27
UNIVERZITET U SARAJEVU FAKULTET ZA SAOBRAĆAJ I KOMUNIKACIJE ODSJEK: Saobraćaj SMJER: Cestovni saobraćaj PREDMET: CESTOVNA VOZILA SISTEMI ZA DOBAVU GORIVA KOD DIZEL MOTORA Kandidati: Mentor: Dženis Mahmutović Prof. dr. Ivan Filipović Dalila Ahmetović Đejlana Aganović Sarajevo, mart 2012. godine

cESTOVNA SEMINARSKI

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: cESTOVNA SEMINARSKI

UNIVERZITET U SARAJEVU

FAKULTET ZA SAOBRAĆAJ I KOMUNIKACIJE

ODSJEK: Saobraćaj

SMJER: Cestovni saobraćaj

PREDMET: CESTOVNA VOZILA

SISTEMI ZA DOBAVU GORIVA KOD DIZEL MOTORA

Kandidati: Mentor:

Dženis Mahmutović Prof. dr. Ivan Filipović

Dalila Ahmetović

Đejlana Aganović

Sarajevo, mart 2012. godine

Page 2: cESTOVNA SEMINARSKI

1

SADRŽAJ

SADRŽAJ ................................................................................................................................................... 1

UVOD ....................................................................................................................................................... 2

1.Sistem za napajanje gorivom diesel - motora ...................................................................................... 3

1.1.Dovod goriva u diesel - motor ....................................................................................................... 4

2.Pumpe visokog pritiska......................................................................................................................... 6

2.1.Linijska (redna) pumpa visokog pritiska ........................................................................................ 6

2.2.Rasteretni ventil ............................................................................................................................ 8

2.3.Rotacione klipne distribucione pumpe ....................................................................................... 10

2.4.Pumpe visokog pritiska za sistem pumpa-brizgač ....................................................................... 10

3. Brizgači............................................................................................................................................... 12

4.Common Rail ...................................................................................................................................... 16

5.Ostali pribor instalacije za ubrizgavanje ............................................................................................. 20

5.1. Regulator .................................................................................................................................... 20

5.2.Čistač goriva – filter za gorivo ..................................................................................................... 22

6.Najvažnije karakteristike instalacija za dobavu goriva u dizel motorima ........................................... 23

ZAKLJUČAK ............................................................................................................................................. 25

LITERATURA ........................................................................................................................................... 26

Page 3: cESTOVNA SEMINARSKI

2

UVOD

U ovom seminarskom radu, na temu „Sistemi za dobavu goriva kod dizel motora“ mi smo

na najbolji i najkraći mogući način pokušali predstaviti sam sistem dobave goriva. Sistem za

dobavu goriva je jedan od najznačajnijih sistema motornih vozila, te smo mi uz pomoć knjige

„Cestovna vozila“ , skripte „Motori i motorna vozila“ prof. dr. Ivana Filipovića, Skripta

„Motori s unutarnjim izgaranjem“ grupe autora (Ivan Mahalec, Zoran Lulić ,

Darko Kozarac), te nekih web stranica raznih proizvođača uradili ovaj seminarski.

Sam rad je koncipiran od šest manjih cjelina. Na samom početku objasnili smo osnovne

zadatke sistema te osnovne podjele. Zatim smo kroz naredne dijelove detaljnije obradili

osnovne komponente ovog veoma značajnog sistema motornih vozila. Malo više pažnje smo

posvetili sistemu Common Rail koji je jedan od najčešće upotrebljavanih i najnovijih sistema

za dobavu goriva, te smo se na kraju samo kratko osvrnuli na ostale komponente i samo

naveli najvažnije karakteristike instalacije za dobavu goriva.

Page 4: cESTOVNA SEMINARSKI

3

1.Sistem za napajanje gorivom dizel - motora

Sistem za napajanje gorivom dizel-motora mora da omogući: 1

- ekonomičnost transformacije hemijske energije goriva u mehanički rad;

- nisku koncentraciju škodljivih produkata u izduvnim gasovima;

- miran i što je moguće bezbučniji rad;

- pogodnu regulaciju u odnosu na brzinski režim i nivo opterećenja;

- odgovarajuće «praćenje» toka doziranja i količine goriva na promjenjivim režimima

rada motora sa ciljem postizanja statičkih i dinamičkih karakteristika motora;

- nizak nivo mehaničkih i termičkih opterećenja i razumno dug vijek motora i instalacije

za dobavu goriva;

- kompaktnost instalacije za dobavu goriva i njen pogodan smještaj na motor;

- pouzdanost u radu, što manju komplikovanost opsluživanja i realnu cijenu

konstrukcije

Sistemi za napajanje goriva dizel motora mogu se podijeliti, uzimajući u obzir različite

aspekte, kao što su:

- vrsta pogona,

- način stvaranja visokog pritiska,

- način regulacije ubrizganog goriva, itd.

