CGI: O συνδυασμός του άμεσου ψεκασμού με το μηχανικό υπερσυμπιεστή
Με τη νέα CLK, η Mercedes πρωτοπορεί σε παγκόσμιο επίπεδο και παρουσιάζει ένα νέοκινητήρα που συνδυάζει το γνωστό μηχανικό υπερσυμπιεστή με τον άμεσο ψεκασμό καυσίμου.
Την ύπαρξη του νέου κινητήρα κάτω από το καπό θα μαρτυρούν τα διακριτικά «CGI».
Η νέα CLK 200 CGI επιταχύνει 0-100 χλμ./ώρα σε 9,2 δευτερόλεπτα και επιτυγχάνει τελική
ταχύτητα 231 χλμ./ώρα, όταν οι αντίστοιχες τιμές για την έκδοση με μηχανικό υπερσυμπιεστή
και συμβατικό σύστημα ψεκασμού είναι 9,3 δλ. και 230 χλμ./ώρα. Μικρή διαφορά, θα
σχολιάσετε. Tο σημαντικό, όμως, είναι ότι ο νέος κινητήρας είναι 8% πιο οικονομικός, με
μέση κατανάλωση 7,9 λίτρα/100 χλμ., και διαθέτει μια επίπεδη καμπύλη ροπής, με τη μέγιστη
τιμή στα 25,5 χλγμ. από τις 3.000 μέχρι και πάνω από τις 4.500 σ.α.λ., ενώ ήδη από τις
1.500 σ.α.λ. είναι διαθέσιμο το 75% της ροπής.
Τη δυνατότητα ανάπτυξης της νέας τεχνολογίας έδωσε η σημαντική πρόοδος που σημειώθηκε την
τελευταία δεκαετία στον τομέα του ηλεκτρονικού ελέγχου της λειτουργίας των κινητήρων, με
σκοπό τη μείωση των ρύπων. Με αυτήν την πρόοδο έγινε εφικτό το μέχρι πρότινος ακατόρθωτο:
η κατασκευή ενός κινητήρα που καίει επαρκώς φτωχό μίγμα για την επίτευξη χαμηλής
κατανάλωσης με ταυτόχρονη χρήση καταλύτη, ο οποίος συνήθως απαιτεί το στοιχειομετρικό
μίγμα για να λειτουργήσει σωστά. Τη λύση σε αυτή την αντίφαση έδωσε μια νέα γενιά
καταλυτών, οι οποίοι δεσμεύουν τα οξείδια του αζώτου, για να τα απελευθερώνουν κατά την
καύση των άκαυστων υδρογονανθράκων στον καταλύτη, τροφοδοτώντας τη χημική αντίδραση με
οξυγόνο και αποδεσμεύοντας αβλαβές άζωτο. Η προηγούμενη γενιά καταλυτών δέσμευε απευθείας
το οξυγόνο των καυσαερίων και με αυτό τροφοδοτούσε την αντίδραση οξείδωσης των προϊόντων
ατελούς καύσης, δηλαδή των υδρογονανθράκων, αφήνοντας ανεξέλεγκτα τα οξείδια του αζώτου,
που είναι η αιτία του νέφους. Έτσι, δεν ήταν δυνατή η χρήση φτωχού μίγματος, διότι το
αποτέλεσμα θα ήταν η παραγωγή αυξημένων οξειδίων του αζώτου.
Αφού λύθηκε το πρόβλημα των οξειδίων του αζώτου, οι μηχανικοί αποφάσισαν ότι ο καλύτερος
τρόπος για τη διαχείριση της λειτουργίας ενός κινητήρα φτωχού μίγματος είναι ο άμεσος
ψεκασμός καυσίμου. Στον καινούργιο κινητήρα CGI της Mercedes, ο νέος καταλύτης
συνδυάζεται με άμεσο ψεκασμό καυσίμου, επανακυκλοφορία των καυσαερίων στην εισαγωγή μέχρι
ποσοστού 35% ―για ακόμα πιο αποτελεσματικό έλεγχο των οξειδίων του αζώτου― και
δευτερεύουσα παροχή αέρα στην εξαγωγή, για βελτιστοποίηση της καύσης των άκαυστων
υδρογονανθράκων. Υπάρχει επίσης ένας νέος αισθητήρας «λ», ο οποίος ενεργοποιείται από την
πρώτη στιγμή λειτουργίας του κινητήρα, χωρίς να απαιτείται προθέρμανση, οπότε είναι
αποτελεσματικότερος ο έλεγχος των ρύπων κατά την? ψυχρή εκκίνηση, ενώ το σύστημα
ηλεκτρονικού ελέγχου συμπληρώνεται από έναν αισθητήρα οξειδίων του αζώτου, τα οποία είναι
πλέον και αυτά ελεγχόμενοι ρύποι. Τέλος, από το? τεχνολογικό μενού δε λείπει ο μεταβλητός
χρονισμός βαλβίδων εισαγωγής και εξαγωγής, με την εταιρεία να δηλώνει ότι και ο μηχανικός
υπερσυμπιεστής είναι βελτιωμένος και πιο αθόρυβος σε σχέση με το παρελθόν.
Το μυστικό της λειτουργίας ενός κινητήρα άμεσου ψεκασμού βενζίνης βρίσκεται στη
δυνατότητά του να λειτουργεί με δύο διαφορετικά προγράμματα ψεκασμού, ανάλογα με τις
συνθήκες οδήγησης. Η πίεση του καυσίμου ρυθμίζεται ηλεκτρονικά από τα 50 μέχρι τα 120
bar, ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα.
Το πρώτο πρόγραμμα είναι το Πρόγραμμα Φτωχού Μίγματος. Χρησιμοποιείται στο ρελαντί και σε
κανονικές συνθήκες οδήγησης, με σταθερή ταχύτητα και χωρίς ξαφνικές επιταχύνσεις. Το
καύσιμο ψεκάζεται με χαμηλή πίεση σε μικρή ποσότητα μέσα στον κύλινδρο, στα τελευταία
στάδια του χρόνου συμπίεσης πριν από την ανάφλεξη, δηλαδή με καθυστέρηση σε σχέση με τα
συμβατικά συστήματα. Oι σχεδιαστές αυτών των συστημάτων ονομάζουν τη συγκεκριμένη
λειτουργία stratified. Έτσι, σχηματίζεται πολύ κοντά στο μπουζί ένα ομοιογενές και πολύ
φτωχό μίγμα (αναλογία 40:1, όταν το στοιχειομετρικό είναι 14,7:1 ― ένας συμβατικός
κινητήρας δεν μπορεί να λειτουργήσει με μίγμα φτωχότερο από 22:1), κατάλληλο για καύση.
Ειδικές τεχνικές χρησιμοποιούνται για τον καλύτερο σχηματισμό του μίγματος. Σε κάθε
κύλινδρο υπάρχουν δύο αυλοί εισαγωγής, οι οποίοι επιτυγχάνουν τον καλύτερο δυνατό
στροβιλισμό. Ο ένας από τους δύο αυλούς έχει και ένα μεταβλητό διάφραγμα, που ελέγχεται
ηλεκτρονικά, έτσι ώστε να είναι δυνατός ο έλεγχος των χαρακτηριστικών του στροβιλισμού.
Το καύσιμο ψεκάζεται, από ειδικά μπεκ, μέσα στον κύλινδρο.
Το άλλο πρόγραμμα λειτουργίας του κινητήρα άμεσου ψεκασμού είναι το Πρόγραμμα Υψηλής
Απόδοσης. Χρησιμοποιείται κατά την επιτάχυνση και σε συνθήκες πλήρους φορτίου (π.χ., σε
ανηφόρα με φορτωμένο αυτοκίνητο ή σε οδήγηση με τέρμα γκάζι και ταχύτητα που πλησιάζει
την τελική). Σε αυτό το πρόγραμμα, το καύσιμο ψεκάζεται με υψηλή πίεση, όταν το έμβολο
κινείται ακόμα προς τα κάτω κατά το χρόνο εισαγωγής. Έτσι, σχηματίζεται ένα ομοιογενές
στοιχειομετρικό ή και πλούσιο μίγμα, όπως και στους συμβατικούς κινητήρες, μόνο που εδώ η
απόδοση είναι καλύτερη, χάρη στα ειδικά σχεδιαστικά χαρακτηριστικά του κινητήρα άμεσου
ψεκασμού. Το καύσιμο ψεκάζεται απευθείας μέσα στον κύλινδρο κατά το χρόνο εισαγωγής και
εξατμίζεται ψύχοντας τον εισερχόμενο αέρα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη συστολή του
εισερχόμενου αέρα και τη δημιουργία χώρου για να εισέλθει και άλλος στον κύλινδρο.
Έχουμε, δηλαδή, καλύτερη πλήρωση του κυλίνδρου με αέρα. Η ψύξη του αέρα εισαγωγής
περιορίζει επίσης το φαινόμενο της προανάφλεξης, που επίσης μειώνει την απόδοση των
συμβατικών κινητήρων. Τέλος, ένα από τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά που αυξάνουν την
απόδοση σε συνθήκες πλήρους φορτίου είναι ο ψεκασμός σε δύο στάδια. Μόνο το 25% του
καυσίμου ψεκάζεται κατά το χρόνο εισαγωγής, ενώ το υπόλοιπο ψεκάζεται στα τελευταία
στάδια του χρόνου συμπίεσης, όπως συμβαίνει και στο Πρόγραμμα Φτωχού Μίγματος. Έτσι, το
μίγμα στην αρχή της συμπίεσης είναι πολύ φτωχό και στο τέλος, πλούσιο. Ο ψεκασμός σε δύο
στάδια μειώνει και την εκπομπή άκαυστων υδρογονανθράκων. Το αποτέλεσμα όλων των παραπάνω
είναι ένας κινητήρας με αυξημένη απόδοση και χαμηλότερη κατανάλωση, που πληροί από τώρα
τα όρια ρύπων Euro IV, τα οποία θα ισχύσουν υποχρεωτικά στην Ευρώπη από το 2005.
Ο νέος κινητήρας είναι επίσης εφοδιασμένος με ένα σύστημα αξόνων εξισορρόπησης τύπου
Lanchester. Πρόκειται για δύο αντίθετα περιστρεφόμενους σφυρήλατους άξονες, οι οποίοι
στηρίζονται σε πολλαπλά έδρανα στο κάτω μέρος του μπλοκ και περιστρέφονται με ταχύτητα
διπλάσια από αυτήν του στροφαλοφόρου. Η κίνηση των δύο αξόνων εξισορροπεί τις ταλαντώσεις
που προέρχονται από τη λειτουργία του τετρακύλινδρου κινητήρα, με αποτέλεσμα η ομαλότητα
της λειτουργίας του και ο θόρυβός του να θυμίζουν εξακύλινδρο σύνολο.
Δεν τα κατάφεραν άσχημα οι μηχανικοί της Στουτγάρδης: 170 ίπποι από τέσσερις κυλίνδρους,
1.796 κυβικά, με χαμηλή κατανάλωση, όρια ρύπων επόμενης γενιάς και χαρακτηριστικά
λειτουργίας εξακύλινδρου κινητήρα. Και οι «εγκέφαλοι» του υπουργείου Οικονομικών της
ψωροκώσταινας ασχολούνται με το πόσα κυβικά έχει ο κινητήρας των αυτοκινήτων, θεωρώντας
τα αποδεικτικό στοιχείο της οικονομικής κατάστασης των ιδιοκτητών τους?_ Π. Σ.