Η εισαγωγή του κινητήρα κατέχει ζωτικό ρόλο στην λειτουργία και στην ιπποδύναμη που παράγει ένα μοτέρ. Σε αυτό το σημείο θα ασχοληθούμε με τα “τετραπετάλουδα” και θα δούμε ποιος είναι ο ρόλος τους...

Τα αυτοκίνητα παραγωγής κατασκευάζονται σύμφωνα με κάποιες συνισταμένες που συντελούν στη μείωση του κόστους κατασκευής τους, την οικονομία στην κατανάλωση του καυσίμου, στην φιλικότητα προς το περιβάλλον, στην αξιοπιστία και στη μείωση του θορύβου. Αυτές είναι κάποιες γενικές αρχές πάνω στις οποίες οι αυτοκινητοβιομηχανίες στηρίζονται για να εξελίξουν και να προωθήσουν τα προϊόντα τους στην αγορά. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα οι κινητήρες που παράγουν οι κατασκευαστές αυτοκινήτων για τα μοντέλα τους να είναι φιμωμένοι για να πληρούν τις προδιαγραφές που θέτει η Ευρωπαϊκή νομοθεσία για την παραγωγή καυσαερίων και θορύβου. Αυτός είναι και ο λόγος που με μικρές αλλαγές ακόμα και πρώτου σταδίου βλέπουμε μοτέρ να αυξάνουν αρκετά την ιπποδύναμή τους. Στην ουσία το ταβάνι της ιπποδύναμης ενός κινητήρα εξαρτάται από το πόσος αέρας μπορεί να εισέλθει στο θάλαμο καύσης. Ενας ατμοσφαιρικός κινητήρας μπορεί να ρουφήξει μέσα του όσο αέρα επιτρέπει ο κυβισμός του, η σχεδίαση της κυλινδροκεφαλής, οι εκκεντροφόροι και φυσικά το σύστημα εισαγωγής συμπεριλαμβανομένης της πολλαπλής. Σε ένα ατμοσφαιρικό μοτέρ ο πιο εύκολος τρόπος να αυξήσεις την ιπποδύναμή του είναι να απελευθερώσεις την αναπνοή του. Για να δεις μεγαλύτερη δύναμη θα πρέπει να προβείς σε αλλαγές στην εισαγωγή για να είναι δυνατή η πλήρωση του θαλάμου καύσης με όσο το δυνατό γίνεται περισσότερο αέρα. Η καλύτερη κίνηση είναι να αντικαταστήσεις την πολλαπλή εισαγωγής και την πεταλούδα, με ένα πολυπετάλουδο που επιτρέπει την πλήρωση του θαλάμου καύσεως με καλύτερο και αποδοτικότερο τρόπο.

Τι είναι πεταλούδα?

Η πεταλούδα είναι ένα εξάρτημα το οποίο βρίσκεται στην πολλαπλή εισαγωγής. Ο ρόλος της είναι να καθορίζει την ποσότητα του αέρα που εισέρχεται στον θάλαμο καύσης ενός κινητήρα. Με το γκάζι ελέγχουμε το άνοιγμα της πεταλούδας, αυτή με την σειρά της ελέγχει τις ποσότητες αέρα που εισέρχονται και την ίδια ώρα ο εγκέφαλος του κινητήρα μέσω κάποιων αισθητήρων απελευθερώνει την ποσότητα καυσίμου που απαιτείται κάθε στιγμή για να γίνει η καύση του μίγματος. Χωρίς την πεταλούδα ο κινητήρας απλά θα στροφάριζε μέχρι τον κόφτη. Συμπεραίνουμε λοιπόν ότι ο ρόλος της πεταλούδας είναι να ρυθμίζει το πόσος αέρας θα μπει στο θάλαμο καύσης. Οταν έχουμε πατημένο τέρμα το γκάζι η πεταλούδα είναι εντελώς ανοιχτή και έχουμε maximum ιπποδύναμη από τον κινητήρα μας. Οταν έχουμε αφήσει το γκάζι η πεταλούδα θεωρητικά είναι κλειστή. Σε αυτή την θέση όμως επιτρέπει την εισαγωγή ελάχιστου αέρα για να διατηρείται ο κινητήρας σε λειτουργία στο ρελαντί και να μην σβήνει. Καταλαβαίνουμε λοιπόν, ότι η πεταλούδα παίρνει μια σειρά από θέσεις που καθορίζουμε εμείς με το γκάζι αναλόγως τις συνθήκες που συναντάμε στο δρόμο και αυτή καθορίζει τις ποσότητες του αέρα.  

Τι είναι πολυπετάλουδο σύστημα?

Το πολυπετάλουδο αντικαταστά την κλασική πεταλούδα και την πολλαπλή εισαγωγής με την οποία είναι εφοδιασμένα τα περισσότερα αυτοκίνητα. Με το πολυπετάλουδο καταφέρνουμε και έχουμε σε κάθε κύλινδρο μια πεταλούδα. Αυτό βοηθά στην καλύτερη πλήρωση με αέρα του θαλάμου καύσης του κινητήρα και στην αύξηση της ιπποδύναμης. Εάν αναφερόμαστε σε πολυπετάλουδο σύστημα που θα εγκατασταθεί σε τετρακύλινδρο μοτέρ μιλάμε για τετραπετάλουδο εάν πρόκειται να εγκατασταθεί σε εξακύλινδρο μιλάμε για εξαπετάλουδο κ.ο.κ. Στην αγορά όμως επειδή τα περισσότερα από αυτά τα συστήματα αναφέρονται για τετρακύλινδρα όπου είναι και οι περισσότερες εφαρμογές στην χώρα μας έχει επικρατήσει ο χαρακτηρισμός τους ως τετραπετάλουδο!

Πεταλούδα VS καρμπιρατέρ

Τα πολυπετάλουδα συστήματα μοιάζουν αρκετά με τα διπλά καρμπιρατέρ και μπορούν να αποδώσουν παρόμοια επίπεδα ιπποδύναμης. Παρόλο αυτά τα πολυπετάλουδα συστήματα είναι αρκετά καλύτερα. Η οδηγισιμότητα και η κατανάλωση καυσίμου βρίσκονται σε πολύ καλύτερο επίπεδο χάρη την ECU που ελέγχει ακριβώς το μίγμα καυσίμου-αέρα που εισέρχεται. Αλλο ένα σημαντικό πλεονέκτημα των πολυπετάλουδων συστημάτων είναι ότι δεν χρειάζονται συχνή ρύθμιση όπως τα καρμπιρατέρ.

Τα πλεονεκτήματα του τετραπετάλουδου

Υπάρχουν αρκετά πλεονεκτήματα για τα πολυπετάλουδα συστήματα από την συνηθισμένη πεταλούδα που είναι εφοδιασμένα τα περισσότερα αυτοκίνητα. Αλλα είναι ευδιάκριτα και άλλα όχι. Αυτό εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά που έχει ο κινητήρας μας. Η απόκριση που έχει το μοτέρ είναι πολύ καλύτερη στα πολυπετάλουδα συστήματα γιατί οι πεταλούδες βρίσκονται πιο κοντά στο θάλαμο καύσης. Ετσι όταν η πεταλούδα ανοίγει ο αέρας εισέρχεται γρηγορότερα αφού έχει να διανύσει μικρότερη απόσταση.

Αλλο πλεονέκτημα των πολυπετάλουδων συστημάτων είναι ότι τις περισσότερες φορές αντικαθιστούν τις εργοστασιακές εισαγωγές που συνήθως είναι πολύπλοκες κατασκευές για να καταφέρνουν να κρατούν τα επίπεδα θορύβου χαμηλά και για να κάνουν τους κινητήρες να έχουν ροπή χαμηλά. Η αντικατάσταση των εργοστασιακών εισαγωγών με πολυπετάλουδα συστήματα συντελεί σε μεγάλο βαθμό στην αύξηση της ιπποδύναμης του αυτοκινήτου όπως επίσης το αυτοκίνητο γίνεται πιο εντυπωσιακό στο δρόμο και τα dB του μοτέρ είναι πιο πολλά!

Μειονεκτήματα υπάρχουν?

Γενικά τα πολυπετάλουδα συστήματα αν έχουν τοποθετηθεί σωστά και ο κινητήρας είναι σωστά ρυθμισμένος είναι πάντα καλύτερα από την μια πεταλούδα. Ωστόσο και αυτά έχουν κάποια μειονεκτήματα. Το πρώτο και το κύριο μειονέκτημά τους είναι το κόστος. Η αγορά ενός τέτοιου συστήματος απαιτεί συνήθως και νέα ECU η αναπρογραμματισμό της υπάρχουσας (που δεν είναι και εύκολη υπόθεση αν σκεφτείς πόσες θέσεις μπορεί να πάρει μια πεταλούδα που πρέπει να ρυθμιστεί ανάλογα το μίγμα) κάτι που εκτοξεύει το κόστος σε υψηλά επίπεδα. Αλλο μειονέκτημα των συστημάτων αυτών είναι ο θόρυβος που παράγουν, που πολλές φορές ξεπερνά και το θόρυβο από την εξάτμιση του αυτοκινήτου. Ο θόρυβος αυτός μπορεί να μετριαστεί εάν τοποθετήσουμε πάνω στο πολυπετάλουδο σύστημα airbox που είναι κάτι σαν φιλτροκούτι.

Τύποι πολυπετάλουδων συστημάτων

Υπάρχουν τρεις τύποι πολυπετάλουδων συστημάτων τους οποίους θα εξηγήσουμε ευθύς αμέσως.

1. Butterfly

Το 99% των πολυπετάλουδων συστημάτων ανήκουν στην κατηγορία των butterfly τα οποία χρησιμοποιούν στο κέντρο του σώματος του πολυπετάλουδου μια περιστρεφόμενη πεταλούδα για κάθε κύλινδρο που μοιάζει με “πιατάκι” και στηρίζεται πάνω σε έναν άξονα για να είναι εφικτή η περιστροφή της. Αυτή η σχεδίαση είναι αρκετά παλιά. Οταν σανιδώνουμε το γκάζι, στην ουσία κουνάμε την ράβδο πάνω στην οποία στηρίζονται οι πεταλούδες με αποτέλεσμα να περιστρέφονται και να επιτρέπουν την εισαγωγή του αέρα στον θάλαμο καύσης. Τα πλεονεκτήματα αυτής της κατηγορίας των πολυπετάλουδων είναι η ευκολία κατασκευής τους και ο καλύτερος και ακριβής έλεγχος που επιτρέπουν στις πεταλούδες μέσο του πεντάλ του γκαζιού. Το μειονέκτημα όμως αυτής της κατασκευής είναι ότι όταν οι πεταλούδες είναι εντελώς ανοιχτές σε κάποιο βαθμό εμποδίζουν την εισροή του αέρα και δημιουργούν αναταράξεις στην ροή του γιατί δεν εξαφανίζονται εντελώς, απλά οριζοντιώνονται για να επιτρέψουν την μέγιστη εισαγωγή αέρα.

2. Slide Throttle

Μια άλλη μορφή πολυπετάλουδου είναι τα slide throttle. Τα slide throttles λειτουργούν όπως ακριβώς η ονομασία τους ορίζει. Δηλαδή αντί να περιστρέφονται οι πεταλούδες όπως στο butterfly χάνονται στο πλάι. Είναι ένας διαφορετικός τρόπος λειτουργίας της πεταλούδας. Το πλεονέκτημα αυτού του είδους πολυπετάλουδου είναι ότι όταν το πεντάλ του γκαζιού είναι τέρμα πατημένο η πεταλούδα εξαφανίζεται πλήρως και επιτρέπει την μέγιστη πλήρωση με αέρα του θαλάμου καύσης χωρίς κανένα εμπόδιο. Από την άλλη αυτή η μορφή έχει ένα σοβαρό μειονέκτημα που αποτελεί σκόπελο στην ευρεία χρήση τους. Το πρόβλημα είναι ότι δεν προσφέρουν καλή αίσθηση και καλό έλεγχο της πεταλούδας όταν το πεντάλ βρίσκεται στο μέσο της διαδρομής του. Δηλαδή όταν η πεταλούδα είναι μισό ανοιγμένη δεν υπάρχει ο έλεγχος που θα επιτρέπει στον οδηγό να έχει την σωστή αίσθηση και να ελέγχει την ταχύτητα με την οποία επιθυμεί ο οδηγός να κινεί το όχημα του. Αυτός είναι ο κύριος λόγος που αυτή η μορφή πολυπετάλουδου δεν βρίσκει εφαρμογή σε αυτοκίνητα δρόμου.

3. Roller Barrel

Τα πολυπετάλουδα roller barrel είναι ο πιο σύγχρονος τύπος πολυλετάλουδου συστήματος. Ο καλύτερος τρόπος για να καταλάβουμε πως λειτουργεί είναι να φανταστούμε δύο βαρέλια το ένα μέσα στο άλλο, να έχουν από ένα άνοιγμα που έχει ίσο μέγεθος και στα δύο και το ένα μπορεί να περιστρέφεται μέσα στο άλλο. Φαντάσου ότι καθώς τα βαρέλια περιστρέφεται το ένα μέσα στο άλλο όταν τα ανοίγματα συναντιούνται επιτρέπουν την εισαγωγή του αέρα μέχρι να συγχρονιστούν οπότε και επιτρέπουν την μέγιστη εισαγωγή αέρα. Η περιστροφή του ενός βαρελιού μέσα στο άλλο ελέγχεται με το γκάζι. Δηλαδή με το πάτημα του γκαζιού ελέγχουμε την περιστροφή των “βαρελιών” που και αυτά με την σειρά τους ανάλογα με την θέση που παίρνουν το άνοιγμα που σχηματίζεται μέσο των δύο ανοιγμάτων που έχουν τα βαρέλια καθορίζουν τις ποσότητες του αέρα που θα εισέρθουν στο θάλαμο καύσης. Το roller barrel προσφέρει τα πλεονεκτήματα του slide throttle συν ότι ακόμα προσφέρουν καλύτερο έλεγχο από ότι τα slide throttle αλλά ακόμα δεν θεωρούνται τόσο καλά όσο τα πολυπετάλουδα τύπου butterfly.

Η τεχνολογία του σήμερα

Τα πολυπετάλουδα συστήματα συνήθως βρίσκουν εφαρμογή σε ατμοσφαιρικούς κινητήρες από τους οποίους ζητάμε το maximum της ιπποδύναμης τους. Τέτοια συστήματα όμως βλέπουμε και σε turbo κινητήρες, αν και όχι πολύ συχνά. Ενα μοτέρ που είναι turbo και χρησιμοποιεί τετραπετάλουδο είναι του Nissan Sunny Gti-R. Από την άλλη οι κατασκευαστές δεν προτιμούν τέτοια συστήματα για λόγους οικονομίας, ευκολίας οδήγησης του αυτοκινήτου, διαχείρισης του μοτέρ και για την μείωση των θορύβων. Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων έχουν δημιουργήσει και καταφύγει στην λύση της ηλεκτρονικά ελεγχόμενης πεταλούδας. Τι είναι αυτό? Είναι η κλασική πεταλούδα με την μόνη διαφορά ότι δεν ελέγχεται με την ντίζα άλλα από την εκάστοτε ECU του αυτοκίνητου που λαμβάνει ηλεκτρονικά σήματα από το πεντάλ του γκαζιού φτάνουν στην ECU και αυτή μεταφράζει, ανάλογα με τα δεδομένα που έχει στη διάθεσή της κάθε φορά, τα σήματα αυτά και ανοίγει την πεταλούδα στο σημείο που χρειάζεται. Τα πλεονεκτήματα αυτής της κατασκευής είναι η ακριβής ρύθμιση του μίγματος που εισέρχεται στον θάλαμο καύσης, ο ηλεκτρονικός έλεγχος του κινητήρα και η οικονομία καυσίμου που προσφέρει. Το βασικό μειονέκτημα της ηλεκτρονικής ελεγχόμενης πεταλούδας είναι η αίσθηση που προσφέρει στο πεντάλ του γκαζιού. Είναι κάπως αποκομμένη και δεν έχει την πραγματική αίσθηση που σου προσφέρει η ντίζα. Βλέπουμε όμως ότι τα εργοστάσια προσπαθούν να λύσουν αυτό το πρόβλημα και τα έχουν καταφέρει ως ένα βαθμό αφού τα σημερινά συστήματα δεν θυμίζουν σε τίποτα την κακή αίσθηση που είχαν οι πρώτες ηλεκτρονικές πεταλούδες.