ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
Κυριακή 16 Μάη 2004
Σελ. /24
ΕΝΘΕΤΗ ΕΚΔΟΣΗ: "7 ΜΕΡΕΣ ΜΑΖΙ"
ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΨΕΚΑΣΜΟΥ ΚΑΥΣΙΜΟΥ
Σε αναζήτηση της τέλειας καύσης

Οι κινητήρες ψεκασμού καυσίμου, ψεκάζουν το καύσιμο μέσα στο εισερχόμενο ρεύμα αέρα. Το μείγμα μπαίνει στο θάλαμο καύσης σε περίπου ατμοσφαιρική πίεση. Το πάτημα του γκαζιού ανοίγει τη βαλβίδα ώστε να μπει περισσότερος αέρας και ο ηλεκτρονικός υπολογιστής κάνει το ακροφύσιο να ψεκάσει για λίγο περισσότερο. Για να ανταποκριθεί σε φορτία όπως η άνοδος σε λόφο ή η απότομη επιτάχυνση, ο υπολογιστής ρυθμίζει και το χρονισμό σπινθηρισμού.
Οι κινητήρες ψεκασμού καυσίμου, ψεκάζουν το καύσιμο μέσα στο εισερχόμενο ρεύμα αέρα. Το μείγμα μπαίνει στο θάλαμο καύσης σε περίπου ατμοσφαιρική πίεση. Το πάτημα του γκαζιού ανοίγει τη βαλβίδα ώστε να μπει περισσότερος αέρας και ο ηλεκτρονικός υπολογιστής κάνει το ακροφύσιο να ψεκάσει για λίγο περισσότερο. Για να ανταποκριθεί σε φορτία όπως η άνοδος σε λόφο ή η απότομη επιτάχυνση, ο υπολογιστής ρυθμίζει και το χρονισμό σπινθηρισμού.
«Ξέρετε, ο κινητήρας αυτού του σπορ μοντέλου διαθέτει και ψεκασμό πολλαπλών σημείων!», λέει ο πωλητής αυτοκινήτων στον υποψήφιο αγοραστή. Αλήθεια; Το ίδιο έχουν σχεδόν όλα τα μοντέλα επιβατικών αυτοκινήτων που κατασκευάζονται σήμερα. Η εξέλιξη στην κατασκευή αυτοκινήτων - αν και όχι αντίστοιχου ρυθμού με εκείνη των ηλεκτρονικών υπολογιστών - έχει οδηγήσει σε αυτοκίνητα που λίγο μοιάζουν με τα παλιότερα, όχι τόσο εξωτερικά, όσο εσωτερικά και κυρίως στον κινητήρα και τους άλλους μηχανισμούς που ενσωματώνουν.

Επί δεκαετίες, το «παλιό καλό» καρμπιρατέρ λειτουργούσε ουσιαστικά σαν ένα χωνί που επέτρεπε στη βενζίνη και τον αέρα να εισαχθούν μέσα στους κυλίνδρους του κινητήρα ενός αυτοκινήτου. Οι σπινθηριστές (μπουζί) πυροδοτούσαν το μείγμα προκαλώντας μικρές εκρήξεις που ωθούσαν τα έμβολα (πιστόνια). Το καρμπιρατέρ, λειτουργούσε αρκετά καλά, αλλά δυσκολευόταν να ελέγξει με ακρίβεια την αναλογία καυσίμου - αέρα και να καταμερίσει την καταναλωνόμενη βενζίνη ομοιόμορφα σε κάθε κύλινδρο. Ετσι, η κατανάλωση ήταν μεγαλύτερη, οι εκπομπές ρύπων επίσης μεγαλύτερες και η λειτουργία του κινητήρα είχε μια αισθητή τραχύτητα.

Στα τέλη της δεκαετίας του 1970 εμφανίστηκαν ηλεκτρονικά, που μπορούσαν να ελέγξουν την κατανομή καυσίμου. Επί αρκετά χρόνια, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων χρησιμοποιούσαν ψεκαστήρες καυσίμου με τροφοδοτικές βαλβίδες, που ουσιαστικά ήταν καρμπιρατέρ που ελέγχονταν από ηλεκτρονικό υπολογιστή. Η πραγματική πρόοδος ήρθε στα μέσα της δεκαετίας του 1980, καθώς στα νέα αυτοκίνητα άρχισαν να τοποθετούνται ψεκαστήρες πολλαπλών σημείων (ακροφύσια που παρείχαν με ακρίβεια το καύσιμο σε κάθε κύλινδρο). Η βενζίνη καιγόταν πολύ πιο ομοιόμορφα, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη οικονομία, αύξηση της ισχύος του κινητήρα και μείωση των εκπομπών ρύπων. Στη δεκαετία του 1990 τα τεχνολογικά ινία πήρε ο διαδοχικός ψεκασμός πολλαπλών σημείων (βλ. εικόνα στα αριστερά), όπου ο ηλεκτρονικός υπολογιστής του κινητήρα (δηλ. η ηλεκτρονική ανάφλεξη) έλεγχε πια κάθε ψεκαστήρα ξεχωριστά, για ακόμη καλύτερα αποτελέσματα. Κάθε βήμα αυτής της τεχνολογικής εξέλιξης απαίτησε πιο προχωρημένους ψεκαστήρες, αισθητήρες ανάδρασης και ηλεκτρονικούς υπολογιστές.

