Α.Σ. Δ. Η. ΚΑΒΑΛΑ ΥΟΛΖ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΣΜΖΜΑ ΜΖΥΑΝΟΛΟΓΗΑ ΣΟΜΔΑ: ΔΝΔΡΓΔΗΑ ΚΑΗ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝΣΟ ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ ΘΔΜΑ: ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΔ ΑΜΔΟΤ ΦΔΚΑΜΟΤ

Α.Σ. Δ. Η. ΚΑΒΑΛΑ ΥΟΛΖ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΣΜΖΜΑ ΜΖΥΑΝΟΛΟΓΗΑ ΣΟΜΔΑ: ΔΝΔΡΓΔΗΑ ΚΑΗ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝΣΟ ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ ΘΔΜΑ: ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΔ ΑΜΔΟΤ ΦΔΚΑΜΟΤ ΠΟΤΓΑΣΖ: ΔΠΗΒΛΔΠΧΝ ΚΑΘΖΓΖΣΖ: ηκηιιίδεο Κσλζηαληίλνο Α.Δ.Μ. 4574 ΚΧΣΖ Η. ΓΔΧΡΓΗΟ ΚΑΒΑΛΑ ΝΟΔΜΒΡΗΟ 2010

ΠΡΟΛΟΓΟ Οη πεξηζζφηεξνη θαηαζθεπαζηέο απηνθηλήησλ πξνζαλαηνιίδνληαη εδψ θαη αξθεηά ρξφληα ζε δηάθνξεο ιχζεηο εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο κε κεησκέλεο εθπνκπέο ξχπσλ. Μεξηθέο απφ απηέο είλαη ε κείσζε ηνπ βάξνπο, ηα ελαιιαθηηθά θαχζηκα ή ε ζπλερήο εμέιημε ησλ πβξηδηθψλ νρεκάησλ θαη ησλ ελεξγεηαθψλ θπςειψλ (fuel cell). H ηερλνινγηθή εμέιημε ζηα ζχγρξνλα απηνθίλεηα επηηξέπεη ηνλ ειεθηξνληθφ πιένλ έιεγρν ησλ πεξηζζφηεξσλ ζπζηεκάησλ, θαζψο απηφο απνηειεί ηελ πην πξαθηηθή, νηθνλνκηθή θαη απνδνηηθή ιχζε. Μία απφ ηηο ζεκαληηθφηεξεο εθαξκνγέο ηεο ειεθηξνληθήο ζηε ζεκεξηλή ηεηξάηξνρε πξαγκαηηθφηεηα αθνξά ζην ζχζηεκα ςεθαζκνχ θαη ζην ζχζηεκα αλάθιεμεο ηνπ θηλεηήξα. H ηερλνινγία άκεζνπ ςεθαζκνχ εθαξκφδεηαη επξέσο ζε πεηξειαηνθηλεηήξεο πινίσλ, αιιά θαη ζε φινπο ηνπο ζχγρξνλνπο diesel θηλεηήξεο κε ηελ "θσδηθή" νλνκαζία common rail. Χζηφζν, πξαθηηθά θπξίσο πξνβιήκαηα -δηφηη ε ζεσξία ππάξρεη εδψ θαη πνιιέο δεθαεηίεο-, φπσο ν θαζνξηζκφο κε αθξίβεηα ηεο πνζφηεηαο θαη ηεο ρξνληθήο ζηηγκήο ςεθαζκνχ ηνπ κείγκαηνο, επηβξάδπλαλ ρξνληθά ηελ εθαξκνγή ελφο ηέηνηνπ ζπζηήκαηνο ζε βελδηλνθηλεηήξεο. ηα πξνβιήκαηα απηά ηε ιχζε έδσζε ν βειηησκέλνο ειεθηξνληθφο έιεγρνο κε αθξίβεηα ρηιηνζηψλ ηνπ δεπηεξνιέπηνπ. Γειαδή ν άκεζνο ςεθαζκφο. Σα ρακειά επίπεδα ξχπσλ θαη ε κείσζε ηεο θαηαλάισζεο είλαη δχν παξάκεηξνη πνπ επηηάζζνπλ ηελ άκεζε πηνζέηεζε θαη θαη επέθηαζε ηελ εθαξκνγή κηαο ηέηνηαο ηερλνινγίαο. ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 2

ΠΔΡΗΛΖΦΖ ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΔ ΑΜΔΟΤ ΦΔΚΑΜΟΤ ΠΗΝΑΚΑ ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΧΝ ΔΗΑΓΧΓΖ Δ.1 Ηζηνξηθή εμέιημε ηνπ ζπζηήκαηνο ςεθαζκνχ. 8 Δ.2 Δηζαγσγή ηνπ θαηαιχηε γα βειηίσζε ησλ εθπνκπψλ ξχπσλ. 9 Δ.3 Βειηίσζε θαηαλάισζεο θαη αχμεζε απφδνζεο ηνπ θηλεηήξα. 10 Δ.4 H ηερλνινγία ηνπ ζπζηήκαηνο άκεζνπ ςεθαζκνχ. 11 Δ.4.1 Γεληθά. 11 Δ.4.2 χζηεκα FSI. 12 Δ.4.3 χζηεκα άκεζνπ ςεθαζκνχ TSI. 14 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 ΤΣΖΜΑΣΑ ΣΡΟΦΟΓΟΗΑ ΚΑΤΗΜΟΤ ΜΗΓΜΑΣΟ - ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΔ ΑΜΔΟΤ ΦΔΚΑΜΟΤ. 1.1 Σξνθνδνζία θαπζίκνπ κείγκαηνο βελδηλνθηλεηήξα. 17 1.1.1 χζηεκα ηξνθνδνζίαο κε εμαεξσηήξα (θαξκππξαηέξ). 17 1.1.2 χζηεκα έγρπζεο βελδίλεο. 18 1.1.3 πζηήκαηα πνιιαπινχ θαη άκεζνπ ςεθαζκνχ βελδηλνθηλεηήξσλ. 19 1.2 Βελδηλνθηλεηήξεο ςεθαζκνχ. 20 1.2.1 Γεληθά. 20 1.2.2 Δμέιημε έξεπλαο γηα ην ζχζηεκα άκεζνπ ςεθαζκνχ. 22 1.2.3 χγθξηζε βελδηλνθηλεηήξσλ άκεζνπ ςεθαζκνχ κε άιιεο λέεο ηερλνινγίεο σο πξνο κείσζε θαπζαεξίσλ θαη θαηαλάισζεο. 23 1.2.4 Σα δχν πξνγξάκκαηα ιεηηνπξγίαο ηνπ άκεζνπ ςεθαζκνχ. 24 1.2.5 Μπεθ ςεθαζκνχ Αλάθιεμε. 25 1.2.6 Κηλεηήξεο Άκεζνπ Φεθαζκνχ δηαθφξσλ εηαηξηψλ. 26 1.2.6.1 Βελδηλνθηλεηήξαο D4 ηεο Toyota (Καηαιχηεο - Αηζζεηήξαο κέηξεζεο κάδαο ξνήο αέξα). 26 ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 3

1.2.6.2 Mitsubishi. 28 1.2.6.3 Nissan Bosch. 30 1.2.6.4 VW. 31 1.2.6.5 BMW. 31 1.2.7 Πξνβιήκαηα ησλ ζπζηεκάησλ άκεζνπ ςεθαζκνχ. 32 1.2.8 Common Rail - Νέα ηερλνινγία ζηα ζπζηήκαηα άκεζνπ ςεθαζκνχ.33 1.2.8.1 Αλάπηπμε ηνπ πζηήκαηνο Common Rail απφ Bosch, Mercedes, Toyota. 34 1.2.8.2 Multijet Γεχηεξεο γεληάο Common Rail. 36 Σξίηεο γεληάο Common Rail ηεο Bosch. 38 1.2.9 Ρχζκηζε αλάθιεμεο θαη ζπζηήκαηνο ςεθαζκνχ απφ ECU (εγθέθαινο θηλεηήξα). 38 1.3 Κηλεηήξεο ληίδει άκεζνπ ςεθαζκνχ. 40 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΑ ΣΟΤ FSI 2.1 Γεληθά. 42 2.2 Δμέιημε ηνπ FSI απφ ην Group VW. 43 2.3 Λεηηνπξγία ηνπ FSI. 46 2.4 Λεηηνπξγηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ FSI. 46 2.4.1 Λεηηνπξγία FSI κε πνιχ θησρφ κείγκα. 47 2.4.2 Αληνρή ζηελ πξναλάθιεμε. 48 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΑ TWINCHARGER ME ΤΣΖΜΑ ΑΜΔΟΤ ΦΔΚΑΜΟΤ ΚΑΤΗΜΟΤ. 3.1 Γεληθά. 50 3.2 Πεξηγξαθή ιεηηνπξγηθψλ ζηνηρείσλ βελδηλνθηλεηήξα Twincharger. 51 3.2.1 Τπεξζπκπηεζηήο (compressor) ηξνβηινζπκπηεζηήο (turbo). 52 ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 4

3.2.2 Γνθηκή- Παξαγσγή θηλεηήξσλ Twincharger. 54 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΑ TSI (Twin Supercharging Injection). 4.1 Γεληθά. 56 4.2 Λεηηνπξγηθά ζηνηρεία ηνπ θηλεηήξα TSI. 57 ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΑ ΔΗΚΟΝΧΝ ΔΗΑΓΧΓΖ Δηθφλα Δ.1 χζηεκα άκεζνπ ςεθαζκνχ βελδηλνθηλεηήξα. 12 Δηθφλα Δ.2 Μπεθ θηλεηήξα FSI. 13 Δηθφλα Δ.3 Λεηηνπξγία θηλεηήξα TSI. 15 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 Δηθφλα 1.1 Δμαεξσηήξαο (θαξκππξαηέξ) 17 Δηθφλα 1.2 χζηεκα ςεθαζκνχ βελδίλεο 18 Δηθφλα 1.3 χγθξηζε ζπζηεκάησλ ηξνθνδνζίαο θαπζίκνπ. 19 Δηθφλα 1.4 Καχζε κε άκεζν ςεθαζκφ. 20 Δηθφλα 1.5 Φεθαζκφο θαηεπζείαλ ζηνλ θχιηλδξν. 21 Δηθφλα 1.6 Μπέθ ςεθαζκνχ. 24 Δηθφλα 1.7 Κηλεηήξαο D4. 26 Δηθφλα 1.8 Καηαιχηεο DeNOx. 27 Δηθφλα 1.9 χζηεκα Άκεζνπ Φεθαζκνχ Mitsubishi 28 Δηθφλα 1.10 Κηλεηήξαο Common Rail 33 Δηθφλα 1.11 Καηαιχηεο DPNR. 35 Δηθφλα 1.12 Κηλεηήξαο Multijet. 36 Δηθφλα 1.13 χζηεκα ςεθαζκνχ απφ ECU 38 ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 5

ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΔ ΑΜΔΟΤ ΦΔΚΑΜΟΤ Δηθφλα 2.1 Βελδηλνθηλεηήξαο FSI 42 Δηθφλα 2.2 AUDI FSI 44 Δηθφλα 2.3 Γηάγξακκα ειέγρνπ εθπνκπήο ξχπσλ ζε θηλεηήξα FSI 45 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 Δηθφλα 3.1 Κηλεηήξαο Twincharger. 51 Δηθφλα 3.2 χζηεκα ςεθαζκνχ Twincharger. 52 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 Δηθφλα 4.1 Βελδηλνθηλεηήξαο TSI. 56 Δηθφλα 4.2 Σκήκαηα ηνπ βελδηλνθηλεηήξα TSI 57 ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 6

ΠΔΡΗΛΖΦΖ ηελ εηζαγσγή απηνχ ηνπ πνλήκαηνο πεξηγξάθεηε ε αλάγθε ηεο εθαξκνγήο ζηνπο βελδηλνθηλεηήξεο ηνπ ζπζηήκαηνο ςεθαζκνχ κνλνχ θαη πνιιαπιψλ ζεκείσλ, θαζψο θαη ηνπ λεφηεξνπ άκεζνπ ςεθαζκνχ. Δμεγνχληαη ηα πιενλεθηήκαηα πνπ πξνζθέξεη ν άκεζνο ςεθαζκφο ζηνπο θηλεηήξεο (κηθξφηεξε θαηαλάισζε θαπζίκνπ, θαζαξφηεξα θαπζαέξηα, βειηίσζε απφδνζεο). Δπίζεο πεξηιεπηηθά αλαθεξφκαζηε ζε δχν παξαδείγκαηα βελδηλνθηλεηήξσλ πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ην παξαπάλσ ζχζηεκα ηξνθνδνζίαο θαπζίκνπ: Ο FSI θαη ν TSI. ην πξψην θεθάιαην, αθνχ ζπγθξίλνπκε ηε παιηά ηερλνινγία ηνπ ζπζηήκαηνο ηξνθνδνζίαο κε εμαεξηνηήξα (θαξκππξαηέξ) κε ηα λεφηεξα ζπζηήκαηα έγρπζεο θαη ςεθαζκνχ, αλαιχνπκε ηε ιεηηνπξγία ησλ ζπζηεκάησλ ηνπ άκεζνπ ςεθαζκνχ θαη αλαθεξφκαζηε ζε θηλεηήξεο πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ην παξαπάλσ ζχζηεκα (D4 ηεο Toyotta, Mitsubishi, Nissan Bosch, VW θαη BMW), θαζψο θαη ζηε ρξήζε θαηαιπηψλ Denox. Έρνληαο αζρνιεζεί κε ηα πξνβιήκαηα ησλ ζπζηεκάησλ άκεζνπ ςεθαζκνχ, πεξηγξάθνπκε ηελ λέα ηερλνινγία ηνπο (Common Rail) θαη ηελ αλάπηπμε ηεο απ ηηο Bosch, Mercedes, Toyotta (πξψηεο, δεχηεξεο multijet θαη ηξίηεο γεληάο). Σέινο γίλεηαη θαη κηα αλαθνξά ζηνπο θηλεηήξεο diesel πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ην ζχζηεκα άκεζνπ ςεθαζκνχ. ην δεχηεξν θεθάιαην αλαιχνπκε ηνλ θηλεηήξα FSI, μεθηλψληαο απ ην ηζηνξηθφ ηεο εμέιημήο ηνπ απ ηελ VW, ζπλερίδνληαο ηελ πεξηγξαθή ηνπ, ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ, ηα πιενλεθηήκαηα θαη ηα κεηνλεθηήκαηα ηνπ. ην ηξίην θαη ην ηέηαξην θεθάιαην αλαθεξφκαζηε ζηελ έξεπλα θαη ηελ αλάπηπμε ηεο ηερλνινγίαο ηνπ twincharger κε ηε ρξήζε ζεηξηαθνχ ζπζηήκαηνο turbo θαη κεραληθνχ ππεξζπκπηεζηή, θαηαιήγνληαο ζηελ εθαξκνγή ηνπ ζηνλ θηλεηήξα TSI. ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 7

