19. Vnitřní tvoření směsi a spalování ve vznětových motorech a DISI

Prezentace na téma: "19. Vnitřní tvoření směsi a spalování ve vznětových motorech a DISI"— Transkript prezentace:

1 19. Vnitřní tvoření směsi a spalování ve vznětových motorech a DISI
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 19. Vnitřní tvoření směsi a spalování ve vznětových motorech a DISI Vstřikovací zařízení CI. Tlakové vlny Pístové vstřikovací čerpadlo - proměnlivý činný zdvih, plnění válce cizím zdrojem, výtlačný a odlehčovací ventil. Charakteristika čerpadla, korekce. Elektronická regulace výstřiku. Sdružený vstřikovač, individuální čerpadla (PLD), bloková čerpadla. Rotační čerpadla. Akumulační CR systémy a jejich řízení. Vnitřní tvoření směsi a spalování CI a SI Přímý vstřik DI CI. Nepřímý vstřik IDI CI (komůrkové spalování). Zážehové motory s přímým vstřikem do válce DISI (GDI, wall-guided, air-guided, spray-guided).

2 19. Vnitřní tvoření směsi a spalování ve vznětových motorech
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 19. Vnitřní tvoření směsi a spalování ve vznětových motorech Vnitřní tvoření směsi a spalování Zdroje energie pro rozprášení a promísení směsi práce palivového čerpadla, práce pístu - pohyb náplně využití vzrůstu tlaku při spalování, komůrkové motory (nepřímý vstřik). spalování od stěny – Meurer. Model současné tvorby směsi a jejího hoření (konkurující si děje). Průběhy tlaku a rychlosti hoření pro přímý a nepřímý vstřik Možnosti ovlivnění tvrdosti chodu a emisí ‑ dvojvstřik, stupňovitý vstřik, vícenásobný vstřik (multi-jet) s ovlivněním dohoření sazí, řízené tvoření směsi u stěny.

3 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení

4 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení

5 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení Blokové a rotační vstřikovací čerpadlo. Dlouhé trubky k válcům – ovlivnění průběhu vstřiku dynamickými vlnovými ději, horší řiditelnost průběhu.

6 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení Blokové a rotační vstřikovací čerpadlo. Dlouhé trubky k válcům – ovlivnění průběhu vstřiku dynamickými vlnovými ději, horší řiditelnost průběhu. Rotační čerpadlo s rozdělovačem bylo v původní variantě Bosch s axiální vačkou levné, ale dávalo vstřikovací tlaky vhodné pro komůrkové motory (do 300 bar). Princip s protiběžnými pístky Rosa Master/Lucas CAV byl mechanicky nevhodný (rázy při náběhu pístků na zdvihátka pístků s volným chodem pro regulaci dávky). ELktronický přepouštěcí ventil tuto nevýhodu odstarnil, ale zmizela i cenová výhodnost. Současně délka vstřikovacích trubek omezuje možnosti dělení výstřiku.

7 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení

8 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení

9 Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů
18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení

10 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení CR I3 Bosch

11 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení Přívod tlakového paliva Jehlový ventil (jehla otevírá do válce po prodloužení ovladače) Kompenzátor teplotních dilatací Doraz pro upevnění v hlavě Hydraulické utěsnění ovladače Seřízení vůle Elektrický přívod Přímočinný piezoelektrický ovladač

12 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení

13 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 18. Vnitřní tvoření směsi – vysokotlaká vstřikovací zařízení Piezo ovladač

14 Spalování ve vznětových motorech Spalovací prostory pro přímý vstřik
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů Spalování ve vznětových motorech Spalovací prostory pro přímý vstřik Energie pro tvorbu směsi se dodává palivu (vysokotlaký přímý vstřik do otevřeného prostoru) palivu + vzduchu (vysokotlaký přímý do dutiny v pístu nebo vstřik na stěnu pístu - M-způsob) palivu + vzduchu + hořícím plynům (nepřímý vstřik - komůrkové motory)

15 Spalování ve vznětových motorech Spalovací prostory pro přímý vstřik
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů Spalování ve vznětových motorech Spalovací prostory pro přímý vstřik Energie pro tvorbu směsi se dodává hlavně palivu - mnohaotvorové trysky, ideální posice uprostřed při 3 - 4ventilové hlavě, vysoké vstřikovací tlaky. Prostory bez záměrného víření (Hesselmann původně s obvodovým vírem). Pro kompresní poměry nad 14 nutný zvýšený zdvihový poměr (>1.2). Nejvýhodnější z hlediska spotřeby paliva i emisí, používají se u stále menších vrtání (technologický problém s velikostí otvůrků pro potřebný počet otvůrků). Možnost otvůrků ve dvou úrovních, vhodné i pro HCCI. Hradby, směrování otvůrků a průbojnost paprsku nesmí připustit dopad paliva na válec

16 Spalování ve vznětových motorech Spalovací prostory pro přímý vstřik
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů Spalování ve vznětových motorech Spalovací prostory pro přímý vstřik Prostory pro málootvorové trysky - zatím nutné pro nejmenší rychloběžné motory energie pro tvoření směsi se dodává palivu i vzduchu obvodový vír roztáhne palivo mezi paprsky a pomůže využít par po dopadu paliva na stěnu pístu na konci komprese se zesílí přesunem do dutiny pístu o malém průměru (zachování momentu hybnosti při zmenšeném momentu setrvačnosti) v kombinaci se squish (radiální vír)

17 Spalování ve vznětových motorech Spalovací prostory pro přímý vstřik
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů Spalování ve vznětových motorech Spalovací prostory pro přímý vstřik Prostory pro málootvorové trysky radiální vír roznese palivo axiálně po dutině v pístu a zesílí turbulenci kolem HÚ při změně smyslu rotace radiálního víru nebezpečí přehřátí ostrých hran nepoužitelné při překrytí ventilů při kombinaci s obvodovým vírem se vstřikuje do hranice mezi radiálním vírem od squish a sekundárním vírem od odstředivé síly obvodového víru (postupuje dostředivě na dnu dutiny v pístu).

18 Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů
Spalování ve vznětových motorech Spalovací prostory pro nepřímý vstřik (komůrkové motory) Přívod energie na tvoření směsi během spalování - dělený spalovací prostor se vstřikem do komůrky tlaková komůrka se škrcením vírová komůrka s podporou víru + nízké emise sazí i NOx (viz Sandia diagram  - T) + vysoké pe bez kouření, měkký chod, snížené pmax působící na píst + malé nároky na vstřikovací tlak - velké tepelné ztráty povrchem komůrky - ztráty škrcením při přefuku hořící směsi - velké tepelné zatížení - nadbytečný kompresní poměr nutný pro start - velké tlaky po kompresi - není vhodné pro přeplňování

19 Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů
Spalování ve vznětových motorech Spalovací prostory pro nepřímý vstřik (komůrkové motory) Přívod energie na tvoření směsi během spalování - dělený spalovací prostor se vstřikem do komůrky tlaková komůrka se škrcením vírová komůrka s podporou víru tlaková s variabilní geometrií - škrcení jen tehdy, kdy potřebné

20 16. Vnitřní tvoření směsi u SI
Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů 16. Vnitřní tvoření směsi u SI DISI (GDi): - wall or air-guided - spray guided Nízké zatížení – vrstvená chudá směs (zápalná i při celkově vysokém přebytku vzduchu), tumble + vstřik paliva, snížené až odstraněné škrcení Vysoké zatížení – homogenní stechiometrická směs (VW FSI a Alfa Romeo) Spray-guided spalování s čepovou tryskou, CR vstřikováním Siemens (BMW)

21 Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů
Regulace dávky (vysunutí regulační tyče vstřikovacího čerpadla) u vznětového motoru Výkonnostní regulace vozidlového motoru Omezovací dvourežimová regulace

22 Konstukční cvičení a metodiky konstruování spalovacích motorů