Detonativno sagorevanje i direktno ubrizgavanje• Ubrizgavanje goriva direktno u cilindar kod homogeno g punjenja

Snižava temperaturu vazduha u cilindru, jer se toplota vazduha troši na isparavanje goriva. Time se snižava temperatura smeše (ukupno).Niže početne temperature u cilindru daju niže krajnje temperature od onih kod ubrizgavanja u usisni kolektor. Dejstvo nasuprot detonativnom sagorevanju.

• Indirektno ubrizgavanje: Toplota zidova usisnog kolektora predata gorivu pre ulaska u cilindar ubrzava isparavanje. Smeša se greje već pre ulaska u cilindar, više krajnje temperature sabijanja. (Uvek homogeno!) Dejstvo u smeru detonativnog sagorevanja.

• Ubrizgavanje goriva direktno u cilindar kod slojevit og punjenjaSamo oko elektroda svećice postoji prostorno ograničena smeša koja može da sagori. Temperatura smeše se snižava ubrizgavanjem na kraju da sagori. Temperatura smeše se snižava ubrizgavanjem na kraju kompresije. Oko “oblaka” smeše u cilindru je termički izlacioni sloj, vazduh i/ili izduvni gasovi, nijedno ne gori. Ekstremno siromašna smeša u ostatku cilindra izvan gorivog sloja ne može se upaliti. (Granica između gorivog sloja i ostatka smeše nije oštra jer su u pitanju gasovi).Količina ubrizganog goriva je mala, s njom i dovođenje toplote, motor ne razvija veliki moment sa malo goriva i termomehanički je nenapregnut. Dejstvo nasuprot detonativnom sagorevanju.

Motori sa direktnim ubrizgavanjem goriva u cilindar, posebno u slojevitom radu, su manje podložni detonativnom sago revanju, nego motori sa ubrizgavanjem u usisni kolektor u blizini u sisinog ventila. Zbog toga se DI motori mogu konstruisati sa ve ćim stepenima kompresije id IDI motora.

Direktno ubrizgavanje ima prednost nad indirektnim u brizgavanjem u smislu konstruktivne otpornosti motora na detonacij u.

Mere za sprečavanje detonativnog sagorevanja• Motori koji nemaju kontrolu detonativnog sagorevanj a moraju biti na

dovoljnom “udaljenju” sa uglom paljenja od onog koji može da izazove detonativno sagorevanje, 5 – 8 stepeni iza SMT za glavno sagorevanje.Prema ovome se podešava predpaljenje. Cena ove mere je:

– manje rada u p,V dijagramu, zbog pomeranja krive v=const na stranu širenja– nemogućnost da se izbegne detonativno sagorevanje za sve uslove rada

(Kaže se: Ugao paljenja je “optimizovan”).

Ranije ili kasnije kod svih motora dolazi do detonac ije.

U slučaju detonacije kod neupravljanog motora oduzima se “gas” (vozač) u cilju smanjenja opterećenja motora. U cilindar se dovodi manja količina cilju smanjenja opterećenja motora. U cilindar se dovodi manja količina tolpote, pritisak pada, time i temperatura u cilindru.

U slučaju nedostatka snage sa smanjenim gasom za savlađivanje spoljnih otpora (uzbrdica) potrebno je promeniti stepen prenosa iz aktuelnog u niži. Time se istovremeno za istu brzinu kretanja vozila i istu snagu motora u nižem stepenu prenosa opterećenje motora smanjuje, a broj obrtaja povećava:

P1 = T1 ω1 = T2 ω2 = P2 = P, gde je T2 < T1 , a ω2 > ω1

Smanjene momenta smanjuje optere ćenje motora, odnosno ukupno dovo đenje toplote, a pove ćanje broja obrtaja ubrzava ekspanziju, pa se po dve osnove udaljava od uslova za detonativn o sagorevanje. (Videti uticaj opterećenja i brzine motora na temperaturu sagorevanja.)

Mere za sprečavanje detonativnog sagorevanja

• Motori koji imaju kontrolu detonativnog sagorevanja mogu da ostvare povoljniji položaj krivih u radnom p,V dijagramu, preko manjih – najboljih uglova predpaljenja, tako da maksimalan pritisak u cilindru bude što bliže po prolasku klipa kroz SMT. (V=Vmin , pa je p=pmax )Kod nastanka detonativnog sagorevanja, vraća se paljenje na kasnije (ECU) za cilindar u kom je sagoevanje detonativno*. Po prestanku detonacija, vraća se paljenje postepeno ka nominalnim vrednostima.

Svaki cilindar može imati senzor za detonaciju, ali se i sa jednim davačem-Svaki cilindar može imati senzor za detonaciju, ali se i sa jednim davačem-senzorom može pratiti proces sagorevanja po pojedinim cilindrima tokom radnog takta.Upravljanje paljenjem ne zavisi od načina ubrizgavanja, pa se može ostvariti i za motore sa indirektnim ubrizgavanjem (u usisni vod pre usisnog ventila) i za motore sa direktnim ubrizgavanjem (u cilindar motora).

Uz senzor detonacije (knock) može postojati i senzor za otklanjanje pogrešnog tumačenja detonacije, usled potresa pri kretanju vozila po neravninama na putu. (Smešten u šasiji). Neravnine na putu mogu potresati motor slično potresima pri detonativnom sagorevanju. Sezor detonacije je u suštini seizmički senzor.

Prednosti kontrolisanja detonativnog sagorevanjaUgao paljenja kontroliše se i menja – upravlja u tok u rada motora (ECU).• Poboljšanje termodinami čkog stepena korisnosti motora

Vreme paljenja se podešava tako da se dobije najviše rada u p,V dijagramu. Položaj krivih ciklusa pri dovođenju toplote u procesu sagorevanja je bolji (zahvataju više površine) i vršni pritisak u taktu širenja veći. (Nema bezbednosnih granica 5 – 8 stepeni za izbegavanje detonacije, koje nužno položaj krivih u p,V dijagramu pomeraju na stranu širenja, sa poslidcom da se dobije manje rada.)

• Omogu ćavanje rada motora sa ve ćim stepenima sabijanja zbog tačnije određenog trenutka paljenja bez detonacije.Dobijanje više rada po ciklusu zbog povećanja stepena kompresije (konstruktivno, time eksploataciono).Dobijanje većeg momenta zbog većih krajnjih pritisaka. Dobijanje većeg momenta zbog većih krajnjih pritisaka.

• Manja osetljivost motora na promenu otpornosti gori va prema detonativnom sagorevanju – kvalitet goriva u eksploataciji.

Manje snažne detonacije sa kra ćim trajanjem ne ošte ćuju motor koji se konstruiše sa trajnom dinamičkom čvrstoćom takvom da ih može podneti. Sa druge strane, temperature kod detonativnog sagorevanja su dovoljno visoke da razlažu taloge od ulja i goriva na površinama prostora sagorevanja, (klip, glava) koji se, onda, izbacuju kroz izduvni sistem napolje iz motora.Odstranjivanje taloga umanjuje mogu ćnost od površinskog nekontrolisanog sagorevanja jer talozi stvaraju topl a mesta.

Talozi nastaju od lošeg goriva i prekomerne potrošnj e ulja u motoru.

Ubrizgavanje goriva i sagorevanje u dizel motoruu dizel motoru

Ubrizgavanje goriva, paljenje smeše i sagorevanje• Gorivo se ubrizgava direktno u cilindar (savremeno, bio je i deljen prostor za

sagorevanje)• Smeša je heterogena: Od λ=0, čisto gorivo u mlazu, do λ=∞ izvan mlaza• Punjenje cilindra smešom (moment motoa) ostvaruje se samo ubrizganom

količinom goriva (vazduh se ne razređuje kao kod oto motora, a usisava se uvek maksimalna količina vazduha)

• Količina usisanog vazduha ograničava maksimalnu količinu goriva, time moment (i snagu). Previše goriva stvara crni dim u izduvu, koji nastaje usled nedostatka kiseonika za sagorevanje. (Test na dimnost: Providnost-opaque)

• Upaljenje smeše je pod dejstvom toplote* iz vazduha, sabijenim na visoki pritisak. Sabijanje podiže temperaturu vazduha u cilindru iznad temperature paljenja smeše. (Dizel gorivo se pali na oko 350 stepeni C).

Orijentacione vrdnosti temperature i pritiska:Orijentacione vrdnosti temperature i pritiska:Temperatura na kraju takta kompresije je t = 700-900°C. Pritisak na kraju takta

kompresije:p = (30-55) bar za atmosferske dizel motorep = (80-110) bar za nadpunjene dizel motoreTendencija je smanjenje stepena kompresije kod dizel motora.

Sa smanjenjem stepena kompresije smanjuju se dimenzije elemenata motora, naročito pokretnih delova (motorni mehanizam), sa njima inercijalne sile, pa se dobijaju veće maksimalne brzine okretanja k.v. . Moguće je dobijanje većih snaga dobijaju po osnovu broja obrtaja (P=T⋅ω).

Sa smanjenjem stepena kompresije otežava se paljenje smeše. Savremeni stepeni kompresije dizela su oko 16, pritisci ubrizgavanja 2200 bar.Prednjači Mazda sa stepenom kompresije (samo) ε=14.1.**

Ubrizgavanje goriva, paljenje smeše i sagorevanje

Pritisak u cilindru naglo raste za vreme paljenja i potom sagorevanja (druga faza), usled dovedene toplote, pa dizel motor ima karakterističan “tvrd” rad.Veličina porasta pritiska se kontroliše predubrizgavanjem, (pilot inj.) a time tvrd rad i ekonomičnost motora. Piezo-brizgaljkama moguće je napraviti 7 ubrizgavanja tokom procesa sagorevanja i odvođenja rada (RSI).

Sile koje naprežu motor ograničavaju stepen kompresije na ε=16-18 preko čvrstoće, jer sa čvrstoćom raste masa konstrukcije. (Pojmovi: Čvrstoća: Gasna sila, statički; Masa: Inercijalne sile i momenti, trajna dinamička čvrstoća, žilavost).

Pritisak ubrizgavanja goriva se kreće od 200-2200 bar u toku rada motora.Visoki pritisci omogućavaju veliku kinetičku energiju ubrizgavanog mlaza i mali prečnik kapljica goriva, time dobro formiranje smeše. Sa brzinom kapljica raste njihovo trenje o vazduh i poboljšava se isparavanje. Istovremeneno smanjenje veličine kapljica (“atomizacija”) znači povećanje površine isparavanja*. Brizgaljke veličine kapljica (“atomizacija”) znači povećanje površine isparavanja*. Brizgaljke imaju više otvora za mlaz goriva.

Potreba za vrtloženjem vazduha u cilindru za homogenizaciju smeše se umanjuje sa porastom pritiska ubrizgavanja (novi motori teže sve većim pritiscima ubrizgavanja), što omogućava jednostavniju konstrukciju usisnog voda i prostora za sagorevanje. Istovremeno, domet (penetracija, prodiranje kroz vazduh u cilindru) kapljica je manji zbog njihove manje mase**, pa je moguće ostvariti ubrizgavanje i kod motora sa manjim zapreminama bez kontakta kapljica sa zidovima prostora za sagorevanje. Otvori brizgaljke imaju različita usmerenja ka prostoru za sagorevanje, da bi homogenizacija smeše bila što bolja.

