1
UVOD
Motori s unutarnjim sagorevanjem i motorizovana vozila su najveća tehnološka
otkrića našeg vremena. Oni su doslovno promenili naš život, način razmišljanja, bavljenja i
uživanja. Ta grana industrije je, zajedno sa drumskim transportom, vrlo brzo postala važan
faktor države, napretku rada, te prema tome bitno utiče na blagostanje nacije. Da bi pravilno
ocenili i raspravili zahteve koji se postavljaju na kvalitetu goriva, koja se koriste u
savremenim motornim vozila, ukazaćemo ukratko na bitne značaje koje određuju sadašnji i
budući razvoj motora:
1. državna regulativa, pogotovo ona koja se odnosi na emisije i ekonomičnost potrošnje
goriva;
2. zahtevi tržišta, pogotovo troškovi proizvodnje i cena finalnog produkta;
3. povećanje i poboljšanje svih parametara performanse motora;
4. emisija CO2 uključujući razvoj motora s "nultom" emisijom;
5. propisi koji se odnose na isparavanje goriva;
6. emisija buke motora/vozila
7. problemi vezani s recikliranjem vozila/motora, goriva/maziva.
Motori sa unutrašnjim sagorevanjem
(
SUS motori
) su toplotni motori kod kojih produkti
sagorevanja (koji su višeg energetskog potencijala, nastalog oslobađanjem toplote), svojim
direktnim dejstvom vrše
mehanički rad.
Pojam
motor s unutrašnjim sagorevanjem
obično se odnosi na SUS-motore kod kojih se
proces sagorevanja obavlja s prekidima. Osim ovih, postoje i motori s unutrašnjim
sagorijevanjem kod kojih se proces sagorevanja obavlja kontinuirano i takvi motori su
gasne
turbine, mlazni motori(reaktivni motori) i većina raketnih motora. Vatreno oružje je
isto tako
forma mašine sa unutrašnjim sagorevanjem.
Motor s unutrašnjim sagorevanjem najčešće se koristi za pogon
automobila, građevinskih,
poljoprivrednih i prenosnih mašina i najveći broj vozila. Najveća prednost ovih izvora
energije jeste relativno dobar odnos težine i snage m
otora. Generalno koristeći fosilna goriva,
ovi motori su našli široku primenu kod gotovo svih vozila (automobili, kamioni, motorcikli,
brodovi i neki tipovi aviona i lokomotiva). U slučajevima gde je potrebna velika snaga uz
malu težinu motora koriste se gasne turbine. Takve primene se nalaze
kod
aviona, helikoptera, velikih brodova i slično.
Motori SUS dele se na:
klipne
(motori promenljive zapremine):
rotacioni
, tj. sa obrtnim klipovima (vankelov motor);
translatorni
(linijski), tj. sa oscilujućim klipovima. U užem smislu, naziv klipni
motori označava ove motore, a koristi se i naziv "klasični" klipni motori. U ovu
grupu spadaju oto motori i dizel motori, a mogu biti dvotaktni i četvorotaktni.
strujne
(gasna turbina, mlazni i raketni motori)
;
2
Među klipnim SUS motorima apsolutnu dominaciju u primeni imaju
translatorni (linijski)
klipni motori sa unutrašnjim sagorevanjem
(SUS), tj.
"klasični" klipni SUS motori
. Tu
spadaju
oto
(Nikolas Oto) i
dizel motori
(Rudolf Diesel). Oni se međusobno razlikuju
po termodinamičkom ciklusu po kojim rade (i po kojima su i dobili imena), iz čega proizilazi
i principijelna razlika u vrstama goriva koje koriste:
oto motori
koriste motorne benzine, ali
i alternativna goriva, kao što su TNG, KPG i TPG, alkoholna goriva, eventualno i biogas,
dok
dizel motori
koriste dizel gorivo i biodizel, eventualno delimično i KPG i TPG.
Porast potrošnje goriva zavisi od konstrukcije motora, kvaliteta materijala, tehnologije
izrade, osobina goriva i maziva.
Dizel-motor
je 1893.godine konstruisao nemački inženjer Rudolf Dizel. U odnosu na
benzinski Otto motor ima neke konstruktivne i principijalne razlike: nema karburator ni
uređaj za paljenje, već pumpu visokog pritiska za ubrizgavanje goriva. [5]
Od svih motora sa unutrašnjim sagorevanjem,
dizel motor ima najveći stepen korisnosti (oko
0,4). To praktično znači da se 40% toplote oslobođene sagorevanjem pretvori u mehanički
rad. Dizel motori malih brzina (kao što su brodski motori ili motori kod kojih je sveukupna
težina mašine manje važna) mogu da imaju stepen korisnosti veći i od 50 procenata.
Takvi motori su teži i skuplji od benzinskih, ali su zato dosta pouzdaniji, ekonomičniji i jeftiniji
za održavanje. Kao gorivo koriste naftu ili plinsko ulje.
4
Već 1986. godine, u upravljanje radom dizel motora se umešala i elektronika, kada je BMW
predstavio model “524 td”. To je na neki način označilo ulazak dizel motora u novu eru, iako tog
trenutka toga niko nije ni bio svestan. Iste godine dešava se druga prekretnica u razvoju
automobilskih dizel motora – Fiat oprema Cromu prvim dizel motorom sa ubrizgavanjem goriva
direktno u cilindar.
Tokom 1997. godine, Alfa Romeo je predstavio model “156” sa prvim dizel motorom
opremljenim “Common Rail” ubrizgavanjem pod visokim pritiskom. Danas je ovaj tip motora
standard u svim klasama, bez obzira na cenu i snagu. Uvođenje “komon rejla” je dizel motore u
potpunosti transformisalo. Buka i vibracije su drastično redukovani, snaga je povećana, dok je
potrošnja oborena. Sve to je imalo posledicu da dizel motori, iako skuplji od benzinskih, imaju
sve veći primat, što možda najbolje ilustruje podatak da su 2004. godine, automobili pokretani
naftom dostigli 50 odsto ukupne prodaje u Evropi. [1]
Potencijalna budućnost automobilske tehnologije uključuje brojne alternativne izvore energije i
materijale koji su razvijeni kako bi automobili postali energetski efikasniji sa smanjenim
emisijama izduvnih gasova. Automobili će se sigurno razvijati na mnogo različitih načina. Sa
porastom cene goriva budućnost automobila sada naginje ka štednji goriva, štednji energije,
hibridnim vozilima, vozilima na električni pogon (baterije) i vozilima na gorivne ćelije. Jedan od
velikih problema u razvoju čistijih i energetski efikasnih automobila je izbor motornog goriva.
Niz vozila na alternativna goriva su predložena uključujući električne automobile, hidrogenske
automobile, automobile na komprimovani vazduh i automobile na tečni azot. Obični automobili
rade sa oko 15 odsto ukupne efikasnosti. Ostatak energije se gubi na rad motora u stajanju i u
praznom hodu. Dakle, potencijal da se poboljša efikasnost potrošnje goriva sa naprednim
tehnologijama je ogromna. Različite tehnologije su razvijene i iskorišćene za povećanje
energetske efikasnosti kod konvencionalnih automobila što dovodi do uštede energije. [2]
2.PODELA MOTORA SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM
Način dobijanja mehaničkog rada može da bude veoma različit, pa se motori sa
unutrašnjim sagorevanjem (motori SUS) obično klasifikuju na: strujne motore i motore
promenljive zapremine radnog prostora. U strujne motore se svrstavaju: gasno-turbinsko
postrojenje (gasna turbina), vazdušni i raketni propulzori (motori).
Kod motora promenljive zapremine mehanički rad se dobija zahvaljujući širenju produkata
sagorevanja. Ta promena zapremine se ostvaruje u posebnom motornom mehanizmu, u kome
se istrovremeno ostvaruje i proces sagorevanja i ostali procesi ciklusa SUS motora.
5
U zavisnosti od konstrukcije samog motornog mehanizma, ovi motori se dele na: rotacione
motore i klipne motore SUS.
Najpoznatiji rotacioni motor je vankel motor (sl.1). Ovaj motor ima niz prednosti, ali i
krupnih nedostataka, pa se u praksi retko koristi.
izduvavanje usisavanje
Sl.1.
Poprečni presek vankel motora
: 1 - obrtni trougaoni klip, 2 - trohoidni profil statora, 3 -
ekscentrično vratilo, 4 - zaptivač, 5 - svećica, 6 - rashladna tečnost
Prednosti vankel motora su: mala masa i gabariti, pa shodno tome i visoka specifična snaga
kao odnos nominalne snage prema masi motora, mogućnost velikih ugaonih brzina bez
vibracija, manji broj delova. Nedostaci su: veliko termičko opterećenje, jer se vreli gasovi
stalno nalaze na istij strani cilindra, manji vek trajanja, loše zaptivanje na vrhovima klipa, a
zbog nepovoljnog oblika komore za sagorevanje loša ekonomičnost i povećana toksičnost
izduvnih gasova.
Klipni motori SUS su klipne mašine, koje pomoću klipnog mehanizma, hemijsku energiju
goriva, koje sagoreva u cilindru motora, pretvataju u mehaničku energiju za pogon radnih
mašina ili uređaja. Klipni motori SUS imaju najveću primenu u praksi: kod transportnih
sredstava, u poljoprivrednoj i građevinskoj mehanizaciji, u industriji i dr. Prednosti ovih
motora su: relativno dobar stepen korisnosti 0,25... 0,40, kompaktna konstrukcija, visoka
specifična snaga, pouzdanost i dr. Za stacionarne motore opseg moguće snage je
od 20 do 3500 kW. Loše osobine ovih motora su: velika zavisnost kvaliteta rada motora od
vrste i kvaliteta goriva, složena konstrukcija i relativno loše ekološke karakteristike
(toksičnost izduvnih gasova i buka motora). Motori SUS se dele prema načinu paljenja goriva
na: oto i dizel, a prema načinu rada na: dvotaktne i četvorotaktne. [3]
