Τεχνολογία μπεκ! (Μέρος 1ο)

Τί είναι τα μπεκ;

Οι εγχυτήρες (μπεκ) είναι εξαρτήματα μέσω των οποίων το καύσιμο διασκορπίζεται στο θάλαμο καύσης των πετρελαιοκινητήρων και βενζινοκινητήρων. 

Σκοπός 

παραλαμβάνουν το καύσιμο με υψηλή πίεση από την αντλία καυσίμου. Τα μπεκ πρέπει να είναι ικανά να δίνουν την κατάλληλη ποσότητα καυσίμου σε όλα τα φορτία. 

Ο καταμερισμός εξαρτάται από την θέση τοποθέτησης και από την ποιότητα διασκορπισμού του μπέκ.

 Η καλύτερη θέση του μπέκ στο γκρουπ ψεκασμού αποφασίζεται όταν σχεδιάζεται ο κινητήρας.

Η στεγανότητα του μπέκ εξασφαλίζεται από στεγανοποιητικά δακτυλίδια (o-ring).

 

Τμήματα που αποτελούν το μπέκ

Το σώμα του ψεκαστήρα περιέχει την μαγνητική περιέλιξη και τις επαφές.

Περιέχει ένα ακροφύσιο και μια βελόνα, η οποία οδηγείται από τον οπλισμό του ηλεκτρομαγνήτη.

Με έλλειψη ρεύματος στη περιέλιξη, ένα ελικοειδές ελατήριο σπρώχνει με την βοήθεια της πίεσης του συστήματος την βαλβίδα στην έδρα της. Όταν η περιέλιξη διεγείρεται, η βελόνα υψώνεται περίπου 0,06 mm από την έδρα της και το καύσιμο διαφεύγει δια μέσου μιας κυκλικής οπής. Στο κάτω μέρος υπάρχει μια κυλινδρική προεξοχή (ακίδα), η οποία βοηθάει στον σωστό διασκορπισμό του καυσίμου.

 Η πολύ μικρή μάζα της βελόνας και το καλύτερο μαγνητικό κύκλωμα, επιτρέπουν χρόνους ανοιγοκλεισίματος μικρότερους του ενός ms. Με αυτόν τον τρόπο εξασφαλίζεται μια ακριβής δόση καυσίμου και σε μικρές παροχές.

Τρόπος λειτουργίας

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 ως κανονικό υγρό αλλά αρχίζει και γίνεται συμπιεστό. 

Ο χρόνος έγχυσης είναι περίπου 1 χιλιοστό του δευτερολέπτου. 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.

Ηλεκτρομαγνητικά μπεκ ψεκασμού

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 ως 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

Μηχανικά μπεκ

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.

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.

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.

Εγχυτήρες τύπου οπής

Οι εγχυτήρες τύπου οπής χρησιμοποιούνται σε κινητήρες άμεσης έγχυσης που δεν διαθέτουν προθάλαμο καύσης.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.