Κινητηρες αμεσου ψεκασμου...

[wastegate]

Μιας και μαλλον με καταραστηκε ο φιλος alex-q μας εκατσε μια εργασια για κινητηρες αμεσου ψεκασμου...Δεν ειναι τπτ σπουδαιο απλα μια εισαγωγη στους κινητηρες αμεσου ψεκασμου..
ΛΟΙΠΟΝ

Η τροφοδοσία με απευθείας ψεκασμό της βενζίνης μέσα στο θάλαμο καύσης (πιο γνωστή ως άμεσος ψεκασμός ) είναι ίσως το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα τεχνολογίας που ήταν πολύ μπροστά από την εποχή της όταν παρουσιάστηκε, με αποτέλεσμα στην πρώτη της απόπειρα να μην πείσει. Με την αναγέννησή του όμως στα μέσα της προηγούμενης δεκαετίας, δείχνει πλέον να αποκτά την αναγνώριση που της αξίζει. Η συντριπτική πλειονότητα των αυτοκινητοβιομηχανιών έχει αυτή τη στιγμή βενζινοκινητήρες άμεσου ψεκασμού στη γκάμα της και όσες δεν έχουν σπεύδουν άρον-άρον να εξελίξουν , ανίατε αγοράζοντας και έτοιμη τεχνογνωσία.
Έτσι το group VW έχει τους κινητήρες FSI (Fuel Stratified Injection), η Alfa Romeo τους JTS ( Jet Thrust Stoiciometric ) , η Mazda τους DISI (Direct Injection Spark Ignition), η Renault τους IDE (Injection Direct Essence), η Mitsubishi τους GDI (Gasoline Direct Injection) , η Ford τους SCI (Smart Charge Injection) ,η Mercedes τους CGI (stratified-Charged Gasoline Injection) και η Porsche τους DFI (Direct Fuel Injection) στο ανανεωμένο Cayenne.
Εδώ πρέπει να επισημάνουμε ότι η διαφορετική ονομασία που υιοθετεί ο κάθε κατασκευαστής δεν σημαίνει και ουσιαστικές διαφοροποιήσεις στην υλοποίηση του συστήματος άμεσου ψεκασμού που χρησιμοποιεί το αντίθετο μάλιστα. Στις περισσότερες περιπτώσεις οι κατασκευαστές πρακτικά αγοράζουν έτοιμο τα συστήματα τροφοδοσίας από τρίτους προμηθευτές με αποτέλεσμα να υπάρχου μεγάλη ομοιότητα από μάρκα σε μάρκα. Κάτι που προκαλεί εντυπώσεις είναι ο σχεδόν τέλειος ‘’συγχρονισμός’’ των κατασκευαστών αφού στα μέσα της δεκαετίας του 90 σχεδόν καμία εταιρία δεν είχε κινητήρα άμεσου ψεκασμού στη γκάμα της , ενώ μια δεκαετία μετά έχουν σχεδόν όλες

Ταυτόχρονα όμως οι απαιτήσεις σε ισχύ παραμένουν αμείωτες τόσο λόγω του συνεχώς αυξανόμενου βάρους των σύγχρονων αυτοκινήτων αλλά και διότι τα ‘’γρήγορα’’ ένστικτα των οδηγών δεν έχουν εκλείψει. Ο γόρδιος δεσμός για τους κατασκευαστές είναι προφανής: πως καταφέρνεις να φτιάξεις ένα κινητήρα που είναι καθαρότερος και οικονομικότερος από τους προκατόχους του και ταυτόχρονα αρκετά ισχυρότερος? Στην προσπάθεια τους να δώσουν λύση διλήμματα του μέλλοντος, αναγκάστηκαν να στραφούν στο παρελθόν και συγκεκριμένα στην ξεχασμένη τεχνολογία του άμεσου ψεκασμού η οποία είχε κάνει τα πρώτα της βήματα στα αυτοκίνητα πριν από μισό αιώνα και βάλε.

Για να είμαστε ακριβείς, ο άμεσος ψεκασμός έχει τις ρίζες του στους αεροπορικούς κινητήρες της δεκαετίας του 30. Εκεί χρησιμοποιήθηκε προκειμένου να αντιμετωπίσουν τα προβλήματα παγώματος του καυσίμου και ο κίνδυνος φωτιάς στα καρμπιρατέρ των εμβολοφόρων κινητήρων των αεροσκαφών της εποχής. Το πρώτο παράδειγμα αεροπορικού κινητήρα άμεσου ψεκασμού ήταν ο 24κύλινδρος σε διάταξη Χ κινητήρας της Daimer Benz το 1937, ενώ λίγο αργότερα χρησιμοποιήθηκε και στους 9κύλινδρους ακτινικούς κινητήρες της BMW που τοποθετούνταν στα Junkers Ju52.
Στα αυτοκίνητα , ο άμεσος ψεκασμός πέρασε τη δεκαετία του 50. Το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής με άμεσο ψεκασμό ήταν το δίτροχο Gutbrod 600 Superior του 1952, ενώ το 1954 άμεσος ψεκασμός χρησιμοποιήθηκε και στον κινητήρα του μεγαλύτερου αδερφού του , του Goliath GP 700E των 700cc. Την ίδια χρονιά παρουσιάστηκε η Mercedes 300SL Gullwing, που σηματοδότησε και την πρώτη εφαρμογή του άμεσου ψεκασμού σε τετράχρονο κινητήρα αυτοκινήτου. Ο τρίλιτρος εξακύλινδρος Μ198/11 της 300SL απέδιδε 215Ρς και χρησιμοποιούσε ένα αμιγώς μηχανικό σύστημα άμεσου ψεκασμού της Bosch, χωρίς κανενός είδους ηλεκτρικό ή ηλεκτρονικό έλεγχο. Τα πρώτα συστήματα άμεσου ψεκασμού ήταν εξαιρετικά ακριβά και πολύπλοκα. Συν τοις άλλοις, λίγο αργότερα άρχισε να αναπτύσσεται η τεχνολογία του έμμεσου ψεκασμού, η οποία για αρκετές δεκαετίες υπερκάλυπτε όλες τις τότε απαιτήσεις των κατασκευαστών, με πολύ πιο λογικό κόστος. Έτσι ο άμεσος ψεκασμός μπήκε στο περιθώριο μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 90. Τότε οι ολοένα και αυστηρότερες νόρμες εκπομπής καυσαερίων οδήγησαν τις εταιρίες να επανεξετάσουν αυτόν τον ξεχασμένων τρόπο τροφοδοσίας. Το πρώτο σύγχρονο δείγμα άμεσου ψεκασμού των 90’ς θεωρείται ο κινητήρας 4G93 GDI της Mitsubishi που τοποθετήθηκαν στα Lancer/Legnum το 1996, για να ακολουθήσουν και οι άλλοι κατασκευαστές.

Όταν μιλάμε για άμεσο ψεκασμό σε βενζινοκινητήρα εννοούμε το σύστημα τροφοδοσίας στο οποίο η βενζίνη ψεκάζεται απευθείας μέσα στους θαλάμους καύσης. Αντίθετα στο συμβατικό ψεκασμό πολλαπλών σημείων ( MPI – Multi Point Injection ή PFI – Port Fuel Injection ) το καύσιμο ψεκάζεται στους αυλούς εισαγωγής του κινητήρα. Έτσι στους κινητήρες άμεσου ψεκασμού ο σχηματισμός του μείγματος γίνεται μέσα στο θάλαμο καύσης , σε αντίθεση με του κινητήρες έμμεσου ψεκασμού, όπου σχηματίζεται στους αυλούς εισαγωγής. Η πίεση τροφοδοσίας στα συστήματα άμεσου ψεκασμού είναι πολύ μεγαλύτερη από τα αντίστοιχα συστήματα έμμεσου ψεκασμού αφού στη μία περίπτωση μιλάμε για πίεσης στην περιοχή 50-200bar , ενώ στην δεύτερη συνήθως δεν ξεπερνάνε τα 3-4 bar. Το υπό πίεση καύσιμο ‘’αποθηκεύεται’’ μέσα στην ειδικά διαμορφωμένη μπεκιέρα και από εκεί καταλήγει μέσα στους κυλίνδρους. Από αυτή την απλή περιγραφή γίνεται φανερό ότι ο άμεσος ψεκασμός στους βενζινοκινητήρες μοιάζει πολύ με το σύστημα common rail των πετρελαιοκινητήρων.