή ε δηαδηθαζία κπνξεί λα επηβξαδπλζεί ή λα επηηαρπλζεί κε ηελ πεξηζηξνθή ηνπ εκβφινπ ηεο αληιίαο. Παιαηφηεξα απηφ γηλφηαλ κεραληθά κέζσ ελφο ζηειέρνπο ξχζκηζεο θαη ελφο πεξηβιήκαηνο ξχζκηζεο, πνπ ζπλδένληαλ κέζσ ελφο ξπζκηζηή ζηνλ θηλεηήξα κε ηνλ πνδνκνριφ ηνπ γθαδηνχ. ήκεξα ε ξχζκηζε γίλεηαη ειεθηξνληθά κέζσ ηεο EDC. ελίδα 63

66 Η κεκνλσκέλε αληιία ζπλδέεηαη κέζσ ελφο θνληνχ αγσγνχ έγρπζεο κε έλαλ ζπκβαηηθφ ζπλδπαζκφ βάζεο/βειφλαο αθξνθπζίνπ. Δθαξκφδνληαη ζε κηθξνθηλεηήξεο, πεηξειαηνθίλεηεο αηκνκεραλέο, θηλεηήξεο πινίσλ θαη δνκηθέο κεραλέο. 3.4 Σξνθνδνζία Έγρπζε Καπζίκνπ Σν ζχζηεκα ηξνθνδνζίαο ησλ πεηξειαηνκεραλψλ είλαη πην ζχλζεην απφ εθείλν ησλ βελδηλνκεραλψλ θαη ε θαηαζθεπή ησλ ζσιελψζεσλ είλαη πην ζηηβαξή ιφγσ ησλ κεγάισλ πηέζεσλ ιεηηνπξγίαο ηνπ. ηελ παξαθάησ εηθφλα 3.18 θαίλεηαη έλα ηέηνην βαζηθφ θχθισκα ηνπ ζπζηήκαηνο ηξνθνδνζίαο. Δηθφλα 3.18 Βαζηθφ δηάγξακκα ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο ηξνθνδνζίαο ελίδα 64

67 1) Γεμακελή θαπζίκνπ 2) Πξνθαηαξθηηθφ θίιηξν. 3) Αληιία ηξνθνδνζίαο. 4) Βαζηθφ Φίιηξν. 5) Αληιία έγρπζεο θαπζίκνπ. 6) Γηάηαμε ρξνληζκνχ. 7) Ρπζκηζηήο ζηνθψλ. 8) Δγρπηήξαο θαπζίκνπ. 9) χζηεκα ππνβνήζεζεο ηεο εθθίλεζεο. 10) Δπηζηξνθή θαπζίκνπ. 11) πζζσξεπηήο. 12) Γηαθφπηεο εθθίλεζεο. 13) Μνλάδα ειέγρνπ ζπζηήκαηνο ππνβνήζεζεο ηεο εθθίλεζεο. Σν ζχζηεκα ηξνθνδνζίαο κε θαχζηκν ησλ πεηξειαηνκεραλψλ πεξηιακβάλεη ηα εμήο επηκέξνπο ζπζηήκαηα: Σε δεμακελή ηνπ θαπζίκνπ. Σν αξρηθφ θίιηξν. Σελ αληιία ηξνθνδνζίαο ή αληιία ρακειήο πίεζεο. Σν βαζηθφ θίιηξν. Σελ αληιία έγρπζεο. Σνπο εγρπηήξεο (κπεθ). Σν ξπζκηζηή ζηξνθψλ. Σνπο ζσιήλεο ηξνθνδνζίαο. Σνπο ζσιήλεο πςειήο πίεζεο Δγρπηήξεο ελίδα 65

68 Οη εγρπηήξεο (εηθφλα 3.19) ζηα ζπζηήκαηα έγρπζεο ησλ πεηξειαηνκεραλψλ είλαη ην ηειεπηαίν ηκήκα ηνπ θπθιψκαηνο ηξνθνδνζίαο. Με ηνπο εγρπηήξεο ην θαχζηκν ςεθάδεηαη κε ηε κνξθή ιεπηφηαησλ ζηαγνληδίσλ (λέθνπο) ζην εζσηεξηθφ ησλ θπιίλδξσλ, πξνθεηκέλνπ λα αλακεηρζεί κε ην ζπκπηεζκέλν αέξα, λα εμαηκηζηεί θαη ηέινο λα θαεί. Σν θαχζηκν θηάλεη ζηνπο εγρπηήξεο κέζσ ηεο αληιίαο έγρπζεο, ε νπνία θξνληίδεη γηα ηελ αχμεζε ηεο πίεζεο ηνπ ςεθαδνκέλνπ θαπζίκνπ πνπ κπνξεί λα θζάζεη θαη ηα 2050 bar. Η πίεζε απηή ζε ζπλδπαζκφ κε ηηο πνιχ κηθξέο νπέο πνπ έρνπλ ηα αθξνθχζηα ησλ εγρπηήξσλ πξνθαινχλ ηε δηάζπαζε ηνπ πγξνχ θαπζίκνπ ζε ιεπηφηαηα ζηαγνλίδηα. Χζηφζν, ε ιεηηνπξγία ησλ εγρπηήξσλ είλαη δηπιή. Δθηφο δειαδή απφ ηε δηάζπαζε ηνπ πγξνχ θαπζίκνπ ζε ιεπηφηαηα ζηαγνλίδηα ψζηε λα είλαη δπλαηή ε θαχζε ηνπ κέζα ζε ειάρηζην ρξφλν, νη εγρπηήξεο ζθνπφ έρνπλ θαη λα δηαζθνξπίδνπλ ην θαχζηκν κε ηέηνην ηξφπν θαη ηαρχηεηα, ψζηε καδί κε ηνλ αέξα λα δεκηνπξγείηαη έλα φζν ην δπλαηφλ πεξηζζφηεξν νκνηνγελέο κίγκα πνπ λα κπνξεί λα θαεί ζε νπνίν ζεκείν ηνπ ζαιάκνπ θαχζεο θη αλ βξίζθεηαη. Δίλαη επίζεο γλσζηφ φηη ε πςειή πίεζε πνπ απαηηείηαη γηα ηε δηάζπαζε ηνπ θαπζίκνπ ζα πξέπεη λα δεκηνπξγείηαη αθξηβψο ηε ζηηγκή ηεο έγρπζεο θαη λα κεδελίδεηαη αθξηβψο κεηά ην ηέινο ηεο έγρπζεο γηα λα απνθεχγεηαη ε δηαξξνή θαπζίκνπ ζην ζάιακν θαχζεο. Δηθφλα 3.19 Δγρπηήξαο Γηα ην ιφγν, ινηπφλ, απηφ, ηα αθξνθχζηα ιεηηνπξγνχλ θαη ζαλ δηαθνξηθέο βαιβίδεο πνπ θνξηίδνληαη κε ειαηήξην. Γηα φζν ρξφλν δειαδή ε βεινλνεηδήο ελίδα 66

69 βαιβίδα (βειφλα) παξακέλεη θιεηζηή, ε πίεζε ηνπ θαπζίκνπ πνπ δεκηνπξγείηαη απφ ηελ αληιία έγρπζεο αζθείηαη πάλσ ζε κηα επηθάλεηα ηεο βαιβίδαο κνξθήο δαθηπιίνπ θαη ε νπνία επηθάλεηα βξίζθεηαη ζην θάησ κέξνο ηνπ νδεγνχ ηεο βαιβίδαο θαη φρη ζην άθξν ηνπ αθξνθπζίνπ. Όηαλ ε πξνο ηα πάλσ δχλακε πνπ αζθείηαη ζηε βεινλνεηδή βαιβίδα ππεξβεί ηε δχλακε ελφο ειαηεξίνπ πνπ ηελ θξαηά θιεηζηή, ηφηε απηή αλπςψλεηαη απφ ηελ έδξα ηεο κε απνηέιεζκα ε πίεζε ηνπ θαπζίκνπ λα αζθείηαη ζε φιε ηελ επηθάλεηα ηεο βαιβίδαο, ε νπνία πιένλ αλνίγεη ηειείσο θαη απφηνκα. Όηαλ ε πίεζε ηνπ θαπζίκνπ κεησζεί ε βεινλνεηδήο βαιβίδα επαλέξρεηαη ζηελ έδξα ηεο απφηνκα σζνχκελε απφ ην ειαηήξην. Απφ ηε ζηηγκή θαηά ηελ νπνία ην θαχζηκν πεξλά απφ ηε βεινλνεηδή βαιβίδα θζάλεη ζε θαηάιιεια δηακνξθσκέλα αθξνθχζηα (εηθφλα 3.20), πνπ δηαζέηνπλ κία ή πεξηζζφηεξεο νπέο, απ φπνπ πεξλψληαο εγρχεηαη θαη δηαζπάηαη ζε ιεπηά ζηαγνλίδηα. Ο αξηζκφο ησλ νπψλ, ε δηάκεηξνο θαη ε γσλία έγρπζήο ηνπο θαζνξίδνπλ ηνλ ηξφπν δηαζθνξπηζκνχ ηνπ θαπζίκνπ κέζα ζην ζάιακν θαχζεο κε απνηέιεζκα λα επεξεάδνπλ θαηά πνιχ ηελ παξαγφκελε απφ ηε κεραλή ηζρχ, ηε ιεηηνπξγία ηεο ίδηαο ηεο κεραλήο, ηελ εμέιημε ηεο θαχζεο, ην ζφξπβν, ηελ θαηαλάισζε ηνπ θαπζίκνπ θαη ηηο εθπνκπέο ησλ θαπζαεξίσλ. Αλάινγα κε ηνλ ηχπν ηνπ ζαιάκνπ θαχζεο ηεο κεραλήο, αλ δειαδή ππάξρεη πξνζάιακνο θαχζεο ή πξνζάιακνο ζηξνβηιηζκνχ ή ε έγρπζε γίλεηαη απεπζείαο, επηιέγεηαη θαη ν θαηάιιεινο ηχπνο εγρπηήξα. Οη δχν βαζηθνί ηχπνη εγρπηήξσλ είλαη: Οη εγρπηήξεο κε αθξνθχζην ζηξαγγαιηζκνχ βειφλαο. Οη εγρπηήξεο ηχπνπ νπήο. ελίδα 67

70 Δηθφλα 3.20 Σχπνη αθξνθπζίσλ 1) ηέιερνο πίεζεο. 2) ψκα αθξνθπζίνπ. 3) ηέιερνο εγρπηήξα. 4) Δίζνδνο θαπζίκνπ. 5) Θάιακνο πίεζεο. 6) Έδξα. 7) Βειφλα αθξνθπζίνπ. 8) Οπέο αθξνθπζίνπ. Δγρπηήξεο κε αθξνθύζην ζηξαγγαιηζκνύ βειόλαο Υξεζηκνπνηείηαη ζε κεραλέο πνπ δηαζέηνπλ πξνζάιακν θαχζεο ή πξνζάιακν ζηξνβηιηζκνχ. Σν αθξνθχζην απηνχ ηνπ ηχπνπ ησλ εγρπηήξσλ ςεθάδεη ζε κνξθή νκναμνληθήο δέζκεο ην θαχζηκν, ελψ ε πνζφηεηα ηνπ ςεθαδφκελνπ θαπζίκνπ θαζνξίδεηαη απφ ην βαζκφ αλχςσζεο ηεο βειφλαο ηνπ αθξνθπζίνπ. Αλ δειαδή ε αλχςσζε ηεο βειφλαο είλαη κηθξή, ηφηε απηή παξακέλεη κέζα ζηελ νπή ηνπ αθξνθπζίνπ θαη ε πνζφηεηα ηνπ ςεθαδφκελνπ θαπζίκνπ είλαη πεξηνξηζκέλε. Αλ φκσο ε βειφλα αλπςσζεί πεξηζζφηεξν, ε νπή εμφδνπ ηνπ θαπζίκνπ απνθαιχπηεηαη νιφθιεξε θη έηζη κπνξεί λα ςεθαζηεί κεγαιχηεξε πνζφηεηα θαπζίκνπ. ελίδα 68

71 Υαξαθηεξηζηηθφ απηνχ ηνπ ηχπνπ εγρπηήξα είλαη φηη ζηελ αξρή ηεο έγρπζεο εμέξρεηαη απφ ην αθξνθχζην κηα κηθξή κφλν πνζφηεηα θαπζίκνπ, ελψ πξνο ην ηέινο ηεο δηαδηθαζίαο απηήο, ε ςεθαδφκελε πνζφηεηα θαπζίκνπ είλαη κεγαιχηεξε. εκεηψλεηαη πάλησο πσο ε πίεζε ηνπ αλνίγκαηνο ηεο βειφλαο ηνπ αθξνθπζίνπ θπκαίλεηαη κεηαμχ 30 θαη 125 bar. Καηά ηε δηάξθεηα ιεηηνπξγίαο κηαο πεηξειαηνκεραλήο, δεκηνπξγνχληαη εμαλζξαθψκαηα (θαηάινηπα ηεο θαχζεο), ηα νπνία θξάδνπλ κεξηθψο ή νινθιεξσηηθά ηα αθξνθχζηα δεκηνπξγψληαο αλσκαιίεο ζηε ιεηηνπξγία ηεο κεραλήο. Η δεκηνπξγία απηψλ ησλ επηθαζίζεσλ ζηα αθξνθχζηα ησλ εγρπηήξσλ εμαξηάηαη θπξίσο απφ ηελ πνηφηεηα ηνπ θαπζίκνπ θαη ηνλ ηξφπν ιεηηνπξγίαο ηεο κεραλήο. Δγρπηήξαο ηύπνπ νπήο Υξεζηκνπνηείηαη ζε κεραλέο άκεζεο έγρπζεο ρσξίο δειαδή πξνζάιακν ή ζάιακν ζηξνβηιηζκνχ θαη κπνξεί λα επηηχρεη πνιχ θαιφ δηαζθνξπηζκφ ηνπ θαπζίκνπ. Η πίεζε αλνίγκαηνο ηεο βειφλαο ηνπ αθξνθπζίνπ ζ απηήλ ηελ πεξίπησζε, θπκαίλεηαη κεηαμχ 150 θαη 250 bar. Η βειφλα ηνπ αθξνθπζίνπ ζην θάησ κέξνο ηεο είλαη ζπλήζσο θσληθνχ ζρήκαηνο θαη πξνζαξκφδεηαη ζε αληίζηνηρε θσληθή έδξα εμαζθαιίδνληαο πνιχ θαιή ζηεγαλφηεηα. Απηνχ ηνπ ηχπνπ ην αθξνθχζην κπνξεί λα δηαζέηεη κία ή θαη πεξηζζφηεξεο νπέο (έσο θαη 7) φπνπ είλαη ζπκκεηξηθά ηνπνζεηεκέλεο. Δγρπηήξεο πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη ζην Common Rail Όπσο γλσξίδνπκε νη εγρπηήξεο είλαη εθείλνη πνπ ςεθάδνπλ ην πεηξέιαην κε κνξθή λέθνπο κέζα ζην ζάιακν θαχζεο κε ζθνπφ ηελ θαχζε ηνπ κείγκαηνο. ηνπο θηλεηήξεο Common Rail ε ιεηηνπξγία ηνπ εγρπηήξα (εηθφλα 3.21) δελ είλαη κεραληθή φπσο ζηνπο παιηφηεξνπο ηερλνινγίαο πεηξειαηνθηλεηήξαο, αιιά ειεθηξνληθή. Όπσο έρνπκε αλαθέξεη θαη παξαπάλσ φιεο νη ιεηηνπξγίεο ελφο θηλεηήξα ηερλνινγίαο Common Rail μεθηλνχλ απφ ην ζχζηεκα EDC. Οη απαηηνχκελεο δπλάκεηο γηα ην άλνηγκα θαη ην θιείζηκν ηεο βειφλαο ηνπ αθξνθπζίνπ δελ κπνξνχλ λα παξαρζνχλ κε ηε καγλεηηθή βαιβίδα θαη κφλν. Γηα ην ιφγν απηφ ε βειφλα ηνπ αθξνθπζίνπ ειέγρεηαη έκκεζα κέζσ ελφο πδξαπιηθνχ ζπζηήκαηνο ελίζρπζεο δπλάκεσλ. ελίδα 69

72 Όηαλ ε καγλεηηθή βαιβίδα είλαη θιεηζηή, ηφηε επηθξαηεί ζε φιν ηνλ φγθν ηνπ ζαιάκνπ ε ίδηα πίεζε φπσο ζην Rail. Η βειφλα ηνπ αθξνθπζίνπ πηέδεηαη κέζσ ελφο ειαηεξίνπ ζηε ζέζε ηεο. Με ην άλνηγκα ηεο καγλεηηθήο βαιβίδαο ξένπλ θαχζηκα απφ ην ρψξν ειέγρνπ ηεο βαιβίδαο πξνο ηελ επηζηξνθή ησλ θαπζίκσλ. Ο κεησηήξαο ηξνθνδφηεζεο εκπνδίδεη ηελ πιήξε εμίζσζε ηεο πίεζεο θαη ε πίεζε ζην ρψξν ειέγρνπ ηεο βαιβίδαο κεηψλεηαη. Η ππεξπίεζε ζηνλ φγθν ηνπ ζαιάκνπ αλαζεθψλεη ηε βειφλα κε ηε δχλακε ηνπ ειαηεξίνπ θαη ε έγρπζε μεθηλάεη. Η καγλεηηθή βαιβίδα δελ ιεηηνπξγεί πιένλ θαη θιείλεη ην άλνηγκα πξνο ηελ επηζηξνθή ησλ θαπζίκσλ. Με ηελ πίεζε ζην ρψξν ειέγρνπ ηεο βαιβίδαο απμάλεηαη ε δχλακε πνπ αζθείηαη επάλσ ζην έκβνιν ειέγρνπ. Έηζη ε βειφλα ηνπ αθξνθπζίνπ θιείλεη θαη ε έγρπζε ηεξκαηίδεηαη. Δηθφλα 3.21 Δγρπηήξαο Common Rail ζε ηνκή Πξνζέξκαλζε θαπζίκνπ κίγκαηνο Ο πεηξειαηνθηλεηήξαο κπνξεί λα είλαη απηνθιεγήο, αιιά θαηά ηελ ςπρξή εθθίλεζε ή ππφ ρεηκεξηλφ πάγν ε ηδηφηεηά απηή θηάλεη ζηα φξηα. Σα ζηειέρε ππξάθησζεο (εηθφλα 3.22) ππάξρνπλ γηα λα είλαη ην κίγκα θαπζίκσλ θαη ππφ αληίμνεο ζπλζήθεο ζε ζεξκνθξαζία αλάθιεμεο. ελίδα 70

73 Δηθφλα 3.22 ηειέρε ππξάθησζεο Η δηαδηθαζία ηεο αξγήο ππξάθησζεο αλήθεη πιένλ ζην παξειζφλ. Σα ζχγρξνλα κεηαιιηθά ζηειέρε ππξάθησζεο ηαρείαο εθθίλεζεο ηεο Bosch επηηπγράλνπλ ηελ απαηηνχκελε γηα ηελ εθθίλεζε ηνπ θηλεηήξα ζεξκνθξαζία ησλ βαζκψλ Κειζίνπ ζε κφιηο ηξία δεπηεξφιεπηα. Σα θεξακηθά ζηειέρε ππξάθησζεο DuraSpeed ηεο Bosch επηηπγράλνπλ ζεξκνθξαζίεο ππξάθησζεο ησλ βαζκψλ Κειζίνπ θαη επηηξέπνπλ ζε ζεξκνθξαζίεο κέρξη κείνλ 28 βαζκνί Κειζίνπ κηα ςπρξή εθθίλεζε, πνπ κνηάδεη κ απηή ηνπ θηλεηήξα εζσηεξηθήο θαχζεο. Σα ζηειέρε ππξάθησζεο δελ ρξεζηκεχνπλ ζήκεξα κφλν σο βνήζεκα εθθίλεζεο, αιιά θαη γηα ηελ ιεγφκελε παξαηεηακέλε ππξάθησζε. ηε θάζε δεζηάκαηνο ην ζηέιερνο ππξάθησζεο ζπλερίδεη λα ιεηηνπξγεί γηα πεξίπνπ ηξία ιεπηά, γηα λα απνθεπρζεί ην ελνριεηηθφ ρηχπεκα θαηά ηελ εθθίλεζε ηνπ θηλεηήξα. Δπηπιένλ κ απηφλ ηνλ ηξφπν κεηψλνληαη νη εθπνκπέο ξχπσλ ηνπ θξχνπ θηλεηήξα κέρξη θαη θαηά 60%. Δίλαη δπλαηή θαη ε ελδηάκεζε ππξάθησζε, γηα λα ππνζηεξηρζεί ε αλαδσνγφλεζε ηνπ θίιηξνπ ζσκαηηδίσλ ληίδει θαη γηα λα απνθεπρζεί ε δεκηνπξγία αηζάιεο θαηά ηε δηάξθεηα αιιαγψλ θνξηίνπ ηνπ ςπρξνχ θηλεηήξα πνπ ιεηηνπξγεί ζε ψζεζε. Με ηελ πςειή ζεξκνθξαζία ππξάθησζεο θαη ηε κεγάιε δηάξθεηά ηεο ε λέα ηερλνινγία αλνίγεη θαηλνχξγηεο πξννπηηθέο ζηνπο θαηαζθεπαζηέο θηλεηήξσλ θαη απηνθηλήησλ. ελίδα 71

74 Μπνξνχλ λα επελδχζνπλ πην πνιχ ζε ρακειήο ζπκπχθλσζεο ζπγθξνηήκαηα ληίδει ππεξπιήξσζεο κε κεγαιχηεξε εηδηθή απφδνζε θηλεηήξα θαη κεησκέλεο εθπνκπέο νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ. Σα ζρεηηδφκελα κε ηελ αξρή ιεηηνπξγίαο ηνπ κεηνλεθηήκαηα, δειαδή ε θαθή ζπκπεξηθνξά ςπρξήο εθθίλεζεο θαη ιεηηνπξγίαο, κπνξνχλ λα