Μπεκ
Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Πίνακας περιεχομένων |
[Επεξεργασία] Εγχυτήρες (μπεκ)
Ορισμός
Οι εγχυτήρες στα συστήματα έγχυσης καυσίμου είναι τα εξαρτήματα μέσω των οποίων το καύσιμο διασκορπίζεται στο θάλαμο καύσης των πετρελαιοκινητήρων. Είναι τα τελευταία εξαρτήματα στο σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου, παραλαμβάνουν το καύσιμο με υψηλή πίεση από την αντλία έγχυσης, προετοιμάζουν το καύσιμο για ψεκασμό με την βοήθεια των κατάλληλα διαμορφωμένων ακροφυσίων και το διασκορπίζουν στους θαλάμους καύσης του κινητήρα.
[[1]]
Το καύσιμο ψεκάζεται με υψηλή πίεση, της οποίας η μέγιστη τιμή φτάνει τα 1.200 Bar ή και περισσότερο. Σε τόσο μεγάλες πιέσεις το καύσιμο δεν μοιάζει σαν κανονικό υγρό αλλά αρχίζει και γίνεται συμπιεστό. Ο χρόνος έγχυσης είναι περίπου 1 χιλιοστό του δευτερολέπτου. Το ακροφύσιο του εγχυτήρα παίζει σπουδαίο ρόλο στο τρόπο διασκορπισμού του καυσίμου. Η διάμετρος και το μήκος της οπής καθώς και η όλη σχεδίαση του ακροφυσίου καθορίζουν τον τρόπο διασκορπισμού του καυσίμου μέσα στον θάλαμο καύσης, με αποτέλεσμα να επηρεάζουν κατά πολύ την ισχύ εξόδου, την κατανάλωση του καυσίμου και τις εκπομπές καυσαερίων.
Η τελική παροχή του καυσίμου μέσα στο θάλαμο καύσης προσδιορίζεται επακριβώς από την διατομή του ακροφυσίου και την προς τα πάνω κίνηση της βελόνας του. Επίσης το ακροφυσίο πρέπει να απομονώνει το σύστημα έγχυσης αφενός από τις υψηλές θερμοκρασίες που επικρατούν στο θάλαμο καύσης (μέχρι 1.000°C), αφετέρου από τα συμπιεσμένα αέρια που επικρατούν μέσα σ' αυτόν.
Για να αποφευχθεί η είσοδος των αερίων καύσης στο σύστημα έγχυσης, θα πρέπει καθ' όλη τη διάρκεια έγχυσης που παραμένουν ανοιχτά τα ακροφύσια, η πίεση του καυσίμου να είναι μεγαλύτερη από την πίεση καύσης. Αυτό είναι δύσκολο να επιτευχθεί κυρίως κατά το πέρας της έγχυσης και απαιτείται απόλυτη συνεργασία μεταξύ της αντλίας έγχυσης, του ακροφυσίου και του ελατηρίου πίεσης.
[Επεξεργασία] Μπεκ ψυχρής εκκίνησης
Το μπεκ ψυχρής εκκίνησης παρέχει επιπλέον καύσιμο κατά την διάρκεια της εκκίνησης. Αυτό ελέγχεται από ένα θερμικό χρονοδιακόπτη και ένα ρελέ. Το μπεκ ψυχρής εκκίνησης ψεκάζει μια πρόσθετη ποσότητα καυσίμου μέσα στον θάλαμο ηρεμίας της πολλαπλής εισαγωγής. Έτσι κάθε κύλινδρος, όταν ανοίγει η βαλβίδα εισαγωγής, δέχεται την ποσότητα του ψεκαζόμενου καυσίμου από το βασικό μπεκ και μια πρόσθετη ποσότητα καυσίμου από το μπεκ ψυχρής εκκίνησης. Έτσι γίνεται ο εμπλουτισμός του μίγματος κατά την ψυχρή εκκίνηση του κινητήρα.
[Επεξεργασία] Ηλεκτρομαγνητικά μπεκ ψεκασμού
[[2]]
Ορισμός
Τα μπεκ ψεκασμού είναι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες που ανοιγοκλείνουν σύμφωνα με τα σήματα που λαμβάνονται από τον εγκέφαλο.
Αρχή λειτουργίας
Η αρχή λειτουργίας τους στηρίζεται στην κίνηση ενός πυρήνα, ο άξονας του οποίου καταλήγει σε μια βελονοειδή βαλβίδα, μέσα σε ένα πηνίο. Όταν ο εγκέφαλος στείλει ένα ηλεκτρικό σήμα, τροφοδοτείται με ρεύμα το πηνίο, έλκεται ο πυρήνας, ο οποίος υπερνικά την δύναμη του ελατηρίου και ανοίγει η οπή ψεκασμού από την βελονοειδή βαλβίδα. Μόλις το σήμα διακοπεί από τον εγκέφαλο τότε το ελατήριο σπρώχνει τον πυρήνα και κλείνει η οπή ψεκασμού από την βελονοειδή βαλβίδα. Τοποθετούνται στην πολλαπλή εισαγωγης ή στην κυλινδροκεφαλή μαζί με μια ελαστική μόνωση, ώστε να αποφεύγονται:
α) Η δημιουργία υψηλών θερμοκρασιών στην άκρη των μπεκ.
β) Η εξάτμιση του καυσίμου, που έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία φυσαλίδων.
Τα μπεκ συνδέονται μεταξύ τους παράλληλα και τροφοδοτούνται από τον διακλαδωτήρα, ώστε να ψεκάζουν με συγκεκριμένη γωνία ψεκασμού πριν την βαλβίδα εισαγωγής. Η διάρκεια του χρόνου ψεκασμού καθορίζεται από τον εγκέφαλο συναρτήσει πολλών παραγόντων
[Επεξεργασία] Μηχανικά μπεκ
Ορισμός
Τα μηχανικά μπεκ είναι πολύ απλούστερα από τα ηλεκτρομαγνητικά μπεκ και μετατρέπουν το καύσιμο σε μικρότατα σταγονίδια βενζίνης.
Υπάρχει μια βαλβίδα στο στόμιο έξοδο καυσίμου του μπεκ και ένα ελατήριο που την κρατά κλειστή. Η βαλβίδα ανοίγει σε μια συγκεκριμένη πίεση καυσίμου και το μπεκ ψεκάζει καύσιμο συνέχεια πριν από την βαλβίδα εισαγωγής. Μόλις ανοίξει η βαλβίδα εισαγωγής το καύσιμο παρασύρεται και εισέρχεται στον κύλινδρο του κινητήρα.
[[3]]
[Επεξεργασία] Ανάλυση μηχανικών εγχυτήρων
Ανάλογα με τον τύπο του θαλάμου καύσης του κινητήρα, εάν δηλαδή υπάρχει προθάλαμος καύσης, προθάλαμος στροβιλισμού ή απευθείας έγχυσης επιλέγεται και ο κατάλληλος τύπος εγχυτήρα. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι εγχυτήρων, οι εγχυτήρες με ακροφύσιο στραγγαλισμού βελόνας και οι εγχυτήρες με οπές.
[Επεξεργασία] Εγχυτήρες με ακροφύσιο στραγγαλισμού βελόνας
Χρήση
Οι εγχυτήρες αυτοί χρησιμοποιούνται όταν ο κινητήρας έχει ξεχωριστό προθάλαμο καύσης ή θάλαμο στροβιλισμού. Το ακροφύσιο αυτού του τύπου των εγχυτήρων ψεκάζει ομοαξονική δέσμη καυσίμου και κατά το άνοιγμα του η βελόνα του ακροφυσίου μετακινείται προς το εσωτερικό του εγχυτήρα.
Αρχή λειτουργίας
Ο εγχυτήρας συνοδεύεται με τον συγκρατητήρα του ο οποίος έχει εσωτερικό σπείρωμα για την συγκράτηση του εγχυτήρα και εξωτερικό σπείρωμα για την συγκράτηση του στη κυλινδροκεφαλή. Χαρακτηριστικό γνώρισμα των εγχυτήρων τύπου βελόνας είναι ο τρόπος ελέγχου της διατομής παροχής καυσίμου. Η ποσότητα καυσίμου που ψεκάζεται είναι συνάρτηση της ανύψωσης της βελόνας του ακροφυσίου. Εάν είναι μικρή η ανύψωση της βελόνας του ακροφυσίου, τότε αυτή εξακολουθεί να παραμένει εντός της οπής του ακροφυσίου και υπάρχει μόνο μια μικρή δακτυλιοειδής διατομή μεταξύ της βελόνας και των τοιχωματων της οπής για τη δίοδο του καυσίμου. Αν η βελόνα ανυψωθεί περισσότερο, η βελόνα εξέρχεται της οπής και η διατομή διόδου του καυσίμου καλύπτει ολόκληρη την οπή. Έτσι η ποσότητα καυσίμου που ψεκάζεται μέσα στο θάλαμο καύσης στη μονάδα του χρόνου, είναι απευθείας συνάρτηση της διαδρομής της βελόνας του ακροφυσίου.
Η διάμετρος και οι ανοχές κατεργασίας της οπής του ακροφυσίου πρέπει να εξασφαλίζουν τη σωστή λειτουργία του κινητήρα. Εδώ θα πρέπει να σημειωθεί ότι κατά την διάρκεια λειτουργίας δημιουργούνται ανθρακώματα, τα οποία φράζουν μερικά ή ολικά τα ακροφύσια. Ο σχηματισμός αυτών των ανθρακωμάτων γίνεται ανώμαλα και εξαρτάται από την ποιότητα του καυσίμου και τον τρόπο λειτουργίας του κινητήρα. Έτσι μετά από σχετικά μικρό χρονικό διάστημα λειτουργίας, μόνο το 30% της διατομής παραμένει ανοιχτό για την δίοδο του καυσίμου.
[[4]]
Μια ειδική παραλλαγή ακροφυσίου είναι αυτό με την "επίπεδη" βελόνα, στο οποίο πρακτικά δεν υπάρχει διάκενο μεταξύ βελόνας και οπής και το οποίο φράζεται λιγότερο από ανθρακώματα κατά την λειτουργία του. Η βελόνα αυτού του τύπου του ακροφυσίου έχει μεγάλη διατομή και όταν ανυψώνεται, ανοίγει ολόκληρη σχεδόν την δίοδο εξόδου του καυσίμου που σχηματίζεται από την οπή του ακροφυσίου. Δημιουργείται τότε μια φλέβα καυσίμου που συμβάλλει στον αυτοκαθαρισμό του ακροφυσίου από τα ανθρακώματα. Επειδή θερμοκρασίες πάνω από 220 °C αρχίζουν να δημιουργούν ανθρακώματα στα ακροφύσια, χρησιμοποιούνται προστατευτικές πλάκες και καλύμματα έναντι της θερμότητας που αναπτύσσεται στον προθάλαμο καύσης, ώστε να απομακρύνουν την θερμότητα και επομένως την αύξηση της, θερμοκρασίας από το ακροφύσιο.
[Επεξεργασία] Εγχυτήρες τύπου οπής
Οι εγχυτήρες τύπου οπής χρησιμοποιούνται σε κινητήρες άμεσης έγχυσης που δεν διαθέτουν προθάλαμο καύσης. Υπάρχει μεγάλη ποικιλία εγχυτήρων τύπου οπής και των αντίστοιχων συγκρατητήρων τους στην αγορά. Οι οπές ψεκασμού του καυσίμου είναι σε διάφορες γωνίες στο σώμα των ακροφυσίων και για τον λόγο αυτό όταν τοποθετούνται οι εγχυτήρες στον κινητηρα πρέπει οι άξονες των οπών να ευθυγραμμίζονται απολύτως σε σχέση με τον θάλαμο καύσης. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιούνται ειδικοί τρόποι στερέωσης των εγχυτήρων στην κυλινδροκεφαλή, με βίδες ασφαλείας καθώς και με χρήση ειδικού εξαρτήματος μανδάλωσης του ακροφυσίου στη σωστή θέση.
Οι εγχυτήρες τύπου οπής έχουν βελόνες διαμέτρου 4 έως 6 mm. Τα ελατήρια των εγχυτήρων είναι υπολογισμένα σε σχέση με την διάμετρο της βελόνας και των πιέσεων ανοίγματος των ακροφυσίων που είναι μεγαλύτερες από 180 Bar. Η μόνωση του ακροφυσίου από τα θερμά καυσαέρια κατά το πέρας της έγχυσης, είναι ένας σοβαρός παράγοντας που λαμβάνεται υπόψη, γιατί επιστροφή αερίων καύσης εντός του εγχυτήρα, προκαλεί υδραυλικές ανωμαλίες κατά την έγχυση ή ακόμα και καταστροφή του ακροφυσίου.
[[5]]