brijega
1197
Sl. 234 Skica ventila sa osnovnim dimenzijama
Uobiajene vrijednosti dimenzija kod ventila kreu se u
granicama:
- usisni ventil, polusferina komora sagorijevanja u glavi
motora, oto motora
- usisni ventil, komora sagorijevanja u obliku klina, oto
motor
- prenosni dizel motor (usisni ventil)
- dizel motor sa direktnim ubrizgavanjem (usisni ventil)
- usisni ventil
- izduvni ventil
ili - za usisni ventil
- za izduvni ventil
Oblik ela glave (peurke) ventila moe biti razliiti. Pored ravne
peurke glave (sl. 234) peurka moe
imati i druge oblike kao na sl. 235. Na sl. 235 c) je prikazan
uplji ventil ispunjen sredstvima za
Sl. 235 Razliiti oblici peurke i stabla ventila
hlaenje. Od sredstava za hlaenje koristi se sodium-metalni
natrijum napunjen do pola zapremine u ventilu, koji prelazi u
tenost na 98C a kljua na 883C. Ovakvo rjeenje sa posebnim hlaenjem
ventila koristi se kod vrlo optereenih motora (najee za sportska
kola).
Habanje, koje se moe javiti intenzivno, ne samo na sjeditu
ventila, nego i na nalenoj strani konusa peurke ventila, izbjegava
se navarivanjem sloja otpornog na habanje na konusu ventila (sl.
236).
Sl. 236 Peurka ventila sa navarenim slojem otpornim na
habanje
Navareni sloj je vatrootporna legura npr. stelit. Ublaavanje
efekata habanja ventila na konusu, posebno neravnomjernog habanja
po obimu esto se rjeava uvoenjem ureaja za rotiranje ventila u radu
(tzv. rotokap), koji podrazumijeva uvoenje kotrljajueg leaja na
gornjem ili donjem sjeditu opruge, ime se ventil u radu postepeno
zakree oko svoje ose. Ovo rjeenje je dato na sl. 237.
Sl. 237 Ureaj za zakretanje ventila oko vlastite ose, u radu
motora
Ventili pored dosta niskih mehanikih optereenja, trpe i visoka
termika optereenja, posebno izduvni venitil. Primjeri temperaturne
slike dva izduvna ventila dati su na sl. 238 i sl. 239.
Sl. 238 Raspored temperatura na ventilu
Sl. 239 Raspored temperatura na ventilu
Naponi, koji se javljaju na ventilu su takoer dosta visoki. Na
sl. 240 je pokazan primjer raspodjele napona () na peurki ventila
za dva oblika peurke gdje max. napon dostie u jednom sluaju max =
860 bar, a u drugom sluaju max = 710 bar.
Sl. 240 Primjeri raspodjele napona po konturi peurke ventila
Upravo zbog visokih termikih naprezanja, neravnomjerne
raspodjele temperatura, neravnomjerne raspodjele mase peurke,
netanosti izrade sjedita, kovakih greaka na peurki i visokih ivinih
naprezanja na obodu, na ventilu mogu da se pojave:
ivini lomovi (sl. 241)
segmentni lomovi (sl. 242) i
lom stabla (sl. 243).
Sl. 241 Ivini lom ventilaSl. 242 Segmentni lom ventilaSl. 243
Lom stabla
Zatitne mjere, koje se provode za spreavanje gore pomenutih
greaka su: poboljanje gornje povrine peurke ventila, izbor viih
tolerancija, obrtanje ventila u radu, poboljanje odvoenja toplote
(punjenje ventila sa Na), navarivanje zatitnog sloja na konusu
ventila, poboljani prelazni radijusi i ne hromirati zavrni dio
stabla.
Ventili se izrauju kovanjem, uz naknadnu obradu prema sl. 234,
od visoko kvalitetnih elika. Za usisne ventile koriste se hrom-nikl
i hrom-nikl-molibden legirani elici, a za ispuni ventil koriste se
vatrootporni hrom-nikl elici sa austenitnom strukturom (sa 20%
hroma i do 15% nikla), otporni na temperature do 850C. Kontaktne
povrine odnosno peurka, se termiki obrauje (hromira), a ostale
povrine, na razvodnom mehanizmu, koje su izloene velikim kontaktnim
pritiscima ili se cementiraju ili kale, tako da im se povrinska
tvrdoa kree u granicama 54 62 HRC.
12 USISNA I IZDUVNA INSTALACIJA
12.1 Osnovni zadaci
Snaga koju moe da razvija klipni motor sa unutarnjim izgaranjem
goriva i oksidanta iz zraka, je limitirana brzinom kojom motor moe
da se puni zrakom, odnosno smjesom, brzinom kojom moe da se stvara
zapaljiva smjesa i konano brzinom kojom se produkti sagorijevanja
mogu da odstrane iz motora.
Obzirom na naelnu zavisnost koja postoji izmeu stepena punjenja
((v) i koeficijenta zaostalih gasova (() slijedi, da za postizanje
to vee vrijednosti stepena punjenja, koeficijent zaostalih gasova
mora da bude to manji. Iz ovih optih postavki slijede zadaci usisne
i izduvne instalacije na motoru u uslovima irokog podruja
promjenljivih reima rada:
Konstrukcija instalacija mora da obezbjedjuje to manji utroak
energije u toku izmjene radne materije, tj. treba teiti minimalnim
otporima u usisnoj i izduvnoj instalaciji, tj. (pa ( 0 i
(pr ( 0.
Pravilnim izborom geometrijskih odnosa pojedinih konstrukcivnih
dimenzija instalacije, izborom oblika i rasporeda ogranaka kod
viecilindrinih motora, treba da se obezbijedi takav zakon vremenske
promjene pritiska p = f1(() ispred usisnog i pr = f2(() iza
izduvnog ventila, koji daje u odredjenom vremenskom intervalu to je
mogue vei pad pritiska u odnosu na pritisak u cilindru, a to uz
ostale povoljne uslove treba da obezbijedi to veu vrijednost (v i
to manju vrijednost ( (dinamiko punjenje).
- Na viecilindrinim motorima sa unutranjom pripremom smjese mora
da se postigne to bolja ujednaenost raspodjele zraka po cilindrima,
tj. stepeni punjenja pojedinih cilindara treba da budu jednaki:
(232)
a na vie cilindrinim motorima sa spoljnjom pripremom smjese
treba obezbijediti ujednaenost raspodjele goriva (u smjesi) po
cilindrima, tj. koeficijenti vika zraka trebaju da budu
jednaki:
(233)
U ovom sluaju usisna instalacija ima posebnu ulogu u pripremi
smjese (isparavanje i mijeanje goriva), pogotovo u sluaju niskih
temperatura okoline.
Isto vai za izduvnu instalaciju. Treba da se obezbijede to manji
aerodinamiki otpori, visoka razlika pritiska u momentu maksimalnog
vremenskog presjeka ventila i treba teiti da se postigne kod
viecilindrinih motora jednakost koeficijenata zaostalih gasova:
(234)
- Konstrukcijom instalacije treba da se obezbijedi, da ona ne
postane dodatni izvor buke (rezonator). Na izduvnu instalaciju se
najee dodaju posebni priguivai buke, koja se stvara oscilacijama
pritiska uzrokovanih strujanjem produkata sagorijevanja iz cilindra
lokalnom brzinom zvuka u prvoj fazi pranjenja.
- Usisne i izduvne instalacije savremenih motora, pogotovo za
transportna vozila, se opremaju dodatnim ureajima u cilju smanjenja
emisije tetnih komponenti (NOx, CO, nesagorjelih CxHy), kao:
- ureajima za recirkulaciju produkata sagorijevanja,
- ureajima za dodavanje vode i dr.
Ovi uredjaji se montiraju na usisnu instalaciju. Ureaji ugraeni
na izduvnu instalaciju slue za dekontaminaciju produkata
sagorijevanja prije njihovog isputanja u atmosferu, kao:
- ureaji za naknadno sagorijevanje (CO i nesag. CxHy);
- katalizatori (NO);
- posebni filteri (CxHy i adj).
12.2 Podjela instalacijaOsnovni uticaj na optu koncepciju
konstrukcije usisne i izduvne instalacije ima nain rada motora
(oto, dizel), broj cilindara, namjena i uslovi smjetaja motora.
Nadalje mogu da se navedu jo slijedei kriteriji vani za podjelu
instalacija:
Taktnost motora:
- za dvotaktne i
- za etverotaktne motore.
Kod dvotaktnih motora konstrukcija usisne i izduvne instalacije
ima vrlo veliki uticaj na rad motora i nivo srednjeg efektivnog
pritiska. Konstrukcijom obiju instalacija treba obezbijediti
sinhronost oscilacija pritiska u ravnima ispred usisnog i iza
ispustnog organa u irokom podruju obrtnih brzina. U toku izmjene
radne materije kod ovih motora su obje instalacije dugo vremena
preko cilindra motora meusobno povezane. Kod etverotaktnih motora
sa relativno malim uglovima prektivanja ventila to nije toliki
problem.
Dimenzioniranje instalacija dvotaktnih motora se u prvoj
aproksimaciji, upravo zbog toga vri vrlo esto obzirom na rezonantne
frekvence cjelokupnog sistema. Ovo je naroito vano, ako motor u
sklopu sa radnom mainom radi pri n=const., ili u uskom podruju oko
nominalne obrtne brzine.
Podjela obzirom na nain punjenja:
a) - za usisne i
b) - za prehranjivane motore.
Podjela obzirom na nain pripreme smjese:
a) - za spoljnju i
b) - za unutranju pripremu smjese.
Podjela obzirom na namjenu motora:
a) - za putnika vozila,
b) - za kamione, autobuse, traktore, gradjevinske maine, ,
c) - za sportske i trkae automobile,
d) - za pogon stacionarnih radnih maina itd.
Za grupu motora pod b) i d) mogu da se postavljaju posebni
zahtjevi za dinamike karakteristike instalacija na odreenim esto
koritenim brzinskim reimima rada. Za ispunjenje pojedinih
specifinih uslova, kao to su siguran rad motora pri izrazito niskim
okolnim temperaturama, sigurnost zaputanja motora u svim
atmosferskim uslovima, posebni uslovi za avionske i brodske motore
itd., usisna instalacija moe da ukljuuje posebne ureaje ili
konstruktivne zahvate sa ciljem da se zrak, npr. predgrijava (ili
smjesa gorivo-zrak), to se postie zagrijavanjem cijevi sa izduvnim
gasovima, toplim zrakom, vodom za hlaenje motore, elektrinim
grijaima itd.
Kod prehranjivanih motora se naprotiv ulazni zrak kod visokih
odnosa punjenja prije ulaska u motor hladi, prolazom kroz
specijalni kompaktni izmjenjiva toplote.
12.3. Konstrukcija instalacija12.3.1. Osnovne konstruktivne
eme
Zahtjev za ujednaenou ( i (v viecilindrinih oto motora sa
spoljnjom pripremom smjese komplikuje usisnu instalaciju u
poredjenju sa usisnom instalacijom dizel motora. Osim toga pri
konstrukciji usisne instalacije na ovim motorima treba da se vodi
rauna i o uslovima stvaranja to homogenije smjese.
U usisnu instalaciju ulazi i preista za zrak i karburator i pri
koncepciji konstrukcije cjelokupne usisne instalacije treba da se
vodi rauna o njihovim hidraulinim uticajima na rad motora, koji su
vrlo znaajni. U daljem izlaganju osnovna panja posveena je samo
cijevnom dijelu instalacije.
Idealni raspored bi zahtijevao pojedinane usisne ogranke sa
karburatorom za svaki cilindar posebno. To omoguuje najbolje
podeavanje dinamike strujanja svake usisne cijevi i spreava
nepoeljne meusobne uticaje. Zbog komplikovanosti, smjetaja na
motoru, a pogotovo zbog cijene, ovakva koncepcija je za vozila
masovne proizvodnje neprihvatljiva (primjenjuje se za trkaa i
sportska kola). Na slici 244 ematski je prikazan raspored ogranaka
za etvorocilindrini motor. Slika 244 a) i b) prikazuju uobiajeni
raspored, u sluaju prikljuenja na jedan karburator. Ova koncepcija
daje tipinu neujednaenost raspodjele smjese po cilidrima koja pri
puno otvorenom leptiru iznosi i do 15% ako se uporede ekvivalentni
odnosi jednog para cilindara u odnosu na drugi. Raspored ogranaka
prikazan na
sl. 244 c) i d) se odnosi na sluaj ako postoje dva karburatora.
Ovaj raspored, pogotovo pod d) daje znatno bolju ujednaenost ( pri
punom otvoru leptira, jer u rasporedu pod c) jo uvijek postoji
neujednaenost vremenskih intervala izmeu taktova usisavanja
pojedinih cilindara.
Sl. 244 ematski prikaz raznih oblika usisnih instalacija za
redne karburatorske motore
Takastom linijom je na slici 244 prikazan vod za balansiranje,
koji spaja oba karburatora i slui za regulisanje dinamikih
oscilacija pritiska u prostoru iza karburatora u objema ograncima
pri uobiajenom rasporedu paljenja 1-2-4-3 ili 1-3-4-2.
Sl. 245 ematski prikaz raznih oblika usisnih instalacija
estcilindrinih rednih motora
Na slici 245 je prikazan raspored ogranaka usisnih cijevi na
estocilindrinom radnom motoru sa redoslijedom palenja 1-5-3-6-2-4,
odnosno 1-4-2-6-3-5. Uobiajne izvedbe sa jednim karburatorom su
predstavljene na emama 245 a) i b) i one daju lou raspodjelu smjese
po cilindrima. Ovaj nedostatak se djelimino ispravlja izvedbom
usisne cijevi sa dva karburatora, prikazanom na slici 245 c). Izmeu
karburatora i ogranka se postavlja kratki cijevni nastavak, kojim
se nastoji poboljati ujednaenost raspodjele smjese oba cilindra u
sredini. Slike 245 d) i e) pokazuju mogue konstruktivne varijante,
ako se koristi karburator sa duplom komorom plovka, a usisna
instalacija se izvodi sa dva kolektora iz kojih idu ogranci na
pojedinane cilindre.
Zahtjevi za konstrukciju usisne instalacije dizel motora nisu
tako rigorozni, mada se regulacijom dinamike strujanja zraka u
presjeku ispred ventila trai mogunost poveanja stepena punjenja
cilindara.
Najvie mogunosti za dinamiko podeavanje usisne instalacije u
irem dijapazonu brzinskih reima
pruaju izvedbe sa zasebnim ograncima usisnih cijevi za pojedine
cilindre viecilindrinog motora. Podeavanje se vri izborom prenika
cijevi i njenom duinom. U praktinim uslovima je vrlo teko
primijeniti takve izvedbe jer one su tehnoloki komplikovane, skupe,
a zauzimaju dosta mjesta, to je njihova najvea mana. Odlika takvih
instalacija je da daju relativno visoke vrijednosti (v (oko 0,9) a
na brzinskoj karakteristici, dinamiki podeene usisne instalacije
imaju najee izrazit maksimum na odreenoj obrtnoj brzini.
Koncepcije usisnih instalacija za traktore, graevinske maine i
slino, pa i za kamione se zasnivaju povezivanjem vrlo kratkih
ogranaka pojedinih cilindara na zajedniki kolektor, koji je opet
preko kratke cijevi vezan preko preistaa zraka sa atmosferom.
Instalacija je kompaktna, masivna, livene izvedbe (silumin),
zauzima relativno vrlo malo mjesta i ne poveava spoljnje gabarite
motora, to je naroito vano za smjetaj na vozilu.
Jedna mogua varijanta takve konstruktivne koncepcije usisne
instalacije je prikazana na slici 246.
