Dizel Oprema i Sagorevanje

Oprema vozila sa dizel motorima

1

Poglavlje III OPREMA VOZILA SA DIZEL MOTORIMA

UVOD

Dizel motore od prvog dana prati kompliment da su racionalne mašine. Rudol Dizel (R. Diesel) je 1892.g. prijavio patent za R a c i o n a l n i t o p l o t n i m o t o r. Prvi dizel motor je napravljen i ispitan u MAN-u u Augsburgu 1897.g. Odmah posle toga ulazi na brodove. Dvadesetih godina na traktore i kamione, a tridesetih u avione (“Štuka”) i putnička vozila (1936. Mercedes-Benz, 260 D). Od tada su mnoge oblasti rezervisane za dizel motore.

SL.III.1: INFORMATIVNI SISTEMI U MODERNOM SAOBRAĆAJU

Motorna vozila i motori - oprema

2

Trenutno dizel motori gostuju u oblasti putničkih vozila (max. 30% proizvodnje samo kod nekih proizvođača) ali suvereno vladaju u oblastima srednjih (do 2.000 kW) i velikih (do 10.000 kW) snaga. Pogon kod kamiona, građevinskih i inežnjerijskih mašina je samo dizel motorima. Slični odnosi vladaju u brodarstvu. Sa izuzetkom najvećih brodova gde se pojedinačno pojavljuju gasne turbine i nuklearni pogon (sa parnim turbinama) sve ostalo su dizel agregati.

Kamioni dugoprugaši se zovu "drumskim krstaricama" po analogiji sa priobalnim brodovima jer njih krasi dobra ekonomičnost i visoka pouzdanost. Današnje dnevne kilometraže drumskih konvoja dostižu 1000 km što je za brodarstvo nedostižno. Zato svi doprinosi boljoj bezbednosti u saobraćaju, većoj pouzdanosti i nižoj potrošnji goriva najbrže oživljava u kamionskim tehnologijama, sl.III.1.

SL.III.2: INTELIGENTNI SENZORI NA DIZEL MOTORU MB 500


3

Čim je auto elektronika dostigla prihvatljivu pouzdanost odmah je prihvaćena u dizel motorima. Za sada se ima utisak da inteligentni izvršni organi i davači primenjeni kod oto motora imaju dovoljnu preciznost za uslove dizel motora kod kojih je inače izvorna pouzdanost najstrožiji selektor za uvođenje u seriju, sl.III.2.

Elektronika je praktično nedostižna u testiranju sistema i blagovremenom otkrivanju kvarova. Danas je na vozilima 60% elektronskih sistema orjentisano na informaciono-dijagnostičke i servisne zadatke. Na sam motor otpada oko 10% a ostalo je u službi vozila. Finansijski optimisti prognoziraju 15-20% učešća elektronike u ceni teretnih i do 30 % u ceni putničkih vozila.

SL.III.3: ELEKTRONSKA OPREMA VOZILA I MOTORA MB 500

U višu fazu razvoja spada povezivanje sistema sa jednom centralnom bazom

znanja. Neminovna je masovna primena fleksibilnih servisnih sistema (FSS-Flexible Service System, taj naziv je uobičajen kod "Mercedesa"). Slika III.3 prikazuje jednu


4

izvedenu i serijski primenjenu varijantu elektronske kontrole na vozilu sa turbo dizel motorom.

EUJ-elektronska upravljačka jedinica prima informacije od većeg broja davača: transmisije; broja obrtaja motora i brzine vozila (tempomat); položaja komandi za gas, kvačilo i kočnice; temperatura vazduha na usisu i svih fluida; pritiska vazduha iza kompresora turbogrupe i td. Posle toga sledi upravljanje: momentom ubrizgavanja; količinom ubrizganog goriva zavisno od režima rada po broju obrtaja i opterećenju; recirkulacijom izduvnih gasova (EGR); grejačima tokom startovanja i sl.

Iz ovog kratkog pregleda razvoja dizel motora možemo izvući očekivane pravce usavršavanja dizel motora za putnička vozila:

• po uzoru na brodske u potrošnji goriva, • po uzoru na oto motore u dinamičnosti i • primena elektronskog upravljanja i vođenja u saobraćaju Takva formula je praktično realizovana kod kamionskih dizel motora sa

direktnim ubrizgavanjem i turbo grupama. Kod sistema za elektronsko vođenje radnog procesa oto motora osnovna

slabost je bila prvo nedostatak, a onda nepouzdanost povratne sprege. Kod oto motora je ta funkcija pripadala lambda sondi. U domenu kontrole i dijagnostike nema razlike izmedju zahteva oto i dizel motora. Mercedes sa Bosch-om u svojim sistemima za upravljanje radom dizel motora i vozila koristi davače i senzore iz MOTRONIC-a, EGAS-a, ABS-a, ASR-a i ESP-a.

Prednost Motronic ME sistema je njihova hijerarhijska struktura u adaptivnom vođenju radnog procesa. Zato je taj princip usvojen kao baza Motronic-a bez obzira da li se primenjuje kod oto ili dizel motora. Inteligentni senzori kod dizel motora izvršavaju naredbe -posle izbora optimalnih režima- po unapred zadatim algoritmima. Po komandi vozača -iskazanoj elektronskom pedalom za gas- funkcionišu svi algoritmi u EUJ, sl.III.4.

SL.III.4a: PRIMENA ELEKTRONIKE U MODERNOM VOZILU

SL.III.4b: LOGIKA UPRAVLJANJA

ZAHTEVANI OBRTNI MOMENAT

ADAPTIVNO UPRAVLJANJE

MOTORSKI PARAMETRI

Masovna primena dizel motora u vozilima Evrope je počela tek posle prvog

naftnog šoka1973/74. Ideja je bila da se iz velikoserijske proizvodnje oto motora


5

strogom selekcijom izaberu delovi za montažu dizel motora. Prvi je u tome bio sa svojom nemačkom filijalom Opel. Kasnije je postalo pravilo da se novi motori projektuju za dve linije: oto i dizel. Dosadašnji dizel motori u putničkim vozilima su sa vihornim komorama ili izuzetno sa pretkomorama (Dajmler-Benc).

Nedostatak svih komornih dizel motora je veća potrošnja goriva nego kod motora sa ubrizgavanjem. Današnji visokoekonomični oto motori imaju brojne prednosti pred komornim dizel motorima: približno ista potrošnja goriva uz manju težinu, buku i veću dinamičnost.

Tipična slabost dizel motora je dimnost izduvnih gasova i emisija čestica. Evo nekoliko repeticija na temu dimnosti dizel motora. Nominalne karakteristike dizel motora se određuju prema granici dima. Tehnički aspekti su u tome da je snaga dizel motora najveća na granici dima. Ali čađ u obliku C=C veza ima strukturu šmirgle. Motor u zoni dima može da radi samo kratko vreme. Zdravstveni aspekt se ogleda u zasipanju okoline čađu koja je nosilac toksičnih komponenti. Bezbednost saobraćaja je ugrožena od onih vozila koja pri promeni stepena prenosa (TRANZIJENTNI REŽIMI) prave dimne zavese iza sebe.

Po važećim spoznajama ispunjenje normi za minimalno čestično zagađenje moguće je ostvariti sinhronim izborom goriva, odgovarajućeg toka procesa sagorevanja i naknadnom obradom izduvnih gasova:

- filtri i hvatači čestica - gorionici za čestice, i - katalizatori za otrovne produkte Globalna ekologija nalaže jednovremeno povećanje ekonomičnosti (niža

produkcija zagušljivih gasova H2O i CO2), smanjenje otrovne emisije (tri osnovne komponente CO, HC i NOx), uz dalju kontrolu i redukciju brojnih žestokih otrova (koji mogu nastati zbog nekontrolisane formulacije pogonskih materijala, a pre svega goriva, maziva i njihovih aditiva).

Ako se pogledaju tzv. nestandardizovane emisije (ne samo HC, NOx i CO) onda su dizel motori u lošijoj poziciji. Katalizatori efikasno smanjuju oko 200 nuzprodukata sagorevanja. Posebnu pažnju privlači benz(a)piren zbog stimulisanja kancerogenih oboljenja. Njegova emisija iz vozila je relativno mala ali približno ista kod oto i dizel motora. Ipak katalizatori ga redukuju za više od 90% pa su dizel motori po njegovoj emisiji prvi među sredstvima saobraćaja. Najopasniji polutanti iz dizel motora su čestice i dim. Potom emisija oksida sumpora i izazivanje kiselih kiša.

Moderna vozila zahtevaju: - viši kvaliteti goriva ( veći cetanski broj) - manje aromata u gorivu ( određena struktura goriva) - lakše isparljivo gorivo (definisan frakcioni sastav) - komore za sagorevanje male osetljivosti na promenljive režime rada - eliminisanje grešaka u rukovanju i održavanju

Ekološka era kod putničkih vozila je u prvoj fazi mimoišla, a onda žestoko pogodila sva saobraćajna sredstva sa dizel motorima stavljajući ih na crne liste. EU je već odredila godišnji broj kamiona koji iz svake zemlje može da prođe kroz nju saglasno eko normama o ograničenja buke i zagađenja!

Ako se vratimo na buduće konstrukcije dizel motora onda u ovome momentu centralno mesto zauzima interes za sistem napajanja gorivom. Tu su zamene funkcija pumpe visokog pritiska u drugom planu jer je to onda zamena mehaničkog


6

pogona električnim. Elektronika je daleko bliža problemima regulisanja i sprezanja motora, pumpi visokog pritiska i turbo grupa.

Kod klasičnih sistema ubrizgavanja postojala je samo uska radna oblast u kojoj je zakon ubrizgavanja ispunjavao koliko-toliko željene pokazatelje. Moderna vozila uslovljavaju tačan tok zakona ubrizgavanja i njegovo održavanje u celom radnom polju vozila.

Teorijski gledajući zakon ubrizgavanja možemo razložiti na tri faze, sl.III.5: I. inicijalno pred ubrizgavanje važno za mekoću radnog procesa, II. osnovna količina ubrizganog goriva bitna za emisiju, snagu i ekonomičnost III. nepoželjna faza koja je pre svega dijagnostički pokazatelj neispravnosti

sistema za ubrizgavanje. Tokom druge faze prednji usponski deo zakona ubrizgavanja je od

višestrukog uticaja na tvrdoću radnog procesa, bučnost i ekonomičnost; špic presuđuje o količini azotnih oksida; razvučenost ubrizgavanja je važna za emisiju HC, a kraj i naknadno ubrizgavanje presuđuje o česticama, dimu i pojavi koksa u komori, u brizgačima i po ventilima.

Čim se pojavi treća faza kod KLASIČNIH sistema za ubrizgavanje: naknadno ubrizgavanje i procurivanje brizgača, sl.III.5, tada je motor zreo za servis i remont.

SL.III.5: UTICAJ FAZA UBRIZGAVANJA NA PARAMETRE MOTORA

Ugao bregastog vratila

Zako

n ub

rizg

avan

j a

II- osnovno ubrizgano

I gorivo III

Maksimalna T

Buka Azotni oksid

Ekonomičnost Nesagoreli HC

Tvrd rad Čestice

Čađ

Koks

SL.III.6: PROGRAMIRANJE ZAKONA UBRIZGAVANJA

Broj obrtaja motora

Obr

tni m

o men

at

Jedno pred ubrizgavanje

+ glavno ubrizgavanjeViše pred ubrizgavanja

+ glavno ubrizgavanjeJe

dno g

lavno

ubriz

gava

nje


7

Cela ova slika protrči za deo jedne mili sekunde, pri tome količina goriva

varira do deset puta, a broj obrtaja do 5 puta (od praznog hoda do maksimalnih 4500 1/min kod putničkih ili 2300 1/min kod kamionskih dizel motora). Pri tome variraju zakoni potiskivanja, ubrizgavanja i sagorevanja.

Ispunjavanje strogih ekoloških propisa traži nove koncepcije radnog procesa i mikro zagledavanje u sve faze zakona potiskivanja, ubrizgavanja i sagorevanja, sl.III.6.

To ne mogu da ispune klasični sistemi tipa pumpa-cev-brizgač, a od novih samo sistemi sa adaptivnim upravljanjem i vrhunskom elektronikom. U oblasti niskih opterećenja i malih brojeva obrtaja neophodno je višestruko predubrizgavanje. U srednjoj radnoj oblasti traži se jedno predubrizgavanje i jedno glavno ubrizgavanje. Jedino pri višim brojevima obrtaja, u zoni graničnih vrednosti po broju obrtaja, može da se ostane sa jednim glavnim ubrizgavanjem. Ekološki motori imaju -povremeno- dodatu treću fazu ubrizgavanja radi regeneracije hvatača čestica (vidi Peugeot dizel!). Pošto će ova tematika biti u težištu daljih izlaganja odmah moramo napomenuti da trenutno nema mnogo podataka o alternativnim gorivima i njihovoj usaglašenosti sa dizel motorima poslednje generacije. Ispitivanje raznih vrsta goriva je ukazalo na metanol kao ozbiljan dodatak reformulisanim dizel gorivima. U metanolu nema ni aromata ni sumpora pa on redukuje emisiju čestica i čađi.

Drumska vozila poseduje oznake koje govore o tipu i opremi vozila. Evo nekoliko primera:

Putničko vozilo Renault: LAGUNA 2.2D RN (Tip- LAGUNA; 2.2= 2188 zapremina motora u cm3; D- dizel; RN- oprema i td.)

Teretno vozilo "ZASTAVA-IVECO": Z-35.8 NF ("Z"- Zastava;3500 kg - dozvoljena masa; 80 KS - snaga motora; "N"- normalni razmak osovina; "D" -produženi razmak; "F"- Furgon i td.).

Kamion "FAP-MERCEDES": 13 14 B D T (13=13000 kg- ukupna dozvoljena masa; 14=140 KS- snaga motora; B- trambus kabina; D- produžena kabina; T- tegljač; ostala slova u oznaci mogu biti: "K"- kiper; "V"- V motor; L"- vazdušno ogibljenje i sl.).

Umesto ranijeg broja šasije svako novo proizvedeno vozilo dobija broj za identifikaciju. Propis o uvođenju jedinstvenog identifikacionog broja (VIN- Vehicle Identifications Number) je usvojen 1975.g., a mesto na vozilu za njegovo postavljanje je predmet standarda ISO 4030-1983.g.

Identiffikacioni broj vozila se sastaji od 17 alfa-numeričkih kombinacija svrstanih u tri grupe: WMI- World Manufacturer Identifiet (međunarodna šifra za identifikaciju proizvođača) VDS- Vehicle Description Section (opisni deo vozila i motora) VIS- Vehicle Identifier Section (fabrička identifikacija vozila)


8

VIN- Vehicle Identifications Number (17 alfanumeričkih oznaka)

WMI- tri oznake VDS- šest oznaka VIS- osam oznaka

Primer oznake kod firme Mercedes: WDB 201 024 1A 447874 WDB 201 024 1 A 447874 Prva oznaka je za geografsku zonu 1,2,3,4,5- Severna Amerika 6,7- Australija i N. Zeland 8,9,0- Južna Amerika A,B,C,D,E,F,G,H- Afrika J.K.L.M,N,P,R- Azija S,T,U,V,W,X,Y,Z- Evropa Oznaka na drugom mestu definiše zemlju u toj geofrafskoj zoni ("D" je za Nemačku i td.). Treća oznaka ukazuje na proizvođača iz te zemlje ("B"- Mercedes). Brojka "9" je za proizvođače sa manje od 500 vozila godišnje.

Ovde može da bude 6 slova i cifara koje pružaju više podataka o vozilu i motoru kao što su serija, tip karoserije, tip motora, broj osovina, bruto masa i slično. Gornji primer: 201- Mercedes Benz 190 024- modeli 190 E od 1983 do 1991.

Treća grupa oznaka (VIS) daje više podataka o modelu i sadrži fabrički broj. Gornji primer: 1 - volan na levoj strani; A- pogon u Sindelfingenu; 447874- serijski broj

Označavanje vozila i motora uvodi u svakodnevnu praksu konstruktivne specifičnosti. Zato ćemo ovde ilustrovati sistem nominalnog obeležavanja motora u firmi "Opel".

Označavanje oto i dizel motora kod firme "Opel" (Primer za dizel motor)

L

Konstruktivne specifičnosti

T

Modifikacije (Design Specifics)

D

Sistem za napajanje gorivom

17

Radna zapremina motora x 10 u litrima

X

Ekološki propisi koje motor ispunjava Konstruktivne specifičnosti (Design Specifics)

C CR- Common Rail 1) F Federal Car Fleet H High Output/Carge 1 Fam.I- Engine 1) I DI- direktno ubrizgavanje 1) 2 Fam.II -Engine 1) J Regulisana snaga

(Adjusted Power) 3 L850 - Engine 1)

K Komprex 1) -Samo radi razlikovanja motora L Niska snaga/Nadpunjenje Oznake za sisteme napajanja gorivom P Port Deactivation F Ubrizgavanje benzina u usisni vod

motora (pojedinačno) R Raised Performance (Forsirani) Z TBI- centralno ubrizgavanje S Super Charger

(Visoko nadpunjenje) V Karburator

T Turbo D Dizel motori V Volume Model G GDI- direktno ubrizgavanje benzina u

cilindre Ekološki propisi koje motor ispunjava

Bez oznake ECE 15.04 Y EC 2000 X ECE 15.04 Z EC 2005 C US 83 (Catalytic Conv.) L LEV E Euronorm U ULEV X EC 96 (US 93/94) 0 ZEV


9

III.1 SAGOREVANJE U DIZEL MOTORIMA III.1.1 Fizičko - hemijska priprema za sagorevanje

Sagorevanje goriva u dizel motorima je jedan od osnovnih procesa koji određuje kvalitet čitavog radnog ciklusa i motora u celini. Poznavanje mehanizma pojave je još daleko od stadijuma upravljanja u optimalnom smeru. Sagorevanje je tematika u kojoj se prepliću sadržaji brojnih naučnih disciplina, a najviše termodinamike, gasodinamike i hemije.

Klasični oto motori rade sa homogenim smešama. Kod njih obrazovanje smeše započinje u toku hoda usisavanja i traje tokom sabijanja - dva hoda. Kod direktnog ubrizgavanja benzina to je nešto kraće. Dok kod dizel motora obrazovanje smeše započinje ubrizgavanjem goriva i traje 20÷60° ugla kolenastog vratila. Višestruko kraće vreme za obrazovanje smeše nameće stroge zahteve prema sistemu obrazovanja smeše u dizel motoru. Obrazovanje smeše se vrši i u toku indukcionog perioda i u toku ostalih faza sagorevanja.

U početku ubrizgavanja, za vreme indukcionog perioda, nije poželjno ostvariti homogenu smešu. Dok se u toku osnovnog procesa sagorevanja teži izjednačavanju sastava smeše po zapremini komore, radi boljeg iskorišćenja kiseonika iz vazduha. Boljim korišćenjem vazduha ostvaruje se veća snaga uz povoljnije ekološke karakteristike motora.

Obrazovanje smeše uključuje niz fizičkih procesa: drobljenje struje tečnog goriva na sitne kapljice (raspršivanje), zagrevanje i isparavanje goriva i njegovo raspore-đivanje po zapremini komore. Većina tih pro-cesa se odvijaju jedno-vremeno. Zagrevanje i isparavanje goriva se ostvaruje na račun toplote radnog tela u cilindru koje na kraju sabijanja ima pritisak od 3 do 4 MPa i temperaturu od 750 do

900 K. Gustina vazduha u komori za sagorevanje dizel motora, bez nadpunjenja, na kraju sabijanja je 12 do 14 puta veća od gustine u okolini. Posle početka osnovnog sagorevanja temperatura i pritisak u komori rastu, što naglo ubrzava procese zagrevanja i isparavanja kapljica goriva. Gorivo se raspoređuje po komori za sagorevanje na račun kinetičke energije mlaza goriva Emlaza i kinetičke energije pokretnog vazduha Evazduha. Dakle energija za obrazovanje smeše je Esmeše=Evazduha+Emlaza. Kod klasičnih sistema veći je udeo energije u vrtlogu usisanog vazduha, slika III.7. Zbog toga dizel motori sa klasičnim

SL. III.7: ENERGIJA POTREBNA ZA OBRAZOVANJE SMEŠE KOD DIZEL MOTORA

Klasični sistemi Visokopritisni sistemi

Energija vazduha

Energija vazduha

Energija za obrazovanje smeše =Energija goriva (pritisak ubrizgavanja) + Energija vazduha

(Usisni vrtlog, oblik komore,..)

Energija goriva

Energija goriva


10

sistemima za ubrizgavanje imaju strožije zahteve prema konstrukciji usisnih sistema (zavojni usisni kanali, zasuni na ventilima itd.). Kod savremenih sistema za ubrizgavanje goriva sa visokim pritiskom veći udeo energije za obrazovanje smeše sadržan je u mlazu goriva, pa ti motori imaju lakše zahteve prema konstrukciji usisnih sistema motora i mogu optimalno raditi u širem opsegu promene broja obrtaja.

Po načinu ostvarenja smeše i toku sagorevanja dizel motori se mogu podeliti na motore sa:

1. zapreminskim ostvarenjem smeše (motori sa direktnim ubizgavanjem i komorni motori)

2. filmskim obrazovanjem smeše (na zid "M" - postupak, ili uz zid "D" - postupak) i

3. kombinovanim, delom zapremisnkim, delom filmskim razlivanjem goriva.

Raspršivanje goriva. U slučaju zapreminskog i kombinovanog načina ostvarenja smeše u dizel motoru mlaz goriva, koji izlazi iz brizgača, mora biti izdrobljen na sitne kapi. To zato što se tada naglo povećava površina tečnosti. Odnos površina velikog broja kapljica prema površini jedne kapljice, od koje su one nastale, približno je srazmeran kubnom korenu iz broja kapljica. Ukupni broj kapljica koje se mogu dobiti raspršivanjem dostiže (0.5÷2)106, što ostvaruje povećanje površine za približno 80÷270 puta. Zbog toga se obezbeđuje brzo odvijanje procesa razmene toplote i mase između kapljica i zagrejanog vazduha u komori. Najbolje je raspršivati mlaz goriva na kapljice veličine 5÷40 µm. Krupnije kapi, koje se stvaraju obično na kraju ubruzgavanja, mogu razvući proces sagorevanja i pogodovati obrazovanju čađi. Preterano sitne kapljice (ispod 10 µm) isparavaju u blizini mlaznice brizgača, što otežava korišćenje vazduha iz udaljenih delova komore. Kako se u toku ubrizgavanja menja pritisak ubrizgavanja, tako se menjaju brzine isticanja mlaza i veličine kapljica. Na slici III.8 prikazan je diferencijalni zakon ubrizgavanja, mikro-fotografije kapljica u pojedinim trenucima ubrizgavanja i promena srednjih prečnika kapljica: po zapremini (dg) i prema Zauteru (dz). Zapaženo je da su srednji prečnici kapljica obrnuto zavisni od brzine isticanja goriva. Raspršivanje takođe zavisi i od pritiska ubrizgavanja kao i od veličine otvora na brizgaču. Na slici III.9 prikazan je uticaj pritiska ubrizgavanja i prečnika otvora na brizgaču na prečnik kapljica u mlazu ubrizganog goriva. Granična linija se odnosi na konstantnu -istu količinu ubrizganog goriva. Očigledno je da veći pritisci ubrizgavanja i manji prečnici otvora na brizgaču smanjuju prečnike kapljica u mlazu goriva što pogoduje obrazovanju smeše i boljem iskorišćenju goriva (potpunije sagorevanje). Kod klasičnih sistema ubrizgavanja povećanje broja obrtaja motora dovodi do povećanja pritiska ubrizgavanja i do povećanja brzine isticanja goriva. Kao rezultat je bolje raspršivanje goriva. Takođe dolazi do povećanja kinetičke energije mlaza goriva. Odnosno pri povećanju broja obrtaja motora raste dužina mlaza brizgača.

Povećanje opterećenja motora, ciklusne količine goriva, dovodi do povećanja pritiska ubrizgavanja i raspršivanje goriva postaje kvalitetnije i homogenije. Zavisno od konstrukcije sistema ubrizgavanja nekada veći uticaj može iskazati promena broja obrtaja a drugi put promena opterećenja.

Na slici III.10 prikazana je promena pritiska ubrizgavanja u čitavom radnom polju motora V 46-TK sa novim Cummins sistemom neposrednog ubrizgavanja goriva.


11

SL. III.8: UBRIZGAVANJE I VELIČINA KAPLJICA

SL. III.9: UTICAJ PRITISKA UBRIZGAVANJA NA PREČNIK KAPLJICE

400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300Pritisak ubrizgavanja (bar)

10

12

14

16

18

20Prečnik kapljica

d=0.2 mm

d=0.17 mm

d=0.15 mm

Granica

, µ m

SL. III.10: PRITISAK UBRIZGAVANJA U ČITAVOM RADNOM POLJU MOTORA

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Broj obrtaja motora n (o/min)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4Specificni efektivni rad We (kJ/dm3)

0

600

1200

1800 p (bar)

SMT SMT+15 kv

0

600

1200

1800 p (bar)

SMT SMT+15 kv

0

600

1200

1800 p (bar)

SMT SMT+15 kv

0

600

1200

1800 p (bar)

SMT SMT+15 kv

0

600

1200

1800 p (bar)

SMT SMT+15 kv

0

600

1200

1800 p (bar)

SMT SMT+15 kv

0

600

1200

1800 p (bar)

SMT SMT+15 kv

0

600

1200

1800 p (bar)

SMT SMT+15 kv

0

600

1200

1800 p (bar)

SMT SMT+15 kv


12

III.1.2 Osnovne karakteristike sagorevanja u dizel motorima Osnovne razlike između oto i dizel motora potiču baš od procesa

sagorevanja. U komori oto motora pri normalnom sagorevanju homogene smeše front plamena, koji se prostire sferno od svećice, prebriše kompletnu zapreminu komore. Osnovne karakteristike sagorevanja dizel motora uslovljene kvalitativnom promenom opterećenja (u približno istu količinu vazduha u cilindru ubrizgava se različita količina goriva) su:

- rad sa nehomogenom smešom, - kraće vreme za obrazovanje smeše, - sagorevanje počinje pre nego što se svo gorivo ubrizga i - u jednom delu sagorevanja simultano se događaju ubrizgavanje goriva,

isparavanje ubrizganog goriva, obrazovanje smeše i sagorevanje pripremljene smeše.

Tokom kompresije u cilindru dizel motora ostvaruju se pritisci od 3-4 MPa i

temperature od 750-900 K. Osnovni zadatak kompresije je da ostvari temperaturu iznad samoupaljenja goriva koje se ubrizgava u cilindar.

U cilindar dizel motora gorivo se ubrizgava pod visokim pritiskom (>150 MPa) u sabijeni i zagrejani vazduh. Struktura mlaza je prikazana na slici III.11. Vidi se da je u blizini brizgača tečno gorivo bez prisustva vazduha, dok je na drugom kraju cilindra čist vazduh bez goriva(od λ1 do λ4). Između su zastupljene smeše najrazličitijeg sastava. Vrtlog u komori dovodi do povijanja mlaza goriva tako što se zone sa bogatijim sastavom smeše više povijaju. Tako se ostvaruje veće angažovanje vazduha iz komore u stvaranju smeše.

U tabeli III.1 date su temperature samoupaljenja nekih motornih goriva. Vidimo da dizel gorivo ima najnižu temperaturu samoupaljenja koja se sa porastom pritiska primetno snižava. Samoupaljenje dizel goriva određuje početak sagorevanja i veoma utiče na karakter i osobenost daljeg odvijanja procesa sagorevanja.

Osim samoupaljenja na dalji tok i osobenosti odvijanja procesa poseban uticaj ima difuziono sagorevanje. Sagorevanje nehomogenih smeša (uvođenje struje gasa u vazduh ili unošenje kapljica goriva u vazduh) se bitno razlikuje od sagorevanja homogenih. Brzina sagorevanja nehomogene gasne smeše je praktično određena brzinom difuzionog mešanja goriva i vazduha. Tada su brzine hemijskih reakcija, na visokim temperaturama, znatno veće od brzine procesa mešanja. Zato se takvo sagorevanje zove difuziono.

Zavisnost brzine proste hemijske reakcije od temperature i pritiska može biti iskazana preko sledeće jednačine:

,** / RTEn epAddCw −=−=τ

gde je: dC/dτ -brzina promene koncentracije polazne materije; A- konstanta koja zavisi od svojstva goriva i sastava smeše; E- energija aktivacije; n- red reakcije; R- univerzalna gasna konstanta; T- temperatura.

Složene hemijske reakcije oksidacije i sagorevanja mogu započeti u odgovarajućoj smeši reagenasa tek kada energije toplotnog kretanja molekula pređu neku kritičnu vrednost. Tek tada može doći do kidanja postojećih unutar molekularnih


13

veza i zamena sa novim. Tu vrednost energije toplotnog kretanja molekula zovemo “energija aktivacije”.

SL. III.11: STRUKTURA MLAZA UBRIZGANOG DIZEL GORIVA

Brizgač Brizgač

Cilindar Cilindar

Ω

λ1=0

λ2

λ3

λ4

λYh

Mlaz u cilindru dizel motora

bez vrtloga sa vrtlogom

Vazduh

Vazduh

750-900, K 3-4, MPa

750-850, K3-4, MPa

pg>20, MPa ipg>150, MPa -savremeni motori

Tabela III.1: Temperature samoupaljenja različitih goriva u K

Vrsta goriva Pritisak vazduha bar benzol benzin kerozin dizel 3 - 700 705 670 9 890 590 550 535

15 800 555 490 480 30 740 530 480 470

Za većinu reakcija oksidacije i sagorevanja uslovna-efektivna energija

aktivacije iznosi E=(8.4÷16.8)*103 kJ/kmol. Tada je, pri niskim temeperaturama, brzina je reakcije ekstremno mala. Sa rastom temperature brzina reakcije se radikalno povećava. Gradijent promene je najveći kod nižih temperatura i većih vrednosti energije aktivacije, tabela III.2.

Tabela III.2: Relativna brzina reakcije sagorevanja od temperature

Temperatura, K Energija aktivacije, kJ/kmol 300* 500 1000 1500 2000 84 000 1 6*105 1.36*1010 4*1011 2*1012

168 000 1 2*1011 1020 8*1023 2*1024 * Za temperaturu 300 K, uslovno je usvojena brzina reakcije jednaka 1.

Brzina sagorevanja kapljica tečnog goriva je uglavnom određena brzinom

njihovog isparavanja (pare goriva, koje se stvaraju na površini kapljice, difundiraju u vazduh koji je okružuje, i tako stvaraju gorivu smešu na izvesnom rastojanju od kapljice).


14

Male kapljice, čiji je prečnik manji od 40 µm, ravnomerno raspoređene u vazduhu sagorevaju sličnom brzinom kao i homogena smeša para goriva i vazduha. Granica sumarnog osiromašenja nehomogenih smeša (ili mešavine malih kapljica goriva i vazduha) je višestruko veća nego kod homogenih smeša para goriva i vazduha. U nehomogenim smešama uvek se obrazuju zone, gde je sastav smeše 0.85÷0.9, koje odgovaraju najvećim brzinama hemijskih reakcija i u kojima se stvaraju najviše temperature. Takve zone služe kao upaljači za okolnu siromašnu smešu. Na takav način se može objasniti sagorevanje veoma siromašnih smeša (koeficijent količine vazduha veći od 5) u cilindru dizel motora na delimičnim opterećenjima.

Iz istih razloga

sagorevanje nehomogenih smeša pri malim ukupnim koeficijentima količine vazduha (λ<1.3÷1.5) po pravilu dovodi do stvaranja čestica i do dimljenja dizel motora. Razlog je u postojanju zona sa znatnim lokalnim preobogaćenjem smeše (λ<0.3÷0.4). U tim zonama se, kada su temperature povoljne, dešava termička destrukcija i krekovanje molekula ugljovodonika oko kojih nema dovoljno molekula kiseonika, slika III.12. Produkti su čestice čađi koje se uglavno sastoje od veoma tvrdog ugljenika. Tako se objašnjava

mehanizam dimljenja dizel motora pri povećanju ciklusne količine goriva, t.j. pri povećanju opterećenja iznad nominalnog.

III.1.3 Analiza procesa sagorevanja preko indikatorskog dijagrama

U toku sabijanja u cilindru dizel motora, neposredno pred ubrizgavanje

tečnog goriva, ostvari se pritisak od 3-4 MPa i temperatura od 750-900 K. Ukoliko postoji natpunjenje te vrednosti mogu, zavisno od pritiska natpunjenja, biti znatno veće. Osnovni zakoni hidraulike govore da se ubrizgavanje goriva mora realizovati sa pritiscima koji su veći nego u cilindru. Osim jednostavnog isticanja goriva iz brizgača u komoru sistem za ubrizgavanje mora da saopšti i odgovarajuću kinetičku energiju mlazu goriva. Tako se obezbeđuje domet i raspršivanje goriva. Stare konstrukcije dizel motora imale su pritisak ubrizgavanja od 8 do 25 MPa. Savremene konstrukcije imaju pritisak ubrizgavanja iznad 150 MPa. Početak doziranja goriva u cilindar je za ugao predubrizgavanja pre SMT a kraj može biti pre ili posle SMT, zavisno od količine goriva koja se ubrizgava.

SL. III.12: FORMIRANJE ČAĐI


15

III.1.3.1 Normalno sagorevanje u dizel motoru

SL.III.13: PROCES SAGOREVANJA U DIZEL MOTORU

330 360 390 420 450Ugao KV, stepeni

0

2

4

6

8

10Pritisak, MPa

600

920

1240

1560

1880

2200Temperatura, K

330 360 390 420 450Ugao KV (step.)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-0.2

Int.zakon sagorevanja

00.010.020.030.040.050.060.07

-0.01

Dif.zakon sagorevanja

330 360 390 420 450Ugao KV (step.)

0

10

20

30

40Int.zakon ubrizgavanja, mm3

0

0.5

1

1.5

2Dif.zakon ubrizgavanja, mm3/step.

1

2

3

4

5

I II.a II.b III

Θ ub

Integralni zakon ubrizgavanja

Temperatura

Pritisak

Diferencijalni zakon ubrizgavanja

Integralni zakon sagorevanja

Diferencijalni zakon sagorevanja

Pritisak bezsagorevganjaSMT

KrajPočetak 1

Na slici III.13 prikazan je tipičan otvoreni indikatorski dijagram dizel motora sa direktnim ubrizgavanjem -zapreminskim stvaranjem smeše. Takođe su prikazani integralni i diferencijalni zakoni ubrizgavanja goriva i zakoni sagorevanja.

Proces sagorevanja je podeljen na tri faze. Pri tome je druga faza podeljena na dva dela. Zavisno od načina obrazovanja smeše pojedine faze mogu biti više ili manje izražene. Na primer, kod dizel motora sa direktnim ubrizgavanjem prvi deo druge faze je jako izražen. Dok je kod pretkomornih motora i komora sa filmskim


16

obrazovanjem smeše taj deo jedva primetan. Na slici III.14 prikazan je nomogram fizičko hemijskih fenomena u komori za sagorevanje dizel motora.

SLIKA III.14: ŠEMATSKI PRIKAZ TOKA SAGOREVANJA U DIZEL MOTORIMA Proces sagorevanja u dizel motoru

IIndukcioni period

Hem. i fizička pripr.

Stavaranje smeše

Ubrizgavanje

Raspršivanje

Mešanje kapljica sa vazduhom

Isparavanje

Mešanje para goriva sa vazduhom

Pretplamena oksidacija goriva

Period nekontrolisa-nog sagorevanja

Sim

ulta

n o

sam

oupa

ljenj

e fiz

ički

i he

mijs

ki

prip

rem

ljene

sm

eše

n a v

iše

me s

ta p

oz a

prem

ini k

omor

e

Term

ička

des

tru-

kcija

gor

iva

i pr

oduk

ata

sago

r.

Produkti nepot. sagor.Produkti potpun. sagor.

II.a

Dogorevanje

Zaos

tala

sm

e ša

goriv

a i v

azdu

h a,

prod

ukti

nepo

t pu-

nog

s ago

reva

n ja

III

Mešavina nesagorele smeše, produkata nepotpunog sagorevanja i vazduha

Pog

odni

usl

ovi (

p, T

, λ id

r.)za

pot

puno

sag

orev

anje

Nep

o god

ni u

slov

i (p,

T, λ

id

r.) z

a po

tpun

o s a

gore

v .

Period kontrolisanog - difuzionog sagorevanja

Oksidacija smeše goriva i vazduha Te

rmič

ka d

estru

-kc

ija g

oriv

a i

prod

ukat

a sa

gor.

II.b

Smeša pro-dukata delimi-čne oksidacije i/ili termičke destrukcije goriva sa vazduhom

Pog

odni

usl

ovi (

p, T

, λ id

r.)za

pot

pun o

sag

ore v

anje

Nep

ogod

n i u

slov

i (p ,

T, λ

id

r. ) z

a po

tpu n

o sa

gor e

v .

Isparavanje goriva

Difuzija para gorivau okolni vazduh

Prod. nepot. sagor.Produkti potpun. sa

Ubrizgavanje goriva u cilindar dizel motora počinje u tački 1. Ugao, u stepenima kolenastog vratila, od početka ubrizgavanja do SMT se naziva uglom predubrizgavanja Θub. Nakon ubrizgavanja goriva u cilindru se dešavaju fizičko hemijske pripreme za sagorevanje. Taj period koji traje od tačke 1 do tačke 2 zovemo indukcioni period. Od tačke 2 do tačke 4, koja odgovara položaju maksimalne temperature, odvija se sagorevanje u komori dizel motora. Prvi deo druge faze (II.a) se naziva periodom nekontrolisanog sagorevanja, a drugi deo (II.b) periodom difuzionog sagorevanja. Nakon toga sagorevanje se razvlači na liniju širenja i to je treća faza koju zovemo dogorevanje.

Prva faza sagorevanja. U toku izvesnog vremena posle početka

ubrizgavanja goriva još ne počinje sagorevanje. Tada se pritisak i temperatura rastu usled smanjenja zapremine uslovljene sabijanjem. Procesi isparavanja i zagrevanja ubrizganog goriva dovode do opadanja pritiska i temperature u cilindru. Pare goriva


17

se mešaju sa okolnim vazduhom i stvaraju gorivu smešu. U toku tog perioda dešavaju se pretplamene reakcije, nastaju prva ognjišta samoupaljenja i pritisak i temperatura počinju da rastu kao posledica izdvajanja toplote sagorevanjem. Tačku 2, u kojoj se linija pritiska odvaja od linije kompresije bez sagorevanja (dogovorno je uzeta razlika od 0.1 MPa), uslovno uzimamo za početak sagorevanja. Ugao između tačke 1 i 2 ΘI) zovemo periodom zadrške upaljenja ili indukcionim periodom i to je prva faza sagorevanja. U toku tog perioda ubrizga se znatna količina goriva. Velika količina ubrizganog goriva ispari i pare goriva obrazuju smešu sa okolnim vazduhom.

Druga faza sagorevanja. Osnovno sagorevanje kod dizel motora ima dva

dela koja se suštinski razlikuju po toku odvijanja. U prvom delu ove faze, od tačke 2 do 3 (II.a), veoma intenzivno sagori sva količina smeše sa pogodnim sastavom, koja se dotle i u toku tog perioda pripremila. U toku ovog, relativno kratkog, perioda sagori 20÷30% ukupnog goriva. Procesi termičke destrukcije goriva, samoupaljenja i sagorevanja se dešavaju simultano po zapremini u više različitih delova komore. Aktivni centri i nova žarišta samoupaljenja će se stvarati u svakom delu smeše sastava 0.8÷0.9, ma gde se on nalazio u komori. Od tih žarišta stimulacija i eventualni front plamena će se širiti na susednu bogatiju i/ili siromašniju smešu. U zonama sa pogodnim uslovima za sagorevanje (po pritisku, temperaturi, sastavu idr.) stvaraće se produkti potpunog sagorevanja. Dok u zonama sa nepogodnim uslovima -produkti nepotpunog sagorevanja. U ovoj fazi u produktima ima znatno više nepotpunih produkata. Ovo je naročito primetno kod komornih motora kod kojih se ova faza odvija u sumarno bogatoj smeši u komori. Zbog paralelnog događanja procesa samoupaljenja i sagorevanja u više delova komore, kao i saglasno velike količine smeše (koja se u indukcionom periodu pripremila za sagorevanje) proces je veoma brz i brutalan. To se vidi kao maksimalni "špic" u diferencijalnom zakonu sagorevanja. Kao rezultat, na tom delu sagorevanja, dolazi do naglog skoka pritiska sa gradijentom do 1 MPa/stepenu. Ukoliko ovaj gradijent ima srednju vrednost, na delu 2-3, od 0.4 do 0.5 MPa/stepenu smatra se da radni proces nije brutalan. Ugao između tačke 2 i 3 (ΘII.a) zovemo periodom intenzivnog ili nekontrolisanog sagorevanja. U tom periodu sagori 25÷30% ukupne količine goriva.

Posle intenzivnog sagorevanja nastupa usporeno -kontrolisano sagorevanja koje je drugi deo osnovnog sagorevanja (II.b). Na dijagramu, slika III.14, to je period od tačke 3 do 4 (ΘII.b). Tada se paralelno dešavaju procesi isparavanja i stvaranja smeše sa procesima oksidacije i termičke destrukcije goriva. U toku ove faze gradijent promene pritiska je znatno manji. Brzina sagorevanja, u ovoj fazi, uglavnom je određena brzinom mešanja para goriva i vazduha, koja je znatno manja od mogućih brzina hemijskih reakcija samoupaljenja ili prostiranja fronta plamena. Organizovanim strujanjem u komori možemo upravljati procesom mešanja para goriva i vazduha pa se zato ovaj period zove kontrolisano sagorevanje. U najvećem delu ove faze zapremina komore raste. Zato se kraj ove faze, tačka 4, nalazi na liniji širenja i to baš kada temperatura radnog tela ostvaruje svoj maksimum. Sa slike III.13 se vidi da do tog trenutka ukupno sagori 60÷70% goriva, odnosno samo u ovom delu sagori oko 40% goriva.

Treća faza sagorevanja. Izdvajanje toplote u cilindru se, usled dogorevanja

preostalih 30÷40% goriva, produžava i posle tačke 4. Brzina procesa dogorevanja se određuje brzinom difuzije i turbulentnog mešanja vazduha sa parama još nesagorelog


18

goriva i produktima nepotpunog sagorevanja koji su se stvorili u zonama lokalnog preobogaćenja smeše.

Najjednostavnije je analizirati brzine sagorevanja u pojedinim fazama preko dijagrama diferencijalnog zakona sagorevanja, slika III.13. U indukcionom periodu, zbog isparavanja i zagrevanja ubrizganog goriva, diferencijalni zakona sagorevanja opada i ima negativne vrednosti. U toku perioda nekontrolisanog sagorevanja diferencijalni zakon sagorevanja naglo raste i isto tako opada. Tada se ostvaruje maksimalna vrednost koja je višestruko veća od ostalih vrednosti tokom sagorevanja. Na prvom delu kontrolisanog sagorevanja takođe, dolazi do izvesnog skoka u zakonu sagorevanja. Razlog je u intenzivnoj turbulenciji pri pomeranju klipa od SMT ka UMT, kada se gasovi "usisavaju" u povećanu zapreminu između čela klipa i glave cilindra. Ovo strujanje povećava brzinu mešanja para goriva i vazduha i saglasno povećava brzinu sagorevanja. U fazi dogorevanja brzina sagorevanja stalno opada, pri tome period difuzionog dogorevanja može se produžiti na znatan deo širenja. Kako napreduje dogorevanje tako se pogoršavaju uslovi za efikasno sagorevanje. Smanjuje se količina neangažovanog kiseonika, sveža smeša se sve više razblažuje produktima sagorevanja, zapremina se povećava a pritisak i temperatura opadaju. Ukoliko se veći deo goriva sagori u fazi dogorevanja bitno se smanjuje efikasnost iskorišćenja toplote, povećava se potrošnja goriva i raste temperatura izduvnih gasova.

Veliki uticaj na proces sagorevanja kod dizel motora ima način organizovanja procesa mešanja ubrizganog tečnog goriva sa sabijenim i zagrejanim vazduhom u komori za sagorevanje. Ne manji uticaj ima i dužina trajanja indukcionog perioda.

Maksimalni porast pritiska u toku sagorevanja, kao i sam maksimalni pritisak, imaju veće vrednosti ukoliko u periodu nekontrolisanog sagorevanja sagori veća količina smeše. Ta količina smeše je, osim svojstvima goriva, definisana dužinom trajanja indukcionog perioda i zakonom ubrizgavanja goriva t.j. ukupnom dužinom ubrizgavanja i karakterom promene ubrizgavanog goriva po uglu Θ kolenastog vratila. Intenzivnost isparavanja goriva i mešanja para goriva sa vazduhom, takođe bitno određuju količinu goriva koja sagori u periodu nekontrolisanog sagorevanja.

U slučaju dužeg trajanja perioda zadrške upaljenja imamo veću količinu ubrizganog goriva u cilindru u trenutku njegovog samoupaljenja. Zbog dužeg zadržavanja goriva u cilindru povećava se količina, poboljšava se kvalitet smeše, kao i stepen njene termo-hemijske pripreme za samoupaljenje eksplozivnog tipa, slično detonaciji kod oto motora. Zbog toga je proces sagorevanja dizel motora sa direktnim ubrizgavanjem često praćen udarnim talasima koji izazivaju oscilatorne promene u pritisku, slika III.15.

Na dužinu trajanja zadrške upaljenja utiče niz faktora kao što su:

- hemijski sastav goriva -sklonost ka samoupaljenju, koja se ocenjuje cetanskim brojem,

- temperatura i pritisak sabijenog vazduha u cilindru u momentu početka ubrizgavanja goriva,

- finoća raspršivanja goriva (ocenjena preko veličina kapljica rspršenog tečnog goriva),

- karakter organizovanog strujanja punjenja, prisustvo toplih mesta u komori za sagorevanje itd.


19

Gorivo, koje u komoru za sagorevanje ulazi posle početka sagorevanja (u toku druge i treće faze) uglavnom se upaljuje usled mešanja para goriva sa vrelim produktima sagorevanja. Da bi se to desilo neophodno je da se u toj mešavini nađe i dovoljna količina svežeg vazduha. To se ostvaruje odgovarajućim usaglašavanjem organizovanog kretanja vazduha sa položajem mlazeva ubrizgavanog goriva. Na primer, stvara se rotaciono kretanje vazduha, uz istovremeno radijalno usmeravanje mlazeva, slika III.16.

SL. III.15: SAGOREVANJE DIZEL MOTORA SA UDARNIM TALASIMA PRITISKA

330 360 390 420Ugao KV, stepeni

0

1

2

3

4

5Pritisak, Mpa

Motor TRZ 6Ndelimično opterećenjeSistem ubrizgavanja: Cummins

SL. III.16: RAZVIJANJE PROCESA SAGOREVANJA KOD DIREKTNOG

UBRIZGAVANJA SA TANGENCIJALNIM VRTLOGOM: a -trenutak nastajanja prvih žarišta samoupaljenja u zonama 1; b -razvijanje procesa sagorevanja

kontrolisanim isparavanjem goriva iz mlaza

a) b)

Žarišta samoupaljenja nastaju u spoljašnjim zonama mlazeva suprotno od nailazeće struje vazduha. Tamo je koncentracija para goriva veća. Zatim se sagorevanje nastavlja, bilo kao prostiranje plamena po površini mlaza ili stvaranjem


20

novih žarišta samoupaljenja, takođe pretežno sa zadnje strane mlaza. Pri tome organizovano strujanje odnosi produkte sagorevanja i nove porcije goriva se ubrizgavaju u sveži vazduh koji se pomera pod dejstvom vrtloga. Novo gorivo isparava i mešanjem sa vazduhom pravi smešu. Ta smeša se pali usled kontakta sa postojećim plamenom, koji se nalazi ispred, a takođe i usled samoupaljenja ako su zadovoljeni odgovarajući uslovi. Zapremina u kojoj se dešavaju ti procesi se zove zonom reakcije. Tako se oko svakog mlaza ubrizgavanog goriva sa jedne strane nalaze produkti sagorevanja, koji su zonom reakcije odvojeni od sveže smeše. Pri tome je zona reakcije stacionarna, u nju ulazi svež smeša a izlaze produkti sagorevanja, slika III.16.b.

Postoje i drugi načini organizovanja pripreme smeše kod dizel motora koji obezbeđuju dobru potpunost sagorevanja i umerene gradijente pritiska. Kasnije će o njima biti govora. I pored nekih nedostataka proces sagorevanja u dizel motorima ima suštinske prednosti u odnosu na oto motore.

U vezi sa time, što se gorivo dozira neposredno u cilindar na samom kraju sabijanja potpuno je isključena mogućnost prevremenog upaljenja i praktično je isključeno nenormalno sagorevanje jakog intenziteta.

Ponekad proces upaljenja u dizel motoru takođe može biti eksplozivan i praćen "udarom" koji nastaje usled pojave talasa pritiska, sličnih detonaciji. Pošto je količina smeše u cilindru, koja se može zahvatiti eksplozijom ograničena, intenzitet takve detonacije je slab. U slučaju udarnih talasa pritiska, izazvanih eksplozivnim sagorevanjem, dolazi do povećane predaje toplote gasova zidovima komore. Povišenje toplotnog nivoa zidova komore skraćuje vreme zadrške upaljenja pa fenomenom samoregulacije slabi intenzitet udarnog sagorevanja.

Druga važna prednost dizela jeste mogućnost skoro neograničenog osiromašenja smeše (ukoliko posmatramo srednju vrednost sastava smeše kao odnos ukupne količine vazduha u cilindru i teorijski potrebne količine vazduha za sagorevanje goriva koje se ubrizga u cilindar). Snaga motora se menja promenom samo količine ubrizganog goriva pri skoro nepromenjenoj količini vazduha u cilindru. Odnosno može se primeniti čisto kvalitativna regulacija. Kod dizel motora brzina i potpunost sagorevanja rastu pri osiromašenju smeše do λ=3÷3.5. To je povezano sa činjenicom da ubrizgano tečno gorivo ne može napraviti homogenu smešu sa vazduhom u komori jer se sagorevanje obavlja u zonama optimalnog sastava smeše.

Uticaj promene opterećenja. Kako je već rečeno, dizel motor ima čistu

kvalitativnu regulaciju opterećenja. Na slici III.17 prikazani su indikatorski dijagrami i zakoni sagorevanja motora LDA 450 sa direktnim ubrizgavanjem i to za 5 različitih opterećenja (0.1, 0.3, 0.5, 0.7 i 0.8 kJ/dm3).


21

SL.III.17: INDIKATORSKI DIJAGRAMI I ZAKONI SAGOREVANJA

330 360 390 420 450Ugao KV (step.)

0

2

4

6

8

10Pritisak, MPa

600

920

1240

1560

1880

2200Temperatura, K

330 360 390 420 450Ugao KV (step.)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

-0.2

Integralni zakon sagorevanja

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

-0.02

Dif.zakon sag.

LDA 450Karakteristika opterećenja, (kJ/dm3)n=1600 o/min

we=0.1 kJ/dm3

we=0.8 kJ/dm3

we=0.8 kJ/dm3

0.10.3

0.50.7

0.7

0.5

0.30.1

Integralni zakonsagorevanja

Dif. zakonsagorev.


22

Do početka ubrizgavanja nema primetnih razlika u tokovima promene pritiska i temperature, što je rezultat neznatnih promena u stepenu punjenja. Kod oto motora razlike su drastične, usled kvantitativne regulacije. U daljem toku sagorevanja i širenja razlike u tokovima pritiska i temperature su znatne i posledica su različite količine ubrizganog goriva, odnosno različite količine dovedene toplote. Manje količine ubrizganog goriva, na nižim opterećenjima, ostvaruju niže pritiske i temperature u toku sagorevanja i širenja.

SL.III.18: PARAMETRI SAGOREVANJA MOTORA LDA 450

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

We, kJ/dm3

0

20

40

60

80

100Maksimalni pritisak, bar

0

2

4

6

8

10

12Max. porsat, bar/stepenu

pmax

dp/d αmax

λ Gr a

nica

dim

a

λgr

0.1

0.08

0.06

0.04

Dif.zakonsagorev.

Max. vredosti diferencijalnog zakonsagorevanja

SL.III.19: KARAKTERISTIKA OPTEREĆENJA MOTORA LDA 450

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

We, kJ/dm3

180

280

380

480

580Spec. potrošnja, g/kWh

0

1

2

3

4

5

6Koef. količine vazduha

g e

λ

λ gr

Gra

nica

di m

a

Motor LDA 450ε=17.5DUn=1600 o/min

g i

Zbog približno istih fizičkih uslova za odvijanje prve faze sagorevanja,

promena opterećenja praktično ne utiče na dužinu trajanja indukcionog perioda. Za veoma mala opterećenja prethodna konstatacija ne važi. Tada, zbog sniženog temperaturskog nivoa delova motora dolazi do izvesnog smanjenja temperature


23

radnog tela u toku sabijanja i prve faze sagorevanja, što se preslikava u odgovarajuće produženje trajanja indukcionog perioda (slika III.18 za we=0.1 kJ/dm3 vidi se kašnjenje druge faze sagorevanja).

Na niskim opterećenjima u prvoj fazi sagorevanja nema mnogo mesta sa lokalnim preobogaćenjem smeše. Tada sagori relativno veći deo goriva (to se vidi na slici III.18 kao povećanje maksimalnih vrednosti diferencijalnog zakona sagorevanja u drugoj fazi sagorevanja) i u produktima sagorevanja ima manje nepotpunih produkata. To rezultira manjom količinom goriva koja sagoreva difuziono i potpunijim sagorevanjem (integralni zakon sagorevanja na slici III.17). Zato se zakon sagorevanja menja tako što se skraćuje a sredina približava optimumu u odnosu na SMT. Kao rezultat je smanjenje specifične indikatorske potrošnje goriva sa smanjenjem opterećenja, slika III.19. To je bitna prednost dizel motora u odnosu na klasične oto motore, kod kojih se na niskim opterećenjima pogoršavaju uslovi za sagorevanje pa potrošnja raste.

Pri smanjenju opterećenja sve do sastava smeše λ=3÷3.5, kao rezultat povoljnijih uslova za sagorevanje, indikatorska potrošnja opada. Pri daljem osiromašenju, radi smanjenja opterećenja, povećava se nepotpunost sagorevanja i indikatorska potrošnja umereno raste. To je povezano sa smanjenjem temperaturskog režima ciklusa motora, a takođe i sa pogoršanjem raspršivanja goriva sa smanjenjem ciklusne količine usled smanjenja pritiska ubrizgavanja.

Zbog rada sa nehomogenom smešom dizel motori ne mogu raditi sa sumarno bogatom smešom. Oni imaju tzv. granicu dima λgr =1.3÷1.5) ispod koje dizel motori ne smeju da rade. Granica dima zavisi od konstruktivnih karakteristika komore i sistema ubrizgavanja goriva. Kada dizel motor radi sa sastavom smeše ispod granice dima tada u komori postoje isuviše mnogo mesta sa lokanim preobogaćenjem. Uslovi za sagorevanje nepovoljni pa u izduvnim gasovim ima dosta produkata nepotpunog sagorevanja i čestica čađi. Naglo pada maksimumi diferencijalnog zakona sagorevanja u fazi nekontrolisanog sagorevanja. Odnosno, smanjuje se relativni deo goriva koje sagoreva u prvom delu druge faze. Razlog je što se u indukcionom periodu stvori relativno manja količina smeše sa pogodnim fizičko-hemijskim uslovima za samoupaljenje. Veći deo smeše ima isuviše bogat sastav. Pa otuda puno produkata nepotpunog sagorevanja i termičke destrukcije goriva koji treba difuziono da sagore, što rezultira razvučenim sagorevanjem u II.b i III-oj fazi. Potrošnja goriva naglo raste uz porast pritiska i temperature u toku sagorevanja i širenja. Čađ izduvnim gasovima daje karakterističnu neprozirnost i dizel motor dimi. Duži rad dizel motora sa dimom vodi motor u havariju. Veća mehanička i termička opterećenja mogu izazvati lomove odgovornih delova. Čestice veoma tvrdog ugljenika, koje ostaju u komori, dovode do višestrukog habanja sklopa klip-cilindar.

Uticaj goriva. Svojim fizičko-hemijskim karakteristikama goriva utiče na sve faze procesa sagorevanja u dizel motoru. Uticaj goriva je najizraženiji u prvoj fazi sagorevanja -indukcionom periodu.

Sklonost goriva ka samoupaljenju se ocenjuje cetanskim brojem (CB). Reperno gorivo je heksadekan C16H34 (koji se zove normalnim cetanom) i

njemu je dodeljen CB=100 jedinica. Donju graničnu vrednost ima alfa-metil-naftalin C11H10 (aromatski ugljovodonik sa jednom dvostrukom vezom gde je vodonik supstituisan sa metil grupom C10H7-CH3) i njemu je dodeljen CB=0 jedinica. Kada se u opitnom motoru ispituje gorivo onda novo gorivo ima CB kao reperno ako im se


24

poklapa vreme od momenta ubrizgavanja do početka sagorevanja pod istim svim ostalim uslovima, indukcioni period:

X (cetanski broj)=> 100% mešavine= X % cetana + (100 -X) % alfametilnaftalina

SL.III.20: UTICAJ CB GORIVA NA SAGOREVANJE U DIZEL MOTORU

330 360 390 420 450Ugao KV, stepeni

0

20

40

60

80

100Pritisak, bar

Motor LDA 450ε=17.5n=1600 o/minWe=0.6 kJ/dm3λ=1.6

CB2=30

CB3=45CB1=55

SMT

Poč

etak

ubr

izga

vanj

a

ΘI1

ΘI2ΘI3

ΘI1<ΘI2<ΘI3

U slučaju rada sa gorivom manjeg cetanskog broja (CB=30), pri istom uglu predubrizgavanja, indukcioni period traje znatno duže. U toku tog perioda pripremi se saglasno veća količina smeše za samoupaljenje. U periodu nekontrolisanog sagorevanja sagori znatno veća količina smeše što se reflektuje na veliki gradijent promene pritiska, povećani maksimum i brutalan rad motora, slika III .20.

Kada motor radi sa gorivom većeg cetanskog broja (CB=55) zadrška samoupaljenja je kraća. Zato je količina goriva koja sagori u periodu nekontrolisanog sagorevanja manja, pa je i gradijent promene pritiska manji. Veći deo goriva tada sagoreva difuziono u trećoj fazi, što se preslikava u mekši radni proces sa nižom maksimalnom temperaturom i pritiskom.

Fizičke karakteristike goriva: viskoznost, gustina, napon para i kriva isparavanja takođe imaju uticaja na proces sagorevanja. Viskoznost i napon para utiču na finoću raspršivanja, kriva isparavanja na brzinu stvaranja smeše a gustina utIče na domet mlaza. Veće vrednosti viskoznosti pogoršavaju kvalitet raspršivanja ali se povećava dužina mlaza.

Uticaj stepena kompresije. Kod dizel motora stepen kompresije se bira iz

uslova pouzdanog starta na niskim temperaturama okoline. I u tim uslovima temepratura u cilindru u toku starta mora prevazilaziti temperaturu samoupaljenja za odgovarajuću rezervu. To je konstruktivna veličina koja utiče na vrednosti


25

temeprature i pritiska punjenja u momentu početka ubrizgavanja goriva. Povećanje stepena kompresije povišavaju se pritisci i temperature punjenja u momentu ubrizgavanja goriva. Kao rezultat imamo skraćenje trajanja zadrške upaljenja. Smanjuje se količina goriva koja sagoreva u fazi nekontrolisanog sagorevanja i saglasno gradijent promene pritiska kao i njegov maksimum. Rad motora postaje mekši. Međutim, povećanje stepena kompresije dovodi do većih mehaničkih opterećenja vitalnih delova. To, sa jedne strane, dovodi do poskupljenja izrade motora zbog većeg utroška kvalitetnijih materijala. Sa druge strane veća mehanička opterećenja stvaraju veće sile trenja i veće mehaničke gubitke, pa se povećava potrošnja goriva. Kod svake konkretne konstrukcije motora operiše se sa optimalnim stepenima kompresije izabrani za neki konkretan režim, na primer na kome želimo minimalnu potrošnju goriva.

Uticaj ugla predubrizgavanja goriva. Pri većim vrednostima ugla

predubrizgavanja povećava se zadrška upaljenja. Razlog je u nižim pritiscima i temperaturama punjenja u cilindru u trenutku početka ubrizgavanja goriva. U toku duže zadrške upaljenja pripremi se srazmerno veća količina smeše optimalnih fizičko-hemijskih karakteristika za samoupaljenje. Ta veća količina smeše sagori u fazi nekontrolisanog sagorevanja. Rezultat je povećanje gradijenta promene pritiska i njegovog maksimuma. U slučaju manjih vrednosti uglova predubrizgavanja zadrška upaljenja se skraćuje, i odgovarajuće se smanjuje količina smeše koja sagoreva u periodu nekontrolisanog sagorevanja. Motor, tada radi mekše sa manjim gradijentima promene pritiska kao i nižim maksimalnim vrednostima.

Na slici III.21 prikazani su indikatorski dijagrami dizel motora pri radu sa tri različite vrednosti ugla predubrizgavanja.

Optimalni ugao predubrizgavanja zavisi od konstrukcije motora, njegovog toplotnog režima, stepena kompresije, pritiska i temperature vazduha u toku usisavanja, zakona ubrizgavanja i broja obrtaja motora.

Kvalitet raspršivanja goriva i dužina ubrizgavanja. Finoća raspršivanje

goriva se poboljšava povećanjem pritiska ubrizgavanja, slika III.9. U slučaju finog raspršivanja goriva skraćuje se zadrška upaljenja, ali se smanjuje domet mlaza. Na slici III.22 prikazani su zakoni sagorevanja snimljeni na motoru sa klasičnim sistemom ubrizgavanja i kasnije na motoru sa novim visokopritisnim sistemom ubrizgavanja. Primećuje se da, kod visokopritisnog ubrizgavanja, relativno manje goriva sagori u delu nekontrolisanog sagorevanja. Takođe vidimo da drugi deo osnovnog sago-revanja - difuziono sagorevanje protiče intenzivnije kod visoko pritisnog sistema. Razlog je finije raspršivanja goriva.

Trajanja ubrizgavanja i zakon ubrizgavanja bitno utiču na karakter odvijanja procesa sagorevanja. Skraćenje ubrizgavanja iste količine goriva, uz isti period zadrške upaljenja, dovodi do ubrizgavanja veća količina goriva. Rezultat su veći gradijenti promene pritiska i tvrđi rad motora.


26

SLIKA III.21: UTICA UGLA PREDUBRIZGAVANJA NA PROCES

SAGOREVANJA U DIZEL MOTORIMA

330 360 390 420 450Ugao KV, stepeni

0

20

40

60

80

100Pritisak, bar

Motor LDA 450ε=17.5n=1600 o/minWe=0.6 kJ/dm3λ=1.6CB=48

SMT

Poče

t ak

ubriz

g ava

nja

Θ I1

Θ I2

Θ I3

Θub1 =28 o

Θub2 =18 o

Θub3 =8 o

Θ I1>Θ I2>Θ I3

SL.III.22: ZAKONI SAGOREVANJA

330 360 390 420 450Ugao KV (step.)

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

-0.02

Diferencijalni zakon sagorevanja, %/step. KVKlasični sistem ubrizgavanja

Neposrednovisokopritisno ubrizgavanje

-40%

1100 o/min

900 o/min

Broj obrtaja motora. Promena broja obrtaja motora utiče na promenu

stepena punjenja motora, pritiske i temperature radnog tela u toku indukcionog perioda. Sa porastom broja obrtaja rastu pritisci, kvalitet raspršivanja goriva, kao i intenzitet vrtloga punjenja. Delovi motora postaju topliji što povoljno utiče na tok sagorevanja. Apsolutna dužina trajanja zadrške upaljenja (u milisekundama) se skraćuje zbog kvalitetnijeg raspršivanja. Ali relativna dužina trajanja tog perioda, zbog povećane ugaone brzine, u stepenima ugla kolenastog vratila raste. Zbog toga se sa povećanjem broja obrtaja mora odgovarajuće korigovati -povećati ugao


27

predubrizgavanja. Duži indukcioni period prati veći relativni deo goriva koje se ubrizga i pripremi za sagorevanje. Sve se to na kraju preslika u veći gradijent promene pritiska i veće maksimalne vrednosti diferencijalnog zakona sagorevanja, slika III.23.

SL.III.23: UTICAJ BROJA OBRTAJA NA SAGOREVANJE U DIZEL MOTORU

330 360 390 420 450Ugao KV (step.)

0

2

4

6

8

10Pritisak, MPa

600

920

1240

1560

1880

2200Temperatura (K)

330 360 390 420 450Ugao KV (step.)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

-0.2

Int.zakon sagor.

0

0.02

0.04

0.06

0.08

-0.02

Dif.zakon sag.

Motor LDA 450Direktno ubrizgavanje

be=const

n=1800 o/min

n=2200 o/min

14001100

n=2200 o/min

1100

1400n=1800 o/min

Pritisak

Temperature

Integralni zakonsagorevanja

Diferencijalni zakonsagorevanja

11001400

1800

n=2200 o/min

Jasno je da, kod dizel motora za vozila, koji rade sa promenljivim

opterećenjima i brojevima obrtaja, treba korigovati uglove predubrizgavanja i druge


28

parametare bitne za kvalitetno ubrizgavanje goriva i optimalno sagorevanje. Višeparametarska regulacija sistema ubrizgavanja kod dizel motora je najjednostavnije u slučaju pprimene elektronskih sistema, sa sifisticiranim softverom kao što je Common Rail.

Na slici III.24 prikazana su polja regulacije FIAT-ovih motora opremljneih sistemom za ubrizgavanje Common Rail. Pritiska ubrizgavanja varira od 400 bara na niskim opterećenjima do 1350 bar na visokim opterećenjima i visokim brojevima obrtaja.

SL. III.24: MAPE REGULACIJE MOTORA SA SISTEMOM COMMON RAIL

SL.III.25: UTICAJ SASTAVA SMEŠE NA INDIKATORSKE POKAZATELJE

DIZEL MOTORA

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5

Sastav smeše

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

η i/λ

η i/λη i

η i

Gra

nic a

dim

a

(η i/λ) max

λ

Motor LDA 450n=1600 o/min

Na mapi promene uglova predubrizgavanja tih motora, zapažamo mali uticaj

opterećenja na visokim brojevima obrtaja. Odgovarajuća količina pilot ubrizgavanja


29

daje manju buku i mirniji rad. Takođe, se pilot ubrizgavanje dešava znatno pre osnovnog ubrizgavanja. Na visokim brojevima obrtaja nema potrebe za pilot ubrizgavanjem goriva.

Sastav smeše. Indirektno je uticaj sastava smeše razmatran pri analizi uticaja promene opterećenja, slike III.18 i III.19. Na slici III.25 prikazan je uticaj sastava smeše na indikatorski stepen korisnosti i na odnos indikatorskog stepena korisnosti i sastava smeše.

Maksimalne vrednosti indikatorskog stepena korisnosti su pri sastavu od 3 do 3.5 jer je tada najpotpunije sagorevanje nehomogene smeše. Kako je za snagu i specifični rad merodavan količnik stepena korisnosti i sastava smeše, vidi se da se maksimum ostvaruje u oblasti bogate smeše, koja se nalazi duboko u zoni velikog dima.

Uticaj sastava smeše na emisiju NOx i čestica dizel motora prikazana je na slici III.26. Vidimo da sastav smeše oprečno utiče na emisiju NOx i čestica. Takođe i broj obrtaja oprečno utiče na emisiju te dve komponente. Obogaćenje smeše dovodi do smanjenja emisije NOx dok emisija čestica rapidno raste kako se približavamo granici dima. Povećanje broja obrtaja dovodi do smanjenja emisije NOx, ali i do povećanja emisije čestica.

SL.III.26: UTICAJ SASTAVA SMEŠE NA POKAZATELJE TOKSIČNOSTI DIZEL

MOTORA

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Sastav smeše

0

2

4

6

8

10

12NOx, g/kWh

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Čestice, g/kWh

NO x

Čestice

1600, o/min

1600, o/min

2600, o/min

2600, o/min


30

III.1.3.2 Nenormalno sagorevanje u dizel motorima

Nenormalno sagorevanje kod dizel motora se javlja kao “dizel udari” i kao dim. Ako se gorivo teško pali (benzini i alkoholi) onda će u komoru da uđe velika količina goriva pa se odjednom upali. Pritisak na klip je udaran, a ceo motor lupa i trese se. To se može zapaziti kod svakog starta hladnog motora.

Dizel udari se retko javljaju u normalnom radu dizel motora. Dizel udar se redovno javlja kada je motor hladan, u startu i pri naglom opterećenju. Gorivo niskog cetanskog broja se teško pali, dugo boravi u cilindru. Za to vreme brizgač ubrizgava sve veću količinu goriva koja se onda odjednom pali u blizini SMT pa pritisak naglo raste i umesto rada dobijamo udarno opterećenje ležajeva i svih delova motora, slika III.20 za CB=30.

Drugi vid nenormalnog sagorevanja u dizel motoru se vidi kao “dim”. Ubri-zgavanjem goriva u cilindar mi ustvari uvodimo tečnu fazu u vreli vazduh. Ma koliko to želeli ne uspeva nam da celokupnu količinu goriva, a posebno ne poslednje porcije goriva, izmešamo sa vazduhom. Znači da će potpuno sagoreti samo oni delići goriva koji budu okruženi kiseonikom. Ostali se vezuju sa azotom ili sami sa sobom. To su tzv. C=C veze: ČAĐ- koja izlazi u okolinu u vidu dima. Na tim čvrstim česticama su molekuli nesagorelog goriva ponekad kao komponente za koje je dokazano da stimulišu rak. Zakonom o bezbednosti saobraćaja je ograničeno zatamnjenje izduvnih gasova (zbog preglednosti puta u fazi preticanja), a ekološkim propisima su ograni-čene količine čestica, nesagorelih ugljovodonika, ugljenmonoksida i azotnih oksida.

Goriva sa visokim cetanskim brojem (preko 60) se suviše lako pale sama od sebe. Čim uđe prva količina takvog goriva u cilindar ona se odmah upali tako da na-redne količine tečnog goriva ulaze u vrele oblake produkata sagorevanja pa nema vremena niti za stvaranje smeše niti ima dovoljno svežeg vazduha za potpuno sagorevanje. Zato se u produktima sagorevanja javlja dim. Goriva sa preterano visokim cetanskim brojevima dime. Ako sistem za ubrizgavanje nije u redu, i ako nakon glavnog ubrizgavanja nastupi naknadno ubrizgavanje ili curenje goriva motor će dimiti. Krupne kapljice goriva, koje se stvaraju u slučaju naknadnog ubrizgavanja i/ili curenja, poseduju malu kinetičku energiju, pa se zadržavaju u blizini izlazne mlaznice brizgača u zonama sa malim sadržajem kiseonika. Veoma je teško ostvariti brzo sagorevanje takvih kapljica i one najčešće završavaju kao čestice ugljenika. Čestice se kasnije sa izduvnim gasovima izbacuju u okolinu i bitno pogoršavaju ekološke karakteristike dizel motora. III.1.3.3 Ekološko sagorevanje u dizel motorima

Na osnovu iskustva i dosadašnjeg izlaganja možemo postaviti strategiju organizovanja sagorevanje kod dizel motora sa ciljem ostvarivanja minimalne potrošnje, toksičnosti, buke, dima emisije čestica itd. Ta strategija je prikazana na slici III.27. Smanjenje količine goriva koja sagori u prvom periodu, nekontrolisanog sagorevanja dovodi do smanjenja maksimalnih temperatura u cilindru, što se reflektuje kroz smanjenje emisije NOx. Veća količina goriva koja sagori u toku difuzionog sagorevanja stvara više temperature u toku drugog dela sagorevanja i širenja, što se preslikava u nižu emisiju dima i čestica. Skraćenjem ukupnog procesa sagorevanja i njegovog pomeranja ka optimalnom položaju u odnosu na SMT,


31

ostvaruje se smanjenje potrošnje, dima i emisije čestica. Na kraju, ne sme biti ni govora o naknadnom ubrizgavanju ili procurivanju brizgača.

SL. III.27: STRATEGIJA EKOLOŠKOG PROCESA SAGOREVANJA KOD

DIZEL MOTORA

Zako

n sa

g ore

vanj

a

Ugao KV

Sniženje max.temperature =Smanjenje emisije NO x

Povišenje temperat. u tokusagorevanja = smanjenje dima iemisije čestica

Difuziono sagorevanjeNekontr.sagor.

Skraćenje sagor. =Povećanje ekonom Smanjenje dima iemisije čestica

Ovde pobrojane direktive, treba realizovati i povratnom spregom kroz faze

ubrizgavanja, raspršivanja i indukcionog perioda sagorevanja, preslikati u direktive za optimalni zakon ubrizgavanja.

III.1.4. Komore za sagorevanje kod dizel motora

Komore za sagorevanje predstavljaju konkretnu realizaciju pojedinih načina

obrazovanja smeše i sagorevanja dizel motora. One mogu biti sa jedinstvenim prostorom za sagorevanje (direktno ubrizgavanje) ili sa podeljenim prostorom za sagorevanje (komorni motori).

Kako je već ranije rečeno obrazovanje smeše može biti: zapreminsko, filmsko i kombinovano. Zapreminsko obrazovanje smeše se najčešće realizuje u obe vrste komora, sa jedinstvenim i sa podeljenim prostorom za sagorevanje. Dok se filmsko i zapreminsko obrazovanje smeše realizuje samo kod komora se jedinstvenim prostorom za sagorevanje.

III.1.4.1 Komore dizel motora sa direktnim ubrizgavanjem

Zapreminsko obrazovanje smeše. U slučaju zapreminskog obrazovanja smeše i jedinsvenog prostora za sagorevanje gorivo se ubrizgava neposredno u komoru za sagorevanje, koja se nalazi u klipu. Osnovna energija za obrazovanja smeše je kinetička energija mlaza goriva, koju stvara visoki pritisak ubrizgavanja. Na slici III.28.a prikazan je komora kod motora većih prečnika cilindara (brodski i stacionarni). Kod tih motora se ne insistira na organizovanom kretanju punjenja.


32

Smeša se obrazuje na račun kinetičke energije mlaza goriva. Brizgač ima veći broj otvora manjeg prečnika, a pritisci ubrizgavanja su 150÷200 MPa.

Do skoro je bio problem razvoja sistema za ubrizgavanje sa pritiscima iznad 150 MPa za dimenzije cilindara koje se koriste kod motornih vozila. Međutim pojavom modernih elektronski kontrolisanih sistema za ubrizgavanje i kod motora manjih dimenzija su ostvareni pritisci ubrizgavanja od 150÷200 MPa. Tako da se danas, uz manje varijacije, kod dizel motora sa DU koriste komore oblika kao na slici III.28.

Na slici III.28.b ilustrovana je komora koja se koristi kod vozilskih dizel motora. Zavojnim usisnim kanalom se ostvaruje vrtlog koji se tokom kompresije održava i učestvuje u stvaranju smeše. Broj otvora na brizgaču je 4 a pritisak ubrizgavanja 70÷100 MPa.

SL. III.28: KOMORE ZA SAGOREVANJE DIZEL MOTORA SA DIREKTNIM

UBRIZGAVANJEM a) Zapreminsko b) Strujno i zapreminsko

Osnovne karakteristike motora sa DU i zapreminskim obrazovanjem smeše su: - kompaktnost komore preslikana u male toplotne gubitke tokom

sagorevanja i širenja, - u nekim varijantama je neophodan vrtlog u toku usisavanja, - relativno nizak stepen kompresije od 16÷18, - veći broj otvora (10) manjeg prečnika (0.15÷.35 mm) na brizgaču, - visok pritisak ubrizgavanja (kod novih sistema iznad 150 MPa), - mala potrošnja goriva (ge=215÷220, g/kWh), - veliki gradijent promene pritiska u toku sagorevanja (do 1 MPa/step.), - visok maksimalni pritisak (oko 10 MPa kod motora bez natpunjenja) itd.

Filmsko obrazovanje smeše. Osnovna ideja filmskog obrazovanja smeše je

smanjenju količine smeše koja se stvara i sagoreva u indukcionom periodu. Takav


33

postupak se zove "M" postupak i patentiran je 18.12.1951. godine. Patent je prijavio Zigfrid Mojrer, koji je radio kao rukovodilac razvoja u firmi MAN. Prvi mlaz se pod oštrim uglom dozira na zid zagrejane komore, kao bi se razlio na sloj debljine 0.012÷0.014 mm. Put mlaza do zida komore treba da je što kraći kako bi se smanjila količina goriva koja ispari u toku kretanja mlaza kroz punjenje cilindra. Drugi mlaz (samo 5% goriva) se brizga u zapreminu komore radi iniciranja prvog upaljenja.

