1.

Uvod

Od 1960-ih god. inenjeri su shvatili da unapreeni common-rail sistem,sa

kompjuterski koritenim injektorima i visokim pritiscima goriva nude revolucionarne
mogunosti za dizel motore.

Slika 1. Commonn-rail sistem

Kao to se vidi sa slike1 moderni common-rail sistem radi sa daljinskom pumpom

kako bi se poveao pritisak goriva u zajednikom vodu(magistrali)(2)common-rail,
koja funkcionie i kao rezervoar i kao akumulator. Pritisak u zajednikom vodu je skoro
pa konstantan, pa gorivo moe da bude ubrizgano po elji nezavisno od pumpe.
Common-rail je tehnologija koja je omoguila elektronsko ubrizgavanje goriva .
Fiat i njegova podrunica Magneti Marelli Power Trains razvijali su common-rail
sisteme za putnika vozila i lake kamione. Krajem devedesetih godina prototip je predan
firmi Robert Bosch za proizvodnju. Prva generacija common-rail sistema1350[bar], je
imala debi 1997 god. u Alfa Romeo i Mercedes-Benz.
Nakon toga uslijedio je brz razvoj Boscha:
1999- prva generacija za kamione (sistem 1480[bar],Renault)
2001- druga generacija za putnika vozila (sistem 1600[bar], Volvo,BMW)
2002- druga generacija za kamione (sistem 1600[bar], MAN)
2003- trea generacija za putnika vozila (sistem 1600[bar],Audi V6)
(ova generacija je sa piezo injektorima koji su smanjili emisiju gasova za
20%,poveali snagu za 5%, smanjili potronju goriva za oko 3% i smanjili
buku motora 3dB)
2006- etvrta generacija za kamione (sistem 2000[bar])
2012- peta generacija za kamione (sistem 2400[bar])
- u fazi razvoja delphi DFI21 (sistemdo 3000[bar]) [1]

1
2. Zahtjevi koje teba da ispuni sistem za napajanje dizel motora,common-rail sistem

Sistem za napajanje gorivom dizel motora treba da omogui:

- ekonominost transformacije hemijske energije u mehaniki rad
- nisku koncentraciju kodljivih produkata sagorjevanja u izduvnim gasovima
- miran i to je mogue tii rad
- pogodnu regulaciju u odnosu na brzinski reim rada i nivo optereenja motora
- odgovarajui tok goriva,doziranje, na promjenjivim reimima rada motora
- nizak nivo mehanikih i termikih optereenja i dug vijek motora i instalacije za dovod
goriva
- kompaksnost instalacije za dovod goriva i njen pogodan smjetaj na motoru
- pouzdanost u rad

Napajanje i ubrizgavanje goriva kod dizel motora razlikuje se od sistema za

napajnje benzinskih motora. Kod dizel motora gorivo se ubrizgava u cilindar pod visokim
pririskom. Da bi se obezbjedio to kvalitetniji proces sagorjevanja , od kojeg zavisi tok
radnog procesa, sistem za napajanje mora da ispuni odreene zahtjeve, kao sto su:
- da u toku svakog radnog ciklusa ubrizga tano odreenu koliinu goriva u radni
prostor motora u zavisnosti od reima rada motora
- da se tokom ubrizgavanja mlaz goriva raspri na sitne kapljice da bi se
obezbjedila raspodjela po komori za sagorjevanje
- da postoji mogunost podeavanja ne samo koliine ubrizganog goriva ve i
moment poetka i zavretka ubrizgavanja
- da se za vrijeme ubrizgavanja ostvari najpovoljniji zakon ubrizgavanja , tj.
najpovoljniju koliinsku raspodjelu ubrizganog goriva po stepenu ugla obrtanja
koljenastog vratila
- sistem treba da obezbjedi to manju neravnomjernost ubrizgane koliine goriva
izmeu pojedinih ciklusa istog cilindra , kao i automatsku promjenu koliine ubrizganog
goriva i ugla predubrizgavanja u zavisnosti od reima rada motora

3. Obrazovanje smjee kod dizel motora i sistemi ubrizgavanja

Kod klasinih sistema ubrizgavanja zakon potiskivanja propisuje obik brijega, a

zatim ga cijevi visokog pritiska i brizga deformiu u zakon ubrizgavanja. Vrijeme
ubrizgavanja direktno zavisi od broja obrtaja. Pri istoj koliini goriva trajanje
ubrizgavanja je stalno ako se mjeri uglovima, ali vremenski krae ukoliko je vei broj
obrtaja. Poreenjem mehanike i elektronske kontrole ubrizgavanja iste koliine goriva
otkriva se slabost mehanikih postupaka regulacije. Faze ubrizgavanja traju od 1 do 2
mili sekunde to znai da su tolerancije za minimalan i maksimalan broj obrtaja
neprihvatljive.
Klasini mehaniki regulatori imaju najveu neravnomjernost u zonama praznog
hoda i maksimalnog broja obrtaja , slika 2.

2
 Neravnomjernost ubrizgavanja
kod kamionskig motora sa
sistemom p.v.p.-cijevi v.p.-
brizgai

Slika 2 Dijagram neravnomjernosti ubrizgavanja

Neravnomjernost u viecilindarskom
motoru - izmjene varijacije snage
kod 18-cilindarskog brodskog
mootra, svi se cilindri razlikuju pa ni
jedan nema nominalnu snagu

Za klasine sisteme nailazimo na komplikacije kada elimo da smanjimo

potronju goriva ili minimalne emisije azotnih oksida. Profilima bregova na pumpi
visokog pritiska moemo realizovati samo neke kompromisne ciljeve izmeu upotrebnih
i pogonskih karakteristika. Poto se bregovi habaju i svi radni dijelovi koji su u
meusobnom kontaktu troe(imaju male povrinske deformacije) tako se i cijela slika
sagorjevanja udaljava od prvobitno zacrtanog modela.

Uloga brizgaa je da ubrizga gorivo u radni prostor motora u tano definisanom

vremenu i sa poetkom ubrizgavanja u najpovoljnijem trenutku. S obzirom da je potrebno
ostvariti fino rasprivanje goriva u toku ubrizgavanja, uloga brizgaa je praktino
najvanija, zbog obezbjeenja efikasnog sagorjevanja.
U nastavku e se govoriti samo o brizgaima zatvorenog tipa, s obzirom da se
brizgai otvorenog tipa, zbog svojih nedostataka (poetak i kraj ubrizgavanja nisu tano
definisani, pojaano koksovanje brizgaa, itd.), praktino vrlo rijetko susreu u praksi.

Osnovne izlazne veliine koje definiu brizga su:

-koliina ubrizganog goriva u toku jednog ciklusa (ciklusna dobava) (q [mm3 /cikl.cil.])
-karakter promjene ubrizgane koliine goriva u jedinici vremena ( karakteristika
ubrizgavanja)
( q [mm3 / BV; mm3 /s])
-poetak ubrizgavanja prije SMT , trajanje ubrizgavanja i

3
-domet mlaza goriva , ugao irenja mlaza goriva i struktura mlaza goriva
(dimenzije, brzine kretanja i hemijski sastav kapljica) u toku procesa ubrizgavanja.

Ove veliine uglavnom zavise od pritiska u brizgau u toku ubrizgavanja i od broja i

dimenzija otvora na rasprivau brizgaa. Za kvalitetno mijeanje goriva sa zrakom u
radnom prostoru motora svakako su vani i sljedei parametri:
- oblik radnog prostora u kome se odvija proces mijeanja gorivo-vazduh i
- tok i intenzitet kretanja vazduha u radnom prostoru.

O brizgaima e detaljnije biti objenjeno u taki 3.3.3.

Radi sagledavanja uslova u kojima se formira radna smjea gorivo-vazduh, u

nastavku razmatramo nekoliko razliitih prostora za formiranje radne smjee i poloaja
brizgaa. Na slici3 dat je primjer ubrizgavanja goriva sa osam otvora na rasprivau, u
mirnu sredinu vrueg vazduha. Jedino kretanje vazduha izaziva klip svojim kretanjem ka
SMT. Vrtlonog kretanja praktino nema. Drugi primjer je dat na slici4 gdje se
ubrizgavanje vri sa etiri mlaza goriva u zatvorenu sredinu u kojoj postoji prinudno
vrtloenje vazduha.

1 - brizga, 2 - klip, 3 - glava motora, 1 - brizga, 2 - klip, 3 - glava motora,

4 - cilindarska kouljica 4 - cilindarska kouljica
Slika 3. Ubrizgavanje goriva u mirnu sredinu Slika 4. Ubrizgavanje goriva u zrani vrtlog

Oba ova sluaja predstavljaju primjere tzv. prostornog formiranja smjee vazduh-
gorivo u kontrolisanom prostoru kojeg definiu klip (2), glava motora (3) i cilindarska
kouljica (4). Brizga (1), sa odgovarajuim brojem otvora na rasprivau, postavljen je
tako da se obezbijedi najbolja prostorna homogenizacija goriva i vazduha.

4
 Pored prostornog naina formiranja
smjese gorivo-vazduh, postoji i metoda
nanoenja mlaza goriva iz brizgaa (1)
na klip motora (2) (slika 5) u vazduh
koji ima uvedeno vrtloenje. To je
poznati M-postupak ubrizgavanja, gdje
topli zidovi komore u klipu (2) pomau
isparavanje goriva. Pored ovakvih
primjera jedinstvenog prostora za
formiranje radne smjee, u praksi se
susreu i tzv. podijeljeni prostori za
formiranje radne smjee.

1 - brizga, 2 - klip, 3 - glava motora,

4 - cilindarska kouljica
Slika. 5. M - postupak ubrizgavanja

Slika5

Na slici 6 dat je primjer tzv. vihorne komore, a na slici 7. primjer sa slikovitim

prikazom naina dovoenja goriva. Kod primjera vihorne komore (slika6) proces
formiranja radne smjee i sagorjevanja odvija se djelimino u pretkomori (3), a
djelimino u glavnoj komori (4), dok se kod pretkomornih motora (slika 7) process
mijeanja gorivo-vazduh i poetak sagorjevanja odvija u pretkomori (3), a kasnije se
kompletan proces mijeanja i sagorjevanja prenosi i u komoru u klipu (4). Na osnovu
samo nekoliko primjera, datih na prethodnim slikama, vide se razliiti zahtjevi koje
brizga treba da ispuni, to znai da se sistem za ubrizgavanje, a posebno brizga sa
rasprivaem, treba podesiti, i konstruktivno i po karakteristikama ubrizgavanja,
odreenim uslovima koje diktira motor sus.

1 - brizga, 2 - klip, 3 - pretkomora, 1 - brizga, 2 - klip, 3 - pretkomora,

4 - komora 4 - komora, 5 - grija
Slika. 6. Ubrizgavanje goriva kod vihorne Slika.7. Ubrizgavanje goriva kod pretkomornih
komore motora

5
Najvaniji parametri za formiranje radne smjee kod dizel motora su:
- pritisak ubrizgavanja goriva (kao mjera najee se koristi pritisak ispred brizgaa );
- poloaj i karakteristike mlaza goriva u odnosu na kretanje zraka;
- poetak ubrizgavanja prije SMT , trajanje ubrizgavanja i oblik karakteristike
ubrizgavanja
- kvalitet rasprivanja izraen u formi fizike i hemijske strukture mlaza goriva, gdje se
kao mjera fizike strukture najee istie srednji Sauter-ov prenik (d32) kapljice goriva;
- ekvivalentni odnos vazduha ;
- intenzitet i forma vazdunog vrtloga u prostoru sagorjevanja i
- temperatura i pritisak u cilindru motora (prostoru gdje se vri ubrizgavanje goriva).

Svi ovi parametri, gledano prostorno i vremenski, zavise od brzinskog reima

rada i reima optereenja motora. Zbog toga njihovu optimizaciju treba izvesti za dati
motor, tako da se u cijelom radnom podruju dobije dobar kompromis izmeu potronje
goriva, emisije zagaujuih materija, buke od izgaranja, maksimalnih pritisaka u cilindru
motora i toplotnog optereenja. Dva kljuna elementa u procesu formiranja radne smjee,
gorivo i vazduh, mogu da se posmatraju preko unesene energije gorivom (Eg) i
vazduhom (Ev) u odnosu na potrebnu energiju za racionalno formiranje smjee goriva i
vazduha (Er). Za racionalno formiranje smjee goriva i vazduha najbolje ako je
zadovoljen usl
Er = Eg + Ev (1)

S obzirom da je, recimo, sa promjenom brzinskog reima rada motora, tok promjene
energije goriva Eg i energije vazduha Ev funkcija broja obrtaja motora (n) i da se
slikovito moe prikazati kao na slici 8, vidi se da jednaina (1) vai samo u taki A.
Lijevo i desno od take A postoji manjak,odnosno viak energije za racionalno
formiranje smjee goriva i vazduha, to u svakom sluaju nije dobro za rad motora.
Energija koja se unosi vrtloenjem
vazduha utie negativno na toplotno
optereenje motora i efikasnost motora,
pa se njena uloga u novijem razvoju
motora pokuava smanjiti koliko je to
mogue. S obzirom na tok unesene
energije gorivom (Eg), koji je
promjenljiv kako sa brzinskim
reimom, tako i sa reimom
optereenja, to ima dominantnu ulogu
u procesu formiranja mjeavine vazduh
- gorivo, novi sistemi za ubrizgavanje
sa primjenom elektronike imaju tu
osobinu da im karakteristike vrlo malo
zavise ili nimalo ne zavise od reima
rada motora. Kljunu ulogu kod
ovakvih sistema imaju brizgai sa tzv.
Sl. 8. Promjena energije unesenog goriva (Eg) I prinudniim otvaranjem igle brizgaa.
zrakom (Ez) u funkciji broja obrtaja motora
3.1. Sistem pumpa - cijevi - brizga
6
 Primjer instalacije za dobavu goriva kod dizel motora, za sistem: linijska pumpa
sa mehanikim pogonom-cijev visokog pritiska-brizga, data je na slici9. Rezervoar
goriva (1) na sebi obavezno sadri mjesto za sipanje goriva sa odukom za vazduh i pare
goriva iz rezervoara, mjera nivoa goriva, grubi preista kojim se gorivo transportuje
preko niskopritisne pumpe (2) i otvor na najnioj taki rezervoara, za isputanje goriva.
Na niskopritisnoj pumpi (2) nalazi se jedan grubi preista goriva (2a) i runa pumpa (2b)
za punjenje sistema gorivom prije startovanja motora, ukoliko je instalacija za gorivo bila
ispranjena zbog rastavljanja i opravki na motoru. Od niskopritisne pumpe gorivo se
transportuje preko sistema preistaa (3) (jednog ili vie preistaa) do pumpe visokog
pritiska (4). Od pumpe visokog pritiska (4) gorivo ide preko cijevi visokog pritiska (6) na
brizgae (5), koji gorivo ubrizgavaju, u tano definisanoj koliini i odreenom vremenu,
u cilindar motora sus. Na instalaciji se nalaze prelivni ventil (7) i povratni, odnosno
prelivni vodovi (8) od preistaa (3), pumpe visokog pritiska (4) i od brizgaa (5), koji
vraaju viak goriva u rezervoar (1). Na pumpi visokog pritiska nalazi se regulator broja
obrtaja (9) i varijator ugla predubrizgavanja (10), koji imaju ulogu regulisanja
nominalnog, odnosno maksimalnog broja obrtaja motora i ugla poetka potiskivanja
goriva na pumpi visokog pritiska, odnosno ugla predubrizgavanja.
Slina instalacija je i za sistem pumpa-cijev-brizga sa elektronskom kontrolom
pojedinih parametara, u prvom redu ugla predubrizgavanja i regulacije dobave koliine
goriva. Kod ovakvih instalacija elektronska upravljaka jedinica, na osnovu informacija o
parametrima stanja na motoru sus, preko odgovarajuih aktuatora i prenosnih elemenata,
vri upravljanje pojedinih parametara na sistemu dobave goriva. Pumpa visokog pritiska
dobija pogon od radilice motora, preko jednog prenosnika. Prenosni odnos prenosnika
kod pumpi visokog pritiska za dvotaktne motore iznosi 1:1, a za etverotaktne motore
2:1, odnosno broj obrtaja pumpe i motora sus su isti kod dvotaktnih motora, a kod
etverotaktnih motora broj obrtaja pumpe je dva puta manji od broja obrtaja motora.

1 - rezervoar goriva,
2 - napojna niskopritisna
pumpa sa grubim
preistaom goriva (2a) i
runom pumpom (2b),
3 - preista goriva (grubi i
fini),
4 - pumpa visokog pritiska,
5 - brizga,
6 - cijev visokog pritiska,
7 - prelivni ventil,
8 - povratne cijevi,
9 - regulator broja obrtaja,
10-varijatorugla
predubrizgavanja.
Slika 9. Instalacija za dobavu
goriva sa linijskom pumpom
(sistem pumpa-cijev-brizga)

7
 Instalacija za dobavu goriva za sistem pumpa-cijev-brizga, gdje je pumpa
visokog pritiska distribuciona, sa elektronskom kontrolom, ima izgled kao na slici 10
Ovdje se gorivo iz rezervoara (1) transportuje pomou elektrine napojne pumpe (2),
preko usisne korpe (2a) i preistaa goriva (3), do pumpe visokog pritiska (4). Pumpa
visokog pritiska (4) transportuje gorivo preko cijevi visokog pritiska (6) na brizga (5),
gdje se gorivo ubrizgava direktno u cilindar motora. Na instalaciji se nalaze i prelivni
vodovi (8), koji viak goriva vraaju prema rezervoaru goriva (1). Na slici 10 se vidi i
elektronska upravljaka jedinica (7), koja regulie dobavu pumpe visokog pritiska, na
osnovu parametara motora sus (broja obrtaja, temperature rashladnog sredstva,
temperature vazduha, poloaja pedale gasa, itd.).
Distribucione pumpe dobijaju pogon od radilice motora. Postoje distribucione
pumpe sa centralnim klipom, iji broj aktivnih hodova po jednom obrtaju odgovara broju
cilindara motora i distribucione rotacione pumpe sa radijalnim i aksijalnim kretanjem
klipova u odnosu na osu obrtanja pumpe. Regulacija dobave goriva kod ovih pumpi vri
se mehanikim putem, a u novije vrijeme sve vie se primjenjuje elektronska regulacija.

Slika10. Instalacija za dobavu goriva sa distribucionom rotacionom pumpom visokog pritiska

(sistem pumpa-cijev-brizga)

8
3.2. Sistem pumpa - brizga

ema instalacije za dobavu goriva za sistem pumpa-brizga i elektronskom

kontrolom prikazana je na slici11. Gorivo se transportuje od rezervoara (1), preko
elektrine napojne pumpe (2) sa usisnom korpom (2a), preko preistaa goriva (3) i
nepovratnog ventila (5) do pumpe za gorivo (7). Pumpa za gorivo (7) ima pogon od
radilice motora. Najee se koristi zupasta pumpa .Na njoj se nalaze regulacioni ventili,
kako na potisnom vodu, tako i na povratnom vodu, zbog obezbjeenja istih uslova
strujanja goriva u dijelu instalacije od pumpe (7) do sklopa pumpa-brizga (10). Pumpa
(7), potiskuje gorivo preko cijevi visokog pritiska (9), gdje se nalazi i dava temperature
goriva (8), do sistema pumpa-brizga (10). Sistem pumpa-brizga ima mehaniki pogon
preko bregastog vratila (11). Od sistema pumpa-brizga (10) viak goriva se vraa
povratnim vodom (13) do dobavne pumpe (7). Viak goriva od dobavne pumpe ide preko
hladnjaka goriva (4) do rezervoara (1), kako bi ga zatitio od previe toplog goriva. U
sklopu instalacije nalazi se i elektronska upravljaka jedinica (12), koja prima podatke o
parametrima na motoru, stanju vazduha i goriva i reimu rada motora, na osnovu ega
vri regulaciju dobave goriva na sistemu pumpa-brizga (10). Sistemi elektronske
kontrole dobave goriva na sistemu pumpa-brizga u posljednje vrijeme su veoma
zastupljeni, dok se starije konstrukcije ovakvog sistema, bez elektronske kontrole, sve
manje koriste.

Slika11. Instalacija za dobavu goriva za sistem pumpa-brizga

9
3.3 Common-rail sistem

Za razliku od klasinih sistema moderni se s pravom nazivaju inteligentni ili

elektronski, jer zakone ubrizgavanja goriva podravaju sa strogim tolerancijama da im se
kombinacija pumpi visokog pritiska sa regulatorima na tim pumpama sa cijevima
visokog pritiska i klasinim brizgaima ne mogu pribliiti.

Propise za dizel motore oznaka Euro 5 i Euro 6 mogu da ispune prije svih
common-rail sistemi sa elektronskom regulacijom. Izuzetno preciznom kontrolom mora
se garantovati optimalno ubrizgavanje nezavisno od koliine goriva i od broja obrtaja
motora. Kada se proces sagorjevanja vodi po viestruko definisanim ogranienjma
neophodno je uvesti ubrizgavanje inicijalne koliine goriva. To je prva ili pilot faza
ubrizgavanja. Drugi uslov je vieparametarska varijacija poetka ubrizgavanja to ne
moe ostvariti ni hidrauliki ni mehaniki ni pnumatski varijator bez EUJ (elektronska
upravljaka jedinica)-motor menadment.

Osnovni elementi i princip rada common-rail sistema

Osnovni elementi common-rail sistema su:

pumpa visokog pritiska, elektronska upravljaka jedinica, dava pritiska, common-
rail(zajednika magistrala), brizgai, senzori, rezervoar goriva, dobavna pumpa goriva,
filteri
Sa slike12 vidimo ematski prikaza common-rail sistema sa osnovnim i
standardnim elementima za svako vozilo.

Slika12. ematski prikaza common-rail sistema sa osnovnim i standardnim elementima

3.3.1. Pumpa visokog pritiska

10
 Za razliku od pumpi visokog pritiska koje se koriste kod sistema ubrizgavanja
pumpa-cijev brizga i pumpa-brizga, gdje se stvara visoki pritisak u sistemu samo u
toku procesa ubrizgavanja, pumpe visokog pritiska kod sistema common-rail konstantno
sabijaju gorivo pod odreenim pritiskom. Pogon ovih pumpi ide od radilice motora preko
spojnice, zupanika, lanca ili zupastog remena sa brojem obrtaja najee jednakim
polovini broja obrtaja motora, ali ne veim od 3000[ o/min]. Podmazivanje ovih pumpi
vri se pomou goriva koje se ubrizgava, tako da nije potrebno obezbjeenje dovoenja
ulja za podmazivanje. Najee se kod sistema common-rail koriste pumpe sa tri ili etiri
klipa, postavljena radijalno u odnosu na osu obrtanja pumpe, ravnomjerno rasporeena
po obodu. Ovaj broj klipova, koji potiskuju gorivo, imaju dosta ravnomjerno optereenje
pogona pumpe i relativno zadovoljavajuu neravnomjernost pritiska goriva koje se alje
prema sabirnoj cijevi. ema jedne takve pumpe sa tri klipa data je na slici13.

1-vratilo (pogonska osovina)

2-ekscentar
3-klip
4-nadklipni prostor
5-jednosmjerni ventil (izlaz)
6-ulaz goriva

Slika13. Pumpa visokog pritiska

Na pogonskoj osovini (1) nalazi se ekscentar, brijeg (2) koji potiskuje klip (3)
sabija gorivo u nadklipnom prostoru (4) i alje ga preko jednosmjernog ventila(5) u
sabirnu zapreminu sistema common-rail. Gorivo se u pumpu dovodi preko kanala(6) od
dobavne pumpe.

Sa slike14. se vidi osnovni tok goriva od prikljuka (13), preko usisnog ventila
(5), jednosmjernog ventila (7), do voda (9). Regulacija nivoa pritiska u visokopritisnom
dijelu vri se ventilom (10) preko klipa (11), a viak goriva vraa se povratnim vodom
(12) u rezervoar. Kako se sa slike4a vidi, regulacija pritiska u sistemu vri se pomou
elektromagenetnog ventila (10), koji dobija signal od upravljake elektronske jedinice
motora sus. Pored ove regulacije, s obzirom na vrlo iroki dijapazon promjena brzinskih
reima i reima optereenja motora sus, pa i same pumpe visokog pritiska, postoji
potreba za povremenim iskljuenjem jednog od klipova ili ak dva klipa (kod
etvoroklipnih pumpi). Za iskljuenje klipa koristi se elektromagnetni ventil (6), koji
takoer dobija signal od upravljake elektronske jedinice motora.

11
 1-pogonska osovina
2-ekscentar brijeg
3-klip pumpe
4-kouljica pumpe
5-usisni ventil
6- elektromagnetni ventil
za iskljuivanje elementa
pumpe
7 - jednosmjerni ventil,
8 - zaptivni dio,
9 - prikljuak za visoki
pritisak goriva do
zbirne zapremine,
10 - elektromagnetni ventil
za regulisanje pritiska,
11 - klip ventila,
12 - povrat goriva,
13 - dovod goriva,
14 - sigurnosni ventil sa
povratom za priguenje,
Na slici 14. dat je presjek po jednom klipu 15 - kanal niskog pritiska
pumpe visokog pritiska za common-rail sisteme do elementa pumpe.

Slika15. Principijelna ema funkcioniranja pumpe visokog pritiska zajedno sa dobavnom

pumpom i sistemom regulacije i sa tokovima goriva

12
 ema funkcionisanja pumpe sastoji se od tri cjeline: A - pumpa visokog pritiska,
B - regulacioni sistem i C - dobavna pumpa. Gorivo se dovodi iz rezervoara od napojne
pumpe, preko dobavnog kanala (13), do dobavne pumpe (11), koja je najee zupasta
sa vanjskim ili unutarnjim ozubljenjem i sigurnosnim ventilom (12). Od dobavne pumpe
gorivo se usmjerava na sistem za regulaciju potisnute koliine goriva, koji ima regulator
sa klipom (8) i regulacioni ventil (9),koji definiu koliinu goriva koja ide preko
jednosmjernog ventila (5) u nadklipni prostor. Regulacioni ventil (9) je povezan sa
upravljakom jedinicom motora. Klip (3) potiskuje gorivo preko jednosmjernog ventila
(4) i voda (6) prema sabirnoj zapremini sistema common-rail.

3.3.2. Magnetski ventil za doziranje goriva

1 Elektrini prikljuak
2 Kuite magneta
3 Ugradbeni leaj
4 Magnetska kotva
5 Uzbudni namotaji
6 Vanjsko kuite
7 Matica za podeavanje hoda
8 Magnetska jezgra
9 Brtveni prsteni
10 Podizni klipi za regulaciju protoka
11 Opruga

Slika16. Magnetski ventil za pumpu visokog pritiska

Na slici16 je prikazan magnetski ventil za doziranje goriva koji se ugrauje u

pumpu viskokog pritiska i njime upravlja EUJ. Prve generacije common-rail sistema nisu
imale ventil za doziranje goriva. Takve pumpe su uvijek "pumpale" maksimalnu koliinu
goriva prema razdjelnoj cijevi, a viak goriva bi se preko regulacijskog ventila vraao
nazad u rezervoar goriva. Na taj nain, prva generacija pumpi je bespotrebno troila
(rasipala) snagu,zato to je bila projektovana da konstantno radi s maksimalnim
protokom. Rezultat toga je bila velika potronja goriva svih Common-rail motora prve
generacije. Kod dananjih pumpi druge i tree generacije CR-sistema, na ulaznu stranu
pumpe u posebno oblikovano kuite ugrauje se ovaj ventil. On u pumpu proputa samo
onu koliinu goriva koja je u tom trenutku motoru potrebna. Na taj nain smanjuje se
potreba za pogonskom snagom pumpe, te je potronja goriva kod takvih vozila manja. O
tome koju e koliinu ventil propustiti (dozirati) u pumpu, odluuje EUJ raunalo motora.
Ovim magnetskim ventilom se upravlja pomou impulsno-amplitudne modulacije.

13
3.3.3. Brizgai

Konstruktivni izgled sklopa brizgaa, sa svim elementima za tri razliita

konstruktivna rjeenja, prikazan je na slici 17, slika17 a) sa kratkom iglom brizgaa,
slika17 b) i c) su rjeenja sa dugom iglom brizgaa.
Prema mjestu montiranja brizgaa na motor (prikljuni navoj) brizgai su prilagoeni za
odreene klase motora sus. Igla brizgaa (7) i tijelo igle brizgaa (raspriva) (5) su
specifine izvedbe i zavise od motora na kome se koriste. Ovaj sklop se u toku
eksploatacije mijenja zbog problema koksovanja otvora na brizgau, habanja sjedita igle
brizgaa ili drugih slinih nedostataka. Igla brizgaa (7), pod pritiskom goriva koje dolazi
kanalom (2), savladava oprugu (8), podie se i oslobaa provrte u tijelu igle brizgaa (5),
kroz koje prolazi gorivo u motor. Na slici 17, pored razliitih konstruktivnih formi cijelog
brizgaa, zapaaju se i dvije principijelno razliite konstrukcije igle brizgaa.

1 - tap preista, 2 - kanal za dovod goriva prema brizgau, 3 - prenosni element, 4 - prsten sa kanalom,
5 - tijelo igle brizgaa (raspriva), 6 - nosa, 7 - igla brizgaa, 8 - opruga igle brizgaa, 9 - podloka za
podeavanje prednapona opruge, 10 - kanal za povrat goriva, 11 - tijelo brizgaa, 12 - ulaz goriva u brizga,
13 - zavrtanj za podeavanje prednapona opruge
Slika 17. Presjek tri razliita brizgaa sa automatskim otvaranjem

Sa stanovita funkcionisanja sklopa igla-tijelo igle brizgaa, prednost se daje

varijanti sa dugom iglom, zbog boljeg hlaenja igle uslijed strujanja goriva. Na slici 18 c)
data je duga igla brizgaa sa dijelom igle koji je profilisan (zasjeen) (4), gdje gorivo
prolazi prema mlaznicama brizgaa. Ovakva konstrukcija igle koristi se kod brizgaa sa
piezoelektrinim aktuatorom. S obzirom da uvijek postoji potreba kontrolisanog procesa
ubrizgavanja goriva, odnosno kontrolisanog procesa sagorjevanja, u cilju uspostave

14
optimalnih energetskih i ekolokih parametara motora sus, brizga ima kljunu ulogu u
tom procesu. Prvi pokuaji uvoenja kontrolisanog procesa ubrizgavanja, tzv. stepenastog
ubrizgavanja, je ostvareno sa brizgaima sa dvije opruge.

Detalji kratke i duge igle brizgaa,

zajedno sa rasprivaem, dati su na
slici 13.
a) kratka igla
b) duga igla
c) duga igla
1 - tijelo igle brizgaa (raspriva),
2 - igla,
3 - dovodni kanal,
4 - profilisani dio za prolaz goriva.

Slika18.Tri konstruktivne izvedbe sklopa igla-tijelo igle brizgaa

Opruga (2) na slici 19 a) definie

hod igle za vrijednosti hi hi1, a
opruge (1) i (2) na slici 19 a)
svojim karakteristikama
definiraju karakter hoda igle za
vrijednosti hi>hi1. Na slici 19 b)
opruga (1) definira hod igle
brizgaa za period hi hi1, a
opruge (1) i (2), na istoj slici,
definiu karakter hoda igle za
vrijednosti hi>hi1.

1 - opruga,
2 - opruga,
3 - ploica za podeavanje
prednapona opruge 2,
4 - ploica za podeavanje
prednapona opruge 1.

Slika 19. Izgled dvije razliite konstrukcije brizgaa sa dvije opruge za tzv. stepenasto
ubrizgavanje

15
 Slika 20. Dijagram hoda igle brizgaa za standardni
a) brizga ,
b) brizga sa dvije opruge
c) odgovarajui pritisci u motoru sus

Na slici 20 a) dat je dijagram hoda igle za standardni brizga sa jednom oprugom.

Ovaj dijagram je idealizovan i odgovara uslovima punog optereenja motora, a na slici 20
b) dat je dijagram hoda igle za brizga sa dvije opruge. Sa kombinacijom opruga
razliitih krutosti i njihovih graninika, hod igle u poetnoj fazi se zadrava na malom
hodu (za konkretan sluaj je hi1=0,05 mm), kada se ubrizga poetna koliina goriva
potrebna za proces pripreme i zapaljenja smjee goriva i vazduha, a poslije dolazi do
potpunog otvaranja igle brizgaa, kada se veina goriva ubrizga u prostor gdje se odvija
process sagorjevanja, ime se dobija efikasnije i kontrolisanije sagorjevanje.
Na slici 20 c) dat je i uporedni dijagram pritiska u cilindru motora sus, za sluaj
klasinog i stepenastog ubrizgavanja, odakle se vidi uticaj karaktera ubrizgavanja na tok
pritiska u cilindru,tj. stepenasto ubrizgavanje u odnosu na jednostepeno ubrizgavanje ima
kontrolisaniji process sagorjevanja, sa manjim mehanikim i termikim optereenjima
motora (manji maksimalni pritisak i temperatura u cilindru motora), uz zadravanje
energetske efikasnosti procesa sagorjevanja. Naravno, na niskim brzinskim reimima
rada motora i parcijalnim optereenjima ne moe se govoriti o formi hoda igle datoj na
slici20.
Konstrukcije brizgaa sa dvije opruge mogu djelimino da zadovolje uslov stepenastog
ubrizgavanja na veim optereenjima motora i veim brzinskim reimima rada, uz
pravilan odabir karakteristika opruga (krutosti i predsabijanja) i definisanje graninih
hodova igle brizgaa (hi1 i hi max). Od krutosti opruge na nekim reimima rada motora
moe se izazvati nekontrolisano oscilovanje igle brizgaa i znaajno odstupanje od
predviene karakteristike hoda igle prema slici 20 b). To je najvei nedostatak brizgaa
sa dvije opruge, koje treba da obezbijede stepenasto ubrizgavanje.

16
 Noviji razvoj brizgaa ide prema elektronski upravljanim brizgaima, ime se
moe uticati na trenutak otvaranja, vrijeme otvorenosti brizgaa, pa ak i broj otvaranja
brizgaa u toku jednog ciklusa motora sus. Prema tome danas se u masovnoj upotrebi
nalaze:
- brizgai sa solenoidnim ventilom
- brizgai sa piezoelektrinim aktuatorom.

1 - igla brizgaa,
2 - tijelo brizgaa (raspriva),
3 - potiskiva (klip),
4 - opruga igle brizgaa,
5 - kontrolna komora,
6 - kugla ventila,
7 - armatura ventila (kotva),
8 - namotaji ventila
9 - izlazna prigunica,
10 ulazna prigunica,
11 - dovod goriva,
12 - prelivni vod goriva,
13 - zapremina oko igle brizgaa,
14 - otvori na tijelu brizgaa
(mlaznice),
15 - opruga.

Slika21. Brizga sa solenoidnim ventilom (Bosch, tip CR)

Primjena ovih brizgaa najpogodnija je kod common-rail sistema za dobavu

goriva, u kojem je maksimalno zastupljena elektronska regulacija. Takvi brizgai
primijenjeni su i kod drugih sistema ubrizgavanja. Izgled jednog brizgaa sa solenoidnim
ventilom dat je na slici21 , gdje je na lijevoj strani ove slike dat detalj mjesta otvaranja i
zatvaranja solenoidnog ventila.

Osnovni elementi brizgaa: igla (1) sa oprugom (4) i tijelo brizgaa (2) sa
otvorima za mlazeve (14) uobiajene su konstrukcije kao i kod konvencionalnih brizgaa,
samo je nadgradnja promijenjena. Kontrolna komora (5), omeena sa jedne strane
17
potiskivaem (klipom) (3), a sa druge strane prigunicama (9) i (10) i kuglom za
zatvaranje ventila (6), imaju kljunu ulogu u definisanju poetka i kraja otvorenosti
brizgaa. Gorivo dolazi od pumpe visokog pritiska ili akumulatora visokog pritiska,
preko voda (11), do zapremine oko igle brizgaa (13) i preko ulazne prigunice (10) do
kontrolne komore (5). Ukoliko je zatvoren solenoidni ventil kuglom (6), pritisak goriva u
kontrolnoj komori (5) preko potiskivaa (3) i pritisak od sile predsabijanja opruge (4) ne
dozvoljavaju pomjeranje igle brizgaa. Signalom od upravljake jedinice na solenoidni
ventil ((7) i (8)) pomjera se kugla ventila (6) i gorivo iz kontrolne komore (5) istie kroz
izlaznu prigunicu (9) u prostor solenoidnog ventila i dijela kod opruge (15) i ide prema
odvodnom (prelivnom) otvoru (12). S obzirom na definisani otvor prigunice (10) i
kontrolisani protok goriva prema komori (5), u zapremini (13) se zadrava visoki pritisak
koji prinudno pomjera iglu brizgaa (1), otvara prostor ispod igle i gorivo izlazi kroz
mlaznice (14). Ponovnim zatvaranjem solenoidnog ventila, preko kugle (6), pritisak u
prostoru komore (5) naraste na nivo koji omoguava da se preko potiskivaa (3) i opruge
(4) zatvori igla brizgaa.

Nedostatak ovakvih brizgaa sa solenoidnim ventilom i prinudnim otvaranjem

brizgaa je brzina solenoidnog ventila i vrijeme kanjenja procesa otvaranja i zatvaranja
igle brizgaa zbog realnog vremena uspostave hidraulikih procesa koji to omoguavaju,
posebno kod predubrizgavanja (pilot ubrizgavanja). Zbog toga se poinju primjenjivati
brizgai sa prinudnim otvaranjem, koji umjesto solenoidnog ventila koriste
piezoelektrini aktuator, koji ima krae vrijeme odziva, odnosno bre reakcije od
komande do izvrenja funkcije otvaranja ili zatvaranja brizgaa. Koritenjem
piezoelektrinih elemenata, sa veoma kratkim vremenima odziva, omogueno je:
- vei broj ubrizgavanja u toku jednog ciklusa
- vrlo kratka vremena ubrizgavanja
- precizno doziranje koliine goriva.

Serijska ugradnja piezo-brizgaljki u dizelske motore zapoela je sredinom 2003.

godine, te od tada one sve vie poinju istiskivati "klasine" brizgaljke Na samom
poetku navest e se prednosti piezo-brizgaljki u odnosu na "klasine ":
porast snage motora (+7 %)
manja emisija tetnih sastojaka iz motora (20 %)
manja potronja goriva (3 %)
manja buka motora (3 dB)
manja ugradbena veliina i manja masa brizgaljke (270 g prema 490 g za Boschovu
brizgaljku)
mogunost doziranja vrlo malih koliina goriva od ak 1,5 mm3
lagana realizacija viefaznog ubrizgivanja goriva ukljuujui i naknadno ubrizgivanje
razmak izmeu dva ubrizgavanja goriva u jednom ciklusu moe biti i manji od 100
mikrosekundi (s), to je nemogue realizirati s "klasinim"

18
 1 - tijelo igle brizgaa,
2 - igla,
3 - opruga,
4 - prikljuak za dovod goriva,
5 - prikljuak za odvod goriva,
6 - dovodni kanal za gorivo,
7 - prigunica na dovodu,
8 - piezoelektrini aktuator,
9 - prikljuak elektrinog signala,
10 - prenosnik signala od piezo elektrinog aktuatora,
11 - armatura piezoelektrinog aktuatora,
12 - klip ventila,
13 - prigunica na povratnom vodu,
14 - odvodni kanal,
15 - meuploa,
16 - kanal za usmjeravanje goriva ispod igle brizgaa,
17 - tap preista,
18 - mlaznice.

Slika 22. Brizga sa piezoelektrinim aktuatorom (Bosch)

Primjer brizgaa sa piezoelektrinim aktuatorom dat je na slici22 sa uveanim

detaljem A za preusmjeravanje toka goriva i upravljanje procesom ubrizgavanja.
Brizga na slici22 koristi se kod sistema common-rail, gdje je pritisak goriva koje se
dovodi do brizgaa priblino konstantan. Gorivo se preko dovodnog prikljuka (4), tapa
preistaa (17), dovodnog kanala (6), vodi djelimino kanalom (16) i kroz meuplou
(15) u prostor ispod igle brizgaa (2) u tijelu brizgaa (1), a djelimino preko prigunice
(7) u prostor iznad igle. Pritisak goriva, koji djeluje na obje strane igle i sila opruge (3),
koja takoe djeluje na iglu, dre iglu u zatvorenom poloaju. U trenutku kada se eli
prinudno uspostaviti otvaranje brizgaa, na prikljuku (9) dovodi se elektrini signal do
piezoelektriog aktuatora (8), koji se iri, potiskuje preko prenosnika (10) armaturu (11) i

19
otvara ventil, pomjerajui njegov klip (12). Otvaranjem klipa ventila (12) gorivo iznad
igle (2) poinje kontrolisano da izlazi kroz prigunicu (13), pored konusnog sjedita klipa
(12), prema odvodnom kanalu (14), do prikljuka (5) za odvod goriva (preliv). Ovim
procesom je uspostavljen debalans sila na igli (2) i ona poinje da se kree prema gore,
oslobaa sjedite i proputa gorivo kroz mlaznice (18) (otvoren brizga). Proces
zatvaranja brizgaa je suprotan od prethodno opisanog, tj. prestankom dovoenja
elektrinog signala na prikljuku (9), piezoelektrini aktuator (8) se skuplja, klip ventila
(12) zatvara povratne vodove i ponovo se uspostavlja pritisak goriva iznad igle (2), koji
zajedno sa dejstvom sile u opruzi (3) zatvara brizga. Kod ovakvih brizgaa realno se
moe vrlo efikasno kontrolisati proces ubrizgavanja, tako da se u jednom ciklusu
ubrizgavanja moe ostvariti dva, tri, pa i vie uzastopnih (po potrebi) otvaranja i
zatvaranja brizgaa. Ovaj proces se kontrolie elektronskom upravljakom jedinicom i
zavisi od parametara rada motora.

Nedostatak piezoelektrinih elemenata je to im je hod irenja vrlo mali, te se

zbog toga mora ugraivati dosta veliki broj piezoelektrinih elemenata za dobijanje
jednog aktuatora, to poveava dimenzije brizgaa, ili se moraju konstruisati posebni
prenosni mehanizmi, koji uveavaju regulacioni hod u odnosu na mali hod
piezoelektrinog aktuatora. Slikovit prikaz mogunosti regulacije ubrizganih koliina
goriva u toku jednog ciklusa najbolje se vidi na slici 23, gdje je predstavljena
karakteristika ubrizgavanja goriva u funkciji vremena za sluaj viestepenog
ubrizgavanja. Sve veliine na ovoj slici su promjenljive i zavise od radnih uslova motora,
kojima se preko upravljake
jedinice u svakom trenutku
definie vrijeme poetka i trajanje,
kao i karakter promjene ubrizgane
koliine goriva. Tako, pored
glavnog ubrizgavanja, gdje mu se
definie vrijeme poetka
ubrizgavanja, trajanje ubrizgavanja
i koliina ubrizganog goriva, utie
na parametre procesa
predubrizgavanja i naknadnog
ubrizgavanja, do potpunog
izostavljanja nekih od ovih procesa
na pojedinim reimima rada
motora.

Slika 23. Primjer viestepenog ubrizgavanja goriva

20
Pritisak u razdjelnoj pritisak u niskopritisnom pritisak u prelivnom vodu
cijevi vodu (upravljakoj komori)
Slika24. Rad servo ventila

Vrijeme koje je potrebno za reakciju od dolaska signala do podizanja igle iznosi

maksimalno 150 mikrosekundi (s). Da bi se u potpunosti razumio nain rada piezo-
brizgaljke objasniti e se jo i nain rada servoventila (5) koji predstavlja samo "srce"
piezo-brizgaljke. Servoventil (5) je prikazan na slici 24 u sve tri faze njegova rada: A, B i
C. Kao to se to moe i vidjeti, sastavni dijelovi servoventila (5) su: upravljaki ventil
(8), izlazna prigunica (9), upravljaka komora igle (10), ulazna prigunica (11), igla
brizgaljke (12) premosni kanal (13). U fazi A igla brizgaljke (12) je zatvorena, nema
ubrizgavanja goriva, nema pobudnog napona na elektrodama piezo-modula (3), a u
upravljakoj komori (10) vlada maksimalni pritisak U fazi B upravljaki signal EUJ
aktivira piezo-modul (3), upravljaki ventil (8) zatvara premosni kanal (13), pritisak u
upravljakoj komori (10) naglo pada, igla brizgaljke (12) se otvara i gorivo se ubrizgava
u motor. U istom trenutku viak goriva preko izlazne prigunice (9) odlazi preko
prikljuka (1) nazad u rezervoar automobila. U fazi C prekida se napajanje naponom
piezo-elementa (3), upravljaki ventil (8) se vraa u prvobitni poloaj oslobaajui
ponovno premosni kanal (13). Gorivo ponovno preko ulazne (11) i izlazne (9) prigunice
poinje ulaziti u upravljaku komoru (10) u kojoj pritisak poinje naglo rasti. Igla
brizgaljke (12) poinje se kretati prema dole i pri tome zatvara otvore na brizgau.
Gorivo se prestaje ubrizgavati u motor.

Drugi primjer primjene piezoelektrinog aktuatora za upravljanje proceom

ubrizgavanja, primijenjen na sistemu pumpa-brizga, prikazan je na slici 25. Na slici 25
dat je i uvean detalj A razvoda goriva radi boljeg razumijevanja rada kompletnog
sistema.

21
 1 - tijelo igle brizgaa,
2 - igla,
3 - opruga,
4 - prikljuak za dovod goriva,
5 - prikljuak za odvod goriva,
6 - prigunica u dovodnom kanalu,
7 - prigunica,
8 - piezoelektrini aktuator,
9 - prikljuak elektrinog signala,
10 - prenosnik za uveanje hoda,
11 - klip
12 - ventil,
13 - klip pumpe,
14 - preista u dovodnom dijelu,
15 - odvodni kanal,
16 - mlaznice,
17 - opruga,
18 - opruga,
19 - nadklipni prostor,
20 - prenosnik brijega.

Slika25. Sistem pumpa-brizga sa piezoelektrinim aktuatorom za upravljanje procesom

ubrizgavanja (Siemens VDO)

Proces ubrizgavanja se odvija prema sledeem redoslijedu. Gorivo se dovodi

preko prikljuka za dovod goriva (4) i sitastog preistaa (14) preko prigunica (6), pored
klipa razvodnika (11) u prostor ispod klipa pumpe (13), kao i ispod igle (2). Preko
prigunice (7) dio goriva popunjava prostor iznad igle (2). Kretanjem klipa pumpe (13), s
obzirom da na iglu (2) djeluje pritisak sa obje strane i da sila opruge (3) takoer djeluje
na iglu brizgaa, brizga (1) je zatvoren. Aktiviranjem piezoelektrinog aktuatora (8), sa
dovedenim elektrinim signalom na prikljuku (9), preko prenosnika (10), koji ima
zadatak da uvea hod piezoelektrinog aktuatora (8), pomjera se klip (11) i zatvara kanale
od dovoda goriva, a istovremeno otvara odvodni kanal (15). S obzirom da klip pumpe
(13) svojim kretanjem poveava pritisak u nadklipnom prostoru (19), gorivo zbog
kontrolisanog toka kroz prigunicu (7) sporo dolazi do prostora iznad igle, a u prostoru

22
ispod igle pritisak goriva raste, igla (2) poinje da otvara brizga (1) i gorivo izlazi kroz
mlaznice (16). Kretanjem igle brizgaa prema gornjem sjeditu, u poetku poinje rasti
pritisak goriva u toj zoni, ali se ventil (12) otvara dosta brzo i gorivo odlazi u prelivni
vod do prikljuka (5). Proces zatvaranja igle brizgaa je obrnut, tj. prestankom djelovanja
elektrinog signala na piezoelektrini aktuator (8) on se pomjera i klip (11) ponovo, pod
dejstvom opruge (17), otvara kanale koji uspostavljaju isti pritisak sa obje strane igle, a
zatvara prelivni otvor (brizga se ponovo zatvara). Proces otvaranja i zatvaranja brizgaa,
u toku potiskivanja goriva klipom pumpe (13), u potpunosti je kontrolisan razvodnikom
(klipom) (11), koga usmjerava piezoelektrini aktuator (8) i opruga (17), tako da u
jednom ciklusu potiskivanja goriva moe da se obavi vei broj odvojenih procesa
ubrizgavanja, to zavisi od uslova rada motora sus. Ovaj proces je, takoer, u potpunosti
kontorlisan elektronskom upravljakom jedinicom, koja za ostvarivanje zahtijevanog
procesa ubrizgavanja uzima u obzir uslove (reim) rada motora sus. Kretanje klipa (13)
definisano je profilom brijega, koji preko prenosnika (20) i opruge (18) obezbjeuje
kontrolisano kretanje.

Zavretak brizgaa (igla i tijelo brizgaa sa otvorima za ubrizgavanje) ima kljunu

ulogu u procesu ubrizgavanja i rasprivanja goriva u prostoru za sagorjevanje. Kako se u
ovaj zoni odvija i glavna transformacija potencijalne energije goriva, izraene u vidu
pritiska, u kinetiku energiju goriva, izraenu u vidu brzine isticanja goriva. Radi toga se
zavrnom dijelu igle brizgaa i tijela brizgaa (raspriva) poklanja posebna panja.
Najee susretane forme zavrnog dijela tijela igle brizgaa i igle, date su na slici 26.

1 - tijelo brizgaa (raspriva), 2 - igla brizgaa

Slika 26. Presjek razliitih konstruktivnih rjeenja zavretka igla-tijelo igle brizgaa

Na slici 26 a) i b) prikazane su izvedbe brizgaa sa kratkim a) i dugim b) jezikom. Na

slici 26 c), d) i e) prikazana su najea rjeenja zavrnog dijela brizgaa sa jednim ili
vie otvora na rasprivau. Na slikama c) i d) ispod razliitih formi igle brizgaa nalaze
se dvije razliite izvedbe zapremine ispod igle (konusni (c) i cilindrini (d)), gdje se
nalaze i otvori za izlaz goriva, dok se na slici 26 e) otvori za isticanje goriva nalaze ispod
sjedita igle brizgaa.

Ekstremno visoki pritisci ubrizgavanja doprinose potpunijem sagorevanju u dizel

motorima, sa slike 27a.vidimo da broj kapljica i njihova povrina rastu srazmerno pritisku
ubrizgavanja. Prenici kapljica se ujednaavaju i malo menjaju sa pritiskom.

23
Slika27 Razvijanje mlaza u cilindru pri ubrizgavanju iz brizgaa sa 5 otvora (pritisak goriva 700
bar, pritisak u cilindru 20 bar, vreme u mikro sekundama)

Da bi se imala predstava o uslovima rada sistema ubrizgavanja kod dizel motora onda
treba znati da se ubrizgavanje obavi 10 000 puta u minuti. Za manje od dve milisekunde
kroz otvor na vrhu brizgaa od 0.25 mm 2 gorivo projuri prosenom brzinom od 2000
km/h. Filmske snimke razvijanja tenog mlaza ubrizganog goriva u komori dizel motora
vidimo na slici 27.

Slika27a: Kvalitet smee raste sa pritiskom ubrizgavanja

24
Viefazno ubrizgavanje goriva (primjer automobile BMW )

Viefaznim ubrizgavanjem goriva postie se "meki" rast temperature i pritiska u

cilindru, a time i smanjenje buke motora. Maksimalni broj ubrizgavanja u jednom
ciklusu moe iznositi ak pet. Taj broj iskljuivo zavisi od brzine vrtnje motora n i
specifinog efektivnog pritiska pe odnosno efektivnom momentu motora Me. Podruja s
razliitim brojem ubrizgavanja kod BMW-ovog 6-cilindrinog dizelskog motora snage
160 kW, zapremine 3000 cm3 prikazana su na slici3.16. U podruju najvee snage,
odnosno u podruju oko nazivne brzine vrtnje motora imamo samo jedno ubrizgavanje,
tzv. glavno
ubrizgavanje (GU).
U podruju praznog
hoda, malog
efektivnog pritiska
pe i male brzine
vrtnje motora (oko
2000 min1) gorivo
se ubrizgava etri do
pet puta. U podruju
srednjih brzina
vrtnje (25003800
min1), podruju
maksimalnog
momenta odnosno
maksimalnog specifinog efektivnog pritiska pe, gorivo se ubrizgava dva do tri puta.
Preciznost kod realizacije ubrizgavanja nije se mogla postii koristei brizgaljke s
magnetskim ventilima, budui da one imaju dugako vrijeme odziva zbog vremena
potrebnog za izgradnju magnetskog toka u zavojnici. Zato je nuna primjena piezo
brizgaljki, koje svojom preciznou i brzinom odziva omoguuju "mekan" porast
pritiska, a to se najvie osjeti kroz manje vibracije i manju buku motora. Specifini
efektivni pritisak pe za turbodizelske motore kree se izmeu 8[bar] pa sve do 22 [bar]
to je i ujedno gornja granica rezervisana samo za najbolje motore dananjice. Jedan od
njih je zasigurno i gore spomenuti BMW-ov* redni 6 cilindrini dizelski motor. Ovaj
motor pri maksimalnom specifinom efektivnom pritisku pe od 21 bar koji postie pri
2000 min1 razvija okretni moment od ak 501 Nm. Na slici28 prikazana je mapa
viefaznog ubrizgavanja ovog motora koja je objavljena u lanku. Iz mape moemo
uoiti da motor u podruju do 2000 min1 esto primjenjuje naknadno ubrizgavanje
goriva (NU). Takvo ubrizgavanje moe biti kasno ili rano. Naknadno kasno ubrizgavanje
goriva odvija se za vrijeme takta ekspanzije ili u trenucima poetka izduvnog takta. U
svakom sluaju ono mora biti obavljeno najkasnije do 200-tog stepena rotacije
koljenastog vratila nakon gornje mrtve take. Tako ubrizgano gorivo ne sagorjeva, ve
isparava u struji vruih izduvnih plinova koji naputaju motor i odlaze u izduvni sistem
automobila. Svrha naknadnog kasnog ubrizgavanja je u poveanju temperature izduvnih
plinova kako bi se mogla uspjeno provesti regeneracija filtera estica ili
NOxkatalizatora kada to EUJ-raunalo na osnovi podataka od svojih senzora od motora
zatrai. Takoer poveana temperature izduvnih plinova pozitivno utie na razgradnju

25
ugljovodika (HC) u dizelskom oksidacijskom katalizatoru, posebno nakon hladnog starta
motora. Naknadno rano ubrizgavanje goriva odvija se odmah nakon prolaska klipa kroz
gornju mrtvu toku. U svakom sluaju ono mora biti obavljeno najkasnije do 5-tog
stepena rotacije koljenastog vratila nakon gornje mrtve toke (najee izmeu 1 i 5).
Svrha naknadnog ranog ubrizgavanja goriva je u naknadnom sagorjevanju estica ai
koje se stvaraju u podruju malog optereenja motora. Na ovaj nain naknadnim
ubrizgavanjem goriva udio estica ai se moe smanjiti i za vie od 20%.[5]

(* Ovaj 6 cilindrini BMW-ov motor tri je puta proglaavan za najbolji motor godine od
meunarodnog irija u klasi od 5.5 L do 3.0 L, te mu je dodijeljeno ugledno priznanje
"International Engine of the Year Awards" u slijedeim godinama: 1999.g, 2000.g I
2005.g.)

3.3.4. Koksovanje brizgaa

Sklonost ka koksovanju goriva je svojstvo da se pri sagorjevanju goriva u

uslovima nedostatka kiseonika obrazuje koks. Ova pojava je izraejnija ako u gorivu ima
vie tekih ugljovodonika(ugljenik ,vodonik). Ovo svojstvo je vano za sluaj goriva za
dizel motore jer moe doi do zaepljenja mlaznica brizgaa i stvaranja naslaga na elu
klipa i na ventilima.
Razlozi nastanka koksovanja:
- pregrijavanje brizgaa zbog:
1. pregrijavanja motora;
2. loeg hlaenja brizgaa;
3. velikog zazora izmeu vanjskog dijela tijela brizgaa i provrta u glavi;
sa porastom ovog zazora raste i temperatura brizgaa;
- koenje igle zbog prljavtina, loe izrade ili (najee) loe termike obrade
- velika hrapavost zida mlaznice
Zbog promjene reimi rada motora( pri viim brzinskim reimima rada)intenzitet mlaza
goriva je dovoljan da ponovo proisti brizg.Ako je, kombinovano sa reimima rada,
efekat samoienja je vei od efekta koksovanja.tj problem sa pojavom koksovanja nee
postojati.

3.3.5. Elektronska upravljaka jedinica

Elektronski sklopovi su prvu primjenu imali kod otto motora, da bi se razvojem senzora i
aktuatora, primjena proirila i na druge sisteme pa i na dizel motore za putnika vozila pa
i teretna. Kod dizel motora su usli u serijsku proizvodnju za dobavu goriva na common-
rail sistemu i sitemu pumpa brizga. Elektronski sistemi moraju biti pouzdani i dugotrajni
bez obzira na uslove pod kojima obavljaju svoj zadatak. Neki karakteristini uslovi u
kojima moraju da budu pouzdani su.
-ekstremne temperature (-40 do 120 oC)
-otpornost na uticaj vlage

26
-otpornost na uticaj radnih medija (ulje , voda , gorivo)
-otpornost na mehanike udare i vibracije
Ako se analizira bilo koji sistem elektronske regulacije i upravljanja na motornom vozilu,
a pogotovu onaj na motoru sus, mogue je identifikovati tri osnovne sistemske
komponente:
1. Senzori, iji je zadatak da snime stvarno, a u nekim sluajevima i da prepoznaju
eljeno stanje, pri emu se fizike veliine pretvaraju u odgovarajue elektrine signale.
2. Elektronska upravljaka jedinica sa mikroprocesorima, iji je zadatak da signale
dobijene od senzora obradi po odreenim upravljakim i regulacionim algoritmima i da,
kao rezultat te obrade, daje izlazne elektrine signale.
3. Aktuatori, iji je zadatak da elektrine signale, dobijene od elektronske upravljake
jedinice, ponovno pretvore u mehanike veliine.

Slika 29. Blok ema sistema elektronske regulacije i upravljanja dizel motora sus

3.3.6. Senzori

Senzori omoguavaju da se prati stanje sistema, to jest, da se u svakom trenutku

raspolae sa informacijama koje su neophodne za poduzimanje odreenih koraka za
odravanje zadatog reima, odnosno, da se sistem prevede iz jednog u drugi eljeni
reim. Potrebno je razlikovati informacije koje odravaju samo stanje sistema (trenutne
vrijednosti izabranih parametara), kao i informacije koje ukazuju na eljeno stanje.
Uvoenjem informacija o eljenom stanju iz domena regulacija,prelazi se u domen
upravljanja, gdje se odgovarajuim koracima prelazi na novi, eljeni reim, te se opet,
putem domena regulacija, odrava, uslovno reeno, novi zadati reim.

27
 Pri elektronskoj regulaciji i upravljanju motorom sus, bi od koristi bio to vei
broj informacija. Zbog potrebnog vremena obrade informacija, kao i samog uslonjavanja
algoritma sa poveanjem broja ulaznih podataka, neophodno je racionalno traiti
informacije i efikasno ih iskoristiti. Svako poveanje broja informacija iznad
neophodnog, uveava cijenu kako koritenog hardware-a, tako i software-a sistema
regulacije i upravljanja. Uobiajeni parametri potrebni za regulaciju i upravljanje dizel
motorom su:
- protok vazduha;
- pritisak punjenja cilindra vazduhom (pritisak ispred usisnog ventila);
- poloaj regulacionog leptir ventila;
- poloaj ventila za povrat izduvnih gasova;
- pritisak u sistemu ubrizgavanja;
- broj obrtaja motora sus;
- poloaj papuice gasa;
- temperatura izduvnih gasova;
- sastav izduvnih gasova s obzirom na sadraj kiseonika;
- poloaj klipa prvog cilindra,
- temperatura radnih medija (ulje, sredstvo za hlaenje ...)
Senzori se meusobno razlikuju po fizikim veliinama koje registruju (temperatura,
pritisak , protok), po osnovu prirodnog fenomena koji koriste za registraciju fizike
veliine (irenje gasova sa poveanjem temperature, promjena elektrinog otpora sa
promjenom temperature, veliina napona sa promjenom brzine ), kao i po
konstruktivnoj izvedbi koja omoguava njihovu primjenu na odreenim mjestima.

3.3.6.1. Senzori temperature

Za regulaciju i upravljanje motorom sus potrebno je poznavanje temperaturnih

vrijednosti radnih medija:vazduha, tenosti za hlaenje, ulja za podmazivanje i goriva.
Najee upotrebljavani senzori su tzv. otporni termometri, iji se elektrini otpor mijenja
sa temperaturom. Najiru primjenu u motornoj industriji ima tzv. NTC-senzor (negativni
temperaturni koeficijent), ija se otpornost smanjuje sa poveanjem temperature.
Za mjerenje temperature izduvnih gasova koriste se senzori sa keramikom
osnovom, koji imaju negativni temperaturni koeficijent, sa platinskom osnovom, koji
imaju pozitivni temperaturni koeficijent ili termoelementi (mehaniki spojene metalne
ice, koje rad zasnivaju na stvaranje elektrinog napona ukoliko su izloeni
temperaturnom gradijentu).
Senzori za mjerenje temperature izduvnih gasova obino se postavljaju ispred
oksidacionog katalizatora, kao i ispred i iza preistaa za estice. Oni maju ulogu
nadgledanja i upravljanja radom katalizatora i preistaa, kao i njihove zatite od
prevelikih toplotnih optereenja Znaaj mjerenja temperature radnih medija ogleda se u
injenici, da se sa promjenom temperature mijenja i njihova specifina gustina, to
zahtijeva, u svrhu optimizacije ekonominosti rada motora sus, korekciju dobave goriva.

28
3.3.6.2. Senzor broja obrtaja

Za mjerenje broja obrtaja motora sus najiru primjenu imaju induktivni senzori.
Princip rada ovih senzora zasniva se na pojavi induktivnosti u namotajima koji se nalaze
u magnetnom polju. Senzor se sastoji od jednog magneta, na kojem su namotaji ice i
drugog, koji se nalazi na rotacionom elementu iji se broj obrtaja mjeri. Za svaki obrtaj
rotacionog elementa ovi magneti se susretnu, to u namotajima generie naponski impuls.
Ovi impulsi se sabiru u elektronskom brojau impulsa. Senzori broja obrtaja u
kombinaciji sa odgovarajuim algoritmom u elektronskoj upravljakoj jedinici daju
mogunost prepoznavanja neravnomjernosti broja obrtaja motora sus, koja je izazvana
neravnomjernom ciklusnom dobavom goriva po pojedinim cilindrima. Na taj nain prua
se mogunost sistemu elektronske regulacije da korekcijama dobave goriva po pojedinim
cilindrima smanji neravnomjernost obrtanja koljenastog vratila, kao i oscilacije vozila
oko poprene ose (galopiranje).

3.3.6.3. Senzor protoka vazduha

Kod sistema elektronske regulacije, osnovnu veliinu za regulaciju pored dobave

goriva i pored broja obrtaja, predstavlja koliina vazduha u radnom prostoru motora sus.
Kao sensor koliine vazduha najee se koristi tzv. senzor masenog protoka vazduha, sa
zagrijanom membranom, slika 30. Senzor se postavlja poslije preistaa i prije
kompresora zraka. Jedan element senzora protoka vazduha predstavlja tanka membrana -
otporni grija, koja se zagrijava na konstantnu temperaturu, ali uvijek veu od
temperature gasa iji se protok mjeri, u ovom sluaju vazduha. S obje strane membrane
simetrino se postavljaju elektrini otpori, ija otpornost zavisi od temperature vazduha
koji preko njih struji (slika 30, R1 i R2). Sa ulazne strane senzora dodatno se postavlja
senzor temperature usisanog vazduha, koji je takoer otpornog tipa. Pri prestrujavanju
usisanog vazduha preko senzora masenog protoka vazduha, vazduh prvo nailazi na
senzor temperature usisanog vazduha, gdje se registruje njegova temperatura i preko
elektrinog otpora zavisnog od temperature R1, preko otpornog grijaa (membrane) gdje
se vazduh dodatno zagrijava, te nakon toga prestrujava preko elektrinog otpora zavisnog
od temperature R2. Uslijed zagrijavanja vazduha koji prestrujava preko otpornog grijaa
(membrane), vrijednosti otpora, odnosno padovi napona, na elektrinim otpornicima R1 I
R2 e biti razliiti. Razlika otpornosti, odnosno razlika u padovima napona na ova dva
elementa, predstavlja mjeru za odreivanje masenog protoka vazduha. Tako dobijena
stvarna vrijednost mase usisanog vazduha daje vrlo vane informacije, kojima se regulie
ciklusna dobava goriva, povrat izduvnih gasova, kao i ogranienje ciklusne dobave
goriva u svrhu izbjegavanja prekoraenja granice dima, te graninih vrijednosti
regulisane emisije izduvnih gasova.

Slika30.Senzor masenog protoka vazduha sa zagrijanom membranom i otpornicima

29
3.3.6.4. Senzor pritiska

Senzor pritiska punjenja slui za mjerenje pritiska vazduha iza kompresora i prije
svega je namijenjen je za regulaciju pritiska punjenja. Poznavanjem pritiska punjenja i
broja obrtaja motora mogue je proraunati koliinu vazduha u motoru, to predstavlja
vrlo vaan faktor za korekciju ciklusne dobave goriva u svrhu izbjegavanja prekoraenja
granice dima motora sus. Senzor se izvodi u obliku membrane integrisane u elektronski
ip, to znai da je vrlo malih dimenzija. Nastrujavanje zraka na membranu izazvat e
njeno savijanje, ime se mijenja otpor mjernih otpornika postavljenih na membranu.
Senzor je izveden da mjeri apsolutni pritisak. Obrada tako dobijenog signala integrisana
je u ipu, te se pripremljen naponski signal dalje prosljeuje prema elektronskoj
upravljakoj jedinici.
Senzor razlike pritisaka slui za mjerenje razlike pritisaka ispred i iza preistaa
estica iz izduvnih gasova. Na taj nain se dobija informacija o zasienosti preistaa i
potrebi za poduzimanjem ciklusa njegove regeneracije. Senzor radi na slinom principu
kao i sensor pritiska punjenja, s tom razlikom to se sa jedne strane membrane dovode
izduvni gasovi ispred, a sa druge strane izduvni gasovi iza preistaa estica. Na taj nain
e membrane zauzeti poloaj koji odgovara razlici pritisaka, a signal mjernih otpora na
membrani e u integrisanoj elektronici ipa biti obraen u naponski signal i dalje
proslijeen prema elektronskoj upravljakoj jedinici.
Kod akumulatorskih sistema dobave goriva pritisak u akumulatoru se mjeri i
predstavlja veliinu kojom se, uz pomo prelivnog ventila, ograniivaa protoka i nivoa
ubrizganog goriva kroz brizgae, regulie priblino konstantan nivo pritiska u
akumulatoru (common rail-u). Senzor je izveden u obliku eline membrane, na koju je
postavljen tankoslojni otporni most. Iako je pomjeranje vrlo malo, oko 1 m, dovoljno
veliki naponski signal.

30
1-pumpa visokog pritiska s ugraenom mjernom jedinicom za doziranje goriva ; 2-common-rail;
3-razdijelni blok s ugraenim senzorom i regulatorom pritiska goriva ; 4-mjera protoka vazduha
u usisnoj cijevi ; 5-elektrini aktuator za Promjenu geometrije turbinskih lopatica ; 6-senzor
apsolutnog pritiska zraka u usisnom kolektoru i/ili senzor temperature vazduha u usisnom
kolektoru ; 7- elektrini leptir na motoru EGR ; 8- hladnjak kompresovanog vazduha ; 9-
raunarska jedinica za upravljanje grijaima motora ; 10- EGR-hladnjak ; 11-piezo brizgaljka ;
12-leptir(ventil) u usisnim kanalima za regulaciju i upravljanje intenzitetom vazduha ; 13-filter
goriva ; 14-senzor temperature goriva u niskopritisnom vodu ; 15-DOC, dizelski-oksidacijski-
katalizator ; 16- EGR ventil ; 17-termoventil goriva ; 18-senzor temperature izduvnih gasova ;
19-grijai motora ; 20-senzor temperature rashladne tenosti ; 21-senzor poloaja papuice gasa ;
22-senzor temperature ulja ; 23-Hallov senzor za raspoznavanje faze ugraen na bregasto vratilo ;
24-senzor brzine vrtnje motora ; 25- spremnik goriva s dvije elektrine dobavne pumpe goriva ;
26-EDC raunalo motora 27-akumulator (elektrino napajanje sustava)

Sika31.ematski prikaz elektronske regulacije V8 common-rail turbodizelskog motora s

prikazanim poloajima svih senzora i aktuatora

31
4. Sistemi pojedinih proizvoaa

Pojedini proizvoai su razvili svoje sisteme na bazi common-rail sistema. Neki od njih
su :
-Delphi - MultecDCR Common Rail sistem za male dizel motore sa
direktnim ubrizgavanjem
- Caterpillar HEUI - sistem ubrizgavanja dizel goriva
- Cummins P-T sistem ubrizgavanja dizel goriva

4.1. Delphi sistem

Uz primenu oksidacionog katalizatora manja i srednja vozila ispunjavaju Euro 3

propise. Sistem MultecDCR 1600 sa odgovarajuom obradom izduvnih gasova
ispunjava Euro 4. Zbirni uinak na poboljanju emisionih vrednosti je oko 25% uz
priblino takve efekte na manje CO2 odn. za toliko bolju ekonominost u potronji
goriva. Interesantno je da ova firma nagovetava krupne konstruktivne zahvate na dizel
motorima i prvi put pominje uvoenje promenljivog stepena kompresije kod dizela.
Osnovna prednost ovog sistema je kompaktnost i prilagoenost za male motore, slika 31
ali je naziv zadran (Common Rail), i usvojena je sferina zapremina za gorivo (umesto
razvodne magistrale) pod visokim pritiskom

Slika31. Fotografije sistema Delphi

Pri pritiskuod 20 MPa pri startovanju I do 160 MPa na punom gasu i pri maksimalnom
broju obrtaja, za razliku od klasine varijante ovde je hidraulika glava nepokretna I ne
slui za razvoenje goriva po cilindrima, slika 32. Te zadatke su preuzeli brizgai i ECU
(ECU- Electronc Control Unite). Bregasti prsten je iz jednog dijela sa pogonskim
vratilom i on se okree. Njegovi simetrini bregovi aktiviraju klipove u fiksnoj
hidraulikoj glavi etiri puta tokom jednog okretaja vratila. Na istom pogonskom vratilu
je transfer pumpa koja povlai gorivo iz rezervoara i potiskuje ga do klipova u
hidraulikoj glavi. Koliina goriva se kontrolie na ulazu solenoidom kojim upravlja
ECU po nalozima ekonominog rada celog sistema ubrizgavanja. Zbog sabijanja pod
visokim pritiskom veliki su mehaniki gubici, a izmeu ostalog zato rastu temperature
goriva. Ceo sistem se projektuje potujui kompromise izmeu ekonominosti
konstrukcije, brzine porasta pritiska u reimu startovanja, protoka goriva na punom

32
optereenju, koliine koja se vraa u rezervoar I temperature goriva. Time se ostvaruje
kompaktnost i jednostavnost konstrukcije pumpe visokog pritiska.

Uzduni presek distribucione Popreni presek distribucione pumpe

pumpe visokog pritiska slika32. visokog pritiska sa ulazom goriva pored solenoida

Brizga je konstruisan za male dizel motore sa nominalnim ugradbenim prenikom od 17

mm, slika 33 U srednjem delu je solenoid koji upravlja radom dvosmernog ventila
(prenika 2 mm). Vrlo lagana plivajua igla u brizgau tano realizuje jedno ili dva pilot
ubrizgavanja prije glavnog i jedno naknadno (post ili ekoloko) ubrizgavanje. Igla u
mlaznici brizgaa ima precizno voenje to garantuje dug mehaniki vijek i
ravnomernost izmeu mlazeva. Svako ubrizgavanje je uneseno u radnu mapu sa
vremenom (u stepenima kolenastog vratila) i koliinom (mg po hodu). Dava stepeni po
uglu kolenastog vratila uzima signale sa vratila. Za svaki ciklus se generie signal na
osnovu koga se iz mape definie koliina ubrizganog goriva. Ve je postalo standard da
ECU raspolae kompletnim softverima za upravljanje motorom i softverima za
recirkulaciju izduvnih gasova i nadpunjenje. MultecDCR (Diesel Common Rail) ima
vