| dc.description.abstract | Μια μηχανή εσωτερικής καύσης (Μ.Ε.Κ.) μπορεί να περιγραφεί ως μια αντλία αέρα ή το αναπνευστικό σύστημα, καθώς το εργαζόμενο ρευστό της αποτελείται από μίγμα αέρα καυσίμου [1]. Μια διάταξη πολλαπλής εισαγωγής αέρα (air intake manifold) απορροφά αέρα από το περιβάλλον και τον οδηγεί στο θάλαμο καύσης του κινητήρα. Η διάταξη εισαγωγής αποτελείται από το θάλαμο φίλτρου αέρα (plenum), την πεταλούδα γκαζιού, τον εγχυτήρα καυσίμου και τους αυλούς εισαγωγής. Ο κύριος στόχος της πολλαπλής εισαγωγής είναι η ισόποση διανομή του αέρα σε κάθε αυλό εισαγωγής των κυλίνδρων ενός κινητήρα. Η πολλαπλή εισαγωγής ελέγχει μέσω των γεωμετρικών χαρακτηριστικών και της πεταλούδας της, πόσος αέρας μπορεί να περάσει στον κινητήρα και πως αναμειγνύεται με το καύσιμο. Κατά τη διαδικασία εισαγωγής αέρα στον κινητήρα, λαμβάνουν χώρα φαινόμενα πτώσης πίεσης καθώς το εργαζόμενο ρευστό περνάει από τα μέρη της διάταξης. Περαιτέρω πτώση πίεσης δημιουργείται κατά μήκος του αυλού εισαγωγής και της βαλβίδας εισαγωγής. Η πτώση πίεσης εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα, την αντίσταση ροής των στοιχείων του συστήματος, της διατομής στην οποία κινείται το ρευστό και την πυκνότητά του [2]. Το εργαζόμενο ρευστό, λοιπόν, εισέρχεται στο θάλαμο καύσης όπου η θερμότητα της καύσης μετατρέπεται σε έργο, το οποίο μεταφράζεται σε κίνηση στους τροχούς, μέσω της μετάδοσης κίνησης.
Γενικά, οι εργοστασιακές διατάξεις εισαγωγής αέρα είναι σχεδιασμένες με περιορισμούς που αποσκοπούν στην επίτευξη χαμηλής κατανάλωσης καυσίμου και αποδίδουν τα μέγιστα στις χαμηλές προς μεσαίες στροφές λειτουργίας μιας Μ.Ε.Κ.. Συγκριτικά με τις εργοστασιακές διατάξεις εισαγωγής αέρα, μια εισαγωγή «κρύου» αέρα πλεονεκτεί, καθώς διαθέτει λιγότερους περιορισμούς. Μια εισαγωγή «κρύου» αέρα τροφοδοτεί τον κινητήρα με ψυχρότερο αέρα που έχει υψηλότερη πυκνότητα, αφού περιέχει περισσότερο οξυγόνο κατ’ όγκο σε σχέση με πιο ζεστό αέρα.
Στα πλαίσια των δραστηριοτήτων του τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας, φοιτητική ομάδα συμμετείχε στον τέταρτο παγκόσμιο διαγωνισμό MotoStudent και για το σκοπό αυτό κατασκευάστηκε μια αγωνιστική μοτοσυκλέτα τύπου ΜΟΤΟ3 που διαθέτει μονοκύλινδρη μηχανή εσωτερικής καύσης με σπινθηριστή, τύπου Honda CBR 250R (MC41) 250 cm3. Οι κανόνες του διαγωνισμού επέτρεπαν τον ελεύθερο σχεδιασμό της διάταξης εισαγωγής αέρα, που είναι μεγάλης σημασίας για την ισχύ μιας μηχανής εσωτερικής καύσης καθώς διοχετεύει την απαραίτητη ποσότητα εργαζόμενου ρευστού στο θάλαμο καύσης και συντονίζει τα κύματα αέρα με βάση το μήκος και τη διατομή της. Στόχος ήταν η βελτιστοποίηση του βαθμού πλήρωσης του κινητήρα, με μεθόδους υπολογισμού της ροής, καθώς είναι το μέγεθος που ποσοτικοποιεί την αποδοτικότητα της διάταξης εισαγωγής σε ότι αφορά τη δυνατότητα απορρόφησης αέρα [2]. Με τη μονοδιάστατη ανάλυση της διάταξης εισαγωγής βρέθηκε η βέλτιστη γεωμετρία, ενώ με την τρισδιάστατη προσομοίωση της ροής, με οριακές συνθήκες που προέκυψαν από τη μονοδιάστατη ανάλυση, βελτιστοποιήθηκε η γεωμετρία του θαλάμου plenum. | en_US |
