Układ zasilania silnika Zł muszą spełniać -przygotowanie odpowiedniego składu mieszanki pali-pow

-zachować odpowiednią dynamikę -w miarę należy konstruować ukł paliwowe tak aby ilość zużywanego paliwa oraz toksyczność spalin była jak najmniejsza -ukł zasilania powinien być dostosowany do silnika tak aby silnik był trwały i niezawodny ukł sam w sobie powinien być trwał i nie zawodny, łatwy w obsłudze i regulacji. Skład mieszanki pal-powZI Zakres pracy dzielimy na 5-rozruch 1-praca na obr biegu wolnego (na luzie ) 2-małych i średnich obciążeniach 4-straty nieustalone Adl. Bieg wolny skład mieszanki powinien być λ=0,45-0,65 po uruchomieniu silnika, który jest nie rozgrzany odparowanie jest nie najlepsze aby zapewnić stabilną pracę to mieszanka musi być wzbogacona Ad5. Przy rozruchu ukł powinien zapewniać skład mieszanki X.=0,35-0,45. W temp ok.-10° ok. 20%benzyny odparowuje. W temp ok.-20° ok. 12%-15%benayny odparowuje (spalają się pary paliwa). Aby zapewnić rozruch przy niskich temp ukł paliwowy musi dostarczać wzbogaconą mieszankę. Ad2. Max obciążenie, przy którym skł mieszanki X=0,85-0,95 dla takiego skł mieszanki mamy największe prędk spalania i temp. Ze wzgl. na ekologię
mamy mieszankę bogatszą, dla X.=l ukł stechiometryczny wydziela się najwięcej tlenku azotu. Najbardziej
sprawny katalizator zatrzymuje ok. 90% szkodliwych skł. 1/4CO2 emitują zamochody. Trzy powody wzbogacania mieszanki: 1-bezwładność wypływającego paliwa 2-nieustaona równowaga cieplna dla nowych warunków pracy 3-zmienność powłoki cieplnej paliwa w ukłdolotowym Adl.-Przy naciśnięciu na
pedał przyś. Rozpoczyna się przepływ powietrza natomiast paliwo mające większą lepkość wpływa z pewnym opóźnieniem. W zatem okresie mieszanka jest zubożona, aby uzyskać w miarę pozorną natychmiastową reakcję samochodu ukł. Paliwowy musi dostarczać dodatkową porcję paliwa wzbogacając mieszankę Ad2. Z chwilą naciśn. na pedał przyś. powstają nowe warunki pracy w silniku odpow. nowemu położeniu w przepustnicy dla tego położenia stan cieplny silnika jest inny niż przed naciśnięciem przepustnicy bezwładność cieplna układu jest jeszcze większa niż w przypadku opóźnionego wypływy paliwa związanego z lepkością. Aby szybciej ustalił się nowy stan cieplny silnika należy wzbogacić mieszankę przez dotrysk porcji paliwa. Ad3. Dla ustalonego położenia przepustnicy na ściankach układu dolotowego ustalona jest warstwa powłoki ciekłej paliwa, dla nowego położenia przepustnicy warstwa ta winna być większa aby zapewnić w miarę natychmiastową reakcję silnika. Szybkość odparowania paliwa jest uzależniona od temp silnika oraz od cyrkulacji przepływającego powietrza, dla tego też dla zwiększenia tej warstwy przy naciśnięciu przepustnicy winna być dostarczana dodatkowa porcja paliwa. Silnik samochodu pracuje cały czas w zmiennych warunkach prędk i obciąż Dla każdych warunków pracy zmieniających się w sposób dynamiczny ukł paliwowy winien dostarczać mieszankę o skł optymalnym tak aby zachować odpowiednią moc silnika właściwą dynamikę samochodu oraz skł spalin nie przekraczających wartości dopuszczalnych wg. aktualnie obowiązujących norm. Ch-ka ukł paliwowych silników Zł Ukł wtryskowe benzyny możemy podzielić ze wzglna:1 -miejsce wtryskiwania 2-ilosć wtryskiwaczy 3-rodzaj wtryskiwanego strumienia paliwa 4-strategia czasów wtrysków 5-układy sterowania dawką paliwa 6-rodzaj pomiaru ilości przepływającego powietrza Adl. Rozróżniamy następujące systemy ze wzgi na miejsce wtryskiwania a)wtrysk do kanałów dolotowych w głowicy b)wtrysk do kolektora dolotowego c) wtrysk bezpośredni Ad.a)Wtrysk do kanałów dolotowych w głowicy obecnie nie jest już
stosowany przez producentów, z uwagi na to że mieszanka pal-pow wpływająca do cylindra nie była jednorodna. Decydującym był tutaj czas na przygotowanie mieszaniny pal-pow. Bliskość wtryskiwacza w
relacji do zaworu dolotowego powodowała że droga dolotu mieszanki do cylindra a tym samym czas był stosunkowo za krótki. W związku z tym toksyczność spalin większa niż w przypadku innych rozwiązań. Ad.b) Wtrysk do kolektora dolotowego zapewnia znacznie dłuższą drogę dopływu mieszanki do cylindra co powoduje odparowanie benzyny i wymieszanie par paliwa z powietrzem. Dzięki temu uzyskujemy znacznie lepszą jakość mieszanki która jest bardziej jednorodna i w konsekwencji lepsza czystość spalin. Układy te są obecnie najczęściej stosowane. Ad.c) Wtrysk bezpośredni jest systemem najnowszej generacji uzyskujemy tutaj największe wykorzystanie energii zgromadzonej w paliwie. Sprawność silnika jest w tym przypadku największa podstawowym problemem jednak jesttutaj jakość tworzonej mieszaniny paliwowo powietrznej oraz skomplikowany system sterowania zapłonem. Ad2. Ze względu na ilość wtryskiwaczy występujących w ukł paliwowym rozróżniamy systemy: 1-jednopunktowe,2-wielopunktoweAd.lWjednopunktowym systemie ilość wtryskiwaczy jest równa 1 i jest on umiejscowiony w przewodzie wspólnym kolektora dolotowego. Jest on umiejscowiony przed przepustnicą. W tym przypadku paliwo doprowadzane do kolektora musi wystarczać dla wszystkich cylindrów silnika.

