Tune it: Συστήματα τροφοδοσίας

Ταξίδι - οδήγηση χωρίς αυξομειώσεις φορτίου και στροφών

Κίνηση με σχετικά χαμηλό σταθερό φορτίο, που αποτελεί τη συνθήκη «βάσης» για τις ρυθμίσεις του προγράμματος. Σ’ αυτή την κατάσταση, πρόκειται για την απλούστερη λειτουργία του “εγκέφαλου”. Αν όμως κατά το υποθετικό αυτό ταξίδι αλλάξουν οι εξωτερικές συνθήκες (κρύο, ζέστη, βαρομετρική πίεση) θα επέμβουν οι πρόσθετες διορθώσεις που έχουν προγραμματισθεί στο σύστημα (και θα δούμε πιο κάτω). Η ιδανική αναλογία afr θα είναι διαφορετική σε κάθε μεταβολή, αλλά σε κάθε περίπτωση κινείται κοντά στο στοιχειομετρικό 14.7:1.

Εκκίνηση

Φυσικά και έχετε την απαίτηση να «παίρνει μπροστά με τη μία», είτε κάνει κρύο, ζέστη, ή το είχατε παρατημένο ένα μήνα. Η εκκίνηση σε διαφορετικές συνθήκες έχει ιδιαίτερες απαιτήσεις και θα τις δούμε ξεχωριστά.

Κρύα εκκίνηση

Το μοτέρ είναι κρύο και έχει κάτσει τουλάχιστον 12 ώρες. Αν σας έστειλαν μετάθεση στο… Διδυμότειχο, τον χειμώνα μπορεί να έχει -20⁰C έξω -ή μπορεί λόγω… χλίδας να είστε στον Παρνασσό! Η βενζίνη δύσκολα εξατμίζεται και αν εξατμισθεί, υγροποιείται τάχιστα στα παγωμένα μέταλλα της πολλαπλής, πριν καν μπει στον κύλινδρο. Σ’ αυτή την περίπτωση, ψεκάζεται αρκετά περισσότερη βενζίνη έτσι ώστε παρά την υγροποίηση στα τοιχώματα, να υπάρξει τελικά επαρκές καύσιμο μίγμα για την έναυση. Η αναλογία του καύσιμου μίγματος εξαρτάται από την πτητικότητα της βενζίνης, το υψόμετρο, τη βαρομετρική πίεση και την υγρασία. Η θερμοκρασία όμως είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας. Ο εμπλουτισμός του μίγματος γίνεται όμως πρόβλημα αν δεν ξεκινήσει σύντομα το μοτέρ. Γι’ αυτό και περιορίζεται χρονικά για να μην «μπουκώσουν» τα πάντα! Όταν, λοιπόν, πάρει μπροστά το μοτέρ σ’ αυτές τις χαμηλές θερμοκρασίες, το μίγμα εξακολουθεί να είναι πλουσιότερο του κανονικού και σταδιακά έρχεται στο στοιχειομετρικό, με βάση τις πληροφορίες που δίνουν οι διάφοροι αισθητήρες και κυριότερα αυτός της θερμοκρασίας του ψυκτικού.

Έλεγχος αβάνς (προπορεία σπινθήρα) κατά την κρύα εκκίνηση

Ο εγκέφαλος ρυθμίζει το αβάνς ανάλογα με τις στροφές του μοτέρ και την αρχική θερμοκρασία του. Η συμπεριφορά του κρύου κινητήρα βελτιώνεται αρκετά αν μεταβληθεί το αβάνς μαζί με το πρόσθετο καύσιμο που ψεκάζεται. Η βέλτιστη τιμή αβάνς εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής του στροφάλου και από τη θερμοκρασία. Στο κρύο, η τιμή είναι κοντά στο ΑΝΣ (Άνω Νεκρό Σημείο). Αν η γωνία αβάνς είναι >10⁰ προ του ΑΝΣ, θα υπάρχει μεγάλο φορτίο που θα «κοντράρει» τη μίζα και η εκκίνηση είναι δύσκολη -στην καλύτερη περίπτωση-, αφού ούτε και η μπαταρία είναι στα καλύτερά της στις χαμηλές θερμοκρασίες. Όταν όμως το μοτέρ «μιζάρει» γρήγορα, χρειάζεται μεγαλύτερη προπορεία σπινθήρα -περισσότερο αβάνς. Όταν είναι ζεστό, η μίζα κοντράρει με λιγότερο αβάνς από όταν είναι κρύο… Μπερδεύεστε? Δεν χρειάζεται, όλη αυτήν τη βαρετή τεχνολογία την έχει αναλάβει ο εγκέφαλος…

Αμέσως μετά την κρύα εκκίνηση

Μόλις λειτουργήσει το μοτέρ από κρύο, χρειάζεται, όπως είδαμε, πιο πλούσιο μίγμα, το οποίο δίνει καλύτερη συμπεριφορά, ειδικά στις πολύ χαμηλές στροφές -λίγο πάνω απ’ την κλειστή πεταλούδα. Και το περισσότερο αβάνς, όμως, σ’ αυτή τη φάση λειτουργίας, βελτιώνει τη συμπεριφορά και το «τράβηγμα». Σταδιακά, οι μεγάλες διορθώσεις σε καύσιμο και αβάνς εκμηδενίζονται μόλις ζεσταθεί κάπως ο κινητήρας.Κατά τη φάση αυτή, το μοτέρ ελέγχεται με ακριβή παροχή καυσίμου και αβάνς, ανάλογα πάντοτε με τη θερμοκρασία, το φορτίο και τις στροφές. Το ζέσταμα αρχίζει αμέσως ύστερα από την κρύα εκκίνηση. Το μίγμα πρέπει να είναι πλουσιότερο, διότι το καύσιμο ακόμα συμπυκνώνεται στα τοιχώματα της πολλαπλής εισαγωγής. Κατά το ζέσταμα, υπάρχει συσχετισμός ψεκασμού και αβάνς και φυσικά απαιτούνται συνεχείς διορθώσεις ειδικά στα χαμηλά φορτία για να διατηρηθεί η μέγιστη δυνατή ομαλότητα.

Ψηλότερο ρελαντί στο ζέσταμα

Για να υπερνικήσει τις αυξημένες τριβές της κρύας εκκίνησης (ιξώδες λαδιού) απαιτείται περισσότερο καύσιμο. Ο εγκέφαλος αυξάνει τις στροφές του ρελαντί, εν μέρει για να ζεσταθεί γρηγορότερα το μοτέρ. Η αύξηση αυτή των στροφών γίνεται ανεβάζοντας το αβάνς και οδηγώντας κατάλληλα το bypass της πεταλούδας -συνήθως servomotor- γνωστό και ως «μοτεράκι ρελαντί». Μόλις το μοτέρ πιάσει μια προκαθορισμένη θερμοκρασία, το ρελαντί φτάνει στην κανονική του τιμή και σταματά ο εμπλουτισμός

Ζεστό ρελαντί

Η κατανάλωση καυσίμου στο ρελαντί εξαρτάται κυρίως από τη θερμική απόδοση του μοτέρ και τις στροφές που έχει στο ρελαντί. Αν το μίγμα είναι πολύ φτωχό, θα ρετάρει το μοτέρ, και αν είναι πλούσιο, θα έχουμε αυξημένη κατανάλωση αλλά και κάτι που δεν είναι τόσο προφανές: φθορά των κυλίνδρων. Το 30% περίπου της κατανάλωσης στην κυκλοφορία γίνεται στο ρελαντί. Γι’ αυτόν τον λόγο, οι στροφές του ρελαντί πρέπει να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερες. Από την άλλη, πρέπει το μοτέρ να μπορεί να δέχεται ψηλά ηλεκτρικά και άλλα φορτία όπως αρκουδίσιον, υδραυλικές καμαριέρες, πίσω αντίσταση, φώτα κ.λπ. χωρίς να ψοφάει. Έτσι, τα περισσότερα αυτοκίνητα έχουν σταντάρει το ρελαντί στις 800-900rpm. Ο ακριβής έλεγχος του ρελαντί μειώνει στο ελάχιστο προγραμματισμένο πλαίσιο την κατανάλωση και διατηρεί σταθερά τα στοιχεία λειτουργίας για όλη τη χρήσιμη ζωή του κινητήρα. Αφού οι στροφές ρελαντί πρέπει να έχουν μια συγκεκριμένη τιμή, το μοτεράκι του ρελαντί τις κρατά σταθερές ακόμα και αν φθαρεί ο κινητήρας ή αν υπάρχει κάποια μικρή διαρροή στο κύκλωμα εισαγωγής.

Μοτεράκι ρελαντί (idle actuator)

Το μοτεράκι αυτό ρυθμίζει την ποσότητα του αέρα που μπαίνει στην εισαγωγή παρακάμπτοντας την κλειστή πεταλούδα, καθώς ουσιαστικά ενώνει τα δυο άκρα της. Η λειτουργία του καθορίζεται από τον εγκέφαλο, με βάση τις απαιτήσεις του ρελαντί. Το μοτεράκι, όμως, από μόνο του δεν μπορεί να ανταποκριθεί άμεσα στις απαιτούμενες αλλαγές για τη σταθερότητα του ρελαντί, οπότε ο εγκέφαλος προβαίνει και σε ταχύτατη μεταβολή του αβάνς ώστε η άνοδος/πτώση των στροφών να είναι ακαριαία και ανεπαίσθητη από τον οδηγό.

Διακόπτης πεταλούδας ή ποτενσιόμετρο

Ο διακόπτης πεταλούδας (που σιγά σιγά εξαφανίζεται) δίνει δύο σήματα στον εγκέφαλο. Το ένα είναι η θέση ρελαντί (κλειστή πεταλούδα) και το άλλο τέρμα ανοιχτή -ή σχεδόν τέρμα. Μια κύρια λειτουργία του διακόπτη με κλειστή πεταλούδα αφορά την πληροφόρηση του εγκεφάλου για να διακόψει τον ψεκασμό καυσίμου κατά το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί από αλλαγή σε αλλαγή ταχύτητας ή όταν επιβραδύνουμε με ταχύτητα, π.χ. κατήφορος. Το σήμα με πεταλούδα τέρμα ανοιχτή συνήθως βγάζει τον αισθητήρα «λ» εκτός κυκλώματος και/ή μπαίνει σε λειτουργία ξεχωριστός χάρτης fullpower.

Στα συστήματα με ποτενσιόμετρο, ο εγκέφαλος πληροφορείται την ακριβή θέση της πεταλούδας και σε συνάρτηση με την υποπίεση εισαγωγής (mapsensor) «αντιλαμβάνεται» το φορτίο. Με βάση το φορτίο και τις στροφές από το σήμα του αισθητήρα στροφών, βρίσκει από τον χάρτη την τιμή που αντιστοιχεί σε ψεκασμό και αβάνς, πάντα βέβαια σε συνεργασία με την πληροφορία από τον αισθητήρα «λ».

Τέρμα γκάζια!

Ο κινητήρας δίνει τη μέγιστη ισχύ στο μέγιστο φορτίο, όπου και το μίγμα είναι πλουσιότερο από το στοιχειομετρικό και το αβάνς έχει τιμή που αντιστοιχεί στη μέγιστη ροπή. Το ποσοστό εμπλουτισμού μίγματος του κάθε κινητήρα είναι αποθηκευμένο σε κατάλληλο χάρτη στη μνήμη του εγκεφάλου -eprom. Ο εγκέφαλος παίρνει το φουλ ανοιχτό σήμα από τον διακόπτη πεταλούδας ή κάποια συγκεκριμένη τιμή από το ποτενσιόμετρο. Σε αντίθεση με το χαμηλό φορτίο, όπου ενδιαφέρει πολύ η μικρή κατανάλωση και οι ελάχιστοι ρύποι, το μίγμα εμπλουτίζεται. Το πόσο εμπλουτίζεται έχει προγραμματιστεί από το εργοστάσιο. Έχει βρεθεί ότι το μίγμα για τη μέγιστη ροπή έχει λ=0.9-0.95.

Αβάνς μέγιστης ισχύος

Στο μέγιστο φορτίο, το αβάνς ρυθμίζεται σε μια τιμή που δίνει τη μέγιστη ροπή χωρίς προαναφλέξεις (πηράκια/πυράκια/πειράκια, ό,τι θέλετε παίρνετε. Εγώ δεν ξέρω πώς γράφεται γιατί δεν υπάρχει αυτή η λέξη! Ποιος π… την έβγαλε!). Πάλι εδώ, ο εγκέφαλος ανατρέχει στον χάρτη για τις βέλτιστες τιμές. Στον συγκεκριμένο χάρτη, έχουν ληφθεί υπόψη στοιχεία όπως η αντικροτικότητα του προτεινόμενου καυσίμου, σε συνδυασμό με τη θερμοκρασία και τις στροφές. Εδώ και αρκετά χρόνια, πάρα πολλά αυτοκίνητα διαθέτουν knock sensor, για ακριβέστερη ρύθμιση του αβάνς αλλά και προστασία του μοτέρ από μαϊμού βενζίνη. Εφόσον υπάρχει η παραδοχή ότι το βέλτιστο σημείο αβάνς είναι ακριβώς πριν από τα πυράκια, ο knock sensor επιτελεί σημαντικό έργο. Ο τρόπος που λειτουργεί σε πολλά συστήματα είναι ο εξής: μόλις διαπιστωθεί η ελάχιστη αυτανάφλεξη ή και προανάφλεξη, ο εγκέφαλος μειώνει κατά κάποιες μοίρες το αβάνς και μάλιστα στον συγκεκριμένο κύλινδρο (όταν υπάρχει και αισθητήρας εκκεντροφόρου). Ύστερα από κάποιους κύκλους, επανέρχεται σταδιακά το αβάνς στην πρότερη τιμή του. Σε κινητήρες τούρμπο, ο μηχανισμός αυτός φυσικά έχει μεγάλη σημασία. Εκεί λοιπόν, αν εξακολουθήσουν τα πυράκια και η μείωση του αβάνς δεν είναι αρκετή για να τα κόψει, ο εγκέφαλος ενεργοποιεί τη wastegate για να προστατευθεί πλήρως το μοτέρ.

Επιβράδυνση

Η απενεργοποίηση των μπεκ κατά την επιβράδυνση μειώνει την κατανάλωση καυσίμου και διατηρεί καθαρότερο το μοτέρ. Κλείνοντας τα μπεκ, μειώνεται δραστικά και ο μέσος όρος των ρύπων. Τα μπεκ ξαναλειτουργούν μόλις οι στροφές, πέφτοντας, βρεθούν λίγο πάνω από τις στροφές ρελαντί. Τη στιγμή που επανέρχεται η τροφοδοσία, το αβάνς αυξάνεται αισθητά για να γίνει όσο το δυνατόν ομαλή η μετάβαση στην κανονική λειτουργία.

Επιτάχυνση

Όταν ανοίγει απότομα η πεταλούδα κατά την επιτάχυνση, το μίγμα στιγμιαία γίνεται φτωχό. Για καλή μεταβατική συμπεριφορά, χρειάζεται ένας σύντομος εμπλουτισμός. Ο εγκέφαλος «αντιλαμβάνεται» μέσω του map sensor ή air flow meter τη μεταβολή του φορτίου και προβαίνει στον εμπλουτισμό με γνώμονα την τιμή λ=0.9, που είναι και η αναλογία για τη μέγιστη ροπή. Με τον τρόπο αυτό πετυχάίνουμε ομαλή λειτουργία χωρίς «κομπιάσματα» και «κοψίματα».

Αυτές είναι οι βασικές συνθήκες λειτουργίας, οι οποίες καλύπτονται από τους διαφορετικούς χάρτες που έχουν φορτωθεί στη μνήμη των εγκεφάλων. Για τους μυστήριους και απαιτητικούς (…κάτι σαν κι αυτούς που διαβάζουν το Power) οι περισσότεροι aftermarket εγκέφαλοι έχουν δυνατότητα επιλογής 2-3 χαρτών, έναν για κυριλέ ταξιδάκι και οικονομία, έναν για Σέρρες και έναν για όταν το αφήνετε στο συνεργείο, με κόφτη στις… 2.800 -όχι παίζουμε!

Απ’ ό,τι καταλάβατε, τα ηλεκτρονικά έχουν καταλάβει σχεδόν πλήρως όλες τις λειτουργίες του αυτοκινήτου. Αυτό έγινε προς όφελος της κατανάλωσης αλλά και των επιδόσεων. Στόχος των κατασκευαστών είναι όμως επίσης η αντοχή και η μακροζωία. Στο θέμα της αντοχής, επεμβαίνουμε εμείς κάθε φορά που πάμε το εργαλείο μας για πρόγραμμα ή βάζουμε «τσιπάκι». Ο κατασκευαστής δίνει το αυτοκίνητο για να κυκλοφορεί παντού. Στη Γερμανία που έχει καλή βενζίνη αλλά και στην Ουζουμπούρου, που τη βενζίνη την κόβουν με τον μπαλτά και για να μπει στο ρεζερβουάρ την κάνουνε κορδόνι! Γι’ αυτό έχει ρυθμίσει τους χάρτες του αβάνς κάπως συντηρητικά -αρκετά θα έλεγα εγώ. Με τα τσιπάκια και το πρόγραμμα σπρώχνουμε λίγο τα όρια ασφαλείας πιο πέρα. Είμαστε σίγουροι ότι στις διακοπές στην Τραχανοπλαγιά θα βρούμε 100άρα? Ή θα το πηγαίνουμε… κότα για «να μη βαράει»?

Αυτά για τώρα, πάω στην ξαπλώστρα για παγωμένο τσάι και μάτι, μπας και φτιάξω λίγο… μίγμα!