Embed Size (px)
Citation preview
Ivan MAHALEC
~ [P~~ ~CID~[f®@
(djelomičan sadržaj predavanja)
2000.
Sadržaj
l. OSNOVNE DEFINICIJE ..................................................................................................................... 1 LI. FAKTOR ZRAKA ZA IZGARANJE ,l....................................... . .... " .................................... I
1.2. IDEALNI PROCES ................................................................................................................................. 2 1.3. STVARNI PROCES U CILINDRU ................... " ......................................................................................... 3 1.4. ZNAČAJKE PROCESA ................................................... " ....................................... " .... " .......... " ... " ....... 4 1.5, UKUPNAKORJSNOSTMOTORA ,,, .... ,, .......... , .... ,, .... ,, .... , .... ,, .... ,,, .... ,.. .. ............. , .......................... 5 L6, STUPANJ PtJNJENJACILlNDRA .. , .. , ................................... , ...... " ...... , ............................... " .... , .. , .......... 7 1,7, POTROSNJAZRAKA ............................................... , ..... , .... , .. , ...... ,.. ., ................. "., .. " ......... 9 L8. SREDNJI TLAK PROCESA ............................... ................ .. ..................... , ............................... ' .. !o 1.9. SNAGA MOTORA .............................................................. , ............................................................. J J 1.10, KO!mKCIJA SNAGE MOTORA I'llEMA ATMOSFERSKOM STA.'<JU .................................................... 12
LlI. PROPORCIONALNOST SREDNJEG '['LAKA p" I MOMENTA Af" ... , ................................... , 12
1.12, REGULACIJA SNAGE KOD DmSELOVOG MOTORA .... , ...... , .... , ................ " .... " .. , .......... " ........ , .............. , l3 1.13, ZNAČAJKE MOTORA I PODRUČJE RADA ....................... ' .. " ................................ " ....... , ......... , ............ '" 14
2. OPĆENITO O DIESELOVU MOTORU .......................................................................................... 16 (Općenito o Dieselovu motoru, Pocijela prema obliku prostora izgaranja, Tlakovi ubrizgavanja, Ekonomičnosl. Uvjeti rada)
J. IZGARANJE U DIESELOVU MOTORU ........................................................................................ 19 (Ubrizgm·anje i izgarao je mlaza goriva. Proces izgaranja u cilindru. problem' cijepanja molekula, lemperatura i Ilak. Problemi DJ-motora. EGR, Delonacija. Cetanski bra})
4. DIESEL: OBLIK PROSTORA IZGARANJA ................................................................................. 28 4.1. MOTOru S KOMOROM (s podijeljenim prostorom izgaranja) ................................................................ 28 4.2. MOTORI s IZRAVNIM UBRIZGAVANJEM GOruVA (DI) ......... , .................................................. , ............. 30 4.3. USPOREDBA MOTORA S KOMOROM I MOTOIlAS IZRAVNIM UBRJZGAVANJEM ................ , .. , ................... 32 4.4. VIŠEGORIVNI MOTORI .............. , ........ , .. , .. , ........ , .. ' ........ , ............... , .. , .. , .. " .... " ....... , ........................... , 33
5. DIESEL: STRUJANJE RADNOGA MEDIJA ................................................................................. 34 5,L STRUJANJE ZRAKA UUSISNOM KANALU ' ..... , ......................................... " .................... , ...... ' ............... 34 5,2, STRUJANJE PUNJENJA U CILINDRU ......... " ........................................................................ , .. , .. " ... " .... , 36
6. ŠTETNA EMISIJA MOTORA S UNUTARi'lJll\IIZGARANJEM ................................................. 38 6. L OTTOVl MOTORI: KATALIZATORI I BEZOLOVNI BENZIN " ............. "'''" .... " ........ " .. " .... " ... ,, ................. 39 6,2, DIEsELOVI MOTORI: ČESTICE I NO, ....................................... "''', .. "" .. ,, ........ ' ... ,,' ...... ' .. ' .. ' ....... " ..... 41 6.3. USKLADIVANJE ZAHTJEVA NA SVJETSKOJ RAZINI .... "..................... .. ... ' ..... """"........ " .... , 42 6.4. DODATAK l.: KATEGORIJE VOZILA ............... " .... " ............................... ' .... , ..... " ............... ' ............ ' .. ' 46 6,5. DODATAK2,: GRANIČNE VRIJEDNOSTI PREMA PRAVlLNIKU ECE-R 49 .... " ......... " .... " ........ ' .... , ........ ,,' 47
7. PRIMJERI ......................................................................................................................................... 48 7,1. !MR - 034frlA " ..... , .. , .. ' .. , ......... , ........... , ............................ , .... , .. , .. , ..... , .. " .... " .... , ...... , .. , .. , .. , .. , .. , ....... 4& 7.2. DwrzFL 912 , ............................................................................. "." ....... " ... "." .... , ........ , ...... " ...... 50 7.2, STIlYR MJ .. , .. , .. " .... , ..... ' .. , ... ' ..... , , .... , ..... , ..... ' ..... , ... " , .......... , .. , ....... , ........... , ,." .. ,., .. , , .. , .. , "' .. , ....... ,', .. , 52
7.3. MERCEDEs OM 611 .......... " ............ ,,, ................................ , .. , ...................... " ........ " .............. " .... , .. , 55
8. UBRIZGA V ANJE GORIVA ............................................................................................................. 59 (Brizgaljke. Zakašnjenje ubrizgavanja. Zakašnjenje paljenja, Regulator predubrizgavanja, Regulalor brzine vrlnje, Pumpe za ubrizgavanje. Regulacija: mehaničko upravljanje. elekironitka regulacija. Sheme uređaja za brizgavanje. Usporedba pumpe-brizgaljke i Common-Raila, Sheme uređaja za napajanje motora gorivom.)
9. POVIJEST DIESELOVA MOTORA ................................................................................................ 76 9,1. DmSELOv MOTOR- DANAS "."."."." .. , .. , .. , .. """, .. ' ....... "" .. , .. , ........................ , .... " .. , .............. , .... , ...... 76
9,2, ZAčETel .... " .... " .... "., ,., .... " ", .. ' ,., .. , ,., .. , ,., .. ,'" .. ,", .. , " ... ,' ' .. ,'" .. ,", .. , ", .. , ,., .. "., .. , ", .. , ", ... ,.,' .. ,., .. "" .. ,.,' 77
LITERA TURA ............................................................................................................................................ 79
KAZALO ..................................................................................................................................................... 80'
Napomena autora:
Ovo je privremeni oblik dijela predavanja, iz područja Dieselovih motora, koji služi kao dopuna udžbeniku: leras D,: Kiipni motori: uređaji, Školska knjiga, Zagreb 1992., ISBN 86-03-00825-6
l. Osnovne definicije Mahalcc, I.: DIESELOVI MOTORI (2000-11'{)5)
1. OSNOVNE DEFINICIJE
1.1. Faktor zraka za izgaranje A,
11 = Z I Zo
Z, kgzlkgG
Zo, kgzlkgG
- stvarna količina zraka za izgaranje 1 kg goriva
- stehiometrijska količina zraka za izgaranje l kg goriva
1<1 ->
1=1 ->
1>/ -+
ona količina zraka s kojom J kgo potpuno izgori, ali tako da II produktima izgara/?ja nema slobodnog kisika
višak goriva (manjak zraka) ...... bogata goriva smjesa
Z=Zo ...... stei/iometrijska slI!iesa
manjak goriva (višak zraka) -> siromašna goriva sl1yesa
! A.-Diesel: I puno opterećenje: A = min
prazni hod: A = max'
SL ], Faktor zraka A. u radnom području Dieselovog motora.
Amin"" (1,05) 1.10 ... 1.25 -+ kod motora s podijeljenim prostorom izgaranja
1.4 ... 1.5
... 1.8
-> kod motora s izravnim ubrizgavanjem
-> kod nabijenih motora
ograniče/ije = dopuštena količina čađe, odnosno zatamnjenje ispuha
A,l1ax "" 7
ograničenje: kod A. ",,7 snaga proizvedena u cilindru opadne toliko da je još dovoljna samo za pokrivanje mehaničkih gubitaka u motoru
l. Osnovne definicije 2 Mahalec, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-05)
1.2. Idealni proces:
SABATHE (referentni proces za Diese10ve motore)
p, Pa
3 T, K
4
=(>0 ; l
Sl 2. Proces Sabathe koji služi kao referentni proces kod Dieselovih motora.
ZNAČAJKA: Toplina se dovodi i kod konstantog volumena i kod konstantnog tlaka.
W O-Q 17 = -' = _1 2
'Ql Ql _ { pretpostavke i } _ l _ l
pojednas\ovnjenja
V. &=_1
V' 2
p=
19. p" -1
Iz izraza se vidi da 17, ovisi o stupnju kompresije e te o p i ~ koji pak ovise o omjeru dovedenih toplina Ql' i QI", a taj se omjer može posredno prikazati preko najvećeg tlakap3:
0,8 Sabathe: 40 bar-l ---
r= :vi 0,6 o e .~ o "" e 0,4 tt! o. ::o oo :;;:
'" 0,2 E
I I 70 bar _._._.
150 bar-'" .. ~- .. _, _ ...
Otto ' --:-;. -'-_. ,-' .-
~ (V=konst~
;;;:::.- . -- -- -..,::> ~ ~ .... ~
__ o
V ,......
V /'
~esel (p=konst.) / l' I
~
<lJ I- K IlA
o O 2 4 6 8 10 12 14 16 16 lO
Stupanj kompresije lJ
Sl. 3. Termički stupanj korisnosti procesa Sabathe, za razne vrijednosti najvećeg tlaka P3 u cilindru.
l. Osnovne definicije 3 Mahalcc, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-II.Q5)
1.3. Stvarni proces u cilindru: Indikatorski dijagram
PA
p,
5 GMT
D promjer cilindra
H - hod klipa
r w -;;;W~I 1~w:l ,-: .. - .......... _ ........ _--__ i
Q2
(-) w, ~-H VJ! =HD2td4
DMT
Vp, VK - ubrizgavanje početak, kraj
II', IK - izgaranje početak, kraj
-, , \,.//,/idealni (/Vi)
, " ,stvarni (Wo) ,
r-, \ \
IVt \
~ ' .. " TV, " o.
p,
II vlI
JV;=W,+W,
Sl 4, Indikatorski dijagram i srednji indicirani tlak.
I~s = ~I Pazi: Q2} -+ samo kod idealnoga procesa!
~,
1, Osnovne definicije 4
Mahalcc, 1.: DIESELOVI lvfOTORi (2000-11~5)
1.4. Značajke procesa:
IDEALNI PROCES - pretpostavke:
• izgaranje = potpuno
• kompresija i ekspanzija = adijabatske
• nema izmjene radnoga medija
• radna tvar = idealni plin (2-atomni, 1(= lA)
• kompresijski omjer (e) = isti kao kod stvarnog motora
• proees u cilindru = Sabathe (Diesel, Otto) ..•• _._._._-----
REZULTAT:
STVARNI PROCES:
• toplinski gubitci:
nepotpuno izgaranje (usprkos viška zraka)
disocijacija1
hlađenje kod izgaranja
• intenzivna izmjena topline: radni medij <-t okolne stij enke
• radni medija = stvaran (mijenja se tijekom procesa)
• na kraju svakoga procesa: izmjena radnoga medija
• vrijeme trajanja procesa značajno utječe na proces (npr. na tok tlaka u cilindru, na izmjenu topline između radnoga medija i okolnih
stijenki, na punjenje cilindra itd,)
• duljina klipnjače utječe na položaj klipa u cilindru
REZULTAT: indikatorski dijagram: W;, 1];
I Disocijacija: Kod visokih temperatura produkti nastali izgaranjem ponovno se raspadaju na djelomice nestabilne meduprodukte, a na to se troši toplina koja se uzima od samih prodnkata izgaranja:
temperatura = visoka =:> CO" H,O, 0" Nz -7 CO, H, OH, O, 0" N, N,
l. Osnovne definicije 5
Mabl!lec, 1.: DIESELOVI MOTOJU (2000-11-<)5)
1.5. Ukupna korisnost motora
(gorivo + zrak)
Sl. 5. P; indicirana snaga -lo proizvedena II cilindru motora
Pm = snaga mehaničkih gubitaka (trenje + pogon pomoćnih uređaja)
Pe = efektivna snaga -lo predana Ila spojci --.--.-.~~~~~~---=~~~-=--:'--~-.~-
lp, =p;-Pml
~ = Pe = W, = p, p; TV, Pi
Kako je: snaga P = rad W . frekvencija procesa rad W = srednji tlak procesa' radni volumen VH
to omjeri koji važe za snage, važe i za radove i srednje tlakove procesa.
Iz izraza se vidi ~ ovisi praznom hodu je: ~.
p
o opterećenju motora, a II
W;= W,+ W.,
W; (u cilindru)
100\ opterećenja
Tlm ° L-__ -..,,..--"-_~ fl
I prazni hod
Wm (mehanički gubitci)
w; (na spojci) U praznom hodu:
p;
W;=o p,
v
SL 6. Svaki od radova u motoru se može iskazati srednjim tlakom. U praznom hodu motor na spojei ne daje nikakvu snagu pa je tada mehanički stupanj korisnosti jednak nuli ..
1, Osnovne definicije 6 Mahalec, L: DIESELOVIMOTORl (2000-11-05)
Ukupna korisnost:
n,=w', =(P,)=w,W"W. '{ Q O TV W O 11,,'17,'17/ 1 -I Y i I_I
ili u konačnom obliku:
Mjerenjem specifične potrošnje goriva ge na kočnici ukupna korisnost je:
17 =-'---1 , g, ,H.
100 % opterećenja
\ \
prazni hod
Wc=O Pc O
1'e = O
gc = GhlPe, kglkWh - specifična efektivna potrošnja goriva
- donja ogrijevna moć goriva
11
Hd, MJ/kg
Gh , kg/h
Pc, kW
- satna potrošnja goriva
- efektivna snaga motora
mjerenjem na kočnici
mjerenjem na kočnici
Bilanca energije:
tj,p '" 600 .. ,700' C Diesel
800 ... 900'C Otto
W, = Q1 '17, na spoj ci
P, = (k 17,
17/11 = We/W; = 84%
Toplinska bilanca nenabijcnog Dicsclovog motora kod punog opterećenja
Sl. 7. Bilanca energije motora: Ql = Qe + Qhl + Qisp + Qzr + QUI
1. Osnovne definicije 7 Mahalcc, I.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-05)
1.6. Stupanj punjenja cilindra Stupanj punjenja (A"u) jednak je omjeru mase svježeg radnog medija koji os/alle u cilindru (med) nakon završenog punjenja, i mase (mv
H) radnog medija koji bi slao u radni volumen
cilindra (VII) kod stanja okolne atmosfere (pa, 7~):
l';-':'I~~;;~I
pil ,
._,,_.~~1tVIl J (\)
Dieselov motor usisava zrak. Za poznato atmosfersko stanje, njegova masa u volumenu (VIl),
koju ćemo sada označiti kao mv = mZ('.' l' može se izračunati iz plinske jednadže stanja: Ji 'll .
Pa . VH = mz(v,,)' R· Ta' gdje je: R, J/kgK plinska konstanta.
Masa zraka koji ostane u cilindru, označimo je sada: mcu = mZ(eil)' nakon završetka punjenja,
može se izračunati iz izmjerene potrošnje zraka po procesu, od. koje treba odbiti količinu koja pobjegne u ispuh za vrijeme ispiranja cilindra2
Uvrstimo li ove nove oznake u (l) dobivamo izraz za stupanj punjenja Diese/ovog motora:
(2)
Označimo s (r.) udio produkata izgaranja (mi) zaostalih u cilindru, u ukupnoj količini radnog medija u cilindru nakon završetka usisa:
(3)
Pretpostavi li se da usis završava u DM~, može se napisati plinska jednadžba stanja u cilindm:
Pl' V; = (mZ(eu) +mJ R""j.:r; (4)
i plinska jednadžba stanja u radnom volumenu cilindra:
P • . VH = mz(vHl' Rz .:r; (5)
gdje je plinska konstanta smjese svježeg zraka i produkata izgaranja jednaka (gz i gi su maseni udjeli zraka i ispušnog plina u I~ihovoj smjesi): l\mj = gz . Rz + gj . R, = (J rJ Rz + ri . R,.
2 za vrijeme prekrivmya ventila (istovremeno su otvoreni ispušni j usisni ventil) II okolini GMT, svježim se . punjenjem vrši ispira/ye cilindra od produkata izgaranja koji su u cilindru ,aostali od prethodnoga procesa. Pritom mala količina svježeg punjenja pobjegne u ispuh. Kod Dieselovog motora u ispuh bježi zrak (komprimirani kod nabijenih motora) a kod Ottovih motora to je goriva smjesa. (Bježanje S\jcžeg punjenja iz cilindra je naročito intenzivno kod malih dvotaktnih Ottovih motora koji vrše razvod radnog medija klipom i kanalima u kućištu motora. Zbog sn1iese pobjegle tl ispul~ ispušni plinovi ovih motora imaju karakterističan neugodan miris, ukoliko sc ne pročiščavaju katalizatorom.) Mjerenje količine svježeg punjenja pobjeglog u ispuJl je vrlo teško te se provodi samo u fazi razvoja motora.
3 Činjenica je da se količina radnog medija (m Z("') +m,) nalazi u cilindru tek u trenutku zatvaranja usisnog
ventila (30 ... 600 KV iza DMI). Medutim, to bi izazvalo silne komplikacije u proračunu. Kako je u DMT usisni ventil sasvim malo otvoren, protok tl cilindar je mali, glavnina medija je već u cilindru i pogreška će biti vrlo mala ako sc pretpostavi da kompresija cjelokupne količine (m Z("') +m,) započinje već u DMT.
Analize snimljenih indikatorskih dijagrama opravdavaju ovakvo mišljenje.
j, Osnovne definicije 8 Malmlec. I.: DIESELOVI lvfOTORI (2000-11'{)5)
(6)
V In( )-~ (7) zVB-U,T
z •
a prema (2) dobiva se, uz pretpostavku da je Rz"" 1\"1' stupanj punjenja Dieselovog motora4:
A "" 0 _ v). _8_. 1: . Pl pu " 8-1
(8)
Kako je u uvjetima normalne uporabe motora atmosfersko stanje kostanta, a isto tako i kompresijski omjer (8), proizlazi da će stupanj punjenja (/lpu) biti veći ako je na kraju takta usisa tlak u cilindru (Pl) što viši a temperatura (Tl) što niža,. te ako je količina ispu.šllih plillol'a u cilindru (/I) što malija .
. Podaci o snazi i potrošnji goriva daju se za standardizirano stanje okolne atmosfere, poznato pod nazivom stamiardna atmosfera, pa se to isto stanje koristi i pri proračunu stupnja punjenja. Različite norme (ISO, DIN, SAE, ECE, ... ) propisuju različito stanje standardne atmosfere.
Primjer l. Primjenom nabijanja stupanj punjenja se povećava na dva načina: kompresor povećava tlak (P,) a ohlađivanjem u hladnjaku komprimiranog zraka smanjuje se temperatura (T,),
Primjer 2. Poznato jc da se za smanjenje štetne emisije NO, primjenjuje tzv, recirklllacija ispušnih plinova tj. dio plinova iz ispušne cijevi ponovno se vraća u cilindar pomoću EGR-ventila'. Na taj način sc u (8) povećava udio ispušnih plinova (yJ u ukupnom punjenju cilindra, a to smanjuje stupanj punjenja (A"u) svježim radnim medijem.
Dio ispušnih plinova koji se EGR-ventilom5 ponovno uvode 11 cilindar iskazuje se u volumnim udjelima od ukupne količine: % EGR. Međutim u ovom slučaju je volumni udio (% EGR) po svom brOjčanom iznosu jednak masenom udjelu (/I). Naime EGR-ventil u ispušnoj cijevi radi tako da skreće IIpr. 40% proločIloga volumena ispušIlih plinova llatrag II cilindar. Međutim, to će ujedno biti i 40% protoka mase koja je netom izašla iz Cilindra, jer su tlak i temperatura, a time i gustoća, konstantni u poprečnom pre:ijeku gdje se oduzimaju,ispuS'IIi plinovi. Kako se dva uzastopna ciklusa motora mogu smatrati ustaljenim stanjem (promjene režima rada su ipak prilično spore) to će dakle u novom proce~71 ukupna masa .. !/cilindru biti ista kao i II
prethodnom. ali će udio j~pušnill plillOl·a biti 40% (masenih) jer je toliki dio vraćen natrag li cilindar.
Ovako definiran stupanj punjenja (?'1lu) točno pokazuje količinu sv 'eže punjenja u cilindru i kod recirkulacije ispušnih plinova6 Kod primjene nabijanja je: &,u:> 1 .
STUPANJ PUNJENJA IZNOSI kod nenabijenih 4T-motora: /!pu '" 0,8 ... 1(1,1); kod malih 2T-Otto motora s usisom u karter: /lpu"" 0,5 ... 0,7(0,8); kod nabijenih motora: /!.pu> 1.
4 Znak '" se pojavljuje u izrazu za A", i zato što su, zbog već ranije spomenute pretpostavke da usis završava u DMT, izrazi (4) i (6) samo približno točni.
5 EGR _ Exhaust Gas Recirculation (engl.) ili AGR - Abgaslilckflihrung (njem.)
6 Treba napomenuti da je za proces II cilindru, a prema tome i za stupanj punjenja, posve nebitno na koji su način produkti izgaranja od prethodnog procesa (m,) došli u cilindar, Logično je daje stupanj punjenja manji ako jc II cilindru manje svježega zraka.
l. Osnovne definicije Mahalcc, 1.: DIESELOVI MOTORI
0,95
"2 0,90
.~ :::> o. 'C' tu o. ::> (jj 0.85
:/
0,80 1000
'11"1 Golf 1,5 dm3 (1977)
..--Diesel ty V 1\ V--V
2000
\
,...-~ Olto-i'y' ,\ .....
/ [/
/ 3000
Brzina vrtnje motora
4000 1 'min 5000
9 (2000-114l5)
SI. 8. Stupanj punjenja prvog Dieselovog motora za VW Golf Motor je bio razvijen na osnovi Ottovog motora istog radnog volumena. Dva izrazita maksimuma uzrokovana su rezonancijom u ispušnim i usisnim cijevima. [MTZ 718.19771
1.7. Potrošnja zraka
Potrošnja goriva na sat:
Ch g,'P,
Zrak za izgaranje:
I ii,g,hl=ch· AZo '---
A Zo - potrošnja zraka po 1 kg goriva
Ukupna potrošnja zraka za izgaranje i za ispiranje cilindra:
1 i h = g • . P, .Zo . A' .. l ~pir 1
(9)
(10)
(ll)
1 . __ mUproc) __ zrak koji je prošao kroz usisni ventil IC faktor zraka za ispiranje (12)
"PU mz«.) zrak koji je ostao il cilindru
Zrak za ispiranje (pobjegne iz cilindra):
l!~Pir.hl = ih - ii,g,h =Ig, .p,' Zo·..:t· (..:t ;'Pir-l)1 (13)
, Ch
I I Zh
, I g, P. Zo ,
kgG kgG kgz kgG I KW h
! kWh kgG h i
Indeksi mjernih jedinica:
G - gorivo, Z - zrak
l. Osnovne definicije Malmlcc, L: DIESELGr'7MOTORl (20DO-ll -(5)
1.8. Srednji tlak procesa (na osnovi dovedene energije)
l. Iz definicije indiciranog stupnja korisnosti 'li = IVi IQI dobiva se indicirani rad procesa w,:
QI = količina goriva po procesu x ogrijevna vrijednost = ma,proc • Rd (15)
U usisani zrak u cilindru7 /IlZ(dl) (kgz/proc) ubrizgava se masa goriva ma,pr", (kgalproc), paje
stvarna količina zraka Z (kgzJ kgo) za izgaranje 1 kg goriva:
mZ(ci!) -~. =Z=;i.Zo (16) mG,proc
Uz poznati faktor zraka ;t i stehiometrijsku količinu zraka Zo odatle se može izračunati masa goriva po procesu:
mZ(cil) /Il =-..... ~
G,p"'c 1.Z o
(17)
Dieselov motor usisava zrak pa je stupanj punjenja prema definiciji jednak kvocijentu mase zraka u cilindru mZ(cil) i mase zraka mz('1{) koji bi stao u radni volumen VH kod stanja okolne
atmosfere (Po, To): -'pu = IIIZ(cil) I mo Prema tome važi:
A kgz mZ(cil) ''Pu'mo,-
proc
Uvrštenjem (18) u (17) dobiva se količina goriva po procesu:
1 . mo JcgG ma, proc "pu , /iZo proc
a uvrštenjem (19) u (15) dovedena toplina po procesu:
Q _ Rd J
1 = Apu . -~. mo, --;tZo proc
i uvrštenjem (20) u (14) indicirani rad procesa:
Rd J wi = 17i . Apu' 17 . m", --. """'O proc
II. S druge strane, iz indikatorskog dijagrama je:
rt; = Pi ·Vj1·
III. Iz (21) == (22) dobiva se konačni izraz za srednji illdiciralli t/ak Dieselovog motora:
r::l Rd mo i Rd lEiJ= 17, . Apu . ;tZo . Vj, =l~i' Apu . Pz, o 220 ' Pa
gdje je: PZ,o = mo IVH gustoća zraka kod stanja okolne (stanardne) atmosfere.
(18)
(19)
(20)
(21)
(22)
(23)
7 Količina zraka koju motor troši po procesu jednaka je zbroju količine zraka koji ostane II cilindru "'Z(eil) i
sudjeluje u izgaranju, tc zraka koji pri ispiranje cilindra pobjegne II ispull mZ(ispir) .
1. Osnovne definicije II MahaJcc, I.: DIESELOVI MOTOlU (2000-11-05)
(24)
dok je srednji tlak melum;čkih gllbitaka jednak njihovoj razlici: Pm: Pi - Pe'
Izrazi za (P,) i (Pi) važe samo ako je: [It ~_~j a to je kod Dieselovog motora uvijek ispunjeno.
1.9. Snaga motora Snaga P = rad procesa W . frekvencija procesa
211 P=W·z·~ W-p·V "T' ,-il!
z· W
(25)
(26)
Zamijeni li se u ovom izrazu srednji indicirani tlak Pi srednjim efektivnim tlakom pe (srednjim tlakom mehaničkih gubitaka pm), izraz će prikazivati efektivnu snagu motora Pe (snagu mehaničkih gubita Pm).
Pe --t mjerenjem na kočnici (norme: ISO, DIN, SAE, ECE, EEC, ... )
Pi --+ snimanjem indikatorskog dijagrama (W;)
Pm = Pi - Pc, ili mjerenjem snage mehaničkih gubitaka Pm
Oznake i jedinice mjere: ·1
11, S
p, Pa, N/m"
T = 2 ili 4,
VH, m3
W, J
z,
- brzina vrtnje koljenastog vratila motora
- srednji tlak procesa (indicirani, efektivni, mehanički)
- broj taktova
- radni volumen cilindra
- rad procesa (indicirani, efektivni, mehanički)
- broj cilindara
2n/T = broj procesa u I sek u I cilindru
Jedinična snaga:
kW kW
dm 3' J
mjera opterećenosti motora
Tablica 1. Specifična snaga motora raznih namjena
kW/dm' Jedinična snaga motora (2000.)
1,5 ... 3 I sporohodni brodski Diesel (n"" ]00 min· l)
5 ... 8 i srednje brzohodni Diesel (n "" 500 min·l)
10 ... 15 I brzohodni Diesel (n"" 1000 min'l) I
15 ... 20 kamionski Diesel (n"" 2200 ... 3000 min'l)
25 ... 55 Diesel za putnički automobil (n"" 4000 ... 5000 min'l)
200 F-J (3 dm3, bez nabijanja, 18000 min'l)
(27)
1. Osnovne definicije 12 Mahalec, L: DIESELOVI MOTORI (2000-11-D5)
1.10. Korekcija snage motora prema atmosferskom stanju Efektivna snaga motora (Pc), pri konstanoj brzini vrtnje (n), ovisi o srednjem efek1:ivnom tlaku (pc):
(2S)
Srednji efektivni tlak pak ovisi o gustoći okolnog atmosferskog zraka na mjestu rada motora (p z .• ), odnosno o atmosferskom stanju (p" Ta) 8 Primjerice za Dieselov motor će dakle važiti:
(29)
Prema tome i efektivna snaga motora također ovisi o odnosno. o atmosferskom stanju (Pa, 1~)
na mjestu rada motora:
Zbog toga se snaga motora (Pc.a), izmjerena kod stanja (P., 1~), preračunava na stanje standardne atmosfere (Psernd, T'1and) te se dobiva tzv. korigirana ili standardna snaga:
lp,.'"",d '" l~.a . k I, (31)
gdje je Ck) faktor korekcije koji se računa prema izrazu:
k = P'l>nd • ~ T, p. T .und '
(32)
a standardizirano atmosfersko stanje (pstand, T stand) propisano je primijenjenim standardom (ISO, DIN, EWG, SAE, .. .), npr.
ISO 3043611: 1000 mbar, 300 K DIN 70020/6: 1013 mbar, 20 cc.
Podaci koje o snazi motora objavljuje proizvođač, odnose se uvijek na standardizirano atmosfersko stanje.
1.11. Proporcionalnost srednjeg tlaka Pe i momenta Me Snaga motora se može izraziti kao:
p" z·V,,· p, ._= CI' p, 2n )
p" =M,'OJ =M~'2f{I1=C2 ·M, :::::>
(33)
Ovdje je (OJ) kutna brzina motora a (CI) i (C2) su konstante, pa proizlazi da je srednji efektivni tlak (pe) proporcionalan efektivnom momentu (Mc). To znači da krivulja srednjeg efek1:ivnog tlaka predstavlja u nekom drugom mjerilu ujedno i krivulju efektivnog momenta motora.
, Najveći stupanj korisnosti motora (",) je konslanma veličina, odredena stupnjem razvoja tehnike motora. Kod fosilnih goriva je ogrijevna vrijednost goriva (Hi) takoder konstatna veličina, a isto važi i za stehiometrijsku količinu zraka (Zo). Faktor zraka za izgaranje (A) ovisi o količini ubrizganog goriva po procesu, odnosno o opterećenju motora, što u ovom slučaju nije predmet rnzmalrnnja. Prema tome, isključe li sc konstante, može sc reći da srednji efektivni tlak (P,) ovisi o gustoći atmosferskoga zraka (pz. J.
J. Osnovne definicije 13
Mahalec, J.: D!ft'SELOVl MOTORI (2000-1\-05)
1.12. Regulacija snage kod Dieselovog motora Kod konkretnog motora je radni volumen (z· VB) nepromjenjiv, pa pri konstatnoj brzini vrtnje efektivna snaga (Pe) ovisi samo o srednjem efektivnom tlaku (pc), a ovaj pak ovisi samo o bogatstvu smjese (J.), odnosno o količini ubrizgavanoga goriva:
211 P "" z· V . P . - "" i(IJ ) e II e T t!
(34)
iCA)
Regulacija snage pri konstantnoj brzini vrtnje (n) kod Dieselovog motora vrši se promjenom količine ubrizgavanoga goriva, a količina zraka ostaje pribJižnokonstantna9
Pritom se mijenja omjer goriva i zraka (;L), a stupanj punjenja ostaje nepromijenjen
(~u '" konst.).
Vrijednosti (;L) dane su na početku ovog poglavlja.
9 Prigušivanje usisa zraka, koje postoji kod nekih motora, ne provodi se zbog regulacije snage motom, nego zbog utjecanja na strujanje II usisnom kanalu i time na vrtloženje zraka u cilindru (to vnložcnje je važno za miješanje goriva i zraka, odnosno za stvaranje gorive smjese). Prigušivanje zraka se takoder provodi i da bi sc povećao udio ispušnih plinova koji se vraćaju natrag u cilindar radi smanjenja emisije NOx, što također ruje u vezi s regulacijom snage. Samo se kod vakuumskog regulatora prigušivanje u usisnoj cijevi provodi mdi regulacije snage, ali neizravno, jer i lu regulator zakrcćc pumpne elemente u pwupi za ubrizgavanje i tako mijenja količinu ubrizgavanoga goriva.
l. Osnovne definicije Mahalcc, L: DIESELOVI MOTORI
1.13. Značajke motora i područje rada
o
! 100% oPtcreć~nja l ,~~.~~ ___ ~_ ~~~.J
Pc, max
Mc, max
------t---+c> l1rnax
14 (2000-11.Q5)
p ,
KW NM kWh mm
Sl. 9. Značajke motora kod punog opterećenja, dobivene ispitivanjem na kočnici.
Nabijeni Diesel
Me. max s= 10%
s=O%
otpori vožnje
. _______ +-____ J-__ .~~>
n2 III II
M,
I I
nenabijeni Diesel
Mc. max
s= 10%
s=O%
L-_____ ~~ __ +-____ ~I-- ___ o> n2 n! II
Sl. 10. Prilagođavanje motora povećanju opterećenja kod pogona vozila. Kod nabijcoog Dieselovog motora (lijevo) je krivulja momenta lijevo i desno od maksimuma simla pa se motor u slučaju povećanog otpora sam prilagođava opterećenju; novo ravnotežno stauje uspostavlja se u točki 2 a brzina vrtnje se smanji od n, ua n" Kod nenabijenog motora (desno) je pad brzine vrtnje veći a i maksimum je neznatno izdignu! pa postoji opasnost da i kod malo većeg povećanja opterećenja radna točka prijede ulijevo preko M"",,",, Ukoliko se u transmisiji ne uključi veći prijenos, motor će se pod teretom zaustaviti,
I. Osnovne definicije Mahalec, 1.: DIESELOV! MOTOR]
Srednji efektivni tlak pe [bar) 16
wo' 1JITOl66 kW (MTZ 1995(111610)
Specifična efektivna potrošnja goriva [g/kWh]
o 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 450C
Brzina vrtnje [1lminj
15 (200Q·II.{l5)
100% opterećenja
n
Točke nc gornjoj krivulji su skinute s gornjeg ruba područja rada motora (lijevo). Dakle, dijagram koji sc odnosi na )00% opterećenja daje vrlo površnu sliku o motoru.
Sl. 11, Topografski dijagram specifične potrošnje goriva (lijevo) prikazuje potrošnju u cijelom radnom području motora.
ZADACI ZA VJEŽBU:
Područje rada motora ovisi o tome što je na motor priključeno. Nacrtaj područje rada za ove slučajeve:
• pogon kotačima
• pogon propelerom
• pogon električnog generatora.
2. Općenito o Dieselovu motoru 16 Mahalec, L: DIESELOVI MOTORI (2000-11'()5)
2. OPĆENITO O DIESELOVU MOTORU
A
B
e
• Usisava zrak, komprimira ga na približno 30 ... 55 bar i pritom zagrijava na 700 ... 900°C
• gorivo se ubrizgava u vrući komprimirani zrak u cilindru i odmah pali => motor sa samostalnim (ili kompreSijskimi) upaljivanjem
• ubrizgavanje goriva: posebnom pumpom i hrizgaljkom, tlak ubrizgavanja: preko 2000 bar.
• Izgaranje započinje na površini kapljice (tu počinje kontakt goriva i kisika)
• svaka kapljica za sebe je samostalni izvor zapaljenja
zato:
• u cilindru trebamo višak zraka2 da bi svaka kapljica imala dobru šansu da sretne molekulu kisika
• gorivo treba biti raspršeno na što veći broj što sitnijih kapljica => izgaranje = potpunije => količina čađe u ispuhu = manja!
• što su tlakovi ubrizgavanja veći to sitnije su kapljice goriva.
• Regulacija snage (P) kod Dieselovogmotora.(prickonstatnojbrzini vrtnje 11) vrši se promjenom ubrizgavane količine goriva po procesu (gp,,,,,) kod približno iste količine zraka u cilindru (Apu, Zproc), odnosno regulacija snage se vrši promjenom bogatstva smjese (/t):
A"u "" kons!., ZP'''' '" konst.
1 ECE naziv za Dieselov motor
2 Zbog toga je cilindar Dieselovog motora slabije iskorišten od cilindra Ottovog motora koji radi sa stehiomeujskim odnosom goriva i zraka. Primjerice, 30% viška zraka u cilindru znači i 30% manje snage, odnosno za istu snagn kao kod Ottovog motora, Dieselov će motor trebati 30% veti cilindar.
2. Općenito o Diese/ovu motoru 17 Mahalec, I.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-D5)
PODJELA DIESELOVIH MOTORA PREMA OBLIKU PROSTORA IZGARANJA
• motori s podijeljenim prostorom izgaranja ili motori s komorom, sl. 2.1., lijevo, (komora je smještena u glavi motora i posebnim je kanalom spojena s glavnim prostorom u cilindru; u komori se nalaze brizgaljka za gorivo i žarnica za hladni start; gorivo se ubrizgava u komoru)
• motori sizravllim ubrizgava1yem goriva (DI-motori3), sl. 2.1., desno,
(gorivo se ubrizgava izravno u cilindar)
SL 2.1. Dva osnovna oblika prostora izgaranja: podijeljeni prostor izgaranja (lijevo) i izravno ubrizgavanje goriva u cilindar (desno).
TLAKOVI UBRIZGAVANJA
Tlak ubrizgavanja nije isti u cijelom radnom području motora a najviše vrijednosti su ove:
• motori s komorom: 350 do 450 bar Brzine stnijanja zraka u komori,te u spojnom kanalu komore i cilindra, su naročito velike, paje miješanje goriva i zraka dobro. Daljnje povećanje tlaka ubrizgavanja ne. donosi nikakva poboljšanja .
• motori s izravnim ubrizgavanjem: razdjelna pumpa (distribucijska): do 1.850 bar (4udi V6 TDI 2.5)
Common-Rail: do 1.600 bar pumpa-brizgaljka: 2.050 bar (VW Passat)
Brzine strujaIlja zraka u cilindru ovih motora su relativIlo velike pa kapljice goriva moraju biti što sitnije da bi se lakše izmiješale sa zrakom. Visoki tlakovi ubrizgavanja su vrlo učinkovito sredstvo za smanjivanje količine čađe, naročito kod nižih brzina vrtnje.
3 DI - Direct Injection (engl.) - izravno ubrizgavanje
2. Općenito o Dieselovu motoru 18 Mahalcc, 1.: DII!:iELOVI MOTORi (2000-!l.{)5)
EKONOMiČNOST DIESELOVI H MOTORA
• ] litra Diesel goriva ima oko 15% veću ogdevnu vrijednost od l litre benzina!
• Kod motora s komorom (ili s podijeljenim prostorom izgaranja) postoje dodatni gubitci energije nastali ohlađivanjem komore i prestrujavanjem radnog medija iz komore u cilindar i obratno,
• DI motori nemaju tih gubitaka pa je stoga njihova korisnost veća, odnosno specifična potrošnja goriva je niža,
• Stupanj korisnosti (17,) je veći kod većih motora (primjerice veći je kod brodskih nego kod automobilskih motora jer su kod većeg cilindra toplinski gubitci manji), Kod motora s komorom 11, dostiže približno 43%, a kod motora s izravnim ubrizgavanjem približno 52% (najveći dvotaktni brodski),
• Ušteda goriva kod automobilskih TDI-motora iznosi: do 20% u odnosu na Dieselove motore s komorom do 40% u odnosu na benzinske motore,
UVJETI RADA
Za razliku odOttovog motora kod kojeg stvaranje gorive smjese započinje izvan cilindra (kod rasplinjača ili ubrizgavanja pred usisni ventil), kod Diese!ovog motora u svakoj radnoj točki treba u cilindar ubrizgati:
• točno određenu količinu goriva
• u optimalnom trenutku
• pod optimalnim tlakom (motori s komorom: do -450 bar, DI-motori: preko 2000 bar)
• po određenom zakonu ubrizgavanja
• na pravo mjesto u prostor izgaranja (brizgaljke na sl, 2,1, su smještene tako da mlazevi pod najpovoljnijim smjerom gađaju točno određena mjesta u prostoru izgaranja)
Količina ubrizganoga goriva mora omogućiti stvaranje optimalne smjese ali treba zadovoljiti još neke zahtjeve, kao što su:
granica dima (njem, Rauchgrenze ili Rauchzahl) Zbog kratkog vremena za pripremu smjeselokalno.sepojavljuje manjak zraka pa neizgorjeli ugljik ide van s ispušnim plinovima u oblilal čađe, Nqjmanji faktor zraka, koji motor mora imati da bi emisija čestica (tu spada i čađa) bila ispod zakonom propisane granice, pokazuje iskoristivost uaka II cilindrIl,
mehaničko opterećenje uslijed najvećeg tlaka u cilindru Kod brzog (munjevitog) izgararl}a velike količine goriva II cilindru tlak poraste naglo i poprima neuobičajeno visoke vrijednosti - govori se 11 tzv, "tvrdom radu motora ", Ovi izvanredno visoki tlakovi zahtijevaju jaki klipni mehanizam.
toplinsko opterećenje uslijed najviše temperature ispušnih plinova ". opterećuje dijelove motora i pogorS'aVa emisiju .štetnih sastojaka u ispušnim
plinOVima.
brzinsko preopterećenje, Ovo opterećerl}e je naročito opasno kod naglog rasterećenja motora, Zato svaki Dieselov motor mora imati regulator koji sprečava da brzina vrtnje naraste do opasnih vrijednosti.
3. Izgaranje U Diese/ovu motoru 19 Mahalec, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-05)
3. IZGARANJE U DIESELOVU MOTORU
IZGARANJE MLAZA U CILINORU OI-MOTORA
100% zraka
2=00
A= 3,2
100% goriva 0,6 0,8
2=0 -- ----- -... .....- ee '-. .-
/' • \
BI::.~ • \
• J -- ./ -... • ./ ~ jezgre gorenja - • - .---- označene su B - izlazni otvor brizgaljke crnim točkicama
Sl. 3.1. Omjer goriva i zraka u cilindru Dieselova motora.
Gore: Mlaz goriva s linijama konstantog omjera goriva i zraka (il) Kapljice u mlazu (kružić sa strelicom) lete od brizgaljke (B) prema rubu cilindra. Kod upaljivanja goriva treba težiti smjese koja lokalno ima A = 0,6 ... 0,9. Smanjenje ispod 0,6 dovodi do nedopuštene količine čađe u ispuhu, a povećanje preko 0,9 (dakle prema siromašnoj strani) rezultira povećanjem NOx.
Dolje: Početna faza gorenja u mlazu goriva pomiješanog sa zrakom. Pojava jezgara gorenja je slučajnog karaktera.
3. Izgaranje u Diese/ovu moloru 20 Mahalec, L DIESELOVI MOTORI (2000-1l'()5)
Izgaranje mlaza: PROBLEM CIJEPANJA MOLEKULA
• Visoki tlakovi i temperature + lokalni manjak kisika ~ cijepanje velikih lančastih molekula goriva na manje koje teže izgaraju (teže reagiraju s kisikom)
• Vanjski slojevi mlaza goriva, u kojima su sitne kapljice okružene s puno molekula kisika, brzo izgaraju te plamen zahvaća unutarnje slojeve. Međutim, u tim slojevima je već došlo do ovog nepovoljnog cijepanja molekula, pa izgaranje teče sporije.
• Tako brzina izgaranja, koja je u početku bila velika, prema kraju izgaranja sve više opada. Cijepanje može toliko uznapredovati da na kraju preostane samo teško upaljivi ugljik. Ne uspije li ga se dobro izmiješati s kisikom, s pomoću snažnog zračnog vrtloga u cilindru, on izlazi neizgoren s ispušnim plinovima u obliku cme čađe.
višak kisika (A > 1) ~ Vizg = velika
manjak kisika (A < I) ti
cijepanje molekula ti
VI1.!! = mala
Sl 3.2. Brzina izgaranja u mlazu goriva ovisi o omjeru goriva i kisika u promatranom području.
PROCES IZGARANJA U CILINDRU
Proces izgaranja se može podijeliti u 4 faze (vidi sl. 3.4,):
L Zakašnjenje upaljivanja, U toj jazi nema porasla tlaka jer treba vremena da se kapljice goriva zagrijtl i ispare i da se njihove molekule poćnu susretati s molekulama kisika. Zakašnjenje ovisi o upaljivasti goriva (CB). o stllpnju kompresije (i lime o temperaturi zraka na kraju kompresije 1/ cilindru). te o oblikuprostora·izgaranja:·
2. Ubrizgavanje i upaljivanje. Člmse'prvekopljlceupale.temperatllra u cilindru poraste pa veliki dio ubnzgavanoga goriva prelazi-odmah u plinovito stanje I miješa se sa zrakom. Izgaranje počinje II podrućju A '" 0,7 (Vidi sl. 3. l.). a brzina izgaranja ovisi olokanom stanju smjese (omjer ..lo temperatura). Velikom brzinom izgara dio mlaza s malim viškom zraka (Il. :> l na sl. 3.2J Oslobođena toplina Qizgamnja (J/oKV) (dio krivulje "Tijek
Izgaranja" na sl, 3.4,) a time i porast tlaka (L1p/Lla na sl. 3,3,) su najveĆi upravo u ovoj Jazi.
3. Miješanje i izgaranje, Ubrizgavanje je prestalo a preostala količina neizgorjelog goriva se i dalje miješa sa zrakom i izgara. gotovo do kraja, Osim sa zrakom. nelzgorjelo se gorivo miješa i s produktima izgaranja, kojih u cilindru ima sve više. pa brzina pretvorbe
goriva Jilizgorjelog goriva (gsQriv,/OKV). odnosno brzina oslobađanja topline Qizg:u-anja (JfOKV)
postupno opada ju,
4. Dogorijevanje, Velika količina produkata izgaranja li cilindni otežava susret još malobrojnih kapljica neizgOljelog goriva s preostalim molektilama kisika pa izgaranje teče vrlo sporo.
3. Izgaranje u Dieselovu motoru Mahalcc, I.: DIESELOVI MOTORI
,~, , . \
lp ,-' I \ , , Up I I b~"' __
I I upaljivanja
I I GMT I prije ~ poslije
I I
(Ap f Aa.)
porast tlaka kod izgaranja
21 (2000-11-05)
Sl. 3.3. Tijek izgaranja i trajanje izgaranja kod Dieselovog motora.
Položaj težišta T plohe ispod krivulje tijeka izgaranja:
I I (100%),f-.--1-1
LI -+----:::>4------'-
što je težište T bliže GMT to je veći stupanj savršenstva, ALI su tada vršni tlakovi i temperature u cilindru visoki, a to uzrokuje povećanu.emisiju NO, u ispuhu,povećanoopterećenje elemenata i povećanu buku izgaranja.
" e Q. cl
ro-> '00 o cl cl 50 o
Q; ·co o cl
.!ol ro e !2 (5
"" O
I I Zakašnjenje paljenja I
"I l" I I I I I I I I I I I I I
Up lp GMT
I I ZakaŠlljenje , I paljenja
, CD I ,
I
Tijek izgaranja
f dmiz.gorjclog goriva
Optimalni položaj težišta izgaranja T:
.. kod Dieselovih motora s izravnim ubrizgavanjem goriva:
lO ... 15°KV iza GMT
.. kod Dieselovih motora s komorom: T = težište ~garanja IS ... 200KV iza GMT
a, 'KV
Ubrizgavanje i izgalrje
Miješanje i izgataJlje Dogorijevanje
0 0) @) , UBRIZGAVAN JE , TRAJANJE IZGARANJA , , ------------, I
~ Tijek izgaranja (JI'KV) , , U" U" početak, kraj ,
-~ ,
ubrizgavanja ,
I I, ,I, . počelak, kraj izgaranja
V \ Tijek ubrizgavanja
(mm'l'KV) (IK) (g/'KV) I'dQ = 6 ·da i'--lp
·ON
20 Up 20 40 Kut zakreta k<Jjenastog vratila a, 'KV
SL 3.4. Tijek izgaranja (naziva se još i zakonom oslobađanja topline), trajanje izgaranja i tijek ubrizgavanja (naziva se zakonom ubrizgavanja) kod Dieselovog motora.
'0 ~ o> .~ .o :>
'" :9> 'iii' .t; 'o o o..
3. Izgaranje u Diese/ovu motoru 22 Mahalec, L: DIESELOVI MOTORI (2000· 11-05)
PROBLEMI DI-MOTORA
mm a
0,4
0,2
o mm
b
0,4
0,2
• Prohlem: velika buka uzrokovana naglim izgaranjem goriva li cililldn;. Zbog velikog broja sitnih kapljica izgaranje teče naglo pa je gradijent porasta tlaka velik, što stvara buku i povećava mehaničko opterećenje motora.
Porast tlaka za vrijeme izgaranja i1p/Aa(vidi sl. 3.3.)je znatno veći nego kod Ottovoh motora i u normalnom radu dostiže 5 bar/oK V (kod većih vrij ednosti postoji opasnost mehaničkih i toplinskih preopterećenja a i buka je znatno veća).
Rje.šenje: tzv. dvo/aZllo ubrizgavanje goriva + zvučna izolacija motora. Dvo/aZllo ubrizgavali je: najprije se pod manjim tlakom ubrizgava mala količina goriva (tzv. "pilot-ubrizgavanje"), raspršenog u sitne kapljice, koja se brzo upali. Kada počne glavno ubrizgavanje s velikim tlakom j protokom, u c1indru već postoji plamen pa se i ova nova. količina goriva brzo upali. Na taj način se smanjuje zakašnjenje upaljivanja,gorivo izgarapostupno·tijekom duljeg vremena pa je porast tlaka u cilindru blaži, a stoga i buka izgaranja niža.
Optimirana potrošnja Optimirana emisija ispuha Optimirena buka 6niM tJIWgavMl}3, mmJt'KV Bn.in3lJhriJ:gAYY4a, ~ saina ~ar4a, mmJ.!O'KV
!I f
il r '""\ h, \ .A j I I \ I I " ,\
il y-,
I
t.l \ ""i,
GMT 'KV GMT 'KV GMT 'KV
o __ Puno optereć. ---Djelomično opteret. o Početak upaljivanja O 1 2ms
Vrijeme Radni volumen cilindra 1.8 dm3, n::::: 2300 lIm!n
SL 3.5. Lijevo: Obično (gore) i dvofazno ubrizgavanje u jednoj od prvih izvedbi (dolje). Desno: Idealizirani zakoni ubrizgavanja optimiranipo različitimc.kriterijima (dvofazno ubrizgavanje je sasvim desno).
• Problem: povećana emisija NO. kod visokih temperatura u cilindru (do 2.000°C)1
• Rješenje: • dvofazno nbrizgavanje goriva • recirkulacija ispušnih plinova (EGR - Exhaust Gas Recircuiationj
Dio ispušnih plinova (i do 60%) se putem EGR-ventila (kojim upravlja automatika) ponovilo uvodi 11 usisnu cijev i u cilindar.
• DENOX-katalizator, IlakoIl čestill llajava konačno Ila motorima koncerna PSA (današnji Dieselovi motori ostalih proi2':Vođača imaju samo oksidacijski katalizator koji hvata i izgara čađu)
I Olto: do 2500°C ali sa stehiometriskom količinom zraka (2 ~ 1,00) =:> 3-komponentni katalizator smanjuje NO, (iz NO, se izdvaja kisik te s njime dogorijeva ju CO i HC; funkcionira samo ako je 2 ~ 1,00).
3. Izgaranje u Diese/ovu motoru 23 Mabalcc, L: DIESELOVI MOTORI (2000-11-O5)
Širenje plamena i tok tlaka u cilindru ovise ponajviše:
• o temperaturi u cilindru na kraju • o zakonu ubrizgavanja (mm3 goriva I °KV) kompresije
• o tlaku ubrizgavanja • o obliku prostora izgaranja • o obliku mlaza • o vrtlogu u cilindru • o broju mlazeva
TEMPERATURA I TLAK U CILINDRU:
Najviše temperature u cilindru dostižu 2000°C, a najviši tlakovi kod velikih brodskih motora idu do 200 bar, kod automobilski Dl-motora su već prešli 150 bar i pokazuju tendeb+nciju porasta prema 200 bar.
3000 K
2000
fl ~
~ 1000 Q.
E
'" I- ,~ 180
usis -l-
70
60
o
-150 -100 -50
Puno opterećenje
(\ "~ I , ..... Otto-mo!or
'" ~ Diesel
...... --- .......
(nabijeni)
I 360 5'0 °KW 720
kompresija J a ~ l ekspanzija ispuh
Ford Focus DI
o 50 100 150 ·150 ·100 -50
Kut zakreta radilice [OKV]
o
o
SI,3.6. Srednja temperatura radnog medija u cilindru Ottovog i Dieselovog motora (F. Pischinger) (MTZ, Shell Lexikon 17, 0,2)
50 100 150
SL 3.7. Predubrizgavanjem, odnosno dvojaznim ubrizgavanjem goriva smanjen je porast tlaka u desnom "zubu" krivulje (desni dijagram), a također je smanjena i vršna vrijednost tlaka. Posljedica je smanjenja buke izgaranja.
3. IzgaralIje u Dieselovu motoru 24 Mabalec.l.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-<)5)
bar Tlak u cilindru Dieselovog motora s vrlložnom komorom (pIVi VW Golf 1.5 D iz 1977. godine. MTZ 6 11977)
70 60 50HK++rH~~~+HH 40HK++rH++mH~+HH 30HK++rH~~d*+HH
~ ;,
20HK~+h'rH-i<! 10HK++~4+~~~H O ~:a.:rlLl..w..LL.:I:'ti:f3
GMT
70 p::co:r:r:::j::h~r=R=!+=R
6 O I onl''''''">.nl,, I 50~~M+~~HH+H
40H4+H~~~HH+H 30HH++++~~~++HH 2 O H-+-I++-lf1f-H
10H-++b~~~~~' O ~:G:.:I:::U1..w::.tJ::J~i::l
GMT
30 20 10 O
3000
GMT
70 5000 mino' 60 HK++-HK-I#-
10 O
GMT
Sl. 3.S. Tlak u cilindru Volkswagenovog Dieselovog motora s vrtložnom komorom (ugomjemredu: kod punog opterećenja), uspoređen s tlakom Ottova motora (tada još s rasplinjačem), istoga radnog volumena, koji je poslužio kao osnova za Dieselov motor"
Točkaste plohe = kolebanj e tlaka kod Ottova motora,
Crne plohe = kolebanje tlaka kod Dieselova motora.
Najveći tlak u cilindru [bar] VW TDI 1.9166 kW (1996.) 160
150
140
130
120
110
100
90
v
/ '"' ...... /
!
~ "-""'- - .,- '\
8°1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Brzina vrtnje motora [1 Imin]
Sl. 3.9. Kod Volkswagenovog DI motora (1996. g.) najveći tlak u cilindru je znatno veći nego kod motora s vrtložnom komorom (1977.). (MTZ II! 1996)
2 Volkswagenov motor 7.a automobil Golf Diesel iz 1977. godine: 1471 dm', promjer cilindra 76, hod klipa 80 mm, stupanj kompresije 23, snaga 37 kW (50 KS) kod 5000 min-', moment 84 Nm kod 3000 min-', specifična potrošnja goriva kod najveće snage 330 glkWh, najmanja potrošnja goriva 250 glkWh, masa motora 120 kg (MTZ 6, 1977). Ovaj je Dieselov motor bio izraden na osnovi Ottovog motora istoga radnog volumena. Blok motora, radilica i neki dmgi elementi probrani su iz serijske proizvodnje dijelova za Oltov motor, primjenom Slro7-C postavljenih proizvodnih tolerancija.
3, Izgaranje u Diese/ovu illO/Oru 25 Mahalcc, 1.: DIESELOVi MOTORI (2000-11'()5)
EGR (engl. Exhaust Gas Recirculation)
AGR (rIjem. AbgasrUckfuhrung)
Kod smanjenog opterećenja motora dio ispušnih plinova vraća se natrag u proces u cilindru:
• kod Dieselovog motora radi smanjenja štetne emisije NO, (smanjuje se temperatura plinova u cilindru) a količina AGR iznosi:
do 40% - kod motora s komorom i preko 60% - kod motora s izravnim ubrizgavanjem
• kod Ottovog motora radi smanjenja štetne emisije NO, a količina AGR iznosi:
uobičaj enih 5" 10% preko 20% - kod motora koji u području svjećice imaju bogatu smjesu,
tada se specifična potrošnja goriva smanjuje do 7% a emisija NO, do 35%,
Količina vraćenih ispušnih plinova (njem. AGR-Rate) definirana je ovako:
%AGR volumen ispušnih plinova koji se vraćaju u cilindar
ukupni volumen usisane smjese (svježe punjenje + ispušni plinovi)
MOlor Uređaj za upravljanje
radom motora
TUfbiM
AGR.venfil Verdich!er
Abga~wOrmeilbertroger
WosseronschluB
Lodeluftkllnler
st. 3.10. Shema povrata hlađenih ispušnih plinova u proces u cilindru motora nabijenog motora, Ohlađivanjem se postižu još mze vrijednosti emisije NOx. Oznake: Abgaswarmeiibertrager - hladnjak ispušnih plinova, Ladeluftkiihler - hladnjak nabijenog zraka, Verdichter kompresor, WasseranschlujJ - rashladne vode iz sustava za hlađenje motora, (ATZ 911997)
3. Izgaranje u Diese/ovu motoru 26 Mahalcc, I.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-05)
DETONACIJA
Detonacija se javlja kod niskih temperatura u cilindru i kod niskog opterećenja, kao i kod goriva s niskim cetanskim brojem (CB). Ovi uvjeti su točno obrnuti od uvjeta za detonaciju kod Ottovog motora. Osjetljivost na kvalitetu goriva nije ni približno tolika kao kod Ottovog motora, pa se zbog toga CB ni ne iskazuje na crpkama za snabdijevanje vozila Dieselgorivom.
Kod niskih temperatura u cilindru goriva smjesa će upaliti s velikim zakašnjenjem, tj. kada će u cilindru već biti puno ubrizganoga goriva, pa će izgoriti munjevito, što će biti popraćeno jakim tlačnim valovima i velikom bukom.
<I> =-tJ)
~ co E .il E :::I .... E <I> co E
{!!.
400
300
200
100
o
DI
, ~
~ , ,'u komori
, " ·30·e ... ' ,'" ... ... ... _ ...
100° 80° 60° 40° 20° GMT
Kut radilice prije GMT
Sl 3.11. Temperatura u cilindru motora s izravnim ubrizgavanjem (DI), odnosno U komori motora s podijeljenim prostorom izgaranja, za vrijeme kompresije pri hladnom s/artu motora, kod različitih tremperatura okolnog zraka Iz. lUG - područje upaljivanja Diesel-goriva.
Na detonaciju su manje osjetljivi:
• motori s komorom
• motori s izravnim ubrizgavanjem na toplu stijen ku udubljenja u klipu uopće ne detoniraju pa su pogodni za primjenu kao višegorivni motori (npr. MAN Mpostupak)
• gorivo s višim CB smanjuje opasnost pojave detonacije.
Uvjeti za pojavu detonacije u Dieselovu motoru (niske temperature motora, nisko opterećenje, teško upaljivo gorivo) su upravo suprotni onima kod Ottovog motora.
CETANSKIBROJ
Gorivo za Dieselov motor mora biti sklono upaljivanju, što se iskazuje cetanskim brojem CB. Njegova se vrijednost utvrđuje ispitivanjem, odnosno uspoređivanjem goriva s referentnim gorivom. Ispitivanje se provodi u posebnom, normiranom laboratorijskom motoru CFR (DIN EN 25165) ili BASF (DIN 51773), po normiranoj metodi (DIN 51773). Motor se pušta u rad naizmjence s referentim gorivom i s gorivom koje se ispituje. Kao referentno gorivo služi smjesa cetana (C16H34) i alfa-metil naftalina (CllHlO). Cetan je jako sklon upaljivanju pa mu je pridružen CB 100, a alfa-metil naftalin je teško upaljiv pa mu je
3. Izgaranje u Diese/ovu motoru 27 Mahalec, I.: DIESELOVI MOTORI (2000·11 .. ()5)
pridružen CB o. Kada pri ispitivanju nepoznato pokazuje istu sklonost upaljivanju3 kao i referetno gorivo, kaže se da je CB ispitivanoga goriva jednak volumellsko11l postotku cetanIl II tom referentnom gorivu 4
Za razliku od Ottovih motora koji su vrlo osjetljivi na OB, osjetljivost Dieselovih motora na CB je znatno manja. Zbog toga trgovačka oznaka dizelskih goriva ne sadrži CB.
QQQQQ9QQQQQQQQQQ o~-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.~-o 6666666666666666
cetan C1cH:u cetanski broj laO
<I • ugijikC
O 0-.-0 O vodik H
Q~".~~.o I II I
.. -metil nafuOin."'-. • h. ClIH" cf ~./ ".-P" b ",tanski broj O 6 6
Sl. 3.12. Struktura kompenanata referentnog goriva za određivanje cetanskog broja, Lako upaljivi lančasti cetan (C!6H34) obiluje velikim brojem slobodnih atoma vodika, za razliku od teško upaljivog prstenastog alfa-metil naftalina (CllHIO).
Da bi se smanjila opasnost od izlučivanja parafina zimi, pri niskim temperaturama, u Dieselgorivo se dodaje motorni petrolej u omjeru do 60%, ili posebni dodaci (aditivi).
Goriva s visokim cetanskim brojem imaju niski oktanski broj i lako detoniraju u Ottovu motoru, i obrnuto. To je sukladno zahtjevima na upaljivost goriva, koji su u Dieselovom motoru (gorivo se mora lako upaliti u vrućem zraku u cilindru) točno suprotni onima u Ottovom motoru (gorivo se ne smije upaliti samo u vrućem zraku nego ga treba upaliti tek električna iskra).
, Ispitivanje se vrši tako da se motor podesi na rad s konstantnim zakašnjanjem paljenja od 200 KV i s početkom izgaranja točno U GMr. Kod motora CFR se to postiže promjenom stupnja kompresije (veća sklonost upaljivanju traži smanjivanje stupnja kompresije) a kod motom BASF promjenom prigušivanja usisa (pritvaranjem zaklopke smanjuje se usisavana količina zraka a time i tlak i temperatura kompresije u· cilindm). Gorivo sklonije upaljivanju, upaliti će kod nižih temperatura II cilindm.
4 Ispitivanjem goriva u motom BASF dobiva se cetanski broj koji je u prosjeku veći za 1,5 pa se on korigira na vrijednost koja bi se dobila u motoru CFR. Gorivo za Dieselove motore cestovnih vozila mora prema normi DIN EN 590 imati cetanski broj od najmanje 49, dok se njegova stvarna vrijednost kreće ugla\llom izmedu 52 j 56.
4. Diesel: Oblik prostora izgaranja 28 Mahalec, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-05)
4. DIESEL: OBLIK PROSTORA IZGARANJA
4.1. MOTORI S KOMOROM (s podijeljenim prostorom izgaranja) Gorivo se ubrizgava u komoru i to relativno niskim tlakom (do 450 bar) i u jednom mlazu, udara u posebno oblikovanu plohu, raspršuje se i intenzivno miješa sa zrakom. Goriva smjesa se pali, plinovi nastali izgaranjem ekspandiraju i tjeraju djelomice izgorjelu smjesu velikom brzinom u glavni prostor izgaranja u cilindru. Tu se ona u jakom turbulentnom strujanju miješa sa zrakom i izgara do kraja.
BITNO:
• Oblik kanala i brzina.i oblik strujanja kojim zrak ulazi u cilindar nemaju utjecaja na strujanje u komori.
• Izgaranje započinje u komori koja je odvojenaod.cilindra,.a:završava u cilindru.
• Pri prestrujavanju iz komore, djelomice izgorjela smjesa u glavnom prostoru izgaranja (u cilindru) stvara intenzivan vrtlog.
• Zbog toga nije potreban vrtlog usisavanoga zraka pri uluzu u cilindar.
4.1.1. PRETKOMORA
~ VOfl<ammer· Mercedes Benz
Sl. 4.1. Pretkomora Dieselovih motora za osobna vozila tvornice Mercedes Benz.
• Pretkomora je usmjerena prema sredini glavnog prostora izgaranja
• volumen pretkomore = 25 ... 35% VK
• Mercedesova pretkomora ima u sredini kuglasti zatik na kome se razbija mlaz (taj motor radi najfinije i najtiše od svih Dieselovih motora II osobnim vozilima)
• Žarnica je smještena tako da ne smeta mlazu
• PREDNOSTI:
+ dobro iskorištenje zraka (mali faktor zraka Aug) + niska emisija štetnih plinova i čestica
+ prikladna za visoke brzine vrtnje
4. Diesel: Oblik prastara izgaranja 29 Mahalcc, 1.: DIESELOVI MOTORi (2000-11-O5)
4.1.2. VRTLOŽNA KOMORA (Ricardova vrtloža komora Cometh iz 30-tih godina)
SL 4.2. Vrtlažnu komoru primjenjuje veliki broj proizvođača Dieselovih motora za osobna vozila.
• Komora je gotovo kuglasta, postaVljena je sa strane i spojena tangencijalnim kanalom usmjerenim prema sredini klipa
• volumen vrtložen komore'" 50% VK
• pri prestrujavanju iz komore u cilindar nastaje jaki vrtlog
• za dobro izgaranje treba međusobno uskladiti: -+ oblik komore -+ položaj brizgaljke -+ položaj žarnice
• PREDNOSTI:
+ prikladna za visoke brzine vrtnje (preko 5000 min'l)
+ dobro iskorištenje zraka (mali faktor zraka lag)
+ vrlo niska emisija čestica
4. Diesel: Oblik prostora izgaranja 30
Mahalec, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-<l5)
4.2. MOTORI S IZRAVNIM UBRIZGAVANJEM GORIVA (DI) Gorivo se ubrizgava izravno u cilindar u nekoliko mlazeva (3 do 8), miješa se sa zrakom i Izgara.
4.2.1. UBRIZGAVANJE U ZRAK U CILINDRU (njem.luftverteilende Velfahren)
Sl 4.3_ Veliki sporohodni brodski Diesel Arom> 2 6 ... 8 mlazeva nema vrtloga u cilindru
Sl 4.4. Diesel za cestovna vozila 4 ... 8 mlazeva intenzivan vrtlog zraka u cilindru razbija mlazeve goriva i miješa ih sa zrakom
4.2.2. UBRIZGAVANJE GORIVA NA STIJENKU KLIPA
SL 4.5. MAN-M-POSTUPAK (M - Mittenkugelbrennraum): usisni kanal spiralnog oblika daje zraku na ulazu II cililldar snažan vrtlog (vidi iduću sliku), karakterisitičan za Dieselove motore s izravnim ubrizgavanjem. Gorivo se ubrizgava Ila relativno hladnu stijelIku kuglastog udubljenja u klipu, tanki sloj goriva (film) isparava i miješa se sa zrakom. Debljina filma kod punog opterećenja motora iznosi oko 1511 000 mm.
• PREDNOSTI:
+ dobro iskorištenje zraka (mali faktor zraka A;.g)
+ malo zacrnjenje ispušnih plinova
4. Diesel: Oblik prostora izgaranja 31 Ma11aiec, L: DIESELOVI MOTOfU (2000-11'{)5)
Sl. 4.6. Kod MAN-M-postupka je naročito VAŽNO da temperatura stijenke udubljenja u klipu ne bude previsoka jer bi inače došlo do cijepanja molekula goriva na teško upaljive komponente. Zato se dno klipa s donje strane hladi mlazom ulja (vidi sliku).
3 J {()KV'cm
ID 0,10 1
c: cl. 0,08 o .-ID 0,06 .~
c: (Il 'o 0,04 (Il .c o
0,02 (jj O
V \ '\ ~\ 2 - .....
3b /~ , -, -- ...........
i-'" I 3a '-... ' . ..:::: I , .......... ~ ...... ....
° 3400 3600 3800 400" 4200
Kut radilice
SL 4.7. Zakon oslobađanja topline:
1 kod izravnog ubrizgavanja II zrak u cilindru (najbrže ~ tvrdo i bučno izgaranje),
2 kod Izravnog ubrizgavanja na stijenku klipa,
kod motora s komorom: 3a u komori, 3b - u glavnom prostoru izgaranja u cilindru (najsporije ~ meko
izgaranje).
4. Diesel: Oblik pros/ora izgaranja 32 Mahale<::, J.; DIESELOVI MOTORI (2000-11-05)
4.3. USPOREDBA MOTORA S KOMOROM I MOTORA S IZRAVNIM UBRIZGAVANJEM
PREDNOSTI MOTORA S KOMOROM:
+ Motor nije osjetljiv na kvalitetu goriva: temperatura u komori je visoka =:> malo zakašnjenje paljenja kod raznih gorival
+ Porast tlaka (LIP / Aa) i najveći tlak (Pcil, max) su niski. RAZLOG: Cijepanjem molekula (uslijed visoke temperature i manjka kisika) nastaju teško upaljivi ugljikovodici koji sporo izgaraju - tzv. "meko izgaranja"
+ Zbog toga je i rad motora tiši.
+ Niži tlakovi ubrizgavanja manje opterećuju .pumpu za ubrizgavanje, visokotlačne cjevovode i brizgaljke .
. + Brizgaljka je izvedena kao brizgaljkasa.čepom {l:mlaz i čep koji prolazi kroz rupicu) a ta se sama čisti i nema opasnosti od zapečenja.
+ Kod nellabijenih motora punjenje cilindra je bolje jer usisavani zrak ne mora imati vrtlog.
NEDOSTACI MOTORA S KOMOROM:
Veća specifična potrošnja goriva uzrokovana gubitcima prestrujavanja između komore i glavnog prostora izgaranja u cilindru, kao i većim toplinskim gubitcima (komora ima veće oplošje pa se jače hladi, vidi sliku).
- Velika toplinska opterećenja na izaizu iz komore u cilindar i na klipu u kojega velikom brzinom udaraju vrući zapaljeni plinovi.
- Potrebni su posebni uređaji za hladni start (Žafnica l) a i stupanj kompresije mora biti
nešto veći (za 3 do 4 jedinice).
SL 4.8. Usporedba površina kompresijskog volumena motora s vrtložnom komorom i motora s izravnim ubrizgavanjem.
l DI-motori za kamione i autobuse nemaju ".amice ali oni za osobne automobile ih imaju radi sigurnijeg starta kod ekstremno niskih temperalura - to je naprosto postao imperativ udobnosti.
4. Diesel: Oblik prostora izgaranja 33 Mahalcc, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-11'{)5)
4.4. VIŠEGORIVNI MOTORI MAN FM-motor je višegorivna varijanta već opisanog M-postupka CF - Fremdziilldung ili strano paljenje). Naime kuglasti prostor izgaranja u klipu lako se može prilagoditi za uporabu raznih goriva. U tu svrhu treba samo smanjiti hlađenje klipa i tako povećati temperaturu njegove površine. Cijepanjem molekula goriva na teško upaljive komponente (na vrućoj plohi udubljenja u klipu) motor radi poput Dieselovog motora s komorom, Da bi mogao raditi i na pogon benzini ma, u glavu molora su ugrađene svjećice. Tako je dobiven Itibridl1i motor koji sjedinjuje dobra svojstva Dieselovog motora (nisku specifičnu potrošnju goriva) i Ottovog motora (pogon beninima i drugim sličnim gorivima).
Motor radi sa svim ugljikovodicima vrelišta od 50 ... 450°C, s biljnim uljima i alkoholom.
Središnji kuglasti prostor izgaranja
MAN - FM - postupak
Svjećica
SL 4.9. MAN-ov FM-postupak je višegorivna varijanta M-postupka koji se inače primjenjuje kod Dieselovih molora, (F - Fremdziindung (njem.) ili strano paljenje)
5. Diesel SIrUjanje radnoga medija 34 Mabalcc, I.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-<>5)
5. DIESEL - STRUJANJE RADNOGA MEDIJA
5.1. STRUJANJE ZRAKA U USISNOM KANALU Kod Dieselovog motora s izravnim ubrizgavanjem goriva je oblik usisnog kanala naročito važan za stvaranje gorive smjese u cilindru. Kanal se može oblikovati na dva načina: kao vrtložtlŽ (uzdužna os kanala ima oblik spirale) ili kao tangencijalni kanal (os kanala ulazi u cilindar pored osi ventila).
:;:::--."
~ TangencijaJ~i kanal t i
Sl. 5.1. Vrtložni kanal Sl 5.2. Tangencijalni kanal
Kod obadva oblika usisavani zrak vrtložnim strujanjem ulazi u cilindar pa tamo utječe na strujanje radnoga medija. Naime, kompresijom u cilindru taj se zračni vrtlog ubrzava te zbog toga lako razbija mlazeve ubrizgavanoga goriva. To pospješuje miješanje goriva i zraka, što je povoljno za izgaranje, jer je kod Dieselovog motora svaka kapljica samostalni izvor zapaljenja pa je dobra izmiješanost sa zrakom izvanredno važna za brzo i dobro izgaranje.
vrtlog zraka
goriva
SL 5.3. Vrtlog zraka savija i razbija mlazeve goriva u cilindru te pospješuje stvaranje gorive smjese.
5. Diesel - Strujanje radnoga medija 35 Mabalec, L: DIESELOVI MOTOIU (2000-11-05)
Prednost vrt!ožnog kanala je manji utjecaj ljevačkih netočnosti (uslijed proizvodnih tolerancija), dok je kod tangencijalnog kanala punjenje cilindra neznatno bolje.
Međutim, najnovije tendencije razvoja (1999.) idu u pravcu smanjivanja vrtloga. Ispitivanja su pokazala da s povećanj em vrtloga doduše rastu moment i snaga motora ali nažalost i emisija štetnih dušikovih oksida NO. u ispušnim plinovima. S druge pak strane premali vrtlog dovodi do potrasta čađe u ispuhu.
NO. IppmJ 2000
16CO
HC 1600 [p~~A 1400
100
50 [~ 300
290 RZ
1,5 Z8C
1,0
0,5
o
n =3000",io-1 W •• O,4kJldm3
No,. HC ___ ~ ___ ..... __ _
1>0--____ --
RZ~
Q,3 M GS 0,6 0.1
Vrliomi broj D
Sl 5.4. Utjecaj vrtloga u cilindru na štetnu emisiju ispušnih plinova i na potrošnju goriva.
RZ - zacmjenje ispuha (njem. Rauchzah!)
be - specifična efektivna potrošnja goriva
Wc - jedinični rad procesa (proporcionalan je srednjem efektivnom tlaku)
Zacrnjenjeispuha RZ mjeri se tako da se određena količina ispušnih plinova usiše kroz filter-papir. Optoelektroničkim uređajem s fotometrom se potom očitava zacrnjenje toga papira a rezltat se iskazuje
0.6 brojkom kao zacmjenje ispuha RZ ili kao koncentracija mase čađe u zraku (mglm\
Visoki tlakovi ubrizgavanja (VW Passat TD!: 2050 bar) i brizgaljke s više mlazeva (5 do 9) omogućuju upotrebu malih vrtloga, što smanjuje emisiju NO., bez opasnosti od povećanja čađe u ispuhu (vidi u članku o Common-Rail što o tome piše).
Mjerenje vrtloga vrši se na posebnom ispitnom uređaju na koji se postavi glava motora te se kroz usisni kanala uvlači zrak. Rezultat mjerenja iskazuje se vrtložnim brojem (njem. Dra/lzah!).
Glava cilindlra-_
Podizaj ventila
rr::J<o1- Zrak ..,-.,...LY Gustoća zraka -.......fR
Usmjerivač strujanja
MI: : vrtlog
Venlilalor Mjerač masenoga protoka zraka
Sl. 5.5. l1ppelmannov uređaj za mjerenje vrtloga u usisnom kanalu motora. Vrtlog, s kojim zrak dolazi iz usisnog kanala, smiruje se u usmjerivaču strujanja. Pritom se mjeri moment reakcije usmjerivača Mt, te se računa vrtložni broj D prema izrazu:
D=~,·Rcil V2 ·pz
gdje je: Ren - polumjer cilindra,
V -volumni protok, pz - gustoća zraka u cilindru.
5, Diesel - S/rujan je radnoga medija 36 Mahalcc. L: DIESELOVI MOTORi (2000-11-05)
Kod Dieselovih motora s izravnim ubrizgavanjem goriva posebno je dobro primijeniti 2 usisna kanala: jedan vrt[ožni (za dobar vrtlog u cilindru pri smanjenom protoku zraka) a drugi tangencijalni kanal (za bolje punjenje kod visokih brzina vrtnje), Zatvaranjem drugog (tangencijalnog) lIsinog kanala zaklopcem, kod manjih protoka zraka (pri nižim brzinama vrtnje), usisavani zrak ulazi samo jednim kanalom ali povećanom brzinom strujanja, pa je zbog toga jači i vrtlog s kojim ulazi u cilindar. Otvaranje i zatvaranje kanala naziva se regulacijom vrtloga (njem, Drallregelung), Na taj način se mogu postići optimalni uvjeti vrtloženja zraka na ulazu u cilindar i kod malih i kod velikih protoka zraka, Drugi usisni kanal, koji se otvara pri povećanom ,punjenju cilindra, izvodi se većinom kao tangencijalni, kanaL
Sl 5.6. Usis kroz dva kanala: vrtložni M i tangencijalni (T) (M"",edcs Benz OM 611),
5.2. STRUJANJE PUNJENJA U CILINDRU U cilindru Dieselovih i Ottovih motora dolazi do snažnog strujanja svježeg radnog medija i to općenito gledajući:
• zbog smanjenog presjeka strujanja izmedu ventila i sjedišta (posljedica toga je naglo povećanje brzine strujanja)
• zbog određenog oblika usisnog kanala
• zbog tzv, prostora za istiskivanje (lljem, Quetschraume) između čela klipa i glave cilindra,
Ova strujanja imaju oblik vrtloga i ona snažno djeluju na tijek izgaranja u cilindru i to na sljedeće načine:
• stvaranjem optimalne smjese goriva'izraka, raspuhujući pritom mlazeve goriva u Dieselovim motorima s izravnim ubrizgavanjem
• odnošenjem slojeva isparenoga goriva s toplih stijenki prostora izgaranja te stvaranjem slojeva: zrak / ispareno gorivo / zrak / ispareno gorivo .. , tzv, slojevito pU/ljenje (npr, kod MAN-M-postupka)
-kaotičnim strujanjem 11 komori Dieselovih motora (s podijeljenim prostorom izgaranja)
• raznoseći plamen po cilindru u Oftovu motoru
• slojevitim punjenjem kod izravnog ubrizgavanja benzina (GDI-motori 1)
Posebice treba naglasiti, da kod Dieselovih motora s komorom, u cilindru nastaje intezivno strujanje uslijed velike brzine kojom radni medij iz komore istječe u glavni prostor izgaranja u cilindru, Oblik usisnog kanala nema nikakvog utjecaja na to strujanje. Međutim, kod motora s izravnim ubrizgavanjem jedinu mogućnost stvaranja vrtloga u cilindru pruža usisni kanal, koji zbog toga mora imati odgovarajući oblik.
, GD! - Gasoline Direct Injection
5. Djesel - Strujanje radnoga medija Mahalec, 1.: DiESELOVI MO TOlU
37 (2000-11-O5)
Modeliranje pojava strujanja u cilindru jedan je od primarnih istraživačkih ciljeva pri razvoju motora.
KAKO NASTAJE STRUJANJE U CILINDRU?
Strujanje svježeg punjenja u cilindru, koje nastaje uslijed prestrujavanju iz komore (Dieselova motora), ponajviše je određeno oblikom komore i kanal kojim je ona spojena sa cilindrom, i uglavnom ne ovisi o strujanjima za vrijeme izmjene radnoga medija.
Sva ostala strujanja svježega punjenja u cilindru nastaju uslijed izmje/le radnoga medija O rasporedu ventila i obliku usisnoga kanala ovise oblici koje će poprimiti strujanje u cilindru. Kružno strujanje oko uzdužne osi cilindra naziva se vrtlogolIt, a kružno strujanje oko osi paralelne uzdužnoj osi radilice je TUlllble (engl. prevrtanje). Strujanje u cilindru uvijek sadrži obadvije komponente: vrtlog i lilmble, nikada samo vrtlog ili samo Tumble. Oblici pri prijelazu strujanja iz oblika Tumble u vrtlog prikazani su na·donjoj slici.
samo TUMBLE
aksijalno strujanje prema glavi emndra
D
I ete i
.. Tumble s vrtlogom koji raste
ak$ijalno strujanje . prema klipu
. _ .. _ .. _ .. - ·-os Tumble..a
E
samo VRTLOG
SL 5.7. Strujanje u cilindru: TUMBLE nastaje ako je strujanje kroz obadva usisna ventila jednakoga intenziteta i okomito na poprečnu os cilindra koja prolazi između usisnih i ispušnih ventila. Slabi li struja kroz jedan ventil (na slici B: donji), postupno se stvara i komponenta vrtlažnog strujanja. Ona se pojačava rotiranjem usisnog kanala (sl. C i D) te strujanje na kraju prelazi u čisti VRTLOG (sL E).
Kod čistog Tumble (A) je os oko koje se okreće strujanje (Tumble-os) ravna. S povećanjem vrtloga se Tumble-os postupno savija (B i C) te se konačno pretvara u kružnicu koja čini os torusnoga vrtloga (O).
Ovakav slijed pojava je dokazan brojnim pok-usima na Dieselovim motorima s izravnim' ubrizgavanjem goriva. Tijekom razvojnih istraživanja optička su snimanja ovih strujanja danas uobičajena ali i vrlo zahtjevna.
6. 01e1na emisija motora s unutarnjim izgaranjem Mallalee, L: DIESELOVI M010R!
6. ŠTETNA EMISIJA MOTORA S UNUTARNJIM IZGARANJEM
38
Ispušni plinovi motora s unutarnjim izgaranjem sadrže veći broj otrovnih sastojaka, Kod motora cestovnih vozila količina onih najvažnijih (CO, HC, NOx i čestica) ograničena je zakonskim propisima o homologaciji vozila, U Europi su to ECE-pravilnici , dok na području Europske unije važe nešto strože EEC-smjernice . ECE-pravilnici donose se na temelju Sporazuma II Geneve iz 1958. godine, koji je donešen pri Ekonomskoj komisiji za Europu (ECE) Ujedinjenih nacija (UN). Do početka 2000. godine donešeno je ukupno oko 110 ECEpravilnika. Svaki od njih sadrže odredbe za pojedine sklopove ili dijelove vozila. Sve zemlje koje su pristupile tom sporazumu (Hrvatska je dvadesetpeta po redu) dužne su se pridržavati ovih pravilnika. Osnovni cilj stvaranja pravilnika je donošenje jedinstvenih propisa za proizvodnju vozila, koji kao konačnu posljedicu imaju jedinstvene metode ispitivanja, odnosno pro~ereda li vozila zaista zadovoljavaju propisane zahtjeve .. Ispitivanja vrše ovlašteni laboratoriji širom svijeta (Hrvatska nema nijedan) a rezultati ispitivanja se priznaju u svim zemljama koje su prihvatile Sporazum. Na taj je način olakšana trgovina između tih zemalja, jer ispitivanja ne treba ponovno obavljati u zemlji koja uvozi vozila. S druge strane ti su propisi postali administrativnom' barij erom uvozu automobila proizvedenih prema propisima koji važe na drugim tržištima, primjerice u SAD-u i u Japanu. Vozila iz tih zemalja namijenjena izvozu u Europu moraju biti drugačije opremljena i ispitana po metodama koje odgovaraju europskim popisima. Isto tako vozila europskih proizvođača koja se izvoze moraju biti proizvedena i ispitana sukladno propisima na tim drugim tržištima. Posljedice su paradoksalne, pa tako vozila kojima se vozi cijela Amerika nisu dobra za Europu, i obratno, Jedna ideja o ujednačavanju tehničkih zahtjeva, pod utjecajem trgovine i novca izrodila se na taj način u posve administrativnu kategoriju.
Pravilnikom ECE R-83' propisane su dozvoljene razine štetne emisije3 Ottovih i Dieselovih motora4 za (pojednostavnjeno rečeno) osobne automobile, dok su pravilnikom ECE R-49 propisane dozvoljene razine štetne emisije5 Dieselovih motora za (pojednostavnjeno rečeno) kamione i autobusa.
SMANJIVANJE ŠTETNE EMISIJE PROVODI SE:
• optimiranjem procesa izgaranja u cilindru motora (poboljšanjima na motoru)
• pročišćavanjem ispušnih plinova nakon što su izašli iz motora
• stalnim poboljšavanjem kvalitete goriva (smanjivanjem sadržaja sumpora u dizelskom gorivu i benzinu) te primjenom pogodnijih (plinovitih) goriva
.• smanjivanjem otpora vožnje vozila (smanjenjem otpora zraka i mase vozila, optimiranim upravljanjem radom pomoćnih uređaja motora i vozila itd.),
, EEC - European Economic Commission 2 R-S3 je kratica engleskog naziva "Regulation 83", što znači "Pravilnik 83",
, Kod ECE R-83 granice su propisane u glkm a automobil se vozi po propisanom mjernom ciklusu koji predstavlja vožnju u gradu i na otvorenoj cesti,
, U homologacijskim propisima oni se zovu motori sa siranim paljenjem, odnosno m%ri skompresijskim paljenjem.
, Kod ECE R-49 granice su propisane u glkWh a odreduju se pri ispitivanjU motora na probnom slolu prema odredenom postupku.
6. Šletna emisija motora s unutarnjim izgaranjem 39 Mahalec, 1.: DIESELO~l MOTORI (2000-11-06)
6.1. OTTOVI MOTORI: KATALIZATORI I BEZOLOVNI BENZIN
Granice propisane homologacijskim propisima (u Europi su to spomenuti ECE-pravilnici i Smjernice Europske unije) su toliko niske da se i pri današnjem stupnju razvoja Ottovog motora, mogu postići jedino primjenom katalizatora i bezolovnog benzina. Katalizatori su za pročišćavanje ispušnih plinova Ottovih motora po prvi puta primijenjeni u Los Angelosu, California, gdje je zagađenost zraka poprimila razmjere katastrofe pa je 1960. godine započela kampanja koja je rezultirala tada najstrožim propisima o čistoći ispušnih plinova.
Katalizatori su za pročišćavanje ispušnih plinova Ottovih motora po prvi puta primijenjeni u Los Angelosu, California, gdje je zagađenost zraka poprimila razmjere katastrofe pa je 1960. godine započela kampanja koja je rezultirala tada najstrožim propisima o čistoći ispušnih plinova.
Da bi katalizator uspješno funkcionirao trebaju biti zadovoljeni ovi uvjeti:
1. Faktor zraka mora biti: 1,1 = 1.00 ± < 2%1. To .se.možepostići.samo primjenom ubrizgavanja goriva s elektroničkom regulacijom rada cjelokupnog motora.
2. Benzin ne smije sadržavati olovo Pb6 je se ono nataloži na aktivni 'sloj 7 u katalizatoru i blokira njegov daljnji radE, nakon čega je sasatav ispušnih plinova čak lošiji nego kod dobrog motora bez katalizatora.
Motor
A.- sonda:
gonvo
tetnpftltun ll1Oiora O&.j«l1o dttOtlacije, ..•
Jedna strana keramičkQg tijela 1ambda sonde nalazi se u struji ispušnih plinova II druga je Qkrenuta vanjskom zraku. Na vanjskim plohama k.nmike nalaze se tanke platinske: elektrode koje propuštaju plinove.. pri tc.mpaaturama imad 300"'C kmtmikn postaje el-cktrlćki vodljiva za ione kisika, Ako je-sadržaj kisika na obim stranama sonde različit. javljn se izmedu elektroda na vanjŠkim plohama sonde elektriČlli napon eroporcionala:n tcj rnzlici. cak i kod izgaranja bogate smjese, u l.!Jl'ušoirn p1inovima ima slobo<hJ.og kisika (npr. kod A = 0.9S ima ga 0.2 ... 0,3 % voL). Sadržaj .ovog kisika u velikoj mjeri ovisi o omjt.'tU goriva i zrnka u smjesi koja sc dovOOi u cilindar. Ova o ... imlN omogućuje primjenu sadržaja kisika u ispušnim plinovima lum regulacijske veličine za određivanje faktora zraka .t
tennička izolacija s donje strane vozila, iznad katalizatora
~~----------~~
A-sonda
N0,; CH+O:, CO + O:,
trokomponentni katalizator
(redukcija) (oksidacija) (oksidacija)
Kod oksidacije se proizvodi toplina ~ katalizator se jako grije ~ na vozilu iznad katalizatora je postavljena toplinska zaštita.
SL 6.1. Shema Ottovog motora s elektronički reguliranim ubrizgavanjem goriva i trokomponentim katalizatorom.
6 za povećanje oktanskog broja \:!enzinu se dodaje olovni tC!rnctil (u većini Europskih zemalja do 0,15 gldm').
1 Dugo godina se za aktivni sloj koristila platina pt a danas je u uporabi i rodij Rh. 8 Samo djelomično punjenje spremnika automobila olovnim benzinom (primjerice 5 lit) bespovratno uništava
katalizator.
6, Štetna emisija motora s unutarnjim izgaranjem Mahalcc, 1.: DIESELOVI MmORl
.g c;c oo 0.'" .. . %'"
PodručJe r"llul.elj." (1... protorl --.-.-.~-.-
1,0 1,025 1,.05 Faktor zraka ~ siromašna
\,o smjesa --
40 (2002-{)4-23 )
s-
1
- . . 'D . . -. . -. . . .
SL 6.2, Utjeeaj faktora zraka 2 na štetnu emisiju ispušnih plinova (CO, HC, NOx) bez i s katalizatorom i napon (U;.) lambda sonde (lijevo), te shematski presjek lambda sonde (deSilO). Redukcija u katalizatoru je moguća samo ako je smjesa goriva i zraka u uskim granicama bliska stehiometriskoj smjesi, odnosno ako je 2 = 1,00 ± < 2 %, Djelovanje: Lambda sonda je ugrađena u ispušnu cijev (5) i njena vanjska stranaje izložena ispušnim plinovimit (7) a unutarnja okolnom zraku
-(8) koji ulazi u šupljinu sonde. Porozno tijelo od posebne keramike (l) (ciIkonijev oksid) postaje iznad 350°C VOdljivo za ione kisika Na njegovim vanjskim stranama sn elektrode (2) a stiatia izložena vrućim jspušnim plinovima je zaštićena poroznim keramičkim slojem (6). Ukoliko je sadIžaj kisika u ispušnoj cijevi i u okolnom zraku različit, izmedu elektroda (2) sPojenih na kontakte (3) i (4) počinju teći ioni kisika i nastaje električni napon Wo. Npr. kod A. = 0.95 u ispušnim plinovima ima oko 0.2 do 0.3 % vol. kisika Lambda sonda ima II uskom podru~ll (.l-prozor) skokovitu naponsku karakteristiLu koja se koristi kao regulacijska veličina (kod :t < 1 napon iznosi 800 ... lOOQ mV, kod..l. > l napon opadne nli pn'bližno 100 mV), Na taj način sonda signalizira regulacijskom uređaju da li je u ispušnim plinovima previre ili premalo kisika, te se sukladno tome mijenja količina ubrizgavanoga goriva.
-Sl. 6.3. Shema ispušnog uređaja Ottovog motora u putničkom automobih('hez katalizatora <x,ore) i s katalizatorom (dolje). 1- pretprigušivač, 2 - katalizatori, 3 - srednji prigušivač, 4 -stražnji prigušivač.
6, Š'lelna emisija motora s unutarnjim izgaranjem 41 Mahalcc, l.: DIESELOVI MOTORI (2000·11"()6)
Sl. 6.4. Trokomponentni katalizator s dva uloška: 1 - lambda sonda, 2 - keramički uložak (katalizator), 3 - žičano uležištenje, 4 - kućište katalizatora (najčešće od dvostrukog !ima radi nužne toplinske zaštite vozila od vrućeg katalizatora).
6.2. DIESELOVI MOTORI: ČESTICE I NOx
Kod Dieselovih motora borba za smanjivanjeonečišćenja.idesjedne·strane prema smanjenju čestica (sastoje se najvećim dijelom od ulja za podmazivanje motora iodčađe tj. neizgOljelog ugljika, a manjim dijelom sadrže sulfate i ostale sastojke) a s druge strane prema smanjenju otrovnih plinova CO, HC i NOx. Zbog velikog viška zraka u ispušnim plinovima Dieselovog motora je količina CO i HC općenito niska, ali su količine NOx i čestica visoke. CO i HC se smanjuju oksidacijskim katalizatorom, dok se NOx smanjuje u prilično ograničenoj mjeri vraćanjem dijela ispušnih plinova (do 60%) natrag u proces u cilindru pomoću AGR·ventila (za zagrijavanje ovih plinova se troši toplina izgaranja pa to smanjuje temperaturu plinova u cilindru a time i emisiju NOx). Veće sniženje NOx uz pomoć katalizatora, prikladno za serijsku proizvodnju, planirano je tek za 2004. godinu (trokomponenti katalizator za Ottov motor se ovdje ne može primijeniti jer je kod Dieselovog motora faktor zraka znatno veći od l, pa taj katalizator ne djeluje). Tako kao drugi veliki problem štetne emisije Dieselovog motora, u usporedbi s Ottovim, trenutno ostaju čestice. Jedino uspješno rješenje za sada je pročišćavač koncerna PSA. Treba naglasiti da zahvaljujući svom visokom stupnju korisnosti moderan automobilski Dieselov motor s izravnim ubrizgavanjem goriva proizvodi znatno manje C02 i time manje ugrožava Zemlju u pogledu "efekta staklenika", odnosno povećanja globalne temperature planete.
6. Štetna emisija motora s unutarnjim izgaranjem Mahalec, L: DIESELOVI iY!OTORJ
5
Vol1!atalys.tor FAP
1 2
Ver!nennung der Partilai
42 (2000-11-O6 )
S'h.lld~mpler
SJ. 6.5. Pročišćavač čestica PSA Ispušni plinovi prolaze kroz oksidacijski pretkatalizator (1) i pročišćavač čestica (2). Čestice se skupljaju u pročišćavaču, čije stanje kontrolira računalo (4) pomoću osjetnika (3). Približno svakih 500 km Common Rail sustav (5) ubrizgava gorivo još jedamput i pri kraju takta ekspanzije (6, treće izdignuće krivulje zakona ubrizgavanja; prvo izdignuće je predubrizgavanje a drugo glavno ubrizgavanje). Na taj način temperatura u cilindru poraste za 200 ". 250°C. Tome slijedi dodatno povećanje temperature ispušnih plinova za daljnjih 100°C dogorijevanjem u oksidacijskom katalizatoru (1). Na taj se način u pročišćavaču (2) i kod malo opterećenog motora sa sigurnošću postiže temperatura od 450°C što je dovoljno za izgaranje nakupljenih čestica (u gradskoj vožnji temperatura ispušnih plinova na tom mjestu inače iznosi svega 150 ... 200°C). Na taj se način pročišćavač periodički pročišćava. Da bi se kod te temperature osiguralo izgaranje čestica, poseban uređaj (8) pri svakom punjenju spremnika u gorivo dodaje odredenu količinu aditiva (7) koji snižava temperaturu sagorijevanja čestica na 4S0°C.
6.3. USKLAĐiVANJE ZAHTJEVA NA SVJETSKOJ RAZINI
Razvoj zakonske regulative u području vozila započeo je krajem SO-ih i početkom 60-ih godina u SAD-u, Japanu i Europi, najprije na području sigurnosti, a potom i zaštite okoliša. Od tog je vremena automobilska industrija doživjela korjenite promjene: prešla je državne granice i postala svjetska pa je time i sigurno vozilo postalo općim ciljem. Zbog toga se povećao i broj zakonskih propisa koje vozilo mora zadovoljavati. U tome rasponu želja i mogućnosti proizvođači su željeli imati vozilo koje će se ispilati samo jedanput i prihvatiti svuda, dok su kupci željeli što sigurnije i za okoliš bezopasnije vozilo. Kao rezultat međusobne suradnje državnih ustanova, automobilske industrije, osiguravajućih kompanija i
6. SIeina emisija motora s unutarnjim izgaranjem 43 Mahalcc, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-1l'{)6)
organizacija potrošača stvoreni su prvi homologacijski propIsI za proizvodnju vozila. Međusobne razlike u propisima, koji reguliraju istu problematiku ali u različitim dijelovima svijeta, prepreke su kolanju roba na svjetskome tržištu. U SAD-u je slijedom toga 1998. godine pokrenuto stvaranje svjetske homologacije pod naslovom 1998 Global Agreement. Njegova je svrha ustanovljavanje procesa u kome će se države iz svih dijelova svijeta moći pridružili razvoju svjetskih tehničkih propisa u području sigurnosti, zaštite okoliša, povećanja ekonomičnosti i zaštiti od krađe vozila, motora i sklopova. Zajednički krajnji cilj stalno je unapređivanje vozila upravo na tim područjima, stvaranjem zakonskih okvira za automobilsku industriju i za potrošače u cijelome svijetu. Sjedište mu je pri UNIECE u Genevi, a njegov konačni naziv je "World Forum jor the Harmonization oj Vehicle Regulations" (svjetski jomIII za usklađivanje I harmonizac!iu pravilnika za vozila). Sporazum će stupiti na snagu kada mu pristupi najmanje osam država ili regionalnih ekonomskih integracija, pri čemu jedna od njih mora biti Europska zajednica, Japan ili SAD. Trenutačno . stanje: sporazumu su pristupili SAD, Kanada, Japan, Europska zajednica i Francuska. Uskoro se očekuje
pristupanje Ujedinjenoga Kraljevstva (VelikeBritanije);.Ruske Federacije, Njemačke i Češke. Mogući datum stupanja na snagu: ožujak 2000. Zemljama u razvoju sporazum dopušta postupno uvođenje usklađivanja / harmonizacije tako što će pravilnici sadržavati različite razine strogoće propisanih zahtjeva. Sporazumom se čuva neovisnost svake od pristupnih strana. Obveza: primjene ograničena je s obzirom na individualne procese usvajanja propisa u pojedinim zemljama.
100%
20%
0% ,
1970 1971 1975 1977 1979 1984 1988 1992 1996 1996 2000 2005
• CO O HC Il!l NOx • čestice EU1 EU2 EU3 EU4
Sl. 6.6. Smanjivanje granica štetne emisije u zemljama Europske zajednice. Pojedine razine zahtjeva nazvane su imenima Euro 1, Euro 2, Euro 3 i Euro 4.
6. Štetna emisija motora s unutarnjim izgaranjem 44 Mahalcc, I.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-06)
OTTO
pobOljšan! kiititllza!or
••.. ~~~!I~$i1r .····b.II~t1!Ilmor
EU 3
za Otto i Diesel: gorivo s niskim
sadržajem sumpora:
S <50 ppm
EU 4
za Otto i Diesel: gorivo
bez sumpora: S < 10 ppm
Sl. 6.7. Nužna tehnika pročišćavanja ispušnih plinova osobnih vozila za EU 3 i EU 49
9 EGR - Exhaust Gas Recirculation (engl.) - povrat dijela iSpUŠnill plinova natrag u usisnu cijev i time u cilindar. Primjenjuje se za smanjivanje temperature izgaranja a time i emisije NOx.
6, Šletna emisija motora s unutarnjim izgaranjem 45 MahaIec, L: DII!."SELOVI MOTORI (2000-11'{)6)
Euro 3 - Euro 4. Snižavanje razine dopuštene štetne emisije ispušnih plinova uvođenjem propisa Euro 3 i Euro 4 postavlja nove zadaće pred proizvođače vozila, ali i pred proizvođače goriva (sl. 6.7.), što je posebno važno za Hrvatsku. Euro 310 kao bitne novosti donosi ugrađeni sustav automatske dijagnoze (On-Board Diagnose) te pooštrene metode ispitivanja štetne emisije uz uzimanje u obzir i emisije u fazi zagrijavanja hladnog motora, pooštreno ispitivanje emisije para goriva, kao i ispitivanje emisije tijekom uporabe vozila. Radi zadovoljavanja tih normi proizvođači moraju izvršiti odgovarajuća poboljšanja na svojim vozilimall , a također je nužno uvesti goriva s malim sadržajem sumpora CS < 50 ppm mase l2
,
Otto i Diesel). Euro 4 13 donosi u odnosu na Euro 3 sniženje dopuštene štetne emisije za približno 50% za Ottove i Dieselove motore, te povećanje trajnosti sustava pročišćivanja ispušnih plinova (od 80.000) na 100.000 km.
Potrebne mjere za Euro 3:
• za vozila s Ottovim motorima: poboljšani katalizator, zagrijavanje katalizatora (kasnijim upaljenjem gorive smjese i povećanjem brzine vrtnje motora u praznome hodu), smještaj katalizatora što bliže motoru, upuhivanje sekundarnog zraka u ispušnu cijev kod motora velikoga radnog obujma
• za vozila s Dieselovim motorima: hlađenje ispušnih plinova koji se vraćaju natrag u cilindar, optimiranje vrtložnog strujanja u cilindru, optimiranje oksidacijskoga katalizatora.
Euro 3 za vozila kategorija Ml i Nl s Ottovim motorima na snazi je od 1.1.2000., a s Dieselovim motorima od 1.1.2003. (Ml) odnosno 1.1.2005. (Nl).
Potrebne dodatne mjere za Euro 4 (ll odnosu na Euro 3):
• kod vozila s Ottovim motorima: još bolji katalizator, upuhivanje sekundarnog zraka u ispušnu cijev
• kod vozila s Dieselovim motorima: naknadno ubrizgavanje goriva za vrijeme ekspanzije u cilindru, prigušivanje usisa, viši tlakovi ubrizgavanja, prilagođeno upravljanje radom motora (motormanagement), piezoventili za ubrizgavanje goriva,. NOx-katalizator,.A.~sonda,:pročišćavač za hvatanje
čestica.
10 Euro 3 za vozila kategorija Ml i Nl s Ottovim motorima na snazi je od l. siječnja 2 000., a s Dieselovim motorima od L siječnja 2 003. (Ml) odnosno l. siječnja 2 005. (Nl).
II Potrebne mjere za Euro 3 za vozila s Ottovim motorima: poboljšani katalizator, zagrijavanje katalizatora (kasnijim paljenjem gorive snuese i povećanjem brzine vrtnje motora u praznome hodu), smještaj katalizatora što bliže motoru, upuluvanje sekundarnog zrnka II ispušnu cijev kod motora velikoga radnog obujma. za vozila s Dieselovim motorima: hlađenje ispušnih plinova koji se vraćaju natrag u cilindar, optimiranje vrtlOŽIlOg strujanja II cilindru, optimiranje oksidacijskoga katalizatora.
" 50 ppm mase odgovara koncentraciji od 50 mg/kg. lJ Euro 4 bi za vozila kategorija Ml (do 2 500 kg) i Nl trebao stupiti na snagu l. siječnja 2 005.
Potrebne dodatne mjere za Euro 4 (u odnosu na Euro 3) kod vozila s Ottovim motori,na: još bolji katalizator: upuhivanje sekundarnog zrnka u ispušnu cijev. Kod vozila s Dieselovim motorima: naknadno ubrizgavanje goriva za vrijeme ekspanzije u cilindru, prigušivanje usisa, viši tlakovi ubrizgavanja, prilagođeno upravljanje radom motora (mot0I111anagement), piezoventili za ubrizgavanje goriva, NOx-katalizator, A-sonda, pročiščavač za hvatanje čestica.
6. Štetna emisija motora s unutarnjim izgaranjem 46 Mahalec, l.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-D6)
Euro 4 bi za vozila kategorija MI (do 2500 kg) i NI trebao stupiti na snagu 1.1.2005.
Međutim, posve je neizvjesna situacija u pogledu zahtjeva Euro 4 za Dieselove motore gdje su propisane granične vrijednosti za dušikove okside tako niske da se mogu postići još samo primjenom NOx-katalizatora. S druge strane, čini se da njegov razvoj gotovo tapka na mjestu.
Najavljivan već nekoliko puta, čini se i danas podjednako dalekim kao pred nekoliko godina. Čak i sam početak primjene (1.1.2005.) kao da daje naslutiti da rješenje ipak još nije nadohvat ruke. Razina Euro 4 traži osim toga i gorivo bez sumpora (S < 10 ppm) za Ottove i Dieselove motore. To će pak zahtijevati posve nove uređaje za desumporizaciju u .rafinerijama, jer se sa sadašnjima to ne može postići. Treba napomenuti da su ispitivanja pokazala da bi se, i u današnjem stanju tehnike vozila, najveće smanjenje štetne emisije svih vozila u prometu postiglo upravo uvođenjem takva goriva.
6.4. DODATAK 1.: KATEGORIJE VOZILA
Tablica 6,1, Kategorizacija vozila prema ECE-pravilnicimal4
Kategorija OPIS
L MOPEDI I MOTOCIKLI - motorna vozila s manje od 4 kotača L1 Motorna vozila s 2 kotača, radnog volumena motora do najviše 50 cm3 i brzine do najviše 50 km/h L2 Motorna vozl1a s 3 kotača, radnog volumena motora do najviše 50 cm3 i brzine do najviše 50 km/h L3 Motorna vozila s 2 kotača, radnog volumena motora preko 50 cm3 ill brzine preko 50 km/h
L4 Motoma vozila s 3 kotača postavljena simetrično s obzirom na uzdužnu os vozila, radnog volumena
motora preko 50 cm' III brzine preko 50 kmlh
LS Motorna vozila s 3 KOlaca p05lav Jena slrneulcno s oDZlrom na uzauznu os vozu a, najvece aopu5lene mase do najviše 1000 kg I radnog volumena motora preko 50 cm' III brzine preko 50 km/h
M OSOBNI AUTOMOBILI I AUTOBUSI = motorna vozila za prijevoz osoba s najmanje 4 kotača, odnosno motorna vozila s 3 kotača ako ima je najveća dopuštena masa veća od 1000 kg
M1 Motoma vozila za prijevoz osoba koja osim vozačkog sjedišta imaju najvIše 8 sjedećih mjesta
M2 Motorna vozila za prijevoz osoba koja osim vozačkog sjedišta imaju više od 8 sjedećih mjesta i najveće dopuštene mase do nalvlše 5000 kQ
M3 Motorna vozila za prijevoz osoba koja osim vozačkog sjedišta imaju više od 8 sjedećih mjesta i najveće dopuštene mase Dreko 5000 ka
N TERETNI AUTOMOBILI - motorna vozila za prijevoz teretas·najmanje4,kotača;'odnosno motoma vozila s 3 kotača ako ima je najveća dopuštena masa veća od 1000 k9
N1 Motoma vozila za prijevoz tereta, najveće dopuštene mase,dc'naJvlše 35OO;,kg;~ ,'" N2 Motoma vozila za prijevoz tereta, najveće dopuštene mase preko 3500 kg ali do najviše 12000 kg N3 Motoma vozila za pnJevoz tereta, najvece aopuštene mase Iznaa 12000 Kg
O PRIKLJUCNA VOZILA = prikolice uključujući poluprikolice 01 Jednoosovinske prikolice najveće dopuštene mase do nalvlše 750 kQ, osim poluprikolica 02 Prikolice najveće dopuštene mase do najviše 3500 kg, osim prikolica kategorije 01 03 Prikolice najveće dopuštene mase Dreko 3500 kQ ali do nalvlše 10000 kQ 04 Prikolice najveće dopuštene mase preko 10000 kg
14 Pravilnik o homologaciji vozila, Prilog br. I: Kategorizacija vozila, NN br. 82/1996str. 3220-3221
6. Šletna emisija motora s unutarnjim izgaranjem 47 Mahalcc, L: DIESELOVlMOTORI (2000-11-06)
6.5. DODATAK 2.: GRANiČNE VRIJEDNOSTI ŠTETNE EMISIJE ZA DIESELOVE MOTORE PREMA PRAVILNIKU ECE-R 49
Tijekom vremena u pravilniku ECE-R 49 došlo je do određenih promjena vezanih uz opremu i uvjete mjerenja. Najvažnije promjene odnose se na granične vrijednosti dozvoljenih emisija.
Na razini Europske unije poduzimaju se sveobuhvatne mjere za smanjenje emisije štetnih plinova. Snižavanje dozvoljenih emisija štetnih plinova provodi se postupno i.to za sve tipove motora. Svaki od tih koraka nazvan je zajedničkim imenom EURO l, 2, 3. Treba napomenuti da nije riječ o jednom jedinstvenom propisu za ispitivanje emisije štetnih plinova, nego da se u postojećim propisima, u ovo slučaju pravilnikom ECE-R 49, snizuju granične vrijednosti dozvoljenih emisija štetnih plinova. Pojmovi Green Lony i Greener and Safer Lorry uključuju osim ograničenja emisije još i ograničenja buke.
Tablica 6.2. Granične vrijednosti emisije štetnihplinovai česticaprema ECE-R 49 te štetne emisije i buke prema zahtjevima EU za Green Lorr/5
ECE Popularni CO CH NOx cstic
pravilnik br naziv glkWh I gIk\Vh glkWh
49.00 L 03, 1983. 14 3,5 18
49.01 L 05. 1990. 11.2 2,4 14,4 49.02 A (1) L 07, 1992, EURO l 4,5 1,1 8,0 0,36 10,61 (l)
49.02 E (1) l. 10. 1995. EURO 2 4.0 1,1 7,0 0,15
od 1999, EURO] 2,0 0,6 5,0 0,1
Buka: ECE - 49.02 A GreenLony 4,9 1,23 9,0 0,410,7 78/80 ,
ECER51 EEC 70/1 57,
49.02 B Greener and Safe 4,0 1,1 7,0 0,15 78/80 (5) ECER 51 92/97 Lo (4) 3.
(I) Datumi se odnose na donošenje prvobitnih verzija. Sve one su naknadno mijenjane i dopunjavane pa se u drugim izvorima mogu pojaviti i drugi datumi.
(2) Pravilnik ECE-R 49,02, kriterij A, odnosno kriterij B.
(3) Za motore snage: preko 85 kW 1 do 85 kW (za.manje motore dozvoljena.emisija'česticauvetava se 1.7 pu/a).
(4) Njemački nazivi: der grline Krajljahrzeugi der.supergrlineundsichereKrafljaltrzeug
(S) Za motore snage: do uključivo 150 kW I preko 150 kW.
15 Izvori: l. ECE-R49
2, TRANS!WP.291343IRev.5, 20 February 1997, Economic and Social Council, United Nations, Economic Commission for Europe, GE.97-20450
3. Austrijske potvrde za izdavanje odobrenja Green Lorry i Greener and Safe Lorry
7. Primjeri 48 Mahalec, I.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-06)
7. PRIMJERI
7.1. IMR - 034/T/A
Sl. 7. 1. IMR-034 je tipičan traktorski motor starije generacije. S današnjeg gledišta je zastario i nekonkurentan ali u Hrvatskoj još uvijek ima velik broj traktora pogonjenih ovim motorima. Održavanje motora je jednostavno. Prvobitni pogon bregastog vratila dvostrukim lancem (prikazan na ovoj slici) kasnije je zamijenjen cilindričnim zupčanicima s kosim zubima.
7. Primjeri Mahalec, 1.: DIESELOVI MOTORI
49 (2000-11.Q6)
Sl. 7.2. Poprečni presjek motora IM-034: 4T -Diesel s vrtložnom komorom, 4-cilindarski, redni motor, promjer cilindra 91.4 mm, hod klipa 127 mm, stupanj kompresije 17.4, ukupan radni volumen 3.33 dm3
.
37 kW kod 2000 min,l, 195 Nm kod 1300 min'!, tlak ubrizgavanja 160 bar, najmanja potrošnja goriva 252 g/kWh. Najveća regulirana brzina vrtnje 2180 min'!, brzina vrtnje u praznom hodu 500 ... 550 min'!.
7. Primjeri 50 Mahalcc, l.: DIESELOVI MOTOR] (2000-11-06)
7.2. Oeutz FL 912 (1968) I FM 1012 (1992)
SL 7.3. Deutz FL 912 počeo se proizvoditi 1968. godine. Ovaj zrakom hlađeni motor služio je za pogon gospodarstvenih i poljoprivrednih vozila, a također i kao stabilni motoL PODACI: broj cilindara: 2, 3, 4 ili 6; snaga: od 24 do 81 kW kod 2500 ili 2800 min-l; masa: od 250 do 400 kg; najmanja specifična efektivna potrošnja goriva: 217 glkWh. Usprkos svojoj za današnje pojmove velikoj težini, motori su za traktorsku primjenu prelagani, pa su na traktore stavljani utezi za povećanje adhezijske težine. Motori su poznati po izdržljivosti i jednostavni su za održavanje ali su danas zastarjeli: neekonomični su i bučni a emisija ima daleko prelazi danas dopuštene granice. Ove motore po Deutzovoj licenci proizvodi tvornica Torpedo "u Rijeci.
7. Primjeri 51 MaIlalec, I.: DIESELOVI ,HaTaR] (2000-11-06)
100 ~~tato Hladnjak ulja
90 ;;!1 o
80 o ~
" E 'JO
- -- I- -- -Zrak la hlađenje
V Zakon ubrizgavanja Djtrt:z r 4 L 912
, ..;:..... dm/du
f \\ n ;; 2.300 miril
i Pa=- 6,75 b.1r'
I \ cl
" ·c 60 cl ~ \
IS
o> " /ZBkon razvijanja topUne tt!
'" 50 Q) .., g! .co cl
" '" JIJ .5
Ispu~nl plinovi I i dQ/do. 10
f \ ""-''-(I I '. k
5 ! \
..... r-I t- '-iS. I \
{l. 20 Snaga na sPQjci
10
o Oeutz F4LS12
• PUNO OPTEREĆENJE 1m'~!I;.re~ \:l3
12CC 2~1XI
BrzJ:na vrtnje motora, 11 min
-lO -5 GMT 5 i i<~
Zakašnjenje paljenja
15 ,. 15 JO " ,. " K, F zakreta radlIlcl), "KV
.. DogonJevanJc
SL 7.4. (lijevo); Toplinska bilanca 4-cilindarskog motora F4L 912 kod punog opterećenja. Snaga na spojci iznosi približno 35% od protoka energije goriva (ll, '" 35%).
Sl. 7.5. (desno): Zakon ubrizgavanja (mm3f'KV) i zakon razvijanja topline (Jf'KV).
~lOOmm -"'''''' 1l«I12(lm;n oo::! H511m
2.3,U6d\. .( fiGol.
1.$~5JIin3 32ii4.81in3
oo2OOQ:,'t;Ir 1hZ500,mn
oo 24 kW {2 ot} Č08L'KN{'cij
dotU iW{6C!} oo 123 k\'I i5 dl
0"" .. fL 912 (1968)
SL 7.6. Kod novog motora FM 1012 (desno) Deutz je napustio zračno hlađenje po kome je bio poznat. Hlađenje vodom je zahtjevnije u pogledu održavanja ali omogućuje znatno bolju ekonomičnost (g,. min = 195 g/kWh) i nižu štetnu emisiju. Veličina cilindra se nije bitno izmijenila a brzina vrtnje je ostala na donjoj granici. Prostor izgaranja u klipu je ostao gotovo isti. Novost je lektrični grijač za hladni start (lijevo uz brizgaljku). Ubrizgavanje je izvedeno s pomoću pojedinačnih pumpi, dokje kod FL 912 bila primijenjena redna pumpa.
7. Primjeri Mahalcc, 1.: DIESELOVI MOTORI
7.3. Steyr M1
52 (2000-11-1l6)
SI. 7. 7. Steyr Ml. prvi Dieselov motor s izravnim ubrizgavanjem goriva prikladan za ugradnju u putnički automobil. Podaci o mOIoru: cilindar 085 x 94mm, broj cilindara 4 ili 5 ili 6, radni volumen 2.13 ili 2.67 ili 3.2 dm3
, masa suhog motora 179 ili 208 ili 225 kg, snaga od 74 ... 145 kW kod 3800 ... 4300 min· l
,
jedinična snaga 35 ... 45 kW/dm3 Svi su motori opremljeni turbopunjačem. Kod 4-cilindarskih motora u poklopac glavnog ležaja koljenastog vratila ugrađeni su protuutezi (10) za uravnoteŽ3vanje inercijskih sila 2. reda.
Znatno ispred svog vremena, Steyr Monoblock Ml je bio prvi TDI-motor! prikladan za ugradnju u osobni automobiL Mnogi problemi koji su to priječili, u prvom redu buka, ovdje su po prvi puta bili riješeni. Relativno nepoznat izvan stručnih krugova, motor je započet 1978.-79. godine kao zajednički projekt BMW-a i Steyra, sa ciljem da naprave Dieselov motor koji bi bio bolji od svih dotadašnjih, te bi odgovarao športskom karakteru BMW-ovih automobila. Zbog neočekivanih i tada još nesagledivih problema (bukal) projekt se odužio
l TDI Turbo Diesel Direct Injection (engl.) ili Dieselov turbo·motor s izravnim ubrizgavanjem goriva 2 Steyr je problem buke Iješavao sustavno, korak po korak. To jc urodilo posebnom konstrukcijom bloka i
uljnoga korita (9) koje je ovješeno o mekanu gumenu brtvu (B na sl. Error! Reference source not found.., lijevo) visoko na cilimlarskom bloku (na polovici hoda klipa), pa buka izgaranja mora proći kroz tri stijeoke i dva medija (vodu i zrak). Na preostalom gornjem dijelu motor je dobio zvučni oklop što je dodatno smanjilo rasprostiranje buke tl okolinu.
7. Primjeri 53 Mahalcc, I.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-06)
toliko da se BMW povukao, a Steyr je nastavio sam i dovršio motor. Odmah u početku odabrana je koncepcija: monoblok (glava mOlora i cilindarski blok s posloljima le7l1ja radilice odliveni su u jednom komadu, vidi (4) na sl. 7.7.) i pumpa-brizgaljka (8). Ova konstrukcija nema vijaka za pritezanje glave, niti tunela kroz koje oni prolaze, pa je smještaj ventila i brizgaljke za gorivo znatno slobodniji, hlađenje glave je puno bolje i jednoličnije a deformacije cilindara su znatno manje jer se cijelom dužinom mogu slobodno toplinski rastezati (kod uobičajenih molora lo sprečava masivna prirubnica glave i bloka). Zbog boljeg hlađenja glave toplinsko opterećenje motora nije visoko usprkos velike snage (45 kW/dm'). Nema opasnosti od napuklina između .sjedišta. ventila i brizgaljke, a sjedište kod zagrijavanja i hlađenja pri radu motora ostaje okruglo. Motor ima malu težinu (84 ... 70 kg/dm' radnog volumena) iako je monoblok izrađen od sivog lijeva. Broj dijelova je manji nego kod uobičajenih motora, troškovi proizvodnje su niži a trajnost je mnogo veća.
Pripremu gorive smjese vrši elektronički regulirani sustav dvostupanjskog ubrizgavanja pomoću patentirane pumpe-brizgaljke; koja je svakako bila ključ uspjeha. Naime, do pojave Steyrovog motora Ml, velika buka izgaranja je bila nesavladiv problem DI-motora. Buka ima dva izvora: brzi porast tlaka u hidrauličkom sustavu ubrizgavanja goriva (do SOx 106 barls) i brzi porast tlaka u cilindru uslijed naglog izgaranja. Kod pumpe-brizgaljke su visokotlačna pumpa, visokotlačni cjevovod i brizgaljka integrirani u jednu cjelinu, smještenu u glavu motora, koja svojim poklopcem znatno smanjuje rasprostiranje buke visokotlačnog
hidrauličkog sustava u okolinu. S druge strane, buka izgaranja je smanjena dvostupanjskim ubrizgavanjem. Brizgaljka (sl. 7.B. desno) ima dvije opruge, mekšu (M) i tvrđu (T), a gorivo se ubrizgava u dva stupnja: predubrizgavanje i glavno ubrizgavanje. Čim na početku ubrizgavanja tlak goriva pod iglom (1) malo naraste, njegova sila stlači mekšu oprugu i pritom samo malo podigne iglu u brizgaljci. Manja količina goriva se sada ubrizgava pod malim tlakom kroz izlazne otvore brizgaljke (tzv. predubrizgavanje), mlazom male prodornosti u obliku oblaka finih sitnih kapljica koje se brzo upale. Nakon izvjesnog vremena tlak goriva koje i dalje dotječe pod iglu poraste toliko da njegova sila stlači i tvrđu oprugu te se igla podigne (za znatno veći iznos) do kraja: ubrizgava se preostala glavna količina goriva, mlazom velike prodornosti koji probija zapaljeni oblak predubrizganoga goriva i dobro se miješa sa zrakom u cilindru i izgara. Porast tlaka izgaranja u cilindru je sporiji nego kod DImotora bez predubrizgavanja, pa je buka manja. Najveći tlak ubrizgavanja ide kod ovog motora do 1600 bar. Licencu za brizgaljku.su otkupili Bosch i Lucas3
Steyrov motor obiluje čitavim nizom originalnih rješenja i pravi je primjer izvanredno promišljene konstrukcije, poboljšavanedugotrajnim i upornim inženjerskim radom. U glavi motora, Steyr se odlučio za dva ventila po cilindru. Četiri ventila doduše omogućuju bolju kontrolu procesa izgaranja u cilindru\ ali su odljevci znatno složeniji a između ventila nema dovoljno mjesta za veliku pumpu-brizgaljku. Međutim baš ona omogućava tlakove ubrizgavanja od preko 2000 bar, bez pojave kavitacije, što u procesu izgaranja daje veće prednosti od simetričnog 4-ventilskog prostora izgaranja s malom brizgaljkom u sredini .. Usporedba s konkurencijom je opravdala odabranu koncepciju, pokazavši velike prednosti Steyrovog motora Ml u pogledu potrošnje goriva, snage i štetne emisije.
, Taje brizgaljka, za koju je Bosch tvrdio da sc ne može napraviti, omogućila pojavu nadasve uspješnih TDImolora koncerna VW i Audi, koje su polom slijedili i drugi proizvodači. Do pojave Common Raila 1997. g.,. lo je bila jedina brizgaljka za brzo hodne Dicselove molore s izravnim ubrizgavanjem, koja je omogućavala prcdubrizgavanje, nužno za smanjivanje buke izgaranja na prihvatljivu razinu .
. , Kod četiri ventila po cilindru kulotvorenosti ventila za isti razvodni presjek može biti manji, a lo omogućava bolju kontrolu procesa u cilindru (jer je točka 10 bliža DMT, prekrivanje ventila je kraće, a UZ je takoder bliža DMT). Osim toga jedan usisni kanal sc kod manjih snaga može zatvoriti, čime s povećava brzina strujanja zraka na ulazu u cilindar a time i stvaranje vrtloga, što je povoljno za miješanje goriva i zraka.
7. Primjeri Mahalcc, L: DIESELa/·l MOTORI
SL 7.8. Lijevo: Motor Steyr Ml: B - mekana gumena brtva na koju je obješeno uljno korito 9. Desno, gore: Steyrova pumpa-brizgaJjka s dvostupanjskim ubrizgavanjem: T - tvrđa opruga, M - mekša opruga. Desno, dolje: Uložak brizgaljke: 1 - igla s dvostrukim vođenjem, 2 - tijelo uloška brizgaljke, G - kanal za dovod goriva.
54 (2000-11-06)
7, Primjeri 55 Mahalec, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-08)
7.4. Mercedes OM 611 (TDI, 4V po cilindru, Common-Rail, 1997, g" 220 eDI)
14
12 ;l: " "-
lO '" 's ~
" 8 ~ o e ~
6 mit VQNtlrtaprl.tzung '" s predubrizgavanjem
4! ~
jg
zi ';;j
i ., o' 1000 lS00 ZOOO 2500 3000 3500 4DCO 4500
Mo:ordrehzahl [l/min}
50 ~:.~~~~.~~~,~.4t,(lt~:!.h~~""!.~~~i:::i~:~!~~~~.~.~!~~?I~t~:~?~~: '1
. ohtie Vore:inspril1ung . VfftffJ\.~~::f~!.lth!'eA' ' 45.' ,,1\ ! ... ~~ n -ll'
'. t : ~v: 40;
35
30 i
25 '
20,
l' 10'
Si
,5
I 1 : e~ ~ ': .~ ! tć' ft: dl·
I , ; a:.; I I . .,~;
I
• I : ;-'==·=='--"';;';7;;.;e,c· .. ~
• , .
ISO 160 170 180 190 200 210 no 230 240 l<urbelwillkel {"KWI
SI. 7.9. (lijevo): Predubrizgavanje se provodi u gotovo cijelom radnom području (osim kod najveće snage: desni gornji dio), Njegova najveća prednost je mogućnost minimiziranja buke koja nastaje pri izgaranju,
SI. 7.10. (desno): Tok izgaranja, odnosno brzina razvijanja topline (kriVUlje) i buka izgaranja (stupci, dBA) bez predubrizgavanja (plava isprekidana crta i viši stupac) ! sa predubrizgavanjem (crvena puna crta i niži stupac).
1300 :
1100 1200 1:::::: ' t iOOO~ ,~ 40 ~ 900 ~. "'--
~20~ 600~~~ 500~ "'~. ~
O' 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
,
" u ~ ~
~ rv • " u
'"
, Elnapritzdruck 2,5 :
2
ts
040 bar
, \
740 bar \
\ \, - \ ~,
\. ' .. , \. ... \ ""..,.
, " \'.... " ...
. ', ... 0.5
., ...... , ....... ,-,._ .. _"-,,-O,
O 20 40 60 80 Ma:ordrehzahl i l/min) NOj 19/hl
100
SI. 7.11. (lijevo): Tlak ubrizgavanja, odnosno nazivni tlak goriva (bar) ispred elektromagnetskog ventila za ubrizgavanje u radnom području motora (opterećenje motora iskazano je relativnom količinom ubrizgavanoga goriva),
SI. 7.12. (deSilO): U~ecaj tlaka ubrizgavanja na zacmjenje ispuha (Schwarzrallch') i na emisiju
NO"
Tlak ubrizgavanja je prilagođen najrazličitijim uvjetima pogona, tako da se postigne najbolji kompromis između zacrnjenja ispuha (količine čađe), niske štetne emisije NO, i što manje buke, te niske potrošnje goriva,
, Zacrnjcnjc ispuha (Schwarzrauch je islo ŠIo i Rauchzahl RZ) objašnjeno je uz sliku na str, 8,
7. Primjeri 56 Matalec, l.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-08)
FOllung.k.nal tang~ncijalni kanal
vrtloini Dr.llkanat kanal
Sl. 7.13. Motor ima 4 ventila po cilindru pa savijeni usisni kanal proizvodi vrtlog, a drugi ravni tangencijalni kanal osigurava povećano punjenje cilindra kod velikog opterećenja (tada je i protok zraka velik). Kod manjih opterećenja pri nižim brzinama vrtnje je tangencijalni kanal zatvoren zaklopkom pa zrak struji u cilindar samo vrtložnim kanalom (Drallkanal) ali zato većom brzinom i s jačim vrtlogom ulazi u cilindar, što potpomaže stvaranje povoljne . . gonve smjese. SL 7.14. (desilo): Između usisnih kanala se vidi žamica (desilo) a elektromagnetska
3
l) l ~ O
brizgaljka je smještena između ventila, na uzdužnoj osi cilindra (vidi i poprečni presjek motora).
, , \ ,
\ \ \ \ , , , ,
.......... obadva kartala otVOrena ... "" beIde E!nttlBklll'lill(t offteon :
---.--~ tangel'ldjalnl iamal zatvoren --_______ _
20 60 100 • podizaj ventila Vent:Jhub !mmj
~ ! I
I
10
SI. 7.15. (lijevo): Iskopčavanjem jednog usisnog kanala kod manjeg opterećenja
povećava se vrtloženje (vidi desnu sliku) a to potpomaže miješanje goriva i zraka. To smanjuje emisiju NO, (dolje) ali povećava potrošnju goriva (gore).
SL 7.16. (desno): Kod manjeg opterećenja motora je tangecijalni kanal zatvoren i zrak ulazi samo kroz vrtložni kanal pa je vrtlog u cilindru veći. Kod većeg opterećenja su obadva kanala otvorena za bolje punjenje cilindra.
7. Primjeri 57 Mahalec, l.: DIESELOVI MOTORi (2000-1l'{)8)
Motofdlohzahl !lIminj Mo\ofdrehzahl !llminj
SL 7.17. Lijevo: Mjere za smanjenje štetne emisije NO,: dodatno prigušivanje usisa (1) - radi povećanja udjela ispušnih plinova koji
se vraćaju u cilindar", iskopčavanje jednog usisnog kanala (2) - radi povećanja vrtloga kod manjih protoka zraka, povrat ispušnih plinova AGR (3) - zbog smanjivanja NO" (u području l su aktivne i mjere 2 i 3, a u području 2 je aktivna i mjera 3).
SL 7.18. (desno): Specifična potrošnja goriva je ipak nešto veća nego kod konkurentskih DImotora s distribucijskom pumpom ili pumpom-brizgaljkom (Opel: gc,min 195 g!kWb, VW: 198 glkWb) zbog još relativno velike snage potrebne za pogon visokotlačne pumpe koja doprema gorivo u visokotlačni vod (Rai/) pred elektromagnetske brizgaljke.