Sl. 246 Usisna cijev sa kolektorom
U kolektoru relativno velikog zapreminskog kapaciteta dolazi do
smirivanja oscilacija pritiska, tako da dinamika strujanja nema
bitan uticaj na punjenje cilindra. Osnovni uticajni faktor je
hidraulini otpor..
Izduvne instalacije se najee izvode sa pojedinanim ograncima od
cilindara, koji se zatim spajaju u zajedniku izduvnu cijev. Kod
motora za specijalne namjene ili motora sa 8 i vie cilindara,
ogranci se spajaju u dvije i vie izduvnih cijevi. Izduvne cijevi su
izraene najee od livenog gvoa ili od vatrootpornog elika. Kod
motora za vozila novijih konstrukcija, u produetku izlazne izduvne
cijevi se nalaze posebni ureaji za dekontaminaciju produkata
sagorijevanja. Isto tako u izduvnu instalaciju spadaju priguivai
buke.
Konstrukcija usisno-izduvnog sistema prehranjivanih motora treba
da zadovoljava dodatne zahtjeve. Kao prvo, koncepcija instalacije
treba da ispunjava uslove koje namee izabrani sistem
prehranjivanja
(p = const. ili V = const.). Tipini primjeri principijelnih
izvedbi usisno-izduvnih sistema prikazani su na slici 247.
Sl. 247 Konstruktivne koncepcije usisno-izduvnih sistema za
razne
uslove rada gasne turbine
U sluaju, ematski prikazanom na slici 247 a) trai se, da gasna
turbina radi pri p = const. Ovo se rjeava ugradnjom posebnog
spremnika u kome djelimino ekspandiraju izduvni gasovi poslije
izlaska iz cilindra. Za istu svrhu kod manjih motora izduvna
instalacija ima kolektor, u kome dolazi do priguenja oscilacija
pritiska od pojedinih cilindara.
Kod sistema prehranjivanja, kada gasna turbina radi pri stanju
na ulazu V = const., trai se konstruktivna
izvedba u kojoj e naprotiv dolaziti do iskoritenja kinetike
energije gasova. Ovo zahtijeva da se izduvni sistem izvede u vidu
ogranaka od pojedinih cilindara, koji se zatim po dva ili tri
spajaju u
zajedniku cijev, koja vodi do statora turbine. Jake oscilacije
brzine gasa u ulaznom presjeku spoja pojedinih ogranaka na stator
nepovoljno utiu na stepen iskoritenja turbine, zbog ega se za
turbine veih snaga koriste posebni pretvarai impulsa. Kinetika
energija izduvnih gasova se u difuzoru ispred statora turbine
pretvara u potencijalnu, ime se pritisak ispred turbine poveava.
Time su iskoritene pozitivne osobine oba principa rada gasne
turbine. Kod motora malim i srednjih snaga najee se primjenjuje
impulsna koncepcija prehranjivanja. Ona omoguava veliku kompaktnost
cjelokupne konstrukcije usisno-izdubnog sistema, male dimenzije i
vrlo dobro prilagodjavanje optoj konturi motora. Naravno izduvna
instalacija zajedno sa turbo-kompresorom mora biti vrlo briljivo
konstruktivno izvedena, da se i kod veih uglova prekrivanja ventila
ne bi izazvali nepovoljni efekti na kvalitet ispiranja i punjenja
cilindara, pogotovo kod niih brzinskih reima i punom
optereenju.
12.4 Dodatni uredjaji za smanjenje emisije toksinih komponenti i
buke
12.4.1 Ureaji za smanjenje emisije toksinih gasova
U usisnu i izduvnu instalaciju se ugrauju dodatni ureaji za
smanjenje toksinih komponenti CO, NOx, nesagorjelih CxHy i
jedinjenje olova kod oto motora, NOx, adji i nesagorjelih CxHy kod
dizel motora. Pri ugraivanju ovih dodatnih ureaja, kao i kod
uvoenja posebnih mjera kojima se eli uticati na proces
sagorijevanja, da bi se smanjila emisija toksinih gasova, treba
strogo paziti da se time ne utie bitno na njegove ostale
karakteristike.
Nastojanja da se direktnim uticajem i regulacijom procesa
sagorijevanja smanji formiranje toksinih supstanci, dala su do
danas samo djelimino zadovoljavajue rezultate. Da bi se smanjila
emisija NOx kod oto motora, a NOx i adji kod dizel motora, moe da
se primijeni:
- vanjska recirkulacija produkata sagorijevanja i
- dodavanje vode u ulazni zrak.
Recirkulacijom, tj. vraanjem jednog dijela izduvnih gasova
ponovo u cilindar motora, postie se vrlo razliit uticaj na proces
sagorijevanja, zavisno da li se ono odvija sa vikom ili manjkom
zraka, u vidu prethodno izmijeanog ili difuzijskog plamena i dr.
Jedan od efekata recirkulacije je smanjenje vrne temperature
plamena i smanjenje lokalnog ekvivalentnog odnosa. Oba ova faktora
utiu na mehanizam formiranja NOx, ime dolazi do smanjenje njegove
emisije uz samo neznatno smanjenje snage, ako recirkulacija ne
prelazi 40%.
