Back Pressure

Μάθε πως λειτουργεί....
Απάντηση
kostas200vi
Αρχαίος
Αρχαίος
Δημοσιεύσεις: 4629
Εγγραφή: Κυρ Οκτ 14, 2007 9:32 pm
Τοποθεσία: ΚΑΠΟΥ ΣΤΟ ΑΙΓΑΙΟ
Επικοινωνία:

Back Pressure

Δημοσίευση από kostas200vi »

Back pressure, σημαίνει "ανάστροφη πίεση".

Αυτό αφορά κυρίως τα καυσαέρια κάποιων turbo-κινητήρων, όταν αυτά κολλάνε πάνω στην τουρμπίνα και έτσι μερικές φορές γυρνάνε πίσω στον θάλαμο καύσης, με καταστροφικά συνήθως αποτελέσματα.
Στους ατμοσφαιρικούς κινητήρες Back pressure μπορούμε να έχουμε και στην είσοδο του καυσίμου μείγματος στον θάλαμο καύσης. Αυτό μπορεί να συμβεί όταν έχουμε άγριους εκκεντροφόρους (μεγάλο overlap) και έτσι στις χαμηλές στροφές και μικρά φορτία το καύσιμο “μείγμα” όχι μόνο να μην μπαίνει μέσα στον θάλαμο καύσης, αλλά και τα καυσαέρια να εισέρχονται μέσα στον αυλό εισαγωγής και έτσι να ακολουθείται μια "αντίστροφη πορεία".
Φυσικά η σωστή πλήρωση του θαλάμου καύσης ξεκινά έτσι πολύ στραβά... η πίεση που αναπτύσσεται κατά την καύση επηρεάζεται και από την πίεση που αναπτύσσεται κατά το τέλος της συμπίεσης (λίγο πριν την καύση).
Η πίεση που υπάρχει μέσα στον θάλαμο κατά την καύση επηρεάζεται από δύο παράγοντες :
1) Την σχέση συμπίεσης. Όσο πιο ψηλή είναι αυτή, τόσο περισσότερο θα συμπιεστούν τα περιεχόμενα του θαλάμου καύσης (άρα υψηλή πίεση λίγο πριν την καύση).
2) Την ποσότητα των περιεχομένων ( μέσα στον θάλαμο. Όταν αυτά είναι πολλά, τότε θα "στριμωχτούν" στο τέλος της συμπίεσης μέσα στον θάλαμο καύσης. Έτσι η πίεση που θα επικρατεί μέσα στον θάλαμο θα είναι μεγαλύτερη (άρα πάλι έχουμε υψηλή πίεση λίγο πριν την καύση).
Μια ελεύθερη εξάτμιση (γενικά) βοηθά στην μείωση των ροϊκών απωλειών (πτώση πίεσης κατά μήκος της ροής) κατά την κυκλοφορία των καυσαερίων. Έτσι τα καυσαέρια αποσύρονται πιο εύκολα από το θάλαμο καύσης κατά την κρίσιμη φάση του overlap αλλά και κατά ολόκληρη την φάση της εξαγωγής.
1) Κατά την φάση της εξαγωγής το έμβολο μπορεί, καταναλώνοντας λιγότερο έργο, να διώχνει (κατά την άνοδό του) τα καυσαέρια έξω από τον θάλαμο καύσης, αφού αυτά συναντούν μικρότερη αντίσταση...
2) Όταν ανοίγει γρηγορότερα (πριν το ΑΝΣ) η βαλβίδα εισαγωγής υπάρχει ένα ζητούμενο :
Πρέπει η ταχύτητα ροής των καυσαερίων μέσα στον θάλαμο καύσης, και συγκεκριμένα γύρω από την βαλβίδα εισαγωγής, να είναι υψηλή. Αυτό δημιουργεί χαμηλή πίεση (όσο πιο μεγάλη είναι η ταχύτητα κίνησης ενός ρευστού, τόσο πιο μικρή πίεση αυτό έχει) πράγμα που ευνοεί την γρηγορότερη εισροή φρέσκου μίγματος μέσα στον θάλαμο.
Το φαινόμενο είναι αρκετά έντονο, τόσο που το μείγμα εισρέει ακόμα και όταν το έμβολο δεν έχει φτάσει το ΑΝΣ, αλλά κινείται αργά προς αυτό (διότι είναι προς το τέλος την κίνησής του).
Αυτή η προκαταρκτική εισαγωγή φρέσκου μίγματος βοηθά στην καλύτερη σάρωση του κυλίνδρου από τα καυσαέρια, πράγμα που βελτιώνει την πλήρωσή του.
Από την άλλη τα καυσαέρια πρέπει να έχουν ήδη εκτονωθεί, είτε παράγοντας έργο (μικρό ποσοστό), είτε αποθηκεύοντας την ενέργειά τους στα τοιχώματα (μεγάλο ποσοστό), ώστε η πίεσή τους να μην τα αναγκάσει να εισέλθουν στον αυλό εισαγωγής, όταν η αντίστοιχη βαλβίδα ανοίξει. Ο κίνδυνος να εισέλθουν καυσαέρια στον αυλό εισαγωγής είναι τόσο μεγάλος όσο πιο κλειστή είναι η πεταλούδα του γκαζιού...
Το τι πίεση θα έχουν τα καυσαέρια κάθε φορά εξαρτάται από το πότε ανοίγει η βαλβίδα εξαγωγής και από τι ροικές αντιστάσεις συναντούν αυτά κατά την κίνησή τους στην εξάτμιση.
Άρα με την ελεύθερη εξάτμιση η πίεση των καυσαερίων γενικά πέφτει. Συνεπώς βελτιώνεται η πλήρωση αφού γίνεται εντονότερο το προαναφερθέν φαινόμενο. Για τον λόγο αυτόν παρατηρούμε (οι περισσότεροι από εμάς) μια (μικρή) βελτίωση στην αποδιδόμενη ροπή και ισχύ του κινητήρα.
Όμως η πίεση καύσης εξαρτάται και από το τι πίεση αναπτύσσεται μέσα στον κύλινδρο, πριν τον σπινθήρα. Έτσι όταν υπάρχουν και καυσαέρια μέσα στον θάλαμο καύσης, η πίεση αυτή αυξάνεται.
Βέβαια το ποσοστό τους πρέπει να είναι μικρό, ίσα - ίσα για να ωφελούν την κατάσταση. Αν η σύστασή τους υπερβαίνει κάποιο όριο, τότε εκτός του ότι θα χαλάσουν την "συνταγή" του overlap, θα εμποδίσουν και το μέτωπο της φλόγας να εξαπλωθεί. Αυτό θα έχει σαν συνέπεια να μην προλάβει όλο το καύσιμο μείγμα να καεί και έτσι να έχουμε δύο πολύ δυσάρεστα αποτελέσματα: 1) Θα έχουμε μικρή πίεση καύσης τελικά (άρα και μικρό αποδιδόμενο έργο). 2) Θα έχουμε και υπερβολική εκπομπή υδρογονανθράκων στην ατμόσφαιρα.
Στην περίπτωση της ελεύθερης εξάτμισης επειδή στις υψηλές στροφές ξεμένει από καυσαέρια ο κύλινδρος (χωρίς ο εκκεντροφόρος εισαγωγής και ο εγκέφαλος να εκμεταλλεύονται αυτήν την κατάσταση) η πίεση καύσης λίγο πριν την ανάφλεξη είναι κάπως χαμηλότερη, ετσι η πίεση μετά την ανάφλεξη (της οποίας η μέγιστη τιμή, σύμφωνα με ένα τολμηρό avans, προκύπτει αρκετές μοίρες μετά το ΑΝΣ, ώστε να υπάρχει κάπως ευνοϊκός μοχλισμός μπιέλας - κομβίου) είναι και αυτή λίγο μικρότερη.
Στις χαμηλές και μεσαίες στροφές δεν είναι δυνατόν να απαλλάξουμε τον κινητήρα μας από τα καυσαέρια του προηγούμενου κύκλου. Έτσι πάντα παραμένει μέσα στους κυλίνδρους μια σημαντική ποσότητα αυτών.
Το πόση ποσότητα καυσαερίων θα μείνει μέσα στον κύλινδρο, και σε ποιες στροφές λειτουργίας, εξαρτάται (και) από το overlap που έχει επιλέξει ο κατασκευαστής.
Αν είναι μεταβλητό, έχει καλώς. Άν όμως είναι σταθερό (όπως συμβαίνει στην πλειονότητα των περιπτώσεων) τότε ο κατασκευαστής πρέπει να επιλέξει μεταξύ τραβήγματος στα χαμηλά ή ευστροφίας στα ψηλά (φυσικά υπάρχουν πάρα πολλοί άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν αυτό το χαρακτηριστικό). Όσο λοιπόν πιο μεγάλο σε διάρκεια είναι το overlap, τόσο πιο πολύ προσανατολισμένος προς τα ψηλά είναι ο κινητήρας (βέβαια μπορεί ένας άλλος παράγοντας να είναι έτσι επιλεγμένος ώστε να μειώνει την επιρροή του overlap).
Η διάρκεια του overlap δεν εξαρτάται μόνο από την χρονική διάρκεια (σε μοίρες) όπου οι βαλβίδες παραμένουν ταυτόχρονα ανοικτές. Εξαρτάται και από το βύθισμα των βαλβίδων (εκεί πατάνε και τα συστήματα μεταβλητής βύθισης) αλλά και από την διάμετρό τους.
Συνεπώς όταν ένας κινητήρας δουλεύει καλά στα ψηλά τότε θα έχει μεγάλης διάρκειας overlap. Έτσι στις χαμηλές στροφές και στα μικρά πατήματα του γκαζιού ο κινητήρας θα "κρεμάει", αφού η βαλβίδα εισαγωγής θα ανοίγει πριν την "κατάλληλη στιγμή". Έτσι (ιδίως αν δεν πατάμε όλο το γκάζι, πράγμα που μειώνει την πίεση στον αυλό εισαγωγής) τα καυσαέρια θα μπαίνουν μέσα στον αυλό εισαγωγής και γενικά η πλήρωση θα είναι φτωχη.
Στις υψηλές στροφές όμως, λόγω της γρήγορης μετακίνησης του εμβόλου, το καύσιμο μείγμα θα μπει με το "έτσι θέλω", αφού η ταχύτητα του εμβόλου είναι τόσο μεγάλη που το τραβάει με βία προς τα μέσα...
Αν ο κινητήρας αυτός έχει τέτοιες ρυθμίσεις στον εγκέφαλο ώστε να εξαντλείται το περιθώριο πλήρωσης που δημιουργεί ο χρονισμός του εκκεντροφόρου, η ελεύθερη εξάτμιση θα χαλάσει την δουλειά γιατί θα κάνει το εξής :
Η μείωση των καυσαερίων τότε (λόγω της ελεύθερης εξάτμισης) δεν θα προκαλέσει επιπλέον εισροή καυσίμου μείγματος στον θάλαμο καύσης, αφού αυτός τροφοδοτείται "Full" (βάσει των ρυθμίσεων του εγκεφάλου). Έτσι η πίεση πριν την ανάφλεξη θα είναι μειωμένη.
Στις χαμηλές στροφές φυσικά αυτό δεν συμβαίνει.
Μια ελεύθερη εξάτμιση θα βελτιώσει λίγο την κατάσταση στα χαμηλά, συμβάλλοντας στην ταχύτερη απαγωγή των καυσαερίων.

Και η απορία : γιατί όταν βάζουμε μια ελεύθερη εξάτμιση κινδυνεύουμε να χάσουμε στα ψηλά ενώ σχεδόν πάντα κερδίζουμε στα χαμηλά;

- Στα χαμηλά κερδίζουμε αφού με την ελεύθερη εξάτμιση επιτυγχάνουμε καλύτερη σάρωση του θαλάμου καύσης.
- Στα ψηλά όμως η καλύτερη σάρωση έχει την εξής συνέπεια :
Κατά το τέλος της συμπίεσης να απουσιάζει μια μικρή επιπλέον ποσότητα καυσαερίων. Αυτό γίνεται αφού η ελεύθερη εξάτμιση έχει καλύτερες επιδόσεις στο άδειασμα. Αυτή η απουσία προκαλεί μια μικρή απώλεια πίεσης στο τέλος της συμπίεσης με αποτέλεσμα και η πίεση κατά την καύση να είναι ελαφρώς μειωμένη. Αυτό το φαινόμενο παρουσιάζεται εντονότερο, όσο πιο ελεύθερη είναι η εξάτμιση.
Μια normal εξάτμιση, φρενάρει κάπως τα καυσαέρια (δημιουργεί ένα είδος Back pressure σε αυτά) και έτσι κάποια από αυτά δεν προλαβαίνουν να φύγουν.
I DON'T DRIVE FAST
"I JUST FLY LOW"

Εικόνα ΕικόναΕικόνα
Old Rovers never die they just get faster.

crAss
Παλιός
Παλιός
Δημοσιεύσεις: 1351
Εγγραφή: Κυρ Ιαν 02, 2005 1:41 pm
Επικοινωνία:

Re: Back Pressure

Δημοσίευση από crAss »

:)
Αναλυτικότατο. Απλώς να πούμε ότι σε διαφορετικούς κινητήρες έχουμε διαφορετική συμπεριφορά μιας και εκτός από την αρχιτεκτονική του κυλίνδρου καθεαυτού, αλλάζουν και οι πολλαπλές εισαγωγής και εξαγωγής...
Life is too short not to...

panagiotis x.
Νέοs
Νέοs
Δημοσιεύσεις: 320
Εγγραφή: Σάβ Ιαν 03, 2009 5:31 am
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη
Επικοινωνία:

Re: Back Pressure

Δημοσίευση από panagiotis x. »

Ωραίος ρε Κώστα! :up: Να μαθαίνουμε κ εμείς που δεν ξέρουμε πολλά! :D Μπράβο! :smt038
Rover 416GSi '92

Tasos_7R
Support member
Δημοσιεύσεις: 2330
Εγγραφή: Τρί Ιούλ 17, 2007 10:56 am
Τοποθεσία: Big In Japan
Επικοινωνία:

Re: Back Pressure

Δημοσίευση από Tasos_7R »

panagiotis x. έγραψε:Ωραίος ρε Κώστα! :up: Να μαθαίνουμε κ εμείς που δεν ξέρουμε πολλά! :D Μπράβο! :smt038
Εσύ μη διαβάζεις για backpressure!!!! Έχεις Honda!!! :-D :-D :-D Βάλε μια 60αρα να κάνεις δουλειά... :sreering: 8) :P
Our Father,
Who doesn't recognise any other engine,
Vtec be the name,
The kingdom come,
Vtec will kick in on earth as it does in Japan,
Give us this day,
Our daily dose of vtec,
And praise our mighty roar,
And forgive those who repent against the vtec,
And deliver us from any other car that doesn't wear the H symbol,
Amen.

Απάντηση

Επιστροφή στο “How does it Work?”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης