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

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

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

Ευσέβιος Βασιλειάδης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Συστήματα μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής Τα συστήματα μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής παρουσιάζουν τα τελευταία χρόνια ραγδαία αύξηση στους κινητήρες παραγωγής. Χρησιμοποιούνται ως μέσα βελτίωσης της ροπής στις χαμηλές και μεσαίες στροφές λειτουργίας του κινητήρα, χωρίς ωστόσο να επηρεάζουν αρνητικά την απόδοση του κινητήρα στις υψηλές στροφές λειτουργίας. Η αρχή λειτουργίας τους βασίζεται στη θεωρία του συντονισμού των αερίων, σύμφωνα με την οποία, όταν ένα αέριο συντονιστεί κατά την είσοδό του σε έναν αγωγό, επιτυγχάνει ελαχιστοποίηση των τριβών άρα μέγιστη ταχύτητα εισόδου. Την ίδια όμως αρχή χρησιμοποιούν και οι κλασικές πολλαπλές εισαγωγής, οι οποίες όμως είναι σχεδιασμένες και κατασκευασμένες έτσι ώστε να επιτυγχάνεται ο συντονισμός του εισερχόμενου αέρα σε μια συγκεκριμένη περιοχή στροφών του κινητήρα. Έτσι λοιπόν οι σταθερές πολλαπλές εισαγωγής αποτελούν μια συμβιβαστική λύση μεταξύ της απόδοσης στις υψηλές στροφές και της γραμμικής λειτουργίας (ροπή από τις χαμηλές στροφές). Η καινοτομία λοιπόν που εισάγουν οι μεταβαλλόμενες πολλαπλές εισαγωγής είναι η επίτευξη συντονισμού του αέρα στην εισαγωγή σε μεγαλύτερο ή και όλο το εύρος στροφών λειτουργίας του κινητήρα. Η λειτουργία των συστημάτων αυτών στην πράξη έχει ανάλογα αποτελέσματα με τα συστήματα μεταβλητού χρονισμού. Η μόνη διαφορά έγκειται στο ότι τα συστήματα μεταβλητού χρονισμού βελτιώνουν κυρίως τη μέγιστη απόδοση στις υψηλές στροφές, ενώ τα συστήματα μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής βελτιώνουν κυρίως τη ροπή στις χαμηλές στροφές. Ωστόσο τα συστήματα μεταβλητής εισαγωγής είναι αρκετά φθηνότερα των

Η αρχή λειτουργίας τους βασίζεται στη θεωρία του συντονισμού των αερίων, σύμφωνα με την οποία, όταν ένα αέριο συντονιστεί κατά την είσοδό του σε έναν αγωγό, επιτυγχάνει ελαχιστοποίηση των τριβών άρα

2 συστημάτων μεταβλητού χρονισμού, καθώς και πιο απλά στην κατασκευή τους. Τα πλεονεκτήματα λοιπόν αυτών των κατασκευών τα έχουν καθιερώσει σαν αξιόπιστες και φθηνές λύσεις βελτίωσης της λειτουργίας των σύγχρονων κινητήρων. Παρατηρείται λοιπόν η συχνή τοποθέτησή τους, τόσο σε οικογενειακά οχήματα όσο και σε σπορ κατασκευές υψηλών επιδόσεων. Τα συστήματα μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής χωρίζονται σε δυο μεγάλες κατηγορίες ανάλογα με τη φιλοσοφία λειτουργίας τους. Υπάρχουν λοιπόν τα συστήματα πολλαπλής εισαγωγής μεταβλητού μήκους και συστήματα εισαγωγής συντονισμού. Στις παρακάτω παραγράφους ακολουθεί ανάλυση της αρχής λειτουργίας και της κατασκευής του κάθε συστήματος. Συστήματα Πολλαπλής Εισαγωγής Μεταβλητού Μήκους Οι διατάξεις αυτές χρησιμοποιούνται συνήθως σε κινητήρες μεγάλων οικογενειακών αυτοκινήτων λόγω της απλής και φθηνής κατασκευής τους, αλλά και της σημαντικής βελτίωσης στη ροπή του κινητήρα που επιτυγχάνουν. Οι περισσότεροι κατασκευαστές κινητήρων χρησιμοποιούν τη λύση των διπλών πολλαπλών εισαγωγής. Έτσι λοιπόν οι κινητήρες είναι εφοδιασμένοι με δυο διατάξεις πολλαπλής εισαγωγής οι οποίες έχουν αυλούς εισαγωγής διαφορετικού μήκους. Η εισαγωγή λοιπόν μες τους μακρύτερους αυλούς χρησιμοποιείται στις χαμηλές στροφές ενώ αυτή με τους κοντούς αυλούς λειτουργεί στις υψηλές στροφές λειτουργίας του κινητήρα. Στα παρακάτω σχήματα φαίνονται τα συστήματα πολλαπλής εισαγωγής μεταβλητού μήκους δυο κινητήρων.!δυο αυλοί διαφορετικού μήκους στον κάθε κύλινδρο για τον κινητήρα V6 Duratec 2.500cc της Ford.

Παρατηρείται λοιπόν η συχνή τοποθέτησή τους, τόσο σε οικογενειακά οχήματα όσο και σε σπορ κατασκευές υψηλών επιδόσεων.

3 Τα συστήματα αυλών μεταβλητού μήκους που παρουσιάστηκαν παραπάνω έχουν δυο στάδια λειτουργίας για δυο περιοχές στροφών του κινητήρα. Ωστόσο μερικοί κατασκευαστές όπως η γερμανική Audi έχουν δημιουργήσει συστήματα τριών σταδίων. Βέβαια είναι σχεδόν αδύνατο να τοποθετηθούν τρεις αυλοί εισαγωγής γι αυτό το λόγω, η γερμανική εταιρία έχει κατασκευάσει έναν ειδικό περιστροφικό μηχανισμό ο οποίος τοποθετείται στο εσωτερικό των V κινητήρων της και λειτουργεί ως εισαγωγή με μεταβλητούς αυλούς τριών σταδίων.!το σύστημα μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής της Toyota κάνει επίσης χρήση δυο πολλαπλών εισαγωγής με διαφορετικού μήκους αυλούς. Συστήματα Συντονισμού (Resonance Intake Systems) Στους κινητήρες με διάταξη κυλίνδρων σε σχήμα V, αλλά και στους επίπεδους, είναι δυνατόν να τοποθετηθούν συστήματα μεταβολής της πολλαπλής εισαγωγής μέσω συντονισμού. Κάθε σκέλος κυλίνδρων τροφοδοτείται από ένα δοχείο υπερπίεσης (plenum) μέσω ξεχωριστών αυλών. Τα δυο δοχεία υπερπίεσης επικοινωνούν μεταξύ τους με δύο αυλούς διαφορετικής διαμέτρου οι οποίοι διαθέτουν ηλεκτρικές βαλβίδες που είναι σε θέση να απομονώσουν τον κάθε αυλό. Η ακολουθία των αναφλέξεων στους κυλίνδρους είναι έτσι χρονισμένη, ώστε κάθε κύλινδρος να αναπνέει από διαφορετικό δοχείο υπερπλήρωσης δημιουργώντας ωστικό κύμα. Το ωστικό αυτό κύμα είναι σε θέση να επιταχύνει την πορεία των αερίων μαζών προς τον κύλινδρο. Η συχνότητα ωστόσο της δημιουργίας των ωστικών κυμάτων εξαρτάται από την

Βέβαια είναι σχεδόν αδύνατο να τοποθετηθούν τρεις αυλοί εισαγωγής γι αυτό το λόγω, η γερμανική εταιρία έχει κατασκευάσει έναν ειδικό περιστροφικό μηχανισμό ο οποίος τοποθετείται στο εσωτερικό των V

Αντίθετα όταν αποκατασταθεί η επικοινωνία των δοχείων από τους δυο αυλούς αυξάνεται η συχνότητα των ωστικών κυμάτων και επιτυγχάνεται καλύτερη πλήρωση των κυλίνδρων στις υψηλές στροφές.

4 επικοινωνία των δυο δοχείων υπερπίεσης, συνεπώς εξαρτάται άμεσα και από τους αυλούς επικοινωνίας των δοχείων. Έτσι λοιπόν όταν κλείσει η βαλβίδα σε έναν από τους δυο αυλούς μειώνεται η συχνότητα των ωστικών κυμάτων και αποδίδει καλύτερα ο κινητήρας στις χαμηλές στροφές. Αντίθετα όταν αποκατασταθεί η επικοινωνία των δοχείων από τους δυο αυλούς αυξάνεται η συχνότητα των ωστικών κυμάτων και επιτυγχάνεται καλύτερη πλήρωση των κυλίνδρων στις υψηλές στροφές. Ένα τέτοιο σύστημα συντονισμού άρχισε να χρησιμοποιεί και η Porsche στον κινητήρα της 964 Carrera. Από το 1993 ο Porsche συνδύασε το υπάρχον σύστημα συντονισμού με ένα σύστημα μεταβλητών αυλών εισαγωγής τριών σταδίων με την ονομασία Varioram. Ωστόσο το σύστημα αυτό της Porsche καταλαμβάνει πολύ χώρο στο διαμέρισμα του κινητήρα, έτσι στην Carrera 996 χρησιμοποιείται μόνο το σύστημα συντονισμού. Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζεται η λειτουργία του συστήματος Varioram. "Κάτω από τις 5.000rpm (σχ. Α και πάνω δεξιά): αυλοί μεγάλου μήκους, σύστημα συντονισμού εκτός λειτουργίας. " rpm (σχ. Β και κέντρο δεξιά): αυλοί μεγάλου μήκους, σύστημα συντονισμού με έναν αυλό επικοινωνίας. "Πάνω από τις 5.800rpm (σχ. C και κάτω δεξιά): αυλοί μικρού μήκους, σύστημα συντονισμού με τους 2 αυλούς ανοιχτούς.

5 Εξαγωγή Μεταβλητής Ροής (Variable Back Pressure Exhaust) Οι περισσότεροι σύγχρονοι κινητήρες υψηλών επιδόσεων εξοπλίζονται με συστήματα μεταβολής της ροής στην πολλαπλή εξαγωγής. Ουσιαστικά είναι συστήματα παρόμοια με αυτά που χρησιμοποιούνται για τη μεταβολή του μήκους των αυλών εισαγωγής, τοποθετημένα στην εξάτμιση. Οι συνηθισμένες πολλαπλές εξαγωγής των κινητήρων επιδόσεων συλλέγουν παλμούς αερίων από τον κάθε κύλινδρο και τους συνδυάζουν σε έναν τελικό παλμό που διοχετεύεται στο περιβάλλον. Η λειτουργία αυτή των εξαγωγών εκμεταλλεύεται το ωστικό κύμα του κάθε παλμού για να δημιουργήσει υποπίεση, άρα και πλήρη εκκένωση του χώρου καύσης. Η ύπαρξη αυτής της υποπίεσης βοηθά επίσης στην σωστότερη πλήρωση του χώρου καύσης με νέο καύσιμο μίγμα, γι αυτό και ονομάζεται ανάστροφη υπερπλήρωση. Προφανώς η ανάστροφη υπερπλήρωση λειτουργεί καλύτερα σε ένα ορισμένο φάσμα στροφών λειτουργίας του κινητήρα, όπου επιτυγχάνεται συντονισμός των παλμών. Το φάσμα λειτουργίας της ανάστροφης υπερπλήρωσης καθορίζεται από το μήκος των αυλών εξαγωγής και η επιλογή τους στα συμβατικά συστήματα εξαγωγής αποτελεί συμβιβαστική λύση. Οι μεταβλητές πολλαπλές εξαγωγής λοιπόν, ουσιαστικά παρέχουν στον κινητήρα 2 διαφορετικά μήκη αυλών στην πολλαπλή εξαγωγής. Με τη βοήθεια βαλβίδων κατευθύνεται η ροή των καυσαερίων στους αυλούς, ανάλογα με τις στροφές λειτουργίας του κινητήρα. Τα συστήματα αυτά βοηθούν στην ομαλότερη λειτουργία του κινητήρα, την καλύτερη απόδωσή του σε όλο το φάσμα λειτουργίας του αλλά και στον έλεγχο του παραγόμενου θορύβου από την εξάτμιση.

Οι συνηθισμένες πολλαπλές εξαγωγής των κινητήρων επιδόσεων συλλέγουν παλμούς αερίων από τον κάθε κύλινδρο και τους συνδυάζουν σε έναν τελικό παλμό που διοχετεύεται στο περιβάλλον.

6 Ένα πολύ απλό σύστημα ελέγχου της ροής των καυσαερίων έχει κατασκευάσει και η Suzuki για τους κινητήρες των GSX 1000R και GSX 1300R. Το σύστημα ονομάζεται SET (Suzuki Exhaust Tuning) και δεν μεταβάλει το μήκος των αυλών εξαγωγής αλλά μόνο την τιμή της υποπίεσης της ανάστροφης υπερπλήρωσης. Σύμφωνα με τα δεδομένα της Ιαπωνικής εταιρίας το σύστημα αυτό αυξάνει τη ροπή του κινητήρα κατά 4%, μειώνει σημαντικά τον εκπεμπόμενο θόρυβο, αλλά και τους άκαυστους Υδρογονάνθρακες κατά 17%. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το σύστημα SET σε τομή.

Σχετικά έγγραφα

Στον κινητήρα VR6, αλλά και στον V R5, οι αυλοί εισαγωγής έχουν διαφορετικό μήκος.

Στον κινητήρα VR6, αλλά και στον V R5, οι αυλοί εισαγωγής έχουν διαφορετικό μήκος. Περιγραφή λειτουργίας της πολλαπλής εισαγωγής μεταβλητού μήκους του συστήματος, πλεονεκτήματα, καινοτομίες, εγκατάσταση, έλεγχος, ηλεκτρικά διαγράμματα και διάγνωση βλαβών του συστήματος. Μετά την αναφορά