Osnovna količina smeše se

obrazuje isparavanjem mlaza goriva sa zida komore. Toplota za isparavanje se uzima od klipa, čija se temperatura održava u granicama od 450÷610 K. Vrtlog, koji se stvori tokom usisavanja, ima zadatak da pare goriva odvlači u centar sferne komore, gde se obavlja sagorevanje.

Karakteristike motora sa filmskim obrazovanje smeše su: - kompaktna sferna komora sa

diskontinuitetom sfere, slika III.29, - obavezan je vrtlog u toku

usisavanja, - nizak stepen kompresije, - dva otvora na brizgaču, - umerena potrošnja goriva

(ge=218÷227, g/kWh), - postupno i kontrolisano sago-

revanje širokog spektra goriva, - mali gradijent promene pritiska u

toku sagorevanja (0.25÷.4 MPa/step.),

- nizak maksimalni pritisak (oko 7÷7.5 MPa kod motora bez natpunjenja) itd.

Nedostaci filmskog obrazovanja smeše: - otežani start hladnog motora i rad

na praznom hodu, - mali stepen iskorišćenja vazduha;

naime u procesu sagorevanja učestvuje samo vazduh iz komore,

- otežano održavanje temperature zida komore pri promeni režima rada motora i ne podnose natpunjenje.

Kombinovano obrazovanje smeše. Najkarakterističniji primer kombinovanog obrazovanja smeše je komora CNIDI, slika III.30. Komora je deltasta sa bočnim površinama u vidu usečenog konusa. Manji prečnik je pri vrhu. Prelaz od

SL. III.29: M -POSTUPAK

SL.III.30: KOMORA CNIDI


34

bočnog plašta konusa ka ravnom dnu je sa velikim radijusom. Brizgač ima 4 do 7 otvora (zavisno od prečnika klipa) iz kojih se mlazevi usmeravaju na bočni plašt komore. Vrtlog vazduha, koji se stvara oblikom komore pri kretanju klipa ka SMT, najveći deo goriva povlači u zapreminu komore. Manji deo pada na zidove komore i razliva se u film. Na nižim opterećenjima sve manje goriva dospeva na zidove. Osnovne karakteristike motora sa ovom komorom su:

- kompaktnost komore preslikana u male toplotne gubitke tokom sagorevanja i širenja,

- nije potreban vrtlog u toku usisavanja, - relativno nizak stepen kompresije od 14.5÷15.5, - pet do sedam otvora na brizgaču, - nizak pritisak ubrizgavanja oko 20 MPa, - mala potrošnja goriva, - mali gradijent promene pritiska u toku sagorevanja 3.5÷5.5 MPa/step., - nizak maksimalni pritisak (oko 6.5 MPa kod motora bez natpunjenja) itd.

III.1.4.2 Dizel motori sa podeljenim prostorom za sagorevanje Primetno uvećanje kinetičke energije kretanja punjenja u cilindru, u toku

obrazovanja smeše, može se ostvariti deljenjem komore na dva ili više delova, koji se međusobno povezuju kanalima. Jedna -osnovna zapremina se nalazi u cilindru između klipa i glave cilindara. Druga -dopunska zapremina se nalazi u glavi cilindara ili u bloku. Brizgač se postavlja u dopunsku komoru u koju se vrši ubrizgavanje i gde započinje sagorevanje.

Zavisno od konstrukcije dopunske komore, komorni motori se dele na: motore sa pretkomorom i motore sa vihornom komorom. Kod pretkomornih motora nema organizovanog kretanja punjenja unutar pretkomore, pa zato nema ni strogih zahteva ka njenoj formi. Ona je spojena sa osnovnom komorom sa jednim ili više malih otvora. Vihorna komora po pravilu ima sferni oblik i sa osnovnom komorom je spojena jednim tangentnim kanalom dovoljnog protočnog preseka. Za obe komore je zajedničko to da se smeša u cilindru stvara uglavnom na račun kinetičke energije punjenja koje iz komore ustrujava u osnovnu zapreminu. Zato nemaju stroge zahteve prema sistemima za ubrizgavanje goriva.

Pretkomore. Zapremina pretkomore iznosi 25÷40% ukupne komore.

Površina spojnih kanala iznosi 0.3÷0.6% površine čela klipa. Na slici III.31 prikazna je pretkomora firme "Daimler Benz", koja je od 1936.g. ugrađivana u dizel motre putničkih automobila.

U toku sabijanja vazduh iz cilindra prelazi u pretkomoru sa velikim brzinama. Maksimum brzine se ostvaruje 15÷20° pre SMT i iznosi 200÷300 m/s. Zbog malog protočnog preseka spojnih kanala pritisak u cilindru (kriva 2, slika III.32) je veći od pritiska u pretkomori (kriva 1).

Brizgač se obično postavlja u centru pretkomore i po pravilu ima jezičak. Mlaz goriva ima oblik plašta konusa čija je osa usmerena ka spojnom kanalu. Pošto je zapremina pretkomore mala, radi sprečavanja preobogaćenja smeše, mlaz goriva se ne sme raspršivati, već mora biti kompaktan. Pritisak otvaranja igle brizgača je 8÷13 MPa. Radi lakšeg starta pretkomore se opremaju električnim grejačem. Sagorevanje započinje u gornjem delu pretkomore i odmah zatim dolazi do naglog skoka pritiska u


35

pretkomori, slika III.32. Tada nesagorelo gorivo zajedno sa produktima (pre svega nepotpunog sagorevanja) istrujava u osnovnu zapreminu iznad klipa.

SL. III.31: PRETKOMORA SL. III.32: INDIKATORSKI DIJAGRAM PK MOTORA

320 340 360 380 400 420

Ugao KV, stepeni

0

1

2

3

4

5

6

7

8Pritisak, MPa

Θ ub

1

2

a

b

c

SMT

Tokom istrujavanja dolazi do intenzivnog mešanja nesagorelog goriva i

produkata nepotpunog sagorevanja sa vazduhom i do kasnijeg potpunog sagorevanja. Takav način organizovanja sagorevanja omogućuje dobro iskorišćenje vazduha u cilindru motora. Granica dima je oko koeficijenta količine vazduha λ=1.2.

Osnovne karakteristike dizel motora sa pretkomorom su: - razuđenost komore preslikana u velike toplotne gubitke tokom

sagorevanja i širenja, - nezavistnost radnog procesa od broja obrtaja motora, pa se mogu koristiti

kod putničkih vozila sa širokim opsegom promene broja obrtaja, - visok stepen kompresije od 22÷24, potreban za siguran start hladnog

motora, uslovljen velikim toplotnim gubicima kroz zidove komore i strujnim gubicima u spojnim kanalima,

- jedan otvor na brizgaču, (najčešće brizgač sa jezičkom), - nizak pritisak ubrizgavanja 8 do 15 MPa, - velika potrošnja goriva (ge=260÷300, g/kWh), - mali gradijent promene pritiska u cilindru u toku sagorevanja 0.2÷0.35

MPa/step. (dok je proces u pretkomori izuzetno brutalan), - nizak maksimalni pritisak u cilindru (oko 6 MPa kod motora bez

natpunjenja) itd. Vihorne komore. Kod vihorne komore se stvara organizovano strujanje u

toku sagorevanja. To se postiže sfernim oblikom komore (zapremina vihorne komore 50÷60% ukupne zapremine komore) i spojnim kanalom dovoljnog protočnog preseka (prečnik kanala je oko 30% prečnika vihorne komore) koji se postavlja u tangentnom


36

pravcu na sferu, slika III.33. Tako u toku sabijanja punjenje ulazi kroz spojni kanal i stvara vihor u komori.

Brizgač ima jedan ili dva otvora. Smeša se stvara tako što vihor vazduha deluje na mlaz goriva iz brizgača i nanosi ga na zagrejani zid vihorne komore odakle gorivo isparava. Pare goriva i sitne kapljice vazduh odnosi u zonu spojnog kanala. U toj zoni visoka temperatura dovodi do skrađenja trajanja zadrške upaljenja. Nakon početka sagorevanja u vihornoj komori se stvara visoki pritisak, i nesagorelo gorivo sa vrelim produktima (uglavno nepotpunog sagorevanja) prestrujavaju u osnovnu komoru. U osnovnoj komori se ostvaruje dobro mešanje sa vazduhom koji se tu nalazio pa na kraju imamo dobro iskorišćenje vazduha i relativno nisku granicu dima.

Najčešće se konstruktivno

predviđa toplo mesto na zidu vihorne komore, koje treba, prostorno i vremenski da diriguje stvaranje prvih ognjišta samoupaljenja. Ukoliko se koristi brizgač sa dva otvora, tada jedan mlaz brizga na toplo mesto komore a drugi mlaz u pravcu spojnog kanala. Mlaz koji se brizga u pravcu spojnog kanala pravo u cilindar obezbeđuje lakše startovanje hladnog motora, zato što je temperatura punjenja viša u cilindru. Radi prevazilaženja problema hladnog starta vihorne komore se obavezno opremaju električnim grejačima.

Osnovne karakteristike dizel motora sa vihornom komorom su: - razuđenost vihorne komore

preslikana u velike toplotne gubitke tokom sagorevanja i širenja (manja

je u odnosu na PK), - manja zavistnost radnog procesa od broja obrtaja motora, pa se mogu

koristiti kod putničkih vozila sa širokim opsegom promene broja obrtaja, - umeren stepen kompresije od 18÷22, - jedan otvor na brizgaču sa jezičkom, ili brizgač sa dva otvora, - nizak pritisak ubrizgavanja 12 do 15 MPa, - velika potrošnja goriva (ge=240÷250, g/kWh), - mali gradijent promene pritiska u cilindru u toku sagorevanja 0.3÷0.4

MPa/step., - nizak maksimalni pritisak u cilindru (oko 6÷6.5 MPa kod motora bez

natpunjenja) itd.

SL.III.33: VIHORNA KOMORA


37

III.2 NAFTNA GORIVA ZA DIZEL MOTORE

Ma koliko radni proces bio tolerantan prema fizičko-hemijskim osobinama i kvalitetu goriva sistem napajanja (pumpa niskog, a posebno visokog pritiska) je u tome pogledu neumoljiv. Pumpe i brizgači su ograničavajući faktor za primenu vrlo lakih ili vrlo teških frakcija nafte, autogasa, lož ulja i slično.

Da je sistem ubrizgavanja nosilac pouzdanosti, trajnosti i kvaliteta radnog procesa zna se od prvih dana motorizacije. Razvoj dizel motora i goriva je prikazan sl. 71. Još je R. Dizel (1894.g.) u svojim pokušajima da izvede motor prema patentu konstatovao "...izgleda da je nemoguće napraviti pumpu koja će gorivo ubrizgati direktno u cilindar..." Današnje pumpe i brizgači visokog pritiska su ne samo skupoceni već izuzetno osetljivi na čistoću i fizičko - hemijske osobine goriva.

Svaki cilindar ima svoj element: klipnu pumpu visokog pritiska. Distribucione pumpe imaju jedan visokopritisni sklop, a novi akumulatorski sistemi (Common Rail) radijalne pumpe visokog pritiska. Ovi precizni elementi se proizvode po pose-bnim tehnologijama i

spadaju u najpreciznije mašinske proizvode. Savremeni brizgači su pod kontrolom vrlo brzih procesora.

SL. III .34: RAZVOJ DIZEL MOTORA I GORIVA


38

Od njih potiču i zahtevi prema čistoći goriva, pažljivom održavanju i konačno visoke cene. Dizel motori su jako osetljivi na prljavštinu u gorivu. Zato se dizel goriva pažljivo filtriraju: pri sipanju u rezervoare, pri ulasku u pumpe visokog pritiska i na ulasku u brizgače.

Radni proces ima zahteve prema sklonosti ka samoupaljenju koja se ocenjuje cetanskim brojem goriva. Kako će nafta sve više nestajati sa tržišta tako će kvalitet dizel goriva opadati, a sve brojnije alternative uticati na opremu i tok radnog procesa.

Algoritam za formulaciju kvalitetnog dizel goriva glasi isto kao za sve naftne proizvode i ranije opisane motorne benzine:

KVALITETNO DIZEL GORIVO = ODABRANA SIROVA NAFTA + VRHUNSKA TEHNOLOGIJA + ADITIVI

Goriva su mešavine ugljovodonika čije eksploatacione osobine zavise od prirode nafte i tehnologije njene prerade: normalno sagorevanje od cetanskog broja, potrošnja od gustine i toplotne moći, ponašanje u pumpama visokog pritiska i brizgačima od mazivosti i viskoznosti, i td. Sama proizvodnja dizel goriva se tretira kao krajnje jednostavna, sl. III.35.

SL. III.35: SREDNJI DESTILATI NAFTE

SREDNJI DESTILATI

(goriva za dizel motore CB>50)

DIZEL GORIVA:-Putni~ka

-Teretna vozila

DIZEL GORIVA:

Poljoprivredna mehanizacija

DIZEL GORIVA:

-Brzi ~amci -Mali brodovi

LO@ ULJA:-Laka -Teka

ulja

BUNKER GORIVA

(Brodska goriva)

LAKI DESTILATI: TE[KI DESTILATI: kerozini i petroleji(CB=45) ostatak(CB=45)


39

Destilacijom dobijena goriva, sa kontrolisanim završetkom, zadovoljavaju većinu dizel motora, sl. III.36. Uglavnom, laki i teški destilati imaju niže cetanske kvalitete, dizel motori za putnička vozila traže najviše, a brodski motori su najumereniji u tom pogledu. Destilacija nafte po kriterijumu dizel motora ima tri važne oblasti. Početak destilacije je presudan za startovanje. Srednja oblast, oko 50 % predestilisanog goriva, opredeljuje viskoznost i gustinu. Kraj destilacije označen sa T 90 ili T 95 najviše utiče na emisiju. Od sadržaja završnog dela krive zavisi količina čađi, dima i čestica. Pri tome niža T 95 za 7 % daje manje čestica, ali do 5 % više azotnih oksida. Podizanje udela goriva tokom prerade nafte u sekundarnim postrojenjima (termičkim i katalitičkim krekingom) rezultira različitim proizvodima. Kao što smo videli za benzine, po istom principu za dizele, u motorna goriva mogu se dodavati samo određene komponente. Jedino stroga selektivnost može garantovati vrhunske upotrebne i ekološke karakteristike dizel goriva, tabela III.3.

SL. III.36: CETANSKE KARAKTERISTIKE NAFTNIH DIZEL GORIVA

140 180 220 260 300 340 380Srednja temperatura ključanja po frakcijama

30

40

50

60

70

Cet

a nsk

i bro

j diz

el g

oriv

a

o C

Tabela III.3: Proizvodni i primenski efekti sastava dizel goriva

Svojstva goriva Prednosti Nedostaci Više parafina Visok CB i CI, niska emisija Veća cena; niske

temperature Malo aromata Niža emisija Manja gustina; veća

potrošnja Niži kraj destilacije

Čistija emisija u izduvnim gasovima

Više cene; manje količine

Manje kreking komponenata

Bolja stabilnost rada i upaljivost

Veće cene jer remeti rafinerijski pul

Manje sumpora Niža emisija, manja korozija Veće cene; lošija mazivost Uže frakcije Lakše optimiranje motora Veće cene; manje količine

Promene standardnih karakteristika goriva traži vrlo velike investicije u

rafinerije. Zato procedure za donošenje propisa i termini za njihovu primene moraju uvažavati takve realnosti. Ekološki recepti za goriva su naložili krupne promene u preradi nafte: dizel gorivima se dozvoljavaju minimalne količine sumpora i aromata. Zato su ona po tribološkim svojstvima vrlo bliska benzinima. Prerada je po skupim tehnologijama, a gorivu se moraju dodavati paketi aditiva (slično mazivima). Aromati utiču na emisiju preko količine čestica i PAH- poliaromatskih ugljovodonika. Velike


40

količine aromata u gorivima podižu maksimalne temperature u cilindrima i time emisije azotnih oksida (koje su proporcionalne sa temperaturama gasova). Smanjenje aromata u gorivima daje niže emisije. Poliaromati (di+) podižu emisiju čestica. Količine viših poliaromata (tri+) u dizel gorivima direktno su proporcionalne sa pojavama većih količina PAH u izduvnim gasovima, tabela III.4.

Tabela III.4: Tipične komponente u komercijalnim dizel gorivima

Ugljovodonici Udeo, %

Prednosti Nedostatci

C10 do C25 40 ÷70 Alkani (Parafini) Preko C25 < 2 Normalni i izo parafini 40 ÷70

Visok cetanski broj; niska emisija

Ne podnose niske temperature; visoka cena

Mono max 25 Di max 10 Tri i > max 2

Ciklo alkani (Nafteni)

Ukupno 10 ÷30

Podnose niske temperature

Niski cetanski brojevi; nizak indeks viskoznosti

Mono max 25 Di max 10 Poli max 3

Areni (Aromati)

Ukupno 10 ÷ 30

Ekonomičnost; podnose niske temperature

Toksična emisija; nizak CB; nizak indeks viskoznosti; poliaromati kancerogeni (PAH)

Alkeni (olefini)

0.1 ÷5 Nepoželjni u gorivima jer su oksidaciono nestabilni ali su produkti procesa prerade!

SL.III.37: UČINAK ADITIVA ZAVISI OD SASTAVA GORIVA

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25Koncentracija aditiva, % v.

0

2

4

6

8

10

Por

ast c

etan

skog

bro

ja Udeo aramata u gorivu: 20%30 %45 %

60 %

Aditivi su redovni dodaci u benzinima, a sada ni dizel goriva ne mogu bez njih. Učinak aditiva zavisi od strukture goriva. Parafinska goriva, sa malo aromata, odmah reaguju na dodavanje aditiva, sl. III.37. Prema ovoj slici 0.05 % aditiva podiže cetanski broj za 2 - 4 jedinice zavisno od sastava goriva i udela aromata u njemu.

Završna dorada goriva traži odabran i umeren paket aditiva, tabela III.5. Za zimu i hladne režime problemi se rešavaju malim količinama aditiva. Mazivost "ekoloških dizel goriva" je toliko slaba da pumpe visokog pritiska i savremeni brizgači ne mogu bez poboljšivača (Lubricity-aditivi) mazivih svojstava.


41

Tabela III.5: Aditivi za dizel goriva i njihov osnovni učinak

Namena Funkcije aditiva Bolja samoupaljivost Podizanje cetanskog broja Anti dimni dodaci Katalitički učinak, pomaže potpuno sagorevanje

čestica Koroziona zaštita Štiti sisteme napajanja gorivom od korozije Zaštita od habanja Poboljšavaju mazivost goriva i podmazivanje pumpi Detergenti/disperzanti Smanjuju pojavu taloga u sistemu napajanja

gorivom Tečljivost (Anti-Settling)

Poboljšavaju svojstva na niskim temperaturama, protočnost kroz filtre i sprečavaju rast parafinskih kristala

Deaktivatori metala Deaktiviraju jone bakra koji stimulišu koroziju Antistatici Sprečavaju stvaranje visokog statičkog napona Poboljšavanje sagorevanja

Smanjuju temperature sagorevanja čestica u filtrima

Antipenušavci Smanjuju pojavu penjenja pri punjenju rezervoara Oksidacioni inhibitori Smanjuju nastajanje smola i oksida u gorivu

Ekološki razvoj dizel goriva podrazumeva nove aditive i njihov doprinos

ukupnoj ekologičnosti i ekonomičnosti dizel motora u skladu sa premisom S+3E, tabela III.6.

Na sl. III.38 a,b i c imamo EU predloge za buduću formulaciju dizel goriva. U

zaključku ćemo samo još jednom obnoviti recepturu za reformulisana goriva. Po rafinerijskim postupcima prenošenje sumpora u više frakcije je tehnološka neminov-nost. Zato je eliminisanje sumpora iz dizel goriva složenije.

Sledeći strogu ekološku logiku reformulisana dizel goriva treba da imaju nižu gustinu, manje ukupnih aromata, minimum policikličkih aromata i da imaju bolje cetanske kvalitete.

Većina slabosti dizel motora je skoncentrisana na sistem ubrizgavanja goriva. Dosadašnja iskustva sa klasičnim sistemima pokazuju da su najčešće intervencije baš na tome sistemu. Primena elektronike sa inteligentnim senzorima, u povećanju pouzdanosti rada sistema ubrizgavanja i sveobuhvatnom adaptivnom regulisanju i upravljanju, je zato puna obećanja. Nove pumpe ekstremno visokih pritisaka ubrizgavanja (oko 2000 bara), sa ubrizgavanjem inicijalnih količina i sa preciznom regulacijom zakona ubrizgavanja u brizgačima već su ušle u serijsku proizvodnju. Kakve će sve zahteve postavljati takvi sistemi dizel motora budućim formulacijama dizel goriva tek će pokazati eksploataciona iskustva.

Tabela III.6: Reformulisana dizel goriva u EU i SAD (predlozi) Sumpor, ppm

2000.g. 2001 2002 2003 2004 2005+

EU 500 maksimalno 150 50 max. SAD 500 maksimalno 150 prosek 30 - 50 Kalifornija 500 50 (2008-10 : <5)


42

SL. III.38: a) MINIMALNI CETANSKI BROJEVI DIZEL GORIVA

45 45

49 49

55 55

1980 1990 2000 2010

Godine

40

45

50

55

60

Cet

ansk

e v r

edno

sti

b) PONAŠANJE NA NISKIM TEMPERATURAMA

-15 -15-20 -20

1985 1990 1995 2000 2005Godine

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

o C

Temperature filtrabilnosti

CFPP

c) MAKSIMALNE KOLIČINE SUMPORA U DIZEL GORIVIMA

0.30.3

0.20.2

0.050.05

0.0050.005

1985 1990 1995 2000 2005 2010Godine

0

0.1

0.2

0.3

% S

umpo

r a u

gor

ivu

Maksimalne koli~ine sumpora

S u %


43

III.2.1 ALTERNATIVNA GORIVA ZA DIZEL MOTORE

Čim je masovna primena vozila navela inženjere na globalno razmišljanje priroda je postala i ostala jedini uzor. Raspoloživi fosilni izvori energenata su vidljivo iscrpljeni, a ekološka slika na makro i mikro planu je uveliko alarmantna. Stogodišnji rast broja i kvaliteta vozila je doveo do simbioze motora sus sa naftnim energentima. Nafta je u međuvremenu prerasla u sirovinsku okosnicu brojnih industrijskih grana. Kako se naftna jezera prazne tako raste žeđ za novim sirovinama i termogenim materijama.

Raspoložive rezerve su mnogo puta inventarisane: • fosilna goriva na bazi uglja, nafte i prirodnog gasa su na izmaku, • biomase su sporo obnovljive mada perspektivne, • solarni, gravitacioni i geotermalni izvori su nedovoljno tehnički pristupačni

za masovnu primenu u vozilima Dosadašnjih razvoj dizel motora i goriva je išao od konvergentosti do

simbioze. Dizel motori danas mogu da rade ekonomično i ekološki prihvatljivo jedino sa reformulisanim dizel gorivima. Zato svako razmišljanje o primeni novih goriva mora polaziti od:

• rekonstrukcije i prilagođavanja motora novom gorivu • reformulacije tog novog goriva prema zahtevima motora, i • ili jednovremenog usaglašavanja motora i goriva.

III.2.1.1 Alkoholi kao goriva za pogon dizel motora

Primena nenaftnih goriva u dizel motorima je vrlo kritična po kriterijumu sigurnog starta i samoupaljenja. Na sl. III.39 je data ilustracija iz klasične literature i ona važi za tadašnje konstrukcije komora u dizel motorima. Klasični dizel motori relativno lako startuju sa naftnim dizel gorivima.

SL. III.39: MINIMALNE VREDNOSTI STEPENA KOMPRESIJE ZA KLASIČNE KOMORE SAGOREVANJA KOD DIZEL MOTORA

0 10 20 30 40 50 60 70C e t a n s k i b r o j e v i g o r i v a

0

5

10

15

20

25

30

Step

en k

o mpr

esij e

Alkoholi***Benzini*** D i z e l ***Bioestri


44

Primenu alkohola u dizel motorima otežavaju: - niski cetanski brojevi (metanol oko CB=3; etanol oko CB=8), - slaba mazivost alkohola, - velika higroskopnost i korozivnost. Sličan oprez mora da se primeni na alkohole i druga goriva jer pohvale iz

laboratorija ne garantuju primenske kvalitete koji su rezultat višegodišnje simbioze motora sus i tečnih naftnih goriva. Razmišljanje o primeni metanola i drugih alkohola u dizel motorima je opterećeno visokom temperaturom samoupaljenja tj. niskim cetanskim kvalitetima. Kada se reši taj problem, aditivima za poboljšanje samoupalji-vosti, motor pokazuje dobre pogonske i upotrebne parametre.

Metanol kao drugo gorivo u dizel motoru ima izvanredne ekološke karakteristike jer eliminiše čestice. Kao primer za ekonomičnu varijantu prevođenja dizel motora na metanol u parnoj fazi navodimo interesantnu instalaciju prema sl.III.40. Metanol se isparava u razmenjivaču toplote koga greje tečnost za hlađenje motora. Ispareni metanol iz mešača u usisnoj cevi ulazi u cilindre. Sagorevanje je po oto principu jer motor ima sistem paljenja. Ovim eksperimentom se sugeriše rekuperacija energijskih sadržaja medijuma za hlađenje i izduvnih gasova. Problema ima tokom startovanja (rešava se gorionikom na tečni metanol), pri naglom dodavanju gasa, zbog korozivonost i otrovnosti para metanola i slično.

SL.III.40: NAPAJANJE DIZEL MOTORA ISPARENIM METANOLOM 1- prečistač vazduha; 2- mešač sa komandnim leptirom; 3- motor na ispareni alkohol; 4- izduvni lonac; 5- hladnjak ulja; 6- termostatski ventil; 7- razmenjivač toplote sa izduvnim gasovima; 8- isparivač alkohola; 9- električna pumpa za vodu; 10 - uređaj za start hladnog motora; 11- pumpa za vodu sa termostatom; 12- hladnjak; 13- rezervoar alkohola; 14- pumpa za gorivo sa regulacijom

Najekonomičnije varijante prevođenja dizel motor na druge vrste goriva jesu

preformulacije tih goriva. Naprimer, dodavanje alkoholima potrebne količine i vrste aditiva za podmazivanje pumpi visokog pritiska i brizgača. Da bi sagorevanje bilo normalno treba dodati aditive za podizanje cetanskog broja goriva.

Kada se očekuje rad motora jedino sa alkoholnim gorivima onda je teorijski neophodno podići stepen kompresije iznad 25. To je dosta komplikovano jer podrazumeva strožije tolerancije i veća mehanička i termička opterećenja svih delova


45

motora koja su inače visoka. U tom slučaju se problem podmazivanja sistema napajanja gorivima posebno rešava. Brojne rekonstrukcije dizel motora i njegove opreme za nenaftna tečna goriva poznata su pod nazivom hibridni sistemi. Pregled dosadašnjih iskustava imamo na sledećim slikama, sl.III.41.

SL.III.41: PREVOĐENJE DIZEL MOTORA NA ALTERNATIVNA GORIVA

Goriva sa aditivima Motor sa visokim stepenom kompresije Standardan stepen kompresije i tipična oprema za napajanje dizel gorivom

Visok stepen kompresije (preko 25) i posebno podmazivanjepumpe visokog pritiska i brizgača

Hibridni sistemi za napajanje gorivom i paljenje Dva sistema za

ubrizgavanje Sistem za ubrizgavanje +

za paljenje svećicom Sistem za ubrizgavanje + za

paljenje žarnicom

Rekonstrukcije dizel motora na strani izvor paljenja Ubrizgavanje u usisni

vod ili u cilindar Mešač za gasno gorivo

na usisnoj cevi Isparavanje tečnog goriva

pre usisavanja

Najskuplja varijanta je sa dva sistema za napajanje dizel motora gorivom pod

visokim pritiskom. Prvi je standardni sistem za napajanje dizel gorivom. On se podesi za ubrizgavanje minimalne količine dizel goriva neophodne za prvo upaljenje u cilindru. Drugi sistem je za "drugo" gorivo, obično metanol. To "drugo" gorivo ima svoj rezervoar i sve sisteme za ubrizgavanje, a u komori su dva brizgača.


46

Težište dosadašnjih izlaganja je bilo na problemima upaljenja i normalnog sagorevanja u dizel motorima. Oprema postavlja tipične zahteve poznate iz razvoja dizel motora:

• podmazivanje gorivom svih pokretnih delova • čistoća goriva, bez mehaničkih primesa i bez vode Treća kolona na ovoj slici je posvećena primeni alternativnih goriva na dizel

motorima koji se prevode na oto princip. Gorivo se u cilindrima pali stranim, električnim, izvorom. Sistem za paljenje stranim izvorom (sa svećicom ili žarnicom) je jeftiniji od sistema ubrizgavanja.

Ukoliko je u pitanju gasno gorivo onda ga možemo uvoditi u cilindre ili mešačem ili brizgačem bilo u usisnu cev bilo direktno ubrizgavanjem u cilindre, kako smo to već opisali kod oto motora.

Etri kao goriva za pogon dizel motora

Etri se mogu smatrati derivatima vode H-O-H ako joj oba atoma vodonika zamenimo alkilnim grupama R-O-R. Do sličnog zaključka dolazimo kada iz dva molekula alkohola odvojimo vodu pa su tada etri anhidridi alkohola. Ako su alkilne grupe iste onda su to prosti etri (na primer, DMM). Niži članovi su na standardnim uslovima gasoviti, većina ih je tečna, a neki viši su čvrste supstance. Za primenu u dizel motorima kandidati su DME i DMM.

DME- dimetiletar H3C-O-CH3 je najjednostavniji etar. Dobija se dehidriranjem

metanola pa je samim tim skuplji od polazne sirovine. Temperatura ključanja mu je -25 oC pa se pod niskim pritiskom, oko 5 bara, pod normalnom temperaturom prevodi u tečnu fazu. Pomoću instalacije za naftni tečni gas može se koristiti kao gorivo. Ima toplotnu moć 27-29 MJ/kg, gustinu oko 0.67 kg/l i obično se sagledava kao moguće gorivo za dizel motore. DME ima cetanski broj 55-60 i sagoreva vrlo čisto. Lako isparava pa nije pogodan za klasičnu dizel instalaciju visokog pritiska. Na primer, kod modernih sistema ubrizgavanja sa pritiscima preko 1000 bara sa DME ne treba prelaziti 300 bara jer on brzo formira smešu, skraćuje prvu fazu sagorevanja, lako startuje i sagoreva bez dima.

Kao prvi primer alternativnog goriva uzeli smo rezultate ispitivanja jednog opitnog turbo dizel motora od 2 litra sa direktnim ubrizgavanje u radu sa DME- di metil etrom, sl.III.42.

Masenu ubrizganu količinu goriva, za istu snagu, treba povećati za 180 % jer je za toliko manja toplotna vrednost DME. Da bi DME ostao u tečnom stanju mora mu se pritisak u rezervoaru povećati na 5 bara pri standardnim uslovima ili između 15 do 30 bara za uslove u motorskom prostoru. Zbog dobrog i lakog mešanja sa vazduhom sistem za ubrizgavanje liči na napajanje oto motora propanom i butanom (auto gasom). Cetanski broj je blizu 60 pri čemu lako isparava i lako se pali pa pritisak ubrizgavanja ne mora prelaziti 250 bara. Pošto u sebi ima kiseonika traži upola manje vazduha za potpuno sagorevanje. Parametri motora sa DME su vidljivo bolji kada je reč o emisiji NOx, česticama i buci. Putničko vozilo sa tipičnim ekološki podešenim dizel motorom u radu sa DME ispunjava stroge američke propise ULEV što je inače nedostižno za standardna dizel goriva. Konstruktivni problem je u hvatanju isparenja.


47

SL.III.42: PONAŠANJE DIZEL MOTORA SA DME U POREĐENJU SA STANDARDNIM DIZEL GORIVOM

Karakteristike ispitivanih goriva Opitni dizel motor Osobine Dim. DME Dizel Toplotna moć MJ/kg 27.6 43 Gustina g/cm3 0.66 0.83 Cetanski broj - >55 50 Tsamoupaljenja o C 235 250 Stehiom. sastav kg/kg 9 14,5 Granice paljenja % 3,4 - 18 0.6 - 6.5 Toplota isparavanja kJ/kg 410 na

+ 20oC 250

Sastav = C:H:O % m. 52:13:35 86:14:0 Hod igle, zakon i pritisak ubrizgavanja

Emisija vozila po US-FTP 75

sa DME

DMM- dimetoksimetan H3CO-CH2-OCH3, poznat pod imenom "metalat" ima cetanski broj oko 50, toplotnu moć upola manju od dizela i gustinu 0,86 kg/l. Temperatura isparavanja mu je 41 oC pa se može koristiti u instalaciji za napajanje standardnih dizel motora. Trenutno se koristi u proizvodnji lepkova i nema više podataka kao motornom gorivu.


48

III.2.1.2 Bio goriva za pogon dizel motora

Vrhunski nalog inženjerima svih struka je da u skladu sa demografskim rastom izvrše humano bilansiranje hrane i energenata. Na prvom mestu se imaju u vidu obnovljiva goriva iz bio masa. Vozila sa dizel motorom mogu koristiti goriva iz bioloških sirovina ili prilagođavanjem motora, odnosno takvih goriva, ili što je najrealnije dodavanjem dela bio energenata naftnim dizel gorivima. Početni period svakog uvođenja novog goriva je opterećen razvojnim, investicionim i eksploatacionim troškovima:

• cenom motora uključujući sve rekonstrukcije • troškovima servisa, popravki i održavanja • cenom goriva za ceo eksploatacioni period Iskustva iz prakse kažu da, nasuprot tradicionalnim uverenjima, moderni dizel

motori -bez ozbiljnih rekonstrukcija- ne podnose druga goriva sem onih iz nafte! Pod biomasom se podrazumevaju sve organske materije koje su produkt

biogeneze, bilo da su sirov materijal bilo da su otpadak od drugih tehnologija ili poljoprivrednih proizvoda. Tu su papiri, celuloze, ostaci iz prehrambene industrije, kućni i industrijski otpad. Posebno su važni razni ugljovodonici sa visokim udelima vodonika.

Postoje brojni putevi da se dobiju alkoholi, biogas, ulje i masti: gasifikacija, pirolitičke i druge metode za dobijanje gorivih tečnosti. Dosadašnja iskustva su uglavnom sporadična. Bez obzira na veliki potencijal stepen iskorišćenja postojećih biorezervi je oko 1 % pa je ovo važna oblast za budućnost.

Iz čitave serije biljaka može se dobiti motorno gorivo: soja, pamuk, suncokret, šećerna repa, ricinus i sl. U EU najviše pažnje se poklanja repičinom ulju. Sirova ulja ne mogu da se proglase motornim gorivima. Estri, RCOOR, su derivati karbonskih kiselina koji se izvode zamenom vodonika iz karbonske grupe alkoholom. Postupak dobijanja je delovanje kiselina na alkohole:

RCOOH + ROH = RCOOR + H2O Estri niske molekulske mase su prijatnog mirisa na voće i povrće. Masti i ulja

su smeše estara trohidroksilnog alkohola glicerola i viših masnih kiselina. Bioestri (RME: Repičin-Metil-Estar, koji se naziva biodizelom) se mogu tretirati kao odlična dizel goriva, ali njihov sastav varira sa sirovinom (iz godine u godinu) i sa tehnologijom pošto nema jedinstvene formule za garantovan i identičan sastav biodizela.

Postoje razrađene tehnologije za proizvodnju repičinog metil estra-RME, tabela III.7. Po kriterijumima opreme vozila sa dizel motor na "biodizel" najviše teškoća potiče od relativno problematične viskoznosti takvih goriva. Tipična instalacija za napajanje mora imati grejače u rezervoaru za gorivu, grejače ispred prečistača goriva i sličnu instalaciju kao kada se dizel motor oprema za polarne uslove eksploatacije, sl.III.43.

Razlike između RME i dizel goriva potiču od niske viskoznosti. Do -8 oC moguć je normalan rad, a za niže temperature obavezno je dodavati aditive u RME. Posebno se mora voditi računa o saglasnosti sa mazivima jer im RME menja viskoznost (firma MAN u svojim preporukama daje upola kraći vek mazivu ukoliko


49

motor radi na RME). Zbog niže toplotne moći snaga je manja, a potrošnja goriva veća.

Kada se govori o emisiji onda je RME u velikoj prednosti jer u izduvnim gasovima nema sumpora niti policikličnih aromata. Manje su količine čestica, ali zato rastu NOx i aldehidi uz prisustvo opasnog akroleina. RME može da se meša u svim odnosima sa dizel gorivom. Mora se strogo ograničiti prisustvo vode jer se time potencira pojava bakterija.

Tabela III.7: Karakteristike sirovih i esterifikovanih biljnih ulja Toplotna moć Sastav u % Gorivo

ili ulje Cetansk

i broj Gust. kg/m3 MJ/kg MJ/l

Vis. na 40 oC, mm/s2 C H2 O2

Dizel gorivo

50 840 42.8 31 2 ÷ 8 86 13.6 0.03

RME 51÷60 882 37.2 32.8 4.2 77.2 12 10.8 Sirovi RME

44 920 37.1 32.6 69 77.6 11.7 10.5

Laneno ulje

52.5 891 37 32 3.7 77.5 11.6 10.9

Sojino ulje

56 916 37.1 34 3.8 77.2 11.9 10.9

Suncokret 61.2 885 37.1 32.8 4 77.2 11.9 10.9 Palmino 64÷70 875 37 32.4 4.4 76.3 12.4 11.3 Kokos ulje

62.7 872 35.3 30.8 2.7 73.3 12.2 14.5

SL.III.43: OPREMA VOZILA SA DIZEL MOTOROM NA BIO GORIVO Oznake: MV- elektromagnetni ventili; V- prelivni i sigurnosni ventili; T- termo kontrola i termoprekidači


50

Bio gorivo pripremljeno po dobroj recepturi, sličnoj reformulisanim dizel gorivima, ima bolje ekološke karakteristike od naftnih dizel goriva jer u njemu nema ni sumpora ni policikličkih aromata (PAH). Dodavanjem bio estera (RME) standardnim dizel gorivima (kao što je trenutno praksa u Francuskoj) ove emisione prednosti dizel motora se gube. Trenutno se najčešće pominju standardi za bio dizel DIN 51 606, a do kraja 2001. se očekuje usvajanje evropskih standarda pr EN xxx, čiji predlog navodimo u tabeli III.8.

Tabela III.8: Bio goriva za dizel motore prEN xxx 2001.g. Karakteristike Dimenzije Minimum Max. TEST METODE

Količina estera % mase 96.5 - ISO 5508 Gustina na 15 oC kg/m3 860 900 EN ISO3675:1998 Cetanski broj CB 51 - EN ISO 5165:1998 Viskoznost, na 40 oC mm2/s 3.5 5 EN ISO 3104 Zapaljivost oC 101 - EN 22719 Sadržaj sumpora mg/kg - 10 EN ISO 24260 Korozija, Cu traka Ocena Klasa 1 EN ISO 2160 Koksni ostatak % m - 0.3 EN ISO 10370 Sulfatni pepeo % m - 0.02 EN ISO 6245 Voda u gorivu mg/kg 500 EN ISO 12937 Ukupne nečistoće mg/kg - 24 EN 12662 Oksidaciona stabilnost h 6 - ISO 6886 Kiselinski broj mg KOH/g - 0.5 EN 12634 Jodni broj g jodina/100g - 120 pr EN ISO 3961 Masne kiseline % m - 12 NF-T-60-704 Metanol % m - 0.2 NF-T-60-704 Monogliceridi % m - 0.8 NF-T-60-704 Digliceridi % m - 0.2 NF-T-60-704 Trigliceridi % m - 0.2 NF-T-60-704 Slobodni glicerin % m - 0.02 NF-T-60-704 Ukupni glicerin % m - 0.25 NF-T-60-704 Sadržaj fosfora mg/kg - 10 NF-T-60-705 Sadržaj alkala (Na, K,Ca i Mg)

mg/kg - 5 NF-T-60-706

Brojevi u italik-bold su još u diskusiji.


51

III.2.1.3 Prirodni gas kao gorivo dizel motora

Vozila na prirodni gas spadaju u egzotične teme u visoko razvijenim zemljama ali su zato favoriti u svim prognozama. Prirodni gas u vozilima može da se koristi kao sabijeni (CNG- Compressed Natural Gas) ili kao tečni prirodni gas (LNG- Liguefied Natural Gas).

U Evropi postoji asocijacija za uvođenje vozila na prirodni gas ENGVA (European Natural Gas Vehicle Associ-ation). Tim projektima u SAD se bavi AGA (America Gas Association) koja testira serijska putnička vozila i školske auto-buse na prirodni gas.

Za sada je dilema o prvenstvu kokoške ili jajeta još uvek na relacijama veličine in-vesticija za distribucionu mrežu ili u vozni park. Trenutno se po svetskim putevima kreće oko mi-lion vozila na prirodni gas, a opslužuje ih oko 2800 punionica, tabela III.9.

Ako razmišljamo o tipičnim navikama sa naftnim gorivima onda su brojevi, veličine i smeštaj rezervoara jako problematični.

Zapremina i sadržaj rezervoara za gorivo zavise od pritiska komprimovanja prirodnog gasa. Kod pojednostavljenih uslova vožnje od jedne do druge (bliske) pumpne stanice za punjenje pritisak sabijanja prirodnog gasa može biti na nivou magistralnih vodova (tj. ispod 20 bara).

Čim se računa sa većom slobodom kretanja onda su pritisci oko 200 bara (CNG) koliko podnose boce za tehničke gasove. Na slici III.44 su dati relativni odnosi zapremina rezervoara za isti akcioni radijus u poređenju sa dizel gorivom. Konačno, pri akcionim radijusima kao kod naftnih tečnih goriva nužni su kriogeni rezervoari (LNG). Za praksu to spada u teorijske kategorije. Trenutno su aktuelna istraživanja katalitičkih metoda za prevođenje gorivih gasova u tečna stanja. Po motorskim merilima prirodni gas se

Tabela III.9: Broj vozila i broj punionica prirodnog gasa u svetu, stanje 1996.

Zemlja Broj vozila Broj punionica Argentina 385.500 504 Italija 290.000 280 Rusija 205.000 187 SAD 40.000 1.102 Novi Zeland 25.000 245 Kanada 17.200 120 Brazil 14.000 39 Egipat 5.000 15 Kolumbija 4.600 22 Indonezija 3.000 12 Indija 2.500 6 Pakistan 2.500 12 Nemačka 2.415 55 Kina 2.000 10 Venecuela 1.500 20 Australija 1.000 35 Ostale zemlje 6.390 140 ZBIRNO 1,002.625 2.789

SL.III.44: POREĐENJE ZAPREMINA REZERVOARA ZA ISTI AKCIONI RADIJUS


52

može koristiti kao jedino gorivo bilo u oto bilo u dizel motoru. Isto tako može biti sparen sa svakom vrstom naftnog ili dokazanog alternativnog goriva (niži i viši alkoholi, biomase, biogas). Prirodni gas se - za primenu u vozilima- može obraditi:

1. Fizički: u komprimovani (CNG) ili tečni (LPG) prirodni gas 2. Hemijski: u sintetska dizel goriva, u metanol ili DME 3. Hemijski: u aditive za goriva dizel motora, DMM Prvi korak u primeni sadrži samo promene uređaja i opreme za napajanje motora

prirodnim gasom, sl.III.45. Kada mu se daje značaj perspektivnog goriva u masovnoj primeni onda su neizbežne obimnije rekonstrukcije.

Putničkih vozila na prirodni gas ima malo. Kod većih vozila dizel motori se

jednostavnim rekonstrukcijama prevode na dvojni pogon dizel/prirodni gas, ili samo na prirodni gas kada prelaze na rad kao gasni oto motori. Najčešće se radi o ko-munalnim vozilima na užim gradskim područjima kada dolaze do izražaja naglašene ekološke prednosti prirodnog gasa, tabela III.10. Veliki proizvođači autobusa (MB i MAN) tvrde da autobusi na prirodni gas ispunjavaju Euro III norme. Prema izveštajima o pregledanim autobusima u Nemačkoj sirova emisija NOx je niža za 85%, HC za 52% i CO za 73 % u poređenju sa dizel verzijama. Niža je reaktivnost prema ozonu, a nema emisije sumpornih jedinjenja niti dima.

SL.III.45: KOMPRESORSKA STANICA ZA VOZILA NA PRIRODNI GAS

Kućna instalacija za punjenje rezervoara

vozila prirodnim gasom Rezervoar prirodnog gasa u

prtljažniku vozila


53

Tabela III.10: Tipični parametri autobusa na razna goriva

GORIVO Dizel gorivo Metanol Tečni prirodni gas

Auto gas (propan/butan)

Izvorni tip motora Dizel Oto Princip paljenja Samoupaljenje Strano Strano Stepen kompresije 18 12 10 Maksimalna snaga 100% 75 - 80 % 80 - 85 % Rel. potrošnja, % 100 103 119 127 Rel. emisija, CO,% 100 32 100 80 HC + NOx, % 100 45 100 100 Čestice (dim),% 100 3 3 3 Buka Velika Umerena Umerena Umerena Miris Jak Slab Slab Slab

SL.III.46: ŠEMA INSTALACIJE ZA KOMPRIMOVANI PRIRODNI GAS (CNG-Compressed Natural Gas): 1- regulacioni ventili; 2- reduktor; 3- leptir; 4-prelivni ventil;

5-recirkulacija i hlađenje; 6-prigušivač

Pregradnja dizel motora na prirodni gas je češća iz praktičnih razloga, sl.III.46. Stepen kompresije klasičnim oto motorima se bira prema gorivu koje ima manje od 100 oktana. Prirodni gas ima preko 100 jedinica. Konstruktivno je lakše dizel motoru smanjiti nego li oto motoru podići stepen kompresije. Teži deo odgovora je o termičkim i mehaničkim opterećenjima. Postepeno uvođenje svakog novog goriva u širu primenu uvek ide sličnim putem: prvo u sprezi sa uobičajenim tečnim gorivima, a tek posle grananja distributerske mreže masovna upotreba.

Dizel Oprema i Sagorevanje

Documents

Transcript of Dizel Oprema i Sagorevanje