PUKO OTVORENO UILITE IIVoza motornog vozilaUenik: Hrvoje Krki

DIZEL MOTORI Zavrni rad

U Dubrovniku, 02. travnja 2013. godine1.UVOD

Dizelski motorjemotor s unutarnjim izgaranjem, koji koristidizelkao pogonsko gorivo i koji radi Dieselovim ciklusom. Izumio ga je1892.godine njemakiinjenjerRudolf Diesel.

Dizelski motor je karakteristian po tome to nemasvjeice, u cilindru se komprimira ist zrak, koji postie toliku temperaturu da se nakon ubrizgavanja gorivau cilindarmotoragorivo samozapaljuje.Tlakoviitemperatureucilindrusu vei nego kodbenzinskih motora, kao istupanj iskoritenja.

Slika br. 1. Dizelski motori u muzeju

2. POVIJEST DIZELSKIH MOTORA

1862:Nicholas Immelrazvija svoj motor na ugljen, slian po principu rada dieselskom motoru. 1892:Rudolf Dieselusavrava princip rada diesel motora, koji vremenom dobiva njegovo ime. 1893: 10 kolovoza Rudolf Diesel proizvodi prvu radnu inaicu svoje zamisli Slika br. 2. Patent izvedbe motora Rudolf Diesela iz 1893.god. 1896: Hornsby proizvodi traktore i lokomotive s diesel motorom 1897:Winton Motor Carriage Companyproizvodi prvi automobil uSADs dizel motorom 1898: Rudolf Diesel poboljava svoj motor, te ga takvog patentira.Burmeister & Wain(B & W)Danskakupuje prava izrade dizelskog motora. 1899: Diesel prodava licencu proizvoaimaKruppuiSulzeru, koji postaju poznati proizvoai. 1904: Francuska gradi prvu podmornicu s dizelskim motorom. 1905: etiriturbopuhalaza dizelske motore i meuhladnjak stlaenog zraka su prvi put proizvedeni (tvrtka Bchl iz vicarske), kao i prvi superpunja (tvrtka Creux iz Francuske) 1912: Prvi brod s dizelskim motorom (MSSelandia) je isgraen. 1914: Njemake podmornice (U-Boat) se pokreu MAN dizelskim motorima. Motori dokazuju svoju pouzdanost u ratu. 1924: Pojavljuju se prvi kamioni s dizelskim motorom. 1933:Citronproizvodi Rosalie, prvi putniki auto s dizelskim motorom. 1936:Hindenburgse pokree dizelskim motorom.

3. RAZRADA

Oko motora koji bi radio na neko drugo gorivo, razliito od benzinskog motora, istraivanja su se vrila na mnogo mjesta. Jedan od takvih izuma bio je i motor s uarenom glavomkojeg suHerbert Akroyd StuartiCharles Richard Binneypatentirali 1890 za rad s ugljenom prainom.

Dvije godine nakon njih, Diesel registrira svoj patent koji radi na tekue gorivo, na diesel. Otada pa do danas, traju prijepori oko stvarnog autora ovog motora, potencirani od strane naunika engleskog govornog podruja, koji pokuavaju dokazati da Diesel nije prvi izumio ovaj tip motora, ve da je dizelski motor izumljen uEngleskoj. Naroito se pokuava potencirati izvorna izvedba Rudolfa Diesela s ubacivanjem goriva u cilindar s mlazom toplog zraka, koja je vrlo brzo zamijenjena mehanikim ubrizgavanjem pod tlakom koji daje sisaljka, to se kao izum pripisuje Stuartu i Binneyu.

Ukoliko pogledamo definiciju procesa Diesel, tada moemo vidjeti koja je njegova osnovna razlika od Otto procesa. To je paljenje goriva u cilindru, koje se vri na potpuno drugaiji nain. Tu se razlikuju i gore spomenuta dva tipa motora. Paljenje goriva se kod motora s uarenom glavom vritoplinomkoju ima dioglave motora, dakle, posrednim utjecajem, dok je kod diesel motora ono samozapaljenje uslijed visoke temperaturezrakau cilindru. Na ovom argumentu padaju svi argumenti o nitavnosti Dieselovog patenta, jer je on prvi patentirao motor kojem se izgaranje vri uslijed samozapaljenja, to je i danas glavna karakteristika dizelskog motora.

Izvorna izvedba Diesel motora je bila s mlazno-zranim ubrizgavaima. Mlazno zrani ubrizgavai goriva su dobili ime zbog komprimiranog zraka iz boce pod tlakom koji ulazi u gorivo i tvori sitni atomizirani oblik koji preko igliastog ventila ulazi u komoru izgaranja. Pritisak za mlazne ubrizgavae, koji je bio malo povie pritiska izgaranja u cilindru, je bio proizveden sa vodom hlaenimkompresorompokretanim s ojnice preko zglobnog poluja. Rudolf Diesel od trenutka pronalaska osobno nije nikad potpuno bio zadovoljan s ovim konceptom (koji je on zvao samo-mlazno ubrizgavanje), jer je bio sloen i stoga sklon kvarovima, ali i takoer zbog toga to je zrana sisaljka oduzimala i do 15% izlazne snage motora.

Diesel je podnio i zahtijev za patent 1905 godine predviajui ubrizgavanje goriva, stlakovimaubrizgavanja od nekoliko stotina atmosfera. Glavna zamisao je bila ugradnja sisaljke i ubrizgaa na zajedniko mjesto u glavi cilindra. Ta ideja nije realizirana, a jedini razlog koji je naveden za zanemarivanje razvoja te zamisli je bio nedostatak zanimanja proizvoaa motora.

Obnovljeno zanimanje je dolo u 1920 godini kada jeVickers-ov tehniki direktor McKechnie (neovisno o Dieselu, i est mjeseci kasnije od istoimenog patentaDeutza) predloio u Engleski patent kao skupni sustav bezranog direktnog ubrizgavanja s tlakom izmeu 140 i 420 bara. Od 1915 on razvija i testira dizel motor s direktnim ubrizgavanjem, i zato se smatra izumiteljem jakih motora s direktnim ubrizgavanjem (pogotovo na engleskom govornom podruju). Osam godina poslije je postalo mogue izraditi pouzdanu sisaljku za ubrizgavanje koja ostvaruje visoke tlakove, to je znaajno proirilo opseg primjene.

Neophodna izmjena tehnologije za ubrizgavanje goriva ima poetke u ranim danima razvoja motora(Doxfordprobni motor je 1911 god. bio pretvoren za ubrizgavanje goriva bez zraka), a odgovarajui materijali i tehnoloka izrada su bili stalno razvijani za sve vea naprezanja bregaste osovine, sisaljke, dijelova ubrizgavaa. Unapreenje direktnog ubrizgavanja goriva je bilo takoer bitno za razvoj manjih brzokretnih dizel motora.

Po veini svojih sastavnih dijelova dizelski motor je istovjetanbenzinskom motoru. Oba motora imajuklip,kouljicu,glavu, i sustav prijenosa gibanja iz ravnocrtnog u kruni. Obje vrste motora mogu biti izvedene kaodvotaktnii kaoetverotaktni motor. Jedina prava razlika je kod sustava goriva i njegovog paljenja, koji se potpuno razlikuju kod ova dva tipa motora.

Kod benzinskog motora, smjesa goriva i zraka se stvara izvan cilindra i tijekom usisa se smjesa ubacuje u cilindar i komprimira. Paljenje komprimirane smjese se vri svjeicom. Dizelski motor usisava samo zrak, a kako ima veistupanj kompresije, tlai zrak na veu temperaturu (700 do 900 stupnjevaC) i na vei tlak. Gorivo se pri kraju kompresije ubacuje u cilindar, uz pomo sisaljke koja postie veliki tlak (visokotlana sisaljka) i ureaja koji gorivo raspruje na sitne kapljice (rasprska). Sitne kapljice goriva se uslijed visoke temperature okoline samozapaljuju i tako proizvode energiju unutar cilindra.

Osnovne razlike izmeu Otto i Diesel procesa su u krajnjem tlaku kompresije koji je znatno vei kod diesel procesa, a time i u temperaturi na kraju kompresije. Takoer, vrijeme izgaranja kod Otto procesa je krae, jer je smjesa ve napravljena izvan cilindra, te se ne troi vrijeme na stvaranje smjese, a i samo gorivo se razlikuje po sastavu, te gorivo za Otto motore lake izgara od goriva za Diesel motore.

Teoretski, ovaj proces moemo opisti na sljedei nain:

1-1':klip se giba kaGMT, tjerajui zaostale ispune plinove iz cilindra1'-1:klip se giba od GMT kaDMT, stvarajui podtlak u cilindru, koji omoguava usisavanje zraka u cilindar1-2 :izentropska kompresija zraka u cilindru koja traje sve do GMT2 :ubrizgavanje goriva u cilindar2-3 :izgaranje goriva u cilindru po izobari, klip se giba ka DMT3-4 :izentropska ekspanzija plinova u cilindru4-1 :ispuh pri izohori

Slika br.3. Dijagram teoretskog Diesel procesa Slika br.4. Diesel generator na tankeru

Proces koji je naveden u gornjem poglavlju ne odgovara u potpunosti onome to se zbiva u cilindru, mnogo blii pravom opisu je Sabathe proces .

Sabathe proces moemo opisati:1-1':klip se giba kaGMT, tjerajui zaostale ispune plinove van iz cilindra1'-1:klip se giba od GMT kaDMT, stvarajui podtlak u cilindru, koji omoguava usisavanje zraka u cilindar1-2 :adijabatska kompresija zraka u cilindru koja traje sve do GMT2 :ubrizgavanje goriva u cilindar2-3 :izgaranje dijela goriva u cilindru po izohori, tj. trenutno3-4 :izgaranje drugog dijela goriva u cilindru po izobari, klip se giba ka DMT4-5 :adijabatska ekspanzija plinova u cilindru5-1 :ispuh pri izohori

Slika br. 5. Dijagram teoretskog Sabathe procesa

Rudolf Diesel je u svoju prvu izvedbu motora napravio s ubrizgavanjem goriva uz pomo stlaenogzraka, koji je rasprivao gorivo i ubacivao ga u cilindar uz pomosapnice. Nedostatak ovog sustava je bio veliinakompresorazraka i velika energija potrebna za njegov pogon. Zbog ovih nedostataka uvedena je dobava goriva mehanikim putem, odnosno preko sisaljke visokog tlaka, koja je dizala tlak tekuine i kroz raspriva je ubacivala u cilindar u vidu fine magle goriva.

Danas velika veina dizelskih motora upotrebljava sustav s ubrizgavanjem goriva sisaljkom, koja se izvodi na vie naina. Starije izvedbe su imale mehaniku sisaljku pokretanu kvrgombregaste osovineili posebnim pogonom izvedenim skoljeniaste osovine, dok nove izvedbe imaju veinom modernine sustave zajednikog voda (common -rail) ili hidrauline sustave za ubrizgavanje, gdje su u bloku sisaljka i rasprska.

4. ZAKLJUAK

Dizel motor nemasvjeice, a za gorivo upotrebljava plinsko ulje. Paljenje u dizelskom motoru uzrokuje visoka temperatura jako stisnuta zraka u cilindrima. Uslijed visokog tlaenja zrak se ugrije na temperature koje su vie od temperature paljenja plinskog ulja.

Plinsko ulje ne dolazi u cilindre pomijeano sa zrakom, nego ga pod visokim pritiskom u cilindre utrcava posebna mlaznica. Kada doe u dodir s uarenim zrakom, plinsko ulje se samo zapali. Svaka mlaznica utrca u cilindar tono odmjerenu koliinu goriva koje dovodi pumpa pod visokim pritiskom koju pokree motor. Koliinu utrcanog goriva, a to znai i snagu motora u odreenom trenutku podeava voza papuicom akceleratora (gasa).

Slika br. 6. Dizel motor

Prednostidizel motorasu: bolja iskoritenost goriva (a time i manji trokovi), dulji vijek trajanja i nii trokovi odravanja.Nedostaci su: skuplja izrada, vea teina, neto buniji prazan hod, neprijatan mirisispuhai sporija ubrzanja.Dok je kod obinog benzinskog motora omjer kompresije oko 9:1, kod dizelskih motora je potreban omjer kompresije do 22:1, da bi se u cilindrima stisnuti zrak mogao dovoljno ugrijati za samozapaljenje dizelskog goriva.Prostor za izgaranje u dizel motoru je manji nego u benzinskom motoru jednake radne zapremine, ali zbog velike kompresije mnogo je povoljnija potronja goriva.Gorivo se utrcava pumpom koja se okree s polovicom okretaja koljenastog vratila. Mlaznice (dizne) kojih ima u svakom cilindru po jedna u pravom trenutku utrcaju pravu koliinu goriva i to po redoslijedu paljenja u cilindrima.

Slika br. 7. Radni proces dizelskog motora

etiri takta u dizel motoru smjenjuju se ovako:1. Usisni takt : isti zrak se usisava u cilindar.

2. Kompresijski takt: prije nego to klip doe u gornju mrtvu toku, mlaznica utrca gorivo i ono se zapali.

3. Radni takt: plinovi koji se ire pritisnu klip prema dolje.

4. Ispuni takt: klip u gibanju prema gore istiskuje plinove u ispuh.

Automobilski dizel motori obino imajusvjeicu(arnicu), koja olakava pokretanje hladnog motora na taj nain da prije pokretanja ari toliko dugo da se zrak u cilindrima ugrije na dovoljno visoku temperaturu da bi se plinsko ulje spalilo.

5. LITERATURA

1. Ivan Mahalec, Zoran Luli, Darko Kozarac: Motori s unutarnjim izgaranjem, 2010. Zagreb

2. Antun evra: Motori i motorna vozila 1, kolska knjiga, Zagreb, 2003.

3. Zoran Kalini: Cestovna vozila 1, Motori s unutranjim izgaranjem, kolska knjiga Zagreb, 2004.