Ubrizgavanje Goriva Kod Dizel Motora

14. Ubrizgavanje goriva kod Dieselovog motora XIV-1 Mahalec, Lulić, Kozarac: Motori s unutarnjim izgaranjem (2005-06-02)

14_MSUI_Diesel_ubrizgavanje_4f_za_predavanje.doc

14. UBRIZGAVANJE GORIVA KOD DIESELOVOG MOTORA

14.1. UVOD

Priprema gorive smjese u najvećoj mjeri utječe na potrošnju goriva, emisiju štetnih tvari u ispušnim plinovima i na buku izgaranja Dieselovog motora. Na pripremu gorive smjese ima veliki utjecaj uređaj za ubrizgavanje goriva čiji su glavni sastavni dijelovi:

• viskotlačna pumpa za ubrizgavanje goriva, • visokotlačni cjevovodi i • brizgaljke.

Više značajnih veličina utječe na pripremu gorive smjese i na tijek izgaranja u motoru. To su: • početak dobave i početak ubrizgavanja • trajanje i tijek ubrizgavanja (“zakon ubrizgavanja”) • tlak ubrizgavanja • smjer i broj mlazeva goriva • višak zraka i njegovo vrtloženje u cilindru.

Da bi mogao obavljati svoje zadaće, uređaj za ubrizgavanje je opremljen s dva regulatora koji mogu biti mogu biti mehanički ili elektronički. To su:

• regulator predubrizgavanja ili regulator početka ubrizgavanja: uzima u obzir zakašnjenje ubrizgavanja i zakašnjenje paljenja,

• regulator brzine vrtnje motora: štiti motor od brzinskog preopterećenja, a ako je sverežimski tada i održava namještenu brzinu vrtnje.

Pored toga, uređaj za ubrizgavanje mora omogućiti i upravljanje snagom motora, odnosno njenu regulaciju. I ovi uređaji mogu biti mehanički ili elektronički.

UREĐAJI ZA UBRIZGAVANJE GORIVA Tijekom zadnje dekade dvadesetoga stoljeća Dieselov motor s izravnim ubrizgavanjem i u automobilskoj je industriji preuzeo vodstvo, zahvaljujući nižoj potrošnji goriva od motora s komorom, i tako se još jednom potvrdio kao najekonomičniji toplinski stroj uopće. Istovremeno s ovim prodorom, pod pritiskom sve strožih propisa o dozvoljenoj štetnoj emisiji ispuha, uvedeni su elektronički sustavi regulacije ubrizgavanja goriva i rada cjelokupnog motora poznati pod skraćenim nazivom EDC (engl. Electronic Diesel Control). Kod njih su čisto mehanički upravljački uređaji1 i pojedini sklopovi zamijenjeni mehatroničkim regulatorima pri čemu su u svojim osnovnim oblicima zadržane postojeće mehaničke pumpe za ubrizgavanje. Konačno se 1997. godine kao rezultat visokog stupnja razvoja na mnogim tehničkim područjima pojavio na motorima s izravnim ubrizgavanjem tada novi sustav za ubrizgavanje goriva Common Rail.

Treba napomenuti da novi uređaji za ubrizgavanje omogućuju znatno nižu potrošnju goriva i daleko nižu štetnu emisiju ali su i za red veličine osjetljiviji na čistoću goriva. I najmanje količine vode i taloga u gorivu pogubne su za pumpe novih motora s izravnim ubrizgavanjem, dok bi u starima, s komorom, prošle neopaženo i bez ikakvih posljedica.

1 Iako je za ove mehaničke uređaje uobičajen naziv regulatori, oni to zapravo nisu jer im nedostaje povratna

veza s informacijom o količini ubrizganoga goriva. Što se tiče informacije o brzini vrtjne, od mehaničkih regulatora nju daje samo sverežimski regulator.



TLAKOVI UBRIZGAVANJA I BROJ MLAZOVA Stalna težnja za što potpunijim izgaranjem i što manjom količinom čestica u ispušnim plinovima dovodi do sve većih tlakova ubrizgavanja. Naime, čestice se najvećim dijelom sastoje od čađe, odnosno neizgorjelog ugljika. Ako su tlakovi ubrizgavanja veći, kapljice goriva su manje, izmiješanost sa zrakom je bolja i izgaranje je potpunije, potrošnja i štetna emisija su niže a količina čađe je manja. Međutim, nepoželjna posljedica visokih tlakova ubrizgavanja, odnosno jako sitnih kapljica goriva je velika brzina izgaranja koja dovodi do naglog porasta tlaka u cilindru. To opet ima za posljedicu veliku buku. Jedino rješenje bilo je dvofazno ubrizgavanje kod kojega se u cilindar najprije ubrizgava mala količina goriva u obliku fine maglice a potom ide jaki glavni mlaz. Ovakvim predubrizgavanjem i izgaranjem male količine goriva poveća se tlak i temperatura u cilindru pa izgaranje glavne količine započinje kod višega tlaka. Zadrži li se najveći tlak na istoj visini, gradijent porasta tlaka Δp/Δα (MPa/°KV) je niži pa je i buka izgaranja manja. Prve konstrukcije koje s u omogućile dvofazno ubrizgavanje bile su brizgaljke s dvije opruge (slika 14.13.). Sredinom 1990-ih u serijsku su proizvodnju puštene i pumpebrizgaljke drugačije konstrukcije (slika 14.16.), koje su također omogućavale dvofazno ubrizgavanje. Najveću slobodu u pogledu broja ubrizgavanja u jednom radnom ciklusu pruža sustav Common Rail koji u početku radi samo s odvojenim predubrizgavanjem a od 2003. g. kod novih motora s višestrukim ubrizgavanjem goriva u jednom radnom ciklusu u cilju uspješnog smanjivanja buke izgaranja.

Ukratko, najdjelotvornije mjere za smanjenje štetne emisije i potrošnje goriva su veliki tlakovi ubrizgavanja i brizgaljke s više mlazova, a višestruko ubrizgavanje goriva u jednom radnom ciklusu za smanjivanje buke izgaranja.

Motori s komorom Kod motora s ubrizgavanjem u komoru, najveći tlak ubrizgavanja iznosio je početkom 1990-ih 300 bar a oko 2000. g. na kraju njihova razvoja dostigao je 450 bar. Veći tlakovi ovdje ne donose nikakve prednosti zbog malog volumena komore a donose probleme u pogledu brtvljenja visokotlačnoga dijela uređaja. Za ubrizgavanje se primjenjuje brizgaljka sa čepom koja ima samo jedan mlaz.

Motori s izravnim ubrizgavanjem Broj mlazova kod osobnih vozila i kamiona iznosi 4 do 5 kod motora Euro 1, odnosno od 5 do 8 mlazova 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 začepljenja brizgaljke velika, pa se zbog toga u sustav napajanja motora gorivom ugrađuju fini filtri.

Tlak ubrizgavanja pokazuje tendenciju stalnog porasta. Iako je kod mehaničkog ubrizgavanja određen konstrukcijom brizgaljke, on ustvari ovisi o mogućnostima pumpe za ubrizgavanje i kod motora cestovnih vozila na kraju 2003. g. iznosi :

• kod redne pumpe (njem. Reiheneinspritzpumpe) bar 1200max ≈p

• kod razdjelne pumpe (njem. Verteilereinspritzpumpe) bar 1850max ≈p

• kod pumpebrizgaljke (njem. Pumpedüse) bar 2100max ≈p

• kod ubrizgavanja sa spremnikom pod tlakom - Common-Rail bar 1800max ≈p .

Iako su veliki tlakovi ubrizgavanja veoma povoljni za čisto izgaranje, oni imaju i negativne posljedice po ljudsko zdravlje. Naime, zbog vrlo dobrog raspršivanSja kapljice goriva su jako sitne pa su jako sitne i čestice čađe u ispušnim plinovima motora. Kod udisanja te se



mikročestice uvlače duboko u pluća i tamo ostaju, izazivajući kancerogena i druga oboljenja.

14.2. PUMPA – VISOKOTLAČNI CJEVOVOD - BRIZGALJKA Kod ovog se uređaja primjenjuje redna ili pojedinačna pumpa, ili pak razdjelna pumpa, spojena visokotlačnim cjevovodom s brizgaljkom. Osnovu pumpe čini pumpni element s razvodnim klipom koga pokreće brijeg bregastoga vratila koje dobiva pogon od koljenastoga vratila (kod 4T-motora: 1:2: BVKV =nn ). Zakretanjem klipa pumpe pomoću ozubljene regulacijske poluge na koju djeluju papučica snage i mehanički centrifugalni regulator ili mehantronički postavni član (aktuator) spojen s pedalom, mijenja se količina ubrizganoga goriva. Zakretanjem bregastog vratila pumpe u odnosu na pogonski zupčanik sparen s koljenastim vratilom mijenja se početak ubrizgavanja. Kod starijih konstrukcija regulacija1 je mehanička a kod novijih elektronička.

14.2.1. Redna ili pojedinačna pumpa

Slika 14.1. Shema uređaja: klipna pumpa – visokotlačni cjevovod – brizgaljka (lijevo) i ugradnja na motoru.

Slika 14.2. Shema uređaja za napajanje Dieselovog motora s rednom pumpom za ubrizgavanje s mehaničkim regulatorima. Oznake: (1) spremnik goriva, (2) dobavna pumpa s ručnom pumpom za odzračivanje vodova goriva, (3) pročišćavač goriva, (4) visokotlačna redna pumpa za ubrizgavanje, (5) regulator početka ubrizgavanja, (6) regulator brzine vrtnje motora, (6a) poluga snage vezana na regulacijsku polugu u pumpi, (7) brizgaljka, (7a) visokotlačni cjevovodi, (8) povrat propuštenoga goriva u spremnik, (9) žarnica za hladni start motora, (10) akumulator, (11) prekidač za uključivanje žarnica za hladni start motora, (12) upravljački uređaj za žarnice za hladni start.

6a

Shema za

kolokvij i ispit

Označene slike treba znati SKICIRATI.

Ostale treba znati OBJASNITI na

usmenom ispitu.

DOPUNITI SLIKU I POTPIS



14.2.1.1. Zakašnjenje ubrizgavanja

CPp

Ep

CBp

Bh

V&

Slika 14.3. Zakašnjenje ubrizgavanja u uređaju: klipna pumpa – viskotlačni cjevovod – brizgaljka. Zakašnjenje je vremenski razmak od početka dobave PD (lijevo, gore) do početka ubrizgavanja PU (lijevo, dolje). U visokotlačnoj klipnoj pumpi količina ubrizganog goriva se mijenja zakretanjem klipa (4) pomoću nazubljene regulacijske poluge (5). Početak dobave PD počinje kada klip (4) svojim gornjim bridom zatvori otvore za dovod goriva (2) na cilindru (1) pumpnog elementa i traje sve dok razvodni brid (3) ne otvori donji rub otvora (2) (“djelotvorni hod klipa”).

Shema za

kolokvij i ispit

Shema za

kolokvij i ispit



Tok tlaka u brizgaljci se znatno razlikuje od toka tlaka u pumpnom elementu a te su razlike uzrokovane elementima koji sudjeluju u ubrizgavanju: brijeg, pumpni element, ventil za rasterećenje, visokotlačni cjevovod i brizgaljka. Kod viših brzina vrtnje naročito veliko zakašnjenje ubrizgavanja uzrokuje dugački visokotlačni cjevovod u kojem 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, visokotlačni cjevovodi se izrađuju od posebnih, preciznih cijevi i svi moraju biti iste duljine. U tom je pogledu bolji pumpabrizgaljka kod koje nema visokotlačnog cjevovoda.

Trajanje ubrizgavanja je nešto kraće kod motora s izravnim ubrizgavanjem gdje su tlakovi ubrizgavanja nekoliko puta veći (kod nazivne brzine vrtnje: 25...30ºKV) nego kod motora s komorom (35...40ºKV).

14.2.1.2. Zakašnjenje paljenja Zakašnjenje paljenja je vremenski razmak između početka ubrizgavanja (PU) i početka izgaranja (PI). Ono nastaje zbog toga što je potrebno izvjesno vrijeme da se prve ubrizgane kapljice goriva zagriju i ispare te se pomiješaju sa zrakom u smjesu pogodno za upaljivanje. Zakašnjenje paljenja ovisi o sklonosti goriva ka upaljivanju, o kompresijskom omjeru, o temperaturi zraka, o raspršenosti goriva i o strujanju u 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. Međutim, ako je zakašnjenje veće (2/1000 s), upaljivanje započinje prekasno pa se prije početka izgaranja u cilindru nakupi više goriva i ono nakon upaljivanja prebrzo izgori. To izaziva naglo povećanje tlaka praćeno tvrdim radom, odnosno glasnim lupanjem motora.

Slika 14.4. Zakašnjenje paljenja u indikatorskom dijagramu.

14.2.1.3. Regulatori Regulator predubrizgavanja Zakašnjenje paljenja 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 ubrizgavanja.



Slika 14.5. Centrifugalni regulator predubrizgavanja.

Vanjski pogonski zupčanik je učvršćen na kućište regulatora (2) i spregnut s radilicom 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 stišću opruge i razmiču se, pa zakreću glavčinu bregastog vratila u smjeru okretanja, u odnosu na zupčanik. To znači da pri većoj brzini vrtnje ubrizgavanje počinje ranije, što i je zadaća regulatora.

Regulator brzine vrtnje Opasnost od brzinskog preopterećenja. 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 vrtnje. Zato regulator iznad nazivne brzine vrtnje naglo smanjuje količinu ubrizgavanoga goriva i ne onemogućuje povećanje brzine vrtnje iznad nmax.

100 % opterećenja Me

~ 3n n nmax Slika 14.6. Regulator brzine vrtnje štititi Dieselov motor od brzinskog preopterećenja.

Postoje dvije vrste regulatora s obzirom na zadaće koje obavljaju (slika 14.7.):

dvorežimski regulator: ograničava najveću (da se motor ne razleti) i najmanju brzinu vrtnje (da se ne zaustavi)

sverežimski regulator: ograničava najveću i najmanju brzinu vrtnje te još održava i namještenu brzinu vrtnje bez obzira na opterećenje (npr. kod motora za pogon električnih generatora izmjenične struje).

Shema za

kolokvij i ispit



Puna linija (a) prikazuje ovisnost pomaka regulacijske poluge u pumpi za ubrizgavanje o brzini vrtnje kad je papučica snage u položaju punog opterećenja, a crtkane linije ispod nje prikazuju tu ovisnost pri različitim konstantnim položajima papučice (b, …, f) pri djelomičnom opterećenju. Mijenja li se narinuti moment, odnosno opterećenje motora a papučica snage ostaje u istom položaju, tada se radna točka (T) pomiče po odgovarajućoj crtkanoj liniji (kod punog opterećenja po punoj liniji) a regulacijska poluga zauzima položaje koji odgovaraju tim točkama. Oznake: PH – točka praznog hoda; +K – pozitivna kompenzacija količine ubrizganoga goriva u gornjem području brzine vrtnje; R – područje djelovanja regulatora; NeR – neregulirano područje.

Brzina vrtnje motora

Poma

k reg

ulacij

ske p

oluge

nmin nmax

a b

c d

e

R R NeR

+K

PH

T

Brzina vrtnje motora

Poma

k reg

ulacij

ske p

oluge

nmin nmax

af

R

+K

PH

e d c b

T

Slika 14.7. Značajke dvorežimskog regulatora (lijevo) i sverežimskog (desno).

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 n (ovisno o regulatoru). Bitno: otvoreni regulacijski lanac bez povratne veze. Jednostavnom postavnom veličinom (položajem papučice snage) 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 1).

Elektronička regulacija EDC (EDC – Electronic Diesel Control): računalo (kompjuter) regulira količinu goriva (mG), početak i kraj ubrizgavanja (°KV) 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 stvarne vrijednosti. Rezultat: zadovoljavanje najstrožih normi o dopuštenoj štetnoj emisiji ispušnih plinova (Euro 3 i Euro 4).

Shema za

kolokvij i ispit



Elektr.

računaloRegulatorpoložaja

Pumpa zaubrizgav.goriva

Motori

vozilo

Unazivno

-

Brzina vrtnje

motora

mG, °KV

Trenje

Regulacijski pomak izvršnog elementa za količinu goriva

Davač položaja

pedale gasa

Regulacijski krug položaja izvršnog elementa

za količinu ubrizgavanoga goriva

Brzina vrtnjemotora

Ustvarno

Temperature i tlakovi, protoci, pomaci, brzine, ...

Slika 14.8. Onovna shema elektroničke regulacije ubrizgavanja goriva kod Dieselova motora.

14.2.1.4. Elektronički regulacijski uređaj - EDC Elektronički regulacijski uređaj EDC uzima u obzir čitav niz radnih parametara motora a može se kombinirati s bilo kojom pumpom za ubrizgavanje. EDC upravlja radom cjelokupnog motora. Ukoliko je na vozilo ugrađen neki od sustava za poboljšanje trakcije TCS (Traction Control System) ili dinamičke stabilnosti vozila ESP (Electronic Stability Program), ili kod teških teretnih vozila sustav za regulaciju ovjesa ECAS (Electronically Controlled Air Suspension), tada je EDC hijerarhijski podređen ovim sustavima. Osim vrlo točne regulacije količine ubrizgavanoga goriva, EDC može osiguravati i sigurnost pogona motora. U slučaju otkazivanja pojedinih funkcija (npr. kod neispravnosti osjetnika), ili kod pojave kvara koji ugrožava sigurnost, sustav se prebacuje u sigurnosni način rada sa smanjenom snagom motora koja je dovoljna da vozilo dođe do servisne radionice.

Slika 14.9. Shema elektroničkog uređaja (EDC) za regulaciju ubrizgavanja kod Dieselovih motora na kamionima tvornice MAN. Programiranje svih veličina bitnih za upotrebu vozila vrši se ručicom na volanu (primjerice: programiranje brzine vrtnje motora u praznom hodu, brzine vrtnje 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.

Shema za

kolokvij i ispit



Slika 14.10. Shema jedne od prvih izvedbi EDC-uređaja za napajanje Dieselovog motora s rednom pumpe za ubrizgavanje. Oznake: (1) spremnik goriva, (2) dobavna pumpa s ručnom pumpom za odzračivanje vodova goriva, (3) filtar 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 pumpne elemente), (8) izvršni član s linearnim magnetom (pomiče regulacijsku polugu), (9) davač brzine vrtnje motora, (10) brizgaljka, (11) davač temperature rashladne tekućine, (12) davač pomaka papučice snage, (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) akumulator, (22) prekidač za uključivanje žarnica za hladni start motora.

14.2.1.5. Razdjelna pumpa s jednim klipom 12 13 14

11

10

2

6

5

1 3 8 4 7 Slika 14.11. Razdjelna pumpa. Gorivo ulazi iz dobavne krilne pumpe (1) u razdjelnu pumpu i ispunjava njen cijeli prostor. Tlak goriva u unutrašnjosti razdjelne 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.



Usisni presjek otvoren. U GMT razvodni klip (1) zatvara ulazni kanal, a razdjelni utor (2) je spojen na izlazni kanal.

Dobava goriva. Za vrijeme gibanja klip stvara tlak u gorivu koje je u visokotlačnom cilindru (3). Gorivo odlazi izlaznim kanalom (4) prema brizgaljci.

Prekid dobave. Dobava se prekida kada kulisa (5) otvori poprečne otvore na klipu (5)

Dotok goriva. Malo prije GMT otvara se ulazni kanal. Dok se klip vraća u DMT, visokotlačni cilindar se puni gorivom a kulisa zatvara poprečne otvore na klipu. Izlazni kanal je također zatvoren.

Slika 14.12. Razdjelni klip u fazi podizaja i dobave.

Razdjelna 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 valjčiće (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 razdjelne 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 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 (11) 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 u opruzi. 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.

14.2.1.6. Brizgaljka

Slika 14.1. Uložak brizgaljke i različiti završetci (lijevo i gore). Obična brizgaljka (desno): 1- dovod goriva, 2 – tijelo držača brizgaljke, 4 – međupločica, 6 – stezna matica s visokotlačnim cjevovodom, 7 – filtar goriva, 8 – izlaz propuštenoga goriva, 9 – pločice za manještanje tlaka ubrizgavanja, 10 – tlačni kanal, 12 – tlačni zatik.

Brizgaljka mora omogućiti dobro raspršivanje goriva a završetak ubrizgavanja mora biti brz i bez kapanja. Velika kapljica na kraju ubrizgavanja stvorila bi čađu u ispuhu i pogoršala štetnu emisiju. Kod motora s komorom gorivo se ubrizgava jednim mlazom pa se primjenjuje brizgaljka sa čepom (oblici 1 do 2b na slici 14.1.). Pri svakom otvaranju/zatvaranju čep pročisti izlazni otvor pa je opasnost od začepljivanja brizgaljke mala a i zahtjevi na

Shema za

kolokvij i ispit



pročišćavanje goriva su manji. Nasuprot njima brizgaljke za motore s izravnim ubrizgavanjem brizgaju gorivo u nekoliko mlazova kroz provrte smještene na bočnim stranama kapice kojom završava brizgaljka (oblici 3 do 5). Kod najmanjih brizgaljki promjer ovih otvora iznosi svega 0.15 mm pa je opasnost začepljivanja vrlo velika te gorivo treba biti jako čisto. Najnovije brizgaljke imaju stoga oblik kao na slici 14.1./5: konusni završetak igle brtvi točno na izlaznim otvorima pa gorivo koje preostane ispod igle ne može kapati. Međutim, prilikom sjedanja igle na sjedište kod ove se brizgaljke pojavljuje hidraulički udar u volumenu goriva ispod igle. Taj udar izaziva povećana naprezanja koja su na početku razvoja ovih relativno novih brizgaljki rezultirala odlomljivanjem kapice već nakon prilično kratkog vremena uporabe.

Slika 14.13. Lijevo: Brizgaljka s 2 opruge za dvofazno ubrizgavanje: kad počne dobava, igla se malo podigne za mali iznos H1 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 brizgaljke i tlak u njemu raste sve dok ne stisne tvrdu oprugu (6) i podigne iglu za veliki iznos H2. Sada su rupice za istjecanje goriva na vrhu brizgaljke potpuno slobodne i gorivo istječe pod velikim tlakom u snažnim i prodornim mlazovima. Desno, gore: Brizgaljka s davačem pomaka igle: 1 – zatik za podešavanje, 2 – zavojnica davača, 3 – tlačni zatik, 4 – električni kabel, 5 – priključak.



14.3. PUMPABRIZGALJKA Pumpabrizgaljka ima u istom kućištu pumpni element i brizgaljku. Na taj je način 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. Ideju i prve skice pumpebrizgaljke razradio je u svojoj patentnoj prijavi 1905. godine Rudolf Diesel. Današnje pumpebrizgaljke rade s predubrizgavanjem goriva a za regulaciju ubrizgavanja i rada cjelokupnog motora koristi se elektronički sustav EDC.

Pumpa brizgaljka

Regulacijska poluga

Dotok goriva

Postavni član

Brizgaljka

Slika 14.14. Pumpabrizgaljka (lijevo) i shema cijelog uređaja (gore).

Slika 14.15. Faze rada pumpebrizgaljke: a – usis, b – pretpodizaj, c – dobava, d – preostali podizaj. Dijelovi: 1 – pogonski brijeg, 2 – klip pumpe, 3 – povratna opruga, 4 – visokotlačni cilindar, 5 – igla magnetskog ventila, 6 – prostor magnetskog ventila, 7 – dovod goriva, 8 – povrat goriva, 9 – zavojnica elektromagneta, 10 – sjedište magnetskog ventila, 11 – igla sapnice.

Shema za

kolokvij i ispit



Slika 14.16. Faze rada pumpebrizgaljke s predubrizgavanjem: a – mirovanje, b – početak predubrizgavanja, c – kraj predubrizgavanja, d – glavno ubrizgavanje. Dijelovi: 1– klip pumpe, 2 – visokotlačni cilindar, 3 – klip akumulatora, 4 – prostor akumulatora, 5 – tlačna opruga, 6- prostor opruge, 7 – igla sapnice.

Slika 14.17. Radni parametri pumpebrizgaljke prikazane na slici 14.15. (lijevo) i na slici 14.16. (desno).

Rad pumpe. Usis (a). Gorivo ulazi dovodnim niskotlačnim kanalom (7) u pumpu, puni prostor magnetskog ventila (5) i visokotlačni cilindar (4). Pretpodizaj (b). Potiskivan brijegom (1), klip (2) putuje prema dolje. Magnetski ventil je otvoren i gorivo izlazi niskotlačnim povratnim vodom iz pumpe. Ubrizgavanje (c). Elektronički upravljački uređaj u određenom trenutku propusti struju u elektromagnet (9) pa se ventil (10) zatvori ( to je točka elektroničkog ubrizgavanja). Daljnjim gibanjem klipa tlak goriva se povećava te kod



približno 300 bar savlada silu opruge i podigne iglu sapnice. Započinje ubrizgavanje goriva u cilindar (točka stvarnog ubrizgavanja). Daljnjim gibanjem klipa tlak ubrizgavanja uslijed velike količine dobave stalno raste. Analizom struje magneta upravljačko računalo određuje razliku između ovih točaka i uzima je u obzir već u sljedećem radnom ciklusu. Preostali podizaj (d). Nakon isključivanja elektromagneta ventil (10) se naglo otvara i ubrizgavanje se prekida.

Slika 14.18. Uređaj za ubrizgavanje goriva pumpom-brizgaljkom u osobnom automobilu. A – opskrba gorivom (niskotlačni dio): 1 – spremnik goriva, 2 – filtar goriva, 3 – dobavna pumpa goriva s protupovratnim ventilom, 4 –ventil za ograničenje tlaka, 5 – hladnjak goriva. B – visokotlačni dio: 6- pumpa –brizgaljka. C – Elektronička regulacija motora EDC: 7 – osjetnik temperature goriva, 8- upravljačko računalo, 9 – osjetnik položaja papučice snage, 10 – osjetnik brzine vožnje, 11 – prekidač kočnice, 12 – osjetnok temperature zraka, 13 –osjetnik brzine vrtnje bregastoga vratila, 14 – osjetnik temperature usisavanoga zraka, 15 – osjetnik tlaka nabijanja, 16 – zaklopka u usisnoj cijevi, 17 – mjerač protoka zraka, 18 – osjetnik temperature motorskog prostora, 19 – osjetnik položaja koljenastoga vratila. D – periferija: 20 – kombi-instrument na vozačkom mjestu, 21- regulator zagrijavanja za hladni start motora, 22 – žarnica, 23 – prekidač spojke, 24 – ručica na volanu za programiranje tempomata (regulatora brzine vožnje), 25 – kompresor klimauređaja, 26 – komande klimauređaja, 27 – kontak-brava na volanu, 28 – dijagnostički priključak, 29 – akumulator, 30 – turbopunjač, 31 – hladnjak recirkuliranih ispušnih plinova (EGR), 32 – ventil za upravljanje EGR-uređajem, 33 – ventil za upravljanje tlakom nabijanja (waste-gate), 34 – vakuum-pumpa, 35 – motor. CAN – (Controler Area Network) – serijska sabirnica u vozilu.

Rad pumpebrizgaljke s predubizgavanjem. Mirovanje (a). Igla sapnice (7) i klip akumulatora (3) miruju na svojim sjedištima, magnetski ventil (prikazan na slici 14.15.) je otvoren i ne



može doćo do povećanja tlaka. Početak predubrizgavanja (b). Magnetski ventil se zatvorio, počinje porast tlaka. Kad se dostigne tlak otvaranja, igla sapnice se podiže i počinje predubrizgavanje. U ovoj je fazi podizaj igle ograničen hidrauličkim prigušivačem. Kraj predubrizgavanja (c). Kod daljnjeg porasta tlaka podiže se klip akumulatora sa svoga sjedišta i te se uspostavlja veza između visokotlačnog cilindra (2) i prostora akumulatora (4). Uslijed toga u visokotlačnom dijelu opadne tlak a poraste i pritisak opruge (5) na iglu sapnice (7) te se ona zatvori. Predubrizgavanje je prestalo. Razmak između predubrizgavanja i glavnog ubrizgavanja ovisi o podizaju klipa akumulatora. Glavno ubrizgavanje (d). Nastavkom gibanja klipa pumpe (1) tlak u visokotlačnom cilindru i dalje raste. Kad se dostigne sada povećani tlak otvaranja sapnice, počinje glavno ubrizgavanje. Tijekom ubrizgavanja tlak raste do vrijednosti od 2050 bar. Otvaranjem magnetskog ventila ubrizgavanje u potpunosti naglo prestaje.

14.4. UREĐAJ COMMON RAIL Ovaj se uređaj još naziva i uređajem za ubrizgavanje sa spremnikom goriva pod visokim tlakom. Zbog toga što je tlak za cijelo vrijeme ubrizgavanja gotovo stalan, naziva se i ubrizgavanjem sa stalnim tlakom. Sama ideja i nije posve nova. Prve izvedbe s elektroničkom regulacijom bile se na sporohodnim brodskim motorima MAN B&W još 1979. g. Glavna prepreka primjeni kod mnogo bržih automobilskih motora bila je ta što tada još nisu postojali dovoljno brzi elektromagnetski ventili za ubrizgavanje. Primjerice ako ubrizgavanje goriva traje 20°KV tada to kod četverotaktnog motora pri brzini vrtnje od 4000 min-1 traje svega 0.8 ms. To zahtijeva veliku brzinu zatvaranja i otvaranja ventila za ubrizgavanje, kao i veliku pouzdanost i izdržljivost. Npr. tijekom 100000 km, uz prosječnu brzinu vožnje od 40 km/h i prosječnu brzinu vrtnje motora od 2000 min-1, te ako se gorivo ubrizgava samo dvaput u svakom radnom ciklusu, ventil mora obaviti 300 milijuna otvaranja i isto toliko zatvaranja. Sve je to zahtijevalo silan napora u procesu razvoja ovih uređaja. Izvedbu prikazanu na slikama, poznatu pod nazivom Common Rail zajednički su razvili Daimler-Benz, Bosch i Fiat a u serijskoj se proizvodnji pojavila 1997. godine. (Danas ove uređaje proizvodi i tvrtka Delphi.) Uređaj se sastoji od visokotlačne klipne pumpe koja dobavlja gorivo u zajednički spremnik pod visokim tlakom (Common Rail). Iz spremnika se gorivo cijevima odvodi do elektromagnetskih ventila za ubrizgavanje koje otvara i zatvara elektronički upravljački uređaj. Poseban brzi regulator održava tlak u visokotlačnom spremniku za vrijeme ubrizgavanja praktički konstatnim (npr. kod nazivne vrijednosti od 1300 bar tlak za vrijeme ubrizgavanja varira za manje od 20 bar). Najveći tlak ubrizgavanja iznosi kod:

1. Common Rail 1 (1997.) 1350 bar, 2. Common Rail 2 (2000.) 1600 bar, 3. Common Rail 3 (2003.), piezo-ventili, višestruko glavno ubrizgavanje 1800 bar, 4. Common Rail 4 (~2007.) > 2200 bar,

U odnosu na druge sustave ubrizgavanja Common Rail ima ove osnovne prednosti:

1. Ubrizgavanje se vrši elektromagnetskim ventilima pa je izbor početka, kraja i trajanja ubrizgavanja potpuno slobodan i nije ograničen geometrijskim oblikom brijega kao u pumpi s mehaničkim ubrizgavanjem.

2. Tlak ubrizgavanja je konstantan od početka do kraja ubrizgavanja. Iako pumpabrizgaljka ubrigava gorivo pod najvećim tlakom od 2100 bar, a Common Rail kod 1600 bar, prosječni tlak za vrijeme ubrizgavanja veći je kod Common Raila. U stvarnosti se tlak za vrijeme ubrizgavanja mijenja ali su te promjene zbog brze regulacije vrlo



male i zanemarive u odnosu na druge sustave ubrizgavnja. Npr. kod nazivnog tlaka od 1300 bar oscilacije tlaka iznose ± 20 bar.

3. U jednom radnom ciklusu motora gorivo se može ubrizgavati nekoliko puta. To je od velike prednosti jer omogućuje dobro regulirano predubrizgavanje koje je važno za smanjenje buke izgaranja. Također omogućuje naknadno ubrizgavanje u taktu ekspanzije i ispuha, nužno za rad uređaja za smanjivanje štetne emisije (čestica i NOx).

4. Visokotlačna pumpa ne treba biti sinkronizirana s koljenastim vratilom motora. Time pogon pumpe i njezin smještaj postaju jednostavnijima.

Osjetnik tlaka u spremniku

Spremnik goriva pod visokim tlakom (Rail)

Regulator tlaka

Elektromagnetski ventili za ubrizgavanje (injectori)

Visokotlačna pumpa

ECU nKV αBV pT tZ tM Položaj

pedale gasa

S

F0 P

F

Slika 14.19. Uređaj za ubrizgavanje goriva sa spremnikom pod tlakom - Common-Rail. Crveno – gorivo pod visokim tlako, žuto – gorivo pod niskim tlakom. Oznake: ECU – elektronički upravljački uređaj; F0 – predfiltar; F – filtar; P – dobavna pumpa goriva; S – spremnik goriva; osjetnici: KVn –brzina vrtnje motora, BVα –položaj bregastog vratila, Tp – tlak nabijanja zraka u turbopunjaču, Zt – temperatura zraka, Mt – temperatura motora.

Kut zakreta KV, ° Kut zakreta KV, °

Tlak u

brizg

avan

ja p

početak dobave

početak ubrizgavanja

maxp

sredp sredrail pp =

Uobičajeno ubrizgavanje Common Rail

predubrizgavanje

glavno ubrizgavanje

Slika 14.20. Tlak goriva za vrijeme ubrizgavanja je kod Common Raila cijelo vrijeme stalan.

Shema za

kolokvij i ispit

Shema za

kolokvij i ispit



3

4

5 6 7 8

9

10

11

1 2

Slika 14.21. Ventil za ubrizgavanje goriva u zatvorenom položaju (lijevo) i otvorenom (desno). Oznake: 1 – povrat goriva, 2 – električni priključak, 3 – regulacijski član (elektromagnetski ventil), 4 – dovod goriva pod visokim tlakom iz Raila, 5 – kuglasti ventil, 6 – izlazna prigušnica, 7 – ulazna prigušnica, 8 – upravljački volumen, 9 – upravljački klip, 10 – dovodni kanal prema sapnici, 11 – igla sapnice.

Otvaranje i zatvaranje brizgaljke (slika 14.21.) vrši se pomoću elektromagnetskog regulacijskog ventila. Pokretni dio ventila, koji je ujedno kotva elektromagneta, ima vrlo malu masu tako da je za njegovo pomicanje dovoljna vrlo mala sila. Kotva elektromagneta pritisnuta je s gornje strane tvrđom oprugom a s donje je poduprta mekšom. U zatvorenom stanju kroz elektromagnet (3) ne teče nikakva struja a rezultirajuća sila opruga dovoljna je da drži kuglasti ventil (5) zatvorenim jer visoki tlak djeluje na kuglicu na vrlo maloj površini. Zbog toga što je kuglasti ventil zatvoren, igla sapnice pritisnuta je na sjedište silom tlaka goriva koja djeluje u upravljačkom volumenu (8) na gornju stranu upravljačkoga klipa (9) i silom silom opruge smještene s gornje strane igle. Tim se silama suprotstavlja sila tlaka goriva na donju stranu igle. Zahvaljujući malim poprečnim presjecima izloženim tlaku goriva i malim dimenzijama brtvenih ploha, iglu u zatvorenom stanju drži vrlo mala rezultirajuća sila. Otvaranje ventila započinje tako što elektronička upravljačka jedinica (ECU) propusti struju u elektromagnet (3) koji privuče kotvu i tako otvori kuglasti ventil (5). Tlak u upravljačkom vomenu (8) naglo opadne, pa sila tlaka goriva s donje strane podigne iglu sapnice i gorivo se ubrizgava u cilindar. U otvorenom stanju kotva je privučena vrlo blizu elektromagnetu pa je za njeno držanje sada dovoljna znatno manja struja od relativno velikog početnog impulsa potrebnog za povlačenje udaljene kotve. Kad se prekine struja, rezultirajuća sila opruga pritisne kotvu prema dolje i zatvori kuglasti ventil. Treba uočiti da se za zatvaranje sapnice opet koristi sila tlaka goriva pa je dovoljna vrlo mala sila u opruzi igle jer ona treba nadvaladati samo razliku sila tlaka goriva s donje i gornje strane. Zahvaljujući tome dimenzije brizgaljke su vrlo male pa je ona idealna za motore s 4 ventila po cilindru jer se

Elektromagnet je privukao ventil



može provući imeđu ventila tako da se gorivo ubrizgava na idealnom mjestu u sredini cilindra.

Protok goriva kroz brizgaljku mora biti znatno veći od količine potrebne za ubrizgavanje jer se veliki dio goriva koristi za upravljanje gibanjem upravljačkoga klipa (9), odnosno igle sapnice (11).

Velika brzina otvaranja i zatvaranja sapnice za ubrizgavanje omogućena je time što elektromagnetski regulacijski ventil ima vrlo malu masu pokretnoga dijela koja prevaljuje vrlo mali put pa je za to dovoljna mala privlačna sila, mase svih pokretnih dijelova u brizgaljci su vrlo male, kuglicu regulacijskog ventila tlak goriva pritišće na vrlo maloj površni a na iglu djeluje rezultirajuća sila tlaka goriva na gornjoj i donjoj strani.

PVT

F

Rail

I

I

I

I

V N

Slika 14.22. Lijevo: Mapa tlaka ubrizgavanja goriva. Desno: Komponente uređaja Common-Rail ugrađene na motor zauzimaju vrlo malo mjesta: visokotlačna pumpa (PVT), filtar goriva (F), spremnik goriva pod visokim tlakom (Rail), elektromagnetski ventili za ubrizgavanje (injectori, I) spojeni visokotlačnim cijevima (V) na spremnik dok se niskotlačnima (N) odvodi višak goriva.

Zahvaljujući elektroničkom upravljanju, tlak ubrizgavanja se može dobro prilagoditi potrebama procesa izgaranja u cilindru, slika 14.22. Primjenom elektronike točnost ubrizgavanja se povećala a kvarovi su postali drugačiji. Tako se npr. kod Common Rail brizgaljke pojavljuju oštećenja na elektromagnetskom ventilu uslijed nabijanja na sjedište već nakon 100000 km kod kamionskih motora. Ugradnjom prigušnica u odvod goriva trajnost je porasla na 250000 km ali je i to znatno manje nego kod starih mehaničkih brizgaljki. I kvarovi na novim pumpama za ubrizgavanje s elektroničkim sklopovima su češći. Cijene su također jako porasle. Tako je primjerice početkom 1970-ih 12-litarski Dieselov V8-motor Daimler-Benz, sa svim agregatima, stajao za prvu ugradnju 4500 EUR (te su cijene znatno niže nego za rezervne dijelove). Nasuprot tome, već je 2000. godine pumpa za ubrizgavanje Bosch za 6-cilindarski kamionski motor stajala čak 12500 EUR, odnosno triput više nego 28 godina ranije cijeli motor.

Shema za

kolokvij i ispit



14.5. UREĐAJI ZA HLADNI START DIESELOVOG MOTORA Problem Dieselov motor usisava zrak i komprimira ga, te zraku pritom rastu tlak i temperatura. Gorivo se ubrizgava u vrući komprimirani zrak u cilindru, miješa se s tim zrakom, a nastala goriva smjesa se upaljuje uslijed visoke temperature zraka. Drugim riječima, vrući zrak u cilindru upaljuje gorivo. Dakle, temperatura zraka u cilindru, u trenutku kada počinje ubrizgavanje goriva, mora biti dovoljno visoka da omogući sigurno upaljivanje. Ta se temperatura kod hladnoga motora i kod niskih temperatura okolnog zraka ne može postići.

T

s

v2 2ad

2

nk = κ

1t

p2,ad

p2

v1 p1

T2,adT2

2T

2'

2''

1hl 1z

Tupalj {

START ⇐ upalj''

2 TT >

START ⇐ upalj'2 TT <

T = konst.

Slika 14.23. Hladni start Dieselovog motora u (T, s)-dijagramu. Oznake: 1hl – početna točka kompresije u cilindru kod hladnog motora bez uređaja za zagrijavanje zraka zavrijeme hladnoga starta; 1hl → 1z – povećanje temperature u cilindru zagrijavanjem (npr. električnim grijačem); 1t – početna točka kompresije kod toplog motora; 2 – krajnja točka kompresije kad u cilindru ne bi došlo do izgaranja.

Rješenje Zbog toga na Dieselovu motoru postoje posebni uređaji za povećanje temperature komprimiranoga zraka u cilindru, kojima je svrha olakšavanje pokretanja hladnoga motora, odnosno olakšavanje hladnoga starta. Osim toga, kod hladnoga se starta u cilindar ubrizgava povećana količina goriva da bi se u cilindru našla dovoljna količina lakše upaljivih frakcija.

Uređaji, odnosno mjere za olakšavanje hladnog starta mogu biti:

1. žarnica ili žarna svjećica

2. plamena sapnica

3. grijač rashladne tekućine

4. električni grijač u karteru

5. tegljenje vozila.

14.5.1. Uređaj sa žarnicom Žarnica ili žarna svjećica (njem. Glühkerze) je električni grijač koji se kod motora s podijeljenim prostorom izgaranja ugrađuje u komoru a kod motora s izravnim ubrizgavanjem u cilindar. Moderna žarnica (npr. Bosch GSK2) se u roku od deset sekundi zagrije na preko 1000°C te značajno podigne početnu temperaturu u cilindru, a time i krajnju temperaturu kompresije. S obzirom da predugo zagrijavanje može previše isprazniti električnu bateriju, kojoj je kod niskih temperatura kapacitet ionako znatno smanjen a nakon zagrijavanja treba

Shema za

kolokvij i ispit



još i dovoljno brzo okretati uljem slijepljene dijelove motora, na vozačkom se mjestu pali upozoravajuća svjetiljka kad se u cilindru dovoljno podigne temperatura. To je znak vozaču da treba motor zavrtjeti elektropokretačem i pokrenuti ga. Ovaj se uređaj primjenjuje kod motora osobnih automobila.

Slika 14.24. Uređaj sa žarnicom, za hladni start Dieselovog motora s izravnim ubrizgavanjem (A), kod motora s vrtložnom komorom (B) i motora s pretkomorom (C).

Slika 14.25. Temperatura na kraju kompresije u cilindru motora s izravnim ubrizgavanjem (DI), odnosno u komori motora s podijeljenim prostorom izgaranja, za vrijeme kompresije pri hladnom startu motora, kod različitih tremperatura okolnog zraka tZ. Električnim grijačem povećava se početna temperatura za vrijeme hladnoga starta zimi. tUG – područje upaljivanja dizelskoga goriva.

14.5.2. Uređaj s plamenom sapnicom Ovaj uređaj radi tako da se mala količina goriva posebnom sapnicom (koja se naziva plamenom sapnicom) ubrizgava u usisnu cijev i tamo odmah pali s pomoću električne žarnice. Plinovi nastali izgaranjem griju usisavani zrak i tako olakšavaju start motora. (Na taj način se doduše troši i nešto kisika iz usisavanoga zraka. Međutim, kako je količina ubrizganoga goriva mala, to u zraku još uvijek preostane dovoljno kisika za startanje motora.) Gorivo se u plamenu sapnicu dovodi od pročišćavača goriva, preko posebnog elektromagnetskog ventila. Trajanje zagrijavanja iznosi do približno 25 sekundi (MAN). Plamena sapnica i žarnica se uključuju s pomoću posebnog regulacijskog sklopa koji uključuje ovaj uređaj samo kad temperatura motora padne ispod određene granice (kod MAN-a ispod 13°C). Temperaturu motora regulacijskom sklopu dojavljuje termometar rashladne tekućine. Uređaj s plamenom sapnicom se primjenjuje kod većih motora teretnih vozila i autobusa.

Shema za

kolokvij i ispit

Shema za

kolokvij i ispit



Slika 14.26. Shema uređaja s plamenom sapnicom: 1 –akumulator, 2 – električna brava za startanje i zaustavljanje motora, 3 – električni prekidač, 4 – upravljački uređaj, 5 – relej, 6 – pokazna lampica na vozačkom mjestu, 7 – plamena sapnica, 8 – elektromagnetski ventil za gorivo, 9 – dovod goriva.

Slika 14.27. Plamena sapnica spaljuje malu količinu (desno) goriva i zagrijava zrak u usisnoj cijevi (lijevo).

14.5.3. Uređaj sa zagrijavanjem rashladne tekućine Grijač rashladne tekućine (slika 14.28.) sastoji se od komore u kojoj, prije pokretanja hladnog motora, izgara dizelsko gorivo pa nastali vrući plinovi zagrijavaju rashladnu tekućinu. Električna pumpa tjera zagrijanu tekućinu kroz rashladni sustav i na taj način zagrijava cijeli motor a i putnički prostor, jer je sustav grijanja povezan s rashladnim sustavom motora. Za sigurnost pogona motora ovo je najbolji način startanja, ali je znatno sporiji od plamene sapnice. Poznati proizvođači ovih uređaja u Europi su Webasto i Ebespächer.

14.5.4. Električni grijač u karteru Električni grijač u karteru sastavni je dio opreme osobnih automobila pogonjenih Ottovim i Dieselovim motorima za tržišta s hladnim podnebljem (Švedska, Norveška, Kanada i sl.). Dok je automobil na parkiralištu, grijač, sličan onom u električnom bojleru, spoji se na električnu mrežu te zagrijava ulje u karteru. Toplo ulje omogućava znatno lakše okretanje motora kod ponovnog starta. Ovim zagrijavanjem se ujedno donekle zagrijava i cijeli motor.

Shema za

kolokvij i ispit



14.5.5. Ostalo Tegljenje vozila drugim vozilom može pomoći kada su uređaji za hladni start neispravni. Guranje ljudskom snagom nije dovoljno jer su otpori okretanja hladnog Dieselovog motora vrlo veliki (tlak kompresije je velik zbog visokog kompresijskog omjera, hladno koljenasto vratilo je uljem zalijepljeno za ležajeve a klipovi za cilindre) pa se ne može postići dovoljno visoka brzina vrtnje motora.

U prodaji su i posebna lako upaljiva goriva, pakirana u spray-bocama. Vrlo je opasno ispod motora ložiti vatru da bi ga se zagrijalo. Iako se time olakšava hladni start, rizik od požara je nerazumno velik.

Slika 14.28. Shema zajedničkog sustava za hlađenje motora i zagrijavanje putničkog prostora s grijačem rashladne tekućine. Lijevo: 1 – radijatori za zagrijavanje vozačkog i putničkog prostora, 8 – grijač (u presjeku na desnoj slici), 12 – hladnjak motora.

LITERATURA [1.] Diesel-Einspritzsysteme Unit Injector System / Unit Pump System, Bosch, Technische Unterrichtung, 1999,

Nr. 1 987 722 056, ISBN 3-934584-17-9. [2.] Diesel-Radialkolben-Verteilerpumpen, 2. Ausg., Bosch, Technische Unterrichtung, 1998, Nr. 1 987 722

053, ISBN 3-934584-12-8. [3.] Diesel-Speichereinspritzsystem Common Rail, Bosch, Technische Unterrichtung, 1998, Nr. 1 987 722 054,

ISBN 3-934584-13-6. [4.] Dieseleinspritztechnik im Überblick, 3. Ausg., Bosch, Technische Unterrichtung, 1998, Nr. 1 987 722 038,

ISBN 3-934584-05-5. [5.] Dieselmotor-Management Bosch, 2. Aufl., Vieweg, 1998, ISBN 3-528-03873-X. [6.] Karsten, H., Boecking, F., Groß, J., Stein, J.-O., Dohle, U.: 3. Generation Pkw-Common-Rail von Bosch

mit Piezo-Inline-Injektoren, MTZ 3/2004, 181-199.

Ubrizgavanje Goriva Kod Dizel Motora

Documents