ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 7

Transcript

1 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΟΜΗΧΑΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΜΒΟΛΟΦΟΡΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 7 Δίχρονοι Εμβολοφόροι Κινητήρες

2 ΑΣΚΗΣΗ 7: ΔΙΧΡΟΝΟΣ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΗΡΑΣ Σκοπός της Άσκησης: Το να μάθει ο σπουδαστής: (α) Τα τμήματα και (β) Τη λειτουργία Δίχρονων Εμβολοφόρων Κινητήρων. Θεωρητικό μέρος 1. Δομή δίχρονου βενζινοκινητήρα Σχήμα 1: Τυπική εγκάρσια τομή δίχρονου βενζινοκινητήρα Ο δίχρονος βενζινοκινητήρας αποτελείται από: (α) Κορμός κινητήρα, σε αυτόν υπάρχουν η κυλινδροκεφαλή, ο κύλινδρος και ο στροφαλοθάλαμος. (β) Σύστημα εμβόλου - διωστήρα στροφάλου: Εδώ έχουμε το έμβολο, το διωστήρα και τον στροφαλοφόρο άξονα. (γ) Σύστημα δημιουργίας μίγματος: Αποτελείται από τον εξαερωτήρα (καρμπυρατέρ) ή κάποια άλλη διάταξη ψεκασμού και τον σωλήνα αναρρόφησης. (δ) Βοηθητικές διατάξεις: Είναι το σύστημα ανάφλεξης, το σύστημα ψύξης του κινητήρα, η εξάτμιση και η δοσομετρική αντλία λαδιού (στο σύστημα χωριστής λίπανσης).

3 2. Τρόπος λειτουργίας Παρατηρώντας το σχήμα 1, μπορεί κανείς να διαπιστώσει ότι η δομή του δίχρονου βενζινοκινητήρα, διαφέρει κατά πολύ από αυτή του τετράχρονου, επηρεάζοντας και την λειτουργία του. Μια σημαντική διαφορά του δίχρονου από τον τετράχρονο βενζινοκινητήρα είναι ότι στον δίχρονο δεν υπάρχουν ειδικά όργανα για την εναλλαγή των αερίων στον κύλινδρο (βαλβίδες) και έτσι η εναλλαγή αυτή, η οποία κατευθύνεται από το έμβολο, εξελίσσεται μέσω θυρίδων που υπάρχουν στα τοιχώματα των κυλίνδρων. Κάθε πλήρης περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα (360 ο ) είναι και ένας πλήρης κύκλος λειτουργίας στον δίχρονο κινητήρα. Μια ακόμη διαφορά στον δίχρονο και τον τετράχρονο κινητήρα είναι ότι ένας πλήρης κύκλος λειτουργίας (αναρρόφηση, συμπίεση, εκτόνωση, εξαγωγή) διαφέρει χρονικά και χωρικά. Στον τετράχρονο κινητήρα ο κύκλος λειτουργίας εξελίσσεται μόνο μέσα στον κύλινδρο και μάλιστα σε τέσσερις διαδρομές του εμβόλου ή σε δύο στροφές του στροφαλοφόρου. Στον δίχρονο, ο κύκλος λειτουργίας, εξελίσσεται όχι μόνο στον κύλινδρο αλλά και στον στροφαλοθάλαμο (κάτω από το έμβολο) ή σε μια περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα. Για να επιτευχθεί ένας πλήρης κύκλος λειτουργίας σε δυο διαδρομές του εμβόλου, πρέπει να συνεργαστεί ο κύλινδρος με τον στροφαλοθάλαμο. Ο στροφαλοθάλαμος μαζί με το κάτω μέρος του κυλίνδρου και το έμβολο σχηματίζει μια αντλία. Η συνεργασία των παραπάνω αλλά και η λειτουργία του δίχρονου γίνεται μέσω οχετών. Στους κινητήρες αυτούς υπάρχουν τρία είδη οχετών (γι αυτό το λόγο ονομάζονται και κινητήρες τριών οχετών). Ο δίχρονος κινητήρας τριών οχετών είναι η πλέον απλή μορφή, με έναν οχετό εισαγωγής, έναν εξαγωγής και έναν σάρωσης. Ο οχετός εισαγωγής έρχεται από τον εξαερωτήρα (καρμπυρατέρ) και οδηγεί στον στροφαλοθάλαμο. Ο οχετός εξαγωγής οδηγεί στον αγωγό απαγωγής των καυσαερίων (εξάτμιση). O οχετός σάρωσης συνδέει τον στροφαλοφόρο με τον κύλινδρο. Κατά τη διάρκεια εναλλαγής των αερίων οι θυρίδες εξαγωγής και σάρωσης είναι σχεδόν ταυτόχρονα ανοιχτές. Έτσι λέμε πως ο δίχρονος κινητήρας έχει ανοιχτή εναλλαγή αερίων, σε αντίθεση με τον τετράχρονο, εξαιρούμενο το βραχύ διάστημα επικάλυψης των βαλβίδων, που έχει μια κλειστή εναλλαγή αερίων. Κατά συνέπεια βλέπουμε ότι στον δίχρονο βενζινοκινητήρα είναι αναπόφευκτη η ανάμιξη μεταξύ καυσαερίων και φρέσκου μίγματος, αλλά και απώλειες άκαυτου μίγματος. Παρακάτω θα αναλύσουμε τους δυο χρόνους λειτουργίας ενός δίχρονου βενζινοκινητήρα τριών οχετών. 1 ος χρόνος : Διαδρομή για γωνία στροφάλου 0 ο έως 180 ο, με το έμβολο να κινείται από το Κ.Ν.Σ. προς το Α.Ν.Σ. Αφού το έμβολο κλείσει τη θυρίδα σάρωσης, στον στροφαλοθάλαμο δημιουργείται μια υποπίεση προαναρρόφηση. Αυτό οφείλεται στην αύξηση του όγκου του. Όταν το έμβολο απελευθερώσει τη θυρίδα εισαγωγής, τότε αρχίζει η πραγματική αναρρόφηση του μίγματος. Αυτά συμβαίνουν στον στροφαλοθάλαμο κατά τον 1 ο χρόνο, ενώ την ίδια στιγμή στον χώρο καύσης αφού το έμβολο έχει κλείσει τη θυρίδα εξαγωγής, το μίγμα καυσίμου αέρα λαδιού συμπιέζεται και λίγο πριν το Α.Ν.Σ., προκαλείται η ανάφλεξη. 2 ος χρόνος : Διαδρομή για γωνία στροφάλου 180 ο έως 360 ο, με το έμβολο να κινείται από το Α.Ν.Σ προς το Κ.Ν.Σ.

