ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΑΡΩΣΗΣ ΣΕ ΔΙΧΡΟΝΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ


ΕΙΔΗ ΣΑΡΩΣΗΣ ΣΕ ΔΙΧΡΟΝΟ ΚΙΝΗΤΗΡΑ
Υπάρχουν δύο κύρια είδη σάρωσης που θα συναντήσει κανείς σε έναν δίχρονο κινητήρα Το πρώτο είδος σάρωσης,ονομάζεται Cross Flow Scavenging.


Θα μας βοηθήσει το διπλανό σχήμα στην κατανόησή του.  Aυτό που θέλουμε ιδανικά, είναι μια σάρωση κατά την οποία θα μπαίνει φρέσκο μείγμα στον κύλινδρο, που θα απομακρύνει όσο το δυνατόν μεγαλύτερο μέρος των καυσαερίων, χωρίς όμως να φεύγει και αυτό άκαυστο στην εξαγωγή. Σε αυτή τη μέθοδο, το έμβολο έχει μια ιδιαίτερη διαμόρφωση που ονομάζεται deflector piston.Αυτό το τοίχωμα που σχηματίζεται από την πλευρά της θυρίδας μεταφοράς, έχει σκοπό να εμποδίσει το φρέσκο μείγμα από το να περάσει απευθείας στην θυρίδα εξαγωγής και να χαθεί. Αντ’ αυτού, οδηγείται σε μια κατακόρυφη πορεία προς το επάνω, η οποία γίνεται καθοδική καθώς η "κοιλάδα" που σχηματίζεται από την άλλη πλευρά του εμβόλου, σε συνδυασμό με την ανοδική κίνησή του, οδηγούν στην απομάκρυνση των καυσαερίων, περιορίζοντας τις απώλειες φρέσκου μείγματος,σε σχέση με μια διάταξη στον οποία η κορώνα του εμβόλου θα ήταν επίπεδη.

Όμως προκύπτουν και κάποια μειονεκτήματα. Η ιδιαίτερη αυτή διαμόρφωση του εμβόλου, οδηγεί στο σχηματισμό ενός θαλάμου καύσης με μη ιδανικό σχήμα, δημιουργώντας προβλήματα στην σάρωση, κυρίως στις υψηλές στροφές και σε μεγάλα φορτία του κινητήρα, όπως επίσης και προβλήματα αυτανάφλεξης και υπερθέρμανσης. Τα προβλήματα αυτά μειώνονται σε μεγάλο βαθμό με την υιοθέτηση ενός διαφορετικού σχήματος εμβόλου, που ονομάζεται QUB, το οποίο όμως προσθέτει αρκετή πολυπλοκότητα στον κύλινδρο. 

Παρόλα αυτά, δεν έγινε ευρεία υιοθέτηση του συστήματος αυτού, αλλά οι μηχανικοί στράφηκαν στο 2ο είδος σάρωσης

Το είδος αυτό ονομάζεται Loop Scavenging (Reverse Loop Scavenging στην αρχή, για να καθιερωθεί το απλό Loop μετά).Η διαφορά είναι πως εδώ, η θυρίδα μεταφοράς μετακόμισε στην ίδια πλευρά που βρίσκεται και η θυρίδα εξαγωγής, και όχι απέναντι, όπως στο cross  flow. Εδώ,το φρέσκο μείγμα οδηγείται απευθείας πάνω από την κορώνα του εμβόλου, προσκρούει στα τοιχώματα του κυλίνδρου, ακολουθεί ανοδική πορεία, και έπειτα κατευθύνεται πρός τη θυρίδα εξαγωγής, σπρώχνοντας τα καυσαέρια εκτός κυλίνδρου. Το βασικό πλεονέκτημα γίνεται εύκολα αντιληπτό: Το έμβολο δεν χρειάζεται να έχει περίεργη διαμόρφωση, αλλά μπορεί να έχει οποιαδήποτε μορφή μας εξυπηρετεί καλύτερα,στο σχηματισμό ενός "αποδοτικού" θαλάμου καύσης (ημισφαιρικού ας πούμε). Ένα μειονέκτημα είναι πως υπάρχει σε εκείνη την πλευρά του κυλίνδρου που βρίσκονται τα 2 είδη θυρίδων, ανομοιόμορφη θερμική καταπόνηση. Υπάρχει η θυρίδα εξαγωγής, όπου ο χώρος που καταλαμβάνει έχει αυξημένη θερμοκρασία, ενώ υπάρχει και ο χώρος γύρω από την θυρίδα μεταφοράς, όπου μπαίνει φρέσκο μείγμα, και η περιοχή διατηρεί μια σαφώς χαμηλότερη θερμοκρασία. Το Loop Scavenging έχει καθιερωθεί στις περισσότερες, αν όχι όλες, δίχρονες μοτοσυκλέτες.
Ύστερα και από την ανάλυση της σάρωσης,  έχει γίνει αντιληπτό πως αυτό που μας εξασφαλίζει μέγιστη απόδοση, ισχύ και οικονομία, είναι ο σωστός έλεγχος της ροής των αερίων μέσα στον κύλινδρο. Δεν θέλουμε ακανόνιστη ροή ή ανομοιόμορφους στροβιλισμούς και αναταράξεις. Είναι σημαντικό να υπάρχει μια σωστή και ομοιόμορφη ροή,που θα επιτρέπει την καλύτερη δυνατή σάρωση, με παράλληλο περιορισμό των απωλειών καύσιμου μείγματος.
Οι θυρίδες εισαγωγής, εξαγωγής και κυρίως, μεταφοράς,δεν έχουν τυχαίο σχήμα, μέγεθος, κλίση, ύψος. Δεν είναι απλά τρύπες από όπου μπαινοβγαίνουν και ανταλλάσσονται αέρια. Όλες οι μεταβλητές που αναφέρθηκαν, παίζουν πάρα πολύ σημαντικό ρόλο για την απόδοση ενός δίχρονου κινητήρα.