Ad2.W wielopunktowym systemie ilość wtryskiwaczy jest równa ilości cylindrów silnika i są one umiejscowione w ramionach kolektora dolotowego. Każdy cylinder silnika posiada indywidualny wtryskiwacz. AtB.Ze względu na rodzaj wtryskiwanego paliwa wtrysk dzielmy na a)wtrysk ciągły b)wtrysk przerywany Ad.a We wtrysku ciągłym wtryskiwacz podaje paliwo w sposób ciągły strumieniem wynikającym z przekroju otworu wylotowego. Stosowany tylko w przypadku systemu jednopunktowego.

Ad.b Wtrysk przerywany stosowany jest w ukł wielopunktowych i w tym przypadku dostarczanie Paliwa jest

zsynchronizowane z położeniem tłoków w poszczególnych cylindrach. Strategia czasów wtrysków Strategia ta jest związana z wtryskiem wielopunktowym przerywanym. Rozróżniamy tutaj 3 rodzaje:-wtrysk jednoczesny

-sekwencyjny -podwójnie sekwencyjny Przy wtrysku wielopunktowym występuje różna strategia czasów wtrysków i związane to jest z wielkością podawanej dawki paliwa oraz z czasem jej wtryskiwania do kolektora. Przy wtrysku jednoczesnym -wszystkie wtryskiwacze dawkują paliwo w tym samym czasie, regulacja dawkowania jest ustawiona na pracę pierwszego cylindra w związku z tym paliwo wtryskiwane do

pozostałych cylindrów nie zależy od położenia zaworów ssących. W tym układzie całkowita dawka paliwa jest podzielona na 2 dawki połowiczne przy czym jedna część wtryskuje przed otwarciem zaworu ssącego a drugiego po jego zamknięciu (dotyczy pierwszego cylindra) Przy wtrysku pojedynczo sekwencyjnym - wtryskiwane dawki paliwa są zsynchronizowane z pracą zaworów ssących w poszczególnych cylindrach dawki paliwa są wtryskiwane przed otwarciem tych zaworów W system tym przed otwarciem zaworów ssących wtryskiwana jest całkowita dawko paliwa wynikająca z obciążenia i prędk obr silnika. Przy wtrysku podwójnie sekwencyjnym- dawki paliwa są podawana zależnie od położenia zaworów ssących w każdym z cylindrów. Istotą tego systemu jest to że pół dawki paliwa wtryskuje się przed otwarciem zaworu ssącego a pół po jego zamknięciu. System ten jest najbardziej efektywny ponieważ jakość mieszanki w tym przypadku jest najlepsza( najbardziej jednorodna) Jednocześnie system ten jest najbardziej skomplikowany co rzutuje na ocenę silnika i w konsekwencji samochodu. Układy wtrysku benzyny Ze wzgl na systemy sterujące układy wtrysku benzyny dzielimy na: -ukł o sterowaniu mechanicznym -mechaniczno elektronicznym -elektronicznym W sterowania mechanicznym dobór ilości paliwa do do ilośi powietrz odbywa się po przez mechaniczne działanie odpowiednich elementów systemu. Mechaniczno elektronicznym ukł sterowanie niektórych elementów ukł paliwowego odbywa się w sposób elektroniczny. W sterowaniu elektronicznym cały system pracuje wg algorytmów ster. elek. Rodzaje pomiaru ilości przepływającego powietrza Stosowane są 3 metody pomiaru: ilości powietrza dostarczanego do cylindrów silnika.-po przez pomiar podciśnienia w kolektorze dolotowym , po przez pomiar objętości dostarczanego powietrza, po przez pomiar masy dostarczanego powietrza. D-Jetronic,L-Jetronic, LH-jetronic. W systemach paliwowych wtrysku benzyny podstawową sprawą jest zapewnienie odpowiedniego pożądanego skł mieszanki. W zakresie małych i średnich obciążeń przy których pojazdy są eksploatowane przez zasadniczą część swojego użytkowania, wymagany skł mieszanki winien być zbliżony do λ.=l.Jest to mieszanka stechiometryczna, przy której ilość tlenu zawartego w powietrzu jest równa ilości składników zawartych w paliwie tak aby przebieg spalania odbył się w sposób całkowity i zupełny. Cała istota systemów paliwowych podporządkowana jest w otrzymaniu mieszanki o skł stechiometrycznym. Im bliżej jesteśmy wartości optymalnej tym bardziej są rozbudowane elektr systemy sterujące. Mieszanka o skł stechiometrycznym wynika z konieczności zapewnienia wymaganej na obecnym etapie toksyczności spalin. Okazuje się, że dla takiego skł mieszanki sprawność katalizatorów jest największa.(szczególnie to dotyczy toksycznych tlenków azotu Nox. Aby jak najbardziej precyzyjnie sterować systemem celem otrzymania skł mieszanki jest najbliżej wartości λ,=l rozbudowuje się systemy elektronicznego sterowania oczywiście bardziej rozbudowane systemy zapewniają bardziej precyzyjny skł mieszanki paliwowo- pow. Bardziej

skomplikowane systemy są jednak bardzo drogie a wynika to głównie z dwóch zasadniczych powodów: ceny czujników, algorytmów sterowania. W silnikach mamy głównie do czynienia z wielkościami fizycznymi mierzonych parametrów, Elektronika natomiast wymaga impulsów i sygnałów o charakterze elektrycznym. Czujniki rejestrujące wielkości fizyczne i przetwarzające je na impuls elektryczny są bardzo drogie, są to czujniki głównie typu kwarcowego lub o charakterze tensometrycznym. Im większa ilość czujników w systemie sterującym ukł zasilania tym droższy jest ten ukł. Drugą istotną sprawą wpływającą na cenę ukł wtryskowego jest algorytm sterowania zakodowany w jednostce centralnej. Algorytm ten obejmuje przestrzenny układ ch-tyk pracy silnika dla różnych obciążeń i prędk obr. Im więcej jest tych ch-tyk tym sterowanie jest bardziej precyzyjny, ponieważ pokrywa dokładniej pole pracy silnika. Dobór
dawki paliwa do ilości zassanego do cylindrów powietrza odbywa się z pola najbliższej ch-ki zakodowanej w jednostce centralnej. Im zatem gęściej przebiegają te ch-ki tym dobór dawki paliwa jest dokładniejszy. Najbardziej rozbudowane obecnie algorytmy sterowania zawierają do 9600 ch-k pokrywających różne warunki pracy określonego silnika. Ponieważ zbudowanie algorytmu sterowania wymaga długotrwałych badań przeprowadzonych na hamowniach silnikowych i warunkach eksploatacyjnych i zakodowania tych danych w postaci metod numerycznych, stanowi to istotny koszt składający się na cenę całego systemu. Dawka paliwa która jest dobrana jest z określonego pola ch-ki w zakodowanej jednostce centralnej jest dawkowana po przez czas otwarcia iglicy wtryskiwacza. Wysyłany jest impuls prądowy z jednostki centralnej do wtryskiwacza są to wtryskiwacze elektromagnetyczne i następuje otwarcie iglicy. Wielkość dawki jest sterowna czasem otwarcia iglicy wtryskiwacza. Im dłużej jest otwarta iglica tym więcej paliwa zostaje wtryśnięta do kolektora dolotowego. Mechaniczne układy wtryskowe benzyny W tych ukł wtryskowych dawka paliwa jest ustalona w tzw regulatorze składu mieszanki. Regulator ten składa się z 2 głównych zespołów: 1- przepływomierza powietrza 2-rozdzielaczapaliwa Adl W tym przepływomierzu znajduje się uchylna przesłona połączona ukł dźwigniowym i rozdzielaczem paliwa. Rozdzielacz paliwa to zespół tłoczka i cylinderka z odpowiednimi krawędziami sterującymi które przesłaniają otworu przepływowe. Jest to tzw sterownie dławieniowe przepływu paliwa. Przepływające powietrze podczas suwu ssania w cylindrze silnika napiera na przesłonę przepływomierza powoduje jej uchylenie. Odpowiedni kąt uchylenia przepustnicy ustała po przez układ dźwigniowy odpowiednią dawkę paliwa w rozdzielaczu. Im więcej przepływa powietrza do cylindrów tym bardziej uchylona jest przesłona i tym większa ilość palowa doprowadzona jest do wtryskiwacza. Sterowanie iglicą wtryskiwacza odbywa się hydraulicznie. Jednopunktowe ukł wtrysku benzyny Paliwo w tych ukł jest podawane do kolektora zbiorczego. Paliwo jest podawane w sposób ciągły ponieważ przygotowanie mieszanki musi być dla wszystkich pracujących cylindrów. Mieszanka jest tworzona w rurze zbiorczej natomiast jej dalsze wymieszanie i odparowanie paliwa następuje w poszczególnych ramionach kolektora dolotowego i kanałów dolotowych w głowicy. Ilość powietrza podawana do kolektora zbiorczego jest dobierana do ilości powietrza przepływającego. Ilość powietrza jest uzależniona od obciążenia i prędk obr silnika. Ilość powietrza jest sterowana uchyleniem przepustnicy. Układy jednopunktowego wtrysku benzyny są sterowane w silnikach małej mocy których pojemność całkowita nie przekracza 1200 cm.

Elektroniczne układy wtrysku wielopunktowego W układach wtryskowych wielopun. konstrukcja
układu zależy od systemu pomiaru przepływającego powietrza. Najprostsze układy to takie gdzie pomiar ilości zassanego powietrza odbywa się poprzez rejestrację podciśnienia w kolektorze dolotowym. Przed przepustnicą znajduje się czujnik podciśnienia, który rejestruje jego wartości przy przepływającym powietrzu i przesyła informacje do jednostki centralnej. Wartość podciśnienia pozwala na obliczenie przez system ilości przepływającego powietrza. Inne stosowane rozwiązania w układach wielopunktowych to systemy oparte na pomiarze objętościowym przepływającego powietrza. Jednym z podstawowych zespołów w rym układzie jest przepływomierz powietrza. Zasada działanie tego przepływomierza polega na uchyleniu przepustnicy, której wielkość uchylenia jest odpowiednikiem wielkości generowanej siły elektromotorycznej napięciowy w tym wypadku przekazywany JC odpowiada ilości objętościowej przepływającego powietrza. Najbardziej precyzyjne w układach wielopunktowych są systemy mierzące masową ilość przepływającego powietrza. Zasada pomiaru masy przepływającego powietrza polega na
wykorzystaniu miernika z podgrzewanym drucikiem platynowym. Drut platynowy podgrzewany jest elektrycznie do temp. 100C. Kiedy zasysane powietrze chłodzi drut i jego temp. Zaczyna spadać, wówczas następuje zwiększenie prądu dostarczonego do drucika tak aby ciągle utrzymywać temp 100C.
