ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ (Δ.Π.Θ.) ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΞΑΝΘΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ( Ψεκασμός Καυσίμου) Διδάσκων: Δρ. Αναστάσιος Καρκάνης Μηχανολόγος Μηχανικός Μέλος ΕΤΕΠ Δ.Π.Θ.
Η λειτουργία του συστήματος εισαγωγής Για να γίνει κατανοητή η λειτουργία του συστήματος εισαγωγής, είναι χρήσιμο να φανταστεί κάποιος τη μηχανή εσωτερικής καύσης ως μια μεγάλη αντλία αέρα. Παίρνει αέρα από το ένα άκρο (την εισαγωγή) και τον αποβάλλει από το άλλο (την εξάτμιση.) Για να εξασφαλισθεί η καλύτερη δυνατή απόδοση ενός σύγχρονου κινητήρα, πρέπει να υπάρχει ανά πάσα στιγμή ακριβής ποσότητα καθαρού φιλτραρισμένου αέρα. Από ένα σύστημα εισαγωγής αέρα θα πρέπει να εξασφαλίζονται: Παροχή πρόσβασης στον ατμοσφαιρικό αέρα Φίλτρο για φιλτράρισμα του αέρα Μονάδα συνεχούς μέτρησης της εισερχόμενης μάζας αέρα στον κινητήρα Κατάλληλες σωληνώσεις ροής του αέρα, πολλαπλή εισαγωγής Σύστημα ελέγχου του εισερχόμενου αέρα στους βεζινοκινητήρες, πεταλούδα Σύστημα μικρομετρικής ρύθμισης για ομαλή λειτουργία σε κατάσταση ρελαντί Έλεγχος της αδρανειακής κίνησης του αέρα για καλύτερη πλήρωση του κυλίνδρου Βαλβίδες εισαγωγής με ρύθμιση που εξασφαλίζει την απρόσκοπτη εισαγωγή αέρα Τη βέλτιστη ανάμιξη καυσίμου με τον αέρα
Παροχή πρόσβασης στον ατμοσφαιρικό αέρα Ο σωλήνας εισαγωγής κρύου αέρα είναι συνήθως τοποθετημένος εκεί όπου μπορεί να τραβήξει ατμοσφαιρικό αέρα από τον εξωτερικό χώρο και έξω από το θάλαμο τοποθέτησης του κινητήρα. Βρίσκεται συνήθως στο εμπρός μέρος του οχήματος, στο φτερό ή σε οποιαδήποτε γρίλια ή θόλο που δημιουργείται. Το άκρο του σωλήνα εισαγωγής κρύου αέρα είναι η αρχή του συστήματος εισαγωγής και μόνο από αυτό το άνοιγμα μπορεί να εισέλθει καθαρός αέρας στον κινητήρα. Ο εισερχόμενος αέρας είναι συνήθως χαμηλότερος σε θερμοκρασία, πιο πυκνός και επομένως πλουσιότερος σε οξυγόνο. Αυτό εξασφαλίζει καλύτερη καύση, μεγαλύτερη ισχύ εξόδου και αποδοτικότητα στον κινητήρα.
Φίλτρο για φιλτράρισμα του αέρα Ο αέρας για να εισέλθει καθαρός στον κύλινδρο περνά από το φίλτρο αέρα του κινητήρα, το οποιο συνήθως είναι τοποθετημένο σε ένα "air box". Ανάλογα με την τοποθεσία και την εποχή, ο αέρας μπορεί να περιέχει πολλούς ρύπους, όπως αιθάλη, γύρη, σκόνη, βρωμιά, φύλλα και έντομα. Ορισμένες από αυτές τις ουσίες μπορεί να διαβρώσουν μέρη του κινητήρα, προκαλώντας υπερβολική φθορά, ενώ άλλες μπορεί να φράξουν το σύστημα εισαγωγής. Τα μεγαλύτερα σωματίδια, όπως έντομα και φύλλα, είναι εύκολο να διαχωριστούν. Το φίλτρο αέρα συλλαμβάνει λεπτότερα σωματίδια, όπως σκόνη, βρωμιά και γύρη. Το τυπικό φίλτρο αέρα συλλαμβάνει το 80% έως 90% των σωματιδίων μέχρι τα 5 μm. Υπάρχουν φίλτρα που συγκρατούν και βακτήρια μεγέθους μέχρι και 1 μm.
Μονάδα συνεχούς μέτρησης της εισερχόμενης μάζας αέρα στον κινητήρα Προκειμένου να μετρηθεί σωστά το ποσό του καυσίμου που πρέπει να εγχυθεί σε οποιαδήποτε στιγμή, η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου κινητήρα (ECU) πρέπει να γνωρίζει τη μάζα του αέρα που εισέρχεται από το σύστημα εισαγωγής αέρα. Τα περισσότερα οχήματα χρησιμοποιούν για το σκοπό αυτό έναν μετρητή ροής μάζας αέρα (MAF), ενώ σε άλλα χρησιμοποιείται αισθητήρα μέτρησης της απόλυτης πίεσης στην πολλαπλή εισαγωγής (MAP). Ορισμένοι κινητήρες, όπως οι υπερτροφοδοτούμενοι, μπορεί να χρησιμοποιούν και τα δύο αισθητήρια. Για τη σωστή μέτρηση της εισερχόμενης ποσότητας αέρα απαιτείται και η μέτρηση της θερμοκρασίας του. Για το λόγο αυτό στην είσοδο του αέρα υπάρχει και ένας αισθητήρας καταγραφής της θερμοκρασίας του (IAT).
Κατάλληλες σωληνώσεις ροής του αέρα, πολλαπλή εισαγωγής Μετά τo μετρητή ποσότητας, ο αέρας συνεχίζει μέσω του σωλήνα εισαγωγής στο σώμα της πεταλούδας. Μετά τη μέτρηση του εισερχόμενου αέρα (MAF), δεν επιτρέπεται να υπάρχουν διαρροές στο σύστημα εισαγωγής αέρα. Οποιαδήποτε διαρροή θα αλλοιώσει τις αναλογίες αέρα καυσίμου. Στη διαδρομή του αέρα μπορεί να υπάρχουν θάλαμοι συντονισμού, "κενά" μπουκάλια σχεδιασμένα να απορροφούν και να ακυρώνουν τους κραδασμούς στο ρεύμα αέρα, εξομαλύνοντας τη ροή του αέρα στο δρόμο του μέχρι τη βαλβίδα εισαγωγής. Η είσοδος των καυσαερίων στον κινητήρα, από την ανακύκλωση καυσαερίων (EGR), και των αναθυμιάσεων από τα λάδια του κινητήρα, γίνονται μετά τον μετρητή αέρα και πριν την πεταλούδα.
Σύστημα ελέγχου του εισερχόμενου αέρα στους βεζινοκινητήρες, πεταλούδα Η πεταλούδα ελέγχεται από το ποδοστήριο ελέγχου της ταχύτητας του κινητήρα (πεντάλ γκαζιού). Όταν πιέζεται το πεντάλ γκαζιού, ανοίγει η πλάκα της πεταλούδας ή η βαλβίδα πεταλούδας για να εισέλθει περισσότερος αέρας στον κινητήρα, με αποτέλεσμα την αύξηση της ισχύος και της ταχύτητας του κινητήρα. Το σώμα πεταλούδας συνδέεται, είτε μηχανικά με ντίζα, είτε ηλεκτρικά μέσω καλωδίων, με το πεντάλ γκαζιού αλλά και με το σύστημα ελέγχου ταχύτητας ταξιδιού (cruise control), εάν υπάρχει. Η θέση στην οποία βρίσκεται κάθε στιγμή η πεταλούδα, καταγράφεται από ένα ποτενσιόμετρο, από το οποίο ενημερώνεται η ECU.
Σύστημα μικρομετρικής ρύθμισης για ομαλή λειτουργία σε κατάσταση ρελαντί Κατά τη λειτουργία σε κατάσταση ρελαντί θα πρέπει να εισέρχεται στον κινητήρα λίγο αέρα, τόσος όσος για να τον κρατήσει σε λειτουργία. Στα νεότερα οχήματα, με ηλεκτρονικό έλεγχο γκαζιού (ETC), η ταχύτητα ρελαντί του κινητήρα ελέγχεται από μικρές ρυθμίσεις στη βαλβίδα της πεταλούδας. Στα υπόλοιπα οχήματα, μια ξεχωριστή βαλβίδα ελέγχου του αέρα στο ρελαντί (IAC) ρυθμίζει την είσοδο μιας μικρής ποσότητα αέρα για τη διατήρηση του κινητήρα σε λειτουργία. Η χρησιμοποιούμενη τεχνολογία ελέγχου της λειτουργίας ρελαντί έχει εξελιχθεί στη διάρκεια των ετών. Κάθε κατασκευαστής μπορεί να χρησιμοποιεί ένα διαφορετικής τεχνολογίας σύστημα.
Έλεγχος της αδρανειακής κίνησης του αέρα για καλύτερη πλήρωση του κυλίνδρου Υπάρχουν διάφορες τεχνικές με τις οποίες εξασφαλίζεται η καλύτερη πλήρωση του κυλίνδρου. Σε ορισμένους κινητήρες αλλάζει η διαδρομή του εισερχόμενου αέρα ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα, ώστε ο εισερχόμενος αέρας να έχει τη μέγιστη δυνατή τάση εισόδου στον κύλινδρο. Στο σύνολο των κινητήρων η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει πριν κλείσει η βαλβίδα εξαγωγής, ώστε τα εξερχόμενα καυσαέρια να έλκουν τον αέρα που περιμένει πριν την βαλβίδα εισαγωγής (overlap).
Βαλβίδες εισαγωγής με ρύθμιση που εξασφαλίζει την απρόσκοπτη εισαγωγή αέρα
Τεχνολογία Ψεκασμού Καυσίμου 84 Electronic Fuel Injection EFI Principles YouTube https://www.youtube.com/watch?v=v3bio8getoq VIDEO 6 1
Τεχνολογία Ψεκασμού Καυσίμου Απλό Ηλεκτρικό κύκλωμα
Τεχνολογία Ψεκασμού Καυσίμου Απλός Ηλεκτρονόμος (Relay)
Τεχνολογία Ψεκασμού Καυσίμου Bosch Motronic MED EMS (Direct Petrol Injection)
Τεχνολογία Ψεκασμού Καυσίμου Electronic Fuel Injection System Working YouTube https://www.youtube.com/watch?v=xg1w3l41lmq VIDEO 6 2 1
Τεχνολογία Ψεκασμού Καυσίμου EN Bosch gasoline direct injection YouTube https://www.youtube.com/watch?v=ljjsbhxivnm VIDEO 6 2 2