Για παράδειγμα, οι θυρίδες εισαγωγής πρέπει να μένουν για μεγαλύτερο διάστημα ανοιχτές καθώς οι στροφές αυξάνονται. Η γωνία των θυρίδων μεταφοράς, η "στόχευσή" τους δηλαδή στον κύλινδρο, μεταβάλλει ανάλογα την κλίμακα όπου επιτυγχάνεται η καλύτερη σάρωση. Το ύψος των θυρίδων εξαγωγής και το μέγεθός τους, μεταβάλλει τη διάρκεια του Blowdown. Γενικά δηλαδή, αυτό που λένε "θυρίδωμα",είναι πολύ μεγάλη υπόθεση για τον δίχρονο κινητήρα,δεν γίνεται τυχαία,αλλά με συγκεκριμένο σκοπό και άριστη γνώση τόσο του επιθυμητού τρόπου απόδοσης, όσο και των χαρακτηριστικών του κινητήρα και το τί μεταβάλλεται και πού στοχεύει κάθε αλλαγή.

. Προφανώς, δεν υπάρχει μια θυρίδα από κάθε είδος σε έναν κινητήρα, αλλά πολλές για κάθε δουλειά. Για παράδειγμα, υπάρχουν κύριες και δευτερεύουσες θυρίδες μεταφοράς, συνολικά από 2 έως και 8 διαφορετικές, υπάρχει η επιλογή για μια θυρίδα εξαγωγής, ή δύο που "επικοινωνούν" μεταξύ τους, ή και τρείς, μία κύρια και 2 δευτερεύουσες μικρότερου μεγέθους. Ο αριθμός και η τοποθέτηση/σχεδιασμός τους, αποτελεί χαρακτηριστικό κάθε κινητήρα ξεχωριστά, και έχει να κάνει με το τι έδειξαν οι αναλύσεις ροής που έκανε ο κατασκευαστής και οι δοκιμές, καθώς και σε τι είδος απόδοσης στόχευε.
Αφού ξεκαθαρίσαμε τι κάνουν οι θυρίδες εισαγωγής, εξαγωγής και μεταφοράς,ας δούμε τέλος,μια ειδική κατηγορία των τελευταίων. Οι λεγόμενες "Boost Ports".
Οι Boost Ports είναι και αυτές θυρίδες μεταφοράς, με λίγο διαφορετικό ρόλο όμως σε σχέση με τις κύριες. Η παρουσία των boost ports έχει σκοπό να βελτιώσει τη σάρωση.
Υπάρχουν δύο διαφορετικές διατάξεις. Η πρώτη είναι αυτή που εφαρμόζεται σε έναν κινητήρα με Loop Scavenging, όπως τον σχεδίασε ο Γερμανός μηχανικός Adolf Schnurle.


Σε αυτή τη διάταξη, η θυρίδα αυτή (boost port είπαμε) βρίσκεται απέναντι ακριβώς από τη θυρίδα εξαγωγής. Διακρίνονται και οι 2 θυρίδες μεταφοράς, τοποθετημένες σε οξεία γωνία μεταξύ τους. Η διάταξη δοκιμάστηκε από τόν "μάγο" Walter Kaaden της MZ,και αποδείχθηκε πως βελτίωνε την απόδοση εώς και 20% στις υψηλές στροφές. Η boost port απελευθερώνει μια ποσότητα φρέσκου μείγματος, ενισχύοντας το ρεύμα μείγματος που προερχόταν από τις 2 κύριες θυρίδες μεταφοράς (ή και περισσότερες),και βελτιώνοντας τη σάρωση. Αρχικά οι boost ports ήταν μικρότερου μεγέθους και τοποθετημένες σε μεγαλύτερο ύψος σε σχέση με τις κύριες, αλλά οι δοκιμές έδειξαν πως ήταν προτιμότερη η τοποθέτησή τους χαμηλότερα, και με μέγεθος αντίστοιχο (σχεδόν) των κύριων.

Η δεύτερη διάταξη εμφανίστηκε το 1956,με εμπνευστή τον Joe Ehrlich.


Eδώ οι boost ports τοποθετούνται ανάμεσα στις κύριες θυρίδες μεταφοράς και της εξαγωγής, συμβάλλοντας στη δημιουργία scavenging 2 ταχυτήτων. Ένα αργά κινούμενο ρεύμα από τις κύριες θυρίδες, και ένα πιο γρήγορο, από τις boost ports.  















      Και για το τέλος, μια ματιά σε κυλίνδρους δίχρονων κινητήρων, για να φανερωθεί η διαμόρφωση των θυρίδων



Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου