Transcript Predstavitev sistemov za neposredno vbrizgavanje goriva pri

Možnoti reševanja problemov
onesnaževanja okolja z izpušnimi
plini cestnih vozil
Pripravil:
Prof.dr. Ferdinand Trenc
UVOD
•
•
•
Razvoj bencinskihih (otto) in dizelskih motorjev v avtomobilski industriji je
usmerjen k čim varčnejšim in ekološko čistejšim motorjem.Velik vpliv na
specifično porabo in na emisijo škodljivih plinov ( CO, NOX...) ima način
dovoda goriva v valj in parametri samega zgorevanja in kontrola le teh.
V tem pregledu bodo podrobno predstavljeni novejši sistemi za bencinske
motorje (GDI-mitsubishi in FSI-volkswagen) in diezelske motorje (sistem
skupnega voda in sistem tlačilka-šoba)
Najprej si bomo pogledali nekaj lastnosti alternativnih goriv – npr. biodizla in
jih primerjali s konvencionalnim dizelskim gorivom. Hiter pregled nakazuje
nekaj prednosti, ki so zanimive predvsem s stališča okoljske primernosti
oziroma možnosti zmanjšanja količine škodljivih emisij v izpušnih plinih
motorjev.
Kratek pregled alternativnih goriv za motorje cestnih vozil
Za ottove motorje (s prisilnim vžigom):
• - Netradicionalni bencin (RFG); pridobivamo ga iz nafte
• - utekočinjen naftni plin (LPG); pridobivamo ga iz nafte ali zemeljskega plina; je zmes
butana in propana; ima visoko oktansko število; uporaben kot drugo gorivo poleg
bencina
• - stisnjeni zemeljski plin (CNG); in utekočinjeni zemeljski plin (LNG); za ptravilno
delovanje motorja so potrebne predelave motorja
• - metanol (MeOH); pridobivamo ga iz zemeljskega plina; zmanjšuje emisije NOx, in
CO2 ; zaradi agresivnosti zahteva uporabo posebnih maziv.
• - Etanol (EtOH); pridobivamo ga iz biomase (sladkorni trs, koruza..)
Za motorje s samovžigom (dizelske):
• Netradicionalno – predelano dizelsko gorivo d2 (RFD); vsebuje le 0.01% žvepla
• Dimetil-eter (DME); pridobivamo iz zemeljskega plina, omogoča nizke emisije NOx,
saj in hrupa; ima visoko cetansko število; zahteva dodatke za mazanje tlačilk
• Biodizelsko gorivo (BD); pridobivamo ga iz oljne repice, soje...; priporoča se mešanje
z D2; ima visoko0 CŠ, zmanjšuje emisijo saj, v povprečju zvišuje emisije NOx
Primerjava fizikalnih in kemijskih lastnosti biodizelskega in D2 goriva
D2
biodizel
Gostota pri 150C (kg/m3)
845
865
Viskoznost pri 400C (mm2/s)
2,5
4,3
Spodnja kurilnost (MJ/kg)
42,6
37,3
46
>49
Sestava: masni delež C
H
S
O
0,860
0,134
0,003
-
0,775
0,121
0,0001
0,104
Stehiometrijsko število
(kgzr./kgg)
14,5
12,4
Cetansko število
Kratki zaključki primerjav vpliva uporabe čistega biodizla in dizelskega goriva
D2 na moč, specifično porabo in škodljive emisije v izpušnih plinov pri uporabi
na istem dizelskem motorju za pogon gospodarskih cestnih vozil
•
•
Moč motorja je pri enaki nastavitvi (polnem plinu) goriva v celotnem področju
vrtljajev motorja za do približno 5% nižja za motor na biodizel v primerjavi z
močjo, ki jo dosegamo z D2. Vzrok je v 12,5% nižji kurilnosti biodizla, katere
vpliv pa nekoliko ublaži večja gostota in večja prostornina vbrizganega goriva.
Specifična poraba goriva je pri uporabi biodizla za malenkost nižja oziroma
praktično enaka porabi pri motorju na D2.
V smislu primerjav emisij škodljivih snovi v izpušnih plinih bomo primerjali
ustrezne vrednosti specifičnih emisij (torej mase emisij na enoto razvite moči
in uro) pri polni obremenitvi motorja. Najprej lahko ugotovimo, da motor
potrebuje za enako kakovost zgorevanja manj zraka – to je posledica
kemijske sestave goriva, predvsem vsebnosti kisika v biodizlu. 10% delež O2
znižuje primanjkljaj kisika v območjih ki so bogata z gorivom; neposredno se
znižajo specifične emisije CO, CH zmanjša se tvorba saj in pospeši proces
oksidacije pri vseh režimih delovanja motorja. Opazno je bistveno zmanjšanje
– tudi do 80 % emisije saj. Pričakovali bi povečanje emisij NOx, kar pa se ne
zgodi. Zakasnitev vžiga je za biodizel manjša, s tem pa tudi vpliv prve faze
zgorevanja homogene zmesi goriva z velikim presežkom zraka, pri kateri
nastane največji delež emisij NOx manjši. Emisije NOx so na polni
obremenitvi motorja za biodizel nekoliko nižje, pri delnih obremenitvah
motorja (pri enaki količini goriva), pa so specifične emisije NOx za biodizel
višje od ustreznih emisij pri uporabi dizelskega goriva.
Časovni razvoj dovoda goriva v valj pri bencinskih motorjih
•
•
•
Do 80-ih let prejšnega tisočletja je bil
dovod goriva v valj preko uplinjalnika
Od 80-ih let naprej se je uveljavil
nizkotlačni vbrizg goriva v sesalno cev
(največkrat MPI – multi point injection
ali večtočkovni vbrizg bencina).
V zadnjih letih pa se uveljavlja direkni
vbrizg goriva neposredno v valj
motorja (tlaki do 100 barov).
Slika 1 : razvoj sistema za dobavo bencina
2.Mitsubishi GDI sistem (Gasoline Direct
Injection Engine )
• 2.1 Tehnične značilnosti (novosti) :
-
Navpični vstopni kanal zraka v valj za optimalno kroženje zraka
Zaobljeni vrh bata preusmeri tok zraka v zaželeno smer in služi kontroliranemu dovodu
sorazmerno bogate gorivne zmesi k vžigalni svečki.
Zaobljeni vrh bata za boljše zgorevanje
Zaobljeni vrh bata nadzira tok zraka in način mešanja zraka z gorivom v
zgorevalni komori (valj).Ima odločilno vlogo pri mešalnem razmerju zrak gorivo v varčnem režimu delovanja.Gorivo ki je vbrizgano pozno v
kompresijskem taktu usmeri proti vžigalni svečki predno se le to razprši in tako
omogoči zanesljiv vžig lokalno bogate zmesi (plastna priprava zmesi).
2.2
Visokotlačna črpalka goriva za dobavo goriva
vbrizgalnim šobam
Visokotlačna tlačilka goriva skrbi za tlak goriva 50 bar pri vtoku v vbrizgalne
šobe.Ta je za približno 15 krat višji kot je pri dosedanjih bencinskih motorjih
z vbrizgavanjem goriva v sesalno cev ( cca 3 bar).
2.3
Visokotlačne vbrizgovalne šobe s prilagojeno
geometrijo curka za optimalno pripravo zmesi goriva in
zraka
Visokotlačne vbrizgovalne šobe zagotavljajo optimalno razprševanje
goriva ki ustreza trenutnemu režimu obratovanja motorja.Istočasno
zagotavljajo tudi spremenljivo vendar različno vrtinčno gibanje
razpršenega goriva ki omogoči ustrezno razpršitev in porazdelitev
goriva kljub relativno nizkemu tlaku goriva (50 bar)
2.4 Delovanje motorja
.
Za GDI motor lahko rečemo, da sta to dva motorja v enem,saj deluje na dva
zelo različna načina glede na trenutni režim oziroma glede na obremenitev
motorja.
Pri manjši obremenitvi motorja in v prostem teku motor deluje v ,,varčnem
režimu,, (sparmodus).
Pri večji obremenitvi pa deluje motor v ,,režimu večjih obremenitev,,
(Leistungsmodus)
A
•
,,Režim večjih obremenitev GDI motorja,,
Svež zrak priteka skozi navpični sesalni kanal v valj. Gorivo se vbrizga že v času polnilnega
takta.Uparjanje goriva v topli zrak povzroči hladilni učinek (uparjalna toplota se porablja za hlajnje
vsebine valja), niža temperaturo stisnjene zmesi na koncu kompresijskega takta in poboljša
volumetrični izkoristek. V kompresijskem taktu potiska bat homogeno zmes uparjenega goriva in
zraka proti vžigalni svečki,kjer pride do vžiga.V tem režimu delovanja nam da GDI motor (zaradi
ppovečanja mase polnitve in boljšega volumetričnega izkoristka) do 10% več moči in navora v
primerjavi z običajnim motorjem z enako delovno prostornino.
B
•
Varčni režim delovanja GDI motorja
(Sparmodus)
Gorivo se vbrizga v vdolbino bata šele proti koncu kompresijskega takta.Oblika
bata, oblika curka goriva in pozen vbrizg poskrbita da se lokalno precej bogata
gorivna zmes ob preskoku iskre vžge kljub v povprečju zelo revni celotni gorivni
zmesi: razmerje gorivo-zrak znaša 1:40 in tako v povprečju zmes ni vnetljiva.
Homogeno polnjenje valja
( režim velikih obremenitev )
Slojno polnjenje – varčni režim
2.5
Prednosti GDI motorja v primerjavi z MPI motorjem
2.5.1 Primerjava podatkov obeh motorjev:
2.5.2
Zgorevanje zelo revne gorivne zmesi zraka in goriva
Pri standardnih MPI motorjih smo omejeni z mejno vrednostjo siromašne zmesi, če se ž
izogniti nepopolnemu zgorevanju. Pri GDI motorjih pa lahko zaradi slojne priprave zme
oblike bata in poznega vbrizga goriva razmerje gorivo/zrak spustimo na vrednost 1:40, k
kot pri prostem teku motorja, kjer je zgorevanje manj popolno.
2.6
Poraba goriva
2.6.1
poraba goriva med prostim tekom
V primerjavi z MPI porabi GDI motor
v prostem teku do 40% manj goriva
2.6.2
Poraba goriva pri konstantni hitrosti
Pri 40 km/h je poraba GDI motorja za
35% manjša od primerljivega
MPI motorja
2.6.3
Poraba goriva v mestu
Glede na test narejen na Japonskem (10-E15 povprečna mestna vožnja
po japonskih normativih),porabi GDI motor 35% manj goriva kot primerljiv
MPI motor.Po teh rezultatih naj bi bila poraba celo manjša kot pri diezelskem
primerljivem motorju.
2.7
Kontrola izpuha
Prvotni problem NOx-ov pri zgorevanju zelo puste mešanice goriva in zraka
so pri GDI motorjih rešili z uporabo višjega razmerja EGR (Exhaust Gas Ratio)
ki znaša 30% in je dovoljen pri stabilnem zgorevanju značilnem za GDI motorje.
To skupaj z novo razvitim NOx katalizatorjem je uspelo NOx zmanjšati za 97%
2.8
Moč in navor
Zasluga za povečano moč GDI motorjev glede na primerljive MPI motorje
je večje kompresijsko razmerje ki ga dosežejo GDI motorji in boljši izkoristek
polnitve s svežim zrakom ki izboljša volumetrični izkoristek.
2.8.1
Izboljšan volumetrični izkoristek
Raven navpičen vhodni kanal zraka omogoča mirnejši dotok zraka v valj.
To in pa vbrizg goriva direktno v valj,ki povzroči ohladitev zraka je vzrok za
boljši volumski izkoristek
2.8.2
5
5
.
2
2.8.3
Povečano kompresijsko razmerje
Ohladitev zraka v valju zaradi
uparjanja vbrizganega goriva
zmanjšuje možnost klenkanja in to
posredno dovoljuje višje
kompresijsko razmerje do 12.
Moč in navor
Moč in navor se pri GDI motorju
povečata do 10% glede na
primerljiv MPI motor.
3.
Folkswagen 2.0 FSI motor
3.1 Tehnične značilnosti
- Enobatna visokotlačna tlačilka
- Preklopna sesalna cev iz umetnih mas
z nastavljivim pretokom zraka
-Vodno hlajen ventil povratnih izpušnih plinov
- Dve odmične gredi z zvezno nastavljivostjo.
- Izravnalna protivibracijska gred v karterju.
TDI med bencinskimi motorji
Volkswagnovi tehniki so si zastavili cilj, da bodo razvili bencinski motor, ki ga
bosta odlikovala večja moč in večji navor kot predhodne bencinske motorje,
hkrati pa bo tudi občutno varčnejši. Odgovor na ti navidezno protislovni zahtevi
se imenuje FSI, kar je kratica za Fuel Straitified Injection (slojevito polnjenje
valjev z direktnim vbrizgavanjem bencina).
Zmes goriva in zraka, ki ne gori.
Bistvo tehnologije FSI je tehnika slojevitega polnjenja valjev. Vedno kadar motor ne
deluje pod polno obremenitvijo, se v zgorevalnem prostoru tvori izjemno revna
zmes z malo bencina in veliko količino zraka. Ker pa tako revna zmes ni gorljiva, so
Volkswagnovi inženirji uporabili trik – z bencinom se zmeša le del vsesanega zraka.
Gorljiva zmes se dovede neposredno pod vžigalno svečko, preostali zrak pa tvori
sloj okrog te zmesi in ima nalogo toplotnega izolatorja. Tehnika slojevitega
polnjenja valjev zahteva izboljšan sistem vbrizgavanja in posebno obliko dna bata,
ki zagotavlja pravilno vrtinčenje zmesi bencina in zraka. Tako je poraba goriva v
primerjavi s predhodnim sistemom vbrizgavanja bencina v sesalno cev tudi za 15
% manjša. V prostem teku se lahko zmanjša celo za 40 %.
Ko FSI-motor deluje pod polno obremenitvijo (na primer pri pospeševanju, pri
katerem voznik močneje pritisne na pedal za plin), krmilnik motorja preklopi na
homogeno polnjenje valjev. FSI-motor v tem primeru deluje podobno kot običajni
bencinski motor, kljub temu pa je njegov navor pri tem načinu delovanja za okrog
5 % večji kot pri primerljivem bencinskem motorju.
3.2
Načini delovanja
Glede na položaja pedala za plin,obremenitve motorja in ostale parametre motorna
elektronika izbere optimalni režim delovanja. Motor 2.0 FSI ima 4 glavne režime :
-Delovanje s slojevito revno zmesjo z povratnimi izpušnimi plini
(AGR- Abgasruckfurung)
-Homogen delovanje z revno zmesjo brez AGR
- Homogeno delovanje z Lambda = 1 in z AGR
- Homogeno z Lambda = 1 in brez AGR
3.2.1
Delovanje s slojevitim polnjenjem
Vbrizgavanje, geometrija zgorevalnega prostora
in notranje vrtinčenje morajo biti med seboj
optimalno uglašeni, če hočemo omogočiti delovanje
s slojevitim polnjemjem.Poleg tega morajo biti
zagotovljeni še naslednji pogoji :
-Motor se mora nahajati v ustreznem območju
obremenitve in vrtljajev
- Ne sme priti do napake (odstopanja) v sistemu
v zvezi z izpušnimi plini
-Hladilna tekočina mora imeti preko 50 0C
- Temperatura NOx – shranilnega katalizatorja
mora biti med 250 0C in 500 0C
- Loputa sesalne cevi mora biti zaprta
V tem načinu delovanja loputa sesalne cevi
zapre spodnji del sesalnega kanala.Zato potuje
zrak skozi zgornji del sesalnega kanala in
pravilno polni val.
Vhodni vrtinčni tok zraka se v vdolbini (muldi) bata
obrne navzgor in ojača zaradi poti bata navzgor.
V kompresijskem taktu pride do vbrizga goriva
tik pred trenutkom vžiga.Gorivo se vbrizga
v zračni vrtinec v valju pod tlakom 40 – 110 bar
Zračni tok (vrtinec ) prenese zmes goriva in
zraka do vžigalne svečke.
Zaradi skoraj vodoravnega kota vbrizga
gorivna zmes praktično ne pride v stik z
površino bata.Tukaj govorimo o delovanju
na takoimenovano revno zmes (zrak in goriva)
oziroma varčni režim.
Pri zgorevanju se ob stenah nahaja plast
čistega zraka, ki deluje kot izolator.To
zmanjša odvod toplote skozi stene in
s tem poveča stopnjo učinkovitosti.
3.2.2
Homogeno polnjenje – delovanje
pri večji obremenitvi
Pri homogenem polnjenju se loputa sesalne cevi
odpre in omogoči optimalen tok zraka v valj.
S tem dosežemo manjšo porabo goriva in
zmanjšamo emisijo škodljivih plinov.
V tem načinu delovanja se gorivo ubrizga že
med sesalnim taktom in ne v kompresijskem
taktu kot pri delovanju s slojevitim polnjenjem
Z vbrizgavanjem goriva v sesalnem taktu
ima zmes goriva in zraka dovolj časa da se
do vžiga optimalno premeša (homogena zmes)
Zgorevanje poteka po celotnem
zgorevalnem prostoru brez izolacijske
plasti čistega zraka ob stenah.
Prednost pri homogenem polnjenju nastane
zaradi direktnega vbrizgavanja goriva. Pri tem
pride zaradi uparjanja goriva do ohladitve
polnilne zmesi v valju.
To zmanjša možnost klenkanja in zato dovoljuje
uporabo večjega kompresijskega razmerja, kar
poveča izkoristek.
3.2.4
Shema delovanja sistema
4.
Volkswagen 1.6 FSI motor
K dosedanjim načinom delovanja FSI motorjev ima ta motor še dva dodatna režima
delovanja.Gre za dvojni vbrizg pri potrebi segrevanja katalizatorja in za dvojni vbrizg
goriva pri polni obremenitvi. Pri prvem gre za hitrejše segrevanje prehladnega
katalizatorja , pri drugem pa se poveča navor pri nižjih vrtljajih motorja.
4.1
Dvojni ubrizg – segrevanje katalizatorja
Prvi ubrizg
Do prvega vbrizga pride približno 3000 glavne
gredi pred ZMT (zgornja mrtva točka gredi)
med sesalnim taktom. S tem dosežemo
enakomerno porazdeliten zmesi goriva in
zraka.
Drugi ubrizg
Do druega, tokrat manjšega vbrizga goriva
pride v kompresijskem taktu približno 600 pred
ZMT. Ta zmes zgori zelo pozno in dvigne
temperaturo izpušnih plinov.
Toplejši izpušni plini hitreje segrejejo
katalizator na delovno temperaturo.
S tem hitreje dosežemo manjšo emisijo
škodljivih izpušnih plinov.
4.2
Dvojni vbrizg – polna obremenitev
Pri FSI motorjih pride pri vrtljajih do 3000 /min in polni obremenitvi do nezaželjene
neenakomerne porazdelitve zmesi goriva in zraka.To preprečimo z dvojnim
vbrizgom in hkrati povečamo navor za 1 – 3 Nm.
Prvi vbrizg
Zopet pride do prvega ubrizga približno 300 0
Pred ZMT med sesalnim taktom.Pri tem se
vbrizga približno 2/3 skupne količine goriva.
Drugi vbrizg
Preostala 1/3 goriva se vbrizga nekje na začetku
kompresijskega takta.Zato se manj goriva nabira
na stenah valja.Gorivo se skoraj popolnoma upari in
s tem se izboljša porazdelitev zmesi goriva in
zraka.
Poleg tega nastane v bližini vžigalne svečke
nekoliko bogatejša zmes kot v preostalem delu
zgorevalnega prostora.To izboljša potek
zgorevanja in zmanjša možnost klenkanja.
4.3
Shema visokotlačne črpalke
4.4
Sistem dovoda goriva
5.
TEHNOLOGIJA TDI
Ideja Rudolfa Diesla o samovžigu goriva je stara že več kot 100 let, njegova
konstrukcija racionalnega toplotnega pogonskega stroja pa je aktualna kot še nikoli.
Moderni dieselski pogonski agregati imajo z glasnimi, ropotajočimi in šibkimi motorji
zgodnjih let razen delovnega principa le še malo skupnega. Tradicionalne zahteve
po gospodarnosti, zanesljivosti in visoki življenjski dobi so v današnjem času z željo
po večjih voznih zmogljivostih, izboljšanem voznem udobju in ekološki
sprejemljivosti postale precej obširnejše. Turbodieselski motor z direktnim vbrizgom
goriva, kakršen je pri Audiju v serijski proizvodnji že od leta 1989 predstavlja
začetek tehnologije direktnega ubrizga dieselskega goriva pri hitrotekočih
dieselskih motorjih
Medtem so tovrstni agregati postali tipični high-tech pogonski stroji, katerih
prihodnost se šele prav pričenja. Turbinski polnilnik s spremenljivo geometrijo
lopatic, hladilnik polnilnega zraka, štiri ventilska tehnika s pravokotno postavljenimi
vbrizgalnimi šobami, sistem povratnih izpušnih plinov in visokotlačnega
vbrizgavanja kot npr. princip skupnega voda ali tlačne šobe s popolnoma
elektronskim krmiljenjem predvbrizga še dodatno izboljšujejo specifično moč in
navor motorja, hkrati pa ugodno vplivajo tudi na čistočo izpušnih plinov.
5.1
Razvojna pot vbrizgavanja dieselskega goriva
Pri klasičnem diesel motorju se dieselsko gorivo dovaja v valj preko predkomore
ali preko vrtinčne komore.V obeh primerih se je za mešanje goriva uporabljal od
cilindra ločen prostor.
Današnji moderni diezel motorji pa vbrizgajo diezelsko gorivo pod velikim tlakom
direktno v zgorevalni prostor.Veliko vlogo ima tu tlak vbrizga in oblika čela bata.
5.2
Direktno vbrizgavanje goriva
1) Visokotlačna distribucijska črpalka
2) Skupni vod ( common rail)
3) Tlačilka-šoba (pumpe-dize)
Verteilereinspritzung
Common-Rail
Einspritzung
Pumpe-Düse
Einspritzung
1. Zentraleinspritzpumpe
2. Injektor
3. Einspritzdüse
4. einzelne Zuleitungen
1. Hochdruckpumpe
2. Common-Rail
3. Injektor
4. Einspritzdüse
1. Pumpenelement
2. Nockenwelle
3. Kipphebel
4. Magnetventil
5. Einspritzdüse
V sodobnih hitrotekočih diezelskih motorjih imamo sledeče vbrizgalne sisteme
Za direktno ubrizgavanje diezelskega goriva :
-Visokotlačna distribucijska tlačilka
-Unit–Injector :
a) Unit –Injector - sistem skupne tlačilke s šobo z
mehaničnim pogonom
b) Unit–Injector (sistem združene tlačilke in šobe) s
hidravličnim pogonom
- Common Rail - sistem za vbrizgavanje s skupnim visokotlačnim vodom in
skupno visokotlačno tlačilko goriva
5.3
Visokotlačna distribucijska tlačilka
Skrbi za dobavo goriva v vsak valj posebaj preko visokotlačnih cevi in injektorjev
Že nekaj let je ta tehnika v kombinaciji z turbo polnilnikom zraka množično v uporabi
in ima manjšo porabo goriva ,večjo moč in boljšo odzivnost kot motorji z predkomoro.
Visokotlačna distribucijska tlačilka za gorivo kombinirana z dvostopenjskim
odpiranjem igle šobe. je prikazana na slikah 1a) in 1b). Tak sistem je uporabljen pri
sodobnih vozilih znamk VW, Seat, Audi, Škoda, DB, Rover in Renault.
Z novim izboljšanimi konstrukcijskimi rešitvami je bilo možno doseči tlake (izmerjeni pri
tlačilki) 1300 bar in z dinamičnim procesom nihanj v visokotlačni cevi za gorivo med
tlačilko in šobo tudi tlake do 1600 bar. Časovni potek tlaka pri tem sistemu ni posebno
ugoden. Prostorninsko krmiljenje količine goriva omogoča enakomerno porazdelitev
vbrizganega goriva po vseh valjih. Ta sistem ima prednosti pri predelavi starejšega
motorja z deljenim zgorevalnem prostorom. Stroški opisanega sistema so večinoma
nizki. Z dvostopenjsko vbrizgalno šobo je možno doseči nizko raven hrupa zgorevanja.
Zaradi dolgih cevi med tlačilko in šobo morajo biti tlaki odpiranje igle v šobi sorazmerno
nizki. (pri prvi stopnji
200, pri drugi pa 350 bar). Tlak vbrizgavanja ni optimalen za
vse pogoje delovanja motorja (po celotni delovni karakteristiki motorja). Vrtilni moment je
zaradi tega pri nizkih vrtljajih motorja nižji v primerjavi z vrednostmi, ki jih dosegamo s
sodobnimi sistemi vbrizgavanja. Z omenjenim sistemom lahko dosežemo specifično
(litrsko) moč motorja 45 kW/dm3 delovne prostornine valja. Doseganje te vrednosti je
seveda odvisno tudi o mehanične vzdržljivosti motorja za določen namen uporabe.
5.4
Common – rail (skupni vod)
Sistem za ubrizgavanje s skupnim visokotlačnim vodom in skupno visokotlačno
Tlačilko goriva,ki skrbi da skupni vod (common rail) konstantno pod enakim tlakom.
Danes ta tlak znaša že do 1500 barov in je konstanten neglede na obremenitev in
moment motorja.Iz skupnega voda se napajajo vse šobe. Za optimalno delovanje je
Potreben elektronski nadzor ubrizga goriva.
Posebna oblika čela bata značilna
za motorje z direktnim ubrizgavanjem
dieselskega goriva v valj
Shematski prikaz common rail
sistema za ubrizgavanje
Pilotno ubrizgavanje pri common rail tehnologiji
Pri tem režimu se majhen del goriva predčasno ubrizga v valj.To gorivo se
predčasno ogreje in upliva na lepše ,bolj gladko zgorevanje glavnega dela
goriva ,ki se ubrizga kasneje.Posledica tega je mirnejše in tišje delovanje
dieselskega motorja.
Ubrizg goriva pri tem sistemu (common rail ) poteka neodvisno od navora in
vrtljajev motorja in je časovno prilagodljiv.(tlak v skupnem vodu-rezervarju je
ves čas konstanten in lahko s pomočjo elektronike ubrizgavamo kadar želimo)
Poleg tega lahko majhen del goriva ubrizgamo zelo pozno-po izgorevanju in s
tem omogočimo uporabo DENOX-Katalizatorja.
Potek zgorevanja z in brez predobrizga
Velikost in oblika vbrizga glede na
fazo vbrizgavanja
5.5
Tlačilka-šoba (pumpe-duse-einspritzung)
V tem sistemu ima vsak valj svojo tlačilko-šobo, ki je zelo kompaktno zgrajena.
Tlačilka in šoba sta integrirani v glavo valja,zato praktično ni nobenih vodov in
s tem zmanjšamo tlačne in tokovne izgube.Zaradi tega omogoča sistem
tlačilka šoba tlake ubrizga nad 2000 barov.
Tako kot pri common-railu je tudi tukaj možno pilotno ubrizgavanje.
Shematski prikaz sistema tlačilka šoba ( unit injector ) ter shematski prikaz
ubrizgovalne enote tlačilka šoba.
Prikaz načina delovanja vbrizgovalne
enote tlačilka-šoba
Grafični prikaz različnih režimov
delovanja vbrizgovalne enote
tlačilka-šoba
Prikaz različnih variant vbrizgovalnih enot
Unit–Injector
a) Unit –Injector - sistem skupne tlačilke s šobo z mehaničnim pogonom
Slika 3: Lucas-ov sistem združene tlačilke s šobo s časovnim
krmiljenjem količine in dvostopenjskim vbrizgavanjem goriva
Slika 2: Steyr-jeva naprava za vbrizgavanje
goriva z združeno tlačilko s šobo
5.6
Vrtinčni kanal in oblika bata
Pri TDI motorjih nazorno vidimo pomen
vrtinčnega kanala vhodnega zraka.
Zmes goriva in zraka mora v čim krajšem
času postati homogena.
Pri vseh TDI motorjih je na razpolago zelo
malo časa za nastanek zmesi,
ker pride do vbrizga goriva šele pozno v
kompresijskem taktu.
5.7
Nekaj primerov delovanja vbrizgovalnih šob in zgorevamja
Leva spodnja slika prikazuje prosto brizgajočo 6-luknjsko common rail šobo
Desna spodnja slika prikazuje isto šobo ugrajeno v valj v trenutku samovžiga