4 Κατά την εκτόνωση (παραγωγή έργου) από τον προηγούμενο χρόνο, τα αέρια κινούν το έμβολο από το Α.Ν.Σ προς το Κ.Ν.Σ.. Έτσι το έμβολο αφού κλείσει τη θυρίδα εισαγωγής, αρχίζει, στον στρο-φαλοθάλαμο, η προσυμπίεση του μίγμα-τος καυσίμου αέρα λαδιού στους περί-που 0,3 bar έως 0.8 bar. Κατά την μετάβαση στον επόμενο κύκλο λειτουργίας, γίνεται η εναλλαγή των αερίων. Σχήμα 2: Οι χρόνοι δίχρονου βενζινοκινητήρα Πίνακας 1: Επεξήγηση χρόνων 2-χρονης ΜΕΚ ΧΡΟΝΟΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ ΛΑΜΒΑΝΕΙ ΧΩΡΑ 1 ος Αναρρόφηση Στροφαλοθάλαμος Συμπίεση Κύλινδρος Καύση Κύλινδρος 2 ος Εκτόνωση, Σάρωση & Εξαγωγή Προσυμπίεση Κύλινδρος Κύλινδρος Στροφαλοθάλαμος ΚΙΝΗΣΗ ΕΜΒΟΛΟΥ Κ.Ν.Σ Α.Ν.Σ Α.Ν.Σ Κ.Ν.Σ ΣΚΟΠΟΣ Πλήρωση στροφαλοθάλαμου με μίγμα. Συμπίεση μίγματος στον κύλινδρο και ανάφλεξη. Παραγωγή έργου μίγματος για καύση Καύση 3. Εξελίξεις σχετικά με την εναλλαγή των αερίων Όταν η πάνω ακμή του εμβόλου απελευθερώνει τη θυρίδα εξαγωγής, η οποία βρίσκεται σε υψηλότερο σημείο από τις άλλες θυρίδες, τα καυσαέρια εξέρχονται. Η δεύτερη σε σειρά θυρίδα που απελευθερώνεται από το έμβολο είναι αυτή της σάρωσης και έτσι το προσυμπιεσμένο μίγμα κινείται, μέσω του οχετού σάρωσης, από τον στροφαλοθάλαμο προς

5 τον κύλινδρο. Όταν εισέρχεται στον κύλινδρο, το προσυμπιεσμένο μίγμα εκτελεί τη διεργασία της σάρωσης και την απομάκρυνση των καυσαερίων από τον κύλινδρο. Τη στιγμή που ανοίγει η βαλβίδα σάρωσης, εναπομείναντα αέρια καύσης, λόγω της αρχικής πίεσης ανακοπής στον αγωγό εξαγωγής, κινούνται προς τον στροφαλοθάλαμο. Έτσι η πίεση της προσυμπίεσης αυξάνεται από 0,3 bar σε περίπου 0,8 bar, η οποία είναι περίπου και η πίεση σάρωσης. Η πίεση αυτή προκαλεί την είσοδο νέου μίγματος. Η φάση της σάρωσης τελειώνει μόλις το έμβολο, κινούμενο προς το Κ.Ν.Σ., κλείσει τη θυρίδα σάρωσης και εξαγωγής Πίνακας 2: Τυπικές πιέσεις αερίων 2-Χ βενζινοκινητήρα ΑΝΑΡΡΟΦΗΣΗ (bar) ΣΥΜΠΙΕΣΗ(bar) ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΞΑΓΩΓΗ(bar) ΕΡΓΟΥ(bar) -0,4-0, ,1 ΠΡΟΑΝΑΡΡΟΦΗΣΗ(bar) ΠΡΟΣΥΜΠΙΕΣΗ(bar) ΣΑΡΩΣΗ(bar) -0,2-0,4 0,3 0,8 1,3 1,6 Μέθοδος σάρωσης (βροχοειδής σάρωση). Στη συνηθισμένη βροχοειδή σάρωση (κατά Α. Schnurle), υπάρχει μία θυρίδα σάρωσης αριστερά και δεξιά της θυρίδας εξαγωγής. Αυτό το είδος σάρωσης λέγεται και "τριοδική σάρωση", διότι εκτός των δύο θυρίδων, υπάρχει και τρίτη από ένα άνοιγμα του εμβόλου. Τα ρεύματα σάρωσης οδηγούνται από τους οχετούς, που είναι πλάγια τοποθετημένοι ως προς τον άξονα του κυλίνδρου, στα τοιχώματα που βρίσκονται απέναντι από τη θυρίδα εξαγωγής. Εκεί ενώνονται και ως ενιαίο ρεύμα σάρωσης ωθούν τα καυσαέρια κατά μήκος των τοιχωμάτων του κυλίνδρου προς τη θυρίδα εξαγωγής. Το ρεύμα σάρωσης εκτελεί μ' αυτόν τον τρόπο μία ανακύκλωση. Μπορούν να υπάρχουν τρεις 3 ή και περισσότεροι οχετοί σάρωσης απέναντι από τον ή τους οχετούς εξαγωγής. Στη σάρωση με τέσσερις οχετούς, τα δύο κύρια ρεύματα σάρωσης απέναντι από τον οχετό εξαγωγής συναντώνται και εκτρέπονται προς τα πάνω. Μετά την ανα-στροφή τους, που ευνοείται από, τη μορφή της κυλινδροκεφαλής, απομακρύνουν το μεγαλύτερο μέρος των καυσαερίων προς τον οχετό εξαγωγής. Τα δύο βοηθητικά ρεύματα σάρωσης οδηγούνται κατά τρόπο, ώστε να σαρώνουν τον πυρήνα των καυσαερίων που βρίσκεται στη "νεκρή περιοχή" του κυλίνδρου. Η δημιουργία βρόχων των δύο κύριων ρευμάτων και η οδήγηση των βοηθητικών μειώνουν τις απώλειες από τη σάρωση, απομακρύνουν τον πυρήνα των καυσαερίων και βελτιώνουν το βαθμό πλήρωσης.

6 Σχήμα 3: Σχηματική απεικόνιση βρογχοειδούς σάρωσης Φαινόμενα ταλαντώσεων κατά την εναλλαγή των αερίων. Οι δίχρονοι κινητήρες με συμμετρικό διάγραμμα χρονισμού λειτουργούν με μεγάλη επικάλυψη των χρόνων ή των φάσεων εναλλαγής αερίων. Λόγω της ωστικής μορφής αυτών των φάσεων, δημιουργούνται ταλαντώσεις στις στήλες των αερίων. Για τη μείωση των απωλειών σε καύσιμο, αυτές οι ταλαντώσεις πρέπει να είναι συντονισμένες μεταξύ τους. Φάση εισαγωγής. Η στήλη του μίγματος ταλαντώνεται μεταξύ του συστήματος αναρρόφησης, του οχετού εισαγωγής και του στροφαλοθάλαμου. Όταν ο συντονισμός είναι σωστός, το έμβολο πρέπει να κλείνει τη θυρίδα εισαγωγής, τη στιγμή που η στήλη αυτού του αερίου ταλαντώνεται με κατεύθυνση το στροφαλοθάλαμο. Τότε δεν μπορεί να επιστρέψει και έτσι αυξάνεται η πίεση συμπίεσης. Φάση εξαγωγής και σάρωσης. Οι στήλες αερίου ταλαντώνονται μεταξύ της διάταξης εξάτμισης, του κυλίνδρου και του στροφαλοθαλάμου. Το εξερχόμενο με υπερπίεση καυσαέριο παράγει ένα πιεστικό κύμα, το οποίο ανακλάται από ένα τοίχωμα πρόσκρουσης στον πρώτο σιγαστήρα. Μ' αυτόν τον τρόπο μειώνεται η έξοδος μίγματος στον οχετό εξαγωγής. Λόγω αυτών των φαινομένων ταλάντωσης, ο σωλήνας της εξάτμισης με το σιγαστήρα και ο σωλήνας αναρρόφησης με το φίλτρο αέρα, πρέπει να είναι εναρμονισμένοι μεταξύ τους, για να μην υπάρχουν απώλειες πλήρωσης. Εργασίες εκ των υστέρων οδηγούν σε απώλεια ισχύος και αύξηση της ειδικής κατανάλωσης καυσίμου. Συμμετρικό διάγραμμα χρονισμού. Στο δίχρονο κινητήρα, με έλεγχο της εναλλαγής των αερίων από το έμβολο, ανοίγουν οι θυρίδες εισαγωγής, εξαγωγής και σάρωσης, ακριβώς τόσες μοίρες προ του ΑΝΣ ή του ΚΝΣ όσες και κατά το κλείσιμο. Γι' αυτόν το λόγο, προκύπτει ένα συμμετρικό διάγραμμα χρονισμού. Στο παραπάνω σχήμα παρουσιάζονται στον εξωτερικό κύκλο οι φάσεις για το χώρο καύσης, ενώ, στον εσωτερικό κύκλο, οι φάσεις στο στροφαλοθάλαμο. Επιζήμια επικάλυψη. Το έμβολο, κατά την κίνησή του προ του ΑΝΣ, κλείνει αρχικά τη θυρίδα σάρωσης και κατόπιν τη θυρίδα εξαγωγής. Έτσι, μπορεί να εκδιωχθεί και άκαυτο μίγμα. Αυτό το μειονέκτημα καλείται επιζήμια επικάλυψη.

7 Σχήμα 4: Συμμετρικό διάγραμμα χρονισμού 2-Χ βενζινοκινητήρα Ωφέλιμη επικάλυψη. Όταν το έμβολο κατέρχεται προς το ΚΝΣ, ανοίγει αρχικά τη θυρίδα εξαγωγής και κατόπιν τη θυρίδα σάρωσης. Κατά το άνοιγμα της θυρίδας εξαγωγής, συντελείται μία μεγάλη πτώση της πίεσης, ώστε τα υπόλοιπα καυσαέρια δεν μπορούν να επιστρέψουν στο στροφαλοθάλαμο και να αναμιχθούν με το προσυμπιεσμένο μίγμα. Αυτό το πλεονέκτημα καλείται ωφέλιμη επικάλυψη. Απώλεια πλήρωσης. Για τη σάρωση διατίθεται στο δίχρονο κινητήρα γωνία στροφάλου 130 ο περίπου, δηλαδή περίπου το 1/3 του χρόνου εναλλαγής αερίων σε έναν τετράχρονο κινητήρα. Λόγω αυτών των μειονεκτημάτων, χρησιμοποιούνται συστήματα ελέγχου εισαγωγής και / ή εξαγωγής. Σ' αυτήν την περίπτωση τα διαγράμματα χρονισμού είναι μη συμμετρικά (α-σύμμετρα). Ασύμμετρο διάγραμμα χρονισμού. Σχήμα 5: Ασύμμετρο διάγραμμα χρονισμού 2-Χ βενζινοκινητήρα

8 Στο ασύμμετρο διάγραμμα οι γωνίες ανοίγματος και κλεισίματος για τους επιμέρους οχετούς μπορούν να είναι διαφορετικές μεταξύ τους, και έτσι να μην είναι συμμετρικές ως προς το ΑΝΣ και το ΚΝΣ. Τα ασύμμετρα διαγράμματα χρονισμού για τον έλεγχο της εισαγωγής και της εξαγωγής (δηλαδή για το πότε αρχίζει και πότε τελειώνει η καθεμία) δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν με την κάλυψη και αποκάλυψη των θυρίδων του κυλίνδρου από το έμβολο. Ωφέλιμη υπερπλήρωση. Στους δίχρονους κινητήρες με ασύμμετρο διάγραμμα χρονισμού, η θυρίδα σάρωσης μπορεί να κλείνει μετά τη θυρίδα εξαγωγής. Η πλήρωση βελτιώνεται λόγω της αδράνειας της μάζας του νέου μίγμα-τος. Η "ωφέλιμη υπερπλήρωση" μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο με μεγάλο κόστος, π.χ. με έλεγχο της εισαγωγής μέσω σύρτη και έλεγχο της εξαγωγής μέσω βαλβίδων ελεγχόμενων με έκκεντρα. Η μετατόπιση των γωνιών ανοίγματος ή / και κλεισίματος προς το "νωρίτερο" ή "βραδύτερο", για τη φάση εισαγωγής, μπορεί να γίνει μέσω ελέγχου με μεμβράνη, ή μέσω περιστροφικού σύρτη. 4. Είδη Χρονισμού Έλεγχος εισαγωγής - Έλεγχος εισαγωγής με μεμβράνη. Η προσαγωγή του νέου μίγματος ελέγχεται μέσω μιας βαλβίδας μεμβράνης τοποθετημένης στον οχετό εισαγωγής. Ό-ταν το έμβολο κινείται προς το άνω νεκρό σημείο, δημιουργείται μία υποπίεση στο στροφαλοθάλαμο και η βαλβίδα αυτή ανοίγει λόγω της διαφοράς πίεσης μεταξύ στροφαλοθαλάμου και ατμόσφαιρας. Το μίγμα μπορεί να εισέρχεται στο στροφαλοθάλαμο για όσο χρόνο η πίεση προσυμπίεσης (από το κατερχόμενο έμβολο) και η προεντεταμένη μεμβράνη κλείνουν τον οχετό εισαγωγής. Η βαλβίδα εμποδίζει έτσι την επιστροφή του αναρροφημένου μίγματος στο σύστημα αναρρόφησης. Έτσι, πραγματοποιείται μία καλύτερη πλήρωση με μίγμα. Δομή της βαλβίδας. Σχήμα 6: Διάταξη βαλβίδας μεμβράνης 2-Χ βενζινοκινητήρα

9 Η μεμβράνη αποτελείται από λεπτές λωρίδες χάλυβα ελατηρίων, υψηλής ελαστικότητας, οι οποίες ανοίγουν ακόμη και σε ελάχιστη διαφορά πίεσης. Ο αναστολέας μεμβράνης περιορίζει την κίνηση της βαλβίδας (των λωρίδων της) και εμποδίζει τον πτερυγισμό τους. - Έλεγχος εισαγωγής με περιστροφικό σύρτη. Ο έλεγχος του οχετού εισαγωγής γίνεται με κυλινδρικό ή δισκοειδή περιστροφικό σύρτη. Οι γωνίες εισαγωγής - εξαγωγής δεν μπορούν να μεταβληθούν σε αντίθεση με τη βαλβίδα μεμβράνης. Το στόμιο του ανοίγματος εισαγωγής στο στροφαλοθάλαμο ανοίγει και κλείνει με ένα δισκοειδή περιστροφικό σύρτη. Αυτός ο σύρτης στρέφεται με τις στροφές του στροφαλοφόρου άξονα. Λόγω του σχήματος της εκτομής στο δίσκο και της θέσης αυτής ως προς το στροφαλοφόρο άξονα, ο σύρτης καθορίζει τη γωνία εισαγωγής και συνεπώς, το χρόνο εισαγωγής. Σχήμα..5: Διάταξη βαλβίδας Σχήμα 7: Διάταξη εισαγωγής με περιστροφικό σύρτη Χαρακτηριστικά του ελέγχου εισαγωγής. - Ασύμμετρο διάγραμμα χρονισμού - Οι γωνίες για το άνοιγμα και το κλείσιμο των θυρίδων εισαγωγής είναι διαφορετικές μεταξύ τους - Οι γωνίες για τη σάρωση και την εξαγωγή είναι συμμετρικές προς το ΚΝΣ - Μεταβλητή γωνία εισαγωγής στον έλεγχο με μεμβράνη, εξαρτώμενη από την υποπίεση στο στροφαλοθάλαμο - Σταθερή γωνία εισαγωγής στον έλεγχο με περιστροφικό σύρτη - Βελτιωμένη πλήρωση του στρoφαλoθάλαμoυ και συνεπώς υψηλότερη ροπή στρέψης και αύξηση της ισχύος για τον αυτό κυβισμό κινητήρα. Έλεγχος εξαγωγής Συστήματα ελέγχου της εξαγωγής χρησιμοποιούνται για τη μείωση της επιζήμιας βραδυπορείας εξαγωγής ή για την ολική αποφυγή της. Έτσι, προκύπτει μια βελτίωση του βαθμού πλήρωσης. Αν η αντίθλιψη στα καυσαέρια είναι μικρή (μικρή αντίσταση στη ροή τους), τότε διαφεύγει πολύ άκαυτο μίγμα προς την εξαγωγή, ενώ, αν αυτή είναι μεγάλη, τότε εισέρχεται λιγότερο μίγμα από το στροφαλοθάλαμο στον κύλινδρο.

10 Η διάταξη εξαγωγής των καυσαερίων μπορεί να διαμορφωθεί κατασκευαστικά έτσι, ώστε στις υψηλές στροφές να δημιουργείται μεγάλη αντίθλιψη, ενώ στις μικρές στροφές μικρή. Σ' ένα μικρό εύρος στροφών μπορούν να εναρμονιστούν οι ταλαντώσεις των αερίων κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να μειωθούν οι απώλειες σάρωσης και να βελτιωθεί ο βαθμός πλήρωσης. Με τη διεύρυνση αυτού του συντονισμού μπορεί να αυξηθεί το εύρος των στροφών. - Έλεγχος εξαγωγής με θάλαμο συντονισμού Η διεύρυνση του συντονισμού γίνεται με ζεύξη ενός θαλάμου συντονισμού. Το άνοιγμα και το κλείσιμο αυτού του θαλάμου γίνεται με ένα σύρτη κυλινδρικής μορφής. Ένας κινητήρας επενεργεί μέσω οδοντοτροχών και συρματόσχοινου, ώστε να στραφεί ο κύλινδρος. Ο κινητήρας αυτός δέχεται ως μέγεθος αναφοράς το πλήθος των παλμών ανάφλεξης. Σχήμα 8: Διάταξη ελέγχου εισαγωγής με θάλαμο συντονισμού Έως τις 6500 rpm ένα μέρος των καυσαερίων οδηγείται στο θάλαμο συντονισμού. Έτσι, αυξάνεται ο όγκος της διάταξης εξαγωγής καυσαερίων και μειώνεται η έξοδος άκαυστου μίγματος. Στις υψηλές στροφές, ο κύλινδρος κλείνει το θάλαμο συντονισμού. Έτσι, μειώνεται ο όγκος της εξαγωγής και ρυθμίζεται η αναγκαία αντίθλιψη. - Έλεγχος εξαγωγής με κύλινδρο. Ο έλεγχος εξαγωγής γίνεται μ' έναν κύλινδρο ελέγχου (Power Valve System). Ο κύλινδρος ελέγχου, τοποθετημένος εγκάρσια προς τον οχετό εξαγωγής, έχει μία εκτομή μορφής τομέα με αιχμηρές ακμές ελέγχου. Σε συνάρτηση με τις στροφές, μειώνεται η διατομή του οχετού εξαγωγής με στροφή του κυλίνδρου ελέγχου. Στις χαμηλές και τις μέσες στροφές, μετατοπίζεται η άνω ακμή της θυρίδας εξαγωγής προς τα κάτω. Αυτό γίνεται με στροφή του κυλίνδρου ελέγχου, πράγμα που μειώνει το ύψος της θυρίδας εξαγωγής. Έτσι, μειώνονται οι γωνίες εξαγωγής και ο χρόνος εξαγωγής, και εμποδίζεται η εισροή νέου μίγματος στον οχετό εξαγωγής. Ταυτόχρονα, αυξάνεται η ωφέλιμη διαδρομή του εμβόλου (η συμπίεση αρχίζει νωρίτερα) και ο πραγματικός λόγος συμπίεσης.

11 Σχήμα 9: Διάταξη ελέγχου εξαγωγής με κύλινδρο Λίγο πριν από τις μέγιστες στροφές, ο κύλινδρος ελέγχου στρέφεται και αφήνει ελεύθερη ολόκληρη τη διατομή του οχετού εξαγωγής. Έτσι, πραγματοποιούνται μεγάλη γωνία εξαγωγής και μεγαλύτερος χρόνος εξαγωγής. Η στροφή του κυλίνδρου ελέγχου μπορεί να γίνει είτε με τη φυγόκεντρη δύναμη είτε με ιδιαίτερο κινητήρα επενέργειας. Εδώ, αυτός ο κινητήρας παίρνει ως μέγεθος αναφοράς το πλήθος των παλμών ανάφλεξης. Επίσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και επίπεδοι σύρτες με έλεγχο συμπιεσμένου αέρα. Χαρακτηριστικά του ελέγχου εξαγωγής. * Οι έλεγχοι εξαγωγής με μεταβλητό συντονισμό, κυλίνδρους ελέγχου ή επίπεδους σύρτες έχουν συμμετρικά διαγράμματα χρονισμού * Μειώνεται η απώλεια μίγματος κατά τη σάρωση * Υψηλή ροπή στρέψη ς και ισχύς στις χαμηλές και μέσες στροφές * Ο κύλινδρος ελέγχου καταπονείται από τη θερμότητα και είναι ευπαθής σε επικαθίσεις άνθρακα από τα λάδια. - Δημιουργεί ψύξη των τοιχωμάτων του κυλίνδρου στην περιοχή της εξαγωγής. 5. Κατασκευαστικές ιδιαιτερότητες Στροφαλοθάλαμος. Ο χώρος του στροφάλου πρέπει να είναι προς τα έξω, ανθεκτικός στις πιέσεις και στεγανοποιημένος. Πρέπει να έχει, επίσης, μικρό όγκο, ώστε να μπορεί να αναπτυχθεί η αναγκαία πίεση κατά την προσυμπίεση. Για τη στεγανοποίηση του στροφαλοφόρου άξονα χρησιμοποιούνται μεταλλοπλαστικοί δακτύλιοι στεγανότητας. Στους κινητήρες με δύο ή περισσότερους κυλίνδρους πρέπει να στεγανοποιηθεί ο στροφαλοφόρος άξονας με στεγανωτικούς δακτυλίους και μεταξύ των ενδιάμεσων εδράνων. Έτσι, αποφεύγονται ανεπιθύμητες ανταλλαγές αερίων μεταξύ των διαφόρων κυλίνδρων και στροφαλoθαλάμων.

12 Λίπανση Επειδή ο στροφαλοθάλαμος χρησιμοποιείται για την προσυμπίεση του μίγματος αέρακαυσίμου, σχεδόν σε όλους τους δίχρονους κινητήρες εφαρμόζεται η λίπανση με ανάμιξη, δηλαδή το λάδι της λίπανσης αναμιγνύεται με το καύσιμο. Όταν το μίγμα καυσίμου-λαδιούαέρα έλθει σε επαφή με τα θερμά τμήματα του κινητήρα, τότε το καύσιμο εξατμίζεται, ενώ το λάδι διαχωρίζεται και αναλαμβάνει τη λίπανση του μηχανισμού του στροφάλου. Όσο ψυχρότερος είναι ο κινητήρας, τόσο μεγαλύτερo είναι το μέρος του λαδιού, το οποίο καίγεται μαζί με το υγρό ακόμη καύσιμο και σχηματίζει έτσι σωματίδια άνθρακα. Αυτά επικάθονται στο έμβολο, στην κυλινδροκεφαλη, στις θυρίδες εξαγωγής και στο σωλήνα της εξάτμισης. Σ' αυτό το φαινόμενο οφείλεται συνήθως η μείωση της ισχύος των δίχρονων κινητήρων. Αν το ποσοστό του λαδιού στο μίγμα είναι μεγάλο τότε αυτό ευνοεί το σχηματισμό άνθρακα, ενώ, ένα μικρό ποσοστό οδηγεί σε υπερβολική φθορά και σφήνωμα του εμβόλου. Λόγω της διάλυσης του λαδιού από το καύσιμο, συνιστάται συνήθως λάδι λίπανσης (SAE 40 ή SAE 50), με αναλογία ανάμιξης 1 :20 έως 1:100. Χωριστή λίπανση Στους δίχρονους κινητήρες μπορεί να υπάρχουν χωριστά δοχεία για το καύσιμο. Το λάδι λίπανσης προωθείται από τη δεξαμενή στον εξαερωτήρα με μία δοσομετρική αντλία και εκεί, πριν από το κύριο ακροφύσιο, αναμιγνύεται με το καύσιμο. Το έμβολο της δοσομετρικής αντλίας περιστρέφεταί με ένα μηχανισμό από τον κινητήρα, πράγμα που συνδέει την παροχή με τις στροφές του κινητήρα. Η διαδρομή του εμβόλου της αντλίας εξαρτάται από το άνοιγμα της πεταλούδας. Έτσι, όμως, και η παροχή της δοσομετρικής αντλίας αλλάζει ανάλoγα με το άνοιγμα της πεταλούδας, είναι δηλαδή συνάρτηση του φορτίου. Επειδή, λοιπόν, η παροχή της δοσομετρικής αντλίας εξαρτάται από τις στροφές και τη διαδρομή του εμβόλου, έχουμε ποσότητες, οι οποίες εξαρτώνται από τις στροφές και το φορτίο. Το ελικοειδές ελατήριο πιέζει το έμβολο, μέσω του στελέχους του, επάνω στο έκκεντρο. Σχήμα 10: Τυπικές διατάξεις λίπανσης 2-Χ Μ.Ε.Κ.

13 Κατά την αναρρόφηση, το λάδι ρέει στο στοιχείο της αντλίας κάτω από το έμβολο. Κατά την περιστροφή του στοιχείου της αντλίας, το στέλεχος και το έκκεντρο ενεργούν μαζί. Κατά την κατάθλιψη του εμβόλου, προωθείται το λάδι στο σωλήνα αναρρόφησης. Μέσω της χειρολαβής γκαζιού, μεταβάλλεται η θέση του έκκεντρου, δηλαδή η παρεχόμενη ποσότητα λαδιού εξαρτάται από το φορτίο. Η βαλβίδα αντεπιστροφής εμποδίζει την εκκένωση του αγωγού λαδιού. Σε συνάρτηση με την παροχή από τις στροφές και το φορτίο επιτυγχάνεται μεγάλη οικονομία λαδιού. (Λόγος ανάμιξης 1:100 ή και λιγότερο). Στροφαλοφόρος άξονας και διωστήρας. Για την έδραση του στροφαλοφόρου άξονα και της βάσης του διωστήρα χρησιμοποιούνται ρουλεμάν. Επίσης, και στην έδραση του πίρου του εμβόλου στο διωστήρα χρησιμοποιούνται συνήθως ρουλεμάν. Στη λίπανση με ανάμιξη λιπαίνονται όλα τα έδρανα μέσα στο στροφαλοθάλαμο από το νέο εισερχόμενο μίγμα. ταν χρησιμοποιούνται μη διαιρούμενα ρουλεμάν (βελονοφόρα ή κυλινδρικά), ο στροφαλοφόρος άξονας πρέπει να είναι διαιρούμενου τύπου. Έμβολο με παρελκόμενα. Στο δίχρονο κινητήρα, το έμβολο θερμαίνεται περισσότερο απ' ότι στον τετράχρονο. Αυτό οφείλεται στο διπλάσιο αριθμό αναφλέξεων και στο ότι ο έλεγχος της θυρίδας εξαγωγής (κάλυψη-αποκάλυψη αυτής) γίνεται από το έμβολο. Η μεγαλύτερη θερμική διαστολή αντισταθμίζεται από τη μεγαλύτερη χάρη για το έμβολο, τον πίρο εμβόλου και τα ελατήρια του εμβόλου. Πολλαπλά συμβάλλουν για την καλύτερη ψύξη και οι οχετοί σάρωσης και εισαγωγής. Τα παράθυρα στο στέλεχος του εμβόλου μπορούν κατά ένα μέρος να αναλάβουν τον έλεγχο των θυρίδων στο κύλινδρο. Όμως, αυτά τα παράθυρα μειώνουν την ακαμψία της μορφής του εμβόλου. Σχήμα 11: Τυπική σχηματική διάταξη εμβόλου 2-Χ Μ.Ε.Κ. Τα έμβολα του δίχρονου κινητήρα, λόγω της μεγάλης καταπόνησής τους, παρουσιάζουν μεγαλύτερη φθορά. Επειδή από μία μη στεγανή ακμή του εμβόλου επιμηκύνονται οι χρόνοι εναλλαγής των αερίων, μειώνεται η ισχύς των δίχρονων κινητήρων, ταχύτερα απ' ότι στους τετράχρονους. Εκτός αυτού, υπερθερμαίνεται και η ακμή από τα εκδιωκόμενα καυσαέρια. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε "κόλλημα" των ελατηρίων του εμβόλου. Οι πίροι του εμβόλου με τυφλή οπή ή με δύο τυφλές οπές χρησιμοποιούνται εκεί όπου υπάρχει περίπτωση βραχυκύκλωσης των

14 οχετών στον κύλινδρο, που θα προκαλέσει απώλειες στη σάρωση. Για την αξονική ασφάλιση του πίρου του εμβόλου χρησιμοποιούνται και ασφάλειες από σύρμα ελατηρίων χωρίς άγκιστρα στα άκρα τους. Τα άγκιστρα στους ταχύστροφους δίχρονους κινητήρες (έως rpm/min) θα μπορούσαν, λόγω της αδράνειας της μάζας, να προκαλέσουν μία ανύψωση και να προκαλέσουν κίνδυνο στην ασφαλή θέση τους. Τα ελατήρια του εμβόλου. Αυτά έχουν πολλές φορές ορθογωνική διατομή για ελάττωση του κινδύνου "κολλήματος". Οι μικροί δίχρονοι κινητήρες συχνά έχουν, για την ελάττωση της τριβής, μόνον ένα ελατήριο στο έμβολο,το οποίο έχει διατομή σχήματος L. Από την αυξημένη επιφανειακή πίεση που δημιουργούν τα καυσαέρια, το ελατήριο L στεγανοποιεί πολύ καλά και ελέγχει με ακρίβεια το χρονισμό. Τα έμβολα των δίχρονων κινητήρων δεν έχουν ελατήρια απόξεσης λαδιού, γιατί το λάδι στον κύλινδρο είναι ελάχιστο. Σε κάθε αυλάκι του εμβόλου υπάρχει και ένας πίρος ασφαλείας, ο οποίος παρεμποδίζει τη μετατόπιση των ελατηρίων. Έτσι, τα άκρα των ελατηρίων δεν μπορούν να έλθουν στις θυρίδες, να εκτονωθούν και να προκαλέσουν ζημιές. Για τους ιδιαίτερα πολύστροφους δίχρονους κινητήρες χρησιμοποιούνται πολύ ελαφρά έμβολα. Έτσι, μπορούν να διατηρηθούν μικρές οι εμφανιζόμενες κατά τη λειτουργία δυνάμεις αδράνειας. Τα έμβολα Ferrocoat ή τα χρωμιωμένα έμβολα είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για τη χρησιμοποίησή τους σε κυλίνδρους Alusil. Κύλινδρος. Μέσ' από τα τοιχώματα του κυλίνδρου δημιουργούνται οι οχετοί αερίων, των οποίων τα στόμια διαμορφώνονται ως θυρίδες με ορθογώνιο σχήμα. Για να μην εκτονωθούν τα κλειστά ελατήρια, αντί μιας θυρίδας μεγάλου πλάτους, σχηματίζονται πολλές μικρότερες. Με την πάροδο του χρόνου, το πλάτος αυτών των θυρίδων, προπάντων της εξαγωγής, μικραίνει από την επικάθιση άνθρακα. Αυτό γίνεται ιδιαίτερα γρήγορα, αν η εξάτμιση είναι κατά ένα μέρος φραγμένη. Τότε, η σάρωση γίνεται τόσο ελλιπής, ώστε δημιουργείται αναφλέξιμο μίγμα σε κάθε δεύτερη σάρωση. Αυτό γίνεται αντιληπτό με τις διακοπές. Στην προκειμένη περίπτωση, το μίγμα αναφλέγεται σε κάθε δεύτερη στροφή, αν και σε κάθε στροφή υπάρχει σπινθήρας. Μ' αυτές τις κανονικές διακοπές ανάφλεξης ο ρυθμός λειτουργίας μοιάζει μ' αυτόν ενός τετράχρονου κινητήρα. Τάση για διακοπές έχουν ακόμη και καθαροί κινητήρες στο ρελαντί, γιατί και η ποσότητα του μίγματος και η πίεση προσυμπίεσης είναι πολύ μικρές για ικανοποιητική σάρωση. Ταυτόχρονα, αναπτύσσονται ισχυροί θόρυβοι και αυξάνεται η εκπομπή ρύπων με τα καυσαέρια. Αναφλεκτήρες Αυτανάφλεξη. Οι αναφλεκτήρες στους δίχρονους κινητήρες καταπονούνται δύο φορές περισσότερο απ' ότι στους τετράχρονους. Γι' αυτόν το λόγο θερμαίνονται περισσότερο και πρέπει να έχουν και την αντίστοιχη συμπεριφορά. Όμως, αυτό έχει ως συνέπεια την επικάθιση ρύπων στον αναφλεκτήρα, στις σύντομες διαδρομές ή σε κρύο καιρό. Επίσης, ένα πλούσιο μίγμα, μία εξάτμιση με ρύπους ή καρβουνόσκονη από λάδια στον κύλινδρο είναι η αιτία για βλάβες στην ανάφλεξη. Ιδιαίτερα συχνά εμφανίζονται στους δίχρονους κινητήρες γεφυρώσεις των ηλεκτροδίων του αναφλεκτήρα από κατάλοιπα της καύσης. Για τη μείωση αυτής της τάσης για βλάβες, έχουν αναπτυχθεί ειδικοί αναφλεκτήρες για δίχρονους κινητήρες. Αλλά και αυτοί πρέπει να καθαρίζονται τακτικά, και έχουν διάρκεια ζωής σημαντικά μικρότερη των τετράχρονων. Σε υψηλότερες στροφές στο μερικό φορτίο, οι δίχρονοι έχουν την τάση για αυτανάφλεξη, η οποία γίνεται αντιληπτή από το θόρυβο των χτύπων. Έτσι, ο κινητήρας πρέπει να περάσει γρήγορα από αυτήν την περιοχή στροφών, γιατί από την αυτανάφλεξη που παρουσιάζεται πολύ νωρίς υπερθερμαίνεται και καταπονείται υπέρμετρα. Επίσης,

15 πυρακτωμένα σωματίδια άνθρακα μπορεί να προκαλέσουν αυτανάφλεξη του νέου μίγματος. Εξάτμιση Η σάρωση είναι μία διαδικασία ταλαντώσεων. Για αυτόν τον λόγο, ο σωλήνας της εξάτμισης με το σιγαστήρα και ο αγωγός αναρρόφησης με το φίλτρο αέρα είναι εναρμονισμένοι με ακρίβεια μεταξύ τους. Πρακτικό μέρος Να γίνει αναφορά στον δίχρονο βενζινοκινητήρα, τις διαφορές του με τον αντίστοιχο τετράχρονο, περιγραφή των χρόνων του κύκλου λειτουργίας, του τρόπους λίπανσης, και των βασικών εξαρτημάτων που περιέχει..