Εισαγωγή στα συστήματα τροφοδοσίας κινητήρα

Εισαγωγή στα συστήματα τροφοδοσίας κινητήρα

Τροφοδοσία βενζινοκινητήρων

Στους κινητήρες Spark Ignition, πρέπει να σχηματιστεί ένα ομοιογενές και εύφλεκτο μείγμα αέρα/καυσίμου πριν από την έναρξη της καύσης.

Ο απλούστερος τρόπος για να επιτευχθεί ένα τέτοιο αποτέλεσμα είναι μέσω ενός καρμπυρατέρ, όπου ο εισερχόμενος αέρας διέρχεται από ένα λαιμό Venturi, το οποίο συνδέεται με μια δεξαμενή καυσίμου. Όσο υψηλότερη είναι η ροή μάζας αέρα, η υψηλότερη θα είναι η πτώση πίεσης στο λαιμό Venturi, και επομένως η ροή μάζας καυσίμου που αντλείται.

Ωστόσο, ένα τέτοιο σύστημα δεν επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο της αναλογίας αέρα/καυσίμου, καθώς είναι υποχρεωτικό να επιτευχθεί υψηλή απόδοση του καταλύτη καυσαερίων, και έτσι έχει αντικατασταθεί από ηλεκτρονικά ελεγχόμενα συστήματα ψεκασμού καυσίμου. Σε αυτά τα συστήματα, η ποσότητα του καυσίμου που εγχέεται στο ρεύμα αέρα μπορεί να ελεγχθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια επηρεάζοντας τη διάρκεια ανοίγματος των μπεκ (που μπορούν να θεωρηθούν ως ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες ενεργοποίησης/απενεργοποίησης).

Το καύσιμο μπορεί να εγχυθεί στην πολλαπλή εισαγωγής (Single Port Fuel Injection), σε κάθε θύρα εισαγωγής (Multiple Port Fuel Injection) ή απευθείας στον κύλινδρο (Direct Injection). Στην τελευταία περίπτωση, η έγχυση πρέπει να γίνει με μεγάλη προώθηση πριν από την έναρξη της καύσης, ώστε να επιτραπεί ο σχηματισμός ενός κατάλληλου μείγματος αέρα/καυσίμου.Ηλεκτρονική σειρά έγχυσης βενζίνης



Επιπλέον, ο Direct Injection μπορεί επίσης να επιτρέψει τη λειτουργία στρωματοποιημένης φόρτισης, κατά την οποία λαμβάνεται ένα στοιχειομετρικό μείγμα με έγχυση του καυσίμου κοντά στο μπουζί, λίγο πριν την έναρξη της καύσης, προκειμένου να είναι τοπικά πλούσιος και παγκοσμίως φτωχός. Η στρωματοποιημένη λειτουργία φόρτισης επιτρέπει τον έλεγχο της αναλογίας αέρα/καυσίμου να γίνεται μόνο χάρη στο σύστημα ψεκασμού και έτσι αποφεύγεται η ανάγκη στραγγαλισμού του κινητήρα σε μερικό φορτίο για καλύτερη απόδοση.

Χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά μπεκ, η ποσότητα του καυσίμου που ψεκάζεται είναι ανάλογη με τη διάρκεια εντολής του μπεκ ψεκασμού.Σύστημα ελέγχου άμεσου ψεκασμού βενζίνης (Continental)

Τροφοδοσία κινητήρων ντίζελ

Στους κινητήρες συμπιεσμένης ανάφλεξης, το καύσιμο συνήθως εγχέεται απευθείας στον κύλινδρο προς το τέλος της διαδρομής συμπίεσης (Περίπτωση άμεσου ψεκασμού).

Ωστόσο, για κινητήρες μικρού κυβισμού (κάτω από 0,5 λίτρα), όπου πρέπει να εγχυθούν μικρές ποσότητες καυσίμου, δύσκολα μπορεί να επιτευχθεί σωστή ψεκασμός καυσίμου σε μικρά σταγονίδια και ανάμιξη αέρα/καυσίμου, λόγω περιορισμών στην ελάχιστη διάμετρο οπής ακροφυσίου (ελάχιστη 0,1 mm ). Για αυτό κατηγορία κινητήρα αλλά και για παλιούς ντίζελ κινητήρες, Έμμεση έγχυση σε προθάλαμο, συνδεδεμένη με τον θάλαμο καύσης με στενή δίοδο, χρησιμοποιείται/χρησιμοποιήθηκε, επιτρέποντας καλύτερη και ταχύτερη ανάμειξη αέρα/καυσίμου, αλλά προκαλώντας αξιοσημείωτες απώλειες απόδοσης (Θερμικές απώλειες).

Για να επιτευχθεί άμεσος ψεκασμός χωρίς τεχνολογία common rail, το καύσιμο στέλνεται συνήθως υπό πίεση από μια αντλία έγχυσης στους σωλήνες των ακροφυσίων που μεταφέρουν καύσιμο στα ακροφύσια των μπεκ σε κάθε κυλινδροκεφαλή. Οι αντλίες έγχυσης καυσίμου τύπου διανομέα χρησιμοποιούνται συνήθως για κινητήρες αυτοκινήτων, καθώς η μέγιστη πίεση ψεκασμού είναι μόνο 750 bars, ενώ με τις αντλίες in-line, που χρησιμοποιούνται για μεγάλους κινητήρες, μπορούν να φθάσουν τα 1300 bar.

Ωστόσο, η ανάπτυξη ηλεκτρονικά ελεγχόμενων συστημάτων έγχυσης Common Rail, που επιτρέπουν τη διαίρεση του συμβάντος έγχυσης σε 2 ή περισσότερες έγχυση ανά κύκλο, έχει λύσει ζητήματα μετεπεξεργασίας ή θερμικών απωλειών, μειώνοντας έτσι σημαντικά την εξάπλωση των κινητήρων άμεσου ψεκασμού που χρησιμοποιούν μπεκ ψεκασμού ή Κινητήρες έμμεσου ψεκασμού.

Η ιδιαιτερότητα του συστήματος Common Rail σε σύγκριση με άλλα συστήματα έγχυσης είναι ότι όλα τα μπεκ τροφοδοτούνται μόνιμα από μια αντλία υψηλής πίεσης μέσω ενός συσσωρευτή που ονομάζεται Common Rail. Το ενδιαφέρον αυτού του συστήματος είναι ότι οι κύριες λειτουργίες του συστήματος έγχυσης λειτουργούν πιο κοντά στον θάλαμο καύσης. Σε προηγούμενα συστήματα, η μέτρηση καυσίμου, ο χρονισμός και η παραγωγή πίεσης πραγματοποιούνταν από την αντλία, ενώ με το common rail, η ενεργοποίηση του μπεκ αντιπροσωπεύει άμεσα το χρονισμό και τη μέτρηση του καυσίμου που επιτρέπει την καλύτερη ακρίβεια.

Επιπλέον, η αντλία υψηλής πίεσης που είναι υπεύθυνη για την παραγωγή πίεσης δεν εξαρτάται πλέον από τις στροφές του κινητήρα και την ποσότητα ψεκασμού. Στη συνέχεια, είναι ευκολότερο να βαθμονομήσετε την πίεση έγχυσης σύμφωνα με ένα δεδομένο σημείο λειτουργίας. Πράγματι, η υψηλή πίεση μπορεί να δημιουργηθεί ακόμη και σε χαμηλές στροφές κινητήρα λόγω της ανεξαρτησίας από τη ροπή (ποσότητα ψεκασμού) και την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα.

Όσον αφορά τα μπεκ, καθώς πιλοτικά είναι ηλεκτρονικά, υπάρχει η δυνατότητα διαχείρισης πολλών εγχύσεων (έως οκτώ ανά διαδρομή) και λεπτής ρύθμισης της ποσότητας και του χρονισμού. Τα μπεκ είναι πάντα υπό πίεση καθώς συνδέονται με τη ράγα.

Η γνώμη του Romain:

Τα συστήματα τροφοδοσίας γίνονται όλο και πιο περίπλοκα, τόσο για βενζινοκινητήρες όσο και για πετρελαιοκινητήρες. Για παράδειγμα, στους κινητήρες ντίζελ, για να έχουν αυξημένη πίεση καυσίμου και στη συνέχεια καλύτερη ψεκασμό, αναδύονται συστήματα που συνδυάζουν unit injector και common rail και μπορούν να φτάσουν τα 3000 bar. Πότε πιστεύετε ότι τα συστήματα έγχυσης θα φτάσουν στα φυσικά όρια; Θα αυξηθεί τόσο πολύ η πίεση του καυσίμου στους βενζινοκινητήρες;