Natężenie prądu potrzebnego do ogrzewania jest miarą zassanej masy powietrza. Układy typu MOTRONIC
Silniki z zapłonem elektrycznym charakteryzują się tym że na jakość i sposób zachodzącego procesu spalania składają się dwa układy funkcjonalne: paliwowy i zapłonowy. Zadaniem układu paliwowego jest

dostarczenie mieszanki paliwowo powietrznej w pożądanym składzie, natomiast układ zapłonowy decyduje o początku inicjacji zapłonu mieszanki i w powiązaniu z położeniem tłoka w cylindrze w dalszym przebiegu spalania. Wobec tego aby spełnić kryteria związane z aktualnym obowiązującym poziomem emisji składników toksycznych w spalinach, oba układy powinny pracować na parametrach optymalnych. Stosowane układy wtryskowe benzyny w większości mają systemy paliwowe i zapłonowe działające w sposób oddzielny. Układ Motronik natomiast wiąże system paliwowy i zapłonowy we wzajemne korelacje parametrów pracy i informacje te są zakodowane w jednostce centralnej. Mówiąc inaczej zarówno ch-ki pracy jak i ch-ki wymaganych kątów zapłonu dla danych warunków obciążenia i prędkości obrotowej są zakodowane w postaci algorytmów sterowania. Stąd też algorytmy te są najbardziej rozbudowane ale jednocześnie zapewniają najbardziej korzystny przebieg spalania z uwagi na toksyczność spalin. Podstawowe zespoły systemu MOTRONIC.: Systemy MOTRONIC zintegrowane są w system sterowania w dwu układach: paliwowy, zapłonowy. W ten sposób optymalizuje się ilość paliwa aby zachować pożądany skład mieszanki oraz kąt wyprzedzenia zapłonu w zależności od aktualnego obciążenia i prędkości obrotowej. W jednostce centralnej mamy zakodowane przestrzenne ch-ki czasu wtrysku paliwa odpowiadającego wielkości dawki oraz kąta wyprzedzenia zapłonu w funkcji parametrów pracy silnika. Pompa paliwa jest pompą elektryczną gdzie elementem roboczym jest tarcza z odpowiednio usytuowanymi rolkami(napęd rolkowy). Jest to pompa typumokrego tzn. że silnik elektr jest cały czas zanurzony w przepływającym paliwie. Ciśnienie tłoczenia wynosi ok.2,5bara. Filtr paliwa służy do usuwania ewentualnych zanieczyszczeń które wraz z paliwem są przetłaczane przez pompę paliwową. Filtr jest zbudowany z metalowej obudowy cylindrycznej w której znajduje się wkład z odpowiednio impregnowanego porowatego papieru. lub połowiczna przed jego otwarciem a druga połowa po jego zamknięciu. Regulator ciśnienia montowany jest na końcu zbiorczego przewodu paliwowego i reguluje ciśnienia w układzie paliwowym. Regulator składa się z metalowej obudowy przedzielonej przeponą na dwie komory. Jeżeli ciśnienie paliwa przekracza ustaloną wartość otwiera się zawór w regulatorze i następuje przepływ nadmiaru paliwa do zbiornika, którego pojemność jest tak dobierana aby przy jednokrotnym napełnieniu całkowitym zbiornika przejechać 400-500km. UKŁADY ZALANIA SILNIKÓW Z ZS. Układ zasilania w ZS jest podstawowym układem funkcjonalnym który wpływa bezpośrednio na parametry użytkowe i ekologiczne silnika. Od właściwego sterowania i dobierania wielkości dawki paliwa w zależności od obciążenia i prędkości obrotowej silnika zależy wartość ciśnienia indukowanego generowanego podczas spalania. Ponadto jakość wytwarzanej mieszanki paliwowo powietrznej wpływa na tworzenie i emisją składników toksycznych w spalinach. W silnikach Zł na przebieg procesu spalania składa się funkcjonowanie dwóch układów: paliwowego i zapłonowego. Początek spalania jest tutaj inicjowany przeskokiem iskry elektrycznej co zapewnia w miarę precyzyjne ustawienie początku zapłonu mieszanki. W ZS nie ma takiej możliwości a spalanie jest inicjowane samozapłonem. Aby wystąpił samozapłon w cylindrze muszą powstać odpowiednie kutemu warunki. Warunki te to, wystąpienie temperatury powyżej temp samozapłonu par paliwa. Aby pary paliwa mogły powstać jak najszybciej paliwo musi być dostarczone w odpowiedniej postaci. Przede wszystkim musi być max rozdrobniona struga paliwa aby nastąpiło szybkie odparowanie i wymieszanie z powietrzem. Stąd też układy paliwowe w ZS muszą dostarczać paliwo o bardzo dużym rozdrobnieniu co uzyskuje się poprzez stosowanie dużych wciśnięć wtrysku. To zasadniczo komplikuje te układy pod względem konstrukcyjnym, a jednocześnie wymagane są b. wysokie parametry technologiczne i jakościowe. Podstawową sprawą w silnikach ZS jest jakość tworzonej mieszaniny paliwowo powietrznej. Mieszanka ta jest dalece niejednorodna, a wynika to z wielu istotnych powodów z których do najważniejszych zaliczamy:1) czas w jakim tworzona jest mieszanina paliwowo-powietrzna 2) rodzaj paliwa Adl) Z istoty działania silnika wysokoprężnego wynika że paliwo jest wtryskiwane do cylindra wówczas gdy istnieją odpowiednie warunki do jego odparowania.Wysoka temp dzięki której odparowuje paliwo występuje pod koniec suwu sprężania w momencie gdy tłok zbliża się do GMP. Aby zaszły niezbędne czynności związane z odparowaniem paliwa i wymieszaniem go z powietrzem, czas niezbędny w tym przypadku jest b. krótki. Wobec tego jakość mieszaniny jest dalece niejednorodna z uwagi na wyraźny deficyt czasowy. Od wtrysku paliwa do pierwszych ognisk samozapłonu czas ten waha się w granicach dziesiątych a przy dużych obrotach, setnych części sekundy. Ad2) Rodzaj paliwa w decydującym stopniu wpływa na powstawanie mieszaniny paliwowo- powietrznej. W przypadku ZS paliwem tym jest olej napędowy którego

właściwości są zasadniczo różne od parametrów benzyny. Przede wszystkim lepkość i gęstość posiada tutaj zasadnicze znaczenie. Większa lepkość oleju napędowego jest związana z większymi wartościami sił przylegania międzycząsteczkowego co utrudnia rozpylenie paliwa na mniejsze krople. Większa gęstość paliwa powoduje że masy powstałych kropel są większe i zasadniczo zmienia się ich zasięg podczas penetracji przestrzeni w komorze spalania w chwili wystąpienia wtrysku. Jakość mieszaniny paliwowo-powietrznej ZS jest zasadniczo uwarunkowana aparaturą wysokociśnieniowa. Im większe wymagania są stawiane mieszance w danym silniku tym parametry aparatury związane z ciśnieniami i prędkościami przepływającego paliwa muszą być większe. To pociąga za sobą wtryskowej i odpowiedni rodzaj komory spalania oraz właściwe parametry przebiegu wtrysku paliwa wymagają wieloparametrowej optymalizacji. Rozpylanie paliwa w czasie wtrysku. W procesie wymieszania powietrza z paliwem można wydzielić szereg elementów ale najważniejszą rolę odgrywa rozpylenie paliwa. Rozpylenie które jest wynikiem rozpadu paliwa na drobne krople jest zjawiskiem bardzo skomplikowanym. Badania zmierzające do wyjaśnienia tego procesu bezpośrednio w czasie pracy silnika gdzie zachodzi wpływ całego szeregu czynników są wyjątkowo skomplikowane i wymagają specjalistycznej i drogiej aparatury. Generalnie rozbicie strumienia paliwa na drobne cząsteczki jest uzależnione od wielu czynników które można ująć w dwie zasadnicze grupy: 1) Siły wewnętrzne (zmierzające do rozerwania ciągłego strumienia wypływającego z rozpylacza) 2) Siły zewnętrzne (sąwynikiem oddziaływania na paliwo ośrodka do którego strumień paliwa jest prowadzony. Do siła wewnętrznych zaliczmy m. in. Zmienną prędkość dopływu paliwa do rozpylacza wynikającą ze zmiennej prędkości tłoczenia przez pompę wtryskową, kształt i jakość wykonania otworu w rozpylaczu, drgania i odkształcenia przewodów, pulsacje paliwa, własności paliwa itp. Siły zewnętrzne które powodują rozbicie strumienia paliwa to przede wszystkim siły aerodynamiczne wywołane oddziaływaniem powietrza do którego jest wtryskiwane paliwo. Należy tutaj głównie stopień zawirowania tego powietrza oraz ciśnienie. Siłom zewnętrznym i wewnętrznym które wpływają na rozrywanie strumienia paliwa przeciwdziałają siły od napięcia powierzchniowego oraz siły międzycząsteczkowe które starają się utrzymać ciągłość strugi. Pomimo działania sił wewnętrznych powodujących zaburzenia kształtu strumień zachowuje postać ciągłą dopóki stosunek l/d posiada określoną wartość. Wg. danych Reley'a rozpad strumienia cieczy lepkiej na pojedyncze krople zaczyna się gdy l/d >=4,42 gdzie 1 - długość fali wypływającego strumienia, d - średnica wypływu strumienia. Dla oleju napędowego stosowanego w silnika ZS rozpad strumienia następuje wówczas gdy: u.- lepkość dynamiczna oleju, s- gęstość oleju, a- napięcie powierzchniowe kropel oleju. Na rozpad strumienia bezpośrednio u wylotu rozpylacza decydujący wpływ mają parametry charakteryzujące przepływający strumień. Głównie prędkość i ciśnienie wtryskiwania. Przy bardzo małej prędkości i ciśnieniu
wypływu następuje kroplowanie dużymi kroplami. Zwiększając prędkość i ciśnienie od pewnych wartości zaczyna pojawiać się strumień ciągły. Wydłuża się ciągła część strumienia w miarę dalszego wzrostu prędkości i ciśnienia wtrysku. Przy pewnej wartości ciśnienia i prędkości zaczyna pojawiać się na końcu części ciągłej strumienia jego rozpylenie. Dalszy wzrost prędkości i ciśnienia wtrysku skraca część ciągłą i rozpylanie przybliża się do początku otworu. Przy określonej wartości ciśnienia i prędkości rozpylanie rozpoczyna się u wylotu otworu. Dalszy wzrost prędkości i ciśnienia wtrysku powoduje Zwiększenie konta rozpylania. Duży wpływ na ukształtowanie strumienia i jego części ciągłej ma lepkość paliwa. Zależność ciągłej części strumienia od lepkości przy różnych ciśnieniach wtrysku. Formowanie się strumienia paliwa w komorze spalania. Wtryśnięte do komory spalania paliwo rozpada się pod wpływem sił wewnętrznych i zewnętrznych na dużą liczbę kropelek które poruszając się w przestrzeni porywają i otaczają się cząstkami powietrza. Tworzą w ten sposób tzw. strugę. Dlatego też pod pojęciem strugi należy rozumieć poruszającą się ruchem burzliwym mieszaninę kropelek paliwa i powietrza. Z punktu widzenia pracy silnika interesuje nas jakość wytworzonej mieszaniny palnej, a to związane jest zarówno z przyczynami jak i sposobem rozpadu strumienia w czasie oraz w przestrzeni komory spalania. Na jakość Rozmieszczenie paliwa w strudze. Badania doświadczalne wyraźnie wskazują ,że ilościowe rozmieszczenie paliwa
w strudze nie jest równomierne znaczy to, ze dla uzyskania prawidłowego procesu spalania nie wystarczy dobranie kształtu strugi i jej zasięgu do kształtu komory spalania, ponieważ nawet przy dość znacznym nadmiarze powietrza
koncentracja paliwa w różnych miejscach paliwa będzie różna. Będą zatem występować lokalne niedobory powietrza, które powodują nieprawidłowe spalanie. Zjawisko to nasila się szczególnie wyraźnie w silnikach z wtryskiem bezpośrednim gdzie ruch powietrza jest mniejszy niż w komorach dzielonych. Na podstawie licznych badań doświadczalnych stwierdzono ze nasycenie paliwa w rdzeniu strugi jest około 20-krotnie większe aniżeli w warstwach zewnętrznych przy czym w miarę oddalania się od wylotu rozpylacza różnice koncentracji paliwa w rdzeniu i w warstwach zewnętrznych maleją. Przyczyna takiego ilościowego rozmieszczenia paliwa głównie polega na tym, że rdzeń strugi składa się z kropelek o dużych średnicach podczas gdy kropelki zewnętrzne mają mniejsze wymiary. Z rysunku widać, że największe nagromadzenie paliwa jest w osi strugi. Linie przerywane określa obszar, którym współczynnik nadmiaru paliwa λ=l znaczy to że wewnątrz strefy zamknięta krzywa spalanie odbywa się z niedoborem powietrza (niecałkowicie)natomias t za strefa powietrza będzie nadmiar. Przebieg ch-ki wtrysku paliwa. Zjawiska zachodzące w układach paliwowych silników ZS decydują o charakterze i przebiegu, podawania paliwa do cylindrów Charakterystyka wtrysku paliwa( proces wtrysku) jest ściśle związany z typem instalacji wtryskowej paliwa, a głównie z pompą wtryskową i wtryskiwaczem. Elastyczność przewodów paliwowych, ściśliwość i bezwładność paliwa dławienie w czasie przepływu przez otwory przelewowe pompy otwory wtryskiwacza, zawory tłoczące to czynniki, które Kształtują proces wtrysku. W wyniku działania tych czynników rzeczywisty przebieg wtrysku różni się od przebiegu teoretycznego wynikającego z obliczeń symulacyjnych. Obecne metody projektowania aparatury wtryskowej opierają się w pierwszej kolejności na obliczeniach symulacyjnych gdzie poprzez wyznaczenie pożądanej ch-ki wtrysku dla projektowanego silnika określa się główne wielkości geometryczne poszczególnych elementów w zespołach aparatury oraz określa się ich parametry pracy. Symulacja matematyczna zjawisk w aparaturze wtryskowej jest niezwykle utrudniona, ponieważ wszystkie zjawiska fizyczne zachodzące przebiegają z dużą dynamiką zmian tzn. przy dużych zmiennych ciśnieniach i dużych zmiennych prędkościach przepływu. Nie mniej istnieją dla nowych układów modele i programy obliczeniowe, które przy projektowaniu pozwalają na dobór głównych elementów konstrukcyjnych systemów wtryskowych w taki sposób aby uzyskać zbliżoną charakterystykę wtrysku. Dopiero w następnym etapie jako wynik symulacji obliczeniowej powstają wersje kolejnych prototypów instalacji wtryskowej silnika. Równania Algierii Przy nieustalonym paliwie przewodzie wysokiego ciśnienia różnych miejscach tego przewodu w dowolnej chwili wartości ciśnienia oraz prędkości będą różne. Wobec tego analizując przebiegi tych wielkości należy je rozpatrywać w funkcji czasu i odległości od początku przewodów. Opis zjawisk związanych z przepływem nieustalonym w przewodach o małych średnicach jest dokonywany za pomocą miejscu przewodu i czasie jest równa ciśnieniu względnie prędkości w przewodzie na początku tłoczenia( Po ,wo ) powiększona o sumę algebraiczną dwóch naprzeciwko siebie biegnących fal ciśnienia względnie prędkości Z powyższych równań o uproszczonym zapisie znajdujemy związek między falami ciśnienia i prędkości biegnącymi w tym samym kierunku. Otrzymane równania maja związek między ciśnieniem i prędkościami w dowolnym miejscu przewodu tłoczącego. P=Po + Pp+Pr ,w = wo + wp + wr ,pp=ay/g*wp , Pr=-ay/g*wr W oparciu o powyższe rozwiązania nadania wtrysku jest następujące Na początku tłoczenia powstaje pierwotna fala ciśnienia poruszająca się z prędkością dźwięku a w kierunku wtryskiwacza jeżeli całkowita długość przewodu tłoczącego wynosi 1 to czas ,którym fala dobiegnie do wtryskiwacza wynosi 1 przez a Jeżeli ciśnienie nie osiągnie wartości koniecznej do uniesienia iglicy wtryskiwacza fala odbije się od wtryskiwacza i będzie przebiegała w kierunku pompy który osiągnie również l/a. Całkowity czas potrzebny na powrót fali w postaci fali odbitej wynosi zatem 21/a w tym czasie w skutek ruchu tłoczącego pompy wyzwolone jest nowa fala ciśnienia, która nakłada się na falę odbita. Proces ten powtarza się tak dlatego do póki ciśnienie w rozpylaczu nie osiągnie wartości przekraczającej ciśnienia otwarcia iglicy i wówczas nastąpi wtrysk paliwa. Wobec tego początek wtrysku jest przesunięty w czasie
w stosunku do początku tłoczenia. Okres ten nazywamy opóźnieniem wtrysku i może on sięgać wartości nawet 30 stopni obrotu wału korbowego. Z chwila odsunięcia otworu przelotowego proces całkowicie wygasa i doświadczalnie stwierdzono że między dwoma kolejnymi wtryskami ciśnienie w przewodzie wynosi od 5 do 15 atmosfer, a paliwo zachowuje się nieruchomo Prędkość dźwięku w paliwie w zakresie dużych ciśnień lOOPa i średnic wewnętrznych przewodu rzędu 1,5- 3 [mm] wynosi w granicach 1400- 1500[m/s] t=0,6/1500=0,0004[s Przeciętnie w silnikach wysoko prężnych powyżej parametrach fala przebieg od 4-6 razy tam i z powrotem. Budowa i działanie ukł zasilania silników SW. Układ zasilania silników wysokoprężnych nazywamy najczęściej aparaturą paliwową. Aparatura paliwowa jest to zespół mechanizmów zasilających na których składa się układ podający paliwo, tzw. układ niskociśnieniowy. Układ wtryskowy tzw. Układ wysokieciśnienia. Zadaniem układu paliwowego jest dostarczenie paliwa do komory spalania przy zachowaniu następujących warunków: 1. Paliwo powinno być wtryśnięte w postaci strumienia o dużej prędkości rzędu kilkaset [m/s]i skierowane do komory spalania (kształt). 2.Wtrysk paliwa powinien następować w odpowiedniej chwili i ściśle związanej z położeniem wału korbowego silnika. 3. Paliwo powinno być wtryśnięte w dokładnie odmierzonych dawkach jednakowych dla wszystkich cylindrów silnika.4. Ilość paliwa powinna być regulowana przez aparaturę silnika oraz samoczynnie przez systemy regulacji stosowane do zmiany prędkości obrotowej silnika. 5.Czas trwania wtrysku paliwa i przebieg powinien być zgodny z ustalonymi doświadczalnie z danymi silnika 6. Układ powinien zapewniać odpowiednia toksyczność spalin w granicach norm aktualnych Układ niskiego ciśnienia doprowadza paliwo do układu wysokiego ciśnienia na ten układ składa się z zbiornika paliwa , popy zasilającej, filtry paliwa. Układ wysokiego ciśnienia ma na z zasadzie doprowadzenie paliwa bezpośrednio do cylindra silnika w odpowiedniej postaci dokładnie odmierzonych dawkach wynikających z obciążenia i prędkości obrotowej oraz w odpowiednim czasie. Układ wysokiego ciśnienia skład się z: pompy wtryskowej, przewody wysokiego ciśnienia i wtryskiwaczy W silnikach ZS najczęściej stosuje się pompy typu tłoczącego, mogą być stosowane tez tzw. Pompy rotacyjne, (łopatkowe) zębate (gerototowe). Pompy tłoczkowe mogą być jednostronnego i dwustronnego działania Przy jednostronnym tłoczenie następuje podczas ruchu tłoczącego tłoczka wymuszonego ruchem sprężyny. Pompa dwustronnego działania tłoczenie paliwa następuje za równo podczas przesuwu na wskutek obrotu krzywki obracającej tłoczek jak i obrotu tłoczka wymuszonego ruchem sprężyny pompy dwustronnie zapewniają niniejsze pulsacje paliwa do pompy wtryskowej. Minimalna wartość ciśnienia w pompach powinna wynosić 3,5 atmosfery. Na pompie zasilającej znajduje się tzw ręczna pompa niskiego ciśnienia, która pozwala na przetoczenie paliwa na niepracującym silniku. W warunkach eksplatacij dochodzi często do tzw. Zapowietrzenia układu wtryskowego i wówczas aby odpowietrzyć układ wykorzystujemy ręczna pompę zasilającą Oprócz pomp o napędzie mechanicznym stosuje się pompy elektryczne w rozwiązaniu Common-Rail. W silnikach wysokoprężnych wymagana jest bardzo dokładne oczyszczenie paliwa, aby zanieczyszczenia, piasek i inne nie przedostały się do układu wysokiego ciśnienia ponieważ występują tam elementy z bardzo dużą dokładnością Spowodowanie zanieczyszczenia powoduje utratę parametrów roboczych. W związku z tym przy układzie zasilania SW stosuje się filtry dwukomorowe. Jako wkłady filtracyjne stosuje się wkłady papierowe gdzie papier jest odpowiednio impregnowany i zabezpieczony przed korozyjnym

oddziaływaniem paliwa. Występują dwa rodzaje połączenia komór w tych filtrach połączenie równoległe i szeregowe. W połączeniu równoległym przez każda komorę ze swoim układem filtracyjny przepływa mniej więcej połowa paliwa, a w szeregowym całość paliwa kolejno przez każdy filtr. W układzie zasilania SW występują dwa rodzaje przewodów niskiego i wysokiego ciśnienia Przewody niskiego ciśnienia to z reguły przewody elastyczne wykonane z tworzyw sztucznych lub gumy. Zakończenie przewodów jest zaopatrzone w łączniki obrotowe umożliwiające przykręcenie przewodów specjalnymi śrubami które zapewniają doprowadzenie paliwa do zespołów. Przewody wysokiego ciśnienia wykonuje się z rury grubościennej zakończonych końcówkami stożkowymi. Uzyskanie szczelności jest zapewniony przez docisk do gniazda
znajdującego się w krucu pompy lub wtryskiwacza Układy wysokiego ciśnienia - klasyfikacja W obecnym rozwiązaniach układach wtryskowych, które spotyka się w silnikach ZS stosowane są następujące systemy 1.system wielosekcyjny 2. system z pompa rozdzielaczową 3 system z pompowtryskiwaczem 4. system akumulacyjny ad.l W systemie tym ilość sekcji tłoczących, które podają paliwo do przewodów wysokociśnieniowych jest równa ilości cylindrów silnika. Mamy wiec tyle powtarzalnych ciągów przepływu paliwa od pompy do wtryskiwacza ile posiada cylindrów silnik. Systemy wielosekcyjne stosowane są w silnikach samochodów ciężarowych, autobusach i silnikach rolniczym i stacjonarnych. Ad. 2. System z pompa rozdzielaczową polega na tym ze istnieje jedna sekcja tłocząca , która podaje paliwo do głowicy rozdzielacza skąd następnie poszczególnymi przewodami jest dostarczane do poszczególnych cylindrów silnika. Sekcja tłocząca wraz z napędem i głowica rozdzielcza jest złożona w jednej obudowie stanowiąca tzw. Pompę rozdzielcza Układy te są stosowane w silnikach szybkoobrotowych tzn. W silnikach samochodowych osobowych i dostawczych. Pompy rodzielaczowe charakteryzują się większą uniwersalnością od wielosekcyjnych z uwagi na to że jedna pompa może być wykorzystana do różnych silników pod katem kolejności pracy cylindrów. Pompy wielosekcyjne natomiast maja wałek napędzający sekcje ciśnieniowe skorygowany z wałem korbowym silnika. Ad3. Układy wtryskowe z pompowtryskiwaczem charakteryzują się tym, ze wyeliminowany jest przewód wysokiego ciśnienia. Przewody wysokociśnieniowe stanowią źródło zakłóceń w przesyłaniu dawki paliwa stąd tez ich wyeliminowanie poprawie równomierność dawkowania. Sekcja tłocząca paliwo wraz z rozpylaczem są ustytułowane w jednej obudowie stanowiące tzw pompowtryskiwacz. Pompowtryskiwacze są stosowane w dużych silnikach wysokoprężnych i głównie przez wytwórnie amerykańskie Układy pomp wtryskowych wielosekcyjnych. Pompa wielosekcyjna charakteryzuje się że posiada tyle powtarzalnych elementów konstrukcyjnych w ukł napędowym i tłoczącym ile silnik posiada cylindrów. Wielosekcyjne pompy wtryskowe dzielimy na: rzędowe, walcowe i widlaste Pompy rzędów charakteryzują się tym ze poszczególne sekcje tłoczące paliwo znajdują się w jednej płaszczyźnie. W zależności od utytułowania pompy w stosunku do pracy silnika rozróżnia się pompy: stojące skośne i leżące. Zasada działania systemu tłoczącego w pompie wielosekcyjnej. Wałek napędowy pompy jest uruchomiony od pracującego silnika przełożeniem 2-1. Na wałku napędowym znajdują się krzywki, które współpracują z popychaczami przesuwającymi się z korpusem pompy. Popychacz napędza tłoczek sekcji tłoczącej ( sekcji ciśnieniowej pary precyzyjnej elementu tłoczącego) który przesuwa się w cylinderku. Położenie tłoczka w cylinderku uzależnia napełnianie lub tłoczenie sekcji tłoczącej. Podczas tłoczenia paliwo jest wytłaczane z cylinderka przez zawór tłoczący przez króciec pompy do przewodów wysokiego cieniowych a stamtąd do cylindrów. Zasada działania sekcji tłoczącej. Stosowana jest jedna sekcja tłocząca w czym ciśnienie rozdziela się do poszczególnych króców i wtryskiwaczy. Dwa typy: - tłokorozdzielaczem przeciwbieżnymi tłoczkami Całkowity skok tłoczka w cylinderku w sekcji tłoczącej składa się z trzech następujących skoków: -skok wstępny ho -skok roboczy hr -skok jałowy hj, h=ho + h, + hj skok wstępny ho - jest to przesuniecie tłoczka z koła podstawowego krzywki do osiągnięcia geometrycznego początku tłoczenia (GPT) GPT występuje gdy górna płaszczyzna tłoczka przesłoni otwór zasilający tzn. jest to punkt styczny płaszczyzny tłoczka do okręgu otworu. Skok roboczy tłoczka hr -jest to przesunięcie tłoczka od GPT do GKT. GKT występuje wówczas gdy górna krawędź linii śrubowej rowka naciętego na tłoczku zetknie się dolną krawędzią otworka przelotowego. Skok jałowy hj to przesuniecie tłoczka od GKT do max. wzniosu tłoczka wynikającego z profilu krzywki. Rodzaje sekcji tłoczących. W zależności od systemu sterowania wielkością dawki paliwa rozróżniamy -sekcje o sterowaniu szczelinowym - sekcje o sterowaniu przez zmianę skoku tłoczka - sekcje pośredniego działania Do najbardziej znanych sekcji szczelinowych zaliczamy: BOSCH, BRYCE -CAV -FuM -L'ORANGE -SMMS -SIMMS-BOSCH -HESSELMAN -SCINTUJLA -GANZ-ENDRASSDC- ATUKI -HANOMAG Pompy walcowe Producentem wielosekcyjnych pomp wtryskowych są dwie firmy angielskie l.EX-CELL-O 2.MONO-CAM AD1w przypadku tej pompy napęd jest realizowany za pomocą pochyłej tarczy

oporowej która napędza kolejne sekcje ciśnieniowe. Ad 2 tarcza napędzająca popychacz jest prostopadła do osi wałka napędowego na której znajduje się pojedyncza krzywka, obracająca się tarcza powoduje przesuwanie się tłoczka w cylinderku kolejnych sekcji u obu przypadkach sekcje ciśnieniowe są ułożone na tworzącej walca o jednakowej średnicy oddalonej od osi pompy. Rodzaje i charakterystyka wtryskiwaczy. W silnikach wysokoprężnych spotykamy głównie wtryskiwacze o rozpylaczach wymiennych( składane) Oprócz wtryskiwaczy o rozpylaczach wymiennych stosowane były również wtryskiwacze jednolite obecnie wtryskiwacze te są stosowane tylko przez firmę LEYLAND w silnikach dużej mocy. Najważniejszym elementem wtryskiwacza jest rozpylacz który bezpośrednio wprowadza paliwo do komory spalania ukierunkowując jego przebieg w przestrzeni komory, aby uzyskać odpowiednia makro i mikro strukturęmieszanki. W silnikach wysokoprężnych spotykamy następujące rodzaje rozpylaczy. -otwarte - zamknięte Rozpylacze otwartc- cechuje brak elementu ograniczającego okresowo wpływ paliwa do komory spalania. Praktycznie rozpylacz otwarty stanowi rodzaj zwężki dławiącej kryzy przez którą przepływa paliw. Tego typu rozpylacz pomimo że charakteryzuje się znacznie uproszczona konstrukcja posiadają zasadnicza wartość na początku i na końcu tłoczenia paliwa przez pompę wtryskowa kiedy ciśnienie jest znaczni niższe od normalnej pracy układu wtryskowego. Następuje podciekanie paliwa w postaci kropelek i występuje osadzenie nagaru na końcówce rozpylacza. Rozpylacz zamknięty- cechuje zastosowanie ruchomego elementu tzw. iglicy która pod wpływem ciśnienia paliwa otwiera lub zamyka połączenie między kanałami roboczymi wtryskiwacza a przestrzenią roboczą cylindra. Rozpylacze zamknięte w zależności od konstrukcji i działania dzielimy na: -rozpylacze otworkowe - rozpylacze czopkowe Otworkowe charakteryzują się tym że iglica rozpylacza znajduje się wewnątrz korpusu rozpylacza a wypływ paliwa odbywa się przez nawiercone otwory w końcówce korpusu. W zależności od ilości otworków możemy mieć rozpylacze: jedno otworkowe i wielootworowe. W zależności od rozmieszczenia otworków w korpusie rozpylacza rozróżniamy: rozpylacze symetryczne i nie symetryczne. Przy wtryskiwaczach wielootworowych ilość otworków w zależności od ułożenia i wielkości silnika waha się od 2 do 12, średnica najczęściej 0,22mm a najmniejsza to 0,18 mm. Rozpylacze czopikowe- charakteryzują się tym że iglica występuje poza korpus rozpylacza, końcówka tej iglicy zwana czopikiem jest charakterystycznie ukształtowana. Składa się z części walcowej i części stożkowej. Cześć walcowa zwana nurnikem, stożkowa rozpryskiwaczem czopika. Schematyczne porównanie ilości paliwa wtryskiwanego z typowych rozpylaczy zamkniętych o podobnych przelotach dysz wylotowych Rozpylacze otworkowe -stosowane są w silnikach z bezpośrednim wtryskiem paliwa i układach wtryskowych wielosekcyjnych z pompa rzędowa. Rozpylacze czopkowe -stosowane są w silnikach szybkoobrotowych z komorami dzielonymi w układzie wtryskowych z pompą rozdzielczą

---