εμαιεηθζνχλ κε ηα θεξακηθά ζηειέρε ππξάθησζεο. Σφζν ηα κεηαιιηθά ζηειέρε ππξάθησζεο φζν θαη ηα ηδηαίηεξα αλζεθηηθά ζηηο πςειέο ζεξκνθξαζίεο θεξακηθά ζηειέρε ππξάθησζεο ιεηηνπξγνχλ ζχκθσλα κε ηελ ίδηα αξρή: Ηιεθηξηθφ ξεχκα ξέεη κέζα απφ κηα ειηθνεηδή ή κηα αγψγηκε θεξακηθή έλσζε, ε νπνία ζεξκαίλεηαη έηζη έληνλα. ηα απηνξπζκηδφκελα ζηειέρε ππξάθησζεο απμάλεηαη απηφκαηα ε αληίζηαζε κε απμαλφκελε ζεξκνθξαζία, έηζη ψζηε λα κελ ππεξζεξκαλζεί ην ζηέιερνο ππξάθησζεο. Η θαηαζθεπαζηηθή ηδηαηηεξφηεηα ηνπ ζηειέρνπο ππξάθησζεο DuraSpeed είλαη ην ζεξκαληηθφ ζηνηρείν απφ θεξακηθφ πιηθφ, ην νπνίν απνηειεί καδί κε έλαλ εχθακπην θαη παξακνξθψζηκν κεηαιιηθφ ζσιήλα ηνλ ιεγφκελν ζεξκαληήξα. Απηφο ν πξνζηαηεπκέλνο κε δίπισκα επξεζηηερλίαο "Δχθακπηνο ζρεδηαζκφο" απμάλεη ηελ κεραληθή αληνρή ηνπ ζηειέρνπο ππξάθησζεο. Έηζη γηα παξάδεηγκα ν ζεξκαληήξαο κπνξεί λα θακθζεί, φηαλ ηνπνζεηείηαη ππφ ιάζνο γσλία ζην ζπλεξγείν. Έηζη κεηψλεηαη ζεκαληηθά ν θίλδπλνο ζξαχζεο. Σα ζχγρξνλα ζηειέρε ππξάθησζεο ρακειήο ηάζεο δηαζέηνπλ κηα νλνκαζηηθή ηάζε ησλ επηά Volt, δειαδή πνιχ ρακειφηεξε ηάζε απφ ην ειεθηξηθφ δίθηπν ηνπ απηνθηλήηνπ κε 12 Volt. Η ζπλδεδεκέλε κε ην EDC ειεθηξνληθή ζπζθεπή ειέγρνπ ηνπ ρξφλνπ ππξάθησζεο (εηθφλα 3.23) πξνζαξκφδεη ηελ ηάζε γηα ηα ζηειέρε ππξάθησζεο θαη ζπλεπψο ηελ ζεξκνθξαζία ηνπο αθξηβψο ζηηο εθάζηνηε απαηηήζεηο ηνπ θηλεηήξα. Έηζη ηα ζηειέρε κπνξνχλ λα ιεηηνπξγήζνπλ θαηά ηε θάζε ζέξκαλζεο κε απμεκέλεο ηάζεηο. Απηφ επηηξέπεη κηα γξήγνξε εθθίλεζε, αθφκα θαη κε πνιχ θξχν θαη αθφκα θαη φηαλ ππάξρεη πηψζε ηεο ηάζεο ηνπ δηθηχνπ ηνπ απηνθηλήηνπ, πνπ ζπγθξίλεηαη κε ηελ εθθίλεζε ελφο θηλεηήξα εζσηεξηθήο θαχζεο. Η κεησκέλε θαηά 50% ζε ζρέζε κε ηα ηππνπνηεκέλα ζηειέρε ππξάθησζεο απνξξφθεζε ελέξγεηαο θαη ν εηεξνρξνληζκέλνο ηνπο έιεγρνο κεηψλνπλ ηελ κέγηζηε επηβάξπλζε ηνπ δηθηχνπ ηνπ απηνθηλήηνπ θαηά ηε θάζε ηεο ςπρξήο εθθίλεζεο θαη ηεο παξαηεηακέλεο ππξάθησζεο ζην ειάρηζην. Έλα αθφκα πιενλέθηεκα είλαη νη ρακειέο ζεξκνθξαζίεο ππξάθησζεο θαη παξαηεηακέλεο ππξάθησζεο, πνπ ελίδα 72

75 εμαξηψληαη απφ ηε ζεξκνθξαζία ηνπ πγξνχ ςχμεο. Έηζη παξαηείλεηαη ν ρξφλνο δσήο ησλ ζηειερψλ ππξάθησζεο. Δηθφλα 3.23 Ηιεθηξνληθή ζπζθεπή ειέγρνπ ηνπ ρξφλνπ ππξάθησζεο (EDC) ελίδα 73

76 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 ΟΗ ΡΤΠΟΗ ΣΟΤ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΚΗΝΖΣΖΡΔ 4.1 Γεληθά Δηζαγσγή ζηνπο ξύπνπο Η θαχζε ηνπ πεηξειαίνπ, φπσο θαη ηεο βελδίλε πξνθαιεί ηελ εθπνκπή δηαθφξσλ ξππαληψλ ζηα θαπζαέξηα πνπ εμέξρνληαη ζηελ αηκφζθαηξα. Σν πεηξέιαην είλαη κίγκα πδξνγνλαλζξάθσλ πνπ είλαη πην βαξείο απφ ηνπο πδξνγνλάλζξαθεο ηεο βελδίλεο. Καηά ηελ θαχζε ηνπ παξάγνληαη πξντφληα θαχζεο ίδηα κ απηά ηεο βελδίλεο, εθηφο θπζηθά απφ ηηο ελψζεηο κνιχβδνπ Πνηεο είλαη νη βιαβεξέο ζπλέπεηεο ησλ ξύπσλ πνπ αλαθέξνληαη ζην πξόηππν Euro 5 Αλ νη ξππαληέο εμεηαζηνχλ έλαο - έλαο θαη ζπγθξηζνχλ κε ηνπο ξππαληέο πνπ πξνέξρνληαη απφ ηελ θαχζε ηεο βελδίλεο παξαηεξείηαη φηη: Μνλνμείδην ηνπ άλζξαθα (CO). Δπηδξά αξλεηηθά ζηελ πγεία, θαζψο κεηψλεη ηελ ηθαλφηεηα ηνπ αίκαηνο λα κεηαθέξεη νμπγφλν ζηνπο ηζηνχο, δεκηνπξγψληαο έηζη πξνβιήκαηα ζην θαξδηαγγεηαθφ θαη ζην λεπξηθφ ζχζηεκα. Όηαλ βξίζθεηαη ζε ρακειέο ζπγθεληξψζεηο, επεξεάδεη άηνκα κε θαξδηαθά πξνβιήκαηα, ελψ ζε πςειφηεξεο επεξεάδεη αξλεηηθά αθφκα θαη πγηή άηνκα επηθέξνληαο δαιάδα, πνλνθεθάινπο θαη ζσκαηηθή θφπσζε. Μπνξεί λα επηθέξεη θαη ζάλαην απφ αζθπμία. ελίδα 74

77 Άθαπζηνη πδξνγνλάλζξαθεο (HC). πκβάιινπλ ζε κεγάιν βαζκφ ζην ζρεκαηηζκφ ηνπ φδνληνο, ην νπνίν απνηειεί ην θπξηφηεξν ζπζηαηηθφ ηνπ θσηνρεκηθνχ λέθνπο. Βιάπηνπλ ηνλ αλζξψπηλν νξγαληζκφ, θπξίσο ηνπο πλεχκνλεο. Ομείδηα ηνπ αδώηνπ (NOx). Απνηεινχλ ηνλ θχξην ξχπν ηνπ λέθνπο θαη ηεο φμηλεο βξνρήο. Πξνθαινχλ αλαπλεπζηηθά πξνβιήκαηα ζηνπο αζζκαηηθνχο θαη ζηα παηδηά, ελψ θαηαζηξέθνπλ ηε βιάζηεζε θαη ηα ηζηνξηθά κλεκεία (ζαλ φμηλε βξνρή). Αησξνύκελα ζσκαηίδηα θηλεηήξσλ βελδίλεο άκεζνπ ςεθαζκνύ θαη πεηξειαίνπ (PM). Πξνθαινχλ αζζέλεηεο ζην αλαπλεπζηηθφ ζχζηεκα θαη ηδηαίηεξα πξνβιήκαηα ζε ειηθησκέλνπο, παηδηά θαη άηνκα πνπ πάζρνπλ απφ άζζκα, ελψ ζχκθσλα κε θάπνηεο έξεπλεο, απμάλνπλ ηελ πηζαλφηεηα εκθάληζεο θαξθίλνπ ηνπ πλεχκνλα. Δπίζεο, πξνθαινχλ θζνξέο ζε βαθέο