ΠΡΟΟΔΟΣ ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΕΜΜΕΣΟΥ ΨΕΚΑΣΜΟΥ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Transcript

1 ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΟΔΟΣ ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΕΜΜΕΣΟΥ ΨΕΚΑΣΜΟΥ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΣΑΡΡΗΜΑΝΩΛΗΣ ΠΕΤΡΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΚΩΣΤΗΣ I. ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΚΑΒΑΛΑ ΜΑΡΤΙΟΣ 2010

2 ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΟΔΟΣ ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΕΜΜΕΣΟΥ ΨΕΚΑΣΜΟΥ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΣΑΡΡΗΜΑΝΩΛΗΣ ΠΕΤΡΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΚΩΣΤΗΣ I. ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΚΑΒΑΛΑ ΜΑΡΤΙΟΣ 2010

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Είναι γνωστό ότι τα τελευταία χρόνια η τεχνολογική εξέλιξη του αυτοκινήτου προχωρά με πολύ γρήγορους ρυθμούς. Οι βασικότεροι λόγοι για την εξέλιξη αυτή είναι η αναζήτηση νέων οικονομικότερων και φιλικότερων προς το περιβάλλον κινητήρων (με τη μικρότερη δυνατή εκπομπή ρύπων) καθώς και η συνεχής βελτιστοποίηση της απόδοσης του. Στην αλματώδη αυτή εξέλιξη συνέβαλε και η πρόοδος των ηλεκτρονικών, μέσω των οποίων αναπτύχθηκαν κι εξελίχθηκαν νέα συστήματα διαχείρισης και ελέγχου της λειτουργίας των κινητήρων. Το σύστημα που είναι ικανό να συνεισφέρει τα μέγιστα για την επίτευξη των παραπάνω στόχων των κατασκευαστών κινητήρων, δηλ. την οικονομία, τη μείωση ρύπων στα καυσαέρια και την απόδοση, είναι το σύστημα έγχυσης έμμεσου ψεκασμού, συνεπικουρούμενο απ την πρόοδο της τεχνολογίας στα ηλεκτρονικά. Απ το 1953, με πρώτη προσπάθεια εφαρμογής του παραπάνω συστήματος το D-jetronic, υπάρχει αλματώδεις εξέλιξη στην έρευνα και χρήση του έμμεσου ψεκασμού στους βενζινοκινητήρες με τα μέγιστα οφέλη για τους παραπάνω στόχους. Λόγω της σπουδαιότητας του συγκεκριμένου συστήματος έγχυσης και λόγω προσωπικής επαγγελματικής ασχολίας με το αντικείμενο αυτό, αποφάσισα να επιλέξω το συγκεκριμένο θέμα για το παρόν πόνημα.

4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στο πρώτο εισαγωγικό κεφάλαιο αναλύονται η κατάταξη των συστημάτων έγχυσης με βάση τη θέση του μπεκ, τον τρόπο ψεκασμού του καυσίμου, από το πλήθος εγχυτήρων και τη μέθοδο ελέγχου της δόσης καυσίμου στους εγχυτήρες, επίσης αναλύονται ο στοιχειομετρικός συντελεστής lambda, ο σκοπός των συστημάτων έγχυσης και τα βασικά πλεονέκτημα μειονεκτήματα των συστημάτων έγχυσης Στα επόμενα τέσσερα κεφάλαια της πτυχιακής αναπτύσσονται τα βασικότερα και γνωστότερα έμμεσα συστήματα έγχυσης καυσίμου (INJECTION) με βάση τη μέθοδο ελέγχου της δόσης καυσίμου στους εγχυτήρες. Συγκεκριμένα αναλύονται λεπτομερώς τα συστήματα K-jetronic, KE-jetronic, L-jetronic και Motronic. Το K-jetronic είναι μια έμμεση και συνεχής διαδικασία κατά την οποία ο ψεκασμός πραγματοποιείται στην είσοδο του κάθε κυλίνδρου. Η μέτρηση του καυσίμου γίνεται με μηχανικό τρόπο και το καύσιμο ψεκάζεται από τους εγχυτήρες που ανοίγουν ανάλογα με την επικρατούσα πίεση στη γραμμή διανομής καυσίμου. Το KΕ-jetronic στηρίζεται στο μηχανικό K-jetronic. Η διαφορά του είναι ότι το KΕ-jetronic διαθέτει ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, που συλλέγει και επεξεργάζεται ένα πλήθος δεδομένων, παρέχοντας έτσι τη δυνατότητα ελέγχου της ποσότητας έγχυσης. Το L-jetronic είναι μια έμμεση διαδικασία κατά την οποία ο ψεκασμός πραγματοποιείται στην είσοδο του κάθε κυλίνδρου. Ο υπολογισμός του καυσίμου γίνεται από ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου με βάση τις πληροφορίες που συλλέγονται σ αυτή σχετικά με τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα. Επίσης οι εγχυτήρες δεν ανοίγουν με βάση την πίεση στον αγωγό διανομής, αλλά με βάση τους παλμούς ανάφλεξης, εξασφαλίζοντας έτσι μια διακοπτόμενη έγχυση. Το Motronic στηρίζεται στο μηχανικό L-jetronic. Η διαφορά του είναι ότι το Motronic είναι ένας συνδυασμός της ηλεκτρονικής έγχυσης με την ηλεκτρονική ανάφλεξη Η επιφόρτιση της μονάδας ελέγχου ψεκασμού με το

5 χρονισμό της ανάφλεξης βελτιώνει τις συνθήκες καύσης, προσαρμόζοντας τους χρόνους ανάφλεξης στις εκάστοτε συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα.

6 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σελίδα Ε.1 Γενικά 11 Ε.2 Κατάταξη των συστημάτων έγχυσης 11 Ε.3 Στοιχειομετρία 14 Ε.3.1 Επίδραση του συντελεστή αέρα (λ) στην ισχύ του κινητήρα και στην ειδική κατανάλωση της βενζίνης 15 Ε.4 Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα της έγχυσης 16 Ε.4 Πλεονεκτήματα 16 Ε.4 Μειονεκτήματα 18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΜΗΧΑΝΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΨΕΚΑΣΜΟΥ (Κ-JETRONIC) 1.1 Γενικά Περιγραφή λειτουργίας μηχανικού συστήματος (K-Jetronic) Τροφοδοσία καυσίμου Γενικά Πρωτεύον κύκλωμα Ηλεκτρική αντλία καυσίμων Αποταμιευτής καυσίμων Φίλτρο καυσίμων Ρυθμιστής πίεσης συστήματος Δευτερεύον κύκλωμα Εγχυτήρας (μπεκ ψεκασμού) Ρυθμιστής καυσίμου Γενικά Κατανεμητής καυσίμου Φορέας σχισμών 32 Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 1

7 Σελίδα Ρυθμιστικό έμβολο Υπολογισμός ποσότητας καυσίμου Βαλβίδες διαφοράς πίεσης Λειτουργία της βαλβίδας διαφοράς πίεσης Μετρητής ποσότητας αέρα Ρυθμιστικό κύκλωμα Ρυθμιστική πίεση Επίδραση της ρυθμιστικής πίεσης στον υπολογισμό της ποσότητας έγχυσης καυσίμου Ρύθμιση μίγματος ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα Γενικά Εμπλουτισμός ψυχρής εκκίνησης Γενικά Βαλβίδα ψυχρής εκκίνησης (ψυχρό μπεκ) Θερμοχρονοδιακόπτης Εμπλουτισμός θερμής λειτουργίας Γενικά Ρυθμιστής θερμής λειτουργίας (ρυθμιστής προθέρμανσης) Σταθεροποίηση του ρελαντί σε κρύο κινητήρα Γενικά Περιγραφή λειτουργίας της βαλβίδας βοηθητικού αέρα (by-pass) Βασική ρύθμιση μίγματος (Επίδραση της κωνικής χοάνης του μετρητή αέρα, στην ρύθμιση του μίγματος) Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα του Κ-jetronic Πλεονεκτήματα του Κ-jetronic Μειονεκτήματα του Κ-jetronic 52 Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 2

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΣΥΝΔΙΑΜΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΓΧΥΣΗΣ (KE-JETRONIC) 2.1 Γενικά Δομή της λειτουργίας του ΚΕ-jetronic Σύστημα τροφοδοσίας-καυσίμου Ρυθμιστής πίεσης συστήματος Βαλβίδες έγχυσης Μέτρηση καυσίμου Μετρητής αέρα Ποτενσιόμετρο μετρητή αέρα Κατανεμητής καυσίμου Ηλεκτρομαγνητικός - υδραυλικός ρυθμιστής πίεσης Ηλεκτρονική μονάδα έλεγχου Προσαρμογή μίγματος Εμπλουτισμός ψυχρής εκκίνησης Εμπλουτισμός θερμής λειτουργίας Εμπλουτισμός σε καύσιμο για πλήρες φορτίο Εμπλουτισμός επιτάχυνσης Συμπληρωματικές λειτουργίες του KE-jetronic Λειτουργία έλξης Οριοθέτηση στροφών (Κόφτης) Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα του ΚE-jetronic Πλεονεκτήματα τον ΚΕ jetronic Μειονεκτήματα του ΚE-jetronic 71 Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 3

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΗΛΕΚΤΡΟNIΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΨΕΚΑΣΜΟΥ (L-JETRONIC) Σελίδα 3.1 Γενικά Διάγραμμα λειτουργίας του L- Jetronic Σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου Γενικά Ηλεκτρική αντλία καυσίμου Φίλτρο καυσίμου Ρυθμιστής πίεσης συστήματος Κεντρικός αγωγός διανομής καυσίμου Βαλβίδες έγχυσης Μέτρηση αναρροφούμενου αέρα Γενικά Μετρητής ροής αέρα Μονάδα ελέγχου Κατασκευή της μονάδας ελέγχου Λειτουργία της μονάδας ελέγχου Προσαρμογή του μίγματος στις διάφορες φάσεις λειτουργίας του κινητήρα Αρχική ψυχρή εκκίνηση Θερμή λειτουργία Έλεγχος ρελαντί Μερικό φορτίο Πλήρες φορτίο Επιτάχυνση Διορθώσεις μίγματος Διόρθωση μίγματος ανάλογα με τη θερμοκρασία του αναρροφούμενου αέρα Διακοπή τροφοδοσίας κατά τη ρυμούλκηση του κινητήρα Οριοθέτηση του μέγιστου αριθμού στροφών (Κόφτης) 96 Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 4

10 Σελίδα 3.8 Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα του L-jetronic Πλεονεκτήματα του L-jetronic Μειονεκτήματα του L-jetronic 97 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΣΥΝΔΙΑΣΜΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΨΕΚΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΑΝΑΦΛΕΞΗΣ (MOTRONIC) 4.1 Γενικά Ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου Γενικά Κατασκευή της μονάδας ελέγχου Βασικές λειτουργίες της μονάδας ελέγχου Συμπληρωματικές λειτουργίες Γενικά Οριοθέτηση στροφών (Κόφτης) Ρύθμιση αντλίας καυσίμου Διακοπή ρεύματος της τελικής βαθμίδας ανάφλεξης Αναγνώριση και ρύθμιση του ορίου κτυπημάτων Εξαερισμός του ρεζερβουάρ Σύστημα επανακυκλοφορίας καυσαερίων Σταμάτημα και επαναλειτουργία κυλίνδρων Ηλεκτρονικό πεντάλ γκαζιού Ηλεκτρονική ρύθμιση αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων Σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου Ρύθμιση στοιχειομετρίας του μίγματος Διαμόρφωση χρονισμού του συστήματος ανάφλεξης Υπολογισμός της ποσότητας του αναρροφούμενου αέρα Ηλεκτρονική προσαρμογή μίγματος- χαρακτηριστικό πεδίο lambda και ρυθμιστικό κύκλωμα lambda 116 Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 5

11 Σελίδα Αναγνώριση των στροφών του κινητήρα Μέτρηση της γωνίας σφήνωσης στροφάλου Ηλεκτρονική ρύθμιση της γωνίας ανάφλεξης Ηλεκτρονική ρύθμιση της γωνιάς "Duel" Πλεονεκτήματα- μειονεκτήματα του συστήματος MOTRONIC Πλεονεκτήματα του συστήματος MOTRONIC Μειονεκτήματα του συστήματος MOTRONIC 125 ΕΠΙΛΟΓΟΣ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 126 Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 6

12 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σελίδα Εικόνα Ε.1 Τύποι συστημάτων ψεκασμού ανάλογα με τη μέθοδο της δόσης του καυσίμου στους εγχυτήρες 13 Εικόνα Ε.2.Διάγραμμα συντελεστή στοιχειομετρίας 15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΜΗΧΑΝΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΨΕΚΑΣΜΟΥ (Κ-JETRONIC) Εικόνα 1.1 Σχηματική διάταξη του συστήματος Κ-JETRONIC 21 Εικόνα 1.2 Ηλεκτρική αντλία καυσίμων 24 Εικόνα 1.3 Κυψελωτή αντλία - μέθοδος άντλησης 24 Εικόνα 1.4(α) Ο συσσωρευτής όταν είναι κενός 26 Εικόνα 1.4(β) Συσσωρευτής συμπληρωμένος στο maximum 26 Εικόνα 1.5 Φίλτρο καυσίμων 27 Εικόνα 1.6 Ο ρυθμιστής πίεσης (α) Δεν λειτουργεί (β) Λειτουργεί 28 Εικόνα 1.7 Το σχήμα δείχνει τη δομή ενός μπέκ όταν δεν (α)λειτουργεί και όταν (β)λειτουργεί 30 Εικόνα 1.8 Ρυθμιστής καυσίμου 31 Εικόνα 1.9 Φορέας σχισμών 32 Εικόνα 1.10 Το ρυθμιστικό έμβολο μέσα στο φορέα σχισμών 34 Εικόνα 1.11 Kατανεμητής ποσότητας καυσίμου με τις βαλβίδες διαφοράς πίεσης 35 Εικόνα 1.12(α) Η θέση της βαλβίδας διαφοράς πίεσης σε μεγάλη ποσότητα εκτόξευσης καυσίμου 36 Εικόνα 1.12(β) Η θέση της βαλβίδας διαφοράς πίεσης σε μικρή ποσότητα εκτόξευσης καυσίμου 36 Εικόνα 1.13(α) Μετρητής ροής αέρα σε θέση ηρεμίας 38 Εικόνα 1.13(β) Μετρητής ροής αέρα σε θέση λειτουργίας 38 Εικόνα 1.14 Βαλβίδα ψυχρής εκκίνησης 42 Εικόνα 1.15 Θερμοχρονoδιακόπτης 44 Εικόνα 1.16 Ρυθμιστής θερμής λειτουργίας σε κρύο κινητήρα 46 Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 7

13 Σελίδα Εικόνα 1.17 Ρυθμιστής θερμής λειτουργίας σε θερμό κινητήρα 47 Εικόνα 1.18 Βαλβίδα βοηθητικού αέρα 48 Εικόνα 1.19 Η επίδραση της κλίσης της κωνικής χοάνης στη μετακίνηση του δίσκου για την ίδια πάντα ποσότητα αέρα 50 Εικόνα 1.20 Διαμόρφωση της χοάνης του μετρητή αέρα 51 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΣΥΝΔΙΑΜΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΓΧΥΣΗΣ (KE-JETRONIC) Εικόνα 2.1 Σχηματική διάταξη του συστήματος ΚΕ-JETRONIC 54 Εικόνα 2.2 Ρυθμιστής πίεσης συστήματος 57 Εικόνα 2.3 Μεταβολή της πίεσης του συστήματος κατά την απενεργοποίηση του κινητήρα 58 Εικόνα 2.4 Βαλβίδα έγχυσης περιβαλλόμενη από αέρα 59 Εικόνα 2.5 Ποτενσιόμετρο μετρητή αέρος 61 Εικόνα 2.6 Ρυθμιστής μίγματος με ενσωματωμένο τον ηλεκτρομαγνητικό - υδραυλικό ρυθμιστή 62 Εικόνα 2.7 Ηλεκτρομαγνητικός -υδραυλικός ρυθμιστής 63 Εικόνα 2.8 Λειτουργία του κατανεμητή και του ηλεκτρομαγνητικού υδραυλικού ρυθμιστή κατά τη φάση της έλξης 69 Εικόνα 2.9 Οριοθέτηση των Maximum (no) αριθμού στροφών με την διακοπή της έγχυσης 70 Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 8

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΗΛΕΚΤΡΟNIΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΨΕΚΑΣΜΟΥ (L-JETRONIC) Σελίδα Εικόνα 3.1 Το ηλεκτρονικό σύστημα ψεκασμού L-jetronic 73 Εικόνα 3.2 Διάγραμμα λειτουργίας L-jetronic 75 Εικόνα 3.3 Σύστημα τροφοδοσίας L-jetronic 77 Εικόνα 3.4 Ρυθμιστής πίεσης συστήματος 79 Εικόνα 3.5 Κεντρικός αγωγός διανομής καυσίμου 81 Εικόνα 3.6 Εγχυτήρας 82 Εικόνα 3.7 Μετρητής ποσότητας αέρα στο σύστημα αναρρόφησης 84 Εικόνα 3.8 Λειτουργικό διάγραμμα εγκεφάλου 88 Εικόνα 3.9 Εμπλουτισμός εκκίνησης με τη βοήθεια ψυχρού μπεκ 90 Εικόνα 3.10 Εμπλουτισμός εκκίνησης με ρύθμιση του χρόνου έγχυσης των μπεκ 90 Εικόνα 3.11 Ρύθμιση στροφών ρελαντί 93 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΣΥΝΔΙΑΣΜΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΨΕΚΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΑΝΑΦΛΕΞΗΣ (MOTRONIC) Εικόνα 4.1 Σχηματική διάταξη συστήματος motronic 100 Εικόνα 4.2 Ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου Motronic 102 Εικόνα 4.3 Οριοθέτηση του Maximum αριθμού στροφών με διακοπή της έγχυσης 105 Εικόνα 4.4 Αισθητήρας κτυπημάτων 108 Εικόνα 4.5 Εξαερισμός των ρεζερβουάρ 110 Εικόνα 4.6 Κύκλωμα επιστροφής καυσαερίων 111 Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 9

15 Σελίδα Εικόνα 4.7 Ελεγχόμενο σταμάτημα και επαναλειτουργία ορισμένων κυλίνδρων 112 Εικόνα 4.8 Σχηματική διάταξη ηλεκτρονικής ρύθμισης τον αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων 114 Εικόνα 4.9 Εντολοδότης στροφών και εντολοδότης γωνίας στροφάλου 118 Εικόνα 4.10 Σύνθετο χαρακτηριστικό πεδίο του Motronic για τον υπολογισμό της γωνίας ανάφλεξης 120 Εικόνα 4.11 Χαρακτηριστικό πεδίο γωνίας Duel 123 Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 10

16 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ε.1 Γενικά Ο κύριος σκοπός του συστήματος ψεκασμού είναι να τροφοδοτήσουμε τη μηχανή όπως και στο καρμπυρατέρ μ ένα μίγμα αέρα και βενζίνης. Η αναλογία καυσίμου-αέρα πρέπει να είναι η κατάλληλη, ώστε η καύση που πραγματοποιείται να καλύπτει όλες τις φάσεις λειτουργίας του κινητήρα. Οι βασικές απαιτήσεις από ένα τέτοιο σύστημα είναι: Η χαμηλή κατανάλωση καυσίμου. Η ελαχιστοποίηση των εκπεμπομένων ρύπων. Η δυνατότητα αύξησης της απόδοσης του κινητήρα σε όλες τις φάσεις λειτουργίας του. Ε.2 Κατάταξη των συστημάτων έγχυσης Υπάρχουν ποικίλοι τύποι ψεκασμού βενζίνης, που εξαρτώνται από : Τη θέση του μπεκ 1. Άμεσος Όταν το μπεκ ψεκάζει το καύσιμο μέσα στο θάλαμο. 2. Έμμεσος Όταν το μπεκ ψεκάζει το καύσιμο πριν από τη βαλβίδα εισαγωγής. Τους τρόπους ψεκασμού του καυσίμου 1. Συνεχής Σ αυτήν την περίπτωση το καύσιμο ψεκάζεται συνεχώς με σταθερό ρυθμό. Όταν η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει, το ρεύμα αέρα παρασύρει το Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 11

17 καύσιμο (που τώρα είναι σε ομιχλώδη μορφή) μέσα στον κύλινδρο προς καύση. Όταν η βαλβίδα εισαγωγής κλείσει, μια νέα ποσότητα αεριοποιείται. 2. Διακοπτόμενη Μ αυτήν τη μέθοδο, ο ψεκασμός πραγματοποιείται μόνο όταν η βαλβίδα εισαγωγής ανοίξει. Υπάρχει μεγαλύτερη ακρίβεια στην ποσότητα των καυσίμων που ψεκάζεται σ αυτήν την περίπτωση από ό, τι με τη συνεχή μέθοδο. Το μπέκ ρυθμίζει την ποσότητα του καυσίμου με το χρόνο που ανοίγει η βαλβίδα. Το πλήθος και τη θέση των εγχυτήρων 1. Πολλαπλού ψεκασμού η ψεκασμού πολλών σημείων. Η έγχυση καυσίμου πραγματοποιείται σε κάθε κύλινδρο χωριστά. Για το σκοπό αυτό σε κάθε κύλινδρο του κινητήρα αντιστοιχεί ένας εγχυτήρας (μπεκ), που εκτοξεύει το καύσιμο μπροστά στους χώρους των βαλβίδων εισαγωγής πετυχαίνοντας έτσι μια έμμεση έγχυση. 2. Μονός ή κεντρικός ψεκασμός. Η εκτόξευση του καυσίμου γίνεται από έναν κεντρικό εγχυτήρα στο χώρο της πολλαπλής εισαγωγής, ακριβώς πριν από την πεταλούδα του επιταχυντή. Τη μέθοδο ελέγχου της δόσης καυσίμου στους εγχυτήρες (εικόνα Ε.1) 1. Μηχανικός ψεκασμός Η μέτρηση του καυσίμου γίνεται με μηχανικό τρόπο, το καύσιμο ψεκάζεται από τους εγχυτήρες, που ανοίγουν ανάλογα με την επικρατούσα πίεση στη γραμμή διανομής καυσίμου. Όλη η διαδικασία προσαρμογής του μίγματος γίνεται με μηχανισμούς, από τους οποίους απαιτείται ένας τέλειος συνδυασμός κατά τη λειτουργία τους, προκειμένου να πετύχουν ακριβείς μετρήσεις. Από τα μηχανικά συστήματα έγχυσης εκείνο που εξελίχθηκε και εφαρμόζεται περισσότερο είναι το Κ - jetronic 2. Συνδυασμός μηχανικού και ηλεκτρονικού συστήματος Ένα τέτοιο σύστημα είναι το KE- jetronic που στηρίζεται στο μηχανικό K-jetronic. Επιπλέον όμως διαθέτει ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου η οποία συλλέγει κι επεξεργάζεται ένα πλήθος δεδομένων, παρέχοντας έτσι τη δυνατότητα ελέγχου της ποσότητας έγχυσης σ όλες της φάσεις λειτουργίας του κινητήρα με μεγάλη ακρίβεια. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 12

18 3. Ηλεκτρονικός ψεκασμός Ο υπολογισμός του καυσίμου γίνεται από ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου με βάση τις πληροφορίες που συλλέγονται σ αυτή σχετικά με τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα, πληροφορίες όσον αφορά τη θερμοκρασία του κινητήρα, τη θερμοκρασία του αέρα, τις στροφές του κινητήρα, τη βαρομετρική πίεση, τη γωνία ανοίγματος της πεταλούδας γκαζιού, καθώς επίσης και το ποσοστό των ρύπων στα καυσαέρια. Επίσης οι εγχυτήρες δεν ανοίγουν με βάση την πίεση στον αγωγό διανομής, αλλά με βάση τους παλμούς ανάφλεξης, εξασφαλίζοντας έτσι μια διακοπτόμενη έγχυση. Από τα ηλεκτρονικά συστήματα έγχυσης εκείνο που εξελίχθηκε και εφαρμόζεται περισσότερο είναι το L-jetronic. Μηχανικό σύστημα Μηχ/ηλεκτ. σύστημα Ηλεκτρονικό σύστημα Σύστημα ανάφλ/έγχυσης K-Jetronic KE-Jetronic D-Jetronic Motronic L-Jetronic Digifant LE-Jetronic Weber IAW LE 1-Jetronic Renix Electronic LE 2-Jetronic Nissan ECCS LE 3-Jetronic LH-Jetronic Lucas MonoJetronic Fiat Spi* Rover Spi* Bendix* Toyota TCCS Honda PGM-FI Mitsubishi MPI Ford EECIV Εικόνα Ε.1 Τύποι συστημάτων ψεκασμού ανάλογα με τη μέθοδο της δόσης του καυσίμου στους εγχυτήρες. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 13

19 4. Συνδυασμός ηλεκτρονικού ψεκασμού και ανάφλεξης Ένας συνδυασμός της ηλεκτρονικής έγχυσης με την ηλεκτρονική ανάφλεξη παρέχει επιπλέον δυνατότητες στο σύστημα. Η επιφόρτιση της μονάδας ελέγχου ψεκασμού με το χρονισμό της ανάφλεξης βελτιώνει τις συνθήκες καύσης, προσαρμόζοντας τους χρόνους ανάφλεξης στις εκάστοτε συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα. Από το συνδυασμό της ηλεκτρονικής έγχυσης με την ηλεκτρονική ανάφλεξη εκείνο που εξελίχθηκε και εφαρμόζεται περισσότερο είναι το Motronic. Ε.3 Στοιχειομετρία Ο σκοπός του κινητήρα είναι να μετατρέψει τη θερμογόνο δύναμη των καυσίμων σε μηχανική ενέργεια, προκειμένου να λειτουργήσουν διάφορα μέρη του και να κινηθεί το αυτοκίνητο. Για να επιτευχθεί αυτός ο αντικειμενικός στόχος, χρειάζεται ένα καύσιμο με υψηλή θερμογόνο αξία, σ αυτήν την περίπτωση βενζίνη, ένας κινητήρας κατάλληλα σχεδιασμένος να διεκπεραιώνει την προαναφερόμενη μετατροπή ενέργειας. Η ισχύς, η κατανάλωση και η σύνθεση των αερίων καύσεως της μηχανής εξαρτώνται από τη σχέση μίγματος αέρα/βενζίνης. Η ιδανική σχέση είναι 14,7:1 ή για κάθε 1Kg βενζίνης, προκειμένου να πραγματοποιηθεί η καύση, χρειαζόμαστε 14,7Kg αέρα. Προκειμένου να μπορούμε, σε κάθε φάση λειτουργίας του κινητήρα και σε κάθε χρονική στιγμή, να προσδιορίζουμε την αναλογία αέρα- βενζίνης στο μίγμα και να ελέγχουμε την απόκλιση της από τη θεωρητική τιμή (14,7:1) καθιερώθηκε ένας στοιχειομετρικός συντελεστής. Αυτός διεθνώς φέρει την ελληνική ονομασία (Lambda) και ορίζεται ως εξής. Αναρροφούμενη μάζα αέρος λ = Απαιτούμενη μάζα αέρος για στοιχειομετρική καύση Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 14

20 Ε.3.1 Επίδραση του συντελεστή αέρα (λ) στην ισχύ του κινητήρα και στην ειδική κατανάλωση της βενζίνης Το παρακάτω διάγραμμα μας δείχνει τη σχέση μεταξύ της ισχύος του κινητήρα και της ιδιαίτερης κατανάλωσης βενζίνης σε συνάρτηση του συντελεστή αέρα (λ). Εικόνα Ε.2 Διάγραμμα συντελεστή στοιχειομετρίας Σαν συνέχεια αυτού, μπορούμε να ορίσουμε διάφορες περιοχές και ιδιαίτερα σημεία που εξαρτώνται από την τιμή του (λ) (λ) = 1 Η αναρροφούμενη μάζα του αέρα είναι ίση με την απαιτούμενη για τη σύσταση της στοιχειομετρικής αναλογίας. Επομένως για λ=1 η αναλογία μάζας αέρα/ βενζίνης είναι 14,7:1. Μίγμα κατάλληλο για άψογο ρελαντί. (λ) < 1 Η αναρροφούμενη μάζα του αέρα είναι μικρότερη από τη στοιχειομετρικά απαιτούμενη, κατά συνέπεια η αναλογούσα ποσότητα καυσίμου είναι Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 15

21 μεγαλύτερη και το μίγμα ονομάζεται πλούσιο. Είναι μίγμα στο οποίο επιτυγχάνεται η απόδοση της μέγιστης ισχύος του κινητήρα και ένα πολύ πλούσιο μίγμα είναι ικανό να βοηθήσει την άμεση μετάβαση του κινητήρα από μια φάση λειτουργίας σε μια άλλη πιο γρήγορη (επιτάχυνση). Μ ένα τέτοιο μίγμα τα ποσοστά τον εκπεμπόμενων ρύπων είναι αρκετά υψηλά. (λ) > 1 Η αναρροφούμενη μάζα του αέρα είναι μεγαλύτερη από την απαιτούμενη στοιχειομετρικά. Το συγκεκριμένο μίγμα χαρακτηρίζεται από μια περίσσεια αέρα και ονομάζεται φτωχό. Έχουμε την ελάχιστη ειδική κατανάλωση και την ελαχιστοποίηση των εκπεμπόμενων ρύπων αλλά συγχρόνως και πολύ μικρή αποδιδόμενη ισχύ. Επίσης λόγω της μικρής ποσότητας εξατμιζόμενου καυσίμου μίγματος η ψύξη είναι ελλιπής και έχει σαν αποτέλεσμα την υπερθέρμανση του κινητήρα. Μια τιμή μεταξύ του 0,9 και 1,1 αποδείχθηκε στην πράξη σαν η καλύτερη για ένα ευρύ φάσμα λειτουργίας του κινητήρα. Ε.4 Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα της έγχυσης Ε.4.1 Πλεονεκτήματα Τα βασικά πλεονεκτήματα του συστήματος έγχυσης είναι τα εξής: Ισχύς Με τα συστήματα ψεκασμού μπορεί να επιτευχθεί μεταξύ 10% και 20% περισσότερη ισχύς, χάρη στον καλύτερο προσδιορισμό του μίγματος αέρα βενζίνης, λόγο σωστής διαμόρφωσης των διόδων εισαγωγής και εξαγωγής καθώς επίσης και της εκτίναξης του καυσίμου μέσα στον αέρα, που δημιουργούν συνθήκες καλύτερης πλήρωσης των κυλίνδρων. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 16

22 Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία μιας μεγαλύτερης και ομαλότερα κατανεμημένης ροπής, καθώς επίσης και την αύξηση της ειδικής ισχύος του κινητήρα. Κατανάλωση Η αναγνώριση και αξιοποίηση των παραμέτρων λειτουργίας του κινητήρα (στροφές, φορτίο, θερμοκρασία) επιτρέπουν μια ακριβή προσαρμογή του μίγματος στις συνθήκες λειτουργίας. Έτσι κάθε φορά προσμετρείται από τόση ποσότητα καυσίμου όση ακριβώς είναι απαραίτητη για την αντιμετώπιση των συνθηκών λειτουργίας της δεδομένης στιγμής. Επομένως δεν γίνεται άσκοπη κατανάλωση καυσίμου. Ρύπανση Το ποσοστό των ρύπων στα καυσαέρια εξαρτάται από την ποιότητα καύσης, που έχει άμεση σχέση με τη σύσταση του μίγματος. Η διατήρηση της σύστασης του μίγματος στα πλαίσια της στοιχειομετρίας ελαχιστοποιεί τις εκπομπές ρύπων, ενώ συγχρόνως καθιστά τον κινητήρα συμβατό με τους τριοδικούς καταλύτες. Τα συστήματα έγχυσης με τις ακριβείς μετρήσεις που πραγματοποιούν στο καύσιμο και στον αέρα, εξασφαλίζουν το συνεχή έλεγχο της στοιχειομετρίας, διαμορφώνοντάς την ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα. Επιτάχυνση Το σύστημα προσαρμόζεται καλύτερα στην αλλαγή ταχύτητας. Η καθυστέρηση απόκρισης του κινητήρα στο ξαφνικό άνοιγμα του εκτονωτικού κλαπέ τη στιγμή της επιτάχυνσης οφείλεται στον αργό εμπλουτισμό του μίγματος, που δυσχεραίνει τις συνθήκες μετάβασης του κινητήρα σ έναν πιο γρήγορο ρυθμό περιστροφής. Στα συστήματα έγχυσης αυτός ο εμπλουτισμός είναι άμεσος και επιτυγχάνεται είτε με τον ψεκασμό του καυσίμου κατευθείαν στο τέλος του αυλού εισαγωγής πριν από τις βαλβίδες, όταν πρόκειται για σύστημα έγχυσης πολλαπλών σημείων, είτε με την αναγνώριση της μεταβολής Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 17

23 της γωνίας της πεταλούδας γκαζιού και τη σύγχρονη απόκριση της βαλβίδας ψεκασμού, όταν πρόκειται για κεντρικό ψεκασμό. Ψυχρή εκκίνηση Οι δύσκολες συνθήκες δημιουργίας κατάλληλου μίγματος στη φάση της ψυχρής εκκίνησης δεν αποτελούν πρόβλημα για τα συστήματα έγχυσης. Αντιμετωπίζονται με την ακριβή μέτρηση του καυσίμου βάσει της θερμοκρασίας του κινητήρα και του αριθμού στροφών εκκίνησης. Έτσι επιτυγχάνεται μια γρήγορη ψυχρή εκκίνηση καθώς επίσης και μια γρήγορη σταθεροποίηση των στροφών του κινητήρα στο ρελαντί. Ε.4.2 Μειονεκτήματα Τα σημαντικότερα, ίσως, μειονεκτήματα των ηλεκτρονικών συστημάτων ψεκασμού σε σχέση με τα συμβατικά είναι η πολυπλοκότητα και το κόστος. Τα υλικά του συστήματος έγχυσης είναι ακριβότερα για να αντέχουν στις μεγαλύτερες πιέσεις, καθώς επίσης τα εξαρτήματα τους είναι περισσότερα και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα το μεγαλύτερο βάρος. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 18

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΜΗΧΑΝΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΨΕΚΑΣΜΟΥ (Κ-JETRONIC) 1.1 Γενικά Το μηχανικό σύστημα ψεκασμού έχει ένα μηχανισμό που ενεργοποιείται μηχανικά και υδραυλικά για να ελέγχει τη ροή των καυσίμων στη μηχανή. Σκοπός του συστήματος είναι ο συνεχής επαναπροσδιορισμός του μίγματος αέρα καυσίμου σ όλες τις φάσεις λειτουργίας του κινητήρα. Η βάση στην οποία αναπτύχτηκε ο ελεγχόμενος επαναπροσδιορισμός του μίγματος είναι η συνεχής μέτρηση του όγκου του αναρροφούμενου αέρα. Με δεδομένη λοιπόν σε κάθε χρονική στιγμή την ποσότητα του αναρροφούμενου αέρα υπολογίζεται μηχανικά και η αντίστοιχη ποσότητα του απαιτούμενου καυσίμου. Μ αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται ο σχηματισμός μίγματος ικανού ν ανταποκριθεί σε όλες τις φάσεις λειτουργίας του κινητήρα. Είναι μιά έμμεση και συνεχής διαδικασία κατά την οποία ο ψεκασμός πραγματοποιείται στην είσοδο του κυλίνδρου κι όχι μέσα στον κύλινδρο. Από λειτουργική άποψη το σύστημα χωρίζεται σε τρεις επιμέρους περιοχές: Τη μέτρηση της ποσότητας του αέρα Η ποσότητα του αέρα, που αναρροφάται από τον κινητήρα λόγω υποπίεσης κατά το χρόνο της εισαγωγής, υπολογίζεται με μηχανικό τρόπο από το μετρητή ποσότητας αέρα. Την τροφοδοσία του συστήματος με καύσιμο Όσον αφορά την τροφοδοσία του καυσίμου, αυτή γίνεται με ηλεκτρική αντλία μέσω του αποταμιευτή καυσίμου κι ενός φίλτρου προς τον κατανεμητή. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 19

25 Από εκεί μέσω των προσαγωγών οδηγείται στα μπέκ έγχυσης και τους κυλίνδρους. Την προετοιμασία του μίγματος Η προετοιμασία του μίγματος γίνεται στο ρυθμιστή μίγματος με βάση την ποσότητα του αέρα που μετρήθηκε. Ο ρυθμιστής μίγματος αποτελείται από το μετρητή αέρα και τον κατανεμητή καυσίμου. 1.2 Περιγραφή λειτουργίας μηχανικού συστήματος (K-Jetronic) Στην παρακάτω εικόνα 1.1 έχουμε την περιγραφή ενός βασικού συστήματος μηχανικής έγχυσης. Αρχικά έχουμε τη δεξαμενή βενζίνης (1), απ όπου αυτή αναρροφάται μέσω της ηλεκτρικής αντλίας (2) που λειτουργεί μ ένα ηλεκτρικό ρελέ (3), το οποίο ελέγχει τη λειτουργία της αντλίας από το κλειδί ανάφλεξης (4), που όταν είναι κλειστό επιτρέπει το ρεύμα της μπαταρίας να περάσει. Η ηλεκτρική αντλία μεταφέρει το καύσιμο στο συσσωρευτή καυσίμων (5) που σταθεροποιεί την πίεση της βενζίνης και ύστερα σ ένα φίλτρο (6), που απομακρύνει τις όποιες ακαθαρσίες υπάρχουν στη βενζίνη, πριν αυτή περάσει στο μηχανισμό ρύθμισης του μίγματος (7). Ο ρυθμιστής μίγματος καθορίζει την ποσότητα καυσίμων που παρέχει το σύστημα. Αποτελείται από το ρυθμιστικό έμβολο (Α) δύο διαμέτρων που ανεβοκατεβαίνει στο φορέα σχισμών. Σύμφωνα με τη θέση του ρυθμιστικού εμβόλου, τα καύσιμα μπορούν να περάσουν απ το χαμηλότερο θάλαμο (Β) στον ψηλότερο και μέσω του σωλήνα (8) οδηγούνται στους εγχυτήρες (9). Η θέση του ρυθμιστικού εμβόλου (Α), μπορεί ν αλλάξει ανάλογα με τη θέση του μοχλού (10), που συνδέεται μ ένα διάφραγμα (11), το οποίο μετράει την ποσότητα του αέρα που εισρέει μέσα στην πολλαπλή εισαγωγής (12). Όταν η βαλβίδα εισαγωγής ανοίξει και το πιστόνι της μηχανής αναρροφά αέρα, η βίαιη είσοδος του προκαλεί την ανύψωση του διαφράγματος, το οποίο με τη σειρά του στέλνει την κίνησή του στο μοχλό (10), προκαλώντας έτσι το άνοιγμα του ρυθμιστικού εμβόλου (Α), που επιτρέπει τη δίοδο περισσότερων ή λιγότερων καυσίμων. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 20

26 Εικόνα 1.1 Σχηματική διάταξη του συστήματος Κ-JETRONIC 1. δεξαμενή καυσίμων 14. ρυθμιστής πίεσης 2. ηλεκτρική αντλία βενζίνης 15. πεταλούδα γκαζιού 3. ρελέ ηλεκτρικής αντλίας βενζίνης 16. σωλήνα διόδου για άφορτη 4. κλειδί ανάφλεξης λειτουργία 5. συσσωρευτής 17. ρυθμιστής στροφών ρελαντί 6. φίλτρο 18. ρυθμιστής CO 7. κατανεμητής 19. μπεκ ψυχρής εκκίνησης 8. σωλήνας καυσίμων προς στο μπεκ 20. σωλήνας βενζίνης για το μπεκ 9. εγχυτήρας (μπεκ) ψυχρής εκκίνησης 10. μοχλός διαφράγματος 21. θερμικός χρονοδιακόπτης 11. διάφραγμα 22. θερμότητα σωλήνα διόδου 12. πολλαπλή εισαγωγή 23. βηματικό μοτέρ 13. σημείο στο οποίο ο μοχλός 24. βαλβίδα πρόσθετου αέρα διαφράγματος ταλαντώνεται 25. ρυθμιστής θερμής λειτουργίας Στο ρυθμιστή μίγματος υπάρχει ένα ρυθμιστικό έμβολο(14), που προκαλεί την επιστροφή μέρους των καυσίμων στη δεξαμενή (1), όταν η πίεση υπερβαίνει ένα σταθερό επίπεδο. Ο μηχανισμός πρέπει να διατηρεί την πίεση στα 5 bar, έτσι ώστε, όταν η πίεση υπερβεί αυτό το όριο, τα καύσιμα να πιέζουν ένα ελατήριο του εμβόλου που τους επιτρέπει να επιστρέψουν στη δεξαμενή καυσίμων ώσπου η πίεση να κατέβει στα 5 bar. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 21

27 Η πεταλούδα γκαζιού (15), καθορίζει τη ροή του αέρα υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας. Είναι συνδεδεμένη με το πεντάλ επιτάχυνσης (γκάζι). Το κύκλωμα άφορτης λειτουργίας ή ρελαντί είναι πολύ απλό. Στο διάγραμμα μπορούμε να δούμε ότι αποτελείται από ένα σωλήνα παράκαμψης (16) που περιστρέφει την πεταλούδα (15), έτσι ώστε μια μικρή ποσότητα αέρα να μπορέσει να περάσει μέσα στην πολλαπλή εισαγωγής, ακόμα κι αν η πεταλούδα είναι τελείως κλειστή. Η ίδια διεργασία μπορεί να γίνει με τη βαλβίδα χρησιμοποιώντας τη βίδα ρύθμισης (17) και το διάφραγμα προκειμένου να περάσει μικρή ποσότητα βενζίνης για λειτουργία στο ρελαντί. Η ποσότητα του αέρα που περνά μεταβάλλεται από μια βίδα ρύθμισης αέρα (18), που φράσσει τη σωλήνα διόδου λιγότερο ή περισσότερο. 1.3 Τροφοδοσία καυσίμου Γενικά Το σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου, του Κ-Jetronic αποτελείται από τα εξής επιμέρους κυκλώματα Πρωτεύον κύκλωμα Περιλαμβάνει την ηλεκτρική αντλία καυσίμου, η οποία βρίσκεται συνήθως μέσα στο ρεζερβουάρ και μεταφέρει το καύσιμο στον αποταμιευτή και από κεί, μέσω ενός φίλτρου, στους κάτω θαλάμους του κατανεμητή. Η πίεση του καυσίμου στο πρωτεύον κύκλωμα είναι σταθερή καθ όλη τη διάρκεια λειτουργίας του κινητήρα και ίση με την ονομαστική πίεση του συστήματος (5 bar). Η σταθεροποίησή της επιτυγχάνεται με τη βοήθεια του ρυθμιστή πίεσης που είναι ενσωματωμένος στο σώμα του κατανεμητή. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 22

28 Δευτερεύον κύκλωμα Ξεκινά απ τους πάνω θαλάμους του κατανεμητή και μεταφέρει το καύσιμο προς τους εγχυτήρες μέσω ειδικών προσαγωγών, που είναι κατάλληλα δομημένοι στους πάνω θαλάμους του κατανεμητή. Οι εγχυτήρες αρχίζουν να ψεκάζουν το καύσιμο, μόνο όταν η πίεση στο δευτερεύον κύκλωμα ξεπεράσει τα 3,3 bar. Ρυθμιστικό κύκλωμα Ξεκινά από το πάνω μέρος του ρυθμιστικού εμβόλου και καταλήγει στο ρυθμιστή θερμής λειτουργίας. Μέσω του κυκλώματος αυτού εξασφαλίζεται ο απαιτούμενος εμπλουτισμός του μίγματος στη φάση της θερμής λειτουργίας και του πλήρους φορτίου. Εδώ η πίεση μεταβάλλεται ανάλογα με τη θερμοκρασία του κινητήρα και την υποπίεση που επικρατεί στο σωλήνα αναρρόφησης. Αρχίζει από 0,5 bar κατά την ψυχρή εκκίνηση και φτάνει σταδιακά στα 3,7 bar, όταν ο κινητήρας αποκτήσει την κανονική θερμοκρασία και λειτουργεί υπό μερικό φορτίο Πρωτεύον κύκλωμα Ηλεκτρική αντλία καυσίμων Είναι μια αντλία με κυλίνδρους (εικόνα 1.2), δια μέσου της οποίας ρέουν τα καύσιμα. Παίρνει κίνηση από έναν ηλεκτρικό κινητήρα που λειτουργεί συνέχεια και τροφοδοτεί το κύκλωμα με καύσιμο σε πίεση ίση με την πίεση του υπόλοιπου συστήματος. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 23

29 Εικόνα 1.2 Ηλεκτρική αντλία καυσίμων Η βενζίνη αναρροφάται από τη δεξαμενή της από την πλευρά αναρρόφησης. Στο σώμα της αντλίας υπάρχει ένας έκκεντρος δίσκος, ο οποίος έχει στην περιφέρειά του μεταλλικούς κυλίνδρους, που λόγω της φυγόκεντρης δύναμης ωθούνται προς την περιφέρεια του εσωτερικού περιβλήματος της αντλίας και ενεργούν ως σταθεροποιητικά παρεμβύσματα. Η βενζίνη αναρροφάται από κοιλότητες που σχηματίζονται μεταξύ των κυλίνδρων. Αυτό μπορούμε να το δούμε στην (εικόνα 1.3). Υπάρχει μια βαλβίδα υψηλής πίεσης (βαλβίδα ασφαλείας), η οποία εμποδίζει την πίεση να αυξηθεί υπερβολικά μέσα στην αντλία. Εικόνα 1.3 Κυψελωτή αντλία - μέθοδος άντλησης Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 24

30 Αν και ο ηλεκτροκινητήρας της αντλίας διαρρέεται συνεχώς απ το καύσιμο, δεν υπάρχει κίνδυνος έκρηξης, επειδή δεν είναι δυνατός ο σχηματισμός αναφλέξιμου μίγματος λόγω έλλειψης αέρα. Η μεταφερόμενη από την αντλία ποσότητα καυσίμου είναι πάντα μεγαλύτερη από τη μέγιστη ποσότητα ψεκασμού που χρειάζεται ο κινητήρας. Αυτό γίνεται για να διατηρηθεί σταθερή η πίεση του συστήματος (5 bar) σ όλη την κλίμακα των στροφών και φορτίου του κινητήρα. Κατά την εκκίνηση η αντλία θα συνεχίσει να λειτουργεί όσο το κλειδί ανάφλεξης είναι κλειστό. Από τη στιγμή που η κινητήρας συνεχίζει να λειτουργεί, η αντλία εξακολουθεί να δουλεύει. Υπάρχει ένας διακόπτης ασφαλείας, ο οποίος σταματά τη ροή της βενζίνης, όταν το κλειδί ανάφλεξης είναι κλειστό αλλά η μηχανή έχει σταματήσει - όπως θα μπορούσε να συμβεί σ ένα ατύχημα για παράδειγμα Αποταμιευτής καυσίμων Ο αποταμιευτής είναι ένα εξάρτημα που βρίσκεται μεταξύ της ηλεκτρομαγνητικής αντλίας και του φίλτρου. Είναι μια μικρή δεξαμενή στην οποία εξωτερικά αναγνωρίζουμε ένα σωληνάκι προσαγωγής και ένα εξόδου του καυσίμου. Εσωτερικά μια μεμβράνη χωρίζει τον αποταμιευτή σε δυο θαλάμους. Ο εμπρός θάλαμος ονομάζεται χώρος αποθήκευσης καυσίμου και ο πίσω θάλαμος χώρος ελατηρίου. Η χωρητικότητα του θαλάμου καυσίμου είναι περίπου 20 cm 3. Στο χώρο του καυσίμου υπάρχει ειδική βαλβίδα με στραγγαλιστική δικλείδα, για να εξασφαλίζει το γρήγορο γέμισμα του εμπρός θαλάμου με καύσιμα και το προοδευτικό άδειασμα του, όταν διακοπεί η λειτουργία του κινητήρα. Ο σκοπός του αποταμιευτή καυσίμου είναι να κρατά σταθερή την πίεση του συστήματος για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, μετά το σβήσιμο του κινητήρα, διευκολύνοντας έτσι τη γρήγορη επαναλειτουργία του. Επιπλέον ο αποταμιευτής απορροφά τους παλμούς ανατάραξης καυσίμου που Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 25

