I. TEORIJA MOTORA SUI 1. Opisati Ottov Ottov//Dieselov Dieselov princip princip rada kod 4-taktnih motora motora SUI. Otto:: Princip rada je paljenje smjese goriva i zraka vanjskim izvorom energije Otto odnosno električnom iskrom. Četverotaktni oto motor ima 4 takta. Prvi takt je usis smjese. Kretnjom klipa iz GMT-a prema DMT-u otvara se usisni ventil koji se zatvara nešto prije dolaska klipa u DMT-u. Slijedi drugi takt (kompresija). Kretnjom klipa iz DMT-a prema GMT-u klip komprimira smjesu koja se zapaljuje nekoliko stupnjeva prije GMT-a. Kod oto motora svjećica zapaljuje smjesu zraka i benzina. Treći takt t akt je radni takt (ekspanzija). Klip se giba iz GMT-a prema DMT-u eksplozijom nastalom zapaljivanjem smjese. Nešto prije DMT -a otvara se ispušni ventil i klip svojim gibanjem prema GMT-u istiskuje izgorenu smjesu izvan cilindra. Nešto prije GMT -a
otvara se usisni ventil koji dodatno pospješuje ispiranje cilindra. Dolaskom klipa u GMT-a zatvara se ispušni ventil i završava ispušni takt, te proces počinje ispočetka. Diesel: Princip rada dizel motora zasniva se na samozapaljenju dizel goriva. Odvija se Diesel: u 4 takta: usisavanje, kompresija, izgaranje-ekspanzija,ispuhivanje. U cilindru se usisava čisti zrak, i u taktu kompresije dovodi u stanje visoke temperature. Pri kraju kompresije u takav zrak se ubrizgava fino raspršeno dizel gorivo pomoću pumpe visokog tlaka. Dizel gorivo u dodiru sa zagrijanim zrakom se samozapali. Kod ispuha jedan dio plinova izlazi van dok ostatak ostatak klip izbacuje gi bajući bajući se od DMT-a prema GMT-u. 2. Opisati rad 2-taktnog Ottova/Dieselova Ottova/Dieselova motora SUI. Cijeli ciklus se odvija u dva takta tj. jedan okretaj koljenastog vratila. Taktovi su kompresija i ekspanzija za izmjenu radne tvari nisu mu potrebni dodatni taktovi već se izmjena obavlja u dijelu taktova ispred i iza DMT. Usisavanje i ispuhivanje se obavlja kroz otvore na cilindru u blizini DMT. Ulogu razvodnog mehanizma ima sam klip. Prvi takt je izgaranje i ekspanzija. Pod tlakom plinova klip se giba od GMT prema DMT. Pri kraju takta ispred DMT gornji brid klipa otvara ispušni otvor i plinovi zbog relativno velikog tlaka velikom brzinom izlaze iz cilindra. Daljnjim kretanjem brid klipa otvara i otvor spojnog kanala. Od zatvaranja otvora usisnog kanala donjim bridom klipa pa do otvaranja otvora otvora spojnog kanala radna tvar je u karteru komprimirana i zbog tog nadtlaka ulazi u cilindar. Posebnim oblikom čela klipa usmjerava se radna tvar tako da ispunjava radni prostor cilindra i ispred sebe istiskuje izgorjele plinove iz cilindra. Za vrijeme opisane i zmjene radne tvari istodobno je
otvoren otvor ispušnog kanala i otvor spojnog kanala. Za vrijeme izmjene radne tvari otvor usisnog kanala je zatvoren tijelom klipa. Drugi takt odvija se pri gibanju klipa od DMT do GMT. Klip svojim gornjim bridom
zatvara otvor spojnog kanala, a zatim i otvor ispušnog. Od tog trenutka pa do GMT komprimira se radna tvar. To gibanje klipa uvjetuje podtlak u karteru od trenutka zatvaranja otvora spojnog kanala gornjim bridom pa sve do trenutka otvaranja usisnog
kanala donjim bridom klipa. Zbog podtlaka će napustiti usisivanja svježe radne tvari u karter motora. Ispred GMT dolazi do paljenja ili s amozapaljenja goriva. Njegovo
izgaranje obavi se djelomično do GMT, a ostali dio iza GMT. Oslobođena toplina j e uzrok je velikog porasta tlaka i njegovim djelovanjem na klip započinje novi radni ciklus. Dvotaktni motori mogu biti oto i dizel. Kod oto motora paljenje smjese je iskrom, a kod dizel motora samo zapaljenjem ubrizganog dizel goriva
električnom
1
3.
Što je to takt kompresije i kada započinje/završava, te što takt ispuha i kada započinje/završava? Takt kompresije je kada se klip giba od DMT-a prema GMT-u. Proces kompresije je kada oba ventila su zatvorena i započinje zatvaranjem usisnog ventila, 40° -60° poslije DMT-a i traje sve do GMT-a. Klip se giba prema GMT-u, volumen se smanjuje, a tlak i temperatura rastu od 6 00°-900° i tlak od 16 -18 bara(oto) 30-40 bara (dizel),temp. samo zapaljenja dizel goriva je od 320° -380°C. Takt ispuha-Klip se giba iz DMT prema GMT. ispušni ventili otvara se 40-50°prije GMT i sagorjela smjesa velikom brzinom napušta cilindar.
4.
Što je to takt kompresije i kada započinje/završava, te što proces kompresije i kada započinje/završava?
Takt kompresije je kada se klip giba od DMT-a prema GMT-u. Proces kompresije je kada oba ventila su zatvorena i započinje zatvaranjem usisnog ventila, 40° -60° poslije DMT-a i traje sve do GMT-a. Klip se giba prema GMT-u, volumen se smanjuje, a tlak i temperatura rastu od 6 00°-900° i tlak od 16 -18 bara(oto) 30-40 bara (dizel),temp. samo zapaljenja dizel goriva je od 320° -380°C. Tijekom komprimiranja toplina se ne dovodi niti se odvodi, što znači da se ta promjena stanja odvija po adijabati. U GMT-u dolazi do zapaljenja smjese goriva i zraka i do naglog porasta tlaka. Kako izgaranje teče vrlo brzo, klip se ne pomiče, što znači da se ta promjena stanja odvija po izohori. 5. Što je to takt usisa i kada započinje/završava, te što proces usisa i kada
započinje/završava? Takt usisa je kad se klip giba od GMT-a prema DMT-u. Proces usisa je kad usisni ventil otvoren 10- 30° prije GMT-a, a ispušni zatvoren 30° -50° poslije DMT -a.
Volumen se povećava, u cilindar ulazi smjesa goriva i zraka, a tlak se mijenja, što znači da se promjena stanja odvija po izobari. 6. Što je to takt ekspanzije i kada započinje/završava, te što proces ekspanzije i kada započinje/završava? Takt ekspanzije je kada zbog visokog tlaka u cilindru nastaje sila koja pomiče klip od GMT-a prema DMT. Proces ekspanzije je kad su oba ventila zatvorena i započinj e u GMT-u nakon izgaranja smjese, a završava otvaranjem ispušnog ventila 40° -50° prije DMT. Zbog izgaranja goriva naglo raste tlak i temp. sagorjele smjese na 20 00°C a tlak 60-140 bara, izgaranjem goriva dobili smo toplinsku energiju a to je visoki tlak i visoka temp. Volumen se povećava, a tlak i temperatura se smanjuju. Toplina se ne dovodi niti odvodi, što znači da je riječ o adijabatskoj promjeni stanja. to je jedini korisni takt koji oslobađa energiju . 7.
Dati trenutke otvaranja i zatvaranja usisnog i ispušnog ventila kod Ottova/Dieselova motora (shema razvoda). Otto: usisni ventil se otvara 10-2 0° prije GMT-a, a zatvara 25-35° poslije DMT-a. ispušni ventil se otvara 45 -55° prije DMT-a, a zatvara 5-15° poslije GMT-a. Diesel: usisni ventil se otvara 0-30° prije GMT-a, a zatvara 30-50° poslije DMT-a. ispušni ventil se otvara 30 -55° prije DMT-a, a zatvara 5-40° poslije GMT-a.
2
0
8. Definirati trenutak preskakanja iskre prema KKV; te prema zakonitosti rada
sustava paljenja motora? Kako je to riješeno kod elektronskog paljenja? Na sv jećici preskače iskra 30°-ak stupnjeva prije GMT-a. Kod oto motora smjesa se pali električnom iskrom koja preskače između elektroda svjećice i zbog istosmjernog napona od 12000- 15000 V. Kod elektronskog paljenja: jedan je vodič spojen s izvorom električne energije, a kao drugi vodič služi masa vozila. 9. Da li trenutak preskakanja iskre kod Ottova motora utječe na vrijednost maksimalnog tlaka u cilindru motora i ako utječe kako? Ako iskra preskoči prerano dolazi do praznog zapaljenja, a ako iskra skoči kasnije neće izgor jeti cjelokupna smjesa što utječe na smanjenje snage motora. U tu svrhu postoji centrifugalni regulator paljenja sa zadatkom da ovisno o broju okretaja motora
mijenja kut paljenja preskakanja iskre. S povećanjem broja okretaja treba da do paljenja dođe ranije jer je vrijeme pripreme smjese manje. 10. Navesti primjer redoslijeda paljenja kod jednog četverotaktnog 4 -cilindričnog Ottova/Dieselova motora. Redoslijed paljenja po cilindrima 1-3-4-2 ili 1-2-4-3. 11. Što je stehiometrijska smjesa zraka i
benzina, koliko je kg zraka potrebno za potpuno izgaranje 1 kg benzina u tom slučaju, te koliko iznosi koeficijent sastava smjese gorivo-zrak kod Ottova motora?
Stehiometrijska smjesa zraka i benzina je kemijski proračunata količina zraka za izgaranje 1 kg goriva. Za potpuno izgaranje 1 kg goriva potrebno je 14,7 kg zraka. Koeficijent sastava smjese gorivo-zraka kod oto motora je od 0,8 do 1,2. 12. Što se postiže primjenom turbokompresora kod motora SUI i koji njegova djelovanja?
je mehanizam
Turbokompresorima se postiže povećanje tlaka usisane smjese. Turbokompresore pokreću ispušni plinovi. Ispušni plinovi udaraju u lopatice turbine i okreću vratilo, a lopatice pumpe zahvaćaju zrak i tjeraju ga u cilindar motora. 13. Što se naziva stupnjem kompresije kod motora SUI i koliko iznosi njegova vrijednost kod današnjih Ottovih, te kod Dieselovih motora? Odnos početnog volumena V1 i krajnjeg volumena kompresije V 2 naziva se stupnjem kompresije. Njegova vrijednost kod današnjih oto motora iznosi 6 -10, a kod dizel motora 14-20. 0
14. Definirati trenutak početka ubrizgavanja dizelova goriva prema KKV; te početak i prestanak brizganja prema zakonitosti rada sustava napajanja motora gorivom? Trenutak početka ubrizgavanja dizelova goriva je 15 -30° prije GMT-a. Da bi najviši tlak u cilindru održao 50 do 60° KV poslije GMT -a, ubrizgavanje u dizel motoru traje 25-40° poslije GMT-a. 15. Da li trenutak početka ubrizgavanja goriva kod Dieselova motora utječe na
vrijednost maksimalnog tlaka u motoru i ako utječe kako? Od trenutka kad se otvori jednosmjerni ventil visokotlačne pumpe pa do trenutka otvaranja brizgaljke na cilindru moto ra, prođe određeno vrijeme. To vrijeme naziva se kašnjenje ubrizgavanja i mora se uzeti u obzir kako bi se najviši tlak izgaranja u cilindru motora zbio u pravo vrijeme. Prema tome, ubrizgavanje manje količine goriva, koliko je potrebno u praznom hodu moto ra, započet će kasnije, a ubrizgavanje veće količine goriva, koliko je potrebno za normalan rad ili puno opterećenje, mora započeti ranije.
3
16. Što je stehiometrijska smjesa zraka i dizelova goriva, koliko je kg zraka potrebno za potpuno izgaranje 1 kg dizel ova goriva u tom slučaju, te koliko iznosi koeficijent sastava smjese gorivo-zrak kod Dieselova motora?
Stehiometrijska smjesa zraka i dizelova goriva je kemijski proračunata količina zraka za izgaranje 1 kg goriva. Za potpuno izgaranje 1 kg goriva potrebno je 14,7 kg zraka. Koeficijent sastava smjese gorivo-zrak kod dizel motora je od 1,4 do 2,2. 17. Nacrtati vanjsku karakteristiku za Ottov/Dieselov motor SUI. Obrazložiti oznake i jedinice parametara na dijagramu.
Efektivna snaga P e je snaga koju može iskoristiti potrošač priključen na zamašnjak
motora. S obzirom da je vat mala jedinica, za predočavanje snage motora rabi se tisuću puta veća jedinica – kilovat (kW). Efektivni okretni moment je elastičnost motora prema promjeni opterećenja i raste s porastom broja okretaja, dostiže svoj maksimum i zatim mu vrijednost opada. Specifična potrošnja goriva je da s porastom broja okretaja bilježi pad vrijednosti, prolazi kroz svoj minimum i zatim bilježi porast vrijednosti. 18. Koji parametri kod motora SUI povećavaju s nagu motora, a koji ju umanjuju?
Snagu motora povećavaju okretni moment i broj okretaja koljenastog vratila, a umanjuju ju je specifična potrošnja goriva. 19. Koliko iznosi efektivni stupanj korisnosti suvremenih Ottovih/Dieselovih motora? Efektivni stupanj korisnosti kod oto motora iznosi od 0,25 do 0,32, a kod dizel motora je 0,35 do 0,45.
4
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------I. TEORIJA MOTORA SUI 1. Nacrtati stvarni radni dijagram za 4-taktni Ottov/Dieselov motor u p,v -
dijagramu! Označiti sve karakteristične procese, označiti bitne točke i označiti predznak radova.
1 otvaranje usisnog ventila (od 1 do 3 usis); 2 zatvaranje ispušnog ventila; 3 zatvaranje usisnog ventila; od 3 do 4 kompresija; od 4 do 5 izgaranje; od 5 do 6 ventili zatvoreni (radni takt); 6 otvaranje ispušnog ventila (ispuh do 2) od 1 do 2 preklop tj. otvoreni
ispušni i usisni ventil zbog boljeg ispiranja cilindra Taktove možemo odrediti kako slijedi: 1.takt-usis-traje od otvaranja usisnog ventila do zatvaranja usisno g ventila (od točke 1 do točke 3) 2.takt-kompresija-traje od zatvaranja usisnog ventila pa do točke paljenja paljenja (od
točke 3 do točke 4) 3.takt-izgaranje i ekspanzija-traje od točke paljenja (4) pa do trenutka otvaranja
ispušnog ventila (6) 4.takt-ispuh-traje od otvaranja ispušnog ventila (6) pa sve do njegovog zatvaranja (2) 2. Nacrtati proces izmjene radne tvari kod 4-taktnog motora sa slobodnim usisom i sa nadpunjenjem – prednabijanjem (kompresorski motori)!
5
3. Napisati izraz za indiciranu/efektivnu snagu kod 2-taktnog i 4-taktnog motora,
kako se označava, koje su joj jedinice, te obrazložiti oznake i jedinice parametara u izrazu. p
P
e,4
em
V n i h
30 4 P
1,5
e2
p V n i em
h
120
P
e,2
p V n i p V n i em
h
30 2
em
h
60
2 P e
,4
P e4
Definirati specifičnu potrošnju goriva motora, dati izraz za nju, kako se označava i kojom jedinicom izražava? Specifična potrošnja goriva je omjer masenoga protoka goriva i raspoložive snage ili potiska 4.
motora.
NA MJESTU ISPITIVANJA PO SATU:
NA MJESTU ISPITIVANJA:
5. Kojim stupnjevima korisnosti opisujemo rad motora SUI i koja je povezanost njima.
među
Mehaničkim, ( oni uzimaju u obzir sve vanjske mehaničke gubitke, trenja i pogon uređaja) Indiciranim, (oni uzimaju u obzir sve unutarnje gubitke, koje se mjere unutar radnog prostora) Uporabnim (oni uzimaju u obzir sve gubitke nastale pri realizaciji konstrukcije motora, Efektivnim ( uzimaju u obzir sve gubitke nastale od ulaska goriva do efektivne snage. 6. Što jest detonacioni vid izgaranja kod Ottovog motora, koji efekti se javljaju pri
tome i u čemu je osnovna opasnost te pojave? Detonacija u otto motoru je prebrzo, eksplozivno nekontrolirano izgaranje goriva. Do nje dolazi kada preskoči iskra koja izgori u blizini elektroda svjećica. Tada nastaje plameni val
koji se širi po cijelom radnom prostoru te stvara nova žarišta a za posljedicu imaju previsoke tlakove koji dovode do pregrijavanja dijelova motora, te ih deformiraju o dnosno oštećuju. Posljedice koji se pojavljuju su: rad motora je nepravilan i lagano vibrira, gubitak snage (pri visokim okretajima), toplinski gubici, temperatura materijala iznad ili na granici materijala,
habanje te njihova deformacija, povećanje tlakova pa samim time i udarci na čelo klipa koja zatim trpe ogromna opterećenja a nastradava klipni mehanizam i ležajevi. Uslijed visokih temperatura u unutrašnjosti motora može doći do samozapaljenja smjese koja nastaje zbog užarenih dijelova motora ili naslaga. Moment paljenja postaje nekontroliran, tlak raste kao i temperatura detonacije a još važnije da se paljenje pomiče sve ranije.
Definirati srednji indicirani tlak kod motora, način osrednjavanja vrijednosti, kako se označava i kojom jedinicom izražava? Kakva je njegova veza sa srednjim efektivnim 7.
tlakom? Srednji indicirani tlak je neki predstavljeni tlak u cilindru koji djeluje konstantno na stap motora tijekom jednog radnog ciklusa. Veza sr.indiciranog i sr.efektivnog: pm= pi – pe, što kaže da razlika s red.ind. pi i sred.efek. pe tlakova daje sred. tlak mehaničkih gubitaka pm
6
8. Što sve obuhvaća efektivni stupanj korisnosti, te kolika mu je vrijednost kod suvremenih Ottovih i Dieselovih motora? Povezanost s ostalim stupnjevima korisnosti! Efektivni stupanj djelovanja pokazuje kvalitetu sveukupne pretvorbe energije u motoru a definiran je kao omjer rada odvedenog na spojci motora i dovedene topline. Od tuda
proizlazi efektivna snaga, a s druge strane dovedena toplina se izražava pomoću sekundnog masenog protoka goriva.
Koji parametri kod motora SUI povećavaju snagu motora, a koji ju umanjuju? Obrazložiti oznake i jedinice parametara u izrazu. Iz jednadžbe za snagu, P=2*p*A*h*n*i/60*i, snagu povećavaju; tlak - p, površina poprečnog 9.
presjeka klipa A, hod klipa h, broj okretaja u minuti n, broj cilindara i, a smanjuje je taktnost t. 10. Kako je proizvedena sila što djeluje na klip u radnom taktu? Kod Otto motora tlak od 60 bara daje na klipu fi 80 mm silu od 30 000 N: Tlak na stranice klipa i cilindara pritom je do 0.8 MPa, 8 bara, a tlak na osnovicu klipa iznosi do 60 MPa, 600
bara. Klip izmjenično tlači stranice cilindra, što dovodi do udaranja klipa i buke. Ova pojava se može smanjiti manjom zračnošću, dužim klipom i ekscentričnim postavljanjem osovinice klipa. Osovinica je tad postavljena izvan centra klipa prema tlakom oprerećenoj površini, što dovodi do toga da se klip počinje oslanjati na opterećenu stranu cilindra već pri laganom porastu kompresijskog tlaka prije GMT-a. 11. Što je karakteristika normalno g i potpunog izgaranja u motoru?
Karakteristika je što izgaranje dijela ugljika i vodika iz goriva može biti potpuno, pri čemu ugljik oksidira u ugljični dioksid, a vodik u vodu. 12. Obrazložiti toplinsku bilancu kod motora SUI i navesti jedan primjer Ottov/Dieselov motor.
za
Dio energije dovedena gorivom (100 %) odlazi na mehaničku i toplinsku energiju. Od mehaničke energije, dio odlazi na mehanički rad (40 %) a dio na pogon ventilatora (2%). Od toplinske energije, dio odlazi na topinu ispušnih plinova ( 30 %), dio na toplinu odvedenu rashladnom vodom (24 %), a dio na toplinu predanu zračenjem i konvekcijom na okoliš (4%) Ovo je opis toplinske bilance kod motora SUI, za 4T dizelski motor za teretno vozilo.
7
II. KRUŽNI CIKLUSI MOTORA SUI 1. U p,v i T,s dijagramu nacrtati Ottov ciklus, označiti procese ciklusa, karakteristične točke i označiti smjer odvijanja pojedinih procesa, te što je unutar konture ciklusa.
2. Napisati izraz za stupanj korisnog djelovanja Ottova ciklusa, obrazložiti parametre i faktore koji ga tvore, te dati usporedbu vrijednosti stupnjeva korisnosti
za sva tri termodinamička ciklusa za istu/primjensku vrijednost stupnja kompresije. Termodinamički stupanj djelovanja Ottovog ciklusa iznosi:
W
Q23 Q41
Q23
Q23
1
Q41 Q23
1
T 4 T 1 T 3 T 2
Što nakon uvrštavanja odnosa veličina stanja postaje; 0
1
1
1 Stupanj djelovanja Ottovog ciklusa ovisi o osobinama radnog medija ℵ i konstruktivne karakteristike ε. Ili za određeni medij ovisi samo
ŋ0 samo u stupnju kompresije ε. To je u
razvoj otovih motora i vodilo stalnom povećanju te vrijednosti od početne 4 do današnjih 8,5 i viših. Stupanj djelovanja ne ovisi o skoku tlaka u toku izgaranja. Porast dovedene topline proporcionalno slijedi porast i topline što se iz ciklusa odvodi. Promatranjem odnosa toplina, na segmentu promjene vidi se da obostrano iscrtana površina u odnosu na cjelokupnu površinu segmenta ostaju u približno istom odnosu u bilo kojem dijelu ciklusa. Nema promjene stupnja korisnosti pri promjeni opterećenja. Usporedba vrijednosti stupnjeva korisnosti za sva tri termodinamička ciklusa za istu/primjensku vrijednost stupnja kompresije glasi: η o›ηs›ηd
8
3. U p,v i T,s dijagramu nacrtati Dieselov ciklus, označiti procese ciklusa,
karakteristične točke i označiti smjer odvijanja pojedinih procesa, te što je unutar konture ciklusa.
4. Napisati izraz za stupanj korisnog djelovanja Dieselova ciklusa, obrazložiti parametre i faktore koji ga tvore, te koliko iznosi stupanj kompresije u primjenskom
području. d
1
1
1
1
1
Izraz za korisni stupanj djelovanja Dieselova ciklusa sadrži u svom obliku izraz za stupanj djelovanje Ottovog ciklusa. Zato zaključak da ŋ raste kada i ε raste vrijedi i ovdje. Porast odnosa volumena φ odražava se negativno, tj sman juje vrijednost stupnja djelovanja. Zbog razlike u nagibima izobare i izohore, povećana dovedena toplina daje sve manje priraste korisnog rada. Smanjenjem dovedene topline, odnosi površina postaju povoljni pa i stupanj djelovanja blago raste. Zbog negativnog utjecaja odnosa volumena φ na ŋ, slijedi da je za isti stupanj kompresije ŋ0> ŋd. Pošto za samozapaljenje treba veći ε, to s vrijednostima koje su danas u primjeni kod dizelovih motora, vrijedi da je ŋd > ŋ0.
9
5. U p,v i T,s dijagramu nacrtati Saba theov ciklus, označiti procese ciklusa,
karakteristične točke i označiti smjer odvijanja pojedinih procesa, te što je unutar konture ciklusa.
Sabatheov ciklus sadrži dovođenjem topline pri izohori, a ostalim djelom pri izobari. Ukupno dovedena toplina iznosi . U ostala tri dijela ciklu je identičan Otto i Deisel ciklusima. Time se Sabatheov ciklus dobiva kombiniranjem Ottovog i Dieselovog
ciklusa. Iz tog razloga se u stručnoj literaturi često naziva i kombiniranim ciklusom.
Sabatheov ciklus je termodinamička baza današnjih Dieselovih motora, odnosno motora s ubrizgavanjem goriva u cilindre motora. Porast tlaka pri izohornom dovođenju topline: . Porast volumena pri izohornom
dovođenju topline:
1
1
. 1 1 1 raste sa porastom , i . Porast vrijednosti snižava . Ovisno o toplini i ciklus se
. Stupanj djelovanja: s
1
približava parametrima Ottovog ili Dieselovog ciklusa, što govori da su vrijednosno između vrijednosti parametara tih ciklusa.
6. Napisati izraz za stupanj korisnog djelovanja Sabatheova ciklusa, obrazložiti parametre i faktore koji ga tvore, te dati usporedbu vrijednosti stupnjeva korisnosti
za sva tri termodinamička ciklusa za istu/primjensku vrijednost stupnja kompresije. s
1
1 1
1
1 1
Stupanj djelovanja ciklusa raste s povećanjem vrijednosti ℵ, ε i ƛ. Porast vrijednosti φ snižava vrijednost stupnja djelovanja. Ovisno o toplini Q^ i Q“ kombinirani ciklus se približava parametrima Ottovog i Dieselovog ciklusa, što govori da su vrijednosno između vrijednosti parametara tih ciklusa. Usporedba vrijednosti stupnjeva korisnosti za sva tri termodinamička ciklusa za
istu/primjensku vrijednost stupnja kompresije glasi: η o›ηs›ηd
10
III. KONSTRUKCIJA MOTORA
Koji prsteni postoje kod klipa motora SUI i s kojom zadaćom? Razlikujemo kompresijske i uljne prstene. Kompresijski prsteni- fino brtve zračnost između klipa i cilindra (na taj način odvajaju izgarni prostor od kućišta radilice), te odvode toplinu na hlađene stijenke cilindra. Uljni prsteni -skidaju višak ulja sa zidova cilindra i vraćaju ulje u uljno korito. Stoga im je zadatak smanjivanje potrošnje ulja. 2. Koji dijelovi čine sklop ventila kod motora SUI? Ventil,opruga,tanjurasta opruga i osigurač tanjura 1.
3.
Što je razlog za dodatno (fino) pročišćavanje benzina i dizelskog goriva? Razlog za dodatno pročišćavanje benzina i dizelskog goriva je taj da najveći protivnik svih sustava za ubrizgavanje jesu mehaničke nečistoće koje mogu začepiti fine otvore na brizgaljkama. Dizel gorivo prije pumpe visokog tlaka prođe kroz filter za fino filtriranje. Njegova izvedba sadrži ulaznu, izlaznu i cijev s ventilom za odvod viška goriva u rezervoar. Filtriranje goriva je preko izmjenjivosti papirnatog uloška i taloženjem u dijelu ispod uloška. Talog se ispušta odvijanjem vijka. Filter se puni gorivom kroz otvor u koji je uvijen vi jak, a odzračuje odvijanjem vijka.
4. Koji su sastavni dijelovi pumpe visokog tlaka Dieselova motra, te do kojega tlaka
se gorivo tlači? Sastavni dijelovi su: dovod i povrat goriva, klip, cilindar, jednosmjerni ventil, opruga,
podizač klipa, vijak s maticom, kotačić, košuljica cilindra, zupčasta letva, bregasto vratilo, brizgaljka, igla brizgaljke, poluga papučice akceleratora, centrifugalni količinski regulator, regulator kuta ubrizgavanja, utor na košuljici za osiguranje od okretanja, zatik za osiguranje pol ožaja cilindra, provrt za ulazak goriva u cilindar. Gorivo se tlači od 120 do 250 kPa/cm 2. 5. Kako se postiže različita količina goriva za ubrizgavanje u Dieselovom motoru? Postiže se zakretanjem klipa u elemntu pumpe visokog tlaka pomoću zupčaste letve koja je povezana s papučicom akceleratora. 6. Tko može otvarati iglu brizgaljke kod Dieselova motora za ubrizgavanje goriva, te kako se igla brizgaljke podmazuje?
Čim na početku ubrizgavanja tlak goriva pod iglom malo naraste, njegova sila stlaći mekšu oprugu i pr itom samo malo otvori iglu u brizgaljci. Nakon izvjesnog vremena tlak goriva, koje i dalje dotječe pod iglu, poraste toliko da njegova sila stlači i tvrđu oprugu te se igla otvori do kraja za znatno veći iznos. 7. Koliko iznosi radna temperatura kod zračno hlađenih Ottovih/Dieselovih motora SUI?
Otto/Diesel motori se hlade strujanjem zraka o vanjskim površinama cilindra. Radi intenzivnog hlađenja nužno je povećati površine o koje će zrak strujati, a to se radi izvlačenjm rebara i odvajanjem cilindara. Može se koristiti i ventil, a radna temperatura je do 180 C. 8.
Kada se u rad motora uključuje (otvara) termostat u sustavu za hlađenje tekućinom kod Ottovih/Dieselovih motora? Termostat se nalazi u cijevi između motora i hladnjaka. Dok hladna voda ne dostigne temperaturu od 70°C ventil je zatvoren i cirkulacija vode se odvija bez pronalaženja kroz hladnjak. Kad se temperatura vode poveća iznad 70°C nastupa isparavanje u mjestu, tlak se povećava i otvara ventil i vodi je omogućena cirkulacija kroz hladnjak.
11
9. Kako se klasificiraju ulja za podmazivanje Ottovih/Dieselovih motora, navesti
jedan primjer ulja i obrazložiti značenje pojedinih slova i brojki u nazivu. Ulja za podmazivanja se dijele prema radnim svojstvima, prema API- servisu ulja (ulja za otto motore nose prvu oznaku M, a za dizel D), prema viskoznosti- primjer: SAE- 5W- SAE je skraćenica za američko društvo automobilskih inženjera, broj je relativna oznaka za viskoznost, a W je oznaka motornih ulja za zimski eksploatacijski period. Za zimu: SAE 50W, SAE 10W, SAE 20W SA- laki uvjeti ( stariji benzinski motori) SB - umjereni uvjeti ( motori sa srednjim stupnjem kompresije) SD- teški uvjeti rada ( motori s visokim brojem okretaja) SAE-10W-40 API SB
10. Koji vrstu ubrizgavanja mogu imati Dieselovi motori i zašto
je t o potrebno? Prema načinu ubrizgavanja goriva i njegovu miješanju sa zrakom razlikuje se izravno i neizravno ubrizgavanje. Pri izravnom ubrizgavanju gorivo se ubrizgava neposredno u cilindar motora, a pri neizravnom ubrizgavanju gorivo se ubrizgava u komoru gdje se
miješa sa zrakom i djelomično izgara. 11. Koje vrste kompresora su u primjeni za prednabijanje kod motora SUI? Kratko opisati vrstu i tip kompresora. U primjeni su radijalni turbo kompresori, ROOT i spiralni kompresori. Rootov kompresor sastoji se od kućišta i dva rotora čiji presjeci imaju oblik osmica ili su
trokraki. Okretnjem rotora na jednoj strani kompresora povećava se volumen te nastaje podtlak i zrak ulazi u kompresor. Taj se zrak transportira na drugu stranu kompresora, gdje se smanjuje volum en, nastaje predtlak i plinovi odlaze u tlačni vod,
odnosno u cilindar motora. Spiralni kompresor se sastoji od kućišta u kojemu se nalazi nepomična i pomična spirala koja se nalazi u utoru nepomične spirale. Jedan kraj nepomične spirale labavim je dosjedom vezan za ekscentar pogonskog vratila, a drugi njezin kraj je slobodan. Okretanjem vratila pomična spirala se miče onako kako je gura ili povlači ekscentar tvoreći s nepomičnom spiralom ćelije zarobljenog zraka. Micanje pomične spirale uzrokuje pomicanje ćelije sa zrakom prema središtu spirale, odnosno prema tlačnom vodu kompresora. 12. Obrazložiti elektronsko ubrizgavanje goriva (Common -Rail) kod Ottovih i Dieselovih motora. Otto: Iz spremnika benzin je elektro-pumpom pogonjen do pumpe visokog tlaka tlakom do 5 bara. Preko osovine pogoni se pendel postolje koje osim kružnog kretanja ima i kretanje gore-dolje koje dalje pokreće tri klipa. Klipovi ne dolaze u kontakt sa
gorivom nego se tlak uljem preko metalne membrane koja se sa porastom tlaka širi, prenosi tlak sa ulja na gorivo. Zbog promjene temperature dolazi do promjene i
volumena ulja što se izjednačava sa kompenzatorom. Količina goriva regulira se magnetnim ventilom putem kojeg se u vrlo kratkom vremenu moze povećati ili smanjiti tlak u razdjelnoj cijevi, zavisno od potrebe. Pumpa pravi tlakove do 200 bara. Diesel: Postoji široka cijev koja služi kao akumulator tlaka i razvodnik goriva.
Upravljačka jedinica prikuplja niz podataka od različitih osjetila te upravlja početkom i krajem ubrizgavanja putem elektromagnetnih ventila na brizgaljkama. Osim
određivanja količine ubrizganoga goriva i kuta ubrizgavanja skupljeni podaci služe u druge svrhe. Pumpa niskog tlaka dovodi gorivo iz spremnika kroz filtar do
visokotlačne klipne radijalne pumpe kojom upravlja upravljačka jedinica. Gorivo pod tlakom dolazi u zajedničku cijev na čijem je kraju ventil za ograničenje tlaka, a odatle se uskim cijevima razvodi do elektromagnetnih ventila na brizgaljkama.
12
13. Koji su sastavni dijelovi rasplinjača, te koje pomoćne uređaje sadrži?
Dijelovi rasplinjača su: Venturijeva cijev, cjevčica i posuda s gorivom. Pomočni uređaji su: uređaj za stalnu visinu goriva, normalan rad motora, rad motora u praznom hodu, prijelaz s praznog hoda na normalan rad motora, puno opterećenje motora, naglo ubrzanje i pokretanje hladnog motora. 14. Kako se postiže različiti sastav smjese za različite režime rada kod Ottova motora? Rad motora u praznog hodu- zaklopka je u zatvorenom položaju, a pokraj nje prolazi
određena količina zraka. Mjerilo količine zraka šalje podatke upravljačkoj jedinici, a ona na temelju tih podataka određuje vrijeme otvorenosti brizgaljke. Kroz zasun dodatnog zraka propušta se određena količina zraka koja također biva izmjerena i za koju se doda još goriva. Prijelaz s praznog hoda na normalan rad motora- u ovome režimu rada osjetilo položaja zaklopke registrira njezino otvaranje i istog trena upravljačka jedinica pojačava količinu goriva. Normalan rad motora-kad je zaklopka potpuno otvorena, pokraj nje prolazi najveća količina zraka koju izmjeri mjerilo količine zraka i podatke pošalje upravljačkoj jedinici. Ona odredi potrebnu količinu goriva prema toj količini zraka i odredi potrebno vrijeme ubrizgavanja. Istodobno upravljačka jedinica prima podatke od osjetila položaja zaklopke i za potpuno otvoreni položaj produljuje vrijeme otvorenosti brizgaljke. Motor radi s bogatijom smjesom i postiže punu snagu. Naglo ubrzanje-kad dođe do naglog otvaranja zaklopke to registrira osjetilo njenog položaja pa upravljačka jedinica istodobno pojača količi nu goriva. Pokretanje hladnog motora-kad je motor hladan, zas un dodatnog zraka je otvoren pa u
cilindar ulazi više zraka, što znači i više goriva. Upravljačka jedinica dobiva podatke od osjetila temperature te produljuje vrijeme otvorenosti brizgaljke i ti me obogaćuje smjesu sve dok se motor ne zagrije. 15. Koje regulatore treba imati
mehanička pumpa visokog tlaka kod Dieselova
motora i zašto? Treba imati: regulator broja okretaja (mehanički i pneumatski) koji sprječava da dođe do razlijetanja motora, regulator količine ubrzgavanja goriva koji reagira na položaj
papučice koju drži vozač i prema režimu opterećenja motora regulira količinu goriva. Povećava količinu ubrizgavanja ako se broj okretaja smanjuje, a smanjuje količinu ubrizgavanja ako se broj okretaja sm anjuje, a smanjuje količinu ubrizgavanja ako se broj okretaja povećava. Regulator kuta ubrizgavanja koji s povećanjem broja okretaja obavlja korekciju kuta pri kojem počinje ubrizgavanje, jer pripremno vrijeme dizel goriva za samozapaljenje pri tome gotovo konstantno. Za normalan rad dizel motora
neophodno je da s povećanjem broja okretaja obavlja i korekciju kuta pri kojem počinje ubrizgavanje jer pripremno vrijeme za samozapaljenje ostaje konstantno. 16. Koji kanali i kojim razlogom postoje na klipu elementa pumpe visokog tlaka?
Klipovi u gornjem dijelu imaju po dva kanala. Prvi je uzdužan, a drugi kos s obzirom na os klipa. Kad se klip kreće prema gore, potiskuje gorivo kroz jednosmjerni ventil od trenutka zatvaranja bočnih provrta na cilindru do trenutka kad kosi kanal otvori jedan provrt. U tom trenutku gorivo iz cilindra kroz uzdužni i kosi kanal proteče kroz oslobođeni provrt i odlazi u povratni vod. Postoji i obodni kanali koji služe za podmazivanje.
13
17. Od kojih se dijelova sastoji koljenasto vratilo i pod kojim su kutem postavljena koljena kod 4,5,6 i 8- cilindričnih motora?
Koljenasto vratilo se sastoji od temeljnog čepa, letećeg čepa ili rukavca, ručice, provrta za ulje, protuutega i uvrta za uravnoteženje. Kod 4 -cilindričnog motora koljena su postavljena pod kutem od 180°, za 5-cilindrične je 144°, za 6 -cilindrične motore je 120° i za 8 -cilindrične je 90°. 18. Tko otvara kontakte prekidača primarne struje (platinskih dugmadi) kod Ottova motora u vrijeme stvaranja iskre, zašto je to potrebno i kako se taj trenutak može regulirati? Bregasto vratilo sa svojim brjegovima otvara kontakte prekidača primarne struje, to je potrebno jer pri svakom prekidanju primarnoga strujnog kruga u sekundaru bobine inducira se struja visokog napona. Brjegovi moraju biti podešeni tako da prekinu
kontakt u trenutku kad je potrebno da na svjećici preskoči električna iskra. Razmak među kontaktima platinskog prekidača otvorenih platina se namješta vijkom i mjernim lističima, a iznosi 0,38 do 0,42 mm. 19. Koje vrste pogona se koriste za pogon gornjeg razvoda (bregastog vratila) kod motora SUI?
Zupčasti prenos,gallov lanac i nazubljeni trapezni remen 20. Koji oblik kompresijskog prostora mogu imati Ottovi motori i zašto? Oblik kompresijskog prostora zavisi od položaja ventila. Ponekad je kom presorski
prostor izveden u cilindarskoj glavi. Položaj ventila može biti stojeći ventili oni se ne ugrađuju u glavu, i viseći se ugrađuju u cilindarsku glavu. 21. Koji oblik kompresijskog prostora mogu imati Dieselovi motori i zašto? Radi boljeg miješanja i vrtloženja izvode se posebni oblici klipa.
Prema vrsti izvedbe kompresijskog prostora, dizel motore možemo podijeliti na : - motore s izravnim uštrcavanjem goriva - motore s predkomornim sustavom - motore sa zračnom ili vrtložnom komorom
Pri izravnom uštrcavanju, gorivo se uštrcava neposredno u kompresijski prostor cilindra. Radi vrtloženja zraka, u čelu klipa se obi čno nalaze udubljenja, koja omogu ćuju vrtloženje. Motori s ovakvim načinom uštrcavanja, imaju manju potrošnju goriva, manji gubitak topline i jednostavniju izradu glave motora. Nedostatak je u velikim silama na pogonski mehanizam i problemi oko rada motora u praznom hodu. Predkomorni sustav . U glavi motora ugranena je komora valjkastog oblika. Predkomora ima 25 do 65 % prostora izgaranja. S kompresijskim sustavom povezana je kanalom ili rupicama. Prilikom uštrcavanja, proces paljenja kreće odozgo prema dolje. Zbog naglog pove ćanja tlaka u komori, nastaje intenzivno miješanje sa stlačenim zrakom u kompresijskom prostoru te se čitava količina stlačenog zraka i
uštrcanog goriva izmiješa i zapali. Ovaj proces paljenja u odnosu na ranije opisan, traje duže i tlak se povećava postupno. Ovakvi motori postižu manji maksimalni broj okretaja. Vrtložna ili zračna komora. U ovom sustavu ve ći se dio komprimiranog zraka stisne u komoru koja je naj češće smještena tangencijalno ili pod kutem u odnosu na cilindar. Komoru i cilindar spaja kanal. Komora je loptastog oblika te se
komprimirani zrak vrtloži u trenutku uštrcavanja goriva. Miješanje je intenzivno, a sila na klip ne djeluje trenutno, ve ć postupno. Proces se odvija znatno brže od predkomornog sustava, jer se odmah upali sve gorivo i zrak. Rekli smo da je oblik 14
kompresijskog prostora važan, a potpuno je nevidljiv oku prosječnog vozača. Veličina, broj i položaj ventila, te položaj svjećice ili svjećica, a posebno "squish" zona uvjetuju funkcionalnost i efikasnost rada motora. Squish zona je područje koje se nalazi u konfiguraciji kompresijskog prostora i k lipa u gornjoj mrtvoj točki. Squish zona je vrlo nepoželjna i izbjegavaju je svi konstruktori, tehničari i tuneri. To je vrlo tijesno područje u kojem se smjesa putem klipa sabija poput čekića Što je taj prostor u određenim dijelovim manji, to će ječi mlaz tekućine špricnuti ispod čekića. Dakle, po zakonu fizike istim pritiskom na manju površinu povećavamo tlak. Tlak će djelovati na medij tako da ga želi raspršiti na sve strane. Kako nema kamo, medij će stvarati otpor klipu i negativno će se raspršivati u s mjeru stjenke cilindra i u dijelove kompresijskog prostora, gdje takav efekt nije poželjan. Ovo će stvoriti niz negativnih reakcija poput prekomjernog zagrijavanja termo grupe,
preranog samozapaljenja smjese i fizičkog oštećenja termo grupe.
15