1 Ivan Filipović, 2011, Cestovna vozila, Mašinski fakultet, Sarajevo, 197str.

Page 5: cESTOVNA SEMINARSKI

4

Slika1. Podjela sistema za dobavu gorivu prema pogonu i načinu ostvarenja visokog pritiska

Pored ovih podjela prisutne su i druge podjele, posebno komletnih instalacija, kao naprimjer

konvencionalni sistemi i sistemi sa elektronskim upravljanjem.

1.1.Dovod goriva u dizel - motor

U ovom poglavlju ćemo jednostavno opisati sistem dopremanja goriva u dizel-motor, a u

narednim poglavljima će pojedinačno biti opisan pojedini dijelovi ovog sistema.

Rezervoar goriva (1) na sebi obavezno sadrži mjesto za nasipanje goriva sa oduškom za zrak

iz rezervoara, mjerač nivoa goriva, grubi prečistač (usisnu korpu u rezervoaru) na vodu kojim

se gorivo transportuje preko niskotlačne pumpe (2) i otvor na najnižoj tački rezervoara, za

ispuštanje goriva. Na niskotlačnoj pumpi (2) se nalazi jedan grubi prečistač goriva (2a) i ručna

pumpa (2b) za punjenje sistema gorivom prije startovanja motora, ukoliko je instalacija za

gorivo bila ispražnjena zbog rastavljanja i opravki na motoru. Od niskotlačne pumpe gorivo

se transportuje preko sistema prečistača (3) (jednog ili više prečistača) do pumpe visokog

pritiska (4). Od pumpe visokog pritiska (4) gorivo ide preko cijevi visokog pritiska (6) na

brizgače (5), koji gorivo ubrizgavaju, u tačno definisanoj količini i određenom vremenu u

cilindar motora sus.

Page 6: cESTOVNA SEMINARSKI

5

Na instalaciji se nalaze prelivni ventil (7) i povratni odnosno prelivni vodovi (8) od prečistača

(3), pumpe visokog pritiska (4) i od brizgača (5), koji vraćaju višak goriva u rezervoar (1). Na

pumpi visokog pritiska nalazi se regulator broja obrtaja (9) i varijator ugla predubrizgavanja

(10), koji imaju ulogu regulisanja nominalnog, odnosno maksimalnog broja obrtaja motora i

ugla početka potiskivanja goriva na pumpi visokog pritiska, odnosno ugla predubrizgavanja.

Slična instalacija je i za sistem pumpa-cijev-brizgač sa elektronskom kontrolom pojedinih

parametara, u prvom redu ugla predubrizgavanja i regulacije dobave količine goriva. Kod

ovakvih instalacija nalazi se elektronska upravljačka jedinica, koja na osnovu informacija o

parametrima stanja na motoru sui, posredno preko odgovarajućih aktuatora i prenosnih

elemenata, vrši upravljanje pojedinih parametara na sistemu dobave goriva.

Pumpa visokog pritiska dobiva pogon od radilice motora, preko jednog prenosnika. 2

Slika 2: Instalacija za napajanje gorivom sa linijskom pumpom (sistem pumpa-cijev-brizgač)

2 Ivan Filipović, 2011, Cestovna vozila, Mašinski fakultet, Sarajevo, 199 str.

Page 7: cESTOVNA SEMINARSKI

6

2.Pumpe visokog pritiska

Pumpe visokog pritiska predstavljaju najvažniju komponentu u sistemu dobave goriva u dizel

motorima. Ova činjenica proizilazi iz same konstrukcije diesel motora, jer se gorivo u

cilindrima pali pod visokim pritiskom, ali ga je takođe potrebno i ubrizgati u cilindar pod

visokim pritiskom. Ovaj proces se obavlja korištenjem različitih mehaničkih sklopova u

kojima pumpe visokog pritiska čine osnovu. Pumpe visokog pritiska se nazivaju i «bosch

pumpama» iz razloga što 97% svjetske proizvodnje ovih sklopova predstavljaju rješenja

njemačkog industrijskog proizvođača Bosch, po kome su ove pumpe i dobile ime. Osnovni

zadatak pumpi visokog pritiska je da obezbijede potiskivanje odgovarajuće količine goriva

prema brizgaču i motoru sui sa pritiskom potiskivanja koji će omogućiti kvalitetno

raspršivanje goriva u cilindru motora. Kvalitetno raspršivanje podrazumijeva dobivanje što

sitnijih kapljica raspršenog goriva u toku cijelog procesa ubrizgavanja.

Zavisno od namjene motora (putnička vozila, kamioni, brodovi, itd.) i koncepta instalacije za

dobavu goriva, može se napraviti gruba podjela pumpi visokog pritiska na:

1. linijske (redne) pumpe visokog pritiska. Koriste se u koncepciji sistema dobave

goriva pumpa-cijev-brizgač,

2. distribucione pumpe visokog pritiska. Koriste se u koncepciji sistema dobave goriva

pumpa-cijev-brizgač,

3. pumpe visokog pritiska za sistem pumpa-brizgač,

4. pumpe visokog pritiska za sisteme common rail-a.3

U nastavku našeg seminarskog rada ćemo dati kraći opis ovih pumpi.

2.1.Linijska (redna) pumpa visokog pritiska

Linijske pumpe visokog pritiska, ne ulazeći u opremu pumpi, mogu se podjeliti prema načinu

regulacije potisnute količine goriva, na:

- pumpe sa mehaničkom regulacijom potisnute količine goriva i

- pumpe sa elektronskom regulacijom potisnute količine goriva

3 Ivan Filipović, 2011, Cestovna vozila, Mašinski fakultet, Sarajevo, 203 str.

Page 8: cESTOVNA SEMINARSKI

7

Slika 3. Djelomični presjek šestocilindrične linijske pumpe visokog pritiska sa

mehaničkom regulacijom

Izgled jedne linijske redne šestocilindrične pumpe visokog pritiska, sa mehaničkom

regulacijom potisnute količine goriva, dat je na slici 3. Bregasto vratilo pumpe (1) je

pogonjeno, najčešće preko zupčastog prenosnika, od radilice motora sui. Na pumpi se nalaze

mehanički centrifugalni regulator broja obrtaja (2) i varijator ugla predubrizgavanja (3),

takođe mehanički centrifugalni. Niskotlačnu pumpu za gorivo (4) pokreće ekscentar na

bregastom vratilu. Niskotlačna pumpa (4) dovodi gorivo, preko sistema prečistača, u

niskotlačni kolektor (5), odakle gorivo ulazi u nadklipni prostor pumpe visokog pritiska.

U nadklipnom prostoru pumpe visokog pritiska gorivo pod visokim pritiskom se potiskuje

preko cijevi visokog pritiska, koja je spojena sa pumpom na priključku (6), do brizgača i

motora sui.

Page 9: cESTOVNA SEMINARSKI

8

2.2.Rasteretni ventil

Natklipni prostor pumpe odvojen je od cijevi visokog pritiska rasteretnim ventilom. Njegovi

osnovni zadaci:

a) da razdvoji natklipni prostor pumpe od cijevi visokog pritiska kada ne traje potiskivanje;

b) da u svom povratnom hodu rastereti zapreminu visokog pritiska (kućišta rasteretnog

ventila, cijev visokog pritiska i unutrašnju zapreminu brizgača) i onemogući da, zbog

reflektovanih talasa, dođe do naknadnog ubrizgavanja goriva;

c) da svojim rasterećenjem reguliše nivo stalnog pritiska u zapremini između ventila i

brizgača i na taj način smanji zakašnjenje između početka potiskivanja i početka

ubrizgavanja goriva.

U praksi se susreću sistemi rasteretnih ventila:

- sa konstantnom rasteretnom zapreminom (VR= const.),

- sa konstantnim statičkim (zaostalim) pritiskom (po= const.) između dva ubrizgavanja,

- sa konstantnom rasteretnom zapreminom i dodatnom prigušnicom.

Izgled rasteretnog ventila sa konstantnom rasteretnom zapreminom, koji je i najčešće

zastupljen u praksi, dat je na slici 4. Ventil sa klipom (1), koji je prikazan na sjedištu vođice

klipa (3), pod prednaponom opruge (2), se nalazi u kućištu rasteretnog ventila (5). Rasteretni

hod klipa ventila (hRv) i prečnik klipa ventila (dv) su označeni na slici 190. Na osnovu ovih

oznaka, rasteretna zapremina se računa kao:

Page 10: cESTOVNA SEMINARSKI

9

Slika 4. Rasteretni ventil VR=const

Vođica opruge (4), data u formi kao na slici 4, iskorištena je u cilju smanjenja zapremine

kućišta rasteretnog ventila (Vkl). Ova zapremina predstavlja tzv. „mrtvu zapreminu“ i njeno

smanjenje pozitivno utiče na hidrodinamičke karakteristike goriva, što će se kasnije detaljnije

objasniti. Kada je zapremina Vkl srazmjerno mala, u odnosu na kompletnu visokotlačnu

zapreminu sistema, oblik vođice (4) na slici 4 se izostavlja. Osnovna karakteristika ventila je

rasteretna zapremina (VR), kojom se od trenutka razdvajanja zapremine visokog pritiska(VS)

i nadklipnog prostora, do trenutka sjedanja klipa ventila na sjedište, uvećava zapremina

visokog pritiska za vrijednost VR , odnosno pritisak u zapremini visokog pritiska pada za Δp.4

4 Ivan Filipović, 2011, Cestovna vozila, Mašinski fakultet, Sarajevo, 209 str.

Page 11: cESTOVNA SEMINARSKI

10

2.3.Rotacione klipne distribucione pumpe

Ove pumpe su dobile naziv rotacione zbog toga što uređaj za distribuciju goriva (distributor)

prema pojedinim cilindrima motora sui vrši rotaciju oko vlastite ose. Kretanje klipova, koji

stvaraju visoki pritisak u gorivu, zavisno od konstrukcije, može biti u pravcu ose distributora

(aksijalne pumpe- visoki pritisak kod ove pumpe ostvaruje se aksijalnim kretanjem klipa

pumpe (kretanje u pravcu ose distributora) i normalno na osu distributora (radijalne pumpe-

ove pumpe se razlikuju od rotacionih aksijalnih pumpi po konstrukciji, broju i načinu kretanja

klipova koji stvarju visoki pritisak u gorivu, naime ovdje se klipovi za stvaranje visokog

pritiska goriva kreću radijalno u odnosu na osu obrtanja pogonskog vratila).

2.4.Pumpe visokog pritiska za sistem pumpa-brizgač

Sa stanovišta hidrodinamičkih karakteristika sistem pumpa-brizgač daleko je kvalitetniji od

sistema pumpa-cijev-brizgač, gdje se u cijevima javljaju deformacije potisne karakteristike od

pumpe, isparavanje goriva, a često je prisutna i pojava kavitacije. Sistem pumpa-cijev-brizgač

ima jedinu prednost što je fleksibilniji za ugradnju na različite motore. Zbog ovih osobina

danas se masovno koristi sistem pumpa-brizgač. Kod ovog sistema otpada cijev visokog

pritiska, koja spaja pumpu visokog pritiska i brizgač, kao i rasteretni ventil. Prema

konstruktivnoj izvedbi ovi sistemi se dijele na:5

sistem gdje je klip pumpe odvojen od brizgača, veza je preko kratkog kanala

hidrauličnim putem,

klip pumpe i igla brizgača su iz jednog dijela.

Prema načinu regulacije potisnute količine goriva postoje i ovdje:

pumpe sa mehaničkom regulacijom potisnute količine goriva,

pumpe sa elektronskom regulacijom potisnute količine goriva.

5 Ivan Filipović, 2011, Cestovna vozila, Mašinski fakultet, Sarajevo, 213 str.

Page 12: cESTOVNA SEMINARSKI

11

Prikaz konstruktivne izvedbe pumpe visokog pritiska sistema pumpa-brizgač, sa mehaničkom

regulacijom potisnute količine goriva i sa kratkim kanalom između pumpe i brizgača, dat je

na slici 5.

Slika 5.Sistem pumpa-brizgač sa kratkim kanalom i mehaničkom regulacijom potisnute količine goriva

Velika prednost sistema pumpa - brizgač u odnosu na sistem pumpa – cjevovod – brizgač leži

u nepostojanju zapremine ispunjene gorivom između pumpe i brizgača.Impuls potiskivanja

klipa prenosi se praktično nedeformisan na brizgač, nema fluida većeg kapaciteta koji bi

izazvao deformaciju impulsa. Glavni nedostatak sistema pumpa - brizgač u odnosu na sistem

pumpa – cijev - brizgač leži u znatno manjoj adaptibilnosti na motoru.

Page 13: cESTOVNA SEMINARSKI

12

3. Brizgači

Uloga brizgača je da ubrizgavaju gorivo i da ga rasporede u radnom prostoru motora zavisno

od procesa stvaranja smjese i sagorijevanja. Kod motora sa nepodijeljenim radnim prostorom

i zapreminskim stvaranjem smjese potrebno je da se gorivo fino rasprši i ujedno ravnomjerno

raspodijeli, dok se kod površinskog stvaranja smješe gorivo nanosi na zid komore u vidu

tankog filma.Postoje takoder razlike u odnosu na mlaz goriva iz brizgača ako je u pitanju

stvaranje smjese i sagorijevanje u podijeljenom radnom prostoru (pretkomore, vihome

komore). Ako se uzmu u obzir specifičnosti, kao i razne veličine komora, onda je jasno da

postoji niz različitih konstrukcija brizgača, pogotovo se razlikuju donji dijelovi sa mlaznicama

koji ulaze u radni prostor.

Podjela brizača će biti prikazana na slici koja slijedi:

Slika 6. Podjela brizgača

Page 14: cESTOVNA SEMINARSKI

13

Slika 7 Presjek brizgača s različitim konstrukcionim rješenjima

Slika 8. Brizgač

Obzirom da uvijek postoji potreba kontrolisanog procesa ubrizgavanja goriva, odnosno

kontrolisanog procesa izgaranja, u cilju uspostave optimalnih energetskih i ekoloških

parametara motora sui, brizgač ima ključnu ulogu u tom procesu. Prvi pokušaji uvođenja

kontrolisanog procesa ubrizgavanja, tzv. stepenastog ubrizgavanja, koje se može najlakše

objasniti preko dijagrama hoda igle, datog na slici 9, ostvareno je sa brizgačima sa dvije

opruge.

Page 15: cESTOVNA SEMINARSKI

14

Slika 9.6

Upravo zbog toga u novije vrijeme se počinju primjenjivati brizgači sa prinudnim otvaranjem

koji umjesto solenoidnog ventila koriste piezoelektrični aktuator koji ima daleko kraće

vrijeme djelovanja, odnosno brže reakcije od komande do izvršenja funkcije otvaranja ili

zatvaranja brizgača. Zahvaljujući korištenju piezoelektričnih elemenata, koji se, pri dovođenju

napona na krajeve šire, može se upravljati sa procesom ubrizgavanja, gdje je omogućeno:

- veći broj ubrizgavanja u toku jednog ciklusa,

- vrlo kratka vremena ubrizgavanja,

- precizno doziranje količine goriva.

Nedostatak piezoelektričnih elemenata (aktuatora) je što im je širenje vrlo malo pri dovođenju

napona na njih. Zbog toga se mora ugrađivati dosta veliki broj piezoelektričnih elemenata, što

povećava dimenzije brizgača, ili se moraju konstruisati posebni prenosni mehanizmi koji

uvećavaju regulacioni hod u odnosu na mali hod piezoelektričnog aktuatora. Slikovit prikaz

mogućnosti regulacije ubrizganih količina goriva u toku jednog ciklusa najbolje se vidi na

slici 10, gdje je predstavljena karakteristika ubrizgavanja goriva u funkciji vremena za slučaj

višestepenog ubrizgavanja. Sve veličine na ovoj slici su promjenjive i zavise od radnih uslova

motora, kojima se preko upravljačke jedinice u svakom trenutku definiše vrijeme početka i

trajanje kao i karakter promjene ubrizgane količine goriva.

6 Ivan Filipović, 2011, Cestovna vozila, Mašinski fakultet, Sarajevo, 215 str

Page 16: cESTOVNA SEMINARSKI

15

Slika 10.7

Najčešće pominjane karakteristike brizgača su:

- pritisak otvaranja i zatvaranja brizgača,

- maksimalni hod igle brizgača i

- protočna karakteristika brizgača

7 Ivan Filipović, 2011, Cestovna vozila, Mašinski fakultet, Sarajevo, 216 str.

Page 17: cESTOVNA SEMINARSKI

16

4.Common Rail

Ovaj se uređaj još naziva i uređajem za ubrizgavanje sa spremnikom goriva pod visokim

pritiskom. Zbog toga što je pritisak za cijelo vrijeme ubrizgavanja gotovo stalan, naziva se i

ubrizgavanjem sa stalnim pritiskom. Sama ideja i nije posve nova. Prve izvedbe s

elektroničkom regulacijom bile se na sporohodnim brodskim motorima 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 0.8ms. To zahtijeva veliku brzinu zatvaranja i otvaranja ventila za ubrizgavanje, kao i

veliku pouzdanost i izdržljivost. Izvedbu poznatu pod nazivom Common Rail zajednički su

razvili Daimler-Benz, Bosch i Fiat, a u serijskoj se proizvodnji pojavila 1997. godine.

Dok danas ove uređaje proizvodi i firma Delphi. Uređaj se sastoji od klipne pumpe k visokog

pritiska koja dobavlja gorivo u zajednički spremnik pod visokim pritiskom (Common Rail). Iz

spremnika se gorivo cijevima odvodi do elektromagnetskih ventila za ubrizgavanje koje

otvara i zatvara elektronički upravljački uređaj. Poseban brzi regulator održava pritisak u

spremniku visokog pritiska za vrijeme ubrizgavanja praktički konstatnim.

Najveći pritisak ubrizgavanja iznosi kod:

1. Common Rail 1 (1997.godine) 1350 bar,

2. Common Rail 2 (2000.) 1600 bar,

3. Common Rail 3 (2003.), piezo-ventili, višestruko glavno ubrizgavanje1800 bar,

4. Common Rail 4 (~2007.) > 2200 bar

U odnosu na druge sisteme ubrizgavanja Common Rail ima ove osnovne prednosti:8

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

8 Grupa autora, 2010, Skripta „Motori s unutarnjim izgaranjem“, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb,

232-234 str.

Page 18: cESTOVNA SEMINARSKI

17

2. Pritisak ubrizgavanja je konstantan od početka do kraja ubrizgavanja.Iako pumpa brizgaljka

ubrigava gorivo pod najvećim pritiskom od 2100 bar, a Common Rail kod 1600 bar, prosječni

pritisak za vrijeme ubrizgavanja veći je kod Common Raila. U stvarnosti se pritisak

za vrijeme ubrizgavanja mijenja ali su te promjene zbog brze regulacije vrlo male i

zanemarive u odnosu na druge sisteme 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 ispuhavanja,

nužno za rad uređaja za smanjivanje štetne emisije (čestica i NOx).

4. Pumpa visokog pritiska ne treba biti sinhronizirana s koljenastim vratilom motora. Time

pogon pumpe i njezin smještaj postaju jednostavnijima.

Slika 11.Uređaj za ubrizgavanje goriva sa spremnikom pod pritiskom - Common-Rail.

(Crveno – gorivo pod visokim pritiskom, žuto – gorivo pod niskim pritiskom. Oznake: ECU –

elektronički upravljački uređaj; F0 – predfilter; F – filter; P – dobavna pumpa goriva; S – spremnik

goriva; davačii:nKV–broja obrtaja motora, αBV–ugla bregastog vratila, pT– pritisak nabijanja zraka u

turbopunjaču, tz – temperatura zraka, tM – temperatura motora)

Page 19: cESTOVNA SEMINARSKI

18

Slika 12. Uporedni dijagram uobičajenog ubrizgavanja i sistema Common Rail9

Pritisak goriva za vrijeme ubrizgavanja kod Common Raila cijelo vrijeme je stalan.

Prednosti kod visokih pritisaka ubrizgavanja:

Ravnomjerna i fina raspodjela goriva u komori za sagorijevanje

Odlična mješavina gorivo/zrak

Optimalo sagorijevanje

Slika 13.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–upravljačka zapremina, 9–upravljački klip, 10–dovodni kanal prema sapnici, 11 – igla

sapnice)

9 Grupa autora, 2010, Skripta „Motori s unutarnjim izgaranjem“, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb,

233 str.

Page 20: cESTOVNA SEMINARSKI

19

Otvaranje i zatvaranje brizgaljke (Slika 13.) 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 te rezultirajuća sila opruga dovoljna je da drži

kuglasti ventil (5) zatvorenim jer visoki pritisak djeluje na kuglicu na vrlo maloj površini.

Zbog toga što je kuglasti ventil zatvoren, igla sapnice pritisnuta je na sjedište silom pritiska

goriva koja djeluje u upravljačkom volumenu (8) na gornju stranu upravljačkog klipa (9) i

silom opruge smještene s gornje strane igle. Tim se silama suprotstavlja sila pritiska goriva na

donju stranu igle. Zahvaljujući malim poprečnim presjecima izloženim pritisku 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). Pritisak u upravljačkom

volumenu (8) naglo opadne, pa sila pritiska 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

zazatvaranje sapnice opet koristi sila pritiska goriva pa je dovoljna vrlo mala sila u opruzi igle

jer ona treba nadvaladati samo razliku sila pritiska 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 može provući između 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 kretanjem upravljačkog 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 zato dovoljna mala privlačna sila, mase svih

pokretnih dijelova u brizgaljci su vrlo male, kuglicu regulacijskog ventila pritisak goriva

pritišće na vrlo maloj površni, a na iglu djeluje rezultirajuća sila pritiska goriva na gornjoj i

donjoj strani. Zahvaljujući elektroničkom upravljanju, tlak ubrizgavanja se može dobro

prilagoditi potrebama procesa izgaranja u cilindru. Primjenom elektronike tačnost

ubrizgavanja se povećala, a kvarovi su postali drugačiji.10

10

Grupa autora, 2010, Skripta „Motori s unutarnjim izgaranjem“, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb, 234 str.

Page 21: cESTOVNA SEMINARSKI

20

5.Ostali pribor instalacije za ubrizgavanje

U ostali pribor instalacije za ubrizgavanje spadaju:

a) Pumpa niskog pritiska, često čini isti sklop sa pumpom visokog pritiska

b) Regulator broja obrtaja, također čini, najčešće, jedan sklop sa pumpom visokog pritiska

c) Varijator promjene početka potiskivanja goriva u funkciji broja okretaja

d) Korektori količine potisnutog goriva u zavisnosti od nekog parametra (najčešće broja

okretaja, pritiska zraka na ulazu u motor nadpunjenih motora i si.).

e) Prečistači goriva

f) Cijevi visokog pritiska

g) Sigurnosni i prelivni ventili

Spremnik za gorivo moguće je podići na dovoljnu visinu samo kod stacionarnih motora da bi

se obezbijedio povoljan protok goriva do pumpe visokog pritiska. Kod ostalih motora

najčešće je potrebno ovaj dotok goriva obezbijediti posebnom pumpom.

5.1. Regulator

Zadatak regulatora u sistemu za ubrizgavanje goriva je da održava konstantan broj obrtaja u

praznom hodu motora. Osim toga, regulator sprječava prekoračenje maksimalno dopuštenog

broja obrtaja. Uglavnom se ugrađuju sa pumpama visokog pritiska. Momentna krivulja

Diezelovog 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 ubrizgavanog goriva i

onemogućava povećanje brzine vrtnje iznad nmax.11

11

Grupa autora, 2010, Skripta „Motori s unutarnjim izgaranjem“, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb,

222 str.

Page 22: cESTOVNA SEMINARSKI

21

Prema konstruktivnoj izvedbi uređaja za regulaciju ili upravljanje ubrizgavanjem dizel goriva

regulatori se mogu podjeliti na:

Mehaničke

Hidrauličke

Pneumatske

Elektronske

Pored osnovne zadaće tj. regulacija broja obrtaja regulatori danas imaju još jednu značajnu

zadaću a to je da praktično upravljaju brzinskim karakteristikama procesa ubrizgavanja a sve

to u cilju njihovog optimiranja na svim brzinskim režimima opterećenja.

Često se vrši podjela regulatora na:

Jednorežimske

Dvorežimske

Sverežimske

Varijator promjene početka potiskivanja goriva visokotlačne pumpe mijenja ugao početka u

funkciji broja obrtaja. Ako je dužina cijevi visokog pritiska L, onda će se vrijeme putovanja

talasa pritiska od pumpe do brizgača računati kao:

gdje je sa a označena brzina zvuka ( u dizel gorivu za uslove u instalaciji visokog pritiska u

prosjeku iznosi a=1350 m/s )

Page 23: cESTOVNA SEMINARSKI

22

5.2.Čistač goriva – filter za gorivo

Za siguran rad motora vrlo je važno gorivo koje mora biti čisto. Gorivo se pomoću pumpe

usisava iz rezervoara u uređaj za ubrizgavanje. Gorivo sa sobom nosi prljavštinu iz rezervoara

i kapljice vode, što može dovesti do prestanka rada motora. Filter goriva služi za

zaustavljanje tih nečistoća, te je neophodno filter češće kontrolirati i čistiti. Filteri su postali

posebno važni rastom broja motora s direktnim ubrizgavanjem. Čak i najsitnije čestice mogu

prouzročiti velika oštećenja na komponentama sistema za direktno ubrizgavanje. Najveći i

najznačajniji proizvođač filtera je Bosch. Ovi filteri s ugrađenom naprednom tehnologijom

filtera i mikro pore samih filtera spriječavaju neredovito doticanje goriva. Budući da Bosch

razvija i proizvodi kompletne sisteme za direktno ubrizgavanje goriva, ovi filteri su

prilagođeni kako bi savršeno uskladili rad cjelokupnog sistema.