Isparavanje goriva postiže se velikom razlikom u brzini kapljica goriva relativno u odnosu na vazduh, čime se ostvaruje intenzivno trenje kapljica o vazduh.

Homogenizacija smeše ostvarje se velikim brojem otvora brizgaljke (~9), s usmeravanjem mlazeva svud po prostoru (neproizviljno). Prisutno je i vrtloženje vzduha.

Indikatorski dijagram za konvencionalne sisteme ubrizgavanja

• Zaostajanje ubrizgavanja (injection lag):“Vreme” koje protekne od početka podizanja pritiska ubrizgavanja, preko kretanja goriva pod visokim pritiskom kroz vodove do početka ubrizgavanja goriva u radni prostor.(Tačnije: Ugao kolenastog vratila za koji se vratilo zaokrene ...).Talas (poremećajni) porasta pritiska putuje kroz dizel gorivo brzinom od oko 1500 m/s (brzina zvuka u datoj sredini).Vodovi visokog pritiska treba da budu što kraći, a njihov materijal što krući (neelastičan), da bi se maksimalno smanjilo zaostajanje ubrizgavanja. (Pritisna energija se smešta u elastične deformacije elemenata sistema vodova visokog pritiska).

• Zaostajanje paljenja (ignition lag):“Vreme” koje protekne od početka ubrizgavanja do početka sagorevanja (Q>>1).“Vreme” koje protekne od početka ubrizgavanja do početka sagorevanja (Q>>1).(Tačnije: Ugao kolenastog vratila za koji se vratilo zaokrene ...).Tokom zaostajanja paljenja gorivo isparava i meša se sa vazduhom.Isparavanje i sagorevanje je karakteristika goriva i ne zavisi od brzine motora. Zato se sa povećanjem brzine motora ubrizgavanje pomera na ranije-povećava se “predubrizgavanje” po uglu k.v. . (Analogno predpaljenju oto motora).

Na zaostajanje paljenja tokom ubrizgavanja utiču:– Upaljivost goriva (cetanski broj)– Temperatura vazduha (u cilindru)– Stepen kompresije (konstrukcija)– Način ubrizgavanja (oblik krive)

Zaostajanje ubrizgavanja i zaostajanje paljenja su nepoželjni jer otežavaju kontrolu –upravljanje procesom sagorevanja.

Indikatorski dijagram za konvencionalne sisteme ubrizgavanja

Zaostanje ubrizgavanja i zaostajanje paljenja po uglu k.v. treba da je što kraće.

Početak sagorevanja je na razdvajanju krive sagorevanja od krive sabijanja.

Maksimalan i minimalan broj obrtaja motoraDizel motor uvek ima dovoljno vazduha, pa moment motora zavisi od količine

ubrizganog goriva.

Maksimalan broj obrtaja motora se ograni čava.Ako je spoljno opterećenje manje od razvijene snage motora, broj obrtaja motora raste. Zbog velikiog stepen sabijanja, ε, elementi motora su masivni i zato imaju znatne inercijalne sile. Ne sme se dopustiti da broj obrtaja dostigne vrednost pri kojoj će se motor “razleteti” usled inercijalnih sila (self-destruction).*

Minimalan broj obrtaja motora se reguliše.Rad na praznom hodu.Rad na praznom hodu.

Regulisanje maksimalne i minimalne brzine motora je dvostepena regulacija.

(Trostepena, ili sverežimska regulacija se primenjuje za dizel motore koji pokreću radne mašine. Trostepenom regulacijom se stabilizuje još i rad motora na zadatom režimu, na broju obtaja između minimalnog i maksimalnog, za stacionarne motore**).

Okretanje motora ve ćom brzinom u odnosu na punjenje (pojam “overrun”)

Pri vožnji na nizbrdicama i kočenju motorom motor preko transmisije dobija pogon spoljnim obrtnim momentom točka. Tada se ne dodaje gorivo. (Važi i za oto motore.)

Proces sagorevanja, buka, ekonomičnost

Proces sagorevanja u dizel motoru veoma zavisi od pri preme smeše.Pored performansi motora, potrošnje goriva i sastava izduvnih gasova, za

razliku od oto motora, priprema smeše utiče i na bučnost motora .Buka nije problem sama za sebe:

Buka nastaje usled naglih porasta pritisaka i svedo či o dinami čkom optere ćenju motora.Delovi motora moraju biti dimenzionisani tako da mogu podneti i opterećenja od visokih pritisaka (čvrstoća) i od naglih promena pritiska (žilavost) u II fazi sagorevanja.

Emisija štetnih izduvnih gasova i intenzitet buke umanjuju se• Konstrukcijom motora ( klasično)

Usisni vodovi i prostor za sagorevanje (vihorenje)• Načinom ubrizgavanja goriva

Kriva (ili zakon) ubrizgavanja određuje početak, kraj i broj događaja promene pritiska, kao pritisak ubrizgavanja (ordinata) prema uglu kolenastog vratila (apscisa). (Samo “Common Rail” sistem sa zajedničkom magistralom visokog pritiska ima slobodno oblikovanu krivu).

Savremeni dizel motori rade sa visokim pritiscima ubrizgavanja, pojedinačno podešenim za svaki cilindar. Razlike u punjenju u dopuštenim granicama, daju isti moment po svakom cilindru, odnosno ravnomeran moment motora. Upravljani su preko EDC (Electronic Diesel Control).

Zajednička magistrala• Neposredna zavisnost kinematike elemenata za snabdeva nje gorivom

pod visokim pritiskom, stvaranje i održavanje pritis ka ubrizgavanja i ubrizgavanje se razdvaja od brzine okretanja kolenasto g vratila zajedničkom magistralom visokog pritiska.Zajednička mgistrala je sud – akumulator za gorivo pod visokim pritiskom. (Common Rail)*. Iz akumulatora se snabdevaju gorivom sve brizgaljke.

Koncepcija zajedničke magistrale omogućava:• Slobodno oblikovanje krive ubrizgavanja

Razdvajanje ubrizgavanja od ostvarivanja pritiska ubrizgavanjaPritisak ubrizgavanja se menja u zavisnosti od opterećenja motora.(Smanjene pritiska štedi snagu (energiju) za pogon pumpe visokog pritiiska)

• Snabdevanje koli činom goriva prema zahtevu motora• Snabdevanje koli činom goriva prema zahtevu motoraRazdvajanje protoka pumpe od brzine motora.Protok se menja u zaisnosti od opterećenja i brzine motora.(Smanjene protoka štedi snagu (energij.) za pogon pumpe visokog pritiiska)

Maksimalan pritisak i protok goriva se ostvaruje samo pri punoj snazi motora (programska mapa ubrizg.). Manje utrošene snage na rad pumpi za snabdevanje gorivom povećava ekonomičnost motora. Snaga potrebna za pogon pumpe:

Snaga=protok x pritisakP=Q⋅⋅⋅⋅p; Jedinice: [m3/s ][N/m2]=[Nm/s]=[J/s]=W

Savremeni oto motori tako đe koriste princip zajedni čke magistrale (CR) za ubrizgavanje benzina direktno u cilindar motora.

Sistem snabdevanja gorivom preko zajedničke magistrale CR (principijelna šema)

• PVP se kontinualno okreće, ali se samo deo goriva šalje u zajedničku • PVP se kontinualno okreće, ali se samo deo goriva šalje u zajedničku magistralu CR. Ostatak se na niskom pritisku vraća na usis (?) pumpe ili u rezevoar (? konstrucija). Uvek pumpa niskog pritiska, PNP, snabdeva pumpu visokog pritiska PVP (između rezervoara i PVP). Moguće upravljanje pritiskom: PVP ili ventil za kontrolu pritiska na CR.

• Hidraulična pomoć kod ostvarivanja sile za podizanje igle brizgaljke zbog visokog pritiska u brizgaljki rezultuje povratnim vodom za gorivo iz brizgaljke ka rezervoaru

• Hlađenje goriva po povratku iz zajedničke magistrale i brizgaljke u rezervoar, zbog očuvanja gustine goriva, kao parametra za odmeravanje količine ubrizganog goriva. (dat diplomski na ovu temu (!)).

Crvena boja-visok pritisak, ružičasta boja-pritisak posle prigušivanja, žuta boja-nizak pritisak. Common-rail = akumulator sa gorivom pod pritiskom.

Pritisak ubrizgavanja kod konvencionalnih uređaja –zavisan od brzine motora i

zajedničke magistrale – nezavisan od brzine motora*

Zavisnost pritiska ubrizgavanja od broja je nepogodna za konvencionalne sisteme jer menja količinu ubrizganog goriva za isti profil bregastih parova geometrije ubrizgavanja. Sa većim pritiscima/brzinama motora količina ubrizganog goriva raste za nepromenljivu geometriju.

Izgled mlaza kod ubrizgavanja

Levo, prva slika: Predubrizgavanje (pilot ubr.), debljina mlaza je minimalna, kao i vreme ubrizgavanja, odnosno količina ubrizganog goriva. Zahvaćeni ugao kolenastog vratila pri predubrizgavanju takođe varira, prema načinu rada i termičkom stanju motora (hladan, u zagrevanju, pothlađen – malo opterećen u radu.)

Desno, ostale slike: Glavno ubrizgavanje, prema porastu zahtevane snage raste i količina ubrizganog goriva, brizgaljka je duže vreme otvorena, pa debljina mlaza raste. (Napomena: Demo za jedan otvor brizgaljke).

Proces sagorevanja: Smeša i paljenjeDizel motori rade sa heterogenom smešom koja se sama pali toplotom iz

sabijenog vazduha. Temperatura vazduha je iznad temperature paljenja goriva.

Potpuno homogenu smešu nije mogu će posti ći u dizel motoru ni pre ni u toku sagorevanja.Upaljenje bez stranog izvora energije nalaže trenutak početka ubrizgavanja na kraj takta sabijanja, onda kad postoji dovoljno visoka temperatura za samopaljenje, minus zaostajanje ubrizgavanja i zaostajanje paljenja, prema početku sagorevanja. Vreme za homogenizaciju smeše svedeno samo na takt sabijanja je kratko. Zaostajanje ubrizgavanja i zaostajanje paljenja otežava procenu trenutka za početak ubrizgavanja. Zbog smanjenja buke i tvrdog rada i prirode ciklusa p=const gorivo se dodaje i u toku sagorevanja, kada u klasičnom smislu nema (neupaljene) smeše, jer postoje vrtlozi plamena po prostoru za sagorevanje.plamena po prostoru za sagorevanje.

Oko kapljice goriva uvek postoji• Zona isparavanja (bliže kapljici)• Zona sagorevanja (dalje od kapljice)U samoj kapljici nema vazduha λ=0, a udaljavajući se od kapljice koef. λ raste i

na čistom vazduhu dostiže λ=∞.Upaljiva smeša je oko zone isparavanja kada koeficijent viška vazduha

dostigne vrednost λ=0,3-1,5.Zahtev : Što sitnije kapljice, što bolja homogenizacija smeše i tačan višak

vazduha – siromašna smeša. Time se smanjuje količina čestica (particule) i dobijaju izduvni gasovi koji ne sadrže crni dim (providnost pri punom opterećenju). Gasovi bez dima su pogodni za recirkulaciju. Recirkulacijom izduvnih gasova* se smanjuje emisija azotnih oksida.

Sastav smeše dizel motora prema udaljenju od mlaza ubruzgavanja*

• Na međusobnom rastojanju kapljica mlaza, većem od prečnika d kapljice mlaza, pojavljuju se prvi molekuli vazduha između kapljica. Tada se može govoriti o početku formiranja smeše. Rastojane s formiranja smeše. Rastojane s između kapljica je manje od prečnika kapljice za granice upaljenja smeše, λ=0.3-1.5.

• Na velikom rastojanju od mlaza je čist vazduh, λ=besk.

Proces sagorevanja idimenzije motora

Dimenzije motora i iskoriš ćenje vazduha

Pri punom optere ćenju motor treba da iskoristi sav vazduh u cilindru za sagorevanje. (“Air utilization”, λ=1). Teorijski pri punom opterećenju ne treba da postoji višak vazduha. Ako to nije slučaj, cilindar, drugim rečima motor, je prevelik za datu snagu.

Sa druge strane,Pri punom optere ćenju ne sme da nedostaje vazduha . Ako se to dogodi,

raste emisija česticaPri punom optere ćenju ne sme da nedostaje vazduha . Ako se to dogodi,

motor je premali za datu snagu. Tada raste emisija čestica , koja je slaba tačka dizel motora.

Stvarni viškovi vazduha dizel motoraSmeša sa λ=1 i dovoljno vazduha za minimiziranje pojave čestica su oprečni

zahtevi. Dizel motor ne može da radi sa stehiometrijskim odnosom goriva i vazduha jer ne može da ostvari homogenu smešu. Posledica stehiometrijske smeše bi bila pojava čestica.Za minimiziranje čestica u izduvu uvek je potreban višak vazduha.

Pri punom opterećenju turbopunjeni motori imaju λ (1.15-2.0), a neopterećeni na minimalnom broju obrtaja λ>10.

Proces sagorevanja: Pregled Faza

Proces sagorevanja kod dizel motora sastoji se iz tri faze:

1. Zaostajanje paljenja (ignition lag)Plamen slabog intenziteta, sagorevanje počinje, ali se uglavnom greje smeša.Pritisak neznatno raste na strani kompresije – pre SMT.(Slično jezgru plamena kod oto motora, ali ima više jezgara zbog samopaljenja smeše, dok je kod oto motora samo jedno jezgro plamena formirano varnicom.)samopaljenja smeše, dok je kod oto motora samo jedno jezgro plamena formirano varnicom.)

2. Sagorevanje pripremljene smeše (premixed flame)Plamen jakog intenziteta, pomešan sa delovima neupaljene smeše, na koje se plamen širi i pali ih velikom brzinom.Pritisak značajno raste odmah iza SMT.Maksimalan pritisak sledi iza toga, blisko SMT.

3. Sagorevanje upravljanjem smešom (diffusion flame)Plamen koji se širi u svim pravcima. Istovremeno se formira i sagoreva smeša (odatle naziv difuzioni plamen).Po prestanku ubrizgavanja sledi dogorevanje ostatka smeše.Pritisak određuju dva faktora: Količina dovedene toplote i ekspanzija.

Gorivo se kod dizel motora neprekidno ubrizgava u s ve tri faze.

Proces sagorevanja: Faza I1. Prva faza (ignition lag)

Paljenje zaostaje u vremenu za ubrizgavanjem.Faza obuhvata vreme (ugao k.v.) od početka ubrizgavanja do početnog paljenja (pritisak iznad linije kompresije ∂Q~0).

Stvaranje smešeOd trenutka ubrizgavanja do trenutka početnog paljenja gorivo isparava, meša se sa vazduhom i stvara upaljiva smeša. Paljenje smeše (sagorevanje)Formira se više jezgara plamena po prostoru za sagorevanje.Zbog više jezgara plamena, u drugoj fazi karakter sagorevanja je zapreminski, što znači veoma brzo napredovanje plamena i dovođenja Zbog više jezgara plamena, u drugoj fazi karakter sagorevanja je zapreminski, što znači veoma brzo napredovanje plamena i dovođenja toplote.Koli čina dovedene toplote i pritisakKoličina dovedene toplote početnim paljenjem je mala i još uvek ne stvara značajan porast pritisaka iznad linije sabijanja.