θαη κεηψλνπλ ηελ νξαηφηεηα ηεο αηκφζθαηξαο Ση πξνβιέπεη ην πξόηππν Euro 5 ηεο Δπξσπατθήο Έλσζεο χκθσλα κε ην λέν πξφηππν Euro5, πνπ ηζρχεη γηα ηηο εγθξίζεηο Σχπνπ επηβαηηθψλ απηνθηλήησλ απφ ηελ 1ε επηεκβξίνπ ηνπ 2009, ηα αλψηαηα φξηα εθπνκπψλ ξχπσλ νξίδνληαη γηα ηνπο θηλεηήξεο πεηξειαίνπ: Μνλνμείδην ηνπ άλζξαθα (CO): 0,5 γξκ./ρικ. Αησξνχκελα ζσκαηίδηα (PM): 0,005 γξκ./ρικ. Ομείδηα ηνπ αδψηνπ (NOx): 0,18 γξκ./ρικ. πλδπαζκέλεο εθπνκπέο πδξνγνλαλζξάθσλ θαη νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ (HC+NOx): 0,23 γξκ./ρικ. ελίδα 75

78 Δηθφλα 4.1 Πίλαθαο κε ηα αλψηαηα φξηα ξχπσλ (γξακ./ρικ.) ζηνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο απφ ην 2001 κέρξη ην 2014 (Euro 1 Euro 6) Ομείδηα ηνπ αδώηνπ (NOx) Σα νμείδηα ηνπ αδψηνπ (NOx) είλαη νη πην ζεκαληηθνί απφ ηνπο αέξηνπο ξχπνπο πνπ πεξηέρνληαη ζηα θαπζαέξηα ηεο βελδίλεο θαη ηνπ πεηξειαίνπ. Γπζηπρψο ζηηο εκέξεο καο δελ ππάξρεη θάπνην ηδηαίηεξα απνδνηηθφ ζχζηεκα γηα ηε κείσζε απηψλ ησλ εθπνκπψλ. Δίλαη γλσζηφ φηη ηα NOx ζρεηίδνληαη άκεζα κε πξνβιήκαηα κφιπλζεο φπσο γηα παξάδεηγκα, ηελ φμηλε βξνρή θαη ην λέθνο ησλ αζηηθψλ πεξηνρψλ. Δπίζεο παζήζεηο φπσο ε βξνγρίηηδα θαη ε πλεπκνλία καδί κε νξηζκέλεο αιινηψζεηο ηνπ αλνζνπνηεηηθνχ ζπζηήκαηνο έρνπλ απνδεηρζεί φηη ζρεηίδνληαη κε ην επίπεδν ησλ NOx ζηελ αηκφζθαηξα. Σέινο, παξνπζία ειηαθνχ θσηφο ηα NOx ζπκκεηέρνπλ ζην ζρεκαηηζκφ φδνληνο θνληά ζηελ επηθάλεηα ηνπ εδάθνπο ζπλεηζθέξνληαο έηζη ζεκαληηθά ζηε δεκηνπξγία ηνπ θαηλφκελνπ ζεξκνθεπίνπ. Έρνληαο ππφςε φια ηα παξαπάλσ είλαη θπζηνινγηθφ ν έιεγρνο ησλ ξχπσλ απηνχ ηνπ είδνπο λα απνηειεί αληηθείκελν κεγάινπ ελδηαθέξνληνο. Οη πξνζπάζεηεο εζηηάδνληαη θπξίσο ζηνλ έιεγρν ησλ εθπνκπψλ NOx απφ ηηο αληίζηνηρεο πεγέο. Οη κηζέο πεξίπνπ απφ ηηο εθπνκπέο πνπ παξάγεη ν άλζξσπνο πξνέξρνληαη απφ ηα θαπζαέξηα ησλ νρεκάησλ. Έλα εξεπλεηηθφ εξγαζηήξην ηνπ παλεπηζηεκίνπ ηνπ Alicante ηεο Ιζπαλίαο έρεη ζρεδηάζεη έλα ζχζηεκα θαηαιχηε γηα ηνλ πεξηνξηζκφ ησλ NOx ζε αέξηα κείγκαηα ηα νπνία πξνζνκνηάδνπλ ηα θαπζαέξηα ηνπ πεηξειαίνπ, κε απνηειεζκαηηθφηεηα πνπ πιεζηάδεη ην 100%. ελίδα 76