Κινητήρες άμεσου ψεκασμού

Την επόμενη πενταετία αναμένεται  μια σημαντική αύξηση των κινητήρων αμέσου ψεκασμού κατά 40% έως 50%.

Κατά την εξέλιξη κινητήρων ο απώτερος στόχος είναι η μείωση κατανάλωσης καυσίμου και κατά συνέπεια η μείωση εκπομπών ρύπων.

Με το σύστημα άμεσου ψεκασμού επιτυγχάνεται μια εξοικονόμηση καυσίμου μέχρι και 15% συγκριτικά με έναν αντίστοιχο κινητήρα με ψεκασμό στον αυλό εισαγωγής.

Οι εκπομπές υδρογονανθράκων, οξειδίων του αζώτου και μονοξείδιου του άνθρακα μειώνονται μέσω ενός τριοδικού καταλύτη μέχρι και 99%.
Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) όμως, που δημιουργείται κατά την καύση και είναι υπεύθυνο για το φαινόμενο του θερμοκηπίου, μπορεί να μειωθεί μόνο μέσω της μείωσης κατανάλωσης καυσίμου.


Δυστυχώς όμως αυτό δεν είναι εφικτό σε συστήματα με εξωτερική δημιουργία μείγματος (ψεκασμός στον αυλό εισαγωγής).

Γιατί άμεσος ψεκασμός βενζίνης;

Ο πιο σημαντικός στόχος κατά την εξέλιξη κινητήρων είναι να κρατηθούν όσο το δυνατόν πιο χαμηλά η κατανάλωση καυσίμου και οι εκπομπές καυσαερίων.
Με το σύστημα άμεσου ψεκασμού  επιτυγχάνεται μια εξοικονόμηση καυσίμου μέχρι και 15% συγκριτικά με έναν αντίστοιχο κινητήρα με ψεκασμό στον αυλό εισαγωγής. Γι' αυτό το λόγο  οι βενζινοκινητήρες με σύστημα άμεσου ψεκασμού κερδίζουν συνεχώς έδαφος. 

Τα σημαντικά πλεονεκτήματα  ενός κινητήρα άμεσου ψεκασμού είναι:

  • Το κόστος διαχείρισης αυτοκινήτου μειώνεται λόγω μείωσης κατανάλωσης καυσίμου και λόγω της φορολογικής απαλλαγής αυτοκινήτων με χαμηλές εκπομπές ρύπων,
  • Μικρότερη μόλυνση του περιβάλλοντος λόγω λιγότερων εκπομπών βλαβερών ρύπων και
  • Eξοικονόμηση αποθεμάτων καύσιμης ύλης.

Γιατί όμως ο άμεσος ψεκασμός καυσίμου εφαρμόζεται  τα τελευταία  χρόνια αν και η τεχνολογία είναι γνωστή πολλά χρόνια νωρίτερα;

Δύο είναι οι βασικοί λόγοι της καθυστέρησης της τεχνολογίας του άμεσου ψεκασμού:

1) Ένα από τα βασικά προβλήματα στον άμεσο ψεκασμό καυσίμου είναι η επεξεργασία καυσαερίων. Στη λειτουργία κατευθυνόμενου ψεκασμού και στην ομογενή λειτουργία φτωχού μείγματος, τα οξείδια του αζώτου που δημιουργούνται κατά την καύση δεν μπορούν να διασπαστούν από έναν συμβατικό τριοδικό καταλύτη σε καθαρό άζωτο. Αυτό έγινε εφικτό με την εξέλιξη του καταλύτη ΝΟχ (οξειδίων του αζώτου) και έτσι πληρούνται οι προδιαγραφές καυσαερίων EU4. Σε αυτόν τον καταλύτη συλλέγονται τα οξείδια του αζώτου και μετατρέπονται με τη βοήθεια συγκεκριμένων συνθηκών σε άζωτο.
2) Ένας άλλος λόγος είναι το πρόβλημα του θείου στο καύσιμο. Λόγω της χημικής του ομοιότητας με τα οξείδια του αζώτου, το θείο αποθηκεύεται επίσης στον καταλύτη ΝΟχ και καταλαμβάνει εκεί τις κυψέλες που προορίζονται για την αποθήκευση των οξειδίων του αζώτου. Όσο περισσότερο θείο υπάρχει στο καύσιμο τόσο συχνότερα θα πρέπει ο καταλύτης οξειδίων αζώτου να αναγεννάται, κάτι το οποίο απαιτεί παραπάνω καύσιμο.

Συστήματα κινητήρων αμέσου ψεκασμού.

Ένα από τα βασικά συστήματα των κινητήρων αμέσου ψεκασμού είναι το σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου. Το σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου διαχωρίζεται σε ένα κύκλωμα χαμηλής και ένα κύκλωμα υψηλής πίεσης καυσίμου. Επιπροσθέτως διοχετεύεται καύσιμο για καύση και από την  μονάδα κάνιστρου ενεργού άνθρακα η οποία αποθηκεύει τις αναθυμιάσεις του ρεζερβουάρ.
Στην  συνέχεια περιγράφεται ένα σύστημα τροφοδοσίες καυσίμου άμεσου ψεκασμού από τον κινητήρα 3,6l FSI της Skoda.

Σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου χαμηλής και υψηλής πίεσης κινητήρα άμεσου ψεκασμού.

Τροφοδοσία καυσίμου

Σύστημα χαμηλής πίεσης καυσίμου
Η ηλεκτρική αντλία παροχής καυσίμου διοχετεύει το καύσιμο μέσω του φίλτρου καυσίμου με τον ρυθμιστή πίεσης στο σωληνάκι χαμηλής πίεσης και από εκεί στην αντλία καυσίμου υψηλής πίεσης. Γι’ αυτό η αντλία παροχής καυσίμου ενεργοποιείται από τον εγκέφαλο του κινητήρα μέσω του εγκεφάλου της αντλίας καυσίμου. Ανάλογα με τις ανάγκες η αντλία παροχής καυσίμου δημιουργεί στο σωληνάκι χαμηλής πίεσης μία πίεση μεταξύ 2 και 5 bar.

Λειτουργία
Ο αισθητήρας χαμηλής πίεσης καυσίμου βρίσκεται στο σωληνάκι χαμηλής πίεσης και διαβιβάζει στον εγκέφαλο του κινητήρα την τρέχουσα πίεση του καυσίμου. Ο εγκέφαλος του κινητήρα με βάση αυτή την πληροφορία συγκρίνει την τρέχουσα πίεση με τις τρέχουσες απαιτήσεις πίεσης καυσίμου.

Αν η τρέχουσα πίεση καυσίμου δεν επαρκεί για να καλύψει τις τρέχουσες ανάγκες καυσίμου, ο εγκέφαλος του κινητήρα διεγείρει την αντλία καυσίμου. Αυτή διεγείρει στη συνέχεια την αντλία παροχής καυσίμου, η οποία αυξάνει την πίεση εργασίας.

Σε περίπτωση μείωσης των απαιτήσεων καυσίμου μειώνεται αντίστοιχα και η πίεση εργασίας της αντλίας παροχής καυσίμου.
Με σβηστό τον κινητήρα η βαλβίδα πίεσης διατηρεί την πίεση του καυσίμου στο σωληνάκι χαμηλής πίεσης. Σε περίπτωση που σπάσει το σωληνάκι, τότε η βαλβίδα πίεσης εμποδίζει την διαφυγή του καυσίμου από το ρεζερβουάρ.

Η ασφαλιστική βαλβίδα πίεσης στο ρεζερβουάρ καυσίμου ανοίγει στην πίεση των 6,4 bar και εμποδίζει έτσι την δημιουργία πολύ υψηλής πίεσης καυσίμου στο σωληνάκι χαμηλής πίεσης. Έτσι το πλεονάζον καύσιμο μπορεί να τρέξει στο θάλαμο της αντλίας καυσίμου.

Αντλία υψηλής πίεσης καυσίμου.Σύστημα υψηλής πίεσης καυσίμου

Αισθητήρας υψηλής πίεσης καυσίμου
Ο αισθητήρας πίεσης καυσίμου (υψηλή πίεση) είναι τοποθετημένος στον κατανεμητή καυσίμου της συστοιχίας κυλίνδρων 2 και παρέχει πληροφορίες στον εγκέφαλο του κινητήρα για την τρέχουσα πίεση του καυσίμου στο σωλήνα υψηλής πίεσης.

Ρυθμιστική βαλβίδα πίεσης καυσίμου
Η ρυθμιστική βαλβίδα πίεσης βρίσκεται στην αντλία υψηλής πίεσης καυσίμου και ανάλογα με το σήμα του εγκεφάλου του κινητήρα ρυθμίζει την πίεση στο σωλήνα υψηλής πίεσης.

Ασφαλιστική βαλβίδα
Η ασφαλιστική βαλβίδα βρίσκεται στον κατανεμητή καυσίμου στη συστοιχία κυλίνδρων.
Η βαλβίδα επιτρέπει την διέλευση του καυσίμου στο σωληνάκι χαμηλής πίεσης, όταν η πίεση στο σωλήνα υψηλής πίεσης υπερβεί τα 120 bar.

Αντλία καυσίμου υψηλής πίεσης
Η αντλία καυσίμου υψηλής πίεσης είναι μία εμβολοφόρος αντλία και βρίσκεται στην κυλινδροκεφαλή. Παίρνει κίνηση από την αλυσίδα του εκκεντροφόρου και παράγει μέγιστη υψηλή πίεση καυσίμου 105 bar.

Μετάδοση κίνησης στην αντλία υψηλής πίεσης καυσίμου
Η μετάδοση κίνησης στην αντλία υψηλής πίεσης καυσίμου πραγματοποιείται από ένα γρανάζι με διπλά έκκεντρα.
Το διπλό έκκεντρο μέσω ενός τροχίσκου ενεργοποιεί το έμβολο της αντλίας, το οποίο δημιουργεί την υψηλή πίεση.

Σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου χαμηλής και υψηλής πίεσης.

Μπεκ ψεκασμού

Επειδή και στις δύο συστοιχίες κυλίνδρων τα μπεκ ψεκασμού είναι τοποθετημένα από την ίδια πλευρά, πρέπει οι κοιλότητες του εμβόλου να έχουν διαφορετική διαμόρφωση. Αυτό είναι απαραίτητο διότι τα μπεκ και οι βαλβίδες εισαγωγής στις δύο συστοιχίες κυλίνδρων είναι τοποθετημένα υπό διαφορετική γωνία.

Γωνία βαλβίδων εισαγωγής αέρα και εξαγωγής καυσαερίων.Εκτός από την ποσότητα και την διάρκεια ψεκασμού σημαντικό ρόλο παίζει επίσης και η μορφή και κατεύθυνση της δέσμης του καυσίμου.
Η κυλινδροκεφαλή του κινητήρα 3,6lt-FSI είναι από κράμα αλουμινίου-πυριτίου-χαλκού. Στην κυλινδροκεφαλή βρίσκεται η μετάδοση κίνησης της καδένας και η σταθερή σύνδεση της αντλίας καυσίμου υψηλής πίεσης καθώς και της αντλίας υποπίεσης.

Τα μπεκ ψεκασμού για τις δύο συστοιχίες των κυλίνδρων βρίσκονται στην πλευρά αναρρόφησης της κυλινδροκεφαλής. Οι οπές για τα μπεκ ψεκασμού των κυλίνδρων 1, 3 και 5 βρίσκονται πάνω από την φλάντζα της πολλαπλής εισαγωγής. Τα μπεκ ψεκασμού των κυλίνδρων 2, 4 και 6 εισάγονται στις οπές κάτω από την φλάντζα της πολλαπλής εισαγωγής.

Διαδικασία ομοιογενούς θέρμανσης καταλύτη Homogen-Split
Φάση γρήγορης προθέρμανσης καταλύτη.Έχει σαν σκοπό κατά την κρύα εκκίνηση την γρήγορη θέρμανση του καταλύτη σε θερμοκρασία λειτουργίας. Ο πρώτος ψεκασμός πραγματοποιείται κατά τον χρόνο αναρρόφησης, επιτυγχάνοντας έτσι ομοιόμορφη κατανομή του μείγματος αέρα-καυσίμου. Κατά τον δεύτερο ψεκασμό ψεκάζεται μία μικρή μόνο ποσότητα καυσίμου λίγο πριν το ΑΝΣ. Αυτό το μείγμα αέρα-καυσίμου καίγεται καθυστερημένα από αυτό του πρώτου ψεκασμού. Έτσι αυξάνεται η θερμοκρασία των καυσαερίων και ο καταλύτης θερμαίνεται γρηγορότερα σε θερμοκρασία λειτουργίας. Και η διαδικασία θέρμανσης του καταλύτη ελέγχεται από το σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου.

ΜΟΙΡΑΣΤΕΙΤΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΑΡΘΡΟ

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΙΔΕΕΑ

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ

Εφημερίδα
Το Συνεργείο του Αυτοκινήτου

 

Σαρανταπόρου 70
Χαλάνδρι, 15231 - Χάρτης

 

Τ 210 2825611, 210 6754419
F 210 2842420

 

info [at] tosynergeio.gr

 

 

Social Media

Facebook-color Instagram-color youtube-color Twitter linkedin