XI Sl. 7.19. Veliki trud je uložen u optimiranje oblika prostora izgaranja tl klipu. Pritom je najvaŽI1iji bio rub čela klipa (X1): o njemu ovisi raspršivanje mlaza goriva i vrtl0ŽI10 strujanje u cilindru, a to znači i emisija štetnih tvari. Ako se rub oblikuje pogrešno, klip će na njemu brzo
Da bi se smanjilo stvaranje čađe, važno je da u udubljen ju u klipu bude što više svježega zraka u trenutku kada započinje ubrizgavanje. Zbog toga je zračnost između čela klipa i glave cilindra smanjena na samo 0,7 mm čine se postiglo da na početku ubrizgavanja udio svježega zraka u udubljenju klipa dostigne 67%.
Brizgaljka za gorivo ima 6 rupica promjera 0,169 mm.
6 Povrat dijela ispušnih plinova natnlg u proces u cilindru je najučinkovitija mjera za smanjivanje štetne emisije NO,. Udio ispušnih plinova se regulira pomoću mjerača masenoga protoka zrJka i pneumatskog ventila. za povećanje toga udjela u donjem podrugu djelomičnoga opterećenja, u komori za mijclanje ispušnih plinova i svježega zraka prigušuje se pomoću pneumatičkih zaklopaca usis zraka. Time se povećava razlika tlaka izmedu usisavanoga zraka i ispušnih plinova, pa raste udio ispušnih plinova u odnosu na udio zraka u ukupnom punjenju koje ulazi II cilindar.
7. Primjeri 58 Mahalec, 1.: DIE<;EWVI MOTORI (200D-11-08)
Sl. 7.20, Daimler Benz motor OM 611 za Mercedes C-klase turbo-Diesel "C 220 CDr' ,\.fotor: 4-cilindarski, 4T -turbo-Diesel s izravnim ubrizgavanjem Common-Rail, 2.15 dm', 8= 19, snaga 92 kW kod 4200 min", 300 Nm kod 1800 ... 2600 min", .. 2.8 kW/dm', 139 Nm/dm'. (MTZ 1997111).
8. Ubrizgavanje goriva 59 Mahalec, l.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-06)
8. UBRIZGAVANJE GORIVA Priprema gorive smjese u najvećoj mjeri utječe na potrošnju goriva, emisiju štetnih tvari u ispušnim plinovima i na buku izgaranja Dieselova motora. Na pripremu gorive smjese ima veliki utjecaj uređaj za ubrizgavanje goriva. Više značajnih veličina utječe na pripremu gorive smjese i na tok izgaranja u motoru. To su:
početak dobave i početak ubrizgavanja trajanje i tok ubrizgavanja ("zakollubrizgavanja") tlak ubrizgavanja smjer i broj mlazeva goriva višak zraka u cilindru.
Da bi mogao obavljati svoje zadaće, uređaj.za ubrizgavanjeje.opremljen s dva regulatora:
regulator predubrizgavanja ili regulator početka ubrizgavanja: uzima u obzir zakašnjenje ubrizgavanja i zakašnjenje paljenja, .
regulator brzine l'rtnje motora: štiti motor od brzinskog preopterećenja, a ako je sverežimski tada i održava namještenu brzinu vrtnje.
I jedan i drugi regulator mogu biti mehanički ili elektronički.
Pored toga, urađja za ubrizgavanje mora omogućiti i upravljanje,odnosno regulaciju snage motora.
lovi uređaji mogu biti mehanički ili elektronički.
+--6 1----+~_
/.:JI'-f!-I---7
2 ----'1r=f.. IIII ~---8
3--1-
1tt:-ff=f-+-- 10
-II--t-:.~- 11
SI, 8.J, Uložak brizgaljke i različiti završetci (/ijevo i gore). 5----t-+
Obična brizgaljka (deSilO): 1- dovod goriva, 2 - tijelo držača brizgaljke, 4 - međupločica, 6 - stezna matica s visokotlačnim cjevovodom, 7 - pročišćavač goriva, 8 - izlaz propuštenoga goriva, 9 - pločice za manještanje tlaka ubrizgavanja, 10 - tlačni kanal, 12 - tlačni zatik
8. Ubrizgavanje goriva Maha!cc, I.: DJESI::'LOV] MOTORI
1
c::-
2
• • • 3
• 4
5
6
7
r 8
9
10
t 11 Huk = H1+H2
12
60 (2000-11-O6)
Sl. 8.2. (dolje):
Brizgaljka s davačem pomaka igle.
l - zati za podešavanje,
2 - zavojnica davača,
3 - tlačni zattik,
4 - električni kabel,
5 - priključak.
• • • •
3
4
5
Sl. 8.3. (gore): Brizgaljka s 2 opruge za dvofazno ubrizgavanje: kad počne dobava, se igla malo podigne za mali iznos HI i posredstvom tlačnog svornjaka (4) stisne mekanu oprugu (3). Gorivo istječe pod malim tlakom, mlazom male prodornosti ali se zato raspršuje u finu maglu. U međuvremenu, dok gorivo istječe, puni se volumen ispod vrha igle brizga!jke i tlak u njemu raste sve dok ne stisne tvrdu oprugu (6) i podigne iglu za veliki iznos Hz. Sada su rupice za istjecanje goriva na vrhu brizgaljke potpuno slobodne i gorivo istječe pod velikim tlakom u snažnim i prodornim mlazevima.
Broj mlazeva kod motora osobnih vozila i kamiona iznosi 4 do 5 ko motora Euro l, odnosno od S do 8 mlazeva kod Euro 2 i 3. Da bi kapljice goriva bile što sitnije, promjer rupice na brizgaljci za gorivo treba biti što manji pa npr. kod najnovijeg Mercedesovog motora OM 611 (za automobil 220 CDI) iznosi samo 0,169 mm. Kod tako malih rupica je opasnost od začep!jenja brizgaljke velika, pa se zbog toga u sustav napajanja motora gorivom ugrađuju učinkoviti pročišćavači.
8. Ubrizgavanje goriva Mahalec. 1.: DIESELOVI AlOTOR1
ZAKAŠNJENJE UBRIZGAVANJA
ba,
~
'li F LP~O~ ________ ~~~ ____ ~
mm h ~g -.-~ lj
.§ ·il B
lS"' l "-,,
;g. '" mm3 /OSV 2'-Jš.~ ~! .~.ll' ""' "" PU -"c ~~ ,,! O 4 8 12 16 20 24 28 • s\<
Kut zakreta bregastog vratila pumpe
3
61 (2000-11-06)
1 ~ cifindar pumpnog elementa 2 ~ otvor za dovod goriva 3 w razvodni brid klipa 4 - klip pumpnog elemen!a 5 ~ regulatijska poluga
+'1-=-;--4
5
SI. 8.4. Zakašnjenje ubrizgavanja je vremenski razmak od početka dobave (lijevo, gore: PD) do početka ubrizgavanja (lijevo, dolje: PU). U klipnoj pumpi početak dobave (desno) počinje kada klip (4) na cilindru (I) pumpnog elementa zatvori otvore za dovod goriva (2) i traje ("djelotvorni hod klipa") sve dok razvodni brid (3) ne otvori donji rub otvora (2).
Tok tlaka u brizgaljci se znatno razlikuje od toka t1aka.u pumpnom elementu a te su razlike uzrokovane elementima koji sudjeluju u ubrizgavanju: brijeg, pumpni eieme1lt, ventil za rasterećenje, visokotlačni cjevovod i brizgaljka. Kod viših brzina vrtnje naročito veliko zakašnjenjeubrizgavanja uzrokuju dugački visokotlačni cjevovodi u kojima tlačni val putuje brzinom zvuka od pumpnog elementa prema brizgaljci (za što mu treba vrijeme tc), tamo se reflektira i ide natrag. Da bi se na minimum smanjile međusobne razlike goriva po cilindrima,. viskotlačni cjevovodi se izrađuju od posebnih, preciznih cijevi i svi moraju biti iste duljine. U tom pogledu su u prednosti pumpa-brizgaljka i Common Rail kod kojih nema viskotlačnog cjevovoda. Trajanje ubrizgavanja je nešto kraće kod motora s izravnim ubrizgavanjem (kod nazivne brzine vrtnje: 25".300KV) nego kod motora s komorom (35 .. .40oKV).
8. Ubrizgavanje goriva Mahalec, l.: DIESELOVI MOTORI
ZAKAŠNJENJE PALJENJA
Takt usisa Takt kcmpresije Taki ,kspanzij,
bar
60
Usis JI: ..
T ak! ~puha
Ispuh
62 (2000-11-06)
j.~ ; !
!
I . I i--1 ; l ../L' ;~l , . 10 _. !.
I O IZ Zakašnjenje pajenja luz
J ua: J ,
GMT· OIllT GIIIT. OMT ·GIIIT
Sl. 8.5_ Zakašnjenje paljenja je vremenski razmak izmedu početka ubrizgavanja (PU) i početka izgaranja (PI). Ono nastaje zbog toga što je potrebno izvjesno vrijeme da se gorivo pomiješa sa zrakom u smjesu pogodno za upaljivanje. Zakašnjenje paljenja ovisi o sklonosti goriva ka upaljivanju, o stupnju kompresije, o temepraturi zraka, o raspršenosti goriva i o strujanju II cilindru. U radu motora je poželjno malo zakašnjenje paljenja (1/1000 s) jer je tada porast tlaka u cilindru blaži pa motor mekše (tiše) radi. Međutima, ako je zakašnjenje veće (2/1000 s), upaljivanje započinje prekasno pa gorivo u cilindru naglo izgori, što izaziva naglo povećanje tlaka praćeno tvrdim radom, odnosno glasnim lupanjem motora.
REGULATOR PREDUBRIZGAVANJA
Zakašlyenje paljelya naročito dolazi do izražaja kod većih brzina vrtnje. Ako bi kut početka ubrizgavanja stalno bio isti, kod većih brzina bi upaljivanje goriva počelo prekasno. Zbog toga regulator predubrizgavanja pomiče početak ubrizgavanja, ovisno .. o.brzini vrtnje motora, a pritom se uzima u obzir i zakašnjenje ubrizgava!ya.
--'3. __ .... _._ .... 2
.+-+tj!-.... ~.
Sl.. 8. 6. Centrifugalni regulator predubrizgavanja:
Vanjski pogonski zupčanik je učvršćen na kućište regulatora (2) i spregnut s radili com motora. Pomoću pomičnih utega (5) i ekscentara (3) i (4), kućište (2) je povezano s glavčinom (1) bregastog vratila pumpe za ubrizgavanje. Pod djelovanjem centrifugalne sile utezi stišču opruge i razmiču se, pa zakreću glavčinu bregastog vratila u smjeru okretanja, u odnosu na zupčanik. To znači da privećoj brzini vrtnje ubrizgavanje pocInJe ranije, što i je zadaća regulatora.
8. Ubrizgavanje goriva 63 Mahalcc, l.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-06)
OPASNOST OD BRZINSKOG PREOPTEREĆENJA REGULATOR BRZINE VRTNJE
Momentna krivulja Dieselovog motora, naročito nenabijenog, vrlo sporo opada s povećanjem brzine vrtnje, pa bi opala na nulu tek kad bi brzina vrtnje dostigla višestruku vrijednost brzine nazivne brzine. Takvo mehaničko opterećenje motor ne bi izdržao. Ta se opasnost naročito pojavljuje kod naglog rasterećenja motora, kada dolazi do naglog povećanja njegove brzine vrtl~e. Zato regulator iznad nazivne brzine vrtnje naglo smanjuje količinu ubrizgavanoga goriva i ne onemogućuje povećanje brzine vrtnje iznad nmax.
M, A
100 % opterećenja
"n",. ""' 311
Sl. 8, 7. Regulator brzine vrtnje treba zaštititi Dieselov motor od brzinskog propterećenja.
Postoje dvije vrste regulatora s obzirom na zadaće koje obavljaju:
dvorežimski regulator: ograničava najveću (da se motor Ile razleti) i najmanju brzinu vrtnje (da se Ile zaustavi)
sverežimski regulator: ograničava najveću i najmanju brzinu vrtnje te još održava i namještenu brzinu vrtnje bez obzira na opterećenje (npr. kod motora zapogoll električnih generatora izmjenične stnlje).
IZVEDBE PUMPI ZA UBRIZGAVANJE
redna pumpa (njem. ReiheneinsprUzpumpe)
distribucijska pumpa (njem. Verteilereinspritzpumpe)
pumpa-brizgaljka (njem. Pumpediise)
Common-Rail
p",,,,, '" 1200 bar
p mu '" 700 bar
PmM '" 3000 bar
p m« '" 1500 bar
Najefikasnija mjera za smanjenje štetne emisije i smanjenje potrošnje goriva je što veći tlak ubrizgavanja! Da bi kapljice goriva bile što sitnije, promer rupice na brizgaljci za gorivo treba biti što manji.
8. Ubrizgm'onje goriva Mahalcc, L: DIESELOVI MOTOR] (2000-11-06)
REGULACIJA KOLIČiNE UBRIZGAVANOGA GORIVA
Regulacija snage Dieselova motora provodi se promjenom količine ubrizgavanoga goriva, Postoje dvije vrste ove regulacije:
Mehaničko upravljanje: , upravlja se količinom goriva, regulira se samo brzina vrtnje II (ovisno oregulatoru), Bitno: otvoreni regulacijski lanac bez povratne veze. Jednostavnom postavnom veličinom (položajem pedale gasa) utječe se na ubrizgavanje, bez povratne veze koja bi utjecala na tu postavnu veličinu. Rezultat: zadovoljavanje manje strogih normi o dopuštenoj štetnoj emisiji ispušnih plinova (Euro l),
Elektronička regulacija EDe (EDC - Electronic Diesel Control): računalo (kompjuter) regulira količinu goriva (mG),početak i ,kraj ubrizgavanja CKV) te brzinu vrtnje motora, uzimajući u obzir čitav niza radnih parametara (primjerice čak i toplinsko rastezanje dijelova pumpe pa čak i samoga goriva), Bitno: kod regulacije postoji zatvoreni regulacijski krug s povratnom vezom za dojavu o stvarnoj (izmjerenoj) vrijednosti regulirane veličine. Regulacijski uređaj stalno uspoređuje stvarnu i potrebnu vrijednost regulirane veličine, te vrši potrebne korekcije stvame vrijednosti. Rezultat: zadovoljavanje najstrožih normi o dopuštenoj štetnoj emisiji ispušnih plinova (Euro 2 i Euro 3).
(
I
Regulacijski krug položaja izvffinog elementa
za količinu ubrizgavanoga goriva \
Davac - položaja Elektr, I Pumpa za I Motor Brzina I Unazi\'!1o Regulator mG,oKV I vrtnje
ubrizgav. i e,gasa računalo 1- položaja goriva I--
I vozilo m I I
pedal otora
I
Trenjet
I
I I I I
Brzina vrtnje I US1Vocno I
I I motora
I Regulacijski pomak izvršnog elementa I
\ ___ ~ ~ol~i~uQ0:!.Vi! ___ '"" _____ I
Temperature i tlakovi, protoci, pomaci, brzine, ...
SI. 8.B. Onovna shema elektroničke regulacije ubrizgavanja goriva kod Dieselova motora,
8. Ubrizgavanje goriva 65 Mabalcc, L: DIESELOVI MOTORI (2000-11-06)
SHEME UREĐAJA:
a) Redna pumpa ili pojedinačna pumpa + visokotlačni cjevovod + brizgaljka
Elektronički upravljački uređaj
Dotok goriva
( )
Regulacijska poluga ./-.... \
vod goriva
Pumpni element
Brizgaljka
Bregasto vratilo pumpe
Sl. 8.9. Shema uređaja za ubrizgavanje s klipnom pumpom s pumpnim elementom ~ razvodnim klipom (za svaki cilindar) i elektroničkom regulacijom. Kod mehaničkog
upravljanja, umjesto elektronike, na regulacijsku polul:,'U, koja zakreće razvodni element (cilindar pu mp nog elementa), djeluje odgovarajući mehanički uređaj.
Položaj radilice
Pojedinačna pumpa upravljana magnetskim ventilom
Davač pomaka pedale gasa
SL 8.10. Uređaj za ubrizgavanje goriva pojedinačnom pumpom, se elektroničkom regulacijom, ugrađen na motoL
8. Ubrizgaval1je goriva Mahalec, L: DIESELOVI MOTOm
b) Distribucijska pumpa 12 14
66 (2000-11-06)
6
5
B
7 '(laogl)
Sl 8.11. Distribucijaska pumpa. Gorivo ulazi iz dobavne krilne pumpe (1) u distribucijsku pumpu i ispunjava njen cijeli prostor. Tlak goriva u unutrašnjosti distribucijske pumpe raste razmjerno porastu brzine vrtnje a određuje se posebnim ventilom za regulaciju tlaka (2), koji ujedno odvaja višak goriva te ga ponovno dovodi na usisnu stranu pumpe.
Distribucijska pumpa ima samo jedan element pumpe, s klipom (5) i cilindrom pumpe, koji potiskuje gorivo u sve cilindre motora. Pogonsko vratilo.okreće .klip pumpe (5) polovinom brzine radilice motora, a preko prijenosa (3) i regulator. Klip (5) i ploča s bregovima (4) čine jednu cjelinu, a broj bregova jednak je broju cilindara motora. Pri· okretanju klip s bregovima nailazi na valj čiče (smještene u posebnom prstenu) koji ga podižu, a opruga osigurava stalni kontakt ploče s bregovima i valjčića. Hod klipa se ne mijenja a na slici je klip prikazan u krajnjem desnom položaju. Dakle, kretanje klipa (5) je složeno: kružno i pravocrtno. Gorivo ulazi u element pumpe kroz otvor i uzdužne žljebove na vrhu klipa (5) i to onda kada je ovoren elektromagnetski ventil za isključivanje dovoda goriva (D). Broj žljebova jednak je broju cilindara. Pri okretanju, za vrijeme ubrizgavanja, provrt i uzdužni žlijeb na klipu naizmjence uspostavljaju vezu tlačne strane iznad klipa s odvodom goriva prema ventilima za rasterećenje (7) i brizgaljkama na cilindrima (B), već prema redoslijedu ubrizgavanja. Početak ubrizgavanja odgovara nailasku bregova (na ploči s bregovima) na valjčiće i podešava se zakretanjem ploče s valjčićima (8). Ploča s valjčićima zakreće se pod djelovanjem tlaka goriva, koji vlada u unutrašnjosti distribucijske pumpe i koji je promjenljiv. Ako se valjčići zakrenu u smjeru u kojem se okreće i klip (5), njegovo će podizanje početi kasnije pa će i ubrizgavanje započeti kasnije. Zato ovaj uređaj djeluje kao regulator predubrizgavanja.
Kraj ubrizgavanja određen je časom kada kulisa (6) otvori poprečne provrte na klipu (5), pa gorivo s tlačne strane istječe u unutrašnjost pumpe gdje je tlak niži. Regulator pomiče kulisu u
8. Ubrizgav{JJ1je goriva 67 Mahalcc, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-II.<J6)
aksijalnom smjeru pa mijenja završetak ubrizgavanja, odnosno količinu goriva. Pomakne li se kulisa ulijevo, ubrizgavanje se prekida ranije a količina goriva se smanjuje. Na slici su prikazani utezi centrifugalnog regulatora (10) i opruga regulatora (13) koji, povezani s tuljkom (II) i sa sistemom poluga (14), djeluju na pomicanje kulise (6). U slučaju ubrzavanja motora utezi se zbog veće centrifugalne sile razmiču, potiskuju gornji kraj poluge udesno a poluga, koja se okreće oko naznačene osi, pomiče kulisu ulijevo, preljev na klipu se otvara ranije a količina ubrizganog goriva se smanjuje. Vozač zakreće polugu (12) i tako mijenja silu uopruzi. Kako sila u opruzi mora biti u ravnoteži s centrifugalnom silom utega, koja raste s kvadratom brzine vrtnje, to će ovaj regulator održavati po želji odabranu brzinu vrtnje, kao sverežimski regulator.
Motor se zaustavlja putem elektromagnetskog ventila (D) kojim se prekida dovod goriva.
e) Pumpa-hrizga\jka
Pumpni element
Brizga!jka
Bregasto vratilo
Reg u lacij ska poluga
( )
Dotok goriva
za pogon pumpe·brizgaljke
Postavn; član
Elektronički upravljački uređaj
SI. 8.12. Pumpa-hrizgaljka (lijevo) i shema cijelog uređaja (gore). Pumpa-brizgaljka ima u istom kućištu pumpni element i brizgaljku. Na taj način je na minimum svedena duljina visokotlačnog cjevovoda pa je i znatno manji utjecaj oscilacija tlaka u njemu na količinu ubrizgavanoga goriva a i zakašnjenje ubrizgavanja je znatno manje.
Brizgaljka ima dvije opruge (meku i tvrdu) pa to omogućuje tzv. dvofazno ubrizgavanje (najprije mala količina fine maglice goriva a potom jaki mlaz također fino raspršenoga goriva), koje je važno za smanjenje buke izgaranja kod motora s izravnim ubrizgavanjem.
8. Ubrizgavanje goriva 68 Mallalcc, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-11.u6)
Davač pomaka pedale gasa
Pumpa-brizgaljka s elektroničkom regulacijom elektromagnetskog ventila za količinu goriva
Sl. 8.13. Uređaj za ubrizgavanje goriva pumpom-brizgaljkom, s elektroničkom regulacijom, ugrađen na motor. Elektromagnetski ventil mora udovoljavati strogim zahtjevima u pogledu točnosti i ponovljivosti otvaranja i zatvaranja.
8< Ubrizgavanje goriva Mahalec. 1.: DIESELOVI MOTORI
d) Common-Rail
Viso!<otlačna pumpa
Dotok gorlva -~*-{
Prigušni 'lentil
Elektronički upravljački uređaj
Razdjelni volumen
Osjetnik tlaka gOriva
Električno upravljanje brizga!jiqlma
Kutni polQžaj radilice za početak ubr1zgavanja
Rail (visokotlaćni vod~spremnik)
69 (2000-11-06)
Ventil za ograničavanje količine ubrilgavanoga
goriva
Elektromagnetska bril:galjka (Injektor)
Sl. 8.14. Common-Rail uređaj za ubrizgavanje goriva na 16-cilindarskom V-motoru< Visokotlačna pumpa dobavlja gorivo u visokotlačni vod (Rail) na koji su priključeni elektromagnetski ventili za ubrizgavanje u cilindar (Injector) < Prednost: Common-Rail omogućava potpunu slobodu kod izbora vremena početka i kraja ubrizgavanja kao i tlaka ubrizgavanja. To omogućava tzv. višefazno ubrizgavanje, npr.: l. predubrizgavanje rnale količine (radi smanjenja buke izgaranja DI-motora), 2. ubrizgavanje glavne količine goriva i 3. naknadno ubrizgavanje male količine radi radi smanjenja emisije NOx pomoću (budućeg) DENOX-katalizatora<
8, Ubrizgavanje goriva 70 Maluuec, I.: DIESELOv7 MOTORI (2000-11-06)
II
Sl. 8.15. Komponente uređaja Common-Rail:
Lijevo: Elektromagnetski ventil za ubrizgavanje goriva (Common-Rail-llyektor) mora udovoljavati strogim zahtjevima u pogledu točnosti Lponovljivosti otvaranja i zatvaranja,
Desno: Komponente ugrađene na motor (Mercedes):visokodačna.pumpa (P), pročišćavač goriva (Ji), glavni tlačni cjevovod Rail, eieJ..."tromagnetske Common-Rail brizgaljke (I) spojene visokotlačnim cijevima na Rail,
8. Ubrizgavanje goriva Mahaiec, I.: DIESELOVI MOTORI
davač brzine vrtnje 1
davač brzine
vrtnje 2
davač pomaka tlak igle brizgaljkc nabijenog
zraka
davač temp. goriva
EDe
davač temp. vode
71 (2000-11'{)6)
Rućlca za programIranja nil volIlnu:
SET+ MEMORY SET - STOP
...!.GRI FGB
UPRAVLJAĆKI UREĐAJ' (računalo)
kočnica
FGR - regu!acija brzine vožnje (njem. FahrGeschwindigkeitsRegelung)
FGB - ograničenje najveće brzine vožnje (njem. FahrGeschwindigkeits8egrenzung)
kontrolna lampica
~jka
TlOO10
Sl. 8.16. Shema elektroničkog uređaja za regulaciju ubrizgavanja kod MANovih Diesel motora na kamionima, Programiranje svih veličina bitnih za uporabu vozila vrši se ručicom na volanu (primjerice: brzine vrtnje motora u praznom hodu, brzine vrtnmje pomoćnih pogona koje motor tjera, brzine vožnje (FGR), najveće brzine vožnje (FGB) itd) Oznake: P - pumpa za ubrizgavanje, 15 - plus preko prekidača u električnoj bravi na volanu (za startanje i zaustavljanje motora), 30.~izravni plus.od.akumulatora.
8, Ubrizgavanje goriva 72 Mahalcc, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-11·06)
USPOREDBA pumpe-brizgaljke i Common-Raila
Kod Dieselovih motora za osobna vozila najveća pažnja je usredotočena na jedina dva uređaja koja omogućuju predubrizgavanje, odnosno dvofazno ubrizgavanje goriva, što je danas najdjelotvornije sredstvo za smanjenje velike buke izgaranja Dl-motora, .To su pumpa-... brizgaljka i Common-Rail. Kod autobusa i kamiona, gdje zahtjevi na nisku emisiju buke nisu· tako strogi, a mogućnosti zvučne izolacije su zbog većih gabarita u motorskom prostoru bolje, tamo se predubrizgavanje još ne primjenjuje.
Pumpa brizgaljka daje najviši tlak ubrizgavanja (kod novog motora VW TDIod 2,0 dm3 tlak ubrizgavanja ide do, za sada kod osobnih vozila rekordnog tlaka od 2050 bar, kod brodskih motora do 3000 bar), tlak ubrizgavanjanag!o raste sporastom:brzine vrtnje motora i brzo dostiže vrijednost blisku maksimumu, Volkswagen je kod primjene pumpe-brizgaljke kao
, najznačajnije naveo izvanredno visoki.tlak'ubrizgavanja;štojezaposljedicu imalo smanjenje štetne emisije i povećanje momenta i snage motora:
dosadašnja izvedba: 81 kW kod 4150 min· l, Common-Rail: 85 kW kod 4000 min· l
,
235 Nm kod 1900 min·l, 285 Nm kod 1900 min·l,
Land Roverov terenski automobil DiscovelY je također opremljen turbo-Diesel motorom s izravnim ubrizgavanjem goriva s pomoću pumpe-brizgaljke s najvećim tlakom ubrizgavanja od 1500 bar (2,5 dm, 6 cilindara, redni, 102 kW kod 4200 min·t. 315 Nm kod 1950 min,l,)
Najveća prednost Common-Raila je potpuna sloboda u izboru vremena početka i kraja ubrizgavanja kao i mogučnost višekratnog ubrizgavanja tijekom jednog radnog ciklusa u cilindru, To omogućuje najbolju kontrolu predubrizgavanja, za razliku od pumpe-brizgaljke gdje ta kontrola kod većih brzina vrtnje nije tako dobra Common-Rail daje kod osobnih vozila gotovo isto tako visoke tlakove ubrizgavanja kao i pumpa-brizga ljka (približno do 1400 bar), a tlak ubrizgavanja se može u priličnoj mjeri povolji odabrati u radnom području motora pa je prodornost mlaza dobra i kod malih opterećenja, Snaga potrebna za pogon pumpe je za sada još dosta velika te stoga minimalna potrošnja goriva nije tako mala kao kod distribucijske pumpe i pumpe-brizgaljke. Međutim, promotre li . se.,.đijagrami na sl, 8, I 7. i sl. 8.18, može se uočiti da je Mercedesov Common"Railmotor kod'.srednjeg·efektivnog tlaka od 3 bar barem toliko dobar (prosječno oko.280 ... .300.glkWh) kao Dpelov. (300 '" 310 glkWb). Prvi turbo-Diesel motori u serijskoj proizvodnji pojavili su se u 1997, godini. Od ovog načina ubrizgavanja se mnogo očekuje i za 1999. g. su mnogi proizvođači najavili osobna vozila s motorima s Common-Rai1om,
8, Ubrizgavanje goriva 73 Mabalcc, 1.: DIESELOVI MOTORI (2000-11-06)
Mercedes DI, A-klasa: specifična potrošnja goriva [g(kWh1 15
14
13
'i:' 12 rn
11 .tl ...... ":':10
1':1 +l t: :> ;;:; ..:.: ~ (10
'c "tl (10 "-lfI
9
8
7
6
5
4 -i''' ---~
3
2
o 500
, r
! l ,J \
1000
\. '. \ '.
r' { ; ,[ . [ I "- . '. '
, " 210 ~ i, ;' ,
I '"' 215'"/ ,"".Jn, _ .. ,'Ot .•
,;i" l.
\ "" -,220-- "" i ,..
1500 2000 2500 3000 3500 4000 450C
Brzina vrtnje motora [1/min]
Sl. 8.17. Specifična potrošnja goriva Mercedesovog turbo-Diesel motora OM 668 DE I7U za osobni automobil A-K/asse, Motor je opremljen Common-Rail uređajem za ubrizgavanje goriva. (4-taktni, 4-cilindarski, redni turbo-Diesel s izravnim ubrizgavanjem goriva, 4 ventila po cilindru, 1.7 dm3
, 66 kW kod 4200 min-l, 180 Nm kod 1600 do 3200 min-l)
Opel Ecotec DI: specifična potrošnja goriva -':-.--~: --:----1
15 . I glkWh :
Brzina vrtnje motora [1/minj Sl. S.lS. Opel Ecolec turbo-Diese/ov motor s izravnim ubrizgavanjem goriva i 4 ventila po cilindru trenutno ima najmanju minimalnu potrošnju (195 g/kWh) od svih motora za pogon osobnih automobila (1998.12.)
8. Ubrizgavanje goriva Mabalec, 1.: DIESELOVI MOTORI
SHEME UREĐAJA ZA NAPAJANJE GORIVOM
Zaustavljanje motora
74 (2000-11-D6)
..•................. \ l,
rl \ i
: i I '-'[""1 \' , ~"I (im
"
Pedala gasa
.m ,.' .. """"';;'-:::'kod2T--""" _.m.''.'_'_._·_.'·'' ____ ' "j-'---' J • .JJ ! f I
..... ...! 1---------
....... '-., ... ,,~----
1
SL 8.19. Shema uređaja za napajanje Dieselovog motora kod redne pumpe za ubrizgavanje s mehaničkom "regulacijom", OZNAKE: (l) spremnik goriva, (2) dobavna pumpa s ručnom pumpom za odzračivanje vodova goriva, (3) pročišćavač goriva, (4) redna pumpa za ubrizgavanje, (5) regulator početka ubrizgavanja, (6) regulator brzine vrtnje motora, (7) brizgaljka, (8) povrat propuštenoga goriva u spremnik, (9) žamica za hladni start motora, (10) akumulator, (11) prekidač za uključivanje žamica za hladni start motora, (12) upravljački uređaj za žamice za hladni start.
8. Ubrizgavanje goriva 75 Mahalec, l.; DIESELOVI MOTOIU (2000-11-06)
17
3
21 .I==:=::l. 13 14 15 16
Sl. 8.20. Shema uređaja za napajanje Dieselovog motora kod redne pumpe za ubrizgavanje s elektroničkom regulacijom (EDC). OZNAKE: (l) spremnik goriva, (2) dobavna pumpa s ručnom pumpom za odzračivanje vodova goriva, (3) pročišćavač goriva, (4) redna pumpa za ubrizgavanje, (5) električni uređaj za zaustavljanje motora (ELAB), (6) davač temperature goriva, (7) davač pomaka regulacijske poluge u pumpi (zakreće pumpneelemente), (8) izvršni član s linearnim magnetom (pomiče regulacij sku polugu), (9) davač brzine vrtnje motora, (10) brizgaljka, (ll) davač temperature rashladne tekućine, (12) davač pomaka pedale gasa, (13) prekidač pedale spojnice, (14) ručica za programiranje na volanu, (15) lampica upozorenja i priključak za dijagnostički uređaj, (16) brzinomjer ili davač brzine vožnje, (17) elektronički upravljački uređaj (računalo), (18)davač. temperature,zraka, (19) davač tlaka nabijenog zraka, (20) turbopunjač, (21)akumu!ator, (22) prekidač.za.uključivanje žarnica za hladni start motora.
9, Povijest Dieselova motora 76 Mahalec, L: DIESELOVI MOTORl (2000-11-06)
9. POVIJEST DIESELOVA MOTORA
9.1. DIESELOV MOTOR - DANAS
Broj taktova: 2 ili 4
Snaga: 2 '" 40,000 kW kod: 11 j>i 5,000 ---+ 70 min-l
Oblik: l-cilindarski, redni, V -motori
Najekonomičniji su od svih motora:
1]"ma, "" 52% kod velikih brodskih motora (2T TDI) (160glkWh) .
43% kod najboljih automobilskih motora (DI) (195g1kWh)
DI-motori su ekonomičnji (- 15%) od motora s komorom,
Zbog dobre ekonomičnosti i ve!ikesnage DI-motori se naglo probijaju u sve kategorije osobnih automobila,
Kod motora za vozila: e'" 12 '" 23,5
?:" 1,05", 7
t t t ograničenje = gubitci trenja t (A..,. dok ne postane: Pi = Pm)
t ograničenje = zacrnjenje ispuha (njem, Rauchzahl)
kod punog opterećenja: A. '" 1,05", 1,4
s opadanjem opterećenja: A.'"
9, Povijest Dieselova motora Mahalec, 1.: DIESELOVI MOTORI
9.2. ZAČETel
SI,9,/,
Rudolf DIESEL
(1858, - 1913,)
S odličjem je završio studij politehnike u Munchenu i zaposlio se .kao inženj er za rashladnu tehniku u tvornici Linde, Potaknut Carnotovim procesom, i spoznajom da su za visoki stupanj korisnosti potrebne visoke temperature, još se za .vrijeme studija zanosio mišLju o motoru s unutrašnjim izgaranjem, kod kojega bi se visokom kompresijom radnoga medija povećala ekonomičnost procesa,
77 (2000-11-06)
1893. - Motor je po prvi puta proradio, uz zaglušnu grmljavinu, u "Laboratoriju" tvornice MAN u Mannheimu, Iste godine Diesel je dobio patent za svoj izum,
1895. - Diesel je prviput javno prikazao svoj motor s kompresijskim paljenjem,
1897. - Prof Schroter iz Munchenaje na probnom 'stolu ispitao Dieselov motor, te je izmjerio snagu od 13.1 kW kod 154 min-I i specifičnu potrošnju goriva od 324 glkWh, čime je po ekonomičnosti (Tl,'''' 26% ) taj motor daleko nadmašio sve
dotadašnje l Diesel je o svom motoru održao predavanje u Savezu njemačkih inženjera VDI (Verein Deutscher Ingeniure),
1900. - na velikoj Svjetskoj izložbi u Parizu, Rudolf Diesel je za svoj izum dobio Veliku nagradu GraND Prix,
l 1897, g" nakon dugogodišnjeg upornog Dieselova rada, i često puta zdvojne borbe protiv neimaštine i onih koji su mu btieli ukrasti pronalazak, motor jc napokon bio dovršen toliko da je mogao raditi bez zastoja tijekom duljeg vremena, Medutim još je uvijek patio od niza nedostataka, Jedan nestrpljivi i zlobni trgovac rekao je tada da "Dieselov m%r sasvim dobro radi ako su uz njega stalno jedan monler iz Augsburga i jedan sveučilišni profesor",
Pritisnut neimaštinom i problemima pouzdanosti motora, Rudolf Diesel prodaje patentna prava na svoj motor i tako gubi priliku da dalje sudjeluje u razvoju svoga životnog djela. Financijski se oporavio, ali ostaje psihički slomljen. Ulaže novac u naftonosna polja, trguje nekretninama, ulaže u tvornicu automobila, ali sve nažalost bezupješno. 1913. je jasno da je bankrot pred vratima i Diesel se odlučuje na edlazak u smrt, Utopio sc 20,9,1913, pri prijelazu u Englesku, Prije odlaska jc svojoj obitelji tutnuo u mke 30.000 maraka, posljednji ostatak nekadašnjeg velikog bogatstva,
9. Povijest Diese/ova In%ra Mal\alcc, L: DIESELOVI MOTORI
S/,9.2.
Robert BOSCH
(186l. - 1942.)
78 (2000-!I-<l6)
Glavni nedostatak Dieselova motora bilo je upuhivanje goriva u cilindar s pomoću komprimiranoga zraka, koje nije omogućavalo postizanje većih brzina vrtnje. Osim toga je i sama zračna pumpa bila vrlo velika i teška. Međutim, za. gradnju malog. motora za pogon vozila, jedino se znatnim povećanjem brzine vrtnje-.mogla postići dovoljno velika snaga, uz prihvatljivo mali ugradbeni volumen motora.
1922. Bosch je odlučio razviti uređaj za ubrizgavanje goriva u Dieselov motor. Tehnički uvjeti bili su tada već povoljni: postojala su iskustva s motorima s unutrašnjim izgaranjem, alatni strojevi su već bili vrlo razvijeni a mogla su se iskoristiti i znanja stečena pri proizvodnji pumpi za podmazivanje. 1923. su izrađene prve pumpe i počeli su pokusi na motoru. 1925. je bio određen konačni oblik pumpe a 1927. g. je započela prva serijska proizvodnja pumpi za ubrizgavanje goriva.
1924. godine je u tvornici Daimler Benz izrađen prvi teretni automobil pogonjem Dieselovim motorom kojegaje proizvela tvornica MAN.
9. Povijest Diese/ova motora 79 Mahalcc, I.: DIESELOVI MOTOJU (2000-11-06)
LITERATURA
[l.J Shell Lexikon, Verbrennungsmotor. Ein Supplement von ATZ ll. MTZ (ab Nf. 411995), Herausgeber: Richard van Basshuysen, Fred Schiifer, Verlag Vieweg, Wiesbaden.
[2.J Kraftfahrtechnisches Taschenbuch / Bosch, 21. AuO., VDI-Verlag, 1991, ISBN 3-18-419114-1.
[3.J Dieseleimpritztechnik im Gberblick, Bosch Teschnische Unterrichtung, 1989, Nf. I 987722038.
[4.J Dieseleinspritztechnik im Gberblick, Bosch Teschnische Unlerrichlung, 1993, Nf. 1987722038.
[5.J Diesel-Einspritzpumpen Typ PE und PF, Bosch Teschnische Unterrichtung, 1981, Nf. I 987722012.
[6. J Howe, Pischinger: Der lul\gekiih.lle DEUTZ-Dieselmolor FL 912, MTZ 411968
[7.J Busch-von der Gaten S.: Verdichtung und Wahrheit, Histarie: RudolJ Diesel, Auto MOlor und Sport, Nf. 2111988, 252 - 255.
[8.J Grohe H.: Otto- und Dieselmotoren, 3. A uji. Vogel-Verlag, 1973, ISBN 3-8023-O052-l.
[9.J Dolenc, A.: Steyr MonoblockHigh Speed Diesel EngineFamily,PIometbr:3, 1995,,1-8.
[IO:J Steyr·MI 236 Marine Turbo Diesel, prospekt IvorniceSleyrMotortcchnikGmbH, A-4300 St Valentin
ll!.] Dolenc, A.:Predavanja na FSB-u i u Brodarskom·institutu;.tijekomdolazaka uZagreb.'1980-lih i 90-ih godina.
Kazalo 80 Mabalcc, L: DIESEI~OVI MOTORI (2000-11-08)
KAZALO
A AGR. vidi: EGR
B bilanca energije, 6 Bosch Robert, 7S brzina vrtnje, 76
e cetanski broj, 26
cijepanje molekula, 20
Common rail, vidi: ubrizgavanje
D detonacija, 26 Deutz,50 DI-motori,30
problemi, 22 Diesel Rudolf, 77
E EDC, 71 EGR, S, 22, 25, 57 ekonomičnost Dieselovih motora, IS, 76 emisija ispuha, 22, 35, 38, 41
dopuštena, 43, 47 čestica 41
pročišćavanje, 42 Euro 11213/4, 43-47
F faktor zraka za izgaranje, l
u cilindru DI-motora, 19
I !MR, 48 izgaranje
K
u cilindru DI-motora, 19, 23 problemi, 22 faze, 22
zakon oslobađanja topline, 21, 31, SJ zakon izgaranja:
vidi: zakon oslobađanja topline zakon razvijanja topline:
vidi: zakon oslobađanja topline zakon ubrizgavanja, 21,22, 51
katalizator, 39
kategorija vozila, 46
M MAN FM-postupak, 33
MAN-M-postupak, 31
Mercedes, 55, 73
O Opel,73
p područje rada motora, l, 14
potrošnja goriva
specifična, 76 topografski dijagram, 15,73
potrošnja zraka, 9
proces u cilindru
idealni, 2, 4 stvarni, 3, 4
prostor izgaranja, oblici, 17, 28
motori s izravnim ubrizgavanjem, 30 motori s komorom, 28 usporedba, 32
pumpa za ubrizgavanje, vidi: ubrizgavanje
pumpni element, vidi: ubrizgavanje
Kazalo
Mahalec, I.: DIESELOVI MOTORI
R regulacija
količine goriva, 64, 71 snage, 13, 16
regulator, 63
s
brzine vrtnje, 63 predubrizgavanja, 62
Sabatheov proces, 2 smjesa goriva i zraka
bogata, l siromašna, 1 stehiometrijska, 1
snaga motora, l J, 76 efektivna, 5, II
jedinična, II indicirana, 5, II korekcija, J 2 mehanička, 5, 11
Steyr,52 strujanje radnoga medija, 34
u cilindru, 34, 36 u usisnom kanalu, 34
stupanj kompresije, 76 stupanj korisnosti
efektivni, 6, 76 indicirani, 3 mehanički, S savršenstva, 2 termički,2
stupanj punjenja, 7
T temperatura
u cilindru, 23 u cilindru kod hladnog starta, 26
tlak srednj i tlak procesa, 10
efektivni, 5, 11, 12, 13, indicirani, 3, 5, 10 mehanički, 5, II
srednji tlak idealnog procesa, 3
81
(2000-11-08)
u cilindru, 23, 24 tlak ubrizgavanja goriva, 17, 63 tumble,37
u ubrizgavanje goriva, 59
brizgaljka, 59 Common Rail, 69, 72 dvofazno, 22, 23 pumpa za ubrizgavanje distribucijska, 66 pojedinačna, 65 pumpa-brizga ljka, 67, 72 redna, 65, 62, 63 pumpni element, 61 regulacija količine goriva, 52 tlak ubrizgavanja, 51,60 usporedba, 60 zakašnjenje ubrizgavanja, 61 zakon ubrizgavanja, 20, 21, 25, 42
uredaj za napajanje gorivom,
sheme, 74 usisni kanal
v
tangencijalni kanal, 34 vrtložni kanal, 34, 56
višegorivni motori, 33
Volkswagen, 9, 15,24
vrtlog, 35, 37
vrtložni broj, 35
z zakašnjenje paljenja, 51, 62
zakašnjenje ubrizgavanja, vidi: ubrizgavanje
zakon izgaranja, vidi: izgaranje
značajke motora, 14
zrak
faktor zraka za izgarnje, 1,76 za ispiranje, 9 za izgaranje, 9
