12_msui_otto_priprema_smjese_3_za_predavanje

12. Priprema gorive smjese i paljenje kod Ottovog motora XII-1 Mahalec, Luli, Kozarac: Motori s unutarnjim izgaranjem (2009-09-18)

12_MSUI_Otto_priprema_smjese_3_za_predavanje.doc

12. PRIPREMA GORIVE SMJESE I PALJENJE KOD OTTOVOG MOTORA

Za dobro izgaranje raspodjela koliine smjese i bogatstvo smjese po pojedinim cilindrima i u uzastopnim procesima motora moraju biti to ujednaeniji. Gorivo mora biti raspreno u to vei broj sitnih kapljica jer je tada njegovo isparavanje bre, mijeanje sa zrakom je bolje i smjesa u cilindru je homogenija. Ove zahtjeve najbolje ispunjavaju ureaji za ubrizgavanje goriva s elektronikom regulacijom bogatstva smjese, koji mogu uzeti u obzir i mnotvo drugih parametara koji utjeu na rad motora.

Prema mjestu, razlikujemo dva osnovna naina pripreme smjese: stvaranje gorive smjese izvan cilindra: kod rasplinjaa ili uobiajenih ureaja za

ubrizgavanje benzina stvaranje gorive smjese u samom cilindru: kod motora s izravnim ubrizgavanjem

benzina u cilindar. U obadva sluaja je zajedniko to to je goriva smjesa u cilindru ve gotova u trenutku preskakanja elektrine iskre.

Sami ureaji za pripremu gorive smjese kod Ottovog motora se dakle mogu podijeliti na:

rasplinjae ureaje za ubrizgavanje goriva.

Dobru kontrolu omjera goriva i zraka u smjesi, u cijelom radnom podruju motora, omoguuju samo ureaji za ubrizgavanje s elektronikom regulacijom omjera goriva i zraka.

12.1. RASPLINJAI Na slici 12.3. prikazana je osnovna shema usisnog sustava s rasplinjaem, s ucrtanom promjenom tlaka kod potpuno otvorene i kod pritvorene zaklopke. Gorivo se u rasplinjau izvlai ejektorskim djelovanjem (slika 12.1.) u suenom dijelu usisne cijevi koji se naziva difuzorom, te se mijea sa zrakom. Promjena snage motora vri se priguivanjem usisa tj. otvaranjem i zatvaranjem zaklopke (slika 12.2.), pri emu se bitno mijenja presjek strujanja, protok, brzina strujanja i tlak. Na slici su ucrtane promjene tlaka za otvorenu i pritvorenu zaklopku.

Slika 12.1. Princip rada rasplinjaa. Slika 12.2. Promjene poloaja zaklopke.



Slika 12.3. Shema usisne cijevi s rasplinjaem. Kod otvorene zaklopke brzina strujanja u cijevi je velika, tlak pd u grlu difuzora je dovoljno nizak za izvlaenje goriva (1). U praznom hodu je zaklopka zatvorena i potlak u grlu je nedovoljan za izvlaenje goriva. Meutim, tlak neposredno iza zaklopke je nizak (crtkano) pa se ba tu dovodi gorivo (2). UOITE: s otvaranjem zaklopke raste protok te pritom tlak pd u difuzoru opada, a tlak pus iza zaklopke raste!

Slika 12.4. Elementarni rasplinja i njegovi glavni elementi. Gorivo se iz komore s plovkom (1) za odravanje konstantne razine, dovodi pomou cijevi (2) kroz sapnicu (3) u grlo difuzora (4), tamo se raspruje i mijea sa zrakom. Regulacija protoka vri se pritvaranjem zaklopke (5). Desno: broj sapnice = dg u stotinkama mm, npr. sapnica broj 125 ima promjer 1.25 mm.



ZAHTJEVI na rasplinja: pouzdan rad motora niska potronja goriva kod djelominog optereenja ( > 1) i

najvea mogua snaga kod punog optereenja motora ( < 1) priprema smjese koja daje nisku tetnu emisiju ispuha.

Elementarni rasplinja ne moe ispuniti ove zahtjeve!

1

0 presjek strujanja 100%

Idealni rasplinja Elementarni rasplinja

(ge, min)

(Pe, max)

BOGA

TA

smjes

a SI

ROMA

NA

smjes

a

Slika 12.5. Znaajke elementarnog i idealnog rasplinjaa.

Razlozi: Potlak u grlu difuzora koji slui za izvlaenje goriva, raste s poveanjem brzine protoka. Kod velikog protoka je tlak pd u difuzoru nizak pa je gustoa zraka manja1, dok je gustoa tekueg goriva koje izlazi u difuzor nepromijenjena. Zbog toga kod velikog protoka smjesa sadri previe goriva prebogata je (slika 12.5.). Promotri li se znaajka elementarnog rasplinjaa, vidi se da je ona upravo suprotna od znaajkama idealnoga. Zbog toga se elementarnom rasplinjau dodaju ureaji za popravljanje njegovih znaajki:

Elementarni rasplinja + dodatni ureaji = stvarni rasplinja

Slika 12.6. Shema ureaja za napajanje Ottovog motora gorivom pomou rasplinjaa: 1 spremnik goriva, 2 dobavna pumpa, 3 filtar goriva, 4 rasplinja, 5 usisna cijev. 1 Pad gustoe s opadanjem tlaka proizlazi iz jednadbe stanja plina: RTpv = , odakle je gustoa zraka:

RTp

v== 1 .



I. Podjela rasplinjaa prema smjeru strujanja:

uzlazni (slika 12.4., povijest) silazni (najei) kosi horizontalni.

II. Podjela prema nainu doziranja goriva:

rasplinjai s komorom plovka (najei ali nepogodni za rad motora u raznim poloajima)

membranski rasplinjai (pogodni za rad motora u raznim poloajima: rune motorne pile, zrakoplovi).

III. Podjela prema presjeku difuzora:

s konstantnim presjekom difuzora s promjenjivim presjekom difuzora.

Slika 12.7. Rasplinjai prema smjeru strujanja: silazni (lijevo), kosi (u sredini) i horizontalni.

UREAJI RASPLINJAA: 1. ureaj za odravanje konstantne razine goriva 2. sustav glavne sapnice s ureajem za korekciju bogatstva smjese 3. ureaj za rad motora na praznom hodu 4. ureaj za obogaivanje pri naglom ubrzavanju motora 5. ureaj za hladni start.

Prednosti rasplinjaa: + jednostavno odravanje + pouzdan rad.

Nedostaci rasplinjaa: ne moe dati optimalnu smjesu u cijelom radnom podruju motora ne moe prilagoditi smjesu radnom stanju motora ni priblino tako dobro kao

ureaji za regulirano ubrizgavanje

znatno su vee varijacije bogatstva smjese po cilindrima zaleivanje po hladnu i vlanu vremenu.



Usprkos prorauna koji su razvijeni naknadno, da bi posluili kao teorijsko objanjenje zbivanja u rasplinjau, automobilski je rasplinja na svom vrhuncu, prije nego to ga je istisnulo elektroniki regulirano ubrizgavanje goriva, bio pravi primjer dugotrajnog empirijskog razvoja. On se moe optimalno izvesti samo za odreeno atmosfersko stanje i to za jedno vrlo usko radno podruje, a u svim dugima podrujima rada motora rasplinja funkcionira tako da motor samo vie ili manje zadovoljavajue radi. Tako je npr. kod promjene tlaka i temperature zraka prije utrke, bila uobiajena i promjena sapnica za benzin u rasplinjau. Podesiti etverocilindarski motor s etiri rasplinjaa (po svaki za jedan cilindar) da mirno i ravnomjerno radi u praznome hodu, bila je prava umjetnost. Podeavanje smjese goriva i zraka (slino vijku 4 na slici 12.8.) na motociklu od 250 cm3 pri usponu na 2.000 m nadmorske visine, bilo je neizbjeno da se motor ne bi gasio kod prihvaanja optereenja.

Slika 12.8. Dvostruki rasplinjai Weber - prokuani recept za brzo poveanje snage automobilskih motora sve do sredine sedamdesetih godina prologa stoljea. Ovdje tri Weberova horizontalna dvostruka rasplinjaa napajaju 6-cilindarski redni motor automobila Jaguar E Roadster iz 1960-ih godina.

Slika 12.9. (1.30.)2 PRAZNI HOD: ureaj za rad neoptereenog motora. (1) glavna sapnica; (2) sapnica za prazni hod; (3) sapnica za dodatni zrak na praznom hodu; (4) vijak za podeavanje bogatstva smjese na praznom hodu; (5) zaklopka za snagu (priguivanje usisa);

2 U zagradama je broj slike u knjizi: Jeras, D.: Klipni motori: ureaji, kolska knjiga Zagreb, 1992.



(6) poluga osovinice zaklopke (spojena na pedalu gasa); (7) vijak za naslon zaklopke (za podeavanje brzine vrtnje u praznom hodu).

Slika 12.10. (1.27.) GLAVNA SAPNICA (2) s ureajem za korekciju bogatstva smjese. (1) komora plovka; (2) glavna sapnica; (3) kompenzator za smanjivanje bogatstva smjese; (4) sapnica za dodatni zrak; (5) cijev za mijeanje; (6) izlaz emulzije benzina i zraka; (7) difuzor; (8) zaklopka za snagu (za priguivanje usisa).

12.2. UREAJI ZA UBRIZGAVANJE BENZINA Zaetci mehanikog ubrizgavanja seu u doba prije Prvog svjetskog rata. Prva mu je primjena mu bila na motorima zrakoplova. Kasniji je razvoj potvrdio opravdanost ovog izbora jer, za razliku od rasplinjaa, ureaj nije osjetljiv na poloaj zrakoplova, brzo reagira na promjene optereenja i jednostavna je korekcija bogatstva smjese s poveanjem visine. Ubrzo se mehaniko ubrizgavanje poelo primjenjivati i kod sportskih automobila gdje su opet dole do izraaja prednosti tonijeg doziranja goriva po cilindrima, to je rezultiralo istovremenim smanjenjem potronje goriva i poveanjem snage motora. Kod 2-taktnih Ottovih motora kasnijim se poetkom ubrizgavanja goriva izbjegava gubitak smjese u ispuh, pri ispiranju cilindra.

Osnovu mehanikih ureaja inila je klipna pumpa za ubrizgavanje poznata od Dieselovih motora. Meutim, benzin za razliku od dizelskog goriva nema potrebnu mazivost i ima malu viskoznost pa je ove nedostatke trebalo rijeiti konstrukcijskim izmjenama pumpe. Zbog niskog vrelita benzina vea je i opasnost pojave parnih epova u zagrijanim vodovima goriva. Kod automobilskih je motora tlak ubrizgavanja u usisnu cijev (za serijske motore) iznosio od 2 do 30 bar, a izravno u cilindar (za trkae motore) 80 do 100 bar. U Europi su se ovakvi ureaji proizvodili priblino do kraja 1960-ih godina, a najpoznatiji su proizvoai bili Lucas, Bosch, Kugelfischer i Spica.



Slika 12.11. Shema mehanikog ureaja za ubrizgavanje benzina Bosch u automobilu Mercedes-Benz 230 SL iz 1963. godine. Brizgaljka trca mlaz goriva (15 bar) na usisni ventil kao i kod dananjih ureaja. Oznake: 1 spremnik goriva, 2 dobavna pumpa goriva, 3 filtar za gorivo, 4 visokotlana pumpa za ubrizgavanje, 5 brizgaljka, 6 osjetnik temperature rashladne vode, 7 vod dodatnog zraka, 8 pedala gasa, 9 poluje gasa, 10 usisna cijev sa zaklopkom, 11 prekida elektropokretaa, 12 elektromagnet za obogaivanje smjese, 13 elektromagnetski ventil za obogaivanje smjese kod pokretanja motora, 14 relej elektromagneta za obogaivanje smjese, 15 vremenski termoprekida u optoku rashladne vode, 16 vremenski prekida, 17 relej elektromagnetskog ventila za pokretanje motora, 18 termoprekida u optoku rashladne vode. (ATZ 6/1963)



Poetkom 1970-ih je tvrtka Bosch poela proizvoditi ureaj K-Jetronic3, koji je dodue takoer bio mehaniki ali je gorivo na tlak ubrizgavanja od priblino 3 bar dobavljala elektrina pumpa a svi ostali bitni elementi ureaja su ve bili pripremljeni za sustav elektronike regulacije. K-Jetronic je stalno ubrizgavao gorivo pred usisni ventil u usisnu cijev a u cilindar ga je uvlaila struja usisavanoga zraka. Posebnim protokomjerom mjerila se koliina zraka. Dodavanjem osjetnika koliine kisika u ispunoj cijevi, -sonde, i elektronikog regulacijskog sklopa, Bosch je nainio svoj prvi elektroniki regulirani serijski proizvedeni ureaj KE-Jetronic4. Time je nastupilo doba ureaja s elektronikom regulacijom omjera goriva i zraka u usisavanoj smjesi. Tvornica Bosch je razvila itav niz ovakvih ureaja, najprije bez a potom sa -sondom. Paralelno su razvijani i elektroniki ureaji za paljenje. Vrhunac takvog puta danas predstavljaju ureaji za upravljanje radom cjelokupnog motora, u kojima su integrirani ureaji za ubrizgavanje, za paljenje i za reguliranje tlaka prednabijanja, kao i posebne funkcije za nadgledanje sigurnosti pogona motora. Ovakav nain upravljanja radom motora naziva se motor management. Jedan od primjera je Bosch Motronic. Ureaji za ubrizgavanje benzina mogu se podijeliti prema mjestu ubrizgavanja na:

o ubrizgavanje u usisnu cijev o ubrizgavanje izravno u cilindar

a prema vrsti ureaja na:

o mehaniko ubrizgavanje (nema elektronike) o elektroniko ubrizgavanje (elektronika upravlja radom ureaja) o motor management ili upravljanje radom cjelokupnog motora (elektronika

upravlja radom ureaja za ubrizgavanje, paljenje, prednabijanje i proiavanje ispunih plinova te nadgleda sigurnost pogona motora).

Kronoloki razvitak ureaja za pripremu gorive smjese dan je u tablici 12.1. Svi Ottovi motori s ubrizgavanjem goriva danas imaju koncepcijski meusobno vrlo sline ureaje s elektrinom pumpom za gorivo i elektronikom regulacijom, osim zrakoplovnih koji imaju ureaje s mehanikom klipnom pumpom.

Elektroniki upravljani (regulirani) ureaji za ubrizgavanje benzina sastoje se od dijelova za dobavu goriva i ubrizgavanje, mjernih osjetnika, elektronikog sklopa i raunala. Raunalo regulira omjer goriva i zraka, mijenjajui koliinu ubrizgavanoga goriva, pomou povratne veze koju ini osjetnik koliine kisika u ispunim plinovima lambda-sonda. Cilj regulacije je to toniji omjer goriva i zraka, radi manje sirove tetne emisije ispunih plinova.5

Vrste ubrizgavanja prema broju brizgaljki: o single point (jedna brizgaljka za sve cilindre) o multi point (svaki cilindar ima svoju brizgaljku)

3 Slovo K oznaava kontinuirano ubrizgavanje. 4 KE - Kontinuirano ubrizgavanje s Elektronikom regulacijom. 5 Dananje stroge norme (ECE R-83.03, Euro 3) o doputenoj tetnoj emisiji ispunih plinova Ottovih motora

mogu se na sadanjem stupnju razvoja zadovoljiti jedino upotrebom trokomponentnog katalizatora (smanjuje tri komponente: NOx, CH i HC). Katalizator pak treba bezolovni benzin i stehiometrijsku smjesu, pri emu omjer goriva i zraka treba odravati u vrlo uskim granicama: %200,1



prema trenutku ubrizgavanja: o kontinuirano o grupno (npr. po dva cilindra istovremeno) o sekvencijalno (za svaki cilindar posebno).

Najtonija i najujednaenija raspodjela goriva po cilindrima postie se sekvencijalnim ubrizgavanjem.

Slika 12.12. Ubrizgavanje goriva u usisni kanal: multi point (lijevo) i single point (u sredini). Ubrizgavanje izravno u cilindar (desno). Koliinu ubrizgavanoga goriva odreuje elektroniki upravljaki ureaj na temelju signala o radnim parametrima koje alju osjetnici smjeteni na motoru. Oznake: 1 - gorivo, 2 - zrak, 3 - zaklopka, 4 - usisna cijev, 5 - brizgaljka, 6 - motor.

Slika 12.13. Ubrizgavanje s prekidima (sekvencijalno). Matrica podataka vremena ubrizgavanja goriva prikazana je plohom: t vrijeme ubrizgavanja, n brzina vrtnje, - kut zaklopke u usisnoj cijevi, odnosno poloaj pedale gasa. Krivulja 1 odgovara punom optereenju motora i priblino prati krivulju stupnja punjenja, odnosno najveeg momenta motora. Krivulja 2 Predstavlja rad motora pri najveoj brzini vrtnje, od najmanjeg optereenja (na lijevoj strani) do najveeg (desno). Toke plohe definirane su vornim tokama za referentno atmosfersko stanje i pohranjene u memoriju raunala. Vrijeme ubrizgavanja u radnoj toki T raunalo odreuje interpolacijom izmeu vrijednosti u rubnim tokama (a, b, c, d) te ih dodatno korigira prema podacima dobivenim od osjetnika radnih parametara motora.

Prednosti: + velika preciznost doziranja goriva u svim moguim uvjetima rada motora

(mogue je uzeti u obzir itav niz utjecajnih faktora)



+ jedino uz pomo ovih ureaja i katalizatora mogue je ispuniti dananje stroge propise o istoi ispunih plinova automobilskih Ottovih motora

+ na vrlo profinjen nain se moe ostvariti sigurnost pogona (zatita motora od havarije i osiguravanje mobilnosti vozila u sluaju otkazivanja pojedinih podsustava ureaja, prelaskom na sigurnosni nain rada).

Nedostaci: odravanje trai posebnu opremu i kolovani personal usprkos velikog poveanja pouzdanosti i servisnih intervala, korisnik vozila u

najveoj mjeri ovisi o ovlatenom servisu (prikljuenje na upravljako raunalo mogue je jedino uz pomo posebnog proizvoaevog raunalskog ureaja putem za sada nestandardnog prikljuka i posebnog softwarea).

12.3. ELEKTRONIKO UPRAVLJANJE RADOM MOTORA Kod elektronikog upravljanja radom cjelokupnog motora (elektroniki motor management) centralno upravljako raunalo upravlja ubrizgavanjem goriva, paljenjem, nabijanjem, recirkulacijom ispunih plinova (AGR), a esto su ugraene i funkcije koje osiguravaju sigurnost pogona motora (npr. sustav osjetnika detonacije (vidi sliku 12.14.) koji u sluaju potrebe smanjuje pretpaljenje ili ak prekida dovod goriva, ili sustav za zatitu od pregrijavanja koji smanjuje snagu motora iskopavanjem pojedinih cilindara itd.). Kod osobnih automobila te kamiona i autobusa, posebno glavno raunalo vodi brigu o sigurnosti upravljanja vozilom (npr. kod sustava ESP Electronic Stability Programme) pa su tada funkcije za upravljanje motorom podreene tom glavnom raunalu. Kod pojave nestabilnosti, npr. kod zanoenja vozila uslijed prevelike brzine i proklizavanja kotaa na poledici u zavoju, vozilo se stabilizira ne samo ciljanim koenjem pojedinih kotaa nego je vrlo djelotvorna mjera i iskopavanje paljenja kojim se postie trenutno koenje motorom.

Slika 12.14. Elektroniko upravljanje paljenjem i nabijanjem motora, s osjetnikom detonacije. 1 - usis zraka, 2 - kompresor, 3 - turbina, 4- ispuni plinovi, 5 - regulacijski ventil (Waste Gate), 6 - osjetnik detonacije, 7 - regulacijski ventil, 8 - upravljaki ureaj (raunalo), 9 -



bobina. SIGNALI: a - poloaj zaklopke za snagu, b - tlak u usisnoj cijevi, c - signali detonacije, d - impulsi za paljenje, e - temperatura motora, f - poloaj regulacijskog ventila, g - trenutak paljenja (oKV prije GMT). ZADAA: Izbjegavanje detonacije kod svih optereenja motora, smanjivanjem kuta pretpaljenja (tijekom izvjesnog broja ciklusa - drugaije za svaki cilindar - a potom se pretpaljenje postupno vraa na prvobitnu vrijednost; djeluje odmah) i smanjivanjem tlaka nabijanja (tako da se ispuni plinovi putaju pored turbine pa se smanjuje snaga za pogon kompresora).

Normalno izgaranje

Detonantnoizgaranje

Slika 12.15. Osjetnik detonacije (lijevo) i njegovi signali (desno). Osjetnik detonacije (njem. Klopfsensor) izveden je kao irokopojasni osjetnik ubrzanja (vlastita frekvencija titranja iznad 25 kHZ). SIGNALI osjetnika detonacije u ovisnosti o vremenu: a - tlak u cilindru, b - proieni signal tlaka, c - signal osjetnika detonacije. Signal osjetnika detonacije stalno se usporeuje s pohranjenim signalima normalnog izgaranja.

ECU (Electronic Control Unit)(raunalo)

Gorivo(S < 50 mg/kg)

Zrak

Mjeraprotokazraka

-sonda

MOTOR

Katalizatorblizu motora

Ispuni plinovi

Radni parametri motora(naponski signali osjetnika)

-sondaza kontroluradakataliaztora

OBD (On-Board Diagnose)(ugraena automatska dijagnostika)

Ureaj zapaljenje

Slika 12.16. Osnovna shema elektronikog ureaja za upravljanje radom motora koji ispunjava kriterije tetne emisije Euro-3: ubrizgavanje goriva s regulacijskim krugom -sonde i paljenje. (Euro 3 je na snazi od 2000. g.)



Jedan od prvih vrlo poznatih sustava za upravljanje radom motora je Motronic tvornice Bosch koji u najnovijoj verziji moe upravljati nizom funkcija: elektroniki regulirano ubrizgavanje + paljenje + nabijanje + AGR + ... Svaka od ovih funkcija (ubrizgavanje, paljenje, tlak nabijanja, % AGR, ...) prikazana je 3D-plohom, odnosno matricom u koordinatnom sustavu (x, y, z = brzina vrtnje, optereenje motora, vrijednost funkcije), poput one na slici 12.13. Te matrice predstavljaju osnovne vrijednosti koje odgovaraju normalnom radu motora pod standardnim atmosferskim uvjetima, a upravljako raunalo ih dodatno korigira na temelju signala koje mu alju osjetnici ugraeni u motor i u vozilo. U sluaju kvara nekog od elemenata sustava uza upravljanje radom motora, raunalo automatski prebacuje motor na sigurnosni nain rada sa smanjenom snagom, tako da se vozilo jo moe sigurno dovesti do servisne radionice. Kao upozorenje vozau, na ploi s instrumentima se tada pali posebna upozoravajua lampica.

Slika 12.17. Bosch Motronic M5 s dvije -sonde i katalizatorom blizu motora (da bre dostignu radne temperature) i ugraenom dijagnostikom. 1- spremnik aktivnog ugljena (za hvatanje benzinskih para), 2 zaporni ventil, 3 ventil za regeneriranje ugljena svjeim zrakom, 4 regulator tlaka goriva, 5 elektromagnetska brizgaljka, 6 upravljaki tlani ventil za AGR, 7 bobina, 8 osjetnik poloaja bregastoga vratila, 9 pumpa sekundarnoga zraka, 10 ventil sekundarnoga zraka, 11 maseni mjera protoka zraka s uarenom niti, 12 elektronika upravljaka jedinica (raunalo), 13 osjetnik poloaja zaklopke (vezane na pedalu gasa), 14 izvrni lan za prazni hod, 15 osjetnik temperature zraka, 16 AGR-ventil (proputa dio ispunih plinova natrag u usis), 17 filtar goriva, 18 osjetnik detonacije, 19 osjetnik brzine vrtnje, 20 osjetnik temperature motora, 21 - -sonda, 22 na prikljuak dijagnostikog ureaja, 23 upozoravajua aruljica, 24 diferencijalni osjetnik tlaka, 25 elektrina dobavna puma u spremniku goriva.



Slika 12.18. etveroventilski motor Opel 2.0/16V. Lijevo: brizgaljka s dva mlaza. Desno: usisna grana s rezonantnim spremnikom i cjevovodom za snabdijevanje brizgaljki gorivom (strelica). (MTZ 10/1988)

Slika 12.19. Problemi koji utjeu na koliinu goriva koja ulazi u cilindar Ottovog motora (Shell Lexikon 4, ATZ/MTZ 7/8, 1995). Rjeenje bi moglo biti u razvoju ureaja za ubrizgavanje s regulacijom faktora zraka za svaki cilindar posebno.



Tablica 12.1. Razvitak ureaja za pripremu smjese i paljenje

Priprema smjese Paljenje

1.

Rasplinja (19. st.)

Magnetsko paljenje (19. st.) (manji motocikli, zrakoplovi): rotirajui permanentni magnet nisko / visokonaponski svitak (transformator) mehaniki prekida paljenja ("platine") nepomina toka paljenja razvodnik paljenja svjeica Baterijsko paljenje (19. st.) (automobili, vei motocikli): akumulator razvodnik s

mehanikim prekidaem ("platinama)" pomak toke paljenja:

centrifugalnim i vakuumskim regulatorom bobina (transformator, 12 ... 15 kV) svjeica

2. Neregulirano ubrizgavanje u usisnu cijev pred usisni ventil (poetkom 1970-ih) (Bendix; Bosch K- ,L-Jetronic; Lucas; Marelli; ... )

Razne varijante VISOKONAPONSKIH ureaja: razvodnik s mehanikim prekidaem (po. 1960-ih) razvodnik s beskontaktnim prekidaem (~1980.) visokonaponska bobina napon na svjeici: ~ 30 ... 40 kV

3. Elektroniki REGULIRANO ubrizgavanje (poetkom 1970.-ih): s -sondom u ispunoj cijevi i KATalizatorom ("regulirani

katalizator") (Bosch Jetronic: KE, LH, ...) Jednostavnija varijanta (u poetnom periodu):

neregulirano ubrizgavanje ili rasplinja te neregulirani oksidacijski katalizator

(sredinom 1970-ih, u vozilima za USA)

Poboljanja: sloena ploha kuta pretpaljenja (elektronika):

4. Elektroniko UPRAVLJANJE RADOM MOTORA (sredinom 1980-ih) (ubrizgavanjem goriva + paljenjem + nabijanjem + nadgledanje sigurnosnih funkcija) Paljenje: nema razvodnika paljenja: svaka svjeica ima svoju bobinu (posebno ili u

zajednikom bloku), primjer: Bosch Motronic 5. EU od 1.1.2000. (Euro 3):

nadgledanje rada katalizatora (dodatna -sonda) ugraena automatska dijagnostika OBD (engl. On-Board Diagnose)

Neregulirano mehaniko ubrizgavanje klipnom pumpom (1936.) u cilindar ili u usisnu cijev ispred ventila (npr. Bosch, Kugelfischer)



12.4. UREAJI ZA PALJENJE Baterijski ureaj za paljenje sastoji se od elektrine baterije, bobine, prekidaa paljenja i razvodnika paljenja, slika 12.20. Dok je prekida paljenja zatvoren, struja iz akumulatora tee kroz primarni svitak i elektrina energija se pohranjuje u elektromagnetskom polju svitka. Kondenzator C je prazan jer su njegovi krajevi kratko spojeni zatvorenim kontaktima prekidaa. Kada brijeg na osovini razvodnika otvori prekida paljenja, primarni strujni krug se brzo prekida i napon u njemu naglo pada na nulu. U tom kratkom trenutku bobina djeluje kao transformator te se u sekundarnom svitku inducira visoki napon (12 15 kV kod ispravnog i dobro odravanog ureaja) koji se s kontakta 4 preko rotirajueg kontakta u razvodniku paljenja odvodi na svjeicu S. Broj bregova osovine razvodnika jednak je broju cilindara motora. U trenutku otvaranja prekidaa paljenja primarni strujni krug se prebacuje na kondenzator C koji se puni te se tako smanjuje iskrenje (troenje) kontakata prekidaa. Ukoliko se probije izolacija u kondenzatoru, prekida paljenja ne moe prekinuti primarni strujni krug pa se ne inducira nikakav napon u visokonaponskom svitku.

Slika 12.20. Shema baterijskog ureaja za paljenje.

2

1

3 4

5

6

9

7

88

P

Slika 12.21. Baterijski ureaj za paljenje: 1 akumulator, 2 glavni elektrini prekida (brava na volanu), 3 bobina, 4 razvodnik paljenja s prekidaem P, 5 kondenzator, 6 vakuumski regulator (pod djelovanjem podtlaka pomie toku paljenja), 7 rotor razvodnika (razvodi visoki napon na svjeice pojedinih cilindara), 8 visokonaponski kabeli, 9 svjeice. Podtlak 10 se dovodi iza zaklopke snage u usisnoj cijevi u vakuumski regulator koji poveava kut pretpaljenja na praznom hodu i kod malog optereenja pri niskoj brzini vrtnje.

10

nKV / 2 pogon



Razvodnik dobiva pogon od radilice motora. Kod 4-taktnog motora brzina vrtnje osovine razvodnika jednaka je polovici brzine vrtnje radilice.

Pomak toke paljenja. Zadaa sklopa razvodnika paljenja je razvoditi visoki napon, koji u trenutku prekida primarnog strujnog kruga (prekidaem P na slici 12.20.) dolazi iz bobine, do svjeica pojedinih cilindara. Trenutak prekida primarnog strujnog kruga, nazvan tokom paljenja, treba odrediti tako da bude optimalan za proces izgaranja u cilindru (vidi poglavlje 11.). Kut preskakanja iskre na svjeici (KV prije GMT) naziva se kutem pretpaljenja6 ili kutem paljenja. Kod klasinog baterijskog sustava (slika 12.20.) sklop razvodnika zbog toga sadri centrifugalni regulator i vakuumski regulator za pomicanje toke paljenja. Naime, brzina izgaranja gorive smjese pri najveem punjenju cilindra je priblino konstantna. To znai da izgaranje traje priblino jednako dugo bez obzira na brzinu vrtnje motora n. Da bi teite izgaranja uvijek bilo u optimalnom poloaju za proizvodnju rada (10KV iza GMT), pri poveavanju brzine vrtnje izgaranje treba zapoeti sve ranije. Prvi mehaniki razvodnici imali su samo centrifugalni regulator, koji je uzimao u obzir samo poveanje brzine vrtnje. Kasnije je dodan i vakuumski regulator, kojim je uzimana u obzir i promjena optereenja motora (punjenja cilindra). Dananji elektroniki ureaji za paljenje imaju u svojoj memoriji pohranjene unaprijed definirane vrlo komleksne mape kuta pretpaljenja kojima se uzimaju u obzir i drugi parametri rada motora, te omoguuju vrlo fino prilagoavanje toke paljenja zahtjevima procesa u cilindru motora. Npr. osjetnik detonacije ugraen u blok motora alje signal koji omoguuje detektiranje pojave detonantnog izgaranja, pa upravljaki elektroniki ureaj kod pojave detonacije pomie toku paljenja, a u sluaju potrebe i iskljuuje ubrizgavanje goriva.

Slika 12.22. Lijevo: znaajka kuta pretpaljenja mehanikog regulatora paljenja. Linearnu promjenu kuta pretpaljenja s brzinom vrtnje n daje centrifugalni regulator, a vakuumski tu istu znaajku samo mnoi s faktorom optereenja motora. Desno: znaajka kuta pretpaljenja elektronikog sustava paljenja.

6 Kut pretpaljenja jer se mjeri u KV prije GMT.



Visokonaponski ureaji za paljenje rade u naelu na istom principu kao i baterijski, samo to su funkcije mehanikog prekidaa i razvodnika paljenja preuzeli elektroniki sklopovi. Glavne prednosti u odnosu na baterijski ureaj s mehanikim prekidaem su znatno vei napon na svjeici (preko 30 kV) i vea energija iskre (60 120 mJ) pa je paljenje osigurano i u loim vremenskim uvjetima (kia), odnosno kod zanemarenog odravanja (istroene elektrode svjeica, loi visokonaponski kablovi itd.).

Slika 12.23. Slika baterijskog potpuno elektronikog ureaja za paljenje, bez razvodnika paljenja i bez pokretnih dijelova. Poloaj toke paljenja mijenja se elektronikim upravljakim ureajem (ECU) koji ujedno upravlja i ureajem za ubrizgavanje goriva.

Slika 12.24. Razvoj ureaja za paljenje tijekom vie od stotine godina: od magnetskog induktora do posebne bobine za svaku svjeicu (bobina je nataknuta izravno na svjeicu)..



LITERATURA: [1.] Kraftfahrtechnisches Taschenbuch / Bosch, 23. Aufl., Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4. [2.] Kraftfahrtechnisches Taschenbuch / Bosch, 21. Aufl., VDI-Verlag, 1991, ISBN 3-18-419114-1. [3.] Ottomotor-Management / Bosch, 1. Aufl. - Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg, 1998,

ISBN 3-528-03877-2. [4.] Zndung, Technische Unterrichtung, Bosch, 1987 722 004. [5.] Grohe, H.: Otto- und Dieselmotoren, 12. berarbeitete Auflage. Vogel Buchverlag, 2000, ISBN 3-8023-

1826-9. [6.] Grzinger, H.: Die Benzineinspritzung des 230 SL-Motors von Daimler Benz, ATZ 6/1963, 166-169. [7.] Htten H.: Schnelle Motoren seziert und frisiert. 6. Aufl., Verlag Richard Carl Schmiddt & Co.

Braunschweig, 1977, ISBN 3-87708-060-10. [8.] Jeras D.: Klipni motori: ureaji. kolska knjiga Zagreb, 1992., ISBN 86-03-00825-6. [9.] Judge A. W.: Carburettors and Fuel Injection Systems, Chapman and Hall Ltd, London 1969, SBN 412

01030 5. [10.] Pierburg A.: Vergaser fr Kraftfahrzeugmotoren. VDI-Verlag, Dsseldorf, 1970. [11.] Sass, F.: Geschichte des deutschen Verbrennungsmotorenbaues von 1860 bis 1918, Springer-Verlag, Berlin

Gttingen Heidelberg, 1962 [12.] Windsor-Smith, P.: Engines, International Design Review, Automobile Engineer, 14 May 1965, 210-221.

12_msui_otto_priprema_smjese_3_za_predavanje

Documents