6-1 goriva za dizel motore

10
III. Goriva za dizel motore 115 III. GORIVA ZA DIZEL MOTORE III.1. PRIMENSKI ZAHTEVI PREMA DIZEL GORIVIMA Kada se rangiraju najveći svetski pronalasci onda dizel motor ima kompliment izuzetnog singulariteta: pre njega nema ništa slično, a sva kasnija una- pređenja su samo tehnološke i proizvodne optimizacije osnovnog principa samo- upaljenja. Dizel motor je bio i ostao toplotna mašina najvećeg stepena korisnosti. Rudolf Dizel (1858-1913) je bio mašinski inženjer koga je stalno mučila ideja kako da realizuje adijabatsku ekspanziju. Tako glasi napomena koju je u svojim studentskim beleškama zapisao na časovima termodinamike. Prvi patent je prijavio 1892.g. uz knjigu o toplotnim motorima u kojoj je opisao novi princip paljenja u njima. To je bilo nekoliko godina posle oborenog patenta N. Ota sudskim procesom "jer nije bio stručno obrazložen". Kasnije je na nadgrobnu ploču N. Ota dodat natpis "začetnik industrijske proizvodnje motora". Prvi uspešni eksperimenti sa dizel motorom završeni su u firmi MAN u Augsburgu 1897.g. sa raznim vrstama goriva. Pošto je to bio vek uglja prvi dizel motor je ispitan na petrolej, alkohole, lož ulje i na ugljenu prašinu. Kasnije se potvrdilo da dizel motor može da radi sa raznim vrstama goriva i to svojstvo je bilo presudno za njegovu univerzalnu primenu od podmornica do aviona. Mnoge oblasti su rezervisane za dizel motore. Tako je u teretnim vozilima teško zamisliti bilo koji drugi pogon osim dizel motora sa direktnim ubrizgavanjem i turbo grupo nadpunjenjem. Oko 10% svih vozila su kamioni, pri čemu sa 20% učestvuju u godišnjoj kilometraži. Kod putničkih vozila se u proseku 1/4 automobila oprema dizel motorima i taj trend će se održati u narednom periodu. Višegorivost dizel motora je uvek bilo primamljivo svojstvo. Kada se iz nafte odvoji skuplji (u EU) benzin svi ostali delovi su tretirani kao dizel goriva. Tako je i dan-danas u nekim južno-evropskim zemljama pa i kod nas. Na pumpama je dizel gorivo jeftinije od benzina. Najnoviji ekološki trendovi su doveli do slične situacije kao sa benzinom: traže se uske frakcije (što podiže cene a smanjuje količine), eliminišu se sumpor i aromati (zbog emisije pa se opet diže cena) i smanjuje temperatura kraja destilacije što još jednom redukuje količine goriva, tabela 51. Dugo hvaljena višegorivost i visoka ekonomičnost dizel motora su kao i svaka druga istorijska kategorija pomalo zastarele. U starijoj literaturi je teško naći neke detalje o cetanskim i primenskim kvalitetima dizel goriva ili samo površne o metodama ocenjivanja. Sve se završavalo na fizičko-hemijskim karakteristikama. Otkada su oto motori dostigli dizel motore po ekonomičnosti, a nadmašili ih po ekologičnosti primenom katalitičkih tehnologija i reformulisanih pogonskih materijala, došlo je do fundamentalnog preispitivanja svih tradicija. Ekološki problemi su toliko ugrozili dizel motore da postoje oblasti u kojima se zabranjuje njihova primena. Posebno motorna vozila imaju brojne zahteve. Dizel goriva u principu imaju više od 20 % parafina koji imaju ograničenu rastvorljivost u samom

Upload: nevena-stamenkovic

Post on 13-Aug-2015

160 views

Category:

Documents


10 download

DESCRIPTION

Goriva dizel motora

TRANSCRIPT

Page 1: 6-1 Goriva Za Dizel Motore

III. Goriva za dizel motore

115

III. GORIVA ZA DIZEL MOTORE

III.1. PRIMENSKI ZAHTEVI PREMA DIZEL GORIVIMA

Kada se rangiraju najveći svetski pronalasci onda dizel motor ima kompliment izuzetnog singulariteta: pre njega nema ništa slično, a sva kasnija una-pređenja su samo tehnološke i proizvodne optimizacije osnovnog principa samo-upaljenja. Dizel motor je bio i ostao toplotna mašina najvećeg stepena korisnosti.

Rudolf Dizel (1858-1913) je bio mašinski inženjer koga je stalno mučila ideja kako da realizuje adijabatsku ekspanziju. Tako glasi napomena koju je u svojim studentskim beleškama zapisao na časovima termodinamike. Prvi patent je prijavio 1892.g. uz knjigu o toplotnim motorima u kojoj je opisao novi princip paljenja u njima. To je bilo nekoliko godina posle oborenog patenta N. Ota sudskim procesom "jer nije bio stručno obrazložen". Kasnije je na nadgrobnu ploču N. Ota dodat natpis "začetnik industrijske proizvodnje motora".

Prvi uspešni eksperimenti sa dizel motorom završeni su u firmi MAN u Augsburgu 1897.g. sa raznim vrstama goriva. Pošto je to bio vek uglja prvi dizel motor je ispitan na petrolej, alkohole, lož ulje i na ugljenu prašinu. Kasnije se potvrdilo da dizel motor može da radi sa raznim vrstama goriva i to svojstvo je bilo presudno za njegovu univerzalnu primenu od podmornica do aviona.

Mnoge oblasti su rezervisane za dizel motore. Tako je u teretnim vozilima teško zamisliti bilo koji drugi pogon osim dizel motora sa direktnim ubrizgavanjem i turbo grupo nadpunjenjem. Oko 10% svih vozila su kamioni, pri čemu sa 20% učestvuju u godišnjoj kilometraži. Kod putničkih vozila se u proseku 1/4 automobila oprema dizel motorima i taj trend će se održati u narednom periodu.

Višegorivost dizel motora je uvek bilo primamljivo svojstvo. Kada se iz nafte odvoji skuplji (u EU) benzin svi ostali delovi su tretirani kao dizel goriva. Tako je i dan-danas u nekim južno-evropskim zemljama pa i kod nas. Na pumpama je dizel gorivo jeftinije od benzina. Najnoviji ekološki trendovi su doveli do slične situacije kao sa benzinom: traže se uske frakcije (što podiže cene a smanjuje količine), eliminišu se sumpor i aromati (zbog emisije pa se opet diže cena) i smanjuje temperatura kraja destilacije što još jednom redukuje količine goriva, tabela 51.

Dugo hvaljena višegorivost i visoka ekonomičnost dizel motora su kao i svaka druga istorijska kategorija pomalo zastarele. U starijoj literaturi je teško naći neke detalje o cetanskim i primenskim kvalitetima dizel goriva ili samo površne o metodama ocenjivanja. Sve se završavalo na fizičko-hemijskim karakteristikama.

Otkada su oto motori dostigli dizel motore po ekonomičnosti, a nadmašili ih po ekologičnosti primenom katalitičkih tehnologija i reformulisanih pogonskih materijala, došlo je do fundamentalnog preispitivanja svih tradicija. Ekološki problemi su toliko ugrozili dizel motore da postoje oblasti u kojima se zabranjuje njihova primena. Posebno motorna vozila imaju brojne zahteve. Dizel goriva u principu imaju više od 20 % parafina koji imaju ograničenu rastvorljivost u samom

Page 2: 6-1 Goriva Za Dizel Motore

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković 116

gorivu. Zato ponašanje u hladnim uslovima zavisi od toka destilacije, a najviše njenog završnog dela, sastava ugljovodonika u gorivu i aditiva za povećanje tečljivosti.

Parafini i voskovi iz goriva mogu potpuno začepiti cevne vodove i prekinuti dovod goriva. Uopšte, prvi start i prihvatanje opterećenja predstavlja Ahilovu petu svakog dizel motora. Postoji više fizičko-hemijskih karakteristika goriva kojima se opisuje ponašanje goriva i posredno dizel motora na niskim temperaturama.

Tečljivost je ponašanje na niskim temperaturama i zavisi od puno faktora. Kod goriva se redovno propisuju temperature: zamućenja (CP- Cloud Point), filtrabilnosti (CFPP- Cold Filter Plugging Point), tečenja i stinjavanja goriva (PP- Pour Point). O njima će biti govora više puta, a posebno kod maziva.

Tabela 51: Zahtevi vozila i motora prema dizel gorivima

Zahtevi Kvaliteti

Vozila Motora

Osobine pogonskih materijala

Start: hladan i topao Samoupaljivost; CB i CI

Niske temperature Filtrabilnost; viskoznost

Snaga i momenat Gustina i sastav

Ekonomičnost i vozivost Tok krive destilacije, aditivi

Pogonski

Vek, kvalitet, FSS Ekologija; ergonomija

Izduvni gasovi; isparenja

Toplotna moć; mazivost; aromati;

sumpor; kraj destilacije; koksni

ostatak; pepeo; primese; voda

Buka Regularnost procesa sagorevanja

Upotrebni

Bezbednost i sigurnost Zapaljivost i prisustvo benzina

Kod letnjih goriva granica zamućenja je 0

oC. Ta vrednost se u prelaznom

dobu - kasna jesen, rana zima - lako prekorači. Opasno je prisustvo vode u gorivu jer ona mrzne. U filtrima dizel goriva treba predvideti separatore vode ili ih sezonski menjati. Od aditiva se preporučuju WASA (Wax Anti Settling Additive) za smanjivanje veličine i ubrzano taloženje kristala parafina (čestice od 0.25 mm se

redukuju na 0.03 mm zavisno od vrste goriva), sl.64a. Svi standardi o kvalitetima dizel goriva striktno vode računa o sezoni i

klimatskim područjima. Kanada i SAD su za dizel goriva uvele strožije testove i propise za najniže

temperature proticanja (LTFT-Low Temperature Flow Test). Od dizel goriva se traži da je tečljivo (Cold Flow Limits) na nižim temperatura od ambijentalnih i da je razlika između CP i CFPP manja od 10

oC.

Ni visoke temperature nisu bezazlene. Ima komponenata u dizel gorivu koje brzo stare i formiraju mulj. Treba voditi računa o dužini skladištenja goriva. Posebno je nepoželjna korozija bakra u dodiru sa dizel gorivom. Ako ima vode ili njenih para onda se pri visokim temperaturama razvijaju bakterije, mikro organizmi i gljivice koje zapušavaju filtre za gorivo.

Gustina i viskoznost dizel goriva se redovno unose u standarde jer utiču na snagu, potrošnju i emisiju dizel motora. Čim postoji varijacija gustine i viskoznosti

Page 3: 6-1 Goriva Za Dizel Motore

III. Goriva za dizel motore

117

onda ni podešavanje sistema za prečišćavanje izduvnih gasova dizel motora (između

ostalog ni RIG-recirkulacije izduvnih gasova) nije optimalno. Obe, gustina i viskoznost, se moraju kontrolisati tokom eksploatacije jer su važni pokazatelji za fleksibilne servisne sisteme, vek i kvalitet motora i vozila.

SL. 64a: PROBLEMI NISKIH TEMPERATURA

SL. 64b: CETANSKI BROJEVI

I CETANSKI INDEKSI

SL:.64c: NOMOGRAM ZA RAČUNANJE CETANSKOG INDEKSA (CI)

Cetanski kvaliteti goriva su od uticaja na start i stabilnost rada, emisiju i buku motora. Cetanski broj (CB) je eksperimentalna, a cetanski indeks (CI) orijentaciona računska vrednost, sl. 64b, za naftna goriva. Na ovoj slici su cetanski brojevi naftnih dizel goriva u EU mereni po dve metode (BASF i CFR) i računati cetanski indeksi (CI), sl.64c. Vrednosti su grupisane i ovakvi odnosi su važili pre

Page 4: 6-1 Goriva Za Dizel Motore

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković 118

donošenja novih Euro 3, 4 i 5 propisa. Smatra se da su cetanski brojevi niski ako su vrednosti za gorivo ispod 45 i da su visoki ako su preko 60 cetana. Samo da istaknemo dobar izbor repernih (parafinskih) goriva koja su tako odabrana da se srednje vrednosti poklapaju sa onim koji najviše odgovaraju dizel motorima, oko 50 cetana.

Sklonost dizel goriva da pene, pri sipanju, stalno preti prelivanjem pre nego što se napune rezervoari. Zato se iz ekoloških i praktičnih razloga redovno dodaju aditivi protiv penjenja. Ovi i svi ostali aditivi moraju biti provereni na pojavu taloga u motoru i degradaciju uređaja za naknadnu obradu izduvnih gasova.

Pojava taloga i čestica na brizgaču može potpuno promeniti raspršenost

goriva i samu funkciju brizgača. Sistemi za ubrizgavanje goriva spadaju u najpreciznije mašinske sklopove i zato jako osetljive. Nečisto i/ili gorivo lošeg kvaliteta može ubrzano da blokira neke od otvora na brizgaču. Jedna od mera zaštite su detergentni aditivi u gorivu. Pošto je čistoća sistema za ubrizgavanje, a najpre brizgača, od značaja za snagu, potrošnju, emisiju, buku i vek ova karakteristika goriva sve više dobija na značaju.

III.2. REGULARNOST SAGOREVANJA U DIZEL MOTORIMA

Današnja motorska goriva imaju karakteristike usklađene sa zahtevima motora i vozila. To posebno važi za dizel goriva. Pojava nenormalnog sagorevanja je vrlo retka. Glavni problemi su usmereni na ekološke osobine dizel goriva: sumpor i aromate u gorivu i čestice (PM) u izduvnim gasovima.

Sklonost goriva ka samoupaljenju se ocenjuje cetanskim brojem (CB). Repe-rno gorivo je heksadekan C16H34 (parafin 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, slika 65.

SL. 65: SIMBOLIČNA SLIKA CETANA I ALFAMETILNAFTALINA

SL. 66: CETANSKI BROJEVI UGLJOVODONIKA

6 8 10 12 14 16 18 20

Broj C atuoma u molekulima ugljovodonika

0

20

40

60

80

100

-20

C e t a n s k i b r o j

n-p a r a f i

n i

O l e f i

n i

N a f t e n i

A r

o m a t i

Page 5: 6-1 Goriva Za Dizel Motore

III. Goriva za dizel motore

119

Kada se u opitnom motoru ispituje gorivo onda novo gorivo ima CB kao reperno ako im se poklapa vreme od momenta ubrizgavanja do početka sagorevanja pod istim svim ostalim uslovima:

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

Kada se kao reperno gorivo koristi ceten C16H32 onda ce to zove cetenski broj CeB. Za naftna goriva između njih postoji približna relacija CeB= 0.88 CB.

Približna računska formula za cetanski broj CB čistih naftnih goriva je: CB = 0.85 Parafina + 0.1 Naftena - 0.2 Aromata (ovde su komponente u % v)

Mnogo češće (za naftna goriva bez aditiva) se koristi obrazac za cetanski indeks CI :

CI = (1.8 Anilin +32)(141.5 - 131.5 *gustina)/100 gustina

Anilin - anilinska tačka ispitivanog goriva, oC i gustina ispitivanog goriva na 15

oC.

Anilinska tačka je minimalna ravnotežna temperatura rastvaranja jednakih zapremina anilina i uzorka goriva koje se ispituje (anilinske tačke su za cetan +50

oC;

za alfametilnaftalin 17,8 oC; za naftene od +30 do 50

oC; parafine +50

oC i td).

Dobra dizel goriva imaju oktanske brojeve oko nule, a benzini imaju cetanske brojeve oko nule, tabela 52. Cetanske i oktanske vrednosti se ne smeju brkati sa toplotnim vrednostima. Goriva sa niskim cetanskim brojevima (kao što su alkoholi i

benzini) se teško pale sama od sebe pa u dizel motorima izazivaju "dizel udare".

Tabela 52: Cetanski brojevi i svojstva goriva za dizel motore

Bio ulja pripremljena kao dizel

goriva

Karakteristike goriva Dizel

Goriva

Motorni

benzini Palma Suncokret Repica

Cetanski broj goriva 45 ÷55 0 ÷20 60 ÷70 50 ÷60 min.49 Hd, MJ/kg 41 ÷44 41 ÷44 35 ÷37 37 37 Viskoznost na 40oC, mm2/s 2,0 ÷4,5 0.2 ÷0.3 3,7 ÷4,5 4 3,5 ÷5

Naizmenično isticanje cetanskih kvaliteta i problema na niskim

temperaturama se prenosi i na aditive. Višemolekulski ugljovodonici imaju visoke cetanske brojeve, sl. 66. Kako raste broj molekula u parafinima tako rastu cetanski brojevi i temperature stinjavanja. Leti to ne pravi teškoće ali zimi da. Zato se moraju razlikovati letnje i zimske sastavnice goriva. U zimskim gorivima ima više aromata koji bolje podnose niske temperature. Nasuprot tome stoji slabija samoupaljivost aromata i niski cetanski brojevi.

Odmah da kažemo da kod dizel motora imamo velike neodređenosti događaja u komori i cilindru. Dok smo kod oto motora imali varnicu i brzo prostiranje plamena kroz komoru kod dizel motora je to bitno drugojačije. Sagorevanje se odvija prvim delom tokom faze sabijanja a završnim delom tokom faze širenja. Na sl. 67 imamo indikatorski dijagram normalnog rada dizel motora i na sl. 68 nenormalnog sagorevanja sa "dizel udarom" u radu motora sa niskim cetanskim brojem goriva.

Kod dizel motora se prve količine goriva pale u više momenata i na više mesta u komori, po pravilu tamo gde su uslovi povoljni. Vazduh treba sabiti iznad 30 bara i zagrejati iznad 800 K. Ubrizganu količinu goriva treba raspršiti, izmešati sa

vazduhom i privoleti da se upali sama od sebe bez pomoći stranog izvora paljenja.

Page 6: 6-1 Goriva Za Dizel Motore

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković 120

To je tipična slika za motore sa dizel procesom samoupaljenja i sagorevanja. Prvo samoupaljenje se ne obavlja na jednom mestu već na više mesta u različitim tre-nucima. Ukoliko su brojnija inicijalna žarišta utoliko je veća njihova efikasnost. Zato je brzina sagorevanja najveća u početku (oko 100 m/s). Kako proces sagorevanja ide svom kraju tako brzina opada. Prvu fazu sagorevanja u kojoj nastaju žarišta plamena zovemo periodom pritajenog sagorevanja. Tek kada se ta žarišta razbuktaju proces sagorevanja obuhvati osnovni deo smeše i to je onda druga faza ili faza vidnog

sagorevanja. Na kraju u trećoj fazi imamo dogorevanje smeše iz zona i džepova u komori.

SL. 67: DIJAGRAM NORMALNOG

SAGOREVANJA SL. 68: DIJAGRAM NENORMALNOG

SAGOREVANJA- DIZEL UDARI

240 360 480

Uglovi kolenastog vratila

0

20

40

60

80

100Pritisak sagorevanja, bara

240 360 480

Uglovi kolenastog vratila

0

20

40

60

80

100Pritisak sagorevanja, bara

Dizel udari

Normalno sagorevanje

SL.69a: ISTOPLJENI KLIP

SUVIŠE KASNIM UBRIZGAVANJA

SL.69b: KLIPNJAČA UNIŠTENA JAKIM “DIZEL UDARIMA”

Najkritičnija je prva faza sagorevanja pa se preduzimaju razne konstruktivne i

hemijske mere za obezbeđenje pouzdanog starta. Ovo više puta ponavljamo jer su osobine goriva presudne za prvu fazu sagorevanja kod dizel motora. Posle uspe-šnog završetka prve faze dalji tok sagorevanja malo zavisi od osobina goriva i onda sledi brz porast pritiska (brutalnost procesa) i umeren porast temperatura. To se direktno odražava na konstrukciju delova jer glomazni i teški pripadaju dizel motorima!

Page 7: 6-1 Goriva Za Dizel Motore

III. Goriva za dizel motore

121

Nenormalno sagorevanje, se kod dizel motora javlja kao “dizel udari” i kao čestice (PM). 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. Na sl. 69a je klip istopljen zbog suviše kasnog ubrizga-vanja, a na sl. 69b je torzirana klipnjača usled jakih i ponovljenih dizel udara.

Dizel udari se retko javljaju u normalnom radu dizel motora. Ako se gorivo teško pali (benzini i alkoholi) onda u komoru uđe velika količina goriva koja se odjednom upali. Pritisak na klip je udaran, pa ceo motor lupa i trese se. To se ponavlja kod svakog starta hladnog motora.

SL. 70a: EMISIJA CO IZ DIZEL MOTORA

SL. 70b: EMISIJA HC IZ DIZEL MOTORA

40 45 50 55 60

Cetanski brojevi goriva

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Em

isij

a C

O i

z vo

zila

, g/k

m

Gorivo A

500 ppm aditiva

Gorivo B

500 ppm

1200 ppm

Gorivo C 500 ppm

� �

40 45 50 55 60

Cetanski brojevi goriva

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

Em

isij

a H

C i

z vo

zila

, g

/km

Gorivo A

500 ppm aditiva

Gorivo B

500 ppm

1200 ppm

Gorivo C 500 ppm

SL. 70c: EMISIJA NOx IZ DIZEL

MOTORA SL. 70d: BUKA NORMALNOG

SAGOREVANJA

40 45 50 55 60 65 70 75 80

Cetanski brojevi goriva

6.6

6.8

7

7.2

7.4

7.6

7.8

NO

x,

g/k

Wh

40 45 50 55 60 65 70 75 80

Cetanski brojevi goriva

80

85

90

95

100

Bu

ka s

agore

van

ja, dB

/A/

Drugi vid nenormalnog sagorevanja u dizel motoru se vidi kao “dim”. Ubrizgavanjem 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 čestice 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 ograničene količine čestica (PM), nesagorelih ugljovodonika, ugljenmonoksida i azotnih oksida.

Page 8: 6-1 Goriva Za Dizel Motore

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković 122

Visoke cetanske vrednosti goriva, bez obzira dali su rezultat grupnog sastava ili oplemenjivanja aditivima imaju pozitivan uticaj na ukupne ekološke karakteristike vozila. Goriva visokih cetanskih brojeva imaju dokazano nižu sirovu emisiju (CO,

HC, NOx) i nižu buku. Na sl. 70 a, b i c su goriva A, B i C ispitana čista i sa aditivima (500, 1200 ppm) za podizanje upaljivosti i cetanskog broja.

Goriva sa visokim cetanskim brojem (preko 60) se lako pale sama od sebe. Čim uđe prva količina takvog goriva u cilindar ona se odmah upali tako da nare-dne količine tečnog goriva ulaze u vrele oblake produkata sagorevanja pa nema vre-mena niti za stvaranje smeše niti dovoljno svežeg vazduha za potpuno sagorevanje. Zato se kod motora sa klasičnim sistemima ubrizgavanja javlja dim. Goriva sa preterano visokim cetanskim brojevima dime.

Cetanski zahtevi dizel motora zavise od tipa komore za sagorevanje. Najstrožije zahteve prema gorivu postavljaju motori sa direktnim ubrizgavanjem (DU) potom slede vihorne komore (VK) a najmanje izvoljevaju pretkomorni (PK) dizel motori. Po sirovoj toksičnosti redosled je PK-VK-DU. Po ekonomičnosti redosled je DU-VK- PK.

Kod motora sa DU pritisak najbrže raste i postiže maksimalne vrednosti od 90 bar. Kod PK je najblaži porast pritiska sa maksimalnom vrednošću od 70 bara, a VK su između ova dva tipa komora. Što se tiče sistema ubrizgavanja opet najviše zahteve postavlja DU, sledi VK pa PK. Kod motora sa “M” i “D” postupkom pripremi goriva se posvećuje velika pažnja. Kao rezultat imamo manju osetljivost na kvalitete goriva. Kada se takvim motorima dodaju svećice onda, uz još neke rekonstrukcije, stiču pohvalu u vidu “višegorivosti”: mogli bi da rade sa benzinima i alkoholima.

Sve vrste nadpunjenja srećemo kod dizel motora: sa mehaničkim pogonom kompresora, sa turbo-grupom i sa strujnim nadpunjenjem. Kod sistema visokog nadpunjenja snaga je nekoliko puta veća od snage kod usisnih motora. Stepen kompresije kod dizel motora se bira za uslove sigurnog starta hladnog motora. Te su vrednosti daleko iznad onih po zahtevima ekonomičnog rada. Stepeni kompresije se kreću: od 14 do 18 kod motora sa direktnim ubrizgavanjem; od 17 do

23 kod motora sa vihornim komorama i od 20 do 23 kod motora sa pretkomorama.

Kod motora sa nadpunjenjem ove vrednosti su u proseku niže za četiri jedinice. Radni procesi u dizel motoru traže siromašne smeše. Dim se javlja već kod

smeše koja ima za 30% više vazduha od stehiometrijskog sastava. Zato su četiri i više ventila po cilindru odavno poznati kod dizel motora. Da bi se po celoj radnoj oblasti održao visok stepen punjenja u usisne cevi se samo u izuzetnim prilikama postavlja leptir. (Naprimer, za upravljanje depresijom vazduha kod pneumatskih regulatora na

pumpama visokog pritiska ili kod viševentilskih motora za regulaciju intenziteta

vrtloga). Emisija čestica (PM) sa izduvnim gasovima je najkompleksniji problem

vozila sa dizel motorima, sl. 71 i 72. Najveći izvori čestica i čestičnog zagađenja su goriva i maziva. Potom dolaze razne primese u njima i nečistoće iz vazduha. Prvi ekološki normativi su tretirali "dim" kao problem, a onda se uvidelo da su čestice iz dizel motora samo nosioci termički razloženog i raspadnutog goriva, maziva i primesa iz vazduha.

Page 9: 6-1 Goriva Za Dizel Motore

III. Goriva za dizel motore

123

SL. 71: IZVORI ČESTIČNE EMISIJE (PM) IZ DIZEL MOTORA

SL.72: PROPISI ZA EMISIJU IZ DIZEL MOTORA

U čemu je specifičnost čestične emisije (PM) iz klasičnih (i verovatno

modernih!) dizel motora? Tabela 53 otkriva zašto su čestice iz dizel motora opasne jer se ponašaju kao lebdeći objekti ogromne površine. Pored toga spadaju u grupu higroskopnih materija koje se lako lepe i prodiru u sve delove pluća jer su manje od ljudskih bronhiola (PM5= 0.oo6 mm).

Tabela 53: Klasifikacija čestica Svedeno po težini VRSTA WHO Prečnik,

mm

Brzina leb-

denja,mm/s

Taloženje,

h/m

Difuziona

brzina, mm/s obim broj Kosa PM10 0.01 3 0.09 1.7 x 10-3 1 1 Ćelija PM1 0.001 0.035 7.9 5.3 x 10-3 10 1000 Dizel 0.ooo1 8.6 x 10 -4 323 0.03 100 10 6

Dok smo kod oto motora imali podatak o momentu paljenja smeše to je kod dizel motora velika zagonetka. Pitanje je kako otkriti šta je momenat paljenja i na koji način njime upravljati. Zato su uvedeni postupci prethodnog ubrizgavanja inicijalne količine goriva za paljenje. Posle toga se ubrizgava osnovna količina goriva. Time se smanjuje brutalnost sagorevanja i emisija. Posebno je važno naglo prekidanje dovoda goriva na kraju ubrizgavanja jer se tako eliminiše naknadno ubrizgavanje i dim.

Nadpunjenje ima ulogu podizanja snage, smanjenja potrošnje goriva, dimnosti i količine otrovnih materija u izduvnim gasovima. Kod vojnih, višegorivih dizel motora, nenormalan rad se sprečava pripremom goriva i olakšavanjem paljenja:

Page 10: 6-1 Goriva Za Dizel Motore

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković 124

• kod brodskih motora gorivo se obavezno greje da bi se poboljšao rad pumpe

visokog pritiska,

• kod primene benzina u dizel motorima u komore se stavljaju svećice ili stepen

kompresije podiže ( od 23 do 27),

• kod goriva sa velikim cetanskim brojem treba ili smanjiti stepen kompresije

ili kasnije ubrizgavati gorivo,

• kod primene alkohola i repičinog ulja intervencije su slične kao kod benzina:

svećice u kombinaciji sa nižim stepenom kompresije, ili bez svećica a viši

stepen kompresije itd.

Elektronika je najbliža problemima regulisanja i sprezanja motora, pumpi visokog pritiska i turbo grupa.

EUJ- elektronska upravljačka jedinica, prima informacije od pumpe i većeg broja davača: broj obrtaja motora, položaj komande za gas, temperatura vazduha na

usisu, pritisak vazduha iza kompresora, temperatura vode za hlađenje i td.

EUJ- elektronska upravljačka jedinica upravlja: momentom ubrizgavanja, količinom ubrizganog goriva (jedno ili više predubrizgavanja, glavno ubrizgavanje, a

sve zavisno od režima rada, broja obrtaja i opterećenja), grejačem i startom toplog i hladnog motora, RIG, recirkulacijom izduvnih gasova (eliminiše NOx), turbo grupom, dijagnostičkom jedinicom i tako dalje.

Većina slabosti dizel motora je skoncentrisana na sistem ubrizgavanja goriva. Iskustva iz eksploatacije pokazuju da su najčešće intervencije baš na tome sistemu. Primena elektronike u povećanju pouzdanosti rada sistema ubrizgavanja i regulisanja je zato puna obećanja. Nove radijalne pumpe ekstremno visokih pritisaka (do 2000

bara) sa elektromagnetnim regulacijama brizgača i ostalom elektronskom podrškom već su ušle u serijska vozila, sl. 73. SL. 73: SISTEM NAPAJANJA GORIVOM ZAJEDNIČKOM ŠINOM (Common Rail- CR)

B r i z g a č i Pumpa visokog pritiska

Zajednička cev sa gorivom pod ekstremno visokim pritiskom (CR)