31 προκαλούνται κατά τη λειτουργία της αντλίας και απομακρύνει έτσι τον κίνδυνο σχηματισμού ανεπιθύμητων φυσαλίδων μέσα στο κύκλωμα τροφοδοσίας. Στις παρακάτω εικόνες φαίνεται η θέση της μεμβράνης, όταν ο κινητήρας δεν λειτουργεί (θάλαμος καυσίμου άδειος) (εικόνα 1.4(α)) και όταν ο κινητήρας λειτουργεί (θάλαμος καυσίμου γεμάτος) (εικόνα 1.4.(β)). Εικόνα 1.4(α) Ο συσσωρευτής όταν είναι κενός Εικόνα 1.4(β) Συσσωρευτής συμπληρωμένος στο maximum Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 26

32 Κατά τη λειτουργία του κινητήρα ο θάλαμος αποθήκευσης γεμίζει με καύσιμο και η διαχωριστική μεμβράνη καμπυλώνεται αντίθετα από τη δύναμη του ελατηρίου, παίρνοντας την τελική της θέση. Στη θέση αυτή ο χώρος αποθήκευσης καυσίμου γίνεται μέγιστος (20 cm3). Κατά τη λειτουργία του κινητήρα, η μεμβράνη απορροφά τους παλμούς παλινδρόμησης του καυσίμου κι εμποδίζει έτσι τη δημιουργία ανεπιθύμητων φυσαλίδων στο κύκλωμα Φίλτρο καυσίμων Το φίλτρο καυσίμου (εικόνα1.5) είναι τοποθετημένο αμέσως μετά από τον αποταμιευτή. Εξ αιτίας των μικρών ανοχών, που παρουσιάζουν τα μηχανικά μέρη των διαφόρων εξαρτημάτων του K- Jetronic, απαιτείται ειδικό φίλτρο διήθησης, ικανό να κατακρατά τα ξένα σώματα που θα μπορούσαν να προκαλέσουν βλάβες στο σύστημα. Εσωτερικά διαθέτει μια προσθήκη διηθητικού χαρτιού και μέσα απ το χαρτί μια πρόσθετη μεταλλική σήτα. Ο συνδυασμός αυτός πετυχαίνει τον αποτελεσματικότερο καθαρισμό του καυσίμου. Μια πλάκα που υπάρχει στο εσωτερικό του φίλτρου συντελεί στην καλύτερη σταθεροποίησή του. Η τοποθέτησή του στη γραμμή τροφοδοσίας καυσίμου δεν γίνεται τυχαία. Για το σκοπό αυτό στο εξωτερικό περίβλημα του φίλτρου υπάρχει ένα βέλος που μας δείχνει την πορεία ροής καυσίμου. Εικόνα 1.5 Φίλτρο καυσίμων Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 27

33 Ρυθμιστής πίεσης συστήματος Ο ρυθμιστής πίεσης είναι τοποθετημένος μέσα στο διανομέα καυσίμων, διατηρεί την πίεση στο σύστημα παροχής καυσίμων στα 5 bar. Πρόκειται για ένα μικρό κύλινδρο μέσα στον οποίο υπάρχει ένα έμβολο που εσωτερικά είναι κούφιο και περιέχει ένα εντατικό ελατήριο. Επιπλέον το έμβολο έχει μια οπή, από την οποία επιστρέφει στο ρεζερβουάρ το πλεόνασμα καυσίμου. Η λειτουργία του ρυθμιστή πίεσης εξασφαλίζεται από την αλληλεπίδραση της εντατικής δύναμης του ελατηρίου και της υδραυλικής πίεσης που ασκεί πάνω στο έμβολο το καύσιμο. Αν για παράδειγμα έχουμε μικρή κατανάλωση καυσίμου από τα μπεκ, τότε η ποσότητα του καυσίμου που στέλνει η αντλία δημιουργεί μεγαλύτερη πίεση πάνω στο έμβολο του ρυθμιστή. Έτσι υπερνικάται η δύναμη του ελατηρίου και ανοίγει περισσότερο ο αγωγός επιστροφής καυσίμου. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη σταθεροποίηση της πίεσης του συστήματος. Εικόνα 1.6 Ο ρυθμιστής πίεσης (α) Δεν λειτουργεί (β) Λειτουργεί Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 28

34 Όταν διακόπτεται η λειτουργία του κινητήρα σταματά και η αντλία να στέλνει καύσιμο. Ταυτόχρονα ο ρυθμιστής πίεσης (εικόνα1.6) κλείνει την έξοδο του καυσίμου προς τα επιστρεφόμενα, με αποτέλεσμα να στεγανοποιείται για ένα σημαντικό χρονικό διάστημα το κύκλωμα μεταξύ του κατανεμητή και του αποταμιευτή, διατηρώντας έτσι την πίεση της τροφοδοσίας του κυκλώματος καυσίμου σε αρκετά υψηλά επίπεδα. Ο ρυθμιστής πίεσης είναι πολύ ευαίσθητος μετρώντας τιμές από 0.1 bar γεγονός που αυξάνει την αξία του Δευτερεύον κύκλωμα Εγχυτήρας (μπεκ ψεκασμού) Το K-Jetronic είναι ένα σύστημα ψεκασμού πολλών σημείων. Αυτό συνεπάγεται την ύπαρξη ενός εγχυτήρα (εικόνα 1.7) σε κάθε κύλινδρο. Ο σκοπός των βαλβίδων ψεκασμού είναι να εκτοξεύουν τη μετρηθείσα ποσότητα καυσίμου σε συγκεκριμένο σημείο της πολλαπλής, μπροστά από τις βαλβίδες εισαγωγής. Οι εγχυτήρες είναι μηχανικοί και ανοίγουν μόνοι τους, όταν η πίεση του καυσίμου στο δευτερεύον κύκλωμα ξεπερνάει τα 3.3 bar. Συγκρατούνται σταθερά στο σώμα της πολλαπλής εισαγωγής και είναι θερμικά μονωμένοι. Με τη θερμομόνωσή τους αποφεύγεται το φαινόμενο του ατμοφραγμού, δηλαδή η δημιουργία φυσαλίδων ατμού που θα σχηματιζόταν κατά το σταμάτημα της λειτουργίας του κινητήρα. Η ύπαρξη τέτοιων φυσαλίδων στο δευτερεύον κύκλωμα εκτόξευσης καυσίμου έχει σαν συνέπεια την κακή συμπεριφορά του κινητήρα σε μια άμεση επαναλειτουργία του. Ο εγχυτήρας αποτελείται από το κυρίως σώμα, μέσα στο οποίο υπάρχει ο αγωγός άντλησης καυσίμου κι ένα δικτυωτό νάιλον φίλτρο. Το ακροφύσιο του εγχυτήρα αποτελεί την κυρίως βαλβίδα εκτόξευσης καυσίμου. Πρόκειται για μια βελονοειδή βαλβίδα με ημισφαιρική κεφαλή, που εδράζεται σ ένα ειδικά διαμορφωμένο γι αυτήν κυλινδρικό ελατήριο. Η ημισφαιρική κεφαλή της βελόνας εξασφαλίζει τον καλύτερο στροβιλισμό του καυσίμου και τη δημιουργία κωνικής δέσμης ψεκασμού. Η εκτόξευση του καυσίμου γίνεται με παλμικές Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 29

35 κινήσεις της βελονοειδούς βαλβίδας και είναι συνεχής εφ όσον η πίεση ξεπερνά τα 3,3 bar. Η συχνότητα ταλάντωσης της βαλβίδας ξεπερνά τις 1400 ταλαντώσεις το δευτερόλεπτο. Εικόνα 1.7 Το σχήμα δείχνει τη δομή ενός μπέκ όταν δεν (α)λειτουργεί και όταν (β)λειτουργεί 1.4 Ρυθμιστής καυσίμου Γενικά Η λειτουργία του κινητήρα σε διαφορετικές φάσεις δημιουργεί την ανάγκη προσδιορισμού της ποιότητας και της ποσότητας ενός συγκεκριμένου μίγματος αέρα-καυσίμου, ικανού να ανταπεξέλθει στις εκάστοτε απαιτήσεις. Ο σχηματισμός του κατάλληλου μίγματος στηρίζεται στη μέτρηση μιας συγκεκριμένης ποσότητας καυσίμου με βάση την ήδη μετρηθείσα ποσότητα του αναρροφούμενου αέρα. Η προετοιμασία του μείγματος γίνεται στο ρυθμιστή μίγματος που αποτελείται από τον κατανεμητή ποσότητας καυσίμου και από το μετρητή ποσότητας αέρα. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 30

36 1.4.2 Κατανεμητής καυσίμου Αυτός καθορίζει την απαιτούμενη ποσότητα καυσίμου με βάση τη θέση που έχει ο δίσκος μέσα στο μετρητή ποσότητας αέρα. Στη συνέχεια ο κατανεμητής διανέμει το προσμετρούμενο καύσιμο στις επιμέρους βαλβίδες ψεκασμού των κυλίνδρων. Η θέση λοιπόν του δίσκου στο μετρητή αέρος αφ ενός αποτελεί μέτρο για τον υπολογισμό της αναρροφούμενης ποσότητας αέρα, αφ ετέρου είναι η κύρια παράμετρος από την οποία υπολογίζεται η αντίστοιχη ποσότητα του καύσιμου. Εικόνα 1.8 Ρυθμιστής καυσίμου α. Μετρητής αέρα 4. Μεταλλική μεμβράνη β. Κατανεμητής καυσίμου 5. Ρυθμιστικό έμβολο. 1. Βαλβίδες διαφοράς πίεσης 6. Φορέας σχισμών 2. Πάνω θάλαμος βαλβίδας. 7. Αγωγοί καυσίμου προς τους εγχυτήρες 3. Κάτω θάλαμος βαλβίδας 8. Είσοδος πίεσης συστήματος. Ο κατανεμητής καυσίμου (εικόνα 1.8) διαιρείται σε δύο τμήματα και είναι κατασκευασμένος από χυτοχάλυβα. Εσωτερικά στο σώμα του κατανεμητή υπάρχουν οι βαλβίδες διαφοράς πίεσης, οι οποίες είναι διατεταγμένες περιφερειακά και αντιστοιχούν μια σε κάθε κύλινδρο. Σκοπός των βαλβίδων αυτών είναι η δημιουργία σταθερής πτώσης πίεσης στο φορέα των σχισμών, ανεξάρτητα από την ποσότητα του ρέοντος καυσίμου. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 31

37 Οι βαλβίδες διαφοράς πίεσης χωρίζονται σε δύο θαλάμους, με μια κοινή για όλες τις βαλβίδες μεταλλική μεμβράνη. Στους πάνω θαλάμους των βαλβίδων είναι δομημένοι οι σωληνωτοί αγωγοί, διαμέσου των οποίων οδηγείται το καύσιμο του δευτερεύοντος κυκλώματος από τις βαλβίδες διαφοράς πίεσης προς τους εγχυτήρες (μπεκ). Στο κέντρο του κατανεμητή υπάρχει ο φορέας σχισμών, μέσα στον οποίο κινείται ένα ειδικά διαμορφωμένο έμβολο. Ο φορέας σχισμών και το ρυθμιστικό έμβολο έχουν υποστεί ειδική ηλεκτρολυτική επεξεργασία για καλύτερη προστασία από τη διάβρωση Φορέας σχισμών Πρόκειται για έναν κυλινδρικό δακτύλιο μέσα στον οποίο κινείται το ρυθμιστικό εμβολο (εικόνα 1.9). Στο μέσο περίπου του ύψους του υπάρχουν ακτινικά διαταγμένες οπές, με τις οποίες επικοινωνούν μεταξύ τους οι κάτω θάλαμοι των βαλβίδων διαφοράς πίεσης. Στους κάτω θαλάμους και στο εσωτερικό του φορέα σχισμών κυκλοφορεί το καύσιμο του πρωτεύοντος κυκλώματος κι επικρατεί η πίεση του συστήματος 5 bar. Εικόνα 1.9 Φορέας σχισμών Πάνω από τις ακτινικά διαταγμένες οπές και στις ίδιες μ αυτές γενέτειρες του κυλινδρικού φορέα βρίσκονται οι ρυθμιστικές σχισμές. Αυτές ανάλογα με το Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 32

38 άνοιγμά τους αφήνουν κάθε φορά μια συγκεκριμένη ποσότητα καυσίμου να μεταφερθεί από το δακτυλιοειδές κανάλι (το οποίο σχηματίζει ο κενός χώρος μεταξύ του ειδικά διαμορφωμένου εμβόλου και της εσωτερικής επιφανείας του φορέα σχισμών) προς τους επάνω θαλάμους των βαλβίδων διαφοράς πίεσης. Το πλάτος των σχισμών είναι περίπου 0,2 mm και για την αποφυγή αμοιβαίων υπερχειλίσεων στεγανοποιούνται με ελαστικό παρέμβυσμα. Το ελεύθερο άνοιγμα των ρυθμιστικών σχισμών εξαρτάται από τη θέση του εμβόλου μέσα στο φορέα. Η πτώση πίεσης στις ρυθμιστικές σχισμές είναι πάντα σταθερή και ίση με τη διαφορά πίεσης που επικρατεί μεταξύ του πάνω και του κάτω θαλάμου των βαλβίδων διαφοράς πίεσης (0,1 bar) Ρυθμιστικό έμβολο Μέσα στο φορέα σχισμών κινείται το ειδικά διαμορφωμένο ρυθμιστικό έμβολο. Πρόκειται για ένα κυλινδρικό έμβολο με διάμετρο μεγαλύτερη στα άκρα του και μικρότερη στο μέσο, έτσι ώστε να σχηματίζεται μεταξύ αυτού και του φορέα σχισμών ένα δακτυλιοειδές κανάλι, μέσου του οποίου μεταφέρεται το καύσιμο από τους κάτω θαλάμους στις σχισμές του φορέα και από κεί στους επάνω θαλάμους των βαλβίδων διαφοράς πίεσης. Το κάτω μέρος του εμβόλου είναι διαμορφωμένο σε στέλεχος που προσαρμόζεται στο μικρό βραχίονα του μετρητή ποσότητας αέρα, προκαλώντας έτσι τη γραμμική απόκριση του εμβόλου σε κάθε ανασήκωμα του δίσκου μέτρησης αέρα Υπολογισμός ποσότητας καυσίμου Η μετακίνηση του ρυθμιστικού εμβόλου μέσα στο φορέα των σχισμών (εικόνα1.10) έχει σαν αποτέλεσμα τη μεταβολή της ελεύθερης επιφάνειας των ρυθμιστικών σχισμών. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 33

39 Εικόνα 1.10 Το ρυθμιστικό έμβολο μέσα στο φορέα σχισμών 1. Αναρροφούμενος αέρας 5. Ποσότητα καυσίμου προς τα μπεκ 2. Ρυθμιστική πίεση 6. Φορέας σχισμών 3. Η ποσότητα καυσίμου που μετρήθηκε 7. Κατανεμητής καυσίμου 4. Ρυθμιστικό εμβολο 8. Μετρητής ποσότητας αέρα Ανάλογα με τη θέση του εμβόλου μέσα στο φορέα των σχισμών, ανοίγει κάθε φορά μια ελεύθερη επιφάνεια στις σχισμές, από την οποία περνά μια αντίστοιχη ποσότητα καυσίμου προς τις βαλβίδες διαφοράς πίεσης και από κει προς τις βαλβίδες έγχυσης. Σε μικρή διαδρομή του δίσκου αέρος, το ρυθμιστικό έμβολο σηκώνεται λίγο κι έτσι αφήνει ελεύθερη μια μικρή επιφάνεια στις ρυθμιστικές σχισμές, ενώ σε μεγάλη διαδρομή του δίσκου, το έμβολο σηκώνεται περισσότερο κι ελευθερώνει μεγαλύτερη επιφάνεια των ρυθμιστικών σχισμών. Στο επάνω μέρος του εμβόλου ασκείται πάντα μια δύναμη που προέρχεται από τη ρυθμιστική πίεση. Η δύναμη αυτή ενεργεί, έτσι ώστε το ρυθμιστικό έμβολο ν ακολουθεί την κίνηση του δίσκου μέτρησης αέρα και να μη μένει στην επάνω τερματική του θέση, όταν ο δίσκος κινείται προς τα κάτω Βαλβίδες διαφοράς πίεσης Οι βαλβίδες διαφοράς πίεσης (εικόνα 1.11) βρίσκονται μέσα στον κατανεμητή καυσίμου και αντιστοιχούν μία σε κάθε ρυθμιστική σχισμή και για κάθε κύλινδρο της μηχανής. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 34

40 Μια μεταλλική μεμβράνη χωρίζει τις βαλβίδες σε δυο θαλάμους. Οι έδρες των βαλβίδων βρίσκονται στους επάνω θαλάμους. Οι κάτω θάλαμοι των βαλβίδων επικοινωνούν μεταξύ τους μ ένα δακτυλοειδές κύκλωμα αγωγών, μέσα στο οποίο κυκλοφορεί το καύσιμο του πρωτεύοντος κυκλώματος, μεταφέροντας έτσι την πίεση του συστήματος στους κάτω θαλάμους των βαλβίδων. Στους επάνω θαλάμους υπάρχουν δομημένοι οι αγωγοί του δευτερεύοντος κυκλώματος που οδηγούν το καύσιμο προς τους εγχυτήρες από το άνοιγμα που σχηματίζεται μεταξύ των εδρών των βαλβίδων και της μεταλλικής διαχωριστικής μεμβράνης του κατανεμητή. Οι πάνω θάλαμοι ονομάζονται θάλαμοι ελατηρίων τα οποία και φέρουν. Τα ελατήρια αυτά ασκούν δύναμη στο μεταλλικό διάφραγμα πιέζοντάς το προς τα κάτω. Εικόνα1.11 Κατανεμητής ποσότητας καυσίμου με τις βαλβίδες διαφοράς πίεσης Η μεταφορά του καυσίμου από τους κάτω στους πάνω θαλάμους γίνεται μέσω του δακτυλοειδούς καναλιού και των ρυθμιστικών σχισμών. Η ποσότητα του καυσίμου που μεταφέρεται στους επάνω θαλάμους αποτελεί τη μετρηθείσα ποσότητα κι εξαρτάται από τη θέση του εμβόλου μέσα στο φορέα σχισμών και από την πτώση πίεσης που επικρατεί στις ρυθμιστικές σχισμές. Για το σκοπό αυτό οι βαλβίδες διαφοράς πίεσης πρέπει να κρατούν σταθερή και σε χαμηλά επίπεδα τη διαφορά πίεσης μεταξύ των πάνω και κάτω θαλάμων, εξασφαλίζοντας έτσι μια σταθερή πτώση πίεσης μεταξύ των ρυθμιστικών σχισμών και των πάνω θαλάμων. Μ αυτόν τον τρόπο η μέτρηση του καυσίμου Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 35