Slika 14 . Filter goriva

Page 24: cESTOVNA SEMINARSKI

23

6.Najvažnije karakteristike instalacija za dobavu goriva u dizel motorima

Karakteristike instalacija za dobavu goriva u dizel motorima mogu se podjeliti na:

unutarnje karakteristike u samoj instalaciji za dobavu goriva kod dizel motora

izlazne karakteristike iz instalacije za dobavu goriva koje imaju direktan utjecaj na

karakteristike motora

U unutarnje karakteristike u samom sistemu ubrajaju se:

1. Karakteristike pritiska goriva u funkciji vremena, na karakterističnim mjestima

instalacije (natklipni prostor, kućište rasteretnog ventila, cijev visokog pritiska,

brizgač)

2. Promjena brzine kretanja goriva u instalaciji, od natklipnog prostora do izlaza iz

brizgača

3. Kinematski parametri (put, brzina i ubrizgavanje) klipa rasteretnog ventila hv i igle

brizgača hi

Najvažnije izlazne karakteristike su:

1. Karakteristike mlaza goriva (domet mlaza, ugao širenja mlaza, dimenzije kapljica

goriva u mlazu)

2. Karakteristika ubrizgavanja qc (mm3/°BV) koja predstavlja promjenu ubrizgane

količine goriva po uglu bregastog vratila ili po vremenu u jednom ciklusu ubrizgvanja

3. Ciklusna dobava goriva po ciklusu i cilindru

gdje su ᵠa i ᵠb uglovi početka i kraja ubrizgavanja goriva na bregastom vratilu,

4. Brzinske karakteristike ciklusne dobave goriva

qc=f(n) kako vanjske tako i parcijalne karakteristike.

Page 25: cESTOVNA SEMINARSKI

24

Na osnovu prethodnih parametara definisane su i osnovne karakteristike mlaza raspršenog

goriva:

- domet mlaza lm = f(t);

- ugao širenja mlaza γm;

- distribucija veličine raspršenih kapljica (srednji i stvarni prečnici kapljica).

Na osnovu ovih parametara može se kvalitativno i kvantitativno ocijeniti nivo pripremljenosti

goriva za miješanje sa zrakom i kvalitet sagorijevanja.

Page 26: cESTOVNA SEMINARSKI

25

ZAKLJUČAK

U ovom seminarskom radu smo na najkraći mogući način pokušali predstaviti sistem

za dobavu goriva, što nije bilo jednostavno zbog same kompeksnosti i opširnosti teme.

Mi smo u ovom radu izdvojili samo neke elemente ovog sistema tj. ono što je po

našem mišljenju najznačajnije. Sistem za dobavu goriva može biti mehanički i

elektronički. Osnovni zadatak sistema je da obezbjedi ekonomičnost transformacije

hemijske energije goriva u mehanički rad,nisku koncentraciju škodljivih produkata u

izduvnim gasovima, miran i što je moguće bezbučniji rad, nizak nivo mehaničkih i

termičkih opterećenja, pouzdanost u radu i dr. Najvažnije komponente ovog sistema su

rezervoar goriva, cijevi, pumpe visokog pritiska, regulacioni ventil te brizgači. Danas

se sve više koristi sistem Common Rail ( cijevi pod visokim pritiskom). Ostali dijelovi

inastalacije su pumpa niskog pritiska, regulator broja obrtaja, varijator, prečistači

goriva, cijevi visokog pritiska te sigurnosni i prelivni ventil.

Page 27: cESTOVNA SEMINARSKI

26

LITERATURA

1) Filipović, Ivan, 2011, Cestovna vozila, Mašinski fakultet, Sarajevo

2) Filipović, Ivan, 2006, Motori i motorna vozila, Mašinski fakultet, Tuzla

3) Mahalec Ivan , Lulić Zoran, Kozarac Darko, 2010, Motori s unutarnjim

izgaranjem, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb