Motori 9. predavanje

1. Motori 9. predavanje

2. IZMJENA RADNOGA MEDIJA

3. ZADACI IZMJENE RADNOGA MEDIJA • Izbaciti iz cilindra produkte izgaranja iz ranijega procesa, • Dovesti potrebnu masu svježega radnog medija, • Da bi motor razvio veću snagu potrebno je dovesti čim više radnoga medija, • Spriječiti gubitak dovedenoga svježeg radnog medija u ispušni vod, • Organizirati početno strujanje u cilindru, • Pri izmjeni radnoga medija potrošiti čim manje energije.

4. Usporedba procesa izmjene radnoga medija kod 4T i 2T motora GMT Proces 4T motora DMT GMT DMT GMT GMT DMT Usis Kompresija Ekspanzija Ispuh Usis Ispuh Ispušni ventil Ispušni ventil DMT Usisni ventil Usisni ventil 1 okretaj Proces 2T motora GMT GMT DMT GMT DMT GMT Kompresija Ekspanzija Kompresija Ekspanzija Kompresija Ekspanzija Ispušni raspori DMT Usisni raspori

6. USISNI FILTRI

7. Dimenzija čestica, m Polen Prašina s ceste Sitna strugotina Industrijska prašina Spore Bakterije Čađa Magla Prašina iz dovedenog zraka u vožnji na asfaltu tijekom prijeđenih 30.000 km Aerosoli

8. Hladni zrak Topli zrak Smjesa hladnog i toplog zraka Filter Filter zraka za osobna vozila

9. Filter usisnog zraka za osobna vozila

10. Filter usisnog zraka s uljnom kupkom

11. Kombinirani filter zraka za teretna vozila

12. Čisti zrak Vanjski zrak Ciklonski filtri Ciklonski filtri djeluju tako da se dovedenom vanjskom zraku dade obrtno gibanje. Inercijske sile koje djeluju na čestice veće gustoće od zraka (kapljice, prašinu) dovesti će ubrzo te čestice na stjanke, duž kojih će se taložiti pri dnu ciklonskih filtera, na mjestu gdje je intenzitet strujanja najmanji. Ovakvi filtri se spajaju u paralelnom spoju, tako da nizovi tih malih ciklona tvore ploče filtera. Njihova prednost je u tome da je otpor strujanju mali. Izdvajanje čestica je vrlo intenzivno. Lako se mogu regenerirati pranjem i čišćenjem. Tijekom rada gotovo ne povećavaju otpor strujanju zbog svoga onečišćenja. Vanjski zrak Talog Čisti zrak Talog Ciklon s otklonom struje Prolazni ciklon

13. ISPUŠNI VODOVI I PRIGUŠIVAČI

14. Motor Prigušivač Smještaj prigušivača buke • Izvedba s jednim prigušivačem u sredini ispušnog voda • Izvedba s jednim prigušivačem bliže motoru • Izvedba s jednim prigušivačem bliže kraju ispušne cijevi • Izvedba s dva prigušivača buke

15. Srednji prigušivač Stražnji prigušivač Ispušna cijev Katalizator Od motora Ispušni vod za jedno osobno vozilo s dizelskim motorom

16. Apsorpcijski prigušivač buke Zbog većega tlaka u cijevi nego u šupljini, spojenoj s cijevi malim otvorom, dolazi do prelijevanja dijela struje u šupljinu. Nakon prolaska vala, kada se tlak u cijevi smanji, iz šupljine će u cijev dotjecati akumulirana masa. Time se postupno duž prigušivača smanjuje amplituda tlačnih valova izazvanih periodičkim ispuhom. p Reflekcijski prigušivač buke Nailaskom tlačnog vala na otvor komore, on se širi prema suprotnoj strani. Nakon refleksije na suprotnoj stijenki, reflektirani val se vraća prema otvoru iz kojega je krenuo u trenutku kada nailazi novi val kroz cijev. Povećani tlak na ušću cijevi sa strane komore smanjiti će razliku tlaka između novoga tlačnog vala i komore. Na taj način trenutačno smanjuje brzinu istjecanja iz cijevi, da bi se nakon otupljenog vala istjecanje nastavilo mirnije.

17. Apsorpcijski prigušivač Reflekcijski prigušivač Kombinirani reflekcijsko-apsorpcijski prigušivač Osnovne izvedbe prigušivača buke

18. Efekt interferencije Valovi zvuka smanjuju se sudaranjem s povratnim valovima zvuka koji se vraćaju nakon refleksija na otvorenim krajevima cijevi Usisni rezonator Otvoreno suženje cijevi u zatvorenom volumenu komore. Time se suzbija buka pri frekvenciji rezonancije Usisni rezonator Kroz dugu cijev od komore do komore može se smanjiti buka pri niskim i srednjim frekvencijama Izlazna cijev Kroz ovu cijev ispušni plinovi izlaze iz prigušivača buke Apsorpcija U dubini poroznog punila (staklena ili kamena vuna) pretvara se kinetička energija valova zvuka u toplinu Prigušivanje Suženje cijevi i perforacija oduzimaju dio mase iz glavne struje i na taj način peglaju valove zvuka Refleksijske komore Nadolazeći val zvuka sudara se s reflektiranim valom zvuka, tako da se uzajamno reduciraju Ulazna cijev Kroz ovu cijev dovode se ispušni plinovi visoke temperature iz motora s bukom do 130 dB

19. Oblici vibracija usisne ili ispušne cijevi iz lima Gornja slika: nedeformirana cijev Srednja slika: 1. oblik vibracija 3.5 kHz Donja slika: 2. oblik vibracija 4 kHz

20. Prostori za rashladnu vodu Izvedba ispušne cijevi motora za primjenu na brodu Kod motora koji se koriste na brodovima, zbog uskoga prostora potrebno je zaštiti osoblje od opekotina. Zbog toga je potrebno hladiti ispušnu cijev da se smanji temperatura na vanjskoj površini. Ako ispušni plinovi trebaju pokretati turbinu turbopuhala, potrebno je sačuvati čim višu temperaturu i entalpiju plina. Zbog toga se s unutarnje strane polaže limena ispušna cijev, koja se od vanjskog lijevanog i hlađenog plašta odvaja slojem zraka, koji služi kao termička izolacija. Mala masa ispušne cijevi omogućuje da ispušna cijev vrlo brzo dosegne radnu temperaturu. Zračni prostori za termičku izolaciju

21. IZMJENA RADNOGA MEDIJA KOD ČETVEROTAKTNIH MOTORA

22. Ispušni brijeg Usisni brijeg Ventili služe za upravljanje izmjenom radnoga medija Kod 4T motora pogon ventila se vrši putem bregastoga mehanizma s bregastim vratilom. To se vratilo vrti s pola brzine vrtnje koljenastoga vratila

23. UVOD Unutarnji promjer sjedišta Ispušni ventil Usisni ventil GMT Širina sjedišta Stapaj hV Hod ventila DMT DV Promjer ventila Dimenzije Smještaj

24. DJELOVANJE Ispuh Usis Ispušni ventil otvoren Usisni ventil zatvoren Usisni ventil otvoren Ispušni ventil zatvoren GMT GMT Stapaj Stapaj DMT DMT Ventili upravljaju izmjenom radnoga medija u motoru. Usisni ventil omogućuje svježemu mediju da se može usisati u cilindar. Ispušni ventil omogućuje ispuh iz cilindra u ispušnu cijev.

25. UPRAVLJANJE Brijegovi Brijegovi su smješteni na bregastom vratilu. Ono dobiva pogon od koljenastoga vratila i služe za otvaranje ventila, najčešće putem klackalica. Oblik brijega i dijelova za prijenos gibanja na ventil određuje krivulju podizaja ventila i kuteve otvorenosti ventila. Zbog utjecaja sile opruge, koja mora vraćati ventil i sve dijelove u gibanju, pogon ventila može činiti do 25% ukupnih mehaničkih gubitaka motora. Klackalice Klackalica (prikazana plavo) služi za prijenos gibanja s brijega, podizača i podizne šipke na ventil.

26. POGON BREGASTOGA VRATILA kod 4T motora Prijenosni omjer za pogon bregastog vratila je 1:2 (dva okretaja koljenastog vratila daju jedan okretaj bregastoga vratila)

27. Bregasto vratilo usisnih ventila Bregasto vratilo ispušnih ventila Bregasto vratilo Natezač remena Pumpa vode Natezač remena (pumpa vode) Skretna remenica Koljenasto vratilo Koljenasto vratilo Pogon bregastog vratila nazubljenim remenom na motoru za osobno vozilo (Opel) Pogon bregastih vratila nazubljenim remenom na motoru s 4 ventila po cilindru za osobno vozilo (Opel)

28. Visokotlačna pumpa za ubrizgavanje goriva Bregasto vratilo isp. ventila Bregasto vratilo Bregasto vratilo us. ventila Pumpa vode Natezač remena Pumpa vode (natezač remena) Koljenasto vratilo Koljenasto vratilo Kombinacija pogona bregastih vratila nazubljenim remenom i lančanim prijenosom za Ottov motor za osobno vozilo (VW/Audi) Pogon bregastih vratila nazubljenim remenom za dizelski motor za osobno vozilo (VW/Audi)

29. Potpuno uravnoteženje inercijskih sila prvoga reda kod dizelskog motora s dva cilindra za osobno vozilo VW Eko Polo

30. Bregasta vratila Natezači lanca Vodilice lanca Koljenasto vratilo Primjer izvedbe pogona bregastih vratila lančanim prijenosom

31. Red cilindara B Red cilindara A Koljenasto vratilo Međuvratilo Primarni pogon Pogon bregastih vratila na motoru u bokser izvedbi za Porsche 911 Carrera

32. Pomoćni pogon Bregasto vratilo Pogon kompresora Bregasto vratilo VT pumpa za ubrizgavanje goriva Hidraulički natezač lanca VT pumpa za ubrizgavanje goriva Koljenasto vratilo Natezač lanca Koljenasto vratilo Pumpa ulja Pumpa ulja Pogon bregastog vratila lančanim prijenosom za dizelski motor za osobno vozilo (Deimler-Benz) Pogon bregastog vratila zupčanim prijenosom za dizelski motor za teretno vozilo (MAN)

33. VT pumpa za ubrizgavanje goriva Pomoćni pogon Pogon kompresora Pomoćni pogon VT pumpa za ubrizgavanje goriva Pogon ventilatora Elastična spojka Bregasto vratilo Koljenasto vratilo Bregasto vratilo Koljenasto vratilo Pumpa ulja Pumpe ulja Pogon bregastog vratila zupčanim prijenosom za dizelski motor za teretno vozilo (MAN) Pogon bregastog vratila zupčanim prijenosom za dizelski motor za teretno vozilo (KHD)

34. 1 - stojeći ventili 2 - viseći ventili 3 - bregasto vratilo u cilindarskoj glavi

35. POGON VENTILA

36. y ymax Maksimalni hod ventila Trenutak otvaranja ventila Trenutak zatvaranja ventila  0 Zazor za kompenzaciju termičkih dilatacija u pogonu ventila Rampa Rampa Krivulja hoda ventila

37. dy/dt  0 Krivulja brzine ventila

38. d2y/dt 2 Ubrzanje ventila F0,op - sila prednapona u opruzi ventila ymax- maksimalni hod ventila k - krutost opruge mV,red - reducirana masa pogona ventila  0 Kod negativnog ubrzanja pogon ventila se nastoji odvojiti od krivulje brijega! a0,op Zadatak opruge je da stalno održava pogon ventila u kontaktu s brijegom na bregastom vratilu! Ubrzanje opruge ventila amax,op Krivulje ubrzanja ventila i opruge

39. Zamjenski dinamički sustav Reducirana masa pogona ventila Stvarni pogon ventila Zamjena stvarnog pogona ventila zamjenskim dinamičkim sustavom za potrebe analiza

40. Kod bezudarnoga brijega polazi se od kontinuirane krivulje ubrzanja brijega. Numeričkom integracijom dobiva se krivulja brzine i krivulja podizaja, prema kojoj se projektira krivulja brijega Kod udarnoga brijega polazilo se od pogodne kontinuirane krivulje podizaja ventila. Deriviranjem se iz te krivulje dobiva brzina ventila i ubrzanje ventila. Vrlo često je krivulja ubrzanja imala diskontinuitete, koji su u radu uzrokovali udarce u pogonu.

41. Originalna izvedba Zamjenski dinamički sustav Detaljnija analiza pogona ventila

42. Ubrzanje ventila Proračun Mjerenje Vrijeme

43. Moment za Torzijske pogon vibracije Bregasto vratilo Sila Brzina sjedanja ventila Brzina vrtnje Model za analizu pogona bregastim vratilom

44. Da bi se smanjila sila u opruzi za održavanje pogona ventila u dodiru s krivuljom brijega, potrebno je smanjiti mase u gibanju (tj. reduciranu masu pogona ventila). Da bi se mogla smanjiti masa pogona ventila u gibanju, bregasto vratilo se stavlja čim bliže ventilu, tj. u samu cilindarsku glavu.

45. Kod ovoga motora moraju svi ventili, usisni i ispušni, svih cilindara stajati u liniji Kod ovoga motora ventili, usisni i ispušni, mogu biti smješteni proizvoljno

46. Pri visokim brzinama vrtnje, opruga ventila ne može vraćati ventil u zatvoreni položaj te se koriste dvostruki brijegovi na bregastom vratilu, jedni za otvaranje i susjedni za zatvaranje ventila. Tanjurasta opruga se stavlja u lanac pogona za zatvaranje ventila da se pokriju termičke dilatacije ventila. Takav pogon se naziva dezmodromni pogon

47. Tanjurić opruge Unutarnja opruga Vanjska opruga Visina unutarnje opruge Visina vanjske opruge Podloška opruge OPRUGE Opruge imaju zadaću da dijelove za pogon ventila održavaju u stalnom kontaktu s brijegom. Moraju biti dovoljno krute kako bi svladale inercijske sile dijelova čak i kod najviših brzina vrtnje motora.