Προθερμαντήρες

Σε έναν πετρελαιοκινητήρα, ο προθερμαντήρας είναι το εξάρτημα που χρησιμοποιείται για να βοηθήσει την εκκίνηση του κινητήρα σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Έχει σχήμα μολυβιού με ένα ηλεκτρικό θερμαντικό στοιχείο στην άκρη και βιδώνει στην κυλινδροκεφαλή.

Όπως είναι γνωστό, στους πετρελαιοκινητήρες το πετρέλαιο αναφλέγεται, καθώς ψεκάζεται σε θερμό αέρα. Και η θερμότητα προέρχεται από τη συμπίεση του αέρα. Όταν ο κινητήρας ξεκινά σε ψυχρό περιβάλλον, ο αέρας είναι κρύος. Ο κορμός του κινητήρα και η κυλινδροκεφαλή, που είναι κρύα, αφαιρούν θερμότητα από αυτή που προκύπτει από τη συμπίεση. Συνεπώς, η τελική συμπίεση για τη δεδομένη σχέση συμπίεσης είναι χαμηλότερη, καθώς το έμβολο και το χιτώνιο δεν βρίσκονται σε θερμοκρασία λειτουργίας. Ως αποτέλεσμα, έχουμε δύσκολη εκκίνηση του πετρελαιοκινητήρα σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος.

Το πετρέλαιο αναφλέγεται πάνω από μία θερμοκρασία και δεν μπορεί να αναφλεγεί, όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλή. Το σημείο ανάφλεξης του καυσίμου ντίζελ (δηλαδή, η ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης) είναι, συνήθως, μεταξύ 52 και 96°C (126 και 205°F). Το σημείο ανάφλεξης του βιοντίζελ είναι ακόμη υψηλότερο, συνήθως πάνω από 130°C (266°F). Για σύγκριση, το σημείο ανάφλεξης της βενζίνης είναι περίπου -43°C (−45°F), γι’ αυτό και οι βενζινοκινητήρες ξεκινούν πιο εύκολα τον χειμώνα. Προκειμένου να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα, έχουν παρουσιαστεί συστήματα υποβοήθησης της εκκίνησης. Οι προθερμαντήρες είναι, κατά βάση, μεγάλες ηλεκτρικές αντιστάσεις που θερμαίνουν τον αέρα ή το μείγμα αέρα-καυσίμου στον θάλαμο καύσης ενός πετρελαιοκινητήρα, για να βοηθήσουν στην καύση.

Στους προθερμαντήρες υπάρχει ένα νήμα πυράκτωσης που, καθώς διαρρέεται από ρεύμα, θερμαίνεται και θερμαίνει και τον γύρω χώρο. Ο χρόνος θέρμανσης, στα παλαιά αυτοκίνητα, καθορίζεται από το ρελέ του προθερμαντήρα, το οποίο, μέσω της ενδεικτικής λυχνίας στο ταμπλό των οργάνων, δείχνει πότε ο κινητήρας είναι έτοιμος να τεθεί σε λειτουργία.

Σήμερα, ο έλεγχος του ρεύματος των προθερμαντήρων γίνεται από μία σχετική ηλεκτρονική μονάδα και, έτσι, ο προθερμαντήρας μπορεί να ενεργοποιείται και μετά την ψυχρή εκκίνηση. Έτσι, εκτός από τη βελτιωμένη ψυχρή εκκίνηση, οι προθερμαντήρες εξασφαλίζουν:

1. Ομαλή λειτουργία με τον κινητήρα κρύο
2. Χαμηλότερες εκπομπές ρύπων
3. Υποστήριξη στην ανάπλαση του φίλτρου DPF
4. Χαμηλότερες εκπομπές σωματιδίων
5. Καλύτερη λειτουργικότητα του συστήματος start-stop.

Στην ιδανική περίπτωση, η ράβδος πυράκτωσης θα πρέπει να βρίσκεται, ακριβώς, στην άκρη του στροβιλισμού του μείγματος, χωρίς να βυθίζεται αρκετά στον θάλαμο καύσης ή στον προθάλαμο.