Masa recirkulisanih izduvnih gasova, odnosno stepen
recirkulacije je zavisan od optereenja, zbog toga ureaj za
recirkulaciju mora obavezno da sadri i ureaj za regulaciju. Kao
primjer na slici 248. ematski je prikazan ureaj za recirkulaciju
gasova na oto motoru.
Sl. 248 ematski prikaz uredjaja za recirkulaciju izduvnih gasova
sa regulatorom protoka
Na dizel motorima recirkulacija produkata sagorijevanja, osim na
smanjenje emisije NOx, pozitivno
utie i na smanjenje emisije ai.
U posljednje vrijeme se pokuava uvesti direktan uticaj na proces
sagorijevanja, dodavanjem vode. Naini dodavanja su vrlo razliiti i
moe da se primjenjuje: ubrizgavanje vode u svjee punjenje na ulazu
u cilindar, ubrizgavanje vode u toku kompresije, ili se voda dodaje
u visokotlani dio gorivu i ubrizgava se kao emulzija vode i goriva.
Svaki od spomenutih naina dodavanja vode ima vrlo razliit uticaj na
proces sagorijevanja i ulaenje u ove detalje prevazilazi obim
razmatranja predvien u sklopu ove take.
Druga grupa uredjaja na izduvnoj instalaciji je predviena za
dekontaminaciju izduvnih gasova naknadnim tretmanom. Prema nainu na
koji se gasovi tretiraju, ovi uredjaji se mogu podijeliti u
nekoliko grupa, kao npr.:
- Ureaji za dodatno sagorijevanje CO i nesagorjelih CxHy.
- Ureaji za dekontaminaciju, naknadnom hemijskom reakcijom uz
prisustvo katalizatora.
- Ureaji za odstranjivanje vrstih estica, filtriranjem.
Naknadno sagorijevanje CO i CxHy daje CO2 i H2O. Obezbijediti
treba da je prisutna dovoljna koliina oksidanta i da se reakcije
obave u relativno kratkom vremenu, prilikom strujanja gasova kroz
reaktor. Da bi dolo do zapalenja i odvijanja reakcija oksidacije
temperatura gasova mora biti u reaktoru vea od 500 C.
Da bi se dobio uvid u konstruktivnu koncepciju reaktora za
naknadno sagorijevanje CO i CxHy u izduvnim gasovima na slici 249.
je prikazan termo-reaktor. Dodatni zrak za sagorijevanje dodaje se
pomou pumpice sa strane.
Sl. 249 ematski prikaz termo-reaktora za naknadno
sagorijevanje
izduvnih gasova iz oto motora
Smjetaj katalizatora i koncepcija njegove konstrukcije, koja
treba da obezbijedi potpunost heterogene hemijske reakcije (kao:
temperatura, vrijeme zadravanja gasova u reaktoru, dodir gasova sa
povrinom katalizatora i dr.) praktiki se realizuje na razne naine.
Na slici 250 su prikazane kao primjer dvije
a) sa radijalnim protokom gasova,
b) sa aksijalnim protokom gasova
Sl. 250 Konstruktivna izvedba i smjetaj reaktora za
dekontaminaciju
izduvnih gasova pomou katalizatora
izvedbe reaktora sa katalizatorom. Na slici 250 a) katalizator
je smjeten u, tzv. ekspanzioni sud. Gasovi struje kroz rupice u
dovodnoj cijevi i u zidovima ekspanzionog suda. Prolazom radijalno
kroz sloj katalizatora obezbjeuje se potrebno vrijeme za hemijsku
reakciju. U izvedbi pod b) vrijeme dodira se obezbjeuje aksijalnom
debljinom sloja katalizatora. Posljednji ureaj je naroito podesan
za smjetaj na izduvnu cijev, koja prolazi ispod patosa
automobila.
12.4.2 Uredjaji za smanjenje buke motora
Naelno moe da se smatra da buka koja potie od motora dolazi od
triju glavnih izvora:
- od izduvavanja,
- usisavanja i
- mehanike buke.
Na izlazu iz izduvne cijevi motora, pulzacije pritiska gasnog
stuba se kao buka emituju dalje u atmosferu. Ugradnjom na izduvnu
cijev priguivaa buke, postie se, da do rezonancije dolazi samo na
odredjenim frekvencijama viih harmonika i takvom amplitudom, da
ukupna buka ne stvara osjeaj nelagodnosti.
Izvori buke koja nastaje kod usisavanja su, osiclacije pritiska
zraka, odnosno smjese, kada ona struji kroz preista, karburator,
usisnu cijev i oscilacije gasnog stuba u cilindru motora prilikom
punjenja. Isto tako i kod brzog zatvaranja ventila, gasni stub u
usisnoj instalaciji nastavi sa oscilovanjem. Mehanizam nastanka
buke prilikom usisavanja je vrlo kompleksan i zbog toga se taj dio
buke vrlo teko priguuje na zadovoljavajui nivo.
Dio mehanike buke nastaje isto tako pri sjedanju ventila,
klackalica, lananog prenosa, rada zupanika i slino. Dio buke potie
i od sagorijevanja, zbog brzog porasta pritiska u toku II faze. Ova
buka se najee pojavaa prolazom zvuka kroz kuicu motora, vibracijom
poklopaca, korita itd., tj. kroz materijal.
Nastala buka od svakog pojedinog izvora i spektrum njezine
raspodjele u podruju frekvencija zavisi od brzinskog reima i
optereenja motora. Osnovni zadatak priguivaa buke je da smanji opti
nivo buke na veliinu koja se moe tolerisati i da filtrira
oscilacije odredjenih frekvenci i amplituda. Ovaj zadatak se
ostvaruje promjenom karakteristika oscilacija pritiska prije
njihovog prenoenja u atmosferu, naravno sa preduslovom da to ne
izaziva remeenje performansi motora.
Smanjenje buke se zasniva na nekoliko optih fizikih
principa:
- priguenju odredjenih pojaseva u spektru,
- promjenom amplituda i frekvenci oscilovanja pojedinih
sastavnih komponenti izvora buke,
- razbijanjem, tj. viestrukim odbijanjem zvunih talasa,
stvaranje oscilovanja difuznog karaktera,
priguenjem interferencijom talasa pojedinih frekvenci i dr.
Konstruktivne izvedbe priguivaa buke koji se baziraju na gore
pomenutim principima prikazane su ematski na slici 251. Navedenim
priguivaima, buka treba da se smanji na nii nivo, koji se moe
tolerisati.
a) apsorpcijom,
b) ekspanzijom izduvnih gasova,
c) bonim rezonatorom,
d) suavanjem presjeka (isto prolazom
kroz rupice zidova),
e) interferencijom zvunih talasa
Sl. 251 Naini priguivanja buke od motora
U sluaju prikazanom pod e), se izborom odgovarajuih dimenzija
vremenski podeava odbijanje talasa, tako da na pojedinim mjestima u
priguivau dolazi do preklapanja pobudnih i reflektovanih talasa, to
dovodi do njihove interferencije i djeliminog ponitavanja.
Ugradnja priguivaa buke na usisni ili izduvni sistem, koji su
bili prethodno podeeni tako da gasni stub oscilira pema unaprijed
odredjenoj dinamici, sigurno dovodi do odredjenih poremeaja. Ovo je
posljedica promjene graninih uslova na poetku ili na kraju cijevne
instalacije. Osim toga dolazi i do poveanja strujanih gubitaka zbog
dodatnih aerodinamikih otpora. Prvi uticaj mijenja dinamiku
oscilovanja, tj. amplitudu i frekvencu na mjestu ispred usisnih i
iza izduvnih ventila ili kanala (kod dvotaktnih motora). Sve to se
odraava na smanjenje koeficijenta punjenja motora, to se posredno
odraava i na ostale efektivne pokazatelje motora.
Pri razvoju novih i poboljanju postojeih konstrukcija priguivaa
buke i uredjaja za dekontaminaciju produkata sagorijevanja, se
prema tome mora teiti za tim, da se njihovom ugradnjom na usisnu
ili izduvnu instalaciju bitno ne pogoraju efektivni pokazatelji
motora, kao to su njegova snaga i specifina potronja goriva
(ekonominost).
13 PREIAVANJE ULJA, GORIVA I ZRAKA
13.1 Svrha preiavanjaOsnovni zadatak preistaa, koji se nalaze u
sklopu pojedinih instalacija, je da iz fluida izdvajaju nepoeljne
mehanike i hemijske neistoe, a kod ulja i goriva i produkte
oksidacionih promjena (naftanske i mineralne kiseline, smole,
asfalt, vodu, sumpor i dr.). Mehanike neistoe dospijevaju u zrak iz
okoline i njegova istoa na ulazu u motor zavisi od vrste puta,
odnosno njegove podloge po kome se automobil kree i od visine iznad
nivoa terena na kojoj se zrak usisava.
U gorivo i mazivo, mehanike neistoe dospijevaju u toku
proizvodnje, uskladitenja, transportovanja, rukovanja i u toku rada
motora. vrste estice dolaze u tene fluide i uslijed mehanikog
troenja materijala. Do hemijskih promjena goriva i ulja dolazi ve u
toku stajanja, a pogotovo pod dejstvom temperature, svjetlosti i
kiseonika iz zraka. Svi ovi uticaji su naroito pojaani u toku rada
motora.
Mehanike neistoe su po svom hemijskom sastavu, fizikim osobinama
i dimenzijama (0,5 do 30 (m) vrlo razliite. Sitne vrste estice,
koje esto dostiu tvrdou kvarca, su pogotovo opasne, jer izazivaju
lokalna oteenja, duboke risove i eroziju veih povrina. Njihov
uticaj na odvijanje pojedinih procesa, na rok trajanja dijelova, je
naroito velik na instalacijama za ubrizgavanje goriva, siscima
rasplinjaa, sklopu klip-cilindar i slino. Na automobilskim
motorima, preistai su konstruisani tako da izdvajaju mehanike
neistoe, pa e u daljnjem tekstu biti prvenstveno govora o tim
preistaima. Problem hemijskog preiavanja je prisutan kod velikih
stabilnih i brodskih motora.
13.2 Podjela i konstrukcija preistaa
13.2.1 Preistai za ulje
Brzina prljanja ulja moe da se ocijeni na osnovu nie navedenih
prosjenih vrijednosti. Brzina nagomilavanja u benzinu
nerastvorljivih estica je svedena na km puta i nominalnu efektivnu
snagu motora:
- za oto motore ugradjene na osobni automobiloko 0,3 (mg/km
kW)
- za dizel motore ugradjene na autobuse i kamione0,4 0,7 (mg/km
kW)
- sporohodne dizel motore
0,7 1,4 (mg/km kW)
Prema nainu odstranjivanja neistoa, preistai mogu da se dijele
na:
- mehanike,
- apsorbcione,
- hidrodinamike,
- kombinovane
- magnetne.
Mehaniki preistai odstranjuju iz ulja vrste estice njihovim
fizikim zadravanjem. Ulje prolazi kroz uske kanale koji su takvih
dimenzija, da vee estice ne mogu prolaziti. Prema nainu djelovanja
oni se dalje dijele na dubinske i povrinske.
Apsorbcioni preistai ne zadravaju samo mehanike estice, nego
apsorbuju slobodne kiseline, alkalije, vodu u ulju i dr., tj. vre
hemijsko i mehaniko ienje ulja.
Mehaniki preistai se obino sastoje iz tijela u koga je smjeten
filtrirajui element i prelivni ventil, koji u sluaju prevelikih
otpora preistaa otvara prolaz i direktno proputa ulje u
instalaciju. Filtrirajui element se povremeno vadi radi ienja ili
se zamjenjuje sa novim.
Lamelasti tip mehanikog preistaa je prikazan na slici 252.
1 trn, 2 prelivni ventil, 3 ruica za pomjeranje lamela pri
ienju,
5, 4 lamela, 6 strugai, 7 trn-nosa lamela
Sl. 252 Lamelasti tip mehanikog preistaa za ulje
Filtrirajui element se sastoji iz paketa poredanih filtrirajuih
i odstojnih ploica. irina kanala kroz koje ulje protie zavisi od
debljine odstojnih ploica i kree se u granicama od 0,03 do 0,15 mm,
ime je odredjena i veliina estica u ulju, koje preista zadrava.
Pravac kretanja ulja je prikazan strelicama.
U ovu grupu spadaju i preistai sa elementima izradjenim od
vlakana, specijalnog impregniranog papira, tekstilnog materijala i
filca. Obino se takav element zamjenjuje poslije odredjenog broja
asova rada motora.
Na motorima za vozila najvie se koriste preistai sa elementima
iz filca i impregniranog filter papira. Posljednji predstavljaju
tipine povrinske preistae, jer se odvajanje neistoe vri pri prolazu
ulja kroz tanku pregradu. Vijek filcanih preistaa je neto dui od
papirnih, ali je zato kod posljednjih osjetno bolji kvalitet
preiavanja. Neke vrste filtirajuih elemenata koji se ugradjuju u
preistae motora za vozila, prikazani su na slici 253.
a) i b) povrinski preistai sa impregniranim tekstilom (a) i
filter papirom (b),
c) - dubinski preista sa filcom
Sl. 253 Filtrirajui elementi za preistae
Osnovni element hidrodinamikih preistaa je rotor koji se okree
sa 5.000 do 10.000 o/min. Djelovanjem centrifugalne sile mehanike
estice, koje sa uljem dospijevaju u rotor, odbaene su ka zidovima
rotora, te se ovdje nagomilavaju u vidu vrsto sbijene mase. Rotor
dobija pogon preko direktne veze sa motorom putem zupastog prenosa
ili djelovanjem reakcije mlaza ulja koji pod pritiskom istie iz
mlaznica na rotoru.
Hidrodinamiki preistai imaju slijedee prenosti:
1. nije potrebno vriti zamjenu elemenata,
2. sposobnost preiavanja je nekoliko puta bolja u odnosu na
mehanike preistae,
3. svojstva preiavanja u radu motora vrlo sporo opadaju, jer se
talog nagomilava u rotoru,
4. sposobnost proputanja preistaa ne zavisi od koliine
taloga.
13.2.2 Preistai za goriva
Osnovni zadatak preistaa za goriva je izdvajanje mehanikih
neistoa i vode. Na motorima sa karburatorom je dovoljno ako se vri
grubo preiavanje i izdvajanje estica ije dimenzije su vee od 0,1
mm. Na gorivnim instalacijama sa ubrizgavanjem goriva, mora se
izvriti fino preiavanje goriva i izdvajanje estica veliine iznad 1
(m.
Za grubo preiavanje slue preistai sa sinterovanim keramikim
ploama. Konstrukcija takvog preistaa je prikazana na slici 254.
Filter je sastavljen od metalokeramikih ploa razdvojenih
aluminijumskim prstenovima i navuenih na perforiranu metalnu cijev,
koja se sa gornje strane uvre u nepokretno tijelo preistaa.
1 keramike ploe, 2 Al prsten, 3 metalna cijev, 4 prelivni
ventil, 5 tijelo
Sl. 254 Preista sa keramikim umetkom
Kao kod preistaa za ulje, danas se sve ee koriste preistai za
gorivo sa filtrirajuim umetkom od impregniranog papira (sl. 255).
Preistai mogu biti ugraeni u instalaciju za napajanje gorivom na
vie naina:
Sl. 255 Preista za gorivo sa filtrirajuim umetkom od
impregniranog papira
1. Direktno na spremniku za gorivo, to pogotovo oteava odravanje
i zamjenu filtirajueg elementa, ali nije potrebno posebno tijelo
preistaa.
2. Preista je ugraen na prikljunu cijev spremnika za gorivo.
3. Preista je smjeten ispred pumpe za gorivo, to je najee sluaj
kod instalacija na dizel-motoru. Sklop se sastoji od dvaju
preistaa: grubog i finog i prelivnog ventila.
4. Preista se nalazi ispred karburatora, odnosno ispred glavnog
siska.
Kod stabilnih motora, koji su stalno u pogonu upotrebljavaju se
specijalni preistai dvojnici, koji omoguavaju da se jedan preista
iskljui iz pogona, kada se zamjenjuje filtirajui element.
13.2.3 Preistai za zrak
Motori sa unutranjim sagorijevanjem u toku svoga rada usisavaju
znatnu koliinu zraka iz okolne atmosfere u kojoj lebde vee koliine
sitnih estica praine.
Koliina praine u zraku zavisi od uslova u kojima radi motor.
Npr. sadraj praine u zraku pri kretanju automobila u gradu, odnosno
pri kretanju po putevima prvog reda, moe da se kree u granicama
0,00025 do 0,001 (g/m3), a pri kretanju po nenabijenom (seoskom)
putu koncentracije su u granicama 0,01 do 0,02 (g/m3).
Zbog velike razlike u gustini izmedju vrstih estica i gasa, za
njihovo izdvajanje iz zraka mogu da se koriste i drugi fiziki
efekti, koji se nisu mogli upotrijebiti za izdvajanje vrstih estica
iz tenosti. Znai osim fizikog zadravanja estica na prolazu, kroz
uske kanale, estice se mogu izdvajati iz zraka inercionim i
gravitacionim efektom. Tako se javljaju inercioni, ciklonski
preistai, kod kojih se vrste estice izdvajaju djelovanjem
centrifugalne sile, ili isti inercioni preistai, kada se estice
izdvajaju djelovanjem sile inercije pri naglom skretanju, odnosno
promjeni smjera strujanja gasa.
Za fiziko zadravanje estica se koristi filc, tekstil, papir i
drugi materijal. Ovi umeci mogu da budu suhi ili mokri. Kod
posljednjih je efekat i kvalitet (manje dimenzije izdvojenih
estica) izdvajanja poboljan.
Na osnovu naprijed reenog, preistai se prema nainu izdvajanja
estica mogu podijeliti na slijedee tipove:
a) preistai sa suhim filtrirajuim umetkom,
b) preistai sa mokrim filtrirajuim umetkom,
c) inercioni i ciklonski preistai,
d) preistai sa uljnim kupatilom i
e) preistai koji predstavljaju kombinaciju dvaju naprijed
navedenih tipova
(npr. inercioni sa siltrirajuim elementom).
Kao primjer je na slici 256 prikazan preista sa suhim
filtrirajuim elementom ugraenim u metalno kuite. Element se
povremeno mijenja. Radi poveanja povrine, element se izrauje u vidu
harmonike od tankog filca, tekstila, sintetikog materijala i
impregniranog papira. Posljednji se danas sve vie i ee koriste,
pogotovo za ugradnju na preistau motora za osobne automobile.
Sl. 256 Preista za zrak sa suhim umetkom od impregniranog
papira i metalnim kuitem. Strelica pokazuje put zraka
U toj vezi treba da se napomene, da je usisavanje zraka praeno
umom. Preistai motora na osobnim automobilima se zbog toga
snabdijevaju sa priguivaima uma, koji se sa preistaima zraka
spajaju u jednu cjelinu. Pri priguivanju uma naroitu ulogu igra
materijal elementa. Filcani uloci su pogotovo dobri priguivai buke
visokih frekvenci, a um niskih frekvenci se priguuje u jednoj ili
vie komora u tijelu preistaa.
Ciklonski i inercioni preistai se upotrebljavaju na dizel
motorima za kamione i na traktorima, kada se oekuje da e motor
raditi u atmosferi sa dosta visokom koncentracijom praine u
zraku.
Po svom obliku inercioni preistai su cilindrini, relativno
visoki i zbog toga zahtijevaju dosta mjesta za smjetaj na motoru,
to moe da se smatra kao negativna osobina ovih preistaa.
Kod preistaa sa uljnim kupatilom (sl. 257) zrak koji ulazi u
preista struji iznad ulja, odnosi sobom sitne kapljice ulja, koje
kvase i ispiraju filtrirajui umetak. Vee estice ispadaju iz struje
zraka prilikom njegovog skretanja iznad ulja. Kod pravilnog
odravanja je dovoljno ako se samo povremeno mijenja ulje u
preistau. Pri tome treba strogo paziti da se ulje sipa samo do
odreenog nivoa, kako ga zrak ne bi odnosio u motor.
a kada za ulje starije izvedbe, b kada za ulje novije izvedbe, A
i B su uski prolazi
1 kada za ulje, 2 filtrirajui element, 3 prelazni dio, 4, 5, 6
zaptivke,
7, 8 navrtka i stezni zavrtanj, 9 dovodna cijev instalacije za
ventilaciju motorske kuice,
10 vodei prsten, 11, 12 komore kade za ulje, 13 cijev, 14
prirubnica za montau na motor
Sl. 257 Preista zraka sa uljnim kupatilom
_1002435135.unknown
_1002435138.unknown
_1002435139.unknown
_1002435137.unknown
_1002435131.unknown
_1002435133.unknown
_1002435134.unknown
_1002435132.unknown
_1000552658.unknown
_1002435129.unknown
_1002435130.unknown
_1002435128.unknown
_1000552948.unknown
_985966418.unknown
_1000552489.unknown
_982222659.unknown