Οι κινητήρες απευθείας ψεκασμού στέλνουν το καύσιμο μέσα στο θάλαμο καύσης μετά το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής αέρα. Η βενζίνη εξατμίζεται καλύτερα απ' ό,τι στους κινητήρες συμβατικού ψεκασμού, αυξάνοντας την αποδιδόμενη ισχύ. Ο χρονισμός του ψεκασμού επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργεί με πολύ φτωχό μείγμα καυσίμου - αέρα, μειώνοντας την κατανάλωση. Οι μηχανές ντίζελ είναι επίσης «απευθείας», αλλά σ' αυτές η ανάφλεξη γίνεται από τη μεγάλη συμπίεση, χωρίς σπινθηριστή.
Οι κινητήρες απευθείας ψεκασμού στέλνουν το καύσιμο μέσα στο θάλαμο καύσης μετά το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής αέρα. Η βενζίνη εξατμίζεται καλύτερα απ' ό,τι στους κινητήρες συμβατικού ψεκασμού, αυξάνοντας την αποδιδόμενη ισχύ. Ο χρονισμός του ψεκασμού επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργεί με πολύ φτωχό μείγμα καυσίμου - αέρα, μειώνοντας την κατανάλωση. Οι μηχανές ντίζελ είναι επίσης «απευθείας», αλλά σ' αυτές η ανάφλεξη γίνεται από τη μεγάλη συμπίεση, χωρίς σπινθηριστή.
Η βελτίωση του ελέγχου του καυσίμου ήταν η κινητήρια δύναμη της μακράς διαδρομής από τα καρμπιρατέρ ως τις πιο προχωρημένες μορφές ψεκασμού καυσίμου. Η εξέλιξη φαίνεται τώρα ότι θα είναι προς την κατεύθυνση του απευθείας ψεκασμού, κατά τον οποίο η βενζίνη στέλνεται κατευθείαν μέσα στον κύλινδρο, χωρίς να αναμειχθεί πιο πριν με αέρα. Οι μηχανικοί των αυτοκινητοβιομηχανιών ψάχνουν να βρουν τρόπους για να βελτιώσουν το σχήμα του αεροζόλ καυσίμου που δημιουργείται, τους στροβιλισμούς και τη διαστρωμάτωση του καυσίμου μέσα στον κύλινδρο, ώστε να μεγιστοποιηθεί η απόδοση και να μειωθούν οι ρύποι.

Οι μηχανές απευθείας ψεκασμού λειτουργούν σε υψηλότερες πιέσεις, γεγονός που έχει σαν παρενέργεια να αυξάνεται η παραγωγή οξειδίων του αζώτου. Πάντως, κάποια πρώτα μοντέλα με αυτή την τεχνολογία διατίθενται ήδη προς πώληση στις εκθέσεις αυτοκινήτων της Ευρώπης και της Ιαπωνίας.

Η βελτίωση μιας σημαντικής τεχνολογίας, που βρίσκεται στην καρδιά της παραγωγής, όπως η τεχνολογία των τετράχρονων κινητήρων, θα ήταν σκόπιμη σε οποιοδήποτε κοινωνικοοικονομικό σύστημα. Ομως, μόνο όταν στερέψει το εκμεταλλεύσιμο πετρέλαιο στον κόσμο και αναπτυχθούν οι τεχνολογίες κινητήρων με εναλλακτικά καύσιμα (π.χ. υδρογόνο), θα μάθουμε πραγματικά πόσο δύσκολο ήταν να προχωρήσουν και πόσο τις εμπόδιζαν όλα αυτά τα χρόνια τα συμφέροντα του κεφαλαίου των πετρελαίων.


Ο κύκλος τεσσάρων χρόνων χρησιμοποιείται ουσιαστικά από όλες τις μηχανές αυτοκινήτων για να περιστρέφει το στροφαλοφόρο άξονα, που με τη σειρά του περιστρέφει τους τροχούς. Η βαλβίδα εισόδου ανοίγει και μπαίνει αέρας και βενζίνη, καθώς το πιστόνι υποχωρεί. Το ανερχόμενο πιστόνι συμπιέζει το μείγμα και ο σπινθηριστής το πυροδοτεί. Η έκρηξη ωθεί το πιστόνι προς τα κάτω. Η βαλβίδα εξόδου ανοίγει ώστε να βγουν τα καυσαέρια καθώς ανεβαίνει το πιστόνι.
Ο κύκλος τεσσάρων χρόνων χρησιμοποιείται ουσιαστικά από όλες τις μηχανές αυτοκινήτων για να περιστρέφει το στροφαλοφόρο άξονα, που με τη σειρά του περιστρέφει τους τροχούς. Η βαλβίδα εισόδου ανοίγει και μπαίνει αέρας και βενζίνη, καθώς το πιστόνι υποχωρεί. Το ανερχόμενο πιστόνι συμπιέζει το μείγμα και ο σπινθηριστής το πυροδοτεί. Η έκρηξη ωθεί το πιστόνι προς τα κάτω. Η βαλβίδα εξόδου ανοίγει ώστε να βγουν τα καυσαέρια καθώς ανεβαίνει το πιστόνι.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»



Ο καθημερινός ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ 1 ευρώ