brijega

1197

Sl. 234 Skica ventila sa osnovnim dimenzijama

Uobiajene vrijednosti dimenzija kod ventila kreu se u granicama:

- usisni ventil, polusferina komora sagorijevanja u glavi motora, oto motora

- usisni ventil, komora sagorijevanja u obliku klina, oto motor

- prenosni dizel motor (usisni ventil)

- dizel motor sa direktnim ubrizgavanjem (usisni ventil)

- usisni ventil

- izduvni ventil

ili - za usisni ventil

- za izduvni ventil

Oblik ela glave (peurke) ventila moe biti razliiti. Pored ravne peurke glave (sl. 234) peurka moe

imati i druge oblike kao na sl. 235. Na sl. 235 c) je prikazan uplji ventil ispunjen sredstvima za

Sl. 235 Razliiti oblici peurke i stabla ventila

hlaenje. Od sredstava za hlaenje koristi se sodium-metalni natrijum napunjen do pola zapremine u ventilu, koji prelazi u tenost na 98C a kljua na 883C. Ovakvo rjeenje sa posebnim hlaenjem ventila koristi se kod vrlo optereenih motora (najee za sportska kola).

Habanje, koje se moe javiti intenzivno, ne samo na sjeditu ventila, nego i na nalenoj strani konusa peurke ventila, izbjegava se navarivanjem sloja otpornog na habanje na konusu ventila (sl. 236).

Sl. 236 Peurka ventila sa navarenim slojem otpornim na habanje

Navareni sloj je vatrootporna legura npr. stelit. Ublaavanje efekata habanja ventila na konusu, posebno neravnomjernog habanja po obimu esto se rjeava uvoenjem ureaja za rotiranje ventila u radu (tzv. rotokap), koji podrazumijeva uvoenje kotrljajueg leaja na gornjem ili donjem sjeditu opruge, ime se ventil u radu postepeno zakree oko svoje ose. Ovo rjeenje je dato na sl. 237.

Sl. 237 Ureaj za zakretanje ventila oko vlastite ose, u radu motora

Ventili pored dosta niskih mehanikih optereenja, trpe i visoka termika optereenja, posebno izduvni venitil. Primjeri temperaturne slike dva izduvna ventila dati su na sl. 238 i sl. 239.

Sl. 238 Raspored temperatura na ventilu

Sl. 239 Raspored temperatura na ventilu

Naponi, koji se javljaju na ventilu su takoer dosta visoki. Na sl. 240 je pokazan primjer raspodjele napona () na peurki ventila za dva oblika peurke gdje max. napon dostie u jednom sluaju max = 860 bar, a u drugom sluaju max = 710 bar.

Sl. 240 Primjeri raspodjele napona po konturi peurke ventila

Upravo zbog visokih termikih naprezanja, neravnomjerne raspodjele temperatura, neravnomjerne raspodjele mase peurke, netanosti izrade sjedita, kovakih greaka na peurki i visokih ivinih naprezanja na obodu, na ventilu mogu da se pojave:

ivini lomovi (sl. 241)

segmentni lomovi (sl. 242) i

lom stabla (sl. 243).

Sl. 241 Ivini lom ventilaSl. 242 Segmentni lom ventilaSl. 243 Lom stabla

Zatitne mjere, koje se provode za spreavanje gore pomenutih greaka su: poboljanje gornje povrine peurke ventila, izbor viih tolerancija, obrtanje ventila u radu, poboljanje odvoenja toplote (punjenje ventila sa Na), navarivanje zatitnog sloja na konusu ventila, poboljani prelazni radijusi i ne hromirati zavrni dio stabla.

Ventili se izrauju kovanjem, uz naknadnu obradu prema sl. 234, od visoko kvalitetnih elika. Za usisne ventile koriste se hrom-nikl i hrom-nikl-molibden legirani elici, a za ispuni ventil koriste se vatrootporni hrom-nikl elici sa austenitnom strukturom (sa 20% hroma i do 15% nikla), otporni na temperature do 850C. Kontaktne povrine odnosno peurka, se termiki obrauje (hromira), a ostale povrine, na razvodnom mehanizmu, koje su izloene velikim kontaktnim pritiscima ili se cementiraju ili kale, tako da im se povrinska tvrdoa kree u granicama 54 62 HRC.

12 USISNA I IZDUVNA INSTALACIJA

12.1 Osnovni zadaci

Snaga koju moe da razvija klipni motor sa unutarnjim izgaranjem goriva i oksidanta iz zraka, je limitirana brzinom kojom motor moe da se puni zrakom, odnosno smjesom, brzinom kojom moe da se stvara zapaljiva smjesa i konano brzinom kojom se produkti sagorijevanja mogu da odstrane iz motora.

Obzirom na naelnu zavisnost koja postoji izmeu stepena punjenja ((v) i koeficijenta zaostalih gasova (() slijedi, da za postizanje to vee vrijednosti stepena punjenja, koeficijent zaostalih gasova mora da bude to manji. Iz ovih optih postavki slijede zadaci usisne i izduvne instalacije na motoru u uslovima irokog podruja promjenljivih reima rada:

Konstrukcija instalacija mora da obezbjedjuje to manji utroak energije u toku izmjene radne materije, tj. treba teiti minimalnim otporima u usisnoj i izduvnoj instalaciji, tj. (pa ( 0 i

(pr ( 0.

Pravilnim izborom geometrijskih odnosa pojedinih konstrukcivnih dimenzija instalacije, izborom oblika i rasporeda ogranaka kod viecilindrinih motora, treba da se obezbijedi takav zakon vremenske promjene pritiska p = f1(() ispred usisnog i pr = f2(() iza izduvnog ventila, koji daje u odredjenom vremenskom intervalu to je mogue vei pad pritiska u odnosu na pritisak u cilindru, a to uz ostale povoljne uslove treba da obezbijedi to veu vrijednost (v i to manju vrijednost ( (dinamiko punjenje).

- Na viecilindrinim motorima sa unutranjom pripremom smjese mora da se postigne to bolja ujednaenost raspodjele zraka po cilindrima, tj. stepeni punjenja pojedinih cilindara treba da budu jednaki:

(232)

a na vie cilindrinim motorima sa spoljnjom pripremom smjese treba obezbijediti ujednaenost raspodjele goriva (u smjesi) po cilindrima, tj. koeficijenti vika zraka trebaju da budu jednaki:

(233)

U ovom sluaju usisna instalacija ima posebnu ulogu u pripremi smjese (isparavanje i mijeanje goriva), pogotovo u sluaju niskih temperatura okoline.

Isto vai za izduvnu instalaciju. Treba da se obezbijede to manji aerodinamiki otpori, visoka razlika pritiska u momentu maksimalnog vremenskog presjeka ventila i treba teiti da se postigne kod viecilindrinih motora jednakost koeficijenata zaostalih gasova:

(234)

- Konstrukcijom instalacije treba da se obezbijedi, da ona ne postane dodatni izvor buke (rezonator). Na izduvnu instalaciju se najee dodaju posebni priguivai buke, koja se stvara oscilacijama pritiska uzrokovanih strujanjem produkata sagorijevanja iz cilindra lokalnom brzinom zvuka u prvoj fazi pranjenja.

- Usisne i izduvne instalacije savremenih motora, pogotovo za transportna vozila, se opremaju dodatnim ureajima u cilju smanjenja emisije tetnih komponenti (NOx, CO, nesagorjelih CxHy), kao:

- ureajima za recirkulaciju produkata sagorijevanja,

- ureajima za dodavanje vode i dr.

Ovi uredjaji se montiraju na usisnu instalaciju. Ureaji ugraeni na izduvnu instalaciju slue za dekontaminaciju produkata sagorijevanja prije njihovog isputanja u atmosferu, kao:

- ureaji za naknadno sagorijevanje (CO i nesag. CxHy);

- katalizatori (NO);

- posebni filteri (CxHy i adj).

12.2 Podjela instalacijaOsnovni uticaj na optu koncepciju konstrukcije usisne i izduvne instalacije ima nain rada motora (oto, dizel), broj cilindara, namjena i uslovi smjetaja motora. Nadalje mogu da se navedu jo slijedei kriteriji vani za podjelu instalacija:

Taktnost motora:

- za dvotaktne i

- za etverotaktne motore.

Kod dvotaktnih motora konstrukcija usisne i izduvne instalacije ima vrlo veliki uticaj na rad motora i nivo srednjeg efektivnog pritiska. Konstrukcijom obiju instalacija treba obezbijediti sinhronost oscilacija pritiska u ravnima ispred usisnog i iza ispustnog organa u irokom podruju obrtnih brzina. U toku izmjene radne materije kod ovih motora su obje instalacije dugo vremena preko cilindra motora meusobno povezane. Kod etverotaktnih motora sa relativno malim uglovima prektivanja ventila to nije toliki problem.

Dimenzioniranje instalacija dvotaktnih motora se u prvoj aproksimaciji, upravo zbog toga vri vrlo esto obzirom na rezonantne frekvence cjelokupnog sistema. Ovo je naroito vano, ako motor u sklopu sa radnom mainom radi pri n=const., ili u uskom podruju oko nominalne obrtne brzine.

Podjela obzirom na nain punjenja:

a) - za usisne i

b) - za prehranjivane motore.

Podjela obzirom na nain pripreme smjese:

a) - za spoljnju i

b) - za unutranju pripremu smjese.

Podjela obzirom na namjenu motora:

a) - za putnika vozila,

b) - za kamione, autobuse, traktore, gradjevinske maine, ,

c) - za sportske i trkae automobile,

d) - za pogon stacionarnih radnih maina itd.

Za grupu motora pod b) i d) mogu da se postavljaju posebni zahtjevi za dinamike karakteristike instalacija na odreenim esto koritenim brzinskim reimima rada. Za ispunjenje pojedinih specifinih uslova, kao to su siguran rad motora pri izrazito niskim okolnim temperaturama, sigurnost zaputanja motora u svim atmosferskim uslovima, posebni uslovi za avionske i brodske motore itd., usisna instalacija moe da ukljuuje posebne ureaje ili konstruktivne zahvate sa ciljem da se zrak, npr. predgrijava (ili smjesa gorivo-zrak), to se postie zagrijavanjem cijevi sa izduvnim gasovima, toplim zrakom, vodom za hlaenje motore, elektrinim grijaima itd.

Kod prehranjivanih motora se naprotiv ulazni zrak kod visokih odnosa punjenja prije ulaska u motor hladi, prolazom kroz specijalni kompaktni izmjenjiva toplote.

12.3. Konstrukcija instalacija12.3.1. Osnovne konstruktivne eme

Zahtjev za ujednaenou ( i (v viecilindrinih oto motora sa spoljnjom pripremom smjese komplikuje usisnu instalaciju u poredjenju sa usisnom instalacijom dizel motora. Osim toga pri konstrukciji usisne instalacije na ovim motorima treba da se vodi rauna i o uslovima stvaranja to homogenije smjese.

U usisnu instalaciju ulazi i preista za zrak i karburator i pri koncepciji konstrukcije cjelokupne usisne instalacije treba da se vodi rauna o njihovim hidraulinim uticajima na rad motora, koji su vrlo znaajni. U daljem izlaganju osnovna panja posveena je samo cijevnom dijelu instalacije.

Idealni raspored bi zahtijevao pojedinane usisne ogranke sa karburatorom za svaki cilindar posebno. To omoguuje najbolje podeavanje dinamike strujanja svake usisne cijevi i spreava nepoeljne meusobne uticaje. Zbog komplikovanosti, smjetaja na motoru, a pogotovo zbog cijene, ovakva koncepcija je za vozila masovne proizvodnje neprihvatljiva (primjenjuje se za trkaa i sportska kola). Na slici 244 ematski je prikazan raspored ogranaka za etvorocilindrini motor. Slika 244 a) i b) prikazuju uobiajeni raspored, u sluaju prikljuenja na jedan karburator. Ova koncepcija daje tipinu neujednaenost raspodjele smjese po cilidrima koja pri puno otvorenom leptiru iznosi i do 15% ako se uporede ekvivalentni odnosi jednog para cilindara u odnosu na drugi. Raspored ogranaka prikazan na

sl. 244 c) i d) se odnosi na sluaj ako postoje dva karburatora. Ovaj raspored, pogotovo pod d) daje znatno bolju ujednaenost ( pri punom otvoru leptira, jer u rasporedu pod c) jo uvijek postoji neujednaenost vremenskih intervala izmeu taktova usisavanja pojedinih cilindara.

Sl. 244 ematski prikaz raznih oblika usisnih instalacija za redne karburatorske motore

Takastom linijom je na slici 244 prikazan vod za balansiranje, koji spaja oba karburatora i slui za regulisanje dinamikih oscilacija pritiska u prostoru iza karburatora u objema ograncima pri uobiajenom rasporedu paljenja 1-2-4-3 ili 1-3-4-2.

Sl. 245 ematski prikaz raznih oblika usisnih instalacija estcilindrinih rednih motora

Na slici 245 je prikazan raspored ogranaka usisnih cijevi na estocilindrinom radnom motoru sa redoslijedom palenja 1-5-3-6-2-4, odnosno 1-4-2-6-3-5. Uobiajne izvedbe sa jednim karburatorom su predstavljene na emama 245 a) i b) i one daju lou raspodjelu smjese po cilindrima. Ovaj nedostatak se djelimino ispravlja izvedbom usisne cijevi sa dva karburatora, prikazanom na slici 245 c). Izmeu karburatora i ogranka se postavlja kratki cijevni nastavak, kojim se nastoji poboljati ujednaenost raspodjele smjese oba cilindra u sredini. Slike 245 d) i e) pokazuju mogue konstruktivne varijante, ako se koristi karburator sa duplom komorom plovka, a usisna instalacija se izvodi sa dva kolektora iz kojih idu ogranci na pojedinane cilindre.

Zahtjevi za konstrukciju usisne instalacije dizel motora nisu tako rigorozni, mada se regulacijom dinamike strujanja zraka u presjeku ispred ventila trai mogunost poveanja stepena punjenja cilindara.

Najvie mogunosti za dinamiko podeavanje usisne instalacije u irem dijapazonu brzinskih reima

pruaju izvedbe sa zasebnim ograncima usisnih cijevi za pojedine cilindre viecilindrinog motora. Podeavanje se vri izborom prenika cijevi i njenom duinom. U praktinim uslovima je vrlo teko primijeniti takve izvedbe jer one su tehnoloki komplikovane, skupe, a zauzimaju dosta mjesta, to je njihova najvea mana. Odlika takvih instalacija je da daju relativno visoke vrijednosti (v (oko 0,9) a na brzinskoj karakteristici, dinamiki podeene usisne instalacije imaju najee izrazit maksimum na odreenoj obrtnoj brzini.

Koncepcije usisnih instalacija za traktore, graevinske maine i slino, pa i za kamione se zasnivaju povezivanjem vrlo kratkih ogranaka pojedinih cilindara na zajedniki kolektor, koji je opet preko kratke cijevi vezan preko preistaa zraka sa atmosferom. Instalacija je kompaktna, masivna, livene izvedbe (silumin), zauzima relativno vrlo malo mjesta i ne poveava spoljnje gabarite motora, to je naroito vano za smjetaj na vozilu.

Jedna mogua varijanta takve konstruktivne koncepcije usisne instalacije je prikazana na slici 246.

Sl. 246 Usisna cijev sa kolektorom

U kolektoru relativno velikog zapreminskog kapaciteta dolazi do smirivanja oscilacija pritiska, tako da dinamika strujanja nema bitan uticaj na punjenje cilindra. Osnovni uticajni faktor je hidraulini otpor..

Izduvne instalacije se najee izvode sa pojedinanim ograncima od cilindara, koji se zatim spajaju u zajedniku izduvnu cijev. Kod motora za specijalne namjene ili motora sa 8 i vie cilindara, ogranci se spajaju u dvije i vie izduvnih cijevi. Izduvne cijevi su izraene najee od livenog gvoa ili od vatrootpornog elika. Kod motora za vozila novijih konstrukcija, u produetku izlazne izduvne cijevi se nalaze posebni ureaji za dekontaminaciju produkata sagorijevanja. Isto tako u izduvnu instalaciju spadaju priguivai buke.

Konstrukcija usisno-izduvnog sistema prehranjivanih motora treba da zadovoljava dodatne zahtjeve. Kao prvo, koncepcija instalacije treba da ispunjava uslove koje namee izabrani sistem prehranjivanja

(p = const. ili V = const.). Tipini primjeri principijelnih izvedbi usisno-izduvnih sistema prikazani su na slici 247.

Sl. 247 Konstruktivne koncepcije usisno-izduvnih sistema za razne

uslove rada gasne turbine

U sluaju, ematski prikazanom na slici 247 a) trai se, da gasna turbina radi pri p = const. Ovo se rjeava ugradnjom posebnog spremnika u kome djelimino ekspandiraju izduvni gasovi poslije izlaska iz cilindra. Za istu svrhu kod manjih motora izduvna instalacija ima kolektor, u kome dolazi do priguenja oscilacija pritiska od pojedinih cilindara.

Kod sistema prehranjivanja, kada gasna turbina radi pri stanju na ulazu V = const., trai se konstruktivna

izvedba u kojoj e naprotiv dolaziti do iskoritenja kinetike energije gasova. Ovo zahtijeva da se izduvni sistem izvede u vidu ogranaka od pojedinih cilindara, koji se zatim po dva ili tri spajaju u

zajedniku cijev, koja vodi do statora turbine. Jake oscilacije brzine gasa u ulaznom presjeku spoja pojedinih ogranaka na stator nepovoljno utiu na stepen iskoritenja turbine, zbog ega se za turbine veih snaga koriste posebni pretvarai impulsa. Kinetika energija izduvnih gasova se u difuzoru ispred statora turbine pretvara u potencijalnu, ime se pritisak ispred turbine poveava. Time su iskoritene pozitivne osobine oba principa rada gasne turbine. Kod motora malim i srednjih snaga najee se primjenjuje impulsna koncepcija prehranjivanja. Ona omoguava veliku kompaktnost cjelokupne konstrukcije usisno-izdubnog sistema, male dimenzije i vrlo dobro prilagodjavanje optoj konturi motora. Naravno izduvna instalacija zajedno sa turbo-kompresorom mora biti vrlo briljivo konstruktivno izvedena, da se i kod veih uglova prekrivanja ventila ne bi izazvali nepovoljni efekti na kvalitet ispiranja i punjenja cilindara, pogotovo kod niih brzinskih reima i punom optereenju.

12.4 Dodatni uredjaji za smanjenje emisije toksinih komponenti i buke

12.4.1 Ureaji za smanjenje emisije toksinih gasova

U usisnu i izduvnu instalaciju se ugrauju dodatni ureaji za smanjenje toksinih komponenti CO, NOx, nesagorjelih CxHy i jedinjenje olova kod oto motora, NOx, adji i nesagorjelih CxHy kod dizel motora. Pri ugraivanju ovih dodatnih ureaja, kao i kod uvoenja posebnih mjera kojima se eli uticati na proces sagorijevanja, da bi se smanjila emisija toksinih gasova, treba strogo paziti da se time ne utie bitno na njegove ostale karakteristike.

Nastojanja da se direktnim uticajem i regulacijom procesa sagorijevanja smanji formiranje toksinih supstanci, dala su do danas samo djelimino zadovoljavajue rezultate. Da bi se smanjila emisija NOx kod oto motora, a NOx i adji kod dizel motora, moe da se primijeni:

- vanjska recirkulacija produkata sagorijevanja i

- dodavanje vode u ulazni zrak.

Recirkulacijom, tj. vraanjem jednog dijela izduvnih gasova ponovo u cilindar motora, postie se vrlo razliit uticaj na proces sagorijevanja, zavisno da li se ono odvija sa vikom ili manjkom zraka, u vidu prethodno izmijeanog ili difuzijskog plamena i dr. Jedan od efekata recirkulacije je smanjenje vrne temperature plamena i smanjenje lokalnog ekvivalentnog odnosa. Oba ova faktora utiu na mehanizam formiranja NOx, ime dolazi do smanjenje njegove emisije uz samo neznatno smanjenje snage, ako recirkulacija ne prelazi 40%.

Masa recirkulisanih izduvnih gasova, odnosno stepen recirkulacije je zavisan od optereenja, zbog toga ureaj za recirkulaciju mora obavezno da sadri i ureaj za regulaciju. Kao primjer na slici 248. ematski je prikazan ureaj za recirkulaciju gasova na oto motoru.

Sl. 248 ematski prikaz uredjaja za recirkulaciju izduvnih gasova sa regulatorom protoka

Na dizel motorima recirkulacija produkata sagorijevanja, osim na smanjenje emisije NOx, pozitivno

utie i na smanjenje emisije ai.

U posljednje vrijeme se pokuava uvesti direktan uticaj na proces sagorijevanja, dodavanjem vode. Naini dodavanja su vrlo razliiti i moe da se primjenjuje: ubrizgavanje vode u svjee punjenje na ulazu u cilindar, ubrizgavanje vode u toku kompresije, ili se voda dodaje u visokotlani dio gorivu i ubrizgava se kao emulzija vode i goriva. Svaki od spomenutih naina dodavanja vode ima vrlo razliit uticaj na proces sagorijevanja i ulaenje u ove detalje prevazilazi obim razmatranja predvien u sklopu ove take.

Druga grupa uredjaja na izduvnoj instalaciji je predviena za dekontaminaciju izduvnih gasova naknadnim tretmanom. Prema nainu na koji se gasovi tretiraju, ovi uredjaji se mogu podijeliti u nekoliko grupa, kao npr.:

- Ureaji za dodatno sagorijevanje CO i nesagorjelih CxHy.

- Ureaji za dekontaminaciju, naknadnom hemijskom reakcijom uz prisustvo katalizatora.

- Ureaji za odstranjivanje vrstih estica, filtriranjem.

Naknadno sagorijevanje CO i CxHy daje CO2 i H2O. Obezbijediti treba da je prisutna dovoljna koliina oksidanta i da se reakcije obave u relativno kratkom vremenu, prilikom strujanja gasova kroz reaktor. Da bi dolo do zapalenja i odvijanja reakcija oksidacije temperatura gasova mora biti u reaktoru vea od 500 C.

Da bi se dobio uvid u konstruktivnu koncepciju reaktora za naknadno sagorijevanje CO i CxHy u izduvnim gasovima na slici 249. je prikazan termo-reaktor. Dodatni zrak za sagorijevanje dodaje se pomou pumpice sa strane.

Sl. 249 ematski prikaz termo-reaktora za naknadno sagorijevanje

izduvnih gasova iz oto motora

Smjetaj katalizatora i koncepcija njegove konstrukcije, koja treba da obezbijedi potpunost heterogene hemijske reakcije (kao: temperatura, vrijeme zadravanja gasova u reaktoru, dodir gasova sa povrinom katalizatora i dr.) praktiki se realizuje na razne naine. Na slici 250 su prikazane kao primjer dvije

a) sa radijalnim protokom gasova,

b) sa aksijalnim protokom gasova

Sl. 250 Konstruktivna izvedba i smjetaj reaktora za dekontaminaciju

izduvnih gasova pomou katalizatora

izvedbe reaktora sa katalizatorom. Na slici 250 a) katalizator je smjeten u, tzv. ekspanzioni sud. Gasovi struje kroz rupice u dovodnoj cijevi i u zidovima ekspanzionog suda. Prolazom radijalno kroz sloj katalizatora obezbjeuje se potrebno vrijeme za hemijsku reakciju. U izvedbi pod b) vrijeme dodira se obezbjeuje aksijalnom debljinom sloja katalizatora. Posljednji ureaj je naroito podesan za smjetaj na izduvnu cijev, koja prolazi ispod patosa automobila.

12.4.2 Uredjaji za smanjenje buke motora

Naelno moe da se smatra da buka koja potie od motora dolazi od triju glavnih izvora:

- od izduvavanja,

- usisavanja i

- mehanike buke.

Na izlazu iz izduvne cijevi motora, pulzacije pritiska gasnog stuba se kao buka emituju dalje u atmosferu. Ugradnjom na izduvnu cijev priguivaa buke, postie se, da do rezonancije dolazi samo na odredjenim frekvencijama viih harmonika i takvom amplitudom, da ukupna buka ne stvara osjeaj nelagodnosti.

Izvori buke koja nastaje kod usisavanja su, osiclacije pritiska zraka, odnosno smjese, kada ona struji kroz preista, karburator, usisnu cijev i oscilacije gasnog stuba u cilindru motora prilikom punjenja. Isto tako i kod brzog zatvaranja ventila, gasni stub u usisnoj instalaciji nastavi sa oscilovanjem. Mehanizam nastanka buke prilikom usisavanja je vrlo kompleksan i zbog toga se taj dio buke vrlo teko priguuje na zadovoljavajui nivo.

Dio mehanike buke nastaje isto tako pri sjedanju ventila, klackalica, lananog prenosa, rada zupanika i slino. Dio buke potie i od sagorijevanja, zbog brzog porasta pritiska u toku II faze. Ova buka se najee pojavaa prolazom zvuka kroz kuicu motora, vibracijom poklopaca, korita itd., tj. kroz materijal.

Nastala buka od svakog pojedinog izvora i spektrum njezine raspodjele u podruju frekvencija zavisi od brzinskog reima i optereenja motora. Osnovni zadatak priguivaa buke je da smanji opti nivo buke na veliinu koja se moe tolerisati i da filtrira oscilacije odredjenih frekvenci i amplituda. Ovaj zadatak se ostvaruje promjenom karakteristika oscilacija pritiska prije njihovog prenoenja u atmosferu, naravno sa preduslovom da to ne izaziva remeenje performansi motora.

Smanjenje buke se zasniva na nekoliko optih fizikih principa:

- priguenju odredjenih pojaseva u spektru,

- promjenom amplituda i frekvenci oscilovanja pojedinih sastavnih komponenti izvora buke,

- razbijanjem, tj. viestrukim odbijanjem zvunih talasa, stvaranje oscilovanja difuznog karaktera,

priguenjem interferencijom talasa pojedinih frekvenci i dr.

Konstruktivne izvedbe priguivaa buke koji se baziraju na gore pomenutim principima prikazane su ematski na slici 251. Navedenim priguivaima, buka treba da se smanji na nii nivo, koji se moe tolerisati.

a) apsorpcijom,

b) ekspanzijom izduvnih gasova,

c) bonim rezonatorom,

d) suavanjem presjeka (isto prolazom

kroz rupice zidova),

e) interferencijom zvunih talasa

Sl. 251 Naini priguivanja buke od motora

U sluaju prikazanom pod e), se izborom odgovarajuih dimenzija vremenski podeava odbijanje talasa, tako da na pojedinim mjestima u priguivau dolazi do preklapanja pobudnih i reflektovanih talasa, to dovodi do njihove interferencije i djeliminog ponitavanja.

Ugradnja priguivaa buke na usisni ili izduvni sistem, koji su bili prethodno podeeni tako da gasni stub oscilira pema unaprijed odredjenoj dinamici, sigurno dovodi do odredjenih poremeaja. Ovo je posljedica promjene graninih uslova na poetku ili na kraju cijevne instalacije. Osim toga dolazi i do poveanja strujanih gubitaka zbog dodatnih aerodinamikih otpora. Prvi uticaj mijenja dinamiku oscilovanja, tj. amplitudu i frekvencu na mjestu ispred usisnih i iza izduvnih ventila ili kanala (kod dvotaktnih motora). Sve to se odraava na smanjenje koeficijenta punjenja motora, to se posredno odraava i na ostale efektivne pokazatelje motora.

Pri razvoju novih i poboljanju postojeih konstrukcija priguivaa buke i uredjaja za dekontaminaciju produkata sagorijevanja, se prema tome mora teiti za tim, da se njihovom ugradnjom na usisnu ili izduvnu instalaciju bitno ne pogoraju efektivni pokazatelji motora, kao to su njegova snaga i specifina potronja goriva (ekonominost).

13 PREIAVANJE ULJA, GORIVA I ZRAKA

13.1 Svrha preiavanjaOsnovni zadatak preistaa, koji se nalaze u sklopu pojedinih instalacija, je da iz fluida izdvajaju nepoeljne mehanike i hemijske neistoe, a kod ulja i goriva i produkte oksidacionih promjena (naftanske i mineralne kiseline, smole, asfalt, vodu, sumpor i dr.). Mehanike neistoe dospijevaju u zrak iz okoline i njegova istoa na ulazu u motor zavisi od vrste puta, odnosno njegove podloge po kome se automobil kree i od visine iznad nivoa terena na kojoj se zrak usisava.

U gorivo i mazivo, mehanike neistoe dospijevaju u toku proizvodnje, uskladitenja, transportovanja, rukovanja i u toku rada motora. vrste estice dolaze u tene fluide i uslijed mehanikog troenja materijala. Do hemijskih promjena goriva i ulja dolazi ve u toku stajanja, a pogotovo pod dejstvom temperature, svjetlosti i kiseonika iz zraka. Svi ovi uticaji su naroito pojaani u toku rada motora.

Mehanike neistoe su po svom hemijskom sastavu, fizikim osobinama i dimenzijama (0,5 do 30 (m) vrlo razliite. Sitne vrste estice, koje esto dostiu tvrdou kvarca, su pogotovo opasne, jer izazivaju lokalna oteenja, duboke risove i eroziju veih povrina. Njihov uticaj na odvijanje pojedinih procesa, na rok trajanja dijelova, je naroito velik na instalacijama za ubrizgavanje goriva, siscima rasplinjaa, sklopu klip-cilindar i slino. Na automobilskim motorima, preistai su konstruisani tako da izdvajaju mehanike neistoe, pa e u daljnjem tekstu biti prvenstveno govora o tim preistaima. Problem hemijskog preiavanja je prisutan kod velikih stabilnih i brodskih motora.

13.2 Podjela i konstrukcija preistaa

13.2.1 Preistai za ulje

Brzina prljanja ulja moe da se ocijeni na osnovu nie navedenih prosjenih vrijednosti. Brzina nagomilavanja u benzinu nerastvorljivih estica je svedena na km puta i nominalnu efektivnu snagu motora:

- za oto motore ugradjene na osobni automobiloko 0,3 (mg/km kW)

- za dizel motore ugradjene na autobuse i kamione0,4 0,7 (mg/km kW)

- sporohodne dizel motore

0,7 1,4 (mg/km kW)

Prema nainu odstranjivanja neistoa, preistai mogu da se dijele na:

- mehanike,

- apsorbcione,

- hidrodinamike,

- kombinovane

- magnetne.

Mehaniki preistai odstranjuju iz ulja vrste estice njihovim fizikim zadravanjem. Ulje prolazi kroz uske kanale koji su takvih dimenzija, da vee estice ne mogu prolaziti. Prema nainu djelovanja oni se dalje dijele na dubinske i povrinske.

Apsorbcioni preistai ne zadravaju samo mehanike estice, nego apsorbuju slobodne kiseline, alkalije, vodu u ulju i dr., tj. vre hemijsko i mehaniko ienje ulja.

Mehaniki preistai se obino sastoje iz tijela u koga je smjeten filtrirajui element i prelivni ventil, koji u sluaju prevelikih otpora preistaa otvara prolaz i direktno proputa ulje u instalaciju. Filtrirajui element se povremeno vadi radi ienja ili se zamjenjuje sa novim.

Lamelasti tip mehanikog preistaa je prikazan na slici 252.

1 trn, 2 prelivni ventil, 3 ruica za pomjeranje lamela pri ienju,

5, 4 lamela, 6 strugai, 7 trn-nosa lamela

Sl. 252 Lamelasti tip mehanikog preistaa za ulje

Filtrirajui element se sastoji iz paketa poredanih filtrirajuih i odstojnih ploica. irina kanala kroz koje ulje protie zavisi od debljine odstojnih ploica i kree se u granicama od 0,03 do 0,15 mm, ime je odredjena i veliina estica u ulju, koje preista zadrava. Pravac kretanja ulja je prikazan strelicama.

U ovu grupu spadaju i preistai sa elementima izradjenim od vlakana, specijalnog impregniranog papira, tekstilnog materijala i filca. Obino se takav element zamjenjuje poslije odredjenog broja asova rada motora.

Na motorima za vozila najvie se koriste preistai sa elementima iz filca i impregniranog filter papira. Posljednji predstavljaju tipine povrinske preistae, jer se odvajanje neistoe vri pri prolazu ulja kroz tanku pregradu. Vijek filcanih preistaa je neto dui od papirnih, ali je zato kod posljednjih osjetno bolji kvalitet preiavanja. Neke vrste filtirajuih elemenata koji se ugradjuju u preistae motora za vozila, prikazani su na slici 253.

a) i b) povrinski preistai sa impregniranim tekstilom (a) i filter papirom (b),

c) - dubinski preista sa filcom

Sl. 253 Filtrirajui elementi za preistae

Osnovni element hidrodinamikih preistaa je rotor koji se okree sa 5.000 do 10.000 o/min. Djelovanjem centrifugalne sile mehanike estice, koje sa uljem dospijevaju u rotor, odbaene su ka zidovima rotora, te se ovdje nagomilavaju u vidu vrsto sbijene mase. Rotor dobija pogon preko direktne veze sa motorom putem zupastog prenosa ili djelovanjem reakcije mlaza ulja koji pod pritiskom istie iz mlaznica na rotoru.

Hidrodinamiki preistai imaju slijedee prenosti:

1. nije potrebno vriti zamjenu elemenata,

2. sposobnost preiavanja je nekoliko puta bolja u odnosu na mehanike preistae,

3. svojstva preiavanja u radu motora vrlo sporo opadaju, jer se talog nagomilava u rotoru,

4. sposobnost proputanja preistaa ne zavisi od koliine taloga.

13.2.2 Preistai za goriva

Osnovni zadatak preistaa za goriva je izdvajanje mehanikih neistoa i vode. Na motorima sa karburatorom je dovoljno ako se vri grubo preiavanje i izdvajanje estica ije dimenzije su vee od 0,1 mm. Na gorivnim instalacijama sa ubrizgavanjem goriva, mora se izvriti fino preiavanje goriva i izdvajanje estica veliine iznad 1 (m.

Za grubo preiavanje slue preistai sa sinterovanim keramikim ploama. Konstrukcija takvog preistaa je prikazana na slici 254. Filter je sastavljen od metalokeramikih ploa razdvojenih aluminijumskim prstenovima i navuenih na perforiranu metalnu cijev, koja se sa gornje strane uvre u nepokretno tijelo preistaa.

1 keramike ploe, 2 Al prsten, 3 metalna cijev, 4 prelivni ventil, 5 tijelo

Sl. 254 Preista sa keramikim umetkom

Kao kod preistaa za ulje, danas se sve ee koriste preistai za gorivo sa filtrirajuim umetkom od impregniranog papira (sl. 255). Preistai mogu biti ugraeni u instalaciju za napajanje gorivom na vie naina:

Sl. 255 Preista za gorivo sa filtrirajuim umetkom od impregniranog papira

1. Direktno na spremniku za gorivo, to pogotovo oteava odravanje i zamjenu filtirajueg elementa, ali nije potrebno posebno tijelo preistaa.

2. Preista je ugraen na prikljunu cijev spremnika za gorivo.

3. Preista je smjeten ispred pumpe za gorivo, to je najee sluaj kod instalacija na dizel-motoru. Sklop se sastoji od dvaju preistaa: grubog i finog i prelivnog ventila.

4. Preista se nalazi ispred karburatora, odnosno ispred glavnog siska.

Kod stabilnih motora, koji su stalno u pogonu upotrebljavaju se specijalni preistai dvojnici, koji omoguavaju da se jedan preista iskljui iz pogona, kada se zamjenjuje filtirajui element.

13.2.3 Preistai za zrak

Motori sa unutranjim sagorijevanjem u toku svoga rada usisavaju znatnu koliinu zraka iz okolne atmosfere u kojoj lebde vee koliine sitnih estica praine.

Koliina praine u zraku zavisi od uslova u kojima radi motor. Npr. sadraj praine u zraku pri kretanju automobila u gradu, odnosno pri kretanju po putevima prvog reda, moe da se kree u granicama 0,00025 do 0,001 (g/m3), a pri kretanju po nenabijenom (seoskom) putu koncentracije su u granicama 0,01 do 0,02 (g/m3).

Zbog velike razlike u gustini izmedju vrstih estica i gasa, za njihovo izdvajanje iz zraka mogu da se koriste i drugi fiziki efekti, koji se nisu mogli upotrijebiti za izdvajanje vrstih estica iz tenosti. Znai osim fizikog zadravanja estica na prolazu, kroz uske kanale, estice se mogu izdvajati iz zraka inercionim i gravitacionim efektom. Tako se javljaju inercioni, ciklonski preistai, kod kojih se vrste estice izdvajaju djelovanjem centrifugalne sile, ili isti inercioni preistai, kada se estice izdvajaju djelovanjem sile inercije pri naglom skretanju, odnosno promjeni smjera strujanja gasa.

Za fiziko zadravanje estica se koristi filc, tekstil, papir i drugi materijal. Ovi umeci mogu da budu suhi ili mokri. Kod posljednjih je efekat i kvalitet (manje dimenzije izdvojenih estica) izdvajanja poboljan.

Na osnovu naprijed reenog, preistai se prema nainu izdvajanja estica mogu podijeliti na slijedee tipove:

a) preistai sa suhim filtrirajuim umetkom,

b) preistai sa mokrim filtrirajuim umetkom,

c) inercioni i ciklonski preistai,

d) preistai sa uljnim kupatilom i

e) preistai koji predstavljaju kombinaciju dvaju naprijed navedenih tipova

(npr. inercioni sa siltrirajuim elementom).

Kao primjer je na slici 256 prikazan preista sa suhim filtrirajuim elementom ugraenim u metalno kuite. Element se povremeno mijenja. Radi poveanja povrine, element se izrauje u vidu harmonike od tankog filca, tekstila, sintetikog materijala i impregniranog papira. Posljednji se danas sve vie i ee koriste, pogotovo za ugradnju na preistau motora za osobne automobile.

Sl. 256 Preista za zrak sa suhim umetkom od impregniranog

papira i metalnim kuitem. Strelica pokazuje put zraka

U toj vezi treba da se napomene, da je usisavanje zraka praeno umom. Preistai motora na osobnim automobilima se zbog toga snabdijevaju sa priguivaima uma, koji se sa preistaima zraka spajaju u jednu cjelinu. Pri priguivanju uma naroitu ulogu igra materijal elementa. Filcani uloci su pogotovo dobri priguivai buke visokih frekvenci, a um niskih frekvenci se priguuje u jednoj ili vie komora u tijelu preistaa.

Ciklonski i inercioni preistai se upotrebljavaju na dizel motorima za kamione i na traktorima, kada se oekuje da e motor raditi u atmosferi sa dosta visokom koncentracijom praine u zraku.

Po svom obliku inercioni preistai su cilindrini, relativno visoki i zbog toga zahtijevaju dosta mjesta za smjetaj na motoru, to moe da se smatra kao negativna osobina ovih preistaa.

Kod preistaa sa uljnim kupatilom (sl. 257) zrak koji ulazi u preista struji iznad ulja, odnosi sobom sitne kapljice ulja, koje kvase i ispiraju filtrirajui umetak. Vee estice ispadaju iz struje zraka prilikom njegovog skretanja iznad ulja. Kod pravilnog odravanja je dovoljno ako se samo povremeno mijenja ulje u preistau. Pri tome treba strogo paziti da se ulje sipa samo do odreenog nivoa, kako ga zrak ne bi odnosio u motor.

a kada za ulje starije izvedbe, b kada za ulje novije izvedbe, A i B su uski prolazi

1 kada za ulje, 2 filtrirajui element, 3 prelazni dio, 4, 5, 6 zaptivke,

7, 8 navrtka i stezni zavrtanj, 9 dovodna cijev instalacije za ventilaciju motorske kuice,

10 vodei prsten, 11, 12 komore kade za ulje, 13 cijev, 14 prirubnica za montau na motor

Sl. 257 Preista zraka sa uljnim kupatilom

_1002435135.unknown

_1002435138.unknown

_1002435139.unknown

_1002435137.unknown

_1002435131.unknown

_1002435133.unknown

_1002435134.unknown

_1002435132.unknown

_1000552658.unknown

_1002435129.unknown

_1002435130.unknown

_1002435128.unknown

_1000552948.unknown

_985966418.unknown

_1000552489.unknown

_982222659.unknown