Produženje prve faze (po uglu) ranijim ubrizgavanjem daje više vremena za homogenizaciju smeše, čime se sprečava stvaranje čestica u trećoj fazi. (Granica produženja prve faze ne može ići prekoznačajnog porasta pritiska pre SMT).

Homogenizacija nikad nije dovoljna u meri da nema čestica po završenom sagorevanju. (DPF)

Proces sagorevanja: Faza II2. Druga faza (premixed flame)

SagorevanjeSagorevanje je intenzivno i nekontrolisano. Faza obuhvata vreme (ugao k.v.) sagorevanja smeše pripremljene u prvoj fazi.

Koli čina dovedene toploteVelika količina dovedene toplote u kratkom vremenu paljenjem nagomilanog goriva u prvoj fazi.

Pritisak i temperaturaNaglo raste pritisak i temperatura zbog velike količine dovedene toplote.Porast pritiska stvara mehanička naprezanja motora praćena bukom i tvrdim radom motora.tvrdim radom motora.Porast temperature stvara azotne okside.

Smanjenje naglog porasta pritiska se postiže smanjenjem količine ubrizganog goriva na početku druge faze. Smanjenje količine azotnih oksida se postiže snižavanjem temperature sagorevanja putem recirkulacije izduvnih gasova. Problem: Velika opterećenja motoa. (EGR nije za puno opterećenje jer smanjuje količinu usisanog vazduha i time kiseonika za sagorevanje).Rešava se oblikom krive ubrizgavanja i predubrizgavanjem.(Kasnije.)

Čestice nastaju u trećoj fazi u lokalnim zonama bogate smeše, gde oko goriva nema dovoljno kiseonika za sagorevanje u drugoj fazi, usled nedovoljne homogenizacije smeše u prvoj fazi. Temperatura sagorevanja u III fazi je najviša (cepanje, “cracking” HC goriva).

Proces sagorevanja: Faza III3. Treća faza (diffusion flame)

SagorevanjeUslovi upaljenja su dobri jer je sagorevanje već u toku i plamen je razvijen. Gorivo ubrizgavano na plamen se odmah pali i vrlo brzo sagoreva.Faza obuhvata ubrizgavanje goriva u vreme kada smeša već gori Koli čina dovedene toploteBrzo paljenje smeše omogućava da je dobra kontrola dovedene količine toplote upravljanjem sagorevanja preko upravljanja količinom goriva koje se ubrizgava. Dobra kontrola dovođenja toplote znači dobru kontrolu pritiska i temperature u trećoj fazi sagorevanja.Pritisak i temperaturaPritisak i temperaturaKako odmiče treća faza, uslovi sagorevanja se pogoršavaju:Količina kiseonika u vazduhu je smanjena, povećano je učešće inertnih sagorelih gasova. Najviša temperatura sagorevanja. Dalje sledi dogorevanje (preostala količina goriva u smeši 5-10%). U dogorevanju ekspanzija raste pritisak pada, temperatura pada, vazduh je potrošen, izduvnih gasova ima mnogo.

Nastanak čestica:Pri kraju ubrizgavanja dostiže se maksimalna temperatura i pritisak u III fazi. Ugljovodonično gorivo koje nije u kontaktu sa vazduhom se cepa (cracking) na ugljenik C i vodonik H , usled visoke temperature, umesto da sagori. Ugljenik C nastao cepanjem goriva kristalizuje – spaja se u čestice koje stvaraju crni dim . Vodonik H sagori, jer je gas, čiji su molekuli vrlo pokretni, pa nađu put do molekula vazduha.