41 γίνεται πλέον γραμμική συνάρτηση της θέσης του ρυθμιστικού εμβόλου και κατά συνέπεια γραμμική συνάρτηση της θέσης του δίσκου μέτρησης αέρα. Η διαφορά πίεσης μεταξύ πάνω και κάτω θαλάμων διατηρείται πάντα σταθερή στα 0,1 bar. H τιμή αυτή καθορίζεται από την εντατική δύναμη του ελατηρίου που βρίσκεται στους επάνω θαλάμους Λειτουργία της βαλβίδας διαφοράς πίεσης Σε μεγάλη ποσότητα αναρροφούμενου αέρα έχουμε και περισσότερη ροή καυσίμου στους επάνω θαλάμους. Τότε η μεμβράνη του κατανεμητή καμπυλώνει προς τα κάτω και μεγαλώνει το άνοιγμα της βαλβίδας, έως ότου προκύψει η προκαθορισμένη μέσω του ελατηρίου σταθερή διαφορά πίεσης 0,1 bar. Όταν η ποσότητα του καυσίμου που ρέει στους επάνω θαλάμους ελαττωθεί, τότε η μεμβράνη καμπυλώνει λιγότερο και μικραίνει το άνοιγμα της βαλβίδας, μέχρι να προκύψει πάλι η διαφορά πίεσης μεταξύ πάνω και κάτω θαλάμου 0,1 bar (εικόνα 1.12(α) και 1.12(β)). Εικόνα 1.12(α) Η θέση της βαλβίδας διαφοράς πίεσης σε μεγάλη ποσότητα εκτόξευσης καυσίμου Εικόνα 1.12(β) Η θέση της βαλβίδας διαφοράς πίεσης σε μικρή ποσότητα εκτόξευσης καυσίμου Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 36

42 1.4.8 Μετρητής ποσότητας αέρα Ο μετρητής ποσότητας αέρα (εικόνα 1.13(α)) είναι τοποθετημένος στην άκρη του κατανεμητή καυσίμου με τον οποίο συνεργάζεται μηχανικά. Αποτελείται από μια αλουμινένια κωνική χοάνη μέσα στην οποία αιωρείται ένας κωνικός αλουμινένιος δίσκος, που στηρίζεται στην άκρη ενός βραχίονα. Στην άλλη άκρη του βραχίονα υπάρχει ένα αντίβαρο που σκοπό έχει τη δημιουργία ενός αντισταθμιστικού μοχλικού συστήματος. Ένας δεύτερος μικρότερος βραχίονας που έχει ένα κοινό σημείο περιστροφής με τον πρώτο, παρασύρεται από την προς τα πάνω ή προς τα κάτω κίνηση του πρωτεύοντα βραχίονα κι επενεργεί στο ρυθμιστικό έμβολο του κατανεμητή. Στο άλλο άκρο του μικρού βραχίονα υπάρχει ένας ρυθμιστικός κοχλίας, από τον οποίο γίνεται η ρύθμιση του μίγματος στην περιοχή άφορτης λειτουργίας (ρύθμιση καυσαερίων στο ρελαντί). Η ποσότητα του αέρα που αναρροφάται απ τον κινητήρα στο χρόνο της εισαγωγής ανασηκώνει εξαιτίας της δημιουργούμενης υποπίεσης το δίσκο του μετρητή αέρα. Η προς τα πάνω κίνηση του δίσκου μεταφέρεται τελικά στο ρυθμιστικό εμβόλου μέσω του μοχλικού συστήματος των βραχιόνων. Η σχέση μεταξύ μεταβολής της θέσης του δίσκου και της ποσότητας αναρροφούμενου αέρα είναι γραμμική. Αυτό επιτυγχάνεται από την ειδική διαμόρφωση της κωνικής χοάνης. Όσο μεγαλώνει υποπίεση στο σωλήνα αναρρόφησης τόσο ο δίσκος μετακινείται προς τα πάνω, επιτρέποντας σε μεγαλύτερη ποσότητα αέρα να εισέλθει στο σωλήνα εισαγωγής. Συγχρόνως όμως, η προς τα πάνω κίνηση του δίσκου συμπαρασύρει και τους βραχίονες (εικόνα 1.13(β)), που επενεργούν ανάλογα στο ρυθμιστικό έμβολο του κατανεμητή καυσίμου προκαλώντας την προς τα πάνω κίνηση του. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη μέτρηση μιας συγκεκριμένης ποσότητας καυσίμου που αναλογεί στην ήδη υπολογισμένη ποσότητα αέρα. Πρέπει να σημειωθεί ότι μεταξύ των μετακινήσεων του δίσκου και του εμβόλου υπάρχει πάλι γραμμική εξάρτηση. Η γραμμικότητα αυτή εξασφαλίζει τη δυνατότητα συνεχούς ελέγχου της σύστασης του μίγματος. Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 37

43 Εικόνα 1.13(α) Μετρητής ροής αέρα σε θέση ηρεμίας Εικόνα 1.13(β) Μετρητής ροής αέρα σε θέση λειτουργίας Εάν οι φλόγες επέστρεφαν κι ανέβαιναν στο σωλήνα εισαγωγής, το σύστημα εισαγωγής θα καταστρεφόταν κι έτσι ο μετρητής ροής αέρα έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να αφήνει το τμήμα εξόδου τελείως καθαρό. 1.5 Ρυθμιστικό κύκλωμα Ρυθμιστική πίεση Απ τον κατανεμητή ποσότητας καυσίμου και συγκεκριμένα απ το πάνω μέρος του ρυθμιστικού εμβόλου ξεκινά ένα βοηθητικό κύκλωμα καυσίμου, που συνδέει τον κατανεμητή μ ένα μηχανισμό ρυθμίζοντας την επιπλέον ποσότητα Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 38

44 καυσίμου που απαιτείται στη φάση της θερμής λειτουργίας και στο πλήρες φορτίο. Ο μηχανισμός αυτό ονομάζεται ρυθμιστής προθέρμανσης. Η πίεση του καυσίμου στο κύκλωμα αυτό δεν είναι σταθερή. Η τιμή της εξαρτάται από τη φάση λειτουργίας του κινητήρα και κυμαίνεται μεταξύ 0,5 bar κατά την εκκίνηση με κρύο κινητήρα, ενώ αυξάνει προοδευτικά με τη βοήθεια του ρυθμιστή προθέρμανσης, μέχρις ότου ο κινητήρας αποκτήσει μια σχετική θερμοκρασία, οπότε σταθεροποιείται στα 3,7 bar. Η πίεση αυτή ονομάζεται ρυθμιστική πίεση και ασκείται στο επάνω μέρος του ρυθμιστικού εμβόλου διαμέσου μιας μικρής εκτονωτικής οπής. Η ρυθμιστική πίεση ενεργεί αντίθετα από τη δύναμη που ασκεί στο έμβολο το ανασήκωμα του δίσκου μέτρησης αέρα. Η αναρρόφηση του αέρα μέσω του μετρητή ροής του δημιουργεί κραδασμούς παλινδρόμησης στο δίσκο μέτρησης. Οι κραδασμοί αυτοί, για να μην επηρεάζουν τη ρυθμιστική πίεση, αποσβένονται από μια εκτονωτική οπή που βρίσκεται στο κύκλωμα της ρυθμιστικής πίεσης κοντά στο επάνω μέρος του εμβόλου. Το καύσιμο που κυκλοφορεί στο βοηθητικό κύκλωμα της ρυθμιστικής πίεσης προέρχεται από το πρωτεύον κύκλωμα μεταφοράς καυσίμου. Τα δύο αυτά κυκλώματα επικοινωνούν μεταξύ τους με μια εκτονωτική βαλβίδα. Σκοπός της βαλβίδας αυτής είναι να δημιουργεί μια σταθερή διαφορά μεταξύ της πίεσης του συστήματος και της ρυθμιστικής πίεσης, κατά 1,3 bar περίπου. Έτσι στο ρυθμιστικό κύκλωμα η πίεση που επικρατεί είναι πάντα μικρότερη από την πίεση του συστήματος. Κατά τη φάση της κανονικής λειτουργίας του κινητήρα υπό μερικό φορτίο και μόνο τότε, η ρυθμιστική πίεση παραμένει σταθερή στα 3,7 bar. Αυτό επιτυγχάνεται με τη βοήθεια μιας βαλβίδας επίπεδης έδρας που υπάρχει στο ρυθμιστή θερμής λειτουργίας. Κατά τη φάση της θερμής λειτουργίας, η ρυθμιστική πίεση μεταβάλλεται ανάλογα με τη θερμοκρασία του κινητήρα, από 0,5 bar μέχρι 3,7 bar, επιδρώντας έτσι στον εμπλουτισμό του μίγματος. Επίσης η ρυθμιστική πίεση μεταβάλλεται κάτω από τα 3,7 bar και κατά τη φάση του πλήρους φορτίου. Στην περίπτωση αυτή το ύψος της μεταβολής εξαρτάται από την τιμή της υποπίεσης στο σωλήνα αναρρόφησης. Η μεταβολή της ρυθμιστικής πίεσης κατά τη λειτουργία του κινητήρα ελέγχεται από το ρυθμιστή θερμής λειτουργίας Σαρρημανώλης Πέτρος Σελίδα 39