Sistem Za Napajanje Motora Gorivom i Vazduhom

1. UVOD Pogonske i upotrebne karakteristike motora određuju odnos izlaza i ulaza u motor, tj. način i uslov odvijanja procesa u motoru. Ovo znači da se na izlaz iz motora (obrtni moment, ugaona brzina, izduvni gasovi i slično) može uticati regulisanjem unutrašnjih procesa u motoru u svim fazama, uslovima i režimima rada motora. Na odvijanje unutrašnjih procesa, a time i na izlaz iz benzinskog motora utiče niz parametara, od kojih su najvažniji sastav i kvalitet smješe goriva i vazduha i sistem za paljenje. Na sastav i kvalitet smješe utiče više faktora: temperatura i barometarski pritisak vazduha, temperatura motora, opterećenje i ugaona brzina i drugo, a na paljenje – opterećenje i ugaona brzina. Da izlaz iz motora ne bi (ili da bi što manje) zavisio od svih uticajnih faktora, neophodno je da se neprestano, za vrijeme rada motora, izvode intervencije u sistemu za napajanje gorivom i pripremu smješe i u sistemu za paljenje pri promjeni bilo kojeg od uticajnih faktora. Da bi se to omogućilo, potrebni su odgovarajući automatski uređaji, a da bi oni mogli da funkcionišu, potrebne su odgovarajuće informacije, njihova obrada i korišćenje. U benzinske motore sa „klasičnim“ uređajima za pripremu smješe (karburatorima), već odavno se ugrađuju dodatni uređaji. Međutim, ni najkomplikovaniji karburatori ne obezbeđuju zadovoljavajući sastav i kvalitet smješe u svim fazama u uslovima rada motora, jer prije svega nemaju potrebne informacije. Zbog toga je došlo do razvoja i primjene većeg broja različitih sistema za tzv. elektronsko napajanje gorivom. To se odnosi i na sistem za paljenje koji se, u većini sistema, upravljački integriše sa sistemom za napajanje gorivom. Kako je napredovalo razvijanje tehnike i tehnologije, došlo se do ideje da se napravi sistem za ubrizgavanje na motornim vozilima koji bi trebao da popravi dinamičke karateristike motornog vozila i da smanji troškove potrošnje goriva. Prvi sistem za ubrizgavanje su bili mehanicki, zatim kombinacija mehaničkog i elektonskog, dok se danas skoro u potpunosti koristi „elektronsko“ ubrizgavanje goriva. Najpoznatiji sistemi za ubrizgavanje goriva, koji su u isto vrijeme i najbolji, su Bosch (Boš) sistemi. Tema ovog maturskog rada je Sistem za napajanje motora gorivom I vazduhom.

2. OSNOVNI PRINCIPI UBRIZGAVANJA

Sistem za napajanje gorivom omogućava pravilan i ekonomičan rad motora. Kod OTO– motora radna smješa se priprema u karburatoru. Kod nekih benzinskih motora ubrizgavanje goriva se vrši u prostor za sagorjevanje ili ispred usisnog ventila. Na slici 1. je prikazan sistem za napajanje gorivom kod OTO – motora:

Slika 1. – Sistem za napajanje kod OTO-motora

Ovaj sistem koji je prikazan na slici 1. sačinjavaju: rezervoar za gorivo (1), instalacija za dovod goriva (7, 11 i 14), pumpa za gorivo (12) i karburator (19). U cilju potpunije obrade ovog sistema, potrebno je upoznati funkcije i karakteristike pojedinih njegovih dijelova. Rezervoar za gorivo (na gornjoj slici 1. pod brojem 1) je, u pravilu, smješten suprotno od motora, na zadnjem dijelu vozila1. Kapacitet rezervoara zavisi od namjene vozila orijentaciono, a jedno punjenje „do vrha“ može opslužiti oko 400 – 600 km. Rezervoar se izrađuje od čeličnog lima. Kontrolnik goriva (na slici 1. pod brojevima 3, 4 i 10) ima zadatak da omogući vozaču praćenje količine goriva u rezervoaru. Obično je u ovaj kontrolni sistem ugrađena i (najčešće crvena) sijalica, čiji je zadatak da se upali kada se u rezervoaru nalazi minimalna količina goriva (rezerva). Ovim se postiže blagovremeno obavještavanje vozača o potrebi dopune goriva.

1

Nekada, do prije 30-ak godina, proizvodili su se automobili kod kojih je motor bio smješten u zadnjem dijelu vozila, a rezervoar u prednjem dijelu vozila. Najpoznatiji takav primjer je vjerovatno najpopularniji automobil na prostorima bivše Jugoslavije, Zastava 750 – Fićo. I danas se ponegdje proizvode takvi automobili, ali to je prava rijetkost;

2

Pumpa za gorivo (na slici 1. pod brojevima 12 i 13) ima zadatak da obezbjedi dotok goriva (benzina) od rezervoara do karburatora. Ovaj pogon je mehanički, ali se u skoro svim vozilima novije generacije koristi elektro-pogoni (električna pumpa).

Sistemi za ubrizgavanje goriva obezbjeđuju motoru u bilo kojem režimu rada najpovoljni sastav smješe goriva i vazduha. Donedavno se to uspješno radilo sa karburatorima, međutim, u posljednje vrijeme se u skoro sva vozila serijski ugrađuju sistemi za ubrizgavanje goriva. Razlozi za to su veća snaga motora, povoljniji tok krive obrtnog momenta i manja potorošnja goriva, kao i maksimalno poboljšanje kvaliteta izduvnih gasova. Ubrizgavanje omogućava precizno doziranje goriva, zavisno od režima rada motora, uz maksimalno moguću zaštitu životne okoline.

2.1. Karburator

Karburator je dio sistema za napajanje u kojem se stvara smješa benzina i vazduha. Konstrukcija motora uslovljava kako će karburatori da budu riješeni, kako u pogledu broja i položaja postavljanja, tako i u pogledu rada. U ovom radu se ne mogu navesti sve specifičnosti konstrukcije karburatora, iz prostog razloga jer karburator kao tehničko-tehnološko rješenje predstavlja kompletnu nauka koja ima tradiciju dužu od 100 godina. Na jednom motoru se uglavnom nalazi samo jedan karburator. Ali, na nekim motorima mogu postavljeni biti dva ili više karburatora. Kod specijalnih motora može biti takvo rješenje da svaki cilindar ima svoj karburator, čime se omogućava brže i potpunije punjenje cilindara. Ovakva rješenja su u svakom slučaju skuplja. Prema položaju usisne cijevi karburatori mogu biti postavljeni vertikalno i horizontalno. Ako je karburator postavljen sa gornje strane usisne cijevi, onda radna smješa ima silazni tok. Ovakav karburator ima povoljnije rješenje, jer obezbjeđuje bolje punjenje cilindara.

2.1.1. Sastavni dijelovi karburatora

Karburator se sastoji od sljedećih dijelova: • tijela koje predstavlja karburator kao cjelinu, • lončeta karburatora sa plovkom i ventilom za regulisanje nivoa goriva u lončetu, • glavnog šikljača koji se nalazi u grlu karburatora (difuzoru) koji je spojen sa lončetom na principu spojenih posuda, • cijevi za vazduh na kojoj se nalazi filter za vazduh, • grla karburatora – difuzora (Venturijeva cijev) u kojem se postavlja glavni šikljač, • određenog broja kalibrisanih otvora za protok goriva, 3

• leptira kojim se reguliše količine smješe, • uređaja za hladno startovanje motora, • uređaje za rad motora na praznom hodu, • uređaja za prihvatanje naglih promjena režima rada motora, • uređaja za obogaćenje i osiromašenje smješe, u zavisnoti od režima rada motora.

Zadatak karburatora je da pri svim režimima rada motora obezbjedi odgovarajuću radnu smješu, kako po količini tako i po sastavu, odnosno kvalitetu smješe. Stvorena smješa u karburatoru treba da je u gasovitom stanju, tj. čestice vazduha i benzina treba da budu međusobno dobro izmješane. Kada se govori o radnoj smješi benzina i vazduha, treba imati u vidu da postoje tri vrste smješe: 1) bogata smješa, 2) optimalna, radna smješa i 3) siromašna smješa.

Bogatom smješom se smatra ona kod koje nema dovoljno vazduha za potpuno sagorijevanje goriva. Optimalna smješa je ona kod koje ima tačno onoliko vazduha, koliko je potrebno za potpuno sagorijevanje goriva. Siromašna smješa je ona smješa kod koje ima više vazduha nego što je potrebno za potpuno sagorijevanje goriva u smješi.

Da bi se dobila odgovarajuća smješa, karburatoru je potrebno: • da stvori mješavinu benzina i vazduha u vidu pare i da se to stanje zadrži sve do momenta paljenja, • da smješa bude što homogenija, tj. da odnos benzina i vazduha u svim dijelovima bude što ujednačeniji, • da se obezbjedi sastav smješe u zavisnosti od opterećenje motora.

2.1.2. Princip rad karburatora

Na slici 2. je prikazan karburator sa svojim osnovnim dijelovima, pomoću kojih se može objasniti princip rada karburatora:

4

a) Rad karburatora za minimalni broj obrtaja motora (prazan hod, ler): D – prečnik cijevi karburatora, V – brzina strujanja vazduha kroz cijev D, d – prečnik grla karburatora (difuzora), v – brzina strujanja smješe kroz grlo karburatora; b) Rad karburatora za prelazni režim rada motora od minimalnog ka maksimalnom broju obrtaja: 1 – ventil za regulisanje nivoa goriva, 2 – osovinica plovka.

Slika 2. – Sastavni dijelovi karburatora

Za vrijeme rada motora u cilindrima se realizuje i takt usisavanja, pri čemu se u njima stvara podpritisak. Podpritisak omogućava ulazav vazduha iz atmosfere kroz uložak filtera (slika 2., b)). Vazduh se pri prolasku kreće kroz cijev (D) brzinom (V), sve do mjesta gdje je karburator sužen. Ovaj suženi dio se naziva grlo karburatora ili difuzor (Venturijeva cijev). Pri nailasku vazduha kroz grlo karburatora (d) naglo se poveća brzina strujanja, tako da se u tom dijelu vazduh kreće mnogo većom brzinom (v). Zbog naglog povećanja brzine strujanja vazduha dolazi do pada pritiska u difuzoru i isisavanja goriva iz šikljača, tako da dolazi do miješanja goriva i vazduha u difuzoru. Homogenost smješe sa poboljšava za vrijeme takta sabijanja, jer se onda čestice vazduha i benzina potpunije izmješaju zbog vrtloženja smješe u cilindru. U grlu karburatora nalazi se jedan kraj cijevi (šikljač), a drugi kraj je spojen sa lončetom karburatora. Otvori na šikljaču su povezani sa lončetom karburatora na principu spojenih posuda. Dovod goriva u šikljač je regulisan kalibrisanim otvorom (sisak, prikazan na slici 2.). Brzina strujanja vazduha kroz grlo karburatora je veća oko 20 puta u odnosu na proticanje benzina. U zavisnosti od konstrukcije karburatora, nivo goriva u lončetu se može podešavati na razne načine. 5

Nivo goriva u karburatoru treba da bude podešen tako bude niži za 2 – 5 mm u odnosu na položaj otvora na glavnom šikljaču. Na slici 2. se može vidjeti razlika nivoa goriva u lončetu karburatora u odnosu na nivo otvora kroz koji prolazi gorivo za vrijeme rada motora. Na istoj slici plovak koji reguliše nivo goriva se nalazi u horizontalnom položaju. Ovdje prikazani princip rada karburatora predstavlja opšti model karburatorskog sistema ubrizgavanja goriva (benzina) i vazduha u motor za vrijeme rada motora. Postoje još neki uređaji koji su neophodni da bi se motor pokrenuo, kao npr. uređaj za hladno startovanje motora.

Uređaj za hladno startovanje motora treba da obezbjedi odgovarajući sastav radne smješe za lagano startovane motora pri niskim temperaturama. Ako se ovome doda i činjenica da će za vrijeme prolaska radne smješe kroz hladnu usisnu cijev doći do konzenzacije pare benzina, može se zaključiti da je startovanje motora na niskim temteraturama otežano. Kao što postoje razna rješenja kompletnih karburatorskih uređaja, tako postoje i razna rješenja kojima se obezbjeđuje startovanje motora pri niskim temperaturama. Upravljanje ovim uređajima može biti mehaničko i automatsko. Na slici 2. je prikazana situacija kada se leptir za sauh-čok nalazi vertikalnom položaju, tako da vazduh nesmetano prolazi pored njega kroz cijev karburatora. Kada se aktivira komanda uređaja, tada leptir zatvara cijev karburatora tako da vazduh ne može više da prolazi kroz cijeli otvor karburatora. Ovim se postiže da vazduh dospjeva u karburator u daleko manjoj količini, što je uslov za stvaranje bogatije smješe, a time se ostvaruje brže i pouzdanije startovanje motora i pri niskim temperaturama. Poslije određenog vremena potrebno je isključiti leptir, kako bi motor prešao u normalan režim rada. Na pojedinim vozilima postoji ugrađena signalna sijalica, koja upozorava vozača da je ovaj uređaj aktivan. Ukoliko se ovaj uređaj ne isključi na vrijeme, u toku rada motora i tokom vožnje se pojavljuje prekomjerno zagrijavanje i ekstremno povećana potrošnja goriva. Kod mnogih vozila novije generacije postoje dodaci na ovim uređajima, koji vrše automatsko uključivanje i isključivanje. Ovakvo rješenje je mnogo pouzdanije, jer se isključuje subjektivni faktor kod vozača prilikom odlučivanja da li je temperatura optimalna ili ne.

2.1.3. Osnovne prednosti sistema sa karburacijom Osnovne prednosti karburatorsnih sistema su sljedeće: •

jednostavnost konstrukcije,

•

jednostavnost regulacije,

•

niska cijena

•

jednostavno održavanje i dijagnostika.

6

3. VRSTE UBRIZGAVANJA Ni najkomplikovaniji karburatori ne obezbeđuju zadovoljavajući sastav i kvalitet smješe u svim fazama u uslovima rada motora, jer prije svega nemaju potrebne informacije. Zbog toga se u kntiunitetu radilo na razvoju i primjeni većeg broja različitih sistema za tzv. elektronsko napajanje gorivom. To se odnosi i na sistem za paljenje koji se, u većini sistema, upravljački integriše sa sistemom za napajanje gorivom. Kako je napredovalo razvijanje tehnike i tehnologije, došlo se do ideje da se napravi sistem za ubrizgavanje na motornim vozilima koji bi trebao da popravi dinamičke karateristike motornog vozila i da smanji troškove potrošnje goriva. Prvi sistem za ubrizgavanje su bili mehanicki, zatim kombinacija mehaničkog i elektonskog, dok se danas skoro u potpunosti koristi „elektronsko“ ubrizgavanje goriva. Najpoznatiji sistemi za ubrizgavanje goriva, koji su u isto vrijeme i najbolji, su Bosch (Boš) sistemi. Sistemi ubrizgavanja se dijele prema mjestu ubrizgavanja na: •

sisteme za pojednično ubrizgavanje u usisni vod, u sredinu usisnog ventila i

•

sisteme za centralno ubrizgavanje u zajednički usisni kolektor.

Kod ova dva indirektna sistema, gorivo se ubrizgava u usisni vod, ispred usisnog ventila, gdje se obrazuje i radna smješa. U novije vrijeme razvio se i sistem direktnog ubrizgavanja u samom cilindru motora. Kod ovog sistema se, prema tome, radna smeša obrazuje u samom cilindru motora. Prema načinu ubrizgavanja, sistemi se dijele na sisteme za kontinualno i sisteme za periodično ubrizgavanje.

3.1. Pojedinačno ubrizgavanje Ovaj, inače danas veoma rasprostranjen sistem, pruža najbolje uslove za preciznu regulaciju motora. U stručnoj literaturi odomaćen je naziv MULTI POINT INJECTION, što u prevodu znači – ubrizgavanje u više tačaka, ili skraćeno MPI sistem. Usisni kanal ovog cilindra snabdjeven je posebnim ventilom za ubrizgavanje. Njime se postiže bolja raspodjela smješe po cilindrima, jer svaka brizgaljka daje istu količinu goriva, raspršivanje goriva pod pritiskom i pri relativno visokoj temperaturi, omogućava dobro miješanje, isparavanje i homogenizaciju smješe. Mehanička regulacija. U samom početku regulacija je bila čisto mehanička (npr. KJETRONIC), koja samostalno funkcioniše sa kontinualnim ubrizgavanjem goriva. Prednost su jednostavnija konstrukcija i niža cijena, a mana teško obuhvatanje večeg broja uticajnih činilaca za precizniju regulaciju.

7

Mehaničko–elektoronska regulacija. Kasnije se javlja kombinacija mehaničko-elektronske regulacije (npr. KE-JETRONIC), gdje se elektronska regulacija dograđuje na čisto mehaničke sisteme. Time se omogućava korišćenje više parametara o radu motora i tačnija regulacija ubrizgane količine goriva. Čisto elektronska regulacija. Ova regulacija, osim kontinualnog, omogućava i periodično ubrizgavanje pomoću električnih ventila za ubrizgavanje, kojima upravlja elektronska upravljačka jedinica. Ona prikuplja električne signale pojedinih senzora i davača, obradjuje ih i formira električne impulse kojima se aktiviraju brizgaljke. Tako je obuhvaćen veći broj uticajnih činilaca i precizna regulacija sastava smješe u ovim uslovima rada motora. Najpoznati sistemi sa ovom regluacijom su: L-JETRONIC, L3-JETRONIC I LH-JETRONIC, firme BOSCH.

3.2. Centralno ubrizgavanje Kod ovog elektronskog sistema pomoću jedne centralne elektromagnetske brizgaljke, postavljene ispred prigušnog leptira, gorivo se ubrizgava pod pritiskom u struju usisanog vazduha (slika 3.). Najpoznati takav sistem je BOSCH-ov MONO-JETRONIC.

Slika 3. – Centralno ubrizgavanje: dovod goriva (1), dovod vazduha (2), prigušni leptir (3), usisna cijev (4), brizgaljka (5), motor (6)

8

Ovdje se mjesto ubrizgavanja poklapa sa mestom uvođenja goriva, kao i kod karburatora, s tim što je raspršivanje prinudno pod pritiskom. Gorivo se dozira u zavisnosti od podpritiska u usisnom vodu, tj. od otklona prigušnog leptira. Za ovaj sistem se u stručnoj literaturi korisi naziv SINGLE POINT INJECTION, što u prevodu znači – ubrizgavanje u jednoj tački ili kraće SPI sistem.

3.3. Direktno ubrizgavanje Kod ovog sistema (vrlo slično dizel motorima) gorivo se, pomoću elektromagnetnih ventila, direktno ubrizgava u prostor za sagorjevanje. Zato svaki cilindar ima svoj ventil za ubrizgavanje (brizgaljku), a mješavina se stvara u samom cilindru. Za dobro sagorjevanje neophodno je fino raspršivanje goriva prilikom ubrizgavanja. U normalnom režimu rada, motori sa direktim ubrizgavanjem usisavaju samo čist vazduh a ne mješavinu, kao što je slučaj kod svih ostalih konvencionalnih sistema ubrizgavanja. U tome i leži prednost ovog novog sistema, jer nema kondenzacije goriva po zidovima usisnih cijevi i/ili cilindara. Kod ranijih konvencionalnalnih sistema, mješavina se obrazuje spolja u usisnoj cijevi, pa u prostor za sagorjevanje dospjeva kao homogena smeša čiji sastav ima priblizno stehiometriski odnos vazduha i goriva. Obrazovanjem smješe direktno u prostoru za sagorjevanje moguće je ostvariti dva potpuno različita načina sagorjevanja (slika 4.).

Slika 4. – Direktno ubrizgavanje: dovod goriva (1), dovod vazduha (2) , elektronski prigušni leptir (EGAS) (3), usisna cijev (4), brizgaljka(5), motor (6)

9

Pri radu sa tzv. slojevitim punjenjem, mješavina ima zapaljiv sastav samo u prostoru oko svjećice. Ostali dio prostora za sagorjevanje ispunjen je svježim vazduhom i ostatkom sagorjelih gasova bez goriva. Na taj nacin, u praznom hodu i pri djelimičnom opterećenju, motor radi sa vrlo siromašnom smješom i primjetno štedi gorivo. Pri većem opterećenju, motor radi sa homogenim punjenjem, gdje je cio prostor za sagorevanje ispunjen homogenom mješavinom, kao i kod motora sa spoljnim obrazovanjem mješavine. U takvom radu, motor prima više goriva, ali i daje punu snagu. Najpoznatiji sistem za direktno ubrizgavanje sistema je BOSCH-ov MED–MOTORIC.

3.4. Način ubrizgavanja Kada se govori o vrstama ubrizgavanja, one se razlikuju ne samo po mjestu ubrizgavanja već u načinu ubrizgavanja. U ovim sistemima koriste se dva načina ubrizgavanja: •

kontinualno i

•

periodično.

Kontinualno ubrizgavanje. Kod ovog načina ubrizgavanja brizgaljke se otvaraju pod dejstvom pritiska goriva i ostaju neprekidno otvorene dok motor radi. Gorivo, se prema tome, neprekidno ubrizgava u usisne cijevi, ispred usisnih ventila, gdje se miješa sa vazduhom, isparava i u taktu usisavanja ulazi u ciindre. Količina goriva se dozira prigušivanjem, odnosno promjenom pritiska ubrizganja. Dobre strane ovog načina su jednostavnija konstrukcija i niža cijena, a nedostaci su manja preciznost regulacije i slabije raspršivanje goriva, naročito pri nižim režimima rada motora. Koristi se kod MPI i kod SPI sistema. Periodično ubrizgavanje. Kod ovog načina ubrizgavanje se obavlja pomoću električnih brizgaljki, odnosno elektromagnetnih brizgaljki. Oni se periodično otvaraju i zatvaraju pod uticajem električnih impulsa koje šalje elektronska upravljačka jedinica. Količina goriva dozira se dužinom trajanja električnog impulsa, uz konstantni pritisak. Ubrizgana količina goriva praktično zavisi samo do vremena otvaranja mlaznice. Simultano ubrizgavanje. Periodično ubrizgavanje omogućava da se menja i trenutak, odnosno položaj ubrizgavanja u odnosu na ugao obrtanja radilice. Najjednostavniji način je simultano ubrizgavanje, kada svaka brizgaljka ubrizgava u istom trenutku (i to u ciklusima), jednom za svaki obrtaj radilice. Grupno ubrizgavanje. Veću fleksibilnost od simulatnog pruža tzv. grupno ubrizgavanje. Tu su brizgaljke podijeljene u dvije grupe, tako da svaka brizgaljka ubrizgava samo jednom po ciklusu obrtanja radilice.

10

Sekvencijalno ubrizgavanje. Ipak, najveću slobodu pruza tzv. sekvencijalno ubrizgavanje, kod kojeg se trenutak ubrizgavanja odvojeno može programirati za svaki cilindar pojedinačno. Ovi načini ubrizgavanja detaljnije su objasnjni tokom opisa pojedinih sistema ubrizgavanja.

3.5. Prednosti i nedostaci sistema ubrizgavanja Mnoge su prednosti navedenih sistema ubrizgavanja u odnosu na klasični karburatorski sistem: •

Manja potrošnja. Sistem znatno preciznije regulise smješu, uzimajuci u obzir sve bitne podatke za određeni režim rada motora, kao što su broj obrtaja, opterećenje, temperatura, položaj prigušnog leptira itd. Na taj način do motora, u svakom trenutku, stiže optimalna količina goriva;

•

Veća snaga motora. Primjenom sistema za ubrizgavanje omogućava se optimalno oblikovanje usisnih kanala sa manjim otporima strujanja, čime se postize bolje punjenje cilindara. Sve to omogućava povećanje specifične snage motora i povoljni tok krive obrtnog momenta. Ovo povećanje je naročito izrazeno kod primjene pojedinačnog sistema ubrizgavanja (MPI), a nešto manje kod centralnog (SPI) ubrizgavanja;

•

Trenutno ubrzanje. Sistem se trenutno i bez zakašnjenja prilagođava svakom režimu rada motora, kao što je nagla promjena opterećenja, odnosno ubrzavanje vozila. Ova konstatacija se odnosi podjedanako i na pojedinačno (MPI) i na centralno (SPI) ubrizgavanje, s tim što je problem kondenzacije prilikom naglih prelaza izrazeni kod centralnog ubrizgavanja;

•

Bolji start i brže zagrijavanje. Tačnim doziranjem goriva, uzimajuci u obzir temperaturu i brzinu obrtanja motora tokom starta, lakše upali motor i brže dostigne željeni broj obrtaja u praznom hodu. Gorivo se tačno dozira i tokom zagrijavanja, što omogućava da motor u toj fazi radi ravnomjerno uz minimalnu potrošnju;

•

Čisti izduvni gasovi. Kvalitet izduvnih gasova je u direktnoj vezi sa sastavom radne smješe, za odgovarajući režim rada motora. Sistem za ubrizgavanje priprema radnu smješu tako da izduvni gasovi budu čistiji u svim režimima rada motora.

Neki od nedostataka navedenih sistema ubrizgavanja su: •

mnogo su kompleksniji sistemi po konstrukciji,

•

komplikovaniji su za održavanje, a što za posljedicu zahtjeva

•

mnogo veću stručnost pri održavanju.

11

4. KOMBINACIJA SISTEMA PALJENJA I UBRIZGAVANJA Sistemi za ubrizgavanje rješavaju samo jedan dio problema u vezi sa sagorevanjem u OTO-motorima. Kao što se iz predhodnog poglavlja može zaključiti, na proces sagorjevanja bitno utiče i sistem paljenja. Zato je kod savremenih motora objedinjenja elektronska regulacija oba ova sistema. Uz jedinstvene uslove optimizacije, u različitim režimima rada motora, void se računa i o kvalitetu izduvnih gasova. Takav je, na primjer, BOSCH-ov “MOTRONIC” sistem, koji je razvijen na osnovu sistema za ubrizgavanje sa elektronskom regulacijom, kao što su L-JETRONIC, LH-JETRONIC, MonoJETRONIC, itd.

4.1. Sistem BOSCH KE-JETRONIC Ovaj sistem, kao i stariji K-JETRONIC, predstavlja mehaničko–hidraulični sistem za ubrizgavanje. Povećanu fleksibilnost osnovnog sistema i dodatne funkcije obezbjeđuju električni senzori i elektronska komandna jedinica.

Slika 4. – Shematski prikaz sistema KE-JETRONIC sa LAMBDA-regulacijom: 1-rezervoar za gorivo, 2eletricna pumpa za gorivo, 3-hidraulicna prigusnica za gorivo, 4-filter za gorivo, 5-regulator sistemskog pritiska, 6-brizgaljka, 7-usisni kolektor, 8-brizgaljka za hladan hod, 9-dozator, 10-protokomer, 11-električno-hidraulični regulator, 12-LAMBDA-sonda, 13-vremenski termo-prekidač, 14-senzor temperature motora, 15-razvodnik paljenja, 16-regulator praznog hoda, 17-potenciometar prigušnog leptira, 18-elektronska upravljačka jedinica, 19-kontakt ključ, 20- akumulator

12

Na slici 4. je prikazan sistem kojem su na osnovni K-Jetronic sistem dodati: •

senzor usisane količine vazuduha (potencijometar na KB-glavi),

•

elektro-hidraulični regulator (actuator) za podešavanje upravljačkog pritiska doziranja goriva,

•

regulator pritiska kojim se odrzava konstantan sistemski protisak goriva.

Za razliku od čisto mehanickog K-Jetronoc sistema, KE-Jetronic obuhvata više pogonskih podataka o motoru. Podaci dospjevaju preko različitih senzora do elektronske komandne jedinice, koja ih obrađuje i preko elektro-hidrauličnog regulatora (tzv.aktuatora) preciznije prilagođava sastav smješe uslovima rada motora. Ako elektronika otkaže, sistem će i dalje funkcionisati kao i osnovni, čisto mehanički sistem.

4.1.1. Instalacija za napajanje gorivom sistema KE-JETRONIC Električna pumpa povlači gorivo iz rezervoara i pod pritiskom od oko 5 bara, preko filtera, potiskuje ga prema uređaju za doziranje (dozatoru). Između pumpe i filtera, na instalaciju je priključena hidraulična prigušnica (špajher), koja sadrži (pod pritiskom) izvjesnu količinu goriva. To gorivo se, pod pritiskom elasticne membrane, po potrebi vraća u sistem ublazavajući oscilacije pritiska, tj. hidraulične udare. Na instalaciju je priključen i regulator pritiska, koji održava tzv. Sistemski pritisak goriva konstantnim, a povezan je sa dozatorom i rezervoarom za gorivo. Od dozatora, gorivo se pomoću tankih cjevčica dovodi do brizgaljki, a preko njih se kontinuirano ubrizgava u oblast ispred usisnog ventila. Otuda i slovo “K” u nazivu uređaja, što znaci kontinualno. Kada se ventili otvore klip usisava pripremljenu smješu, a kada se zatvore, smeša se dalje priprema do narednog usisavanja. Osnovni dijelovi instalacije za napajanje gorivom su: električna pumpa, hidraulična prigušnica, filter, regulator pritiska i brizgaljke.

4.2. Sistem Bosch L-JETRONIC Ovaj sistem je nastao usavršavanjem starijeg D-JETRONIC sistema s periodičnim ubrizgavanjem i elektronskom regulacijom. Ubrizgavanje je pojednačno za svaki cilindar i usisnim cevima motora (MPI). Kao i sistemi K-JETRONIC i KE-JETRONIC, i ovaj sistem obuhvata sve promjene koje nastaju tokom radnog vijeka motora: istrošenost dijelova, taloge u prostoru za sagorjevanje i podešavanje ventila. Iz tih razloga sadržaj štetnih sastojaka u izduvnim gasovima je u dozvoljenom granicama u određenom standardu. Posebna specifičnost ovog sistema je direktno, električno mjerenje protoka usisane količine vazduha. To pruža velike mogućnosti predgulacije i prilagođavanje ubrizgane količine goriva u različitim uslovima rada motora. 13

L-JETRONIC sistem se može podijeliti u tri funkcionalne oblasti: •

instalacije za napajanje gorivom,

•

prikupljanje i obrada podataka o radu motora,

•

regulacija ubrizgane količine goriva.

Na slici 5. shematski je prikazan L-Jetronic sistem sa LAMBDA regulacijom:

Slika 5. – Shematski prikaz sistema L-JETRONIC sa LAMBDA-regulacijom: 1-rezervoar za gorivo, 2električna pumpa za gorivo, 3-filter za gorivo, 5-ventil za ubrizgavanje, 6-razvodna cijev sa regulatorom pritiska, 7-usisni kolektor, 8-brizgaljka hladnog starta, 9-prekidač prigušnog leptira, 10-protokomer, 11-LAMBDA-sonda, 12-vremenski termo-prekidač, 13-senzor temperature motora, 14-razvodnik paljenja, 15-bimetalni šiber-ventil u zaobilaznom vodu za vazduh, 16-akumulator, 17-kontakt kljuc

4.2.1. Instalacija za napajanje gorivom D-JETRONIC sistema Električna pumpa povlači gorivo iz rezervoara i preko filtera ga potiskuje ka glavnoj razvodnoj cijevi, pod pritiskom od oko 2,5 bara. Od glavne razvodne cijevi granaju se tanke cijevi prema ventilima za ubrizgavanje. Na kraju razvodne cijevi je regulator pritiska, koji održava konstanatan pritisak za ubrizgavanje. Kapacitet pumpe je veći i od najveće potrošnje motora, tako da se višak goriva, preko regulatora pritiska, vraća u rezervoar sa nizim pritiskom u povratnom vodu. Ta cirkulacija je korisna, jer rashlađuje gorivo i eliminiše pojavljivanje mjehurića u sistemu. 14

Elektricna pumpa i filter za gorivo su potpuno iste ili vrlo slične konstrukcije kao i kod ostalih opisanih sistema. Glavna razvodna cijev omogućava ravnomjeran razvod goriva pod istim pritiskom za sve brizgaljke, a preuzima i ulogu hidraulične prigušnice. Njena zapremina je znatno veća od količine goriva koja se ubrizgava u jednom ciklusu. Zbog toga nema pada pritiska u sistemu, pa gorivo stiže do svake brizgaljke pod istim pritiskom. Osim toga, olakšava se i razvod goriva do brizgaljki, kao i njihovo postavljanje na usisnim granama. Slika 6. shematski prikazuje instalaciju za napajanje gorivom LJetronic sistema.

Slika 6. – Instalacija za napajanje gorivom L-JETRONIC sistema: 1-rezervoar, 2-električna pumpa, 3filter, 4-glavna razvodna cijev, 5-regulator pritiska, 6-brizgaljka, 7-brizgaljka hladnog starta

15

5. NEKI KARAKTERISTIČNI ELEMENTI SISTEMA ZA UBRIZGAVANJE 5.1. Pumpa za napajanje gorivom Zadatak pumpe za gorivo je da obezbjedi potreban protok goriva pod pritiskom ubrizgavanja koji je propisan za dati sistem ubrizgavanja. Pumpa ima električni pogon. Može biti postavljena na tri pozicije: 1) izvan rezervoara, 2) u dovodnom vodu za gorivo između rezervoara i prečistača, ili 3) u samom rezervoaru.

Slika 7. – Shematski prikaz pumpe za gorivo: 1-rotor, 2-pumpno kolo, 3-elektromotor, 4-kućište

Na sljedećoj slici je shematski prikazan način ugradnje potapajuće pumpe za napajanje gorivom (slika 8.):

Slika 8. – Shematski prikaz ugradnje potapajuće pumpe za napajanje gorivom: 1-prečistač, 2-pumpa, 3-usisni vod, 4-regulator pritiska, 5-senzor nivoa, 6. usisna korpa

16

5.2. Brizgaljka sa elektromagnetnom pobudom Položaj brizgaljke zavisi od sistema ubrizgavanja. Mogu se postaviti na usisne cijevi pojedinačnih cilindara, najčešće na samom ulazu u kanale u glavi motora, tako da je mlaz goriva usmjeren prema pečurki usisnog ventila. Brizgači su, sa druge strane, priključeni na glavni magistralni vod, odakle se napajaju gorivom. Kod sistema sa direktnim ubrizgavanjem postavljaju se tako da ubrizgavaju gorivo direktno u cilindre. Shematski prikaz se nalazi na slici 9.

Slika 9. – Shematski prikaz brizgaljke sa elektromagnetnom pobudom: 1-zaptivni prsten,2-mrežica, 3-tijelo brizgača sa električnim priključkom, 4-solenoid, 5-opruga, 6-iglica brizgača, 7-sjedište iglice

5.3. Mjerač protoka vazduha Mjerenje protoka vazduha je od izuzetnog značaja za pravilan rad motora. Osnovna dva načina merenja su zapreminski i maseni. Primjer zapreminskog merač protoka vazduha Na slici 10. je prikazan shematski modela zapreminskog mjerača protoka vazduha. Pod dejstvom struje vazduha koji protiče kroz cijev protokomjera dolazi do zaokretanja merne klapne (2), čemu se suprotstavlja kalibrisana opruga. Ugao zaokretanja klapne proporcionalan je zapreminskom protoku vazduha i pretvara se u mjerni signal pomoću preciznog kliznog reostata. Kompenzaciona klapna (4), koja je čvrsto spojena sa mjernom klapnom, te prigušena zapremina (5) služe da priguše moguće oscilatorno kretanje mjerne klapne, a ono može nastati kao posljedica nestacionarnosti procesa usisavanja i povratnih struja. 17

Slika 10. – Shematski prikaz zapreminskog mjerača protoka vazduha: 1-vijak za podešavanje na praznom hodu, 2-klapna protokomjera, 3-graničnik, 4-klapna za uravnoteženje, 5-prigušna komora, 6- senzor temperature vazduha

18

6. KARAKTERISTIČNI KVAROVI I NEISPRAVNOSTI KOD SISTEMA ZA NAPAJANJE OTO MOTORA GORIVOM I VAZDUHOM 6.1. Kućište leptira Najčešće neispravnosti kućišta leptira su: • naslage nečistoće na leptiru mogu biti toliko velike da kontrola praznog hoda više nije moguća, • zaprljanje aktuatora praznog hoda može dovesti do zaglavljivanja ili smanjenja presjeka do te mjere da se motor „guši“ i gasi. Navedene neispravnosti su često prouzrokovane velikom količinom ulja u usisu. Uzroci prevelike količine ulja u usisu mogu biti: • neispravnost oduške kartera (npr. izdvajača ulja, ventila oduške), • povećano produvavanje zbog pohabanih klipova i cilindara, • neispravnost turbokompresora (npr. pohabani ležajevi, zapušen povratni vod za ulje), • prekoračenje intervala održavanja (neredovna zamena ulja i filtera), • upotreba nedovoljno kvalitetnog ulja za datu primjenu, • učestale vožnje na kratkim relacijama (posebno u hladnom periodu, kada emulzija ulja i vode prodire u sistem oduške motora), • previsok nivo ulja u motoru, • pohabane zaptivke stabla ventila ili ventilske vođice, omogućavaju prodor ulja u usisne kanale.

6.2. Usisna grana Greške na usisnoj grani su: • polomljena ili napukla usisna grana, • aktuator ne radi ili daje pogrešan signal. Oštećenja usisne grane su uglavnom posljedice teških oštećenja zbog nepravilnog rada oko motora ili zbog snažnih udarnih opterećenja. Pneumatski regulatori pritiska: Proveriti da li postoji podpritisak, da li se električni preklopni ventil aktivira i da li je ispravan. Električni regulatori pritiska: Proveriti električno napajanje i signal sa potenciometra. U oba slučaja takođe treba proveriti da li postoje naslage u usisnoj grani koje bi mogle izazvati zaglavljivanje.

19

Usisna grana stvara buku: U tom slučaju se usisna grana mora izgraditi (izvaditi iz sistema) radi detaljnije dijagnostike. Mogući uzroci su strana tijela, kao što su dijelovi koji su dospjeli u usisnu granu, smaknuti zaptivači (koji se u nekim uslovima ne mogu uočiti) i crijeva koja nedostaju ili su oštećena. Prilikom demontaže usisne grane treba obratiti pažnju da neki deo ne upadne u motor i izazove oštećenje. Savremene (zalijepljene) usisne grane se ne mogu rastaviti. Leptiri u usisnoj grani: Najčešći uzrok otkaza leptira u usisnoj grani je zaglavljivanje zbog naslaga, posebno u slučaju dizel motora. Ako se leptir zaglavi, neće moći da bude podešen kako treba ili će vrijeme njegovog podešavanja biti prekoračeno.

Slika 11. – Otkaz leptira u usisnoj grani zbog debelih naslaga nečistoća

20

7. ZAKLJUČAK Pogonske i upotrebne karakteristike motora određuju odnos izlaza i ulaza u motor, tj. način i uslov odvijanja procesa u motoru. Ovo znači da se na izlaz iz motora (obrtni moment, ugaona brzina, izduvni gasovi i slično) može uticati regulisanjem unutrašnjih procesa u motoru u svim fazama, uslovima i režimima rada motora. Na odvijanje unutrašnjih procesa, a time i na izlaz iz benzinskog motora utiče niz parametara, od kojih su najvažniji sastav i kvalitet smješe goriva i vazduha i sistem za paljenje. Na sastav i kvalitet smješe utiče više faktora: temperatura i barometarski pritisak vazduha, temperatura motora, opterećenje i ugaona brzina i drugo, a na paljenje – opterećenje i ugaona brzina. Da izlaz iz motora ne bi (ili da bi što manje) zavisio od svih uticajnih faktora, neophodno je da se neprestano, za vrijeme rada motora, izvode intervencije u sistemu za napajanje gorivom i pripremu smješe i u sistemu za paljenje pri promjeni bilo kojeg od uticajnih faktora. Da bi se to omogućilo, potrebni su odgovarajući automatski uređaji, a da bi oni mogli da funkcionišu, potrebne su odgovarajuće informacije, njihova obrada i korišćenje. U benzinske motore sa „klasičnim“ uređajima za pripremu smješe (karburatorima), već odavno se ugrađuju dodatni uređaji. Međutim, ni najkomplikovaniji karburatori ne obezbeđuju zadovoljavajući sastav i kvalitet smješe u svim fazama u uslovima rada motora, jer prije svega nemaju potrebne informacije. Zbog toga je došlo do razvoja i primjene većeg broja različitih sistema za tzv. elektronsko napajanje gorivom. To se odnosi i na sistem za paljenje koji se, u većini sistema, upravljački integriše sa sistemom za napajanje gorivom. Kako je napredovalo razvijanje tehnike i tehnologije, došlo se do ideje da se napravi sistem za ubrizgavanje na motornim vozilima koji bi trebao da popravi dinamičke karateristike motornog vozila i da smanji troškove potrošnje goriva. Prvi sistem za ubrizgavanje su bili mehanicki, zatim kombinacija mehaničkog i elektonskog, dok se danas skoro u potpunosti koristi „elektronsko“ ubrizgavanje goriva. Najpoznatiji sistemi za ubrizgavanje goriva, koji su u isto vrijeme i najbolji, su proizvodi njemačke kompanije Bosch – Boš (Bosch sistemi). U ovom završnom radu su opisani sistemi za ubrizgavanje goriva, njihova struktura, uloga i značaj. Može se zaključiti da je sistem za ubrizgavanje veoma vazan na motornom vozilu jer on obezbjeđuje dolazak goriva do cilindra i od njega zavisi kvalitet smješe goriva i vazduha. Što je bolja smješa, to su bolje vučno-dinamičke karakteristike motornog vozila. Kada je sistem za ubrizgavanje u dobrom stanju i kada dobro obavlja svoj posao, dolazi do uštede na gorivu, a glavni nedostatak ovih sistema je činjenica da se prije servisa se ne može naći greska (ne može doći do opravke vozila), jer su svi dijelovi sistema elektronski kontrolisani.

21

8. LITERATURA Udžbenici: • Lenasi J., Ristanović T. A., Motori i motorna vozila za I, II, III i IV razred saobraćajne škole, Beograd, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva, 2005.; • Đorđević S., Motori, Beograd, Kosmos, 1960.; • Lučić D., Opravka motora, Beograd, Tehnička knjiga, 1974.; • Janković D. i Todorović. J., Teorija kretanja motornih vozila, Beograd, Mašinski fakultet, 1983.; • Lenasi J., Motorna vozila, Beograd, Saobraćajni fakultet, 1986.; • Janković D., Elementi automatizacije motornih vozila, Beograd, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva, 2012.;

Internet izvori: • http://www.ffp-motorsport.com/; • http://www.viva-lancia.com/; • http://www.volkspage.net; • http://en.wikipedia.org/wiki/Exhaust_gas_recirculation.

22

DATUM PREDAJE: _____________ Komisija: Predsjednik: ________________ Član: ______________________ Član: ______________________

Komentar:

Datum odbrane: _______________ 23

Ocjena:____________( )