ΔΗΑΓΧΓΖ Δ.1 Ηζηνξηθή εμέιημε ηνπ ζπζηήκαηνο ςεθαζκνύ. Σν ζύζηεμα υεκαζμού κασζίμφν (fuel injection) έρεη ρξεζηκνπνηεζεί εκπνξηθά ζηηο κεραλέο diesel απ ηα κέζα ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1920. Ζ έλλνηα πξνζαξκφζηεθε γηα ηε ρξήζε ζηα βελδηλν-ηξνθνδνηνχκελα αεξνζθάθε θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ Β' Παγθνζκίνπ Πνιέκνπ θαη ε άκεζε έγρπζε ρξεζηκνπνηήζεθε ζε κεξηθά μερσξηζηά ζρέδηα φπσο ην Daimler-Benz DB 603 θαη ζε πην πξφζθαηεο εθδφζεηο ζην Wright r- 3350. Έλα απ ηα πξψηα εκπνξηθά ζπζηήκαηα εγρχζεσλ βελδίλεο ήηαλ έλα κεραληθφ ζχζηεκα πνπ αλαπηχρζεθε απ ηε Bosch θαη ην 1955 εηζήρζεθε ζηε Mercedes-Benz 300SL. Σν 1957 ε Chevrolet εηζήγαγε κηα κεραληθή επηινγή fuel injection, πνπ έγηλε θνληά ζηε General Motors ζην ηκήκα Rochester, γηα ηε κεραλή 283 V8. Απηφο ν θηλεηήξαο παξήγαγε 283 HP (211 kw) απφ 283 in³ (4,6 L), πνπ ηελ θάλνπλ έλαλ απ ηνπο πξψηνπο θηλεηήξεο παξαγσγήο ζηελ ηζηνξία πνπ ππεξέβεη ην 1 hp/in³ (45,5 kw/l). Αθνινχζεζε ε Μεραλή Chrysler's Hemi θαη δηάθνξεο άιιεο. ε κηα άιιε πξνζέγγηζε, ε Mercedes ρξεζηκνπνίεζε έμη κεκνλσκέλνπο δχηεο γηα λα ηξνθνδνηεί κε θαχζηκα ζε θάζε έλα απφ ηνπο έμη θπιίλδξνπο. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο δεθαεηίαο ηνπ '60, άιια κεραληθά ζπζηήκαηα εγρχζεσλ, φπσο ην Hilborn, ρξεζηκνπνηήζεθε πεξηζηαζηαθά ζε ηξνπνπνηεκέλεο ακεξηθάληθεο κεραλέο V8 ζηηο δηάθνξεο εθαξκνγέο αγψλσλ drag racing, oval racing θαη road racing. Απηά ηα ζπλαγσλίδν-παξαγφκελα ζπζηήκαηα δελ ήηαλ θαηάιιεια γηα ηελ θαζεκεξηλή ρξήζε ζηνπο δξφκνπο. Έλα απ ηα πξψηα ειεθηξνληθά ζπζηήκαηα fuel injection ήηαλ ην Electrojector, πνπ αλαπηχρζεθε απ ηελ Bendix Corporation θαη εηζαγκέλν ην 1958 ζηελ DeSoto Adventurer ήηαλ αλακθηζβήηεηα ην πξψην ζχζηεκα EFI παξαγσγήο (βαιβίδα-ζψκα). Σα δηπιψκαηα επξεζηηερλίαο πσιήζεθαλ ζηε ζπλέρεηα ζηελ Bosch. H Bosch αλέπηπμε έλα ειεθηξνληθφ ζχζηεκα fuel injection, απνθαινχκελν D-Jetronic, ην νπνίν ρξεζηκνπνηήζεθε αξρηθά ζηε VW 1600TL ην 1967. Απηφ ήηαλ έλα ζχζηεκα ηαρχηεηαο/ππθλφηεηαο, πνπ ρξεζηκνπνηνχζε ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 8

ηελ ηαρχηεηα ησλ θηλεηήξσλ θαη ηελ πνιιαπιή ππθλφηεηα αέξα εηζαγσγήο γηα λα ππνινγίζεη ην πνζνζηφ καδηθήο "ξνήο" αέξα θαη ηηο απαηηήζεηο ησλ θαπζίκσλ. Σν ζχζηεκα ρξεζηκνπνίεζε αλαινγηθφ, θαη ειεθηξνληθά ζπζηήκαηα θη έλαλ ειεθηξνκεραληθφ αηζζεηήξα πίεζεο. Ο αηζζεηήξαο ήηαλ επαίζζεηνο ζηε δφλεζε θαη ηνπο ξχπνπο. Απηφ ην ζχζηεκα πηνζεηήζεθε απφ ζηηο εηαηξείεο VW, Mercedes-Benz, Porsche, Citroën, Saab and Volvo. Ζ Lucas ρνξήγεζε άδεηα γηα παξαγσγή ηνπ ζπζηήκαηνο απφ ηελ Jaguar. Ζ Bosch εθηφπηζε ην ζχζηεκα D- Jetronic κε ηα Κ- Jetronic θαη L- Jetronic ζπζηήκαηα ην 1974, ελ ηνχηνηο κεξηθά απηνθίλεηα (φπσο ην VOLVO 164) ζπλέρηζαλ κε D-Jetronic γηα αξθεηά έηε θαη ε General Motors εγθαηέζηεζε έλα πνιχ θνληηλφ ζχζηεκα κε ην D-Jetronic ζε Cadillacs πνπ αξρίδεη ηελ παξαγσγή ηνπ ην 1977. Σν L- Jetronic εκθαλίζηεθε αξρηθά ην 1974 ζε Porsche 914 θαη ρξεζηκνπνηεί έλα κεραληθφ κεηξεηή ξνψλ αέξνο πνπ παξάγεη έλα ζήκα πνπ ειέγρεη ηνλ φγθν αέξα. Απηή ε πξνζέγγηζε απαίηεζε πξφζζεηνπο αηζζεηήξεο γηα ηε κέηξεζε πίεζεζ θαη ζεξκνθξαζίαο, γηα λα ππνινγηζηεί ηειηθά ε κάδα αέξα. Σν L- Jetronic πηνζεηήζεθε επξέσο ζηα επξσπατθά απηνθίλεηα εθείλεο ηεο πεξηφδνπ θαη νη Ηάπσλεο ην δηακφξθσλαλ έλα ρξφλν αξγφηεξα. Δ.2 Δηζαγσγή ηνπ θαηαιύηε γα βειηίσζε ησλ εθπνκπώλ ξύπσλ. Σν 1975, νη θαλνληζκνί εθπνκπψλ ηεο Καιηθφξληαο (νη πην απζηεξνί ζηνλ θφζκν) απαίηεζαλ απ ηνπο θαηαζθεπαζηέο λα κεηψζνπλ εληππσζηαθά ηηο εθπνκπέο ξχπσλ. Ζ κφλε εθηθηή ηερλνινγία εθείλεο ηεο επνρήο πνπ επέηξεςε ζηνπο θαηαζθεπαζηέο λα εθαξκνζηεί ε καδηθή παξαγσγή ήηαλ ν θαηαιπηηθφο κεηαηξνπέαο. Ζ GM είρε εθεχξεη ηνλ θαηαιχηε εμάηκηζεο θαη ε βηνκεραλία θαηαζθεπήο απηνθηλήησλ νδήγεζε ηε λέα ηερλνινγία ζηελ παξαγσγή. Ο θαηαιχηεο κεηαηξέπεη ηνπο θχξηνπο ξχπνπο ζε αβιαβή αέξηα. απηήλ ηελ πεξίπησζε, ν θαηαιχηεο νμείδσζεο ηνπνζεηήζεθε ζην ζχζηεκα εμάηκηζεο ηνπ νρήκαηνο γηα λα πξαγκαηνπνηήζεη ηηο νμεηδψζεηο ησλ θαπζαεξίσλ ηεο εμάηκηζεο παξνπζία ζεξκφηεηαο θαη νμπγφλνπ. Ζ πξνζζήθε ηνπ θαηαιχηε αλαγσγήο, καδί κε ηνλ θαηαιχηε νμείδσζεο, ζπλέβαιε ζηελ εκθάληζε ηνπ απνθαινχκελνπ ζπζηήκαηνο ηξηνδηθψλ θαηαιπηψλ. Σν ηξία πξνέξρεηαη απ ηε ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 9

δπλαηφηεηα λα κεησζνχλ εληππσζηαθά θαη νη ηξεηο θχξηνη ξχπνη πνπ θπξίσο πεξηέρνληαη ζηα θαπζαέξηα. Ο θαηαιχηεο αλαγσγήο ηνπνζεηείηαη πάλσ απ ηνλ θαηαιχηε νμείδσζεο, ζπλήζσο ζηνλ ίδην ρψξν. Ζ δηαδηθαζία αλαγσγήο ειεπζεξψλεη ην νμπγφλν απ ηηο ελψζεηο NOx θη απηφ ην νμπγφλν ρξεζηκνπνηείηαη έπεηηα ζηνλ θαηαιχηε νμείδσζεο γηα λα νμεηδψζεη ηνπο άθαπζηνπο πδξνγνλάλζξαθεο θαη ην κνλνμείδην ηνπ άλζξαθα. Πξνθεηκέλνπ λ αμηνπνηεζεί ζην κέγηζην έλαο ηξηνδηθφο θαηαιχηεο, ε άξηζηε αλαινγία αέξα/θαπζίκνπ είλαη νπζηαζηηθή. Σα ζπζηήκαηα EFI βειηίσζαλ ηνλ έιεγρν θαπζίκσλ κε δχν ζεκαληηθά ηξφπνπο. Δ.3 Βειηίσζε θαηαλάισζεο θαη αύμεζε απόδνζεο ηνπ θηλεηήξα. Σα ζπζηήκαηα έκκεζνπ ςεθαζκνχ EFI βειηίσζαλ ηε δηαλνκή θαπζίκσλ απφ θχιηλδξν ζε θχιηλδξν, αιιά γεληθά είραλ θησρφηεξε αλαινγία αέξα/θαχζηκνπ απφ έλαλ εμαεξσηήξα ιφγσ ηεο θαηαζθεπήο ηνπο. Σα ζπζηήκαηα άκεζνπ ςεθαζκνχ EFI βειηίσζαλ ηνλ έιεγρν θαη ηε ξχζκηζε ηεο αλαινγίαο αέξα /θαχζηκoπ κ έλαλ αηζζεηήξα νμπγφλνπ ζηα θαπζαέξηα ηεο εμάηκηζεο (αηζζεηήξαο Α). Απηφο ηνπνζεηείηαη ζην ζχζηεκα εμάηκηζεο πξηλ απ ηνλ θαηαιχηε. Αληρλεχεη ηελ πεξίζεηα ηνπ νμπγφλνπ ζηα θαπζαέξηα ηεο εμάηκηζεο. Σν νμπγφλν δείρλεη εάλ ν ιφγνο αέξα/θαπζίκνπ είλαη θησρφηεξνο ή πινπζηφηεξνο ηεο ζηνηρεηνκεηξηθήο αλαινγίαο. Ο αηζζεηήξαο Α είλαη επίζεο γλσζηφο σο αηζζεηήξαο Lamda. Ζ εθπνκπή θαπζαεξίσλ είλαη ηψξα κηθξφηεξε απ ην 0,1% ηνπ πξν-ξπζκηζκέλνπ επηπέδνπ ηεο. Σν 1982, ε Bosch εηζήγαγε έλαλ αηζζεηήξα πνπ κεηξά άκεζα ηε ξνή κάδαο αέξα ζηνλ θηλεηήξα, ζην ζχζηεκα ςεθαζκνχ L-Jetronic, πνπ κε ηελ πξνζζήθε απηή νλνκάζηεθε LH- Jetronic. Ο αηζζεηήξαο κέηξεζεο κάδαο αέξα ρξεζηκνπνηεί έλα ζεξκαηλφκελν θαιψδην ιεπθφρξπζνπ πνπ ηνπνζεηείηαη ζηε ξνή ηνπ εηζεξρφκελνπ αέξα. Σν πνζνζηφ ηεο ςχμεο ηνπ θαισδίνπ είλαη αλάινγν πξνο ηε κάδα αέξα πνπ πεξλάεη απ ην θαιψδην. Γεδνκέλνπ φηη ν αηζζεηήξαο "ζεξκψλ θαισδίσλ" κεηξά άκεζα ηε κάδα αέξα, ε αλάγθε γηα ηνπο πξφζζεηνπο αηζζεηήξεο ζεξκνθξαζίαο θαη πίεζεο εμαιείθεηαη. Σν ζχζηεκα LH- Jetronic πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε κέρξη θαη ην 1998 ήηαλ επίζεο ην πξψην θαζαξά ςεθηαθφ ζχζηεκα EFI. Ζ εκθάληζε ηνπ ςεθηαθνχ ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 10

κηθξνεπεμεξγαζηή επέηξεςε ηελ έληαμε φισλ ησλ ππνζπζηεκάησλ powertrain ζε κηα εληαία ελφηεηα ειέγρνπ. Ζ πιήξεο εθκεηάιιεπζε ηεο ςεθηαθήο επαλάζηαζεο έρεη βειηηψζεη πεξαηηέξσ ζην ζχζηεκα EFI ηνλ έιεγρν ηεο αλαινγίαο αέξα/θαπζίκνπ, θαζψο επίζεο θαη πνιιψλ άιισλ ζπζηεκάησλ ειέγρνπ αλεμάξηεησλ απ ηνλ θηλεηήξα. Δ.4 H ηερλνινγία ηνπ ζπζηήκαηνο άκεζνπ ςεθαζκνύ. Δ.4.1 Γεληθά Οη πεξηζζφηεξνη θαηαζθεπαζηέο απηνθηλήησλ πξνζαλαηνιίδνληαη εδψ θαη αξθεηά ρξφληα ζε δηάθνξεο ιχζεηο εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο κε κεησκέλεο εθπνκπέο ξχπσλ. Μεξηθέο απφ απηέο είλαη ε κείσζε ηνπ βάξνπο, ηα ελαιιαθηηθά θαχζηκα ή ε ζπλερήο εμέιημε ησλ πβξηδηθψλ νρεκάησλ θαη ησλ ελεξγεηαθψλ θπςειψλ (fuel cell). H ηερλνινγηθή εμέιημε ζηα ζχγρξνλα απηνθίλεηα επηηξέπεη ηνλ ειεθηξνληθφ πιένλ έιεγρν ησλ πεξηζζφηεξσλ ζπζηεκάησλ, θαζψο απηφο απνηειεί ηελ πην πξαθηηθή, νηθνλνκηθή θαη απνδνηηθή ιχζε. Μία απφ ηηο ζεκαληηθφηεξεο εθαξκνγέο ηεο ειεθηξνληθήο ζηε ζεκεξηλή ηεηξάηξνρε πξαγκαηηθφηεηα αθνξά ζην ζχζηεκα ςεθαζκνχ θαη ην ζχζηεκα αλάθιεμεο ηνπ θηλεηήξα. H ηερλνινγία άκεζνπ ςεθαζκνχ (εηθφλα Δ.1) εθαξκφδεηαη επξέσο ζε πεηξειαηνθηλεηήξεο πινίσλ, αιιά θαη ζε φινπο ηνπο ζχγρξνλνπο diesel θηλεηήξεο κε ηελ "θσδηθή" νλνκαζία common rail. Χζηφζν, πξαθηηθά θπξίσο πξνβιήκαηα γηαηί ε ζεσξία ππάξρεη εδψ θαη πνιιέο δεθαεηίεο, φπσο ν θαζνξηζκφο κε αθξίβεηα ηεο πνζφηεηαο θαη ηεο ρξνληθήο ζηηγκήο ςεθαζκνχ ηνπ κείγκαηνο, επηβξάδπλαλ ρξνληθά ηελ εθαξκνγή ελφο ηέηνηνπ ζπζηήκαηνο ζε βελδηλνθηλεηήξεο. ηα πξνβιήκαηα απηά ηε ιχζε έδσζε ν βειηησκέλνο ειεθηξνληθφο έιεγρνο κε αθξίβεηα ρηιηνζηψλ ηνπ δεπηεξνιέπηνπ. ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 11

Δηθφλα Δ.1 χζηεκα άκεζνπ ςεθαζκνχ βελδηλνθηλεηήξα. Ο παξαδνζηαθφο εμαεξσηήξαο (θαξκπηξαηέξ) έρεη αληηθαηαζηαζεί -αλ θαη θπθινθνξνχλ αθφκα αξθεηέο ρηιηάδεο απηνθίλεηα παιαηάο ηερλνινγίαο- εδψ θαη αξθεηά ρξφληα, αθνχ ν ςεθαζκφο ηνπ κείγκαηνο ειέγρεηαη πιένλ ειεθηξνληθά. Αξρηθά είραλ εκθαληζηεί ηα ζπζηήκαηα ςεθαζκνχ κνλνχ ζεκείνπ (SPI: Single Point Injection) γηα λα εμειηρζνχλ κεηέπεηηα ηα ζπζηήκαηα ςεθαζκνχ πνιιαπιψλ ζεκείσλ(mpi: Multi Point Injection), κε ηα νπνία εμνπιίδνληαη νη πεξηζζφηεξνη ζχγρξνλνη θηλεηήξεο. Ζ βαζηθφηεξε δηαθνξά αλάκεζα ζηα ζπζηήκαηα GDI (Gasoline Direct Injection), ηα νπνία εμνπιίδνπλ θηλεηήξεο diesel θαη βελδηλνθηλεηήξεο αθνξνχλ ζηελ πίεζε θαη ζηελ πεξηνρή ςεθαζκνχ ηνπ θαπζίκνπ. ηνπο βελδηλνθηλεηήξεο, ν ςεθαζκφο πξαγκαηνπνηείηαη κε κεγαιχηεξε πίεζε απεπζείαο ζην ζάιακν θαχζεο, ελψ ζε νξηζκέλνπο θηλεηήξεο diesel ζηνλ πξνζάιακν. Ζ πίεζε ςεθαζκνχ ζηνπο θηλεηήξεο diesel είλαη ζπλήζσο ε δηπιάζηα απ ηνπο βελδηλνθηλεηήξεο, αλ θαη ππάξρνπλ πεξηπηψζεηο ζηηο νπνίεο μεπεξλά αθφκα θαη ηα 1.000bar. Δ.4.2 ύζηεκα FSI Μεηά ηνπο Ηάπσλεο θαηαζθεπαζηέο, φπσο ε Toyota θαη ε Mitsubishi, ε Audi παξνπζίαζε κηα λέα γεληά θηλεηήξσλ βελδίλεο άκεζνπ ςεθαζκνχ. Αληηπξνζσπεπηηθφο, απ ηε λέα ζεηξά θηλεηήξσλ, κε ηελ θσδηθή νλνκαζία FSI ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 12

(Fuel Stratified Injection), είλαη έλαο ηεηξαθχιηλδξνο δίιηηξνο θηλεηήξαο κε απφδνζε 150 ίππνπο ζηηο 6.000 ζ.α.ι. θαη 200Nm ξνπήο ζηηο 3.500 ζ.α.ι. Γχν απ ηα κεγαιχηεξα πιενλεθηήκαηα ηνπ άκεζνπ ςεθαζκνχ είλαη ε κεησκέλε θαηαλάισζε πεξίπνπ θαηά 15% θαη ε κεησκέλε εθπνκπή ξχπσλ. Ζ δηαθνξά ηνπ FSI -αληηπξνζσπεπηηθφ δείγκα ηεο ηερλνινγίαο GDI- απ ηα ζπκβαηηθά ζπζηήκαηα ςεθαζκνχ είλαη φηη ην θαχζηκν κείγκα ςεθάδεηαη ππφ πςειή πίεζε θαη κε αθξίβεηα απεπζείαο ζην ζάιακν θαχζεο απφ έλαλ εγρπηήξα (κπεθ), o νπνίνο βξίζθεηαη κεηά ηε βαιβίδα εηζαγσγήο. Σν κπεθ (εηθφλα Δ.2) είλαη ηνπνζεηεκέλν ζρεδφλ ζην πιάη ηεο θπιηλδξνθεθαιήο θαη ςεθάδεη ην θαχζηκν θαηά δηαζηήκαηα πνπ δηαξθνχλ ιηγφηεξν απφ ρηιηνζηφ ηνπ δεπηεξνιέπηνπ, ππφ πίεζε άλσ ησλ 110bar, δειαδή πεξίπνπ 32 θνξέο κεγαιχηεξε απφ απηήλ ησλ ζπζηεκάησλ πνιιαπιψλ ζεκείσλ. ε ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο ηνπ θηλεηήξα ππφ πςειά θνξηία έρνπκε θαχζε νκνηνγελνχο κείγκαηνο, ελψ ζε κηθξά θνξηία θαχζε ζηξσκαηνπνηεκέλνπ κείγκαηνο. ηε θάζε νκνγελνπνίεζεο, ε πεηαινχδα -ε νπνία είλαη ηνπνζεηεκέλε ζηνλ απιφ κε ηε κεγαιχηεξε δηάκεηξν θη ειέγρεηαη ειεθηξνληθάείλαη νξηδνληησκέλε. Έηζη, ν αέξαο εηζέξρεηαη ζην ζάιακν θαχζεο νκαιά θαη απφ ηνπο δχν απινχο θαη κε πιήξε παξνρή αέξα (πησρφ κείγκα). Δηθφλα Δ.2 Μπεθ θηλεηήξα FSI. ηηο ρακειέο ζηξνθέο ηνπ θηλεηήξα κε κηθξά θνξηία, ζηε θάζε ζηξσκαηνπνίεζεο, ε πεηαινχδα θξάδεη ηε δίνδν, κε απνηέιεζκα ν αέξαο λα εηζέξρεηαη κε κεγαιχηεξε πίεζε θαη ηαρχηεηα απ ηνλ απιφ κε ηε κηθξφηεξε ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 13

δηάκεηξν, πξνζθξνχνληαο ζηε δηακνξθσκέλε επηθάλεηα ηνπ εκβφινπ, κε ζπλέπεηα ην κείγκα λα θαηεπζχλεηαη θνληά ζην ζπηλζεξηζηή. Αλαιπηηθφηεξα, φζν κεγαιχηεξε είλαη ε αλαινγία ζε αέξα ηνπ ζηνηρεηνκεηξηθνχ κείγκαηνο ηφζν πην θησρφ είλαη ην κείγκα, άξα κηθξφηεξε θαη ε θαηαλάισζε. Όκσο, φηαλ ην κείγκα είλαη ππεξβνιηθά θησρφ, ε θαχζε είλαη αδχλαηε. Γη απηφλ ην ιφγν ε επηθάλεηα ηνπ εκβφινπ είλαη δηακνξθσκέλε κε ηέηνηνλ ηξφπν, ψζηε λα δεκηνπξγείηαη νκνηνγελέο κείγκα, ην κεγαιχηεξν πνζνζηφ ηνπ νπνίνπ θαηεπζχλεηαη θάησ απ ην ζπηλζεξηζηή. Δπίζεο, ε δηακνξθσκέλε θνηιφηεηα ζηελ επηθάλεηα ηνπ εκβφινπ επηηξέπεη ηελ επίηεπμε πςειήο ζρέζεο ζπκπίεζεο. Μ απηφλ ηνλ ηξφπν ν ζηξνβηιηζκφο ηνπ αέξα αθνινπζεί αληίζεηε θνξά απ απηή ζηνπο ζπκβαηηθνχο θηλεηήξεο ρσξίο λα "ζηνκψλεη" ην ζπηλζεξηζηή θαη λα ππάξρεη πην νκνηφκνξθε θαηαλνκή ηνπ κείγκαηνο. Παξάιιεια, κεηψλνληαη νη ζεξκηθέο απψιεηεο δηαηεξψληαο απμεκέλν ην βαζκφ απφδνζεο ηνπ ζεξκνδπλακηθνχ θχθινπ θαχζεο. Οη θηλεηήξεο άκεζνπ ςεθαζκνχ -φπσο θαη ν FSI- ζπλεξγάδνληαη άςνγα κε ηελ επαλαθπθινθνξία ησλ θαπζαεξίσλ (EGR: Electronic Gas Recirculation). Μηα ειεθηξνληθά ειεγρφκελε βαιβίδα ξπζκίδεη ηελ επαλαθπθινθνξία κέξνπο ησλ θαπζαεξίσλ, ηα νπνία εηζάγνληαη καδί κε ηνλ αέξα ζην ζάιακν θαχζεο (δεκηνπξγψληαο αθφκα πην πησρφ κείγκα), κε απνηέιεζκα ηε κείσζε ησλ ξχπσλ θαη εηδηθά ησλ νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ. ηελ πεξίπησζε ηνπ FSI, θαηά ηε θάζε εμαγσγήο, ε βαιβίδα επαλαθπθινθνξίαο δηνρεηεχεη πεξηζζφηεξν απφ ην 30% ησλ θαπζαεξίσλ πίζσ ζην ζάιακν θαχζεο. Γχν θαηαιχηεο ειέγρνπλ ηελ πνηφηεηα ησλ θαπζαεξίσλ, έλαο ηξηνδηθφο κεηά ηελ πνιιαπιή εμαγσγήο θαη έλαο θαηαιπηηθφο κεηαηξνπέαο ΝΟx πξηλ απφ ην ζηγαζηήξα ηεο εμάηκηζεο (ζηιαλζηέ). Δ.4.3 πζηήκαηα άκεζνπ ςεθαζκνύ TSI. Απνηειψληαο ην 2005 ην ζεκαληηθφηεξν έθζεκα ηεο έθζεζεο ηεο Φξαλθθνχξηεο, ν λένο TSI ηεο VW (εηθφλα Δ.3) έξρεηαη λα θέξεη ηελ επαλάζηαζε ζηα ζχλνια ρακεινχ θπβηζκνχ. Βαζηζκέλνο επάλσ ζηνλ "κηθξφ" ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 14

FSI ησλ 1,4 ιίηξσλ, απνδίδεη φζν έλαο αηκνζθαηξηθφο θηλεηήξαο ρσξεηηθφηεηαο 2,3 ιίηξσλ, κε θαηαλάισζε φκσο κηθξφηεξε θαηά 20%. Ο θηλεηήξαο 1.4 TSI ηεο VW είλαη ν πξψηνο πνπ ζπλδπάδεη ηνλ άκεζν ςεθαζκφ κε ηελ παξάιιειε ρξήζε κεραληθνχ ππεξηξνθνδνηή θαη ππεξζπκπηεζηή αεξίσλ. Σν απνηέιεζκα είλαη άθζνλε ηζρχο θαη πνιηηηζκέλε ιεηηνπξγία ζε φιν ην θάζκα ησλ ζηξνθψλ. Οη αιιαγέο πνπ επηηειέζηεθαλ ψζηε λα είλαη ζε ζέζε λα δηαρεηξηζηεί ηελ επηπιένλ δχλακε είλαη νη εμήο. Καηαξρήλ θαηαζθεπάζηεθε έλα λέν, πςειήο αληνρήο ζψκα απφ ρπηνζίδεξν, ηθαλφ λα αληέρεη ζε πηέζεηο 21,7 bar γηα κεγάιν ρξνληθφ δηάζηεκα. Καηφπηλ επηιέρζεθαλ λέα, πςειήο πίεζεο, αθξνθχζηα θαπζίκνπ ησλ έμη νπψλ, απμάλνληαο παξάιιεια ηελ πίεζε έγρπζεο ζηηο 150 αηκφζθαηξεο. Ζ θίλεζε απηή ζεσξήζεθε επηβεβιεκέλε, αθνχ νη δηαθπκάλζεηο ζηελ πνζφηεηα ηνπ θαπζίκνπ απφ ηηο ζηξνθέο ηνπ ξειαληί κέρξη ηηο 6.000 ζ.α.ι. ηεο κέγηζηεο ηζρχνο είλαη ζεκαληηθέο. Υάξε, κάιηζηα, ζηελ ηερλνινγία ηνπ άκεζνπ ςεθαζκνχ, επηηεχρζεθε ιφγνο ζπκπίεζεο 10:1, αζπλήζηζηα πςειφο γηα ππεξηξνθνδνηνχκελν θηλεηήξα. Δηθφλα Δ.3 Λεηηνπξγία θηλεηήξα TSI. Καηφπηλ ηνχηνπ, ζεηξά είρε ην "Twincharger ", ν ζπλδπαζκφο δειαδή turbo-θνκπξέζζνξα. Σν κεγάιν ζηνίρεκα εδψ ήηαλ ε νκαιή ζπλεξγαζία ησλ δπν ζπζηεκάησλ θαη ε βειηηζηνπνηεκέλε ιεηηνπξγία ηνπ θαζελφο μερσξηζηά. ηελ πξάμε, ρακειά φιε ε πνζφηεηα ηνπ εηζεξρφκελνπ αέξα πεξλάεη απ ην κεραληθφ ππεξζπκπηεζηή, νδεγείηαη κέζσ απιψλ ζην turbo, θαηφπηλ ζην ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 15

intercooler θαη θαηαιήγεη ζηελ πνιιαπιή εηζαγσγήο. Ζ ηαθηηθή απηή εμαζθαιίδεη άθζνλα απνζέκαηα ηζρχνο θαη ξνπή 200 Nm απφ ηηο 1.250 έσο ηηο 6.000 ζ.α.ι.. Χο απνηέιεζκα ν TSI απνδίδεη, φπσο πξνείπακε, 170 ίππνπο ζηηο 6.000 ζ.α.ι. θαη 240 Nm ζε κία επξεία πεξηνρή, απφ ηηο 1.750 έσο θαη ηηο 4.500 ζ.α.ι. Όζν γηα ηελ θαηαλάισζε, ζην ζπλδπαζκέλν θχθιν είλαη κφιηο 7,2 ιίηξα/ 100 ρικ. Με ηέηνηεο ηηκέο, δελ είλαη απίζαλν ην επφκελν δηάζηεκα λα δνχκε θη άιινπο θαηαζθεπαζηέο λα πξνβαίλνπλ ζε αλάινγεο ιχζεηο. Πφζν κάιινλ αθνχ ε ηζρχο είλαη πάληα εππξφζδεθηε, ελψ ηα κειινληηθά φξηα εθπνκπψλ ξχπσλ ζα νδεγήζνπλ, ζέινληαο θαη κε, ζε πξνζπάζεηεο κείσζεο ηεο θαηαλάισζεο. ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 16

ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 ν ΤΣΖΜΑΣΑ ΣΡΟΦΟΓΟΗΑ ΚΑΤΗΜΟΤ ΜΗΓΜΑΣΟ - ΒΔΝΕΗΝΟΚΗΝΖΣΖΡΔ ΑΜΔΟΤ ΦΔΚΑΜΟΤ. 1.1 Σξνθνδνζία θαπζίκνπ κείγκαηνο βελδηλνθηλεηήξα. Ο θχξηνο ζθνπφο ηνπ ζπζηήκαηνο ηξνθνδνζίαο θαπζίκνπ είλαη λα ηξνθνδνηήζνπκε ηνλ θηλεηήξα κ έλα κίγκα αέξα θαη βελδίλεο (θαχζηκν κίγκα). Ζ αλαινγία θαπζίκνπ-αέξα πξέπεη λα είλαη ε θαηάιιειε ψζηε ε θαχζε πνπ πξαγκαηνπνηείηαη λα θαιχπηεη φιεο ηηο θάζεηο ιεηηνπξγίαο ηνπ θηλεηήξα. Απηφο ν θχξηνο ζθνπφο πξέπεη λα επηηεπρζεί ζε θάζε κεραλή εζσηεξηθήο θαχζεο, παξφιν πνπ νη θηλεηήξεο απφ κφλνη ηνπο κπνξεί λα είλαη πνιχπινθνη θη έλα ζχζηεκα ηξνθνδνζίαο δελ αξθεί απφ κφλν ηνπ γηα λα δψζεη ηε ζσζηή ιχζε γηα θάζε ηχπν θηλεηήξα. Οη εηθφλεο 1.1 θαη 1.2 δείρλνπλ θαη ηηο δχν κεζφδνπο ηξνθνδφηεζεο ησλ θαπζίκσλ, έηζη ψζηε ηα δχν ζπζηήκαηα λα κπνξέζνπλ λα ζπγθξηζνχλ. ηελ πξψηε εηθφλα θαίλεηαη ν εμαεξσηήξαο (θαξκππξαηέξ) ελψ ε δεχηεξε δείρλεη κηα πεξηγξαθή ηνπ ζπζηήκαηνο ςεθαζκνχ βελδίλεο. 1.1.1 ύζηεκα ηξνθνδνζίαο κε εμαεξσηήξα (θαξκππξαηέξ). πλνπηηθά, ρξεζηκνπνηψληαο ην ππάξρνλ θελφ πνπ δεκηνπξγεί ν θάζε θχιηλδξνο ζηελ πνιιαπιή εηζαγσγήο (1), ην θαξκππξαηέξ δεκηνπξγεί έλα κείγκα απφ βελδίλε θαη αέξα, κε ηνλ παξαθάησ ηξφπν (εηθφλα 1.1). Όηαλ κηα απ ηηο βαιβίδεο εηζαγσγήο (2) αλνίγεη, ην εζσηεξηθφ ηνπ θπιίλδξνπ έξρεηαη ζ επαθή κε ηελ αηκφζθαηξα δηα κέζνπ ηνπ θαξκππξαηέξ. Με ηελ θάζνδν ηνπ εκβφινπ, δεκηνπξγείηαη έλα θελφ ην νπνίν πξνζπαζεί λα θαιχςεη ν αηκνζθαηξηθφο αέξαο. Απηφ πξνθαιεί κηα νξκεηηθή ξνή ηνπ αέξα δηα κέζνπ ηνπ θαξκππξαηέξ (4). Ο αέξαο απηφο θπθινθνξψληαο δηα κέζνπ ηνπ θαξκππξαηέξ αλαξξνθά ηε βελδίλε κέζσ ηνπ ζσιήλα ξνήο - βεληνύξη (5). Ζ ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 17

βελδίλε πεξλάεη κέζα απ ην ιεπηφ αθξνθχζην ςεθαζκνχ, ζαλ έλα είδνο νκίριεο θη έηζη δεκηνπξγείηαη ην κείγκα αέξα/βελδίλεο πξνο θαχζε. Δηθφλα 1.1 Δμαεξσηήξαο (θαξκππξαηέξ) 1. Πνιιαπιή εηζαγσγήο 4. Δίζνδνο αέξα 2. βαιβίδεο εηζαγσγήο 5. σιήλαο venture 3. Xψξνο θαχζεο Απηφ ην κείγκα εηζέξρεηαη ζην ζάιακν θαύζεο (3) φπνπ θαη ζπληειείηαη ε θαχζε, κε ηε ζπκπίεζε ηνπ κείγκαηνο θαη ηνλ ειεθηξηθφ ζπηλζήξα πνπ παξάγεηαη απ ην κπνπδί. απηφ ην ζεκείν, ζα πξέπεη λα ηνλίζνπκε φηη, ρξεζηκνπνηψληαο απηή ηε κέζνδν ηξνθνδνζίαο θαπζίκσλ ζηε κεραλή, ν αέξαο είλαη εθείλνο πνπ θαζνξίδεη πφζε βελδίλε ζα ππάξρεη ηειηθά ζην κείγκα πνπ πεγαίλεη ζην ζάιακν θαχζεο. 1.1.2 ύζηεκα έγρπζεο βελδίλεο ηελ εηθφλα 1.2 κπνξνχκε λα δνχκε φηη ππάξρεη έλα κπεθ (1) γηα θάζε θχιηλδξν. Τπάξρεη βέβαηα θαη ζχζηεκα ςεθαζκνχ πνπ έρεη κφλν έλα κπεθ γηα φινπο ηνπο θπιίλδξνπο. Δπίζεο, ζα πξέπεη λα ζπκφκαζηε φηη, ζ απηή ηελ πεξίπησζε, ην πνζφ ηεο βελδίλεο πνπ ςεθάδεηαη απφ θάζε κπεθ, δελ εμαξηάηαη απ ηελ πνιιαπιή εηζαγσγήο (2), αιιά απφ έλαλ άιιν κεραληζκφ. Δπίζεο, ε έξεπλα ζηνλ ηνκέα ησλ κπεθ έρεη αλαπηπρζεί ζε ηέηνην βαζκφ, ψζηε ην κπεθ βελδίλεο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζ απηφ ην ζχζηεκα, είλαη πνιχ απνηειεζκαηηθφηεξν απ απηφ πνπ ζπλαληήζακε ζην ζχζηεκα κε ην θαξκππξαηέξ. Απηφ ζεκαίλεη φηη ην κείγκα αέξνο-θαπζίκνπ έρεη βειηησζεί πνιχ θη εμαηηίαο απηνχ ε θαχζε είλαη πεξηζζφηεξν απνδνηηθή. ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 18

Σν ζχζηεκα ςεθαζκνχ βελδίλεο ρξεζηκνπνηεί έλα κεηξεηή ξνήο αέξα (3),ν νπνίνο κεηξάεη ηελ πνζφηεηα ηνπ αέξα πνπ εηζέξρεηαη ζηελ πνιιαπιήο εηζαγσγήο θη έηζη ππνινγίδεηαη ην πνζφ βελδίλεο πνπ είλαη αλαγθαίν γηα λα ηθαλνπνηήζεη ηηο απαηηήζεηο ηνπ θηλεηήξα. Δμαηηίαο ηεο πξνφδνπ πνπ έρεη γίλεη ζηελ αλάπηπμε απηνχ ηνπ κεηξεηή ξνήο αέξα, κπνξεί λα πιεξνθνξήζεη ην δηαλνκέα θαπζίκνπ (4) θαη ηειηθά λα πξνζδηνξηζηεί αθξηβψο ε πνζφηεηα ηεο βελδίλεο πνπ πξέπεη λα ςεθαζηεί, ψζηε ην κείγκα λ αληαπνθξίλεηαη αθξηβψο ζηηο απαηηήζεηο ηεο κεραλήο. Δηθφλα 1.2 χζηεκα ςεθαζκνχ βελδίλεο 1. Φεθαζηήξαο (κπεθ), 2.Πνιιαπιή εηζαγσγήο, 3. Μεηξεηήο ξνήο αέξα, 4. Γηαλνκέαο 1.1.3 πζηήκαηα πνιιαπινύ θαη άκεζνπ ςεθαζκνύ βελδηλνθηλεηήξσλ. ηα ρξφληα απ ηε δεθαεηία ηνπ 80 θαη κεηέπεηηα, έρνπκε δεη πνιχ ζεκαληηθέο εμειίμεηο ζηελ αλάπηπμε ησλ θηλεηήξσλ. απηφ ζπλεηέιεζε αθελφο ε αλάπηπμε ηεο κηθξνειεθηξνληθήο θαη ησλ επεμεξγαζηψλ θη αθεηέξνπ ε ζέζπηζε πνιχ απζηεξψλ νξίσλ εθπνκπήο ξχπσλ ηφζν ζηηο ΖΠΑ φζν θαη ζηελ Δπξσπατθή Έλσζε. ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 19

Δηθφλα 1.3 χγθξηζε ζπζηεκάησλ ηξνθνδνζίαο θαπζίκνπ. ην ηκήκα ηεο ηξνθνδνζίαο θαπζίκνπ ην θαξκππξαηέξ αληηθαηαζηάζεθε απ ηνλ ςεθαζκφ, αξρηθά κ έλα κπέθ λα ςεθάδεη πξηλ ηελ πεηαινχδα γθαδηνχ (κνλφο ςεθαζκφο-single point) θαη ζηε ζπλέρεηα κε πνιιά κπεθ, έλα γηα θάζε θχιηλδξν, πνπ ςεθάδεη πξηλ ηελ αληίζηνηρε βαιβίδα εηζαγσγήο (πνιιαπιφο ςεθαζκφο- multi point inj ec tion MPI) (εηθφλα 1.3). Ο πνιιαπιφο ςεθαζκφο είλαη ζήκεξα πηα ην θιαζζηθφ ζχζηεκα πνπ εθαξκφδεηαη ζηελ πιεηνλφηεηα ησλ βελδηλνθηλεηήξσλ θαη πξνζθέξεη πνιχ θαιή απφδνζε θαη έιεγρν ησλ εθπεκπφκελσλ ξχπσλ. Παξφια απηά, νη ζπλερψο απζηεξφηεξεο δηαηάμεηο γηα ηα φξηα εθπνκπήο ξχπσλ θαη ν αληαγσληζκφο ησλ απηνθηλεηνβηνκεραληψλ νδεγεί ηελ έξεπλα ζηελ αλάπηπμε φιν θαη πην βειηησκέλσλ ηχπσλ θηλεηήξσλ. Μηα θαηλνηνκία πνπ ππφζρεηαη πνιιά, είλαη νη βελδηλνθηλεηήξεο άκεζνπ ςεθαζκνχ (Gasoline Direct Injection GDI ή High Pressure injection - HPi). 1.2 Βελδηλνθηλεηήξεο ςεθαζκνύ. 1.2.1 Γεληθά Όπσο αλαθέξακε παξαπάλσ, ε ηξνθνδνζία θαπζίκνπ ζε βελδηλνθηλεηήξεο κέζσ ςεθαζκνχ, κνλνχ ή πνιιαπινχ θαη εηδηθά άκεζνπ ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 20

ςεθαζκνχ, επηθέξεη νηθνλνκία ζηελ θαηαλάισζε ηνπ θαπζίκνπ θαη κείσζε ησλ θαπζαεξίσλ. Ο δξφκνο γηα ηελ θαηαζθεπή αθφκε πην νηθνλνκηθψλ ζε θαχζηκν θηλεηήξσλ (άξα θαη κε ιηγφηεξε παξαγσγή CO 2 ), πεξλάεη απ ηνπο θηλεηήξεο πνιχ θησρνχ κείγκαηνο. Σν πξφβιεκα είλαη, φηη έλα πνιχ θησρφ κείγκα κε ιφγν αέξα πξνο βελδίλε 30:1 (ζε αληίζεζε κε ην ζηνηρεηνκεηξηθφ 14:1 πνπ ρξεζηκνπνηνχλ νη ζπκβαηηθνί ΜΡΗ), δελ είλαη αλαθιέμηκν ζε φιε ηελ πεξηνρή ησλ ζηξνθψλ ηνπ θηλεηήξα. Μία ιχζε είλαη λα πεηχρνπκε διαζηρφμάηφζε ηνπ κείγκαηνο κέζα ζηνλ θχιηλδξν, έηζη ψζηε λα έρνπκε αλαθιέμηκν κείγκα θνληά ζην κπνπδί, ελψ ζηνλ ππφινηπν ρψξν αέξα (εηθφλα 1.4). Απηφ δελ κπνξεί λα γίλεη κε ηνπο ζπκβαηηθνχο ΜΡΗ, δεδνκέλνπ φηη ην κείγκα πξνεηνηκάδεηαη έμσ απ ην ρψξν θαχζεο θαη είλαη αλαγθαζηηθά νκνηνγελέο. Μπνξεί φκσο λα επηηεπρζεί κε ςεθαζκφ ηεο βελδίλεο θαηεπζείαλ κέζα ζην ρψξν θαχζεο, κε θαηάιιειε δηακφξθσζε ηνπ εκβφινπ θαη έιεγρν ηεο ξνήο ηνπ αέξα. Δηθφλα 1.4 Καχζε κε άκεζν ςεθαζκφ. ηνπο θηλεηήξεο απηνχο ινηπφλ, ν ςεθαζκφο γίλεηαη θαηεπζείαλ κέζα ζηνλ θχιηλδξν, ακέζσο κεηά ηε ζπκπίεζε ηνπ (ζθέηνπ) αέξα (εηθφλα 1.5). Απηφ δίλεη θαη ηελ δπλαηφηεηα απμεκέλεο ζπκπίεζεο, επεηδή ε εμάηκηζε ηεο βελδίλεο δεκηνπξγεί κηα ςχμε ζην ρψξν θαχζεο έηζη κεηψλεηαη ν θίλδπλνο θξνπζηηθήο θαχζεο (πεηξάθηα). ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 21

Δηθφλα 1.5 Φεθαζκφο θαηεπζείαλ ζηνλ θχιηλδξν. Σν απνηέιεζκα είλαη, ζχκθσλα κε ηνπο θαηαζθεπαζηέο, έλαο θηλεηήξαο πνπ έρεη κφλν πιενλεθηήκαηα ζε ζρέζε κ έλα θιαζζηθφ ΜΡΗ ηνπ ίδηνπ θπβηζκνχ: Μεησκέλε θαηαλάισζε θαηά 35% (γηα θχθιν πφιεο) Αχμεζε ηεο απνδηδφκελεο ηζρχνο θαη ξνπήο έσο θαη 10% Αχμεζε ηεο επηηάρπλζεο ηνπ νρήκαηνο θαηά 10% Αθφκε κεγαιχηεξε κείσζε ησλ εθπεκπφκελσλ ξχπσλ (κείσζε ησλ νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ θαηά 97% κε ρξήζε λένπ ηχπνπ θαηαιχηε). 1.2.2 Δμέιημε έξεπλαο γηα ην ζύζηεκα άκεζνπ ςεθαζκνύ. Λίγν πξηλ ην ηέινο ηνπ 20νχ αηψλα, ηελ εκθάληζή ηνπο θάλνπλ νη πξψηεο «πεξηνξηζηηθέο» λνκνζεζίεο πνπ αθνξνχζαλ ζηελ πεξαηηέξσ κείσζε ησλ εθπνκπψλ ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα ησλ απηνθηλήησλ, πξάγκα πνπ φζνλ αθνξά ηνπο θηλεηήξεο εζσηεξηθήο θαχζεο κπνξεί λα επηηεπρζεί κφλν κέζσ κηαο πξαγκαηηθήο κείσζεο ηεο θαηαλάισζήο ηνπο. Απέλαληη ζηελ παξαπάλσ απαίηεζε, κηα άκεζα εθαξκφζηκε θη εθηθηή ιχζε πνπ πξνηάζεθε γηα ηνπο θηλεηήξεο εζσηεξηθήο θαχζεο ήηαλ ν άκεζνο ςεθαζκφο ηνπ θαπζίκνπ. Βαζηζκέλνη ζηελ αξρή ηεο ζηξσκαηηθήο θαχζεο, νη θηλεηήξεο ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ ηχπνπ αλέθαζελ απνηεινχζαλ κηα πξφθιεζε γηα ηνπο ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 22

κεραληθνχο ησλ απηνθηλεηνβηνκεραληψλ, ήδε απφ ηα κέζα ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1930. Οη κφλεο φκσο εθαξκνγέο ηνπο ηφηε ήηαλ ζε αεξνπνξηθνχο θηλεηήξεο θαη ζε ειάρηζηα κνληέια απηνθηλήησλ, φπσο γηα παξάδεηγκα ζηε Mercedes 300 SLR. Δπνκέλσο, φπσο γίλεηαη αληηιεπηφ, ε ιχζε απηή είλαη ήδε γλσζηή ζηηο εηαηξείεο απηνθηλήησλ εδψ θαη αξθεηά ρξφληα. 1.2.3 ύγθξηζε βελδηλνθηλεηήξσλ άκεζνπ ςεθαζκνύ κε άιιεο λέεο ηερλνινγίεο σο πξνο κείσζε θαπζαεξίσλ θαη θαηαλάισζεο. ήκεξα, ζχκθσλα πάληα κε ηνπο ίδηνπο ηνπο θαηαζθεπαζηέο πνπ πξνσζνχλ απηή ηελ ηερλνινγία, νη θηλεηήξεο άκεζνπ ςεθαζκνχ βελδίλεο πιενλεθηνχλ φρη κφλν έλαληη ησλ ζπκβαηηθψλ θηλεηήξσλ, αιιά θαη έλαληη άιισλ, λέσλ θαη πην εμσηηθψλ ίζσο ηερλνινγηψλ. Ο ιφγνο είλαη φηη, ζε ζρέζε κε ηνπο ζπκβαηηθνχο, νη θηλεηήξεο θησρνχ κείγκαηνο εθπέκπνπλ ιηγφηεξν δηνμείδην ηνπ άλζξαθα θαηά ηε ιεηηνπξγία ηνπο. Καηά ηα άιια, νη κέζνδνη παξαγσγήο θη αλαθχθισζήο ηνπο είλαη αθξηβψο νη ίδηεο κε ηηο κέρξη ζήκεξα γλσζηέο, νπφηε, απ απηή ηελ άπνςε, δελ ππάξρεη δηαθνξνπνίεζε απ ηηο ηθαλνπνηεηηθέο, ζε απηνχο ηνπο ηνκείο, επηδφζεηο. Βέβαηα, ζε ζχγθξηζε κε ηηο άιιεο λέεο ηερλνινγίεο (ειεθηξηθά απηνθίλεηα, ελεξγεηαθέο θπςέιεο θηι.) πνπ ζπδεηνχληαη πνιχ απηφ ηνλ θαηξφ, νη θηλεηήξεο άκεζνπ ςεθαζκνχ εθπέκπνπλ πεξηζζφηεξν δηνμείδην ηνπ άλζξαθα θαηά ηε ιεηηνπξγία ηνπο. Απ ηελ άιιε πιεπξά, φκσο, νη λέεο ηερλνινγίεο επηβαξχλνπλ πνιχ πεξηζζφηεξν ην πεξηβάιινλ θαηά ηε θάζε παξαγσγήο ηνπο θη αλαθχθισζεο ζην ηέινο ηεο δσήο ηνπο (νη κπαηαξίεο θαη νη ελεξγεηαθέο θπςέιεο θαηαζθεπάδνληαη απφ εμεδεηεκέλα θξάκαηα κεηάιισλ, φρη θαη ηφζν θηιηθά πξνο ην πεξηβάιινλ). Έηζη, ζπλνιηθά θη απφ καθξνζθνπηθή ζεψξεζε, πάληα ζχκθσλα κε ηνπο θαηαζθεπαζηέο θηλεηήξσλ εζσηεξηθήο θαχζεο, επηβαξχλνπλ ηειηθά θη απηέο ζεκαληηθά ην πεξηβάιινλ. Δπηπξφζζεηα, ε ηηκή ελφο απηνθηλήηνπ κε θηλεηήξα άκεζνπ ςεθαζκνχ βξίζθεηαη ζήκεξα ζηα ίδηα επίπεδα κε ηελ ηηκή ελφο ζπκβαηηθνχ, ελψ ίδηεο είλαη θαη νη απαηηήζεηο φζνλ αθνξά ηε ρξήζε θαη ηε ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 23

ζπληήξεζε. Δπνκέλσο, ν κέζνο θαηαλαισηήο, πνπ είλαη ηδηαίηεξα εμνηθεησκέλνο κε ηελ ηξέρνπζα ηερλνινγία, δελ έρεη θαλέλα εκπφδην λα ην αγνξάζεη. 1.2.4 Σα δύν πξνγξάκκαηα ιεηηνπξγίαο ηνπ άκεζνπ ςεθαζκνύ. Πξνζεγγίδνληαο ην ζέκα θαζαξά απφ ηερληθή ζθνπηά, νη εθπνκπέο ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα ζ έλα «ζπκβαηηθφ» θηλεηήξα εζσηεξηθήο θαχζεο είλαη επζέσο αλάινγεο κε ηελ θαηαλάισζε θαπζίκνπ. Κη απηή αθξηβψο ε κείσζε είλαη πνπ επηηπγράλεηαη κε ηελ ηερλνινγία άκεζνπ ςεθαζκνχ, ιφγσ ηεο κεγαιχηεξεο ζεξκνδπλακηθήο απφδνζεο. Πην αλαιπηηθά, ζηελ πεξίπησζε απηή ε πξαγκαηηθή κείσζε ηεο θαηαλάισζεο γίλεηαη εθηθηή ράξε ζηελ επειημία ηνπ ζπλδπαζκνχ ησλ ζχγρξνλσλ ειεθηξνληθψλ ζπζηεκάησλ ειέγρνπ ηεο ιεηηνπξγίαο ησλ θηλεηήξσλ κε ηελ ηερλνινγία ηνπ άκεζνπ ςεθαζκνχ. Απηή ε επειημία δίλεη ηε δπλαηφηεηα ζηνλ θηλεηήξα λα ιεηηνπξγεί κε δχν δηαθνξεηηθά πξνγξάκκαηα ςεθαζκνχ, αλάινγα κε ηηο ζπλζήθεο νδήγεζεο. ην ξειαληί, γηα παξάδεηγκα, θαη ζε ζπλεζηζκέλεο ζπλζήθεο νδήγεζεο, ν θηλεηήξαο ιεηηνπξγεί κε ην «Πξφγξακκα Φησρνχ Μείγκαηνο». Δδψ, ε ιεηηνπξγία ηνπ θηλεηήξα γίλεηαη κε πνιχ θησρφ (ζε βελδίλε) κείγκα επηηπγράλνληαο πνιχ πςειή ζεξκνδπλακηθή απφδνζε. Σν άιιν πξφγξακκα ιεηηνπξγίαο ηνπ θηλεηήξα άκεζνπ ςεθαζκνχ είλαη ην «Πξφγξακκα Τςειήο Απφδνζεο». Υξεζηκνπνηείηαη δε θαηά ηελ επηηάρπλζε θαη ζε ζπλζήθεο πιήξνπο θνξηίνπ (π.ρ. αλάβαζε ζε αλεθφξα κε θνξησκέλν απηνθίλεην ή νδήγεζε κε ηέξκα γθάδη θαη ηαρχηεηα πνπ πιεζηάδεη ηελ ηειηθή). Σν ηειηθφ, πάλησο, απνηέιεζκα ησλ δχν πξνγξακκάησλ ιεηηνπξγίαο ελφο θηλεηήξα κε ζχζηεκα άκεζνπ ςεθαζκνχ είλαη ε κείσζε ηεο θαηαλάισζεο θαπζίκνπ, πνπ μεθηλάεη ζπλήζσο απφ ην 20% θαη θηάλεη έσο θαη ην 33%, αλάινγα κε ηηο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο. Κη απηφ κεηαθξάδεηαη ζε ίζα πνζνζηά κείσζεο ησλ εθπνκπψλ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα. Δθηφο απ ηε κείσζε ηεο θαηαλάισζεο θαη ησλ εθπνκπψλ ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα, ε ηερλνινγία άκεζνπ ςεθαζκνχ βελδίλεο επηηξέπεη ηελ παξαπέξα κείσζε θαη ησλ ππφινηπσλ ξχπσλ. Δπίζεο, νη θηλεηήξεο απηνί παξνπζηάδνπλ νξηζκέλα αθφκα ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 24

κηθξά πιενλεθηήκαηα, φπσο είλαη ε επθνιφηεξε εθθίλεζε αθφκα θαη ζε πνιχ ρακειέο ζεξκνθξαζίεο. Δπηπιένλ, ηφζν ζεσξεηηθά φζν θαη πξαθηηθά, κφιηο ην 25% ηνπ θαπζίκνπ ςεθάδεηαη θαηά ην ρξφλν εηζαγσγήο, ελψ ην ππφινηπν ζηα ηειεπηαία ζηάδηα ηνπ ρξφλνπ ζπκπίεζεο. Έηζη, ην κείγκα ζηελ αξρή ηεο ζπκπίεζεο είλαη πνιχ θησρφ θαη ζην ηέινο πινχζην. Με απηφ ηνλ ηξφπν απνθεχγεηαη ην θαηλφκελν ηεο πξναλάθιεμεο (πεηξάθηα), πνπ ζπλήζσο θάλεη ηελ εκθάληζή ηνπ ζε ζπλζήθεο πιήξνπο θνξηίνπ. 1.2.5 Μπεθ ςεθαζκνύ Αλάθιεμε. O ςεθαζκφο ζε δχν ζηάδηα κεηψλεη ηελ εθπνκπή ησλ άθαπζησλ πδξνγνλαλζξάθσλ. Απ ηε ζεσξία, ζηελ πξάμε. Oη θηλεηήξεο άκεζνπ ςεθαζκνχ (εηθφλα 1.6) ζπγθεληξψλνπλ πιεζψξα εμειηγκέλσλ ηερλνινγηθψλ ιχζεσλ. Πην ζπγθεθξηκέλα, ην κπεθ ςεθαζκνχ κεηαθέξζεθε απ ηελ πνιιαπιή εηζαγσγήο ζην εζσηεξηθφ ηνπ θπιίλδξνπ. ε αληίζεζε κε ηα ζπκβαηηθά κπεθ, ηα ζπγθεθξηκέλα ςεθάδνπλ ην θαχζηκν κε ηδηαίηεξα πςειή πίεζε, ε νπνία παίξλεη ηηκέο απφ 80 έσο 120 bar. Oη ηηκέο απηέο είλαη κέρξη θαη 40 θνξέο πςειφηεξεο ζε ζρέζε κε ηηο αληίζηνηρεο ησλ ζπκβαηηθψλ κπεθ ςεθαζκνχ. Tν απνηέιεζκα ζηελ πεξίπησζε απηή είλαη ε κεηαηξνπή ηνπ θαπζίκνπ ζε λέθνο κηθξψλ ζηαγνληδίσλ. Δηθφλα 1.6 Μπέθ ςεθαζκνχ. ηφρνο είλαη ε δεκηνπξγία ζηξσκάησλ θαπζίκνπ, ηα νπνία είλαη ππθλφηεξα γχξσ απφ ην κπνπδί θαη αξαηφηεξα φζν πιεζηάδνπλ πξνο ηα ηνηρψκαηα ηνπ θπιίλδξνπ. Έηζη, ε αλάθιεμε ηνπ κείγκαηνο επηηπγράλεηαη κε επρέξεηα, ελψ θαη ε θιφγα κεηαδίδεηαη επθνιφηεξα πξνο ηα πην αξαηά ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 25

ζηξψκαηα, επηηπγράλνληαο ηελ πιήξε θαχζε ηεο βελδίλεο. Ηδηαίηεξε δηακφξθσζε έρνπλ ππνζηεί θαη νη δηπινί απινί εηζαγσγήο. Ο έλαο απφ απηνχο πεξηιακβάλεη κηα πεηαινχδα ε νπνία θιείλεη ζηα ρακειά θνξηία, κε απνηέιεζκα φινο ν απαξαίηεηνο αέξαο λα πεξλάεη απφ ην δεχηεξν απιφ θαη λα ζηξνβηιίδεηαη έληνλα, επηηπγράλνληαο ηελ θαιχηεξε αλάκημε ηνπ κείγκαηνο. ηα πςειά θνξηία ηψξα, ε πεηαινχδα αλνίγεη θαη ε αλαξξφθεζε γίλεηαη θαη απφ ηνπο δχν απινχο, ψζηε λα απμάλεηαη ζεκαληηθά ε πνζφηεηα ηνπ αέξα πνπ εηζάγεηαη ζηνπο θπιίλδξνπο. Ηδηαίηεξα απνηειεζκαηηθφο είλαη θαη ν ζρεδηαζκφο ησλ εκβφισλ, ηα νπνία είλαη ζθακκέλα πάλσ ζηελ επηθάλεηα ηνπ θπιίλδξνπ. Με απηφλ ηνλ ηξφπν επηηπγράλεηαη ε ζπγθέληξσζε ηνπ θαχζηκνπ κείγκαηνο γχξσ απφ ην κπνπδί θαη ε νκνηφκνξθε δηάδνζε ηεο θιφγαο πξνο ηα ηνηρψκαηα ησλ θπιίλδξσλ. 1.2.6 Κηλεηήξεο Άκεζνπ Φεθαζκνύ δηαθόξσλ εηαηξηώλ. 1.2.6.1 Βελδηλνθηλεηήξαο D4 ηεο Toyota (Καηαιύηεο - Αηζζεηήξαο κέηξεζεο κάδαο ξνήο αέξα). Σαπηφρξνλα, νη κεραληθνί ηεο Toyota εθάξκνζαλ ηερλνινγηθέο ιχζεηο δνθηκαζκέλεο κε επηηπρία θαη ζε άιινπο θηλεηήξεο παξαγσγήο. Έηζη, ν D4 (εηθφλα 1.7) πεξηιακβάλεη θαη ζχζηεκα κεηαβιεηνχ ρξνληζκνχ ησλ βαιβίδσλ εηζαγσγήο, ζηνηρείν πνπ βειηηψλεη ηελ απφδνζε ηνπ θηλεηήξα ζε φιν ην θάζκα ησλ ζηξνθψλ ιεηηνπξγίαο ηνπ. Έλα απφ ηα πην ζεκαληηθά κεηνλεθηήκαηα ησλ θηλεηήξσλ θησρνχ κείγκαηνο, πνπ έπξεπε λα αληηκεησπίζνπλ νη ηερληθνί ηεο εηαηξείαο, ήηαλ ηα πςειά επίπεδα εθπνκπψλ νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ. Tν πξφβιεκα αληηκεησπίζηεθε κε δχν ηξφπνπο: Kαηαξρήλ, ζρεδηάζηεθε θαιχηεξα ν κεραληζκφο αλαθχθισζεο ησλ θαπζαεξίσλ, EGR, ψζηε λα κεησζνχλ νη πςειέο ζεξκνθξαζίεο πνπ αλαπηχζζνληαη κέζα ζηνλ θχιηλδξν θαηά ηελ θαχζε θαη, ζπλαθφινπζα, ε δεκηνπξγία ησλ νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ. Έηζη, ζηνλ D4, ην 40% ησλ θαπζαεξίσλ αλαθπθιψλεηαη θαη θαηαιήγεη εθ λένπ ζηνλ θχιηλδξν. ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 26

Ζ ιχζε φκσο ηεο αλαθχθισζεο ησλ θαπζαεξίσλ δελ κπνξνχζε απφ κφλε ηεο λα εμαιείςεη ην πξφβιεκα, γη απηφ ρξεζηκνπνηήζεθε παξάιιεια θαη εηδηθφο θαηαιχηεο θαηαθξάηεζεο ησλ νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ. Δηθφλα 1.7 Κηλεηήξαο D4. Ο θαηαιχηεο απηφο θαηαθξαηεί θαη θαίεη ηα νμείδηα ηνπ αδψηνπ (εηθφλα 1.8), παξνπζηάδεη φκσο επαηζζεζία ζην ζείν πνπ πεξηέρεη ε βελδίλε, ην νπνίν κεηψλεη ηνλ σθέιηκν ρξφλν δσήο ηνπ. Απηφ είλαη έλα ζεκείν ζην νπνίν νη ηερληθνί ηεο εηαηξείαο πεξηκέλνπλ ηε ζπλδξνκή ησλ εηαηξεηψλ πεηξειαηνεηδψλ. O ζπλδπαζκφο πάλησο ηνπ κεραληζκνχ αλαθχθισζεο ησλ θαπζαεξίσλ κε ηνλ θαηαιχηε θαηαθξάηεζεο νμεηδίσλ έρεη σο απνηέιεζκα ηε ζπλνιηθή κείσζε ησλ νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ θαηά 95% θαη ηελ θάιπςε ησλ πην απζηεξψλ πεξηνξηζκψλ εθπνκπήο θαπζαεξίσλ πνπ ηζρχνπλ ζηελ Iαπσλία. Αμίδεη ζην ζεκείν απηφ λα πξνζζέζνπκε πσο ε ρξήζε ηεο ζπγθεθξηκέλεο ηερλνινγίαο ζε απηνθίλεηα παξαγσγήο ηεο Toyota έρεη σο απνηέιεζκα ηε κείσζε ηεο θαηαλάισζεο θαηά 30% (5,7 ιίηξα/100 ρικ.), ζηνηρείν πνπ ζπλνδεχεηαη κε ηαπηφρξνλε βειηίσζε ησλ επηδφζεσλ θαηά 10%. Ηδηαίηεξν ηερλνινγηθφ ελδηαθέξνλ παξνπζηάδεη επίζεο θαη ν «λεφηεπθηνο» 2ιηηξνο θηλεηήξαο άκεζνπ ςεθαζκνχ ηνπ Ηάπσλα θαηαζθεπαζηή (143 ίππνη). Κη απηφ, ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 27

γηαηί ε πίεζε ςεθαζκνχ ηνπ θαπζίκνπ θπκαίλεηαη απφ 79 έσο θαη 128 atm, ηηκέο πνπ είλαη νη πςειφηεξεο ζε ζρέζε κε ηηο αληίζηνηρεο πνπ ρξεζηκνπνηεί ζήκεξα νπνηνζδήπνηε άιινο θαηαζθεπαζηήο. Δηθφλα 1.8 Καηαιχηεο DeNOx. Παξάιιεια, εθηφο απ ηελ πςειή απηή πίεζε, ζηελ πξνζπάζεηά ηνπο λα ελαξκνλίζνπλ ηνλ θηλεηήξα ηνπο κε ηηο πξνδηαγξαθέο ξχπσλ Euro IV, νη κεραληθνί ηεο Toyota ρξεζηκνπνίεζαλ έλα λέν ηχπν αηζζεηήξα γηα ηελ θαηακέηξεζε ηεο ξνήο ηνπ αέξα, ν νπνίνο αληρλεχεη κε αθξίβεηα ηνλ φγθν ηνπ, επηηξέπνληαο ζηελ θεληξηθή κνλάδα ειέγρνπ ηνπ θηλεηήξα λα ειέγρεη θαιχηεξα ηελ αλαινγία κείγκαηνο αέξα-βελδίλεο. Γηα λα επηηεπρζνχλ φια απηά, θξίζεθε αλαγθαία ε επαλαζρεδίαζε ηνπ ειεθηξνληθνχ ζπζηήκαηνο ςεθαζκνχ, ην νπνίν είλαη ζε ζέζε ηψξα λα ειέγρεη ηαπηφρξνλα ηνλ φγθν ηνπ κείγκαηνο θαη ηε ζηηγκή ηνπ ςεθαζκνχ. 1.2.6.2 Mitsubishi. Μία απφ ηηο πξψηεο ρξνληθά εηαηξείεο πνπ εθνδίαζαλ κε θηλεηήξεο άκεζνπ ςεθαζκνχ απηνθίλεην παξαγσγήο, ζηα κνληέια Galant ζηελ Ηαπσλία θαη Carisma ζηελ επξσπατθή αγνξά, ήηαλ ε Mitsubishi (εηθφλα 1.9). Με ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 28

ρσξεηηθφηεηα 1,8 ιίηξα, ν G.D.I. (Gazoline Direct Injection) θηλεηήξαο απέδηδε ηζρχ 150 ίππσλ θαη ξνπή 18,2 ριγκ. ε ζρέζε κε ηνλ αληίζηνηρν ζπκβαηηθφ βελδηλνθηλεηήξα ηεο επνρήο παξνπζίαδε θαηά 35% ρακειφηεξε θαηαλάισζε, πξνζδίδνληαο ζην απηνθίλεην θαη 5% ρακειφηεξν ρξφλν γηα ηελ επηηάρπλζε απφ ηα 0 έσο ηα 100 ρικ./ψξα. Ζ θαηαλάισζε θαπζίκνπ ήηαλ ρακειή αθφκα θαη ζε ζχγθξηζε κε ηνλ θιαζηθφ 2ιηηξν, ππεξηξνθνδνηνχκελν 4θχιηλδξν ληίδει, ηνλ νπνίν ν Ηάπσλαο θαηαζθεπαζηήο θαηάξγεζε ζηε ζπλέρεηα. Ζ επίηεπμε ηνπ ζηφρνπ απαίηεζε ζεκαληηθέο δηαθνξνπνηήζεηο ζε βαζηθά θαιχηεξν έιεγρν ηνπ αέξα θαηά ηελ εηζαγσγή ηνπ. Ο ζάιακνο θαχζεο είλαη πιένλ ζθακκέλνο πάλσ ζηελ επηθάλεηα ηνπ εκβφινπ κε ηέηνην ηξφπν, ψζηε λα θαηεπζχλεη ηε θιφγα πξνο ηηο πιεπξέο ησλ θπιίλδξσλ, κε απνηέιεζκα λα εμαζθαιίδεηαη ε πιήξεο θαχζε ηνπ θαπζίκνπ. Δηθφλα 1.9 χζηεκα Άκεζνπ Φεθαζκνχ Mitsubishi Όζνλ αθνξά ηελ ηξνθνδνζία ηνπ θαπζίκνπ, εδψ έρνπκε κηα ηδηαίηεξα ηζρπξή αληιία βελδίλεο θαη ηα εηδηθά δηακνξθσκέλα κπεθ, ηα νπνία θξνληίδνπλ γηα ηε δηαζπνξά ηνπ θαπζίκνπ θαη ηελ αηκνπνίεζή ηνπ. Ζ πίεζε ηνπ θαπζίκνπ ζηα κπεθ θηάλεη ηα 50 bar (γχξσ ζηηο 15 θνξέο κεγαιχηεξε απ φ,ηη ζηα ζπκβαηηθά κπεθ ςεθαζκνχ), κε απνηέιεζκα λα απαηηείηαη πνιχ θαιή κφλσζε θάησ απφ ην πιαζηηθφ θαπάθη πνπ θαιχπηεη ηνλ θηλεηήξα. ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 29

Υαξαθηεξηζηηθφ ηνπ θηλεηήξα είλαη θαη ε πςειή ζπκπίεζή ηνπ, πνπ θηάλεη ην 12:1, απαηηψληαο ηε ρξήζε βελδίλεο πςειψλ νθηαλίσλ, πξνζδίδνληαο έηζη θαη ηελ πςειή ξνπή ηνπ θηλεηήξα. Όζνλ αθνξά ηα εθπεκπφκελα νμείδηα ηνπ αδψηνπ, ν θηλεηήξαο ρξεζηκνπνηεί έλαλ θαηαιχηε επηιεθηηθήο νμείδσζεο κε ηνλ νπνίν, ζχκθσλα κε ηελ εηαηξεία, ε κείσζε ησλ ξχπσλ απηψλ θηάλεη ην 97%. Ζ Mitsubishi δελ πεξηφξηζε ηε ρξήζε ηνπ άκεζνπ ςεθαζκνχ ζην κηθξφ θηλεηήξα ησλ 1,8 ιίηξσλ, αιιά δεκηνχξγεζε ζηε ζπλέρεηα κηα νιφθιεξε νηθνγέλεηα θηλεηήξσλ κε ρσξεηηθφηεηα 2,4 ιίηξσλ, έλα V6 3,5 ιίηξσλ θαη έλα V8 4,5 ιίηξσλ. Μαθξνπξφζεζκα, ζχκθσλα πάληα κε ηα πιάλα ηεο ίδηαο, κέρξη ηα ηέιε ηνπ 2010 φινη νη βελδηλνθηλεηήξεο ηεο γθάκαο ηεο ζα είλαη άκεζνπ ςεθαζκνχ. 1.2.6.3 Nissan Bosch. Απ ηε κεξηά ηεο ε Nissan είλαη ε ηειεπηαία ηαπσληθή εηαηξεία πνπ παξνπζίαζε (πξφζθαηα) ηε δηθή ηεο πξφηαζε ζην ζέκα κε έλαλ εμαθχιηλδξν, ζε δηάηαμε V, θηλεηήξα κε ρσξεηηθφηεηα 2.987 θ.εθ. Έρνληαο ζρεδηάζεη έλα δηαθνξεηηθφ θαη πην ξερφ ζάιακν θαχζεο ζε ζρέζε κε απηνχο ηεο Toyota θαη ηεο Mitsubishi, νη κεραληθνί ηεο εηαηξείαο ηνπνζέηεζαλ ην κπεθ απέλαληη απφ ηηο βαιβίδεο εηζαγσγήο δηαθνξνπνηψληαο ζεκαληηθά ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν δεκηνπξγείηαη ην θηικ ηνπ θαπζίκνπ. Σν απνηέιεζκα ηεο επηινγήο ηνπο απηήο ήηαλ ε δεκηνπξγία ελφο πην νκνηνγελνχο κείγκαηνο γχξσ απφ ην κπνπδί θαη ε πην ζηαζεξή δηάδνζε ηεο θιφγαο πξνο ηηο πιεπξέο ηνπ θπιίλδξνπ. Ο ζρεδηαζκφο ησλ απιψλ πάλησο βαζίζηεθε ζηελ εκπεηξία ηνπ αγσληζηηθνχ θηλεηήξα R390GTI, ν νπνίνο απνδείρηεθε ηδηαίηεξα αληαγσληζηηθφο ζηνλ αγψλα ηνπ Man ηνπ 1997. Απνδίδνληαο ηζρχ γχξσ ζηνπο 250 ίππνπο, θαηαθέξλεη λα θηλεί άλεηα ηα 1.600 θηιά ηνπ Infinity Q45 ζην νπνίν έρεη ηνπνζεηεζεί, επηηπγράλνληαο κέζε θαηαλάισζε 11,2 ιίηξα/100 ρικ., ηηκή θαηά 20% ρακειφηεξε ζε ζρέζε κε απηή πνπ έρεη ην ίδην κνληέιν φηαλ ρξεζηκνπνηεί ην ζπκβαηηθφ θηλεηήξα. Απ ηελ πιεπξά ηεο επξσπατθήο βηνκεραλίαο, ε Bosch έρεη λα παξνπζηάζεη έλα αλάινγν ζχζηεκα άκεζνπ ςεθαζκνχ, ην νπνίν πξνβιέπεηαη λα ρξεζηκνπνηεζεί ζηα απηνθίλεηα ηεο επφκελεο δεθαεηίαο. Αθνινπζψληαο ηα ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 30

βήκαηα ησλ Ηαπψλσλ, πεξηιακβάλεη κηα αληιία πςειήο πίεζεο θαη η αλάινγα ειεθηξνκαγλεηηθά αθξνθχζηα ηα νπνία ςεθάδνπλ ην θαχζηκν κε πίεζε πνπ θηάλεη ηα 120 bar. Ζ θεληξηθή κνλάδα Motronic ME7 θξνληίδεη γηα ηε βέιηηζηε ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο κε ηε ζπκβνιή ησλ πεξηθεξεηαθψλ αηζζεηήξσλ. Αθφκα φκσο δελ ππάξρεη πξαθηηθή ιχζε γηα ηε κείσζε ησλ νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ. 1.2.6.4 VW ην παηρλίδη ησλ θηλεηήξσλ άκεζνπ ςεθαζκνχ έρεη κπεη δπλακηθά θαη ε Audi, ε νπνία ελζσκαηψλεη ηε ζπγθεθξηκέλε ηερλνινγία ζ φια ηα θηλεηήξηα ζχλνια πνπ ήδε θηλνχλ, ή πξφθεηηαη λα θηλήζνπλ ζην άκεζν κέιινλ, ηα κνληέια ηεο. Δπί ηνπ πξνθεηκέλνπ, κάιηζηα, κε ηδηαίηεξν ελδηαθέξνλ αλακέλνπκε ηελ ππεξηξνθνδνηνχκελε εθδνρή ηνπ 2ιηηξνπ FSI ησλ Α3 θαη Golf V, πνπ ζ απνδίδεη 200 ίππνπο Αλεμάξηεηα φκσο απ απηφ, ηα πξψηα δείγκαηα ησλ πςειψλ δπλαηνηήησλ ηνπ Γεξκαλνχ θαηαζθεπαζηή ζηνλ ηνκέα απηφ έρνπλ ήδε θαλεί απφ ηνλ πξνθιεηηθφ θηλεηήξα ηνπ concept car Al2. Σν 3θχιηλδξν ζχλνιν ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ κνληέινπ έρεη ρσξεηηθφηεηα κφιηο 1.196 θ.εθ., δηαζέηεη πέληε βαιβίδεο αλά θχιηλδξν (ηξεηο εηζαγσγήο θαη δχν εμαγσγήο) θαη απνδίδεη 76 ίππνπο, ελψ ε θαηαλάισζή ηνπ είλαη θαηά 15-20% ρακειφηεξε απφ απηή ελφο αληίζηνηρνπ ζπκβαηηθνχ θηλεηήξα. Έρνληαο ηνπνζεηήζεη ηηο βαιβίδεο ζε κηθξή πεξηερφκελε γσλία, νη ζρεδηαζηέο ηνπ δεκηνχξγεζαλ έλαλ θηλεηήξα άκεζνπ ςεθαζκνχ κε επίπεδν ζάιακν θαχζεο, επηηπγράλνληαο έηζη ην ζηξνβηιηζκφ πνπ απαηηείηαη γηα ηελ θαιχηεξε αλάκημε ηνπ θαπζίκνπ κείγκαηνο γχξσ απφ ην κπνπδί. Όζνλ αθνξά ηα εθπεκπφκελα θαπζαέξηα, απηά είλαη ζαθψο ρακειφηεξα κε ηε ρξήζε εμειηγκέλσλ θαηαιπηψλ, ελψ, εηδηθά γηα ηα νμείδηα ηνπ αδψηνπ, ρξεζηκνπνηείηαη έλαο επηπιένλ θαηαιχηεο DeNOx (εηθφλα 1.8). 1.2.6.5 BMW. Δμίζνπ θαηλνηνκηθή είλαη θαη ε επεξρφκελε πξφηαζε ηεο BMW, ε νπνία παξνπζίαζε ζηελ πξφζθαηε Έθζεζε ηεο Φξαλθθνχξηεο έλαλ επαλαζηαηηθφ ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 31

θηλεηήξα άκεζνπ ςεθαζκνχ, πνπ ρξεζηκνπνηεί σο θαχζηκν ην πδξνγφλν! χκθσλα κε ηα έσο ηψξα ζηνηρεία, πξφθεηηαη γηα έλα 12θχιηλδξν κεραληθφ ζχλνιν πδξνγφλνπ ρσξεηηθφηεηαο 6,0 ιίηξσλ ε ηζρχο ηνπ νπνίνπ αλέξρεηαη ζηνπο 231 ίππνπο. 1.2.7 Πξνβιήκαηα ησλ ζπζηεκάησλ άκεζνπ ςεθαζκνύ. Σα πξνβιήκαηα ζηελ πξάμε παξά ην γεγνλφο φηη ε ηερλνγλσζία ζην ζέκα ησλ θηλεηήξσλ άκεζνπ ςεθαζκνχ έρεη αλαπηπρζεί ηδηαίηεξα ηα ηειεπηαία ρξφληα, νη ηειεπηαίνη είλαη δχζθνιν λα βξνπλ επξχ πεδίν εθαξκνγήο, αλ δελ μεπεξαζηνχλ πξνεγνπκέλσο νξηζκέλα ζεκαληηθά εκπφδηα. Σν θπξηφηεξν είλαη απηφ ηεο επεμεξγαζίαο ησλ νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ, ηνκέαο ζηνλ νπνίν νη θαηαιχηεο θαηαθξάηεζεο ησλ ξχπσλ απηψλ είλαη ε κφλε ιχζε. ηα κείνλ ηνπο ζπγθαηαιέγεηαη ηφζν ε ιεηηνπξγηθφηεηα φζν θαη ε καθξνδσία ηνπο, νη νπνίεο επεξεάδνληαη αξλεηηθά απφ ην ζείν πνπ πεξηέρεηαη ζηα θαχζηκα. ήκεξα, ην κέγηζην επηηξεπφκελν φξην είλαη ηα 30 ppm, θάηη φκσο πνπ δπζθνιεχνληαη λα επηηχρνπλ νη εηαηξείεο πεηξειαηνεηδψλ. Δπίζεο ππάξρνπλ ζνβαξά εξσηήκαηα γηα ηελ αμηνπηζηία θαη ηε καθξνβηφηεηα ησλ ζπζηεκάησλ ηξνθνδνζίαο, ηα νπνία ραξαθηεξίδνληαη απφ πνιππινθφηεηα θαη κεγάιεο απαηηήζεηο ειεθηξηθήο ηζρχνο ζηα κπεθ θαη ζηελ αληιία. Σέινο, ε απμεκέλε ηζρχο πνπ απνδίδνπλ ελδερνκέλσο ζα επηθέξεη θαη κεγαιχηεξε θζνξά ζηνπο θηλεηήξεο, θάηη φκσο πνπ αθφκα δελ κπνξεί λα εθηηκεζεί κε αθξίβεηα. Κηλεηήξεο ληίδει Πεξλψληαο ηψξα ζηνπο πεηξειαηνθηλεηήξεο, ζα πξέπεη λα αλαθεξζνχκε ζε κηα κηθξή επαλάζηαζε ε νπνία ζπληειέζηεθε κε ηελ εθαξκνγή ηεο ηερλνινγίαο common rail (θνηλή γξακκή ηξνθνδνζίαο). Μέρξη ζήκεξα ζηνπο ζπκβαηηθνχο πεηξειαηνθηλεηήξεο, άκεζνπ ςεθαζκνχ ή κε πξνζάιακν, ε παξνρή ηνπ θαπζίκνπ ζηα κπεθ γηλφηαλ κέζσ ηεο αληιίαο, ε νπνία ήηαλ κεραληθή ή ειεθηξνληθά ειεγρφκελε. Σα δε κεραληθά κπεθ ήηαλ ζπλδεδεκέλα μερσξηζηά ην θαζέλα κε ηελ αληιία θαη ςέθαδαλ θαχζηκν θάζε θνξά πνπ ν δηαλνκέαο έζηειλε παικφ θαπζίκνπ ζε θάπνην απφ απηά. Ζ αληιία ήηαλ ζπλδεδεκέλε κε ην ζηξφθαιν ηνπ θηλεηήξα, κε απνηέιεζκα ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 32

ε πίεζε ηνπ θαπζίκνπ λα απμάλεηαη αλάινγα κε ηηο ζηξνθέο ηνπ θηλεηήξα θαη λα θπκαίλεηαη κεηαμχ ησλ 350 θαη 1.600 bar. Δίλαη πξνθαλέο φηη ην ζχζηεκα απηφ παξνπζηάδεη πεξηνξηζκέλεο δπλαηφηεηεο γηα ηε βειηίσζε ηεο απφδνζεο ηνπ θηλεηήξα θαη ησλ εθπεκπφκελσλ θαπζαεξίσλ. ςεθαζκνύ. 1.2.8 Common Rail - Νέα ηερλνινγία ζηα ζπζηήκαηα άκεζνπ ηνπο λένπο θηλεηήξεο ην παξαπάλσ πξφβιεκα ιχλεηαη απ ηε ζηηγκή πνπ, πιένλ, ε αληιία αλεμαξηεηνπνηείηαη απ ηνλ θηλεηήξα θαη δνπιεχεη απηφλνκα, απιά δεκηνπξγψληαο ηελ πίεζε θαη ηελ παξνρή ηνπ θαπζίκνπ φπσο ζηνπο βελδηλνθηλεηήξεο. Δπίζεο, ηα κπεθ ςεθαζκνχ δελ είλαη πιένλ κεραληθά, αιιά ειεθηξηθά θη ειέγρνληαη θαηεπζείαλ απ ηνλ θεληξηθφ ππνινγηζηή ηνπ θηλεηήξα, ηφζν σο πξνο ηε ρξνληθή ζηηγκή πνπ ζα ιεηηνπξγήζνπλ, φζν θαη σο πξνο ην ρξνληθφ δηάζηεκα πνπ ζα παξακείλνπλ αλνηρηά. Ζ δηαλνκή ηνπ θαπζίκνπ γίλεηαη κέζσ ελφο απινχ παξνρήο θαπζίκνπ ζηνλ νπνίν είλαη ζπλδεδεκέλα φια καδί. Σα βαζηθά πιενλεθηήκαηα ηνπ ζπζηήκαηνο common rail (εηθφλα 1.10) είλαη ε δηαηήξεζε ζηαζεξήο θαη πςειήο πίεζεο θαπζίκνπ ζηνλ απιφ παξνρήο, αθφκα θαη κε ρακειέο ηηκέο θνξηίνπ. Έηζη ππάξρεη ε δπλαηφηεηα ηνπ ςεθαζκνχ ηεο αθξηβνχο πνζφηεηαο θαπζίκνπ, ε νπνία θαζνξίδεηαη απφ ηελ πίεζή ηνπ ζηνλ απιφ παξνρήο θαη απφ ην ρξνληθφ δηάζηεκα πνπ παξακέλνπλ αλνηρηά ηα κπεθ. Σν πξνθαλέο απνηέιεζκα είλαη ε επίηεπμε κεγαιχηεξεο νηθνλνκίαο, κηαο θαη έηζη απνθεχγεηαη ν ςεθαζκφο παξαπαλίζηνπ θαπζίκνπ, ην νπνίν ζα έβγαηλε άθαπζην απφ ηελ εμάηκηζε. Παξάιιεια, ε βειηίσζε ηεο απφδνζεο ηνπ θηλεηήξα επηθέξεη αχμεζε ηεο απνδηδφκελεο ηζρχνο θαη ξνπήο. ηα αξλεηηθά ηνπ ζπζηήκαηνο ζπγθαηαιέγεηαη ε αχμεζε ησλ εθπεκπφκελσλ νμεηδίσλ ηνπ αδψηνπ σο απνηέιεζκα ηεο πςειήο ζεξκνθξαζίαο πνπ αλαπηχζζεηαη ζην εζσηεξηθφ ησλ θπιίλδξσλ. Σε ιχζε ζην πξφβιεκα πξνζθέξεη ν πηινηηθφο ςεθαζκφο (πξνςεθαζκφο), φπνπ, πξηλ απφ ηνλ θαλνληθφ ςεθαζκφ, ηα κπεθ αλνίγνπλ ζηηγκηαία ειεπζεξψλνληαο κηα κηθξή πνζφηεηα θαπζίκνπ, ε νπνία εμαηκίδεηαη αθαξηαία απνξξνθψληαο κέξνο ηεο ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 33

ζεξκνθξαζίαο ηνπ ζαιάκνπ θαχζεο. Έηζη, θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ θαλνληθνχ ςεθαζκνχ, ε έλαπζε ηνπ κείγκαηνο δελ επηθέξεη ζεκαληηθή αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο, κεηψλνληαο έηζη ζεκαληηθά ηα εθπεκπφκελα νμείδηα ηνπ αδψηνπ. Δπίζεο, κε ηνλ ηξφπν απηφ κεηψλνληαη νη απφηνκεο κεηαβνιέο ηεο πίεζεο πνπ δεκηνπξγνχλ ην έληνλν θξνηάιηζκα ησλ πεηξειαηνθηλεηήξσλ. Δηθφλα 1.10 Κηλεηήξαο Common Rail Παξά ην γεγνλφο φηη νη βαζηθέο αξρέο ηεο ηερλνινγίαο common rail ήηαλ γλσζηέο εδψ θαη αξθεηά ρξφληα, ε εθαξκνγή ηεο παξνπζίαδε αλππέξβιεηεο δπζθνιίεο. Σν θχξην πξφβιεκα ήηαλ ε θαηαζθεπή ησλ ειεθηξηθψλ κπεθ, ηα νπνία ζα έπξεπε λα είλαη ηδηαίηεξα αλζεθηηθά αιιά θαη κηθξά ζε κέγεζνο, γηα λα κπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ ζε πεηξειαηνθηλεηήξεο απηνθηλήησλ θαη κηθξψλ θνξηεγψλ. 1.2.8.1 Αλάπηπμε ηνπ πζηήκαηνο Common Rail από Bosch, Mercedes, Toyota. Ζ ηερλνινγία common rail βξήθε εθαξκνγή ζε νρήκαηα καδηθήο παξαγσγήο απφ κεγάιεο εηαηξείεο απηνθηλήησλ, φπσο είλαη γηα παξάδεηγκα ε Alfa Romeo, ε Toyota θαη ε Mercedes. Ξεθηλψληαο απφ ηελ ηηαιηθή, νη θαηλνχξγηεο 156 απνηέιεζαλ ηνλ πξψην ρξνληθά «θνξέα» ηνπ ζπζηήκαηνο, πνπ ε εηαηξεία νλνκάδεη Unijet. ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 34

Ζ ζπγθεθξηκέλε ηερλνινγία είλαη ην απνηέιεζκα ηεο ζπλεξγαζίαο ηεο Alfa Romeo κε ηελ Bosch, νη νπνίεο ηελ ηνπνζέηεζαλ ζε δχν πεηξειαηνθηλεηήξεο, ζ έλαλ 4θχιηλδξν 1,9 ιίηξσλ θαη απφδνζεο 105 ίππσλ θαη ζε έλαλ 5θχιηλδξν 2,4 ιίηξσλ κε κέγηζηε απφδνζε 136 ίππσλ. Σν απνηέιεζκα είλαη ηδηαίηεξα ελζαξξπληηθφ, αθνχ γηα παξάδεηγκα ζηνλ θηλεηήξα ησλ 2,4 ιίηξσλ, πέξα απφ ηελ αχμεζε ηεο ηζρχνο θαηά 10%, παξνπζηάδεηαη θαη 20% ρακειφηεξε θαηαλάισζε ζε ζρέζε κε ηνλ αληίζηνηρν ζπκβαηηθφ. Ζ πξφηαζε ηεο Mercedes παξνπζηάδεηαη ζηελ Α160 κε ηνπο λένπο 4θχιηλδξνπο, 16βάιβηδνπο ηνπξκπνληίδει. ηελ έθδνζε ρσξίο ελαιιάθηε ε απφδνζε ηνπ θηλεηήξα θηάλεη ηνπο 60 ίππνπο θαη ε κέζε θαηαλάισζε ηα 4,7 ιίηξα/100 ρικ., ελψ ζηελ έθδνζε κε ελαιιάθηε ε ηζρχο θηάλεη ηνπο 90 ίππνπο θαη ε κέζε θαηαλάισζε ηα 4,9 ιίηξα/100 ρικ. Όζνλ αθνξά ηα θαπζαέξηα, ε ξνή ηνπο πεξηνξίδεηαη απφ δχν νμεηδσηηθνχο θαηαιχηεο, ζε ζπλδπαζκφ κε έλα ηδηαίηεξα απνδνηηθφ ζχζηεκα αλαθχθισζεο ησλ θαπζαεξίσλ. Σέινο, ε άπνςε ηεο Toyota βξίζθεη εθαξκνγή ζε ηξεηο δηαθνξεηηθνχο θηλεηήξεο, έλαλ 1,5 ιίηξνπ γηα απηνθίλεηα πφιεο, έλα 2ιηηξν θη έλα 2,4. Υσξίο λα έρνπλ ηνπνζεηεζεί αθφκα ζε απηνθίλεην παξαγσγήο, εθηηκάηαη φηη ζα παξνπζηάδνπλ πεξίπνπ 30% κεγαιχηεξε νηθνλνκία, ελψ, ζηελ πεξίπησζε ηνπ κηθξνχ θηλεηήξα ζην απηνθίλεην πφιεο, ζα πξνζθέξεηαη θαηαλάισζε πνιχ θνληά ζην ζηφρν ησλ 3 ιίηξσλ/100 ρικ., θαζψο θαη κέρξη 40% κεγαιχηεξε ηζρχο. Παξάιιεια κε ηνπο θηλεηήξεο απηνχο, ε Toyota εμέιημε κηα γεληά θαηαιπηψλ λέαο ηερλνινγίαο κε θσδηθφ φλνκα DPNR (εηθφλα 1.10), θαηάιιεινπο γηα θηλεηήξεο ληίδει. Ο θαηαιχηεο DPNR ηνπνζεηείηαη πνιχ θνληά ζηελ πνιιαπιή εμαγσγήο, ελψ πην ρακειά, ζην ζσιήλα ηεο εμάηκηζεο, ηνπνζεηείηαη έλαο νμεηδσηηθφο θαηαιχηεο. Ο θαηαιχηεο DPNR έρεη ηελ ηδηφηεηα λα δεζκεχεη, εθηφο απφ ην ειεχζεξν νμπγφλν, θαη ηα νμείδηα ηνπ αδψηνπ. Όηαλ ν θηλεηήξαο ιεηηνπξγεί κε θησρφ κείγκα, ηα ζσκαηίδηα άλζξαθα θαίγνληαη αληηδξψληαο κε ην ειεχζεξν νμπγφλν. Όηαλ φκσο ην κείγκα είλαη ζηνηρεηνκεηξηθφ ή πινχζην θαη ην ειεχζεξν νμπγφλν ζηα θαπζαέξηα δελ είλαη αξθεηφ, ν θαηαιχηεο DPNR ειεπζεξψλεη νμείδηα ηνπ αδψηνπ, ηα νπνία δηαζπψληαη ζε αβιαβέο άδσην θαη νμπγφλν, πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ θαχζε ησλ ζσκαηηδίσλ. Με φια απηά επηηπγράλεηαη ε κείσζε ησλ ξχπσλ ησλ ΗΜΗΛΛΗΓΖ ΚΧΝΣΑΝΣΗΝΟ ειίδα 35