Τύποι προθερμαντήρων

Οι πρώτοι προθερμαντήρες είχαν εξωτερικό νήμα πυράκτωσης που ήταν εκτεθειμένο στον θάλαμο καύσης. Τροφοδοτούνταν με ρεύμα τάσης 12 V, μέσω ρελέ προθερμαντήρων που διέθετε χρονοδιακόπτη. Χρειάζονταν πάνω από 20-25 δευτ., για να φτάσει η θερμοκρασία στους 800°C. Ο οδηγός άνοιγε το κλειδί, άναβε η λυχνία των προθερμαντήρων και, όταν αυτή έσβηνε, τότε ο οδηγός ενεργοποιούσε τη μίζα.

Στις αρχές της δεκαετίας του ΄60 εμφανίστηκαν οι λεγόμενοι προθερμαντήρες ταχείας θέρμανσης. Αποτελούνται από έναν θερμαινόμενο σωλήνα, το άκρο του οποίου θερμαίνεται από ένα νήμα πυράκτωσης που βρίσκεται στο εσωτερικό του. Κατά την προθέρμανση, θερμαίνεται μόνο το άκρο. Κατά τα άλλα, μοιάζουν με την προηγούμενη κατηγορία. Ρεύμα μπαταρίας (12V) και τροφοδοσία από ρελέ με χρονοδιακόπτη. Ο χρόνος προθέρμανσης είναι γύρω στα 15 δευτ. για τους 800°C.

Εξέλιξη του τύπου αυτού είναι οι αυτορυθμιζόμενοι ή SRM (Self-Regulating Metal). Στους συγκεκριμένους, πριν από το νήμα πυράκτωσης, υπάρχει ένα νήμα ελέγχου, του οποίου η ηλεκτρική αντίσταση αυξάνεται, καθώς ανεβαίνει η θερμοκρασία (PTC). Με αυτόν τον τρόπο, η ένταση του ρεύματος μειώνεται με την άνοδο της θερμοκρασίας, επιτυγχάνοντας μία ομοιόμορφη θερμοκρασία προθέρμανσης της τάξης των 1000°C. Τα δύο νήματα κατασκευάζονται από μεταλλικό κράμα και είναι τυλιγμένα σε μορφή πηνίου. Άλλοι τα θεωρούν, λοιπόν, αντιστάσεις και άλλοι πηνία. Στην πραγματικότητα, έχουν μορφή πηνίου, αλλά εξυπηρετούν ως αντιστάσεις. Αυτός ο τύπος εξασφαλίζει γρήγορη θέρμανση με λιγότερο από 5 δευτ. για τους 900 – 1.000°C. Η τροφοδοσία τους γίνεται είτε από ρελέ, είτε από ηλεκτρονική μονάδα με σήμα PWM.

Όταν η τροφοδοσία γίνεται από την ηλεκτρονική μονάδα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μεταλλικοί προθερμαντήρες με ένα νήμα και ακόμη καλύτερες επιδόσεις. Σε αυτή την περίπτωση, οι προθερμαντήρες ελέγχονται μεμονωμένα. Η τάση λειτουργίας τους μπορεί να είναι διαφορετική και στο κέλυφος υπάρχει σχετική ένδειξη, π.χ. 4,4V ή 5V. Η επιλογή του προθερμαντήρα γίνεται αυστηρά με βάση τον κωδικό του κινητήρα και το VIN. Εξασφαλίζουν πολύ γρήγορη προθέρμανση με 2 δευτ. για τους 1000°C.

Τέλος, υπάρχουν και οι κεραμικοί προθερμαντήρες. Τα κεραμικά υλικά κατασκευάζονται από λεπτές ανόργανες ύλες με προσθήκη νερού και, στη συνέχεια, θερμαίνονται πάνω από τους 700°C. Ο όρος «κεραμικό», σήμερα, περιλαμβάνει υλικά με βάση οξείδια μετάλλων. Ένας κεραμικός προθερμαντήρας χρειάζεται λιγότερο από 2 δευτ. για τους 1000°C, ενώ έχει ικανότητα μεταθέρμανσης της τάξης των 15 λεπτών για θερμοκρασίες μέχρι 1350°C. Όπως και οι προηγούμενοι μεταλλικοί, ενεργοποιούνται με σήμα PWM και η επιλογή του προθερμαντήρα γίνεται αυστηρά με βάση τον κωδικό του κινητήρα και το VIN.

Η μεταθέρμανση

Τα παλαιότερα αυτοκίνητα είναι, γενικά, εξοπλισμένα με προθερμαντήρες που θερμαίνουν, μόνο, πριν και κατά τη φάση εκκίνησης. Τα σύγχρονα αυτοκίνητα ντίζελ λειτουργούν με το καινοτόμο σύστημα θέρμανσης 3 φάσεων, που σημαίνει:

• πριν και κατά τη φάση της εκκίνησης
• μετά την εκκίνηση και
• κατά τη λειτουργία του κινητήρα.

Η ηλεκτρονικά ελεγχόμενη προθέρμανση ξεκινά, όταν το κλειδί ανάφλεξης ανοίξει. Εάν οι εξωτερικές θερμοκρασίες είναι κανονικές, χρειάζονται 2-5 δευτερόλεπτα πριν ο κινητήρας είναι έτοιμος να ξεκινήσει.

Η φάση μεταθέρμανσης διαρκεί έως και 3 λεπτά μετά την εκκίνηση του κινητήρα, προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι εκπομπές ρύπων και ο θόρυβος.

Η ενεργοποίηση σε κατάσταση λειτουργίας του κινητήρα γίνεται με βάση τη θερμοκρασία του νερού ψύξης. Η διαδικασία μεταθέρμανσης διαρκεί έως ότου η θερμοκρασία του νερού ψύξης φτάσει τους 70°C ή απενεργοποιείται μετά από μία χρονική περίοδο.

Οι βλάβες

Οι προθερμαντήρες είναι κατασκευασμένοι για να έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής και να λειτουργούν αξιόπιστα και με ασφάλεια. Ωστόσο, περιστασιακά, εξωτερικοί παράγοντες ή βλάβες σε άλλα εξαρτήματα ενδέχεται να επηρεάσουν τη λειτουργία τους. Συνήθως, αστοχούν λόγω διάβρωσης, υπερθέρμανσης, μηχανικής βλάβης ή κόπωσης των μετάλλων, και αυτό ενδέχεται να προκαλέσει διάφορα προβλήματα.

Μερικά κοινά συμπτώματα ενός ελαττωματικού προθερμαντήρα είναι:

1. Δυσκολία στην εκκίνηση του κινητήρα, όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλή.
2. Άκαυστο καύσιμο στην εξάτμιση, αμέσως μετά την εκκίνηση.
3. Τραχιά λειτουργία μετά την εκκίνηση (ειδικά, στο ρελαντί).
4. Μεγάλες ποσότητες καπνού κατά την εκκίνηση.

Η λυχνία MIL (ή η λυχνία Check Engine) δείχνει μόνο βλάβες σχετικές με τα καυσαέρια. Έτσι, εάν δεν είναι αναμμένη, δεν σημαίνει πως δεν υπάρχει βλάβη. Γι’ αυτό, τα περισσότερα αυτοκίνητα διαθέτουν λυχνία βλάβης προθερμαντήρων, η οποία μπορεί να ενεργοποιηθεί και από βλάβες που δεν έχουν σχέση με τα καυσαέρια. Αρκετοί κατασκευαστές χρησιμοποιούν τη λυχνία των προθερμαντήρων για να δείξουν βλάβες και άλλων συστημάτων, ενώ, συχνά, με συνδυασμό άλλων λυχνιών, ενημερώνουν πότε πρέπει να γίνει ανάπλαση του DPF.

Στα παλαιάς τεχνολογίας αυτοκίνητα, τα προβλήματα που προκαλούν οι προθερμαντήρες στον κινητήρα εξαφανίζονται, όταν ο κινητήρας λειτουργεί κανονικά, αφού φτάσει στη θερμοκρασία λειτουργίας.

Έλεγχος προθερμαντήρων

Ο έλεγχος των προθερμαντήρων γίνεται με διάφορους τρόπους και εργαλεία, με κάθε μέθοδο να προσφέρει διαφορετικά πλεονεκτήματα.

Οι έλεγχοι είναι:

1. Μέτρηση θερμοκρασίας με θερμόμετρο
2. Μέτρηση αντίστασης και τάσης τροφοδοσίας με πολύμετρο
3. Μέτρηση ρεύματος με αμπεροτσιμπίδα.

Παλαιότερα, για τον έλεγχο τροφοδοτούσαμε με ρεύμα 12V κατευθείαν τους προθερμαντήρες. Αυτό, πλέον, πρέπει να το αποφεύγουμε, καθώς οι νέοι τύποι χρησιμοποιούν χαμηλές τάσεις (4.3V – 11V) και μπορεί να καταστραφούν με κατευθείαν ρεύμα 12V.

1. Μέτρηση θερμοκρασίας

Ο έλεγχος της θερμοκρασίας είναι, κυρίως, λειτουργικός έλεγχος, που δείχνει άμεσα εάν λειτουργεί ένας προθερμαντήρας. Ακουμπώντας με το χέρι τους προθερμαντήρες, μπορούμε εύκολα να διαπιστώσουμε ποιος δεν λειτουργεί. Σήμερα, ο έλεγχος γίνεται με θερμόμετρο υπέρυθρης ακτινοβολίας. Εάν ο προθερμαντήρας είναι ζεστός, προφανώς λειτουργεί. Η ακριβής θερμοκρασία δεν μας ενδιαφέρει. Εάν είναι ελαττωματικός, ο προθερμαντήρας θα μείνει κρύος. Είναι, επίσης, χρήσιμο να συγκρίνουμε τις θερμοκρασίες: Εάν η θερμοκρασία ενός προθερμαντήρα διαφέρει από τους υπόλοιπους, σημαίνει ότι κάτι δεν πάει καλά…

2. Έλεγχος με ψηφιακό πολύμετρο

Οι πιο συνηθισμένοι έλεγχοι που μπορούμε να κάνουμε με ένα ψηφιακό πολύμετρο (DMM) για προθερμαντήρες είναι:

1. Έλεγχος της ηλεκτρικής αντίστασης του προθερμαντήρα
2. Έλεγχος τροφοδοσίας (τάσης) προθερμαντήρα

Για να ελέγξετε την ηλεκτρική αντίσταση ενός προθερμαντήρα, δείτε πρώτα τις προδιαγραφές του πολύμετρου, για να διαπιστώσετε αν μπορεί να μετρήσει αρκετά χαμηλά και να δώσει ακριβή ένδειξη. Οι προθερμαντήρες έχουν συνήθως χαμηλή αντίσταση, σε πολλές περιπτώσεις λιγότερο από 1Ω. Εάν το πολύμετρό σας δεν μπορεί να μετρήσει τόσο χαμηλές αντιστάσεις, μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε μόνο για να ελέγξετε τη «συνέχεια», δηλαδή εάν ο προθερμαντήρας έχει κομμένο τύλιγμα. Εάν δεν έχετε πολύμετρο με αυτόματη επιλογή κλίμακας, θα πρέπει να ορίσετε το μέγιστο εύρος για τον έλεγχο. Μπορείτε, βέβαια, πάντα να το αλλάξετε, κατά τη διάρκεια του ελέγχου, εάν διαπιστώσετε ότι δεν λαμβάνετε τη μέτρηση που πρέπει.

Για τη μέτρηση της αντίστασης του προθερμαντήρα, βεβαιωθείτε ότι ο κινητήρας είναι κρύος.

1. Αποσυνδέστε το καλώδιο τροφοδοσίας από τον προθερμαντήρα.
2. Ενεργοποιήστε το πολύμετρο και επιλέξτε μέτρηση σε «Ω».
3. Γεφυρώστε τους ακροδέκτες του πολύμετρου, για να επιβεβαιώσετε ότι μηδενίζει κανονικά. Εάν υπάρχει εγγενής αντίσταση, θυμηθείτε να αφαιρέσετε την τιμή από ό,τι δείξει το πολύμετρο.
4. Συνδέστε τον έναν ακροδέκτη του πολύμετρου σε γείωση του κινητήρα -κατά προτίμηση κοντά στον προθερμαντήρα- και τον άλλο ακροδέκτη στο επάνω μέρος του προθερμαντήρα.
5. Διαβάστε το αποτέλεσμα από την οθόνη του πολύμετρου. Αφαιρέστε την τιμή αντίστασης του πολύμετρου από την τιμή αντίστασης του προθερμαντήρα σας. Για παράδειγμα, εάν η ένδειξη για την αντίσταση του προθερμαντήρα είναι 0,9 Ω και η αντίσταση του πολύμετρου είναι 0,2 Ω, η πραγματική τιμή της αντίστασης του προθερμαντήρα είναι 0,7. Εάν μηδενίσατε την αντίσταση του πολύμετρου νωρίτερα, δεν χρειάζεται να αφαιρέσετε τίποτα.
6. Επαναλάβετε τη διαδικασία για όλους τους προθερμαντήρες στον κινητήρα. Θα πρέπει να έχουν παρόμοιες ενδείξεις. Ένας προθερμαντήρας με διαφορετική αντίσταση από τους υπόλοιπους, μπορεί να επηρεάσει την απόδοση του κινητήρα, ακόμα κι αν η τιμή φαίνεται σωστή.

Για τον έλεγχο της τροφοδοσίας του προθερμαντήρα, πρπει να γνωρίζετε σε ποια τάση λειτουργεί ο προθερμαντήρας. Ο ευκολότερος τρόπος για να το μάθετε είναι να αναζητήσετε στον ιστότοπο του κατασκευαστή του ανταλλακτικού. Οι περισσότεροι προθερμαντήρες λειτουργούν με τάση 12V, αν και μερικοί σύγχρονοι λειτουργούν σε χαμηλότερες τάσεις, όπως 4,2V, 5V ή 7V. Αρχικά, ελέγξτε την τάση της μπαταρίας. Ρυθμίστε το πολύμετρό σας σε λειτουργία ανάγνωσης DC Volt. Το σύμβολο που δηλώνει συνεχή τάση είναι τα αρχικά DC ή δύο γραμμές, μία συνεχής και μία με τελείες. Τοποθετήστε τον αρνητικό ακροδέκτη του πολύμετρου στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας του αυτοκινήτου και το θετικό καλώδιο στον θετικό πόλο. Η ένδειξη πρέπει να είναι κοντά στα 12,6 Volt, όταν το αυτοκίνητο είναι σβηστό και πάνω από 13 Volt, όταν το αυτοκίνητο είναι σε λειτουργία. Εάν δεν συμβαίνει αυτό, ελέγξτε την μπαταρία ή τον εναλλάκτη πριν συνεχίσετε, καθώς η αιτία του προβλήματος μπορεί να είναι η μπαταρία και όχι οι προθερμαντήρες. Οι προθερμαντήρες λειτουργούν σωστά μόνο εάν έχουν τη σωστή τάση.

1. Βεβαιωθείτε ότι ο κινητήρας είναι κρύος.
2. Ενεργοποιήστε το πολύμετρο και επιλέξτε τη λειτουργία «DC voltage».
3. Συνδέστε τον έναν ακροδέκτη του πολύμετρου σε γείωση του κινητήρα (κατά προτίμηση κοντά στον προθερμαντήρα).
4. Συνδέστε τον άλλο ακροδέκτη στο επάνω μέρος του προθερμαντήρα.
5. Ανοίξτε το κλειδί του κινητήρα.
6. Διαβάστε το αποτέλεσμα από την οθόνη του πολύμετρου.

3. Μέτρηση ρεύματος

Το πιο εύκολο και ίσως το καλύτερο εργαλείο για τον έλεγχο των προθερμαντήρων είναι η αμπεροτσιμπίδα, καθώς είναι εύκολη στη χρήση και μπορεί να ελέγξει ολόκληρο το σύστημα αμέσως, χωρίς να αποσυνδεθεί κάτι. Με μία αμπεροτσιμπίδα DC, μπορείτε να ελέγξετε γρήγορα τις ακόλουθες παραμέτρους, χωρίς να αποσυναρμολογήσετε οτιδήποτε:

1. Το κύκλωμα τροφοδοσίας του προθερμαντήρα
2. Το στοιχείο θέρμανσης του προθερμαντήρα
3. Τις ηλεκτρικές συνδέσεις του προθερμαντήρα.

Ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα, για τον έλεγχο:

1. Βεβαιωθείτε ότι ο κινητήρας είναι κρύος.
2. Ενεργοποιήστε την αμπεροτσιμπίδα και επιλέξτε τη λειτουργία «Ρεύμα DC».
3. Τοποθετήστε την γύρω από το καλώδιο τροφοδοσίας του προθερμαντήρα. Βεβαιωθείτε ότι το μανταλάκι κλείνει εντελώς.
4. Ανοίξτε το κλειδί.
5. Διαβάστε το ρεύμα του προθερμαντήρα από την οθόνη της αμπεροτσιμπίδας. Πρέπει να είναι όσο ορίζει ο κατασκευαστής του αυτοκινήτου. Οι προθερμαντήρες καταναλώνουν, συνήθως, μεταξύ 2Α και 6Α ο καθένας, σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος.
6. Επαναλάβετε αυτή τη διαδικασία για κάθε προθερμαντήρα.

ΤΟΥ ΝΙΚΟΥ ΒΑΣΙΛΑΚΗ    

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ:

Πλήρες σύστημα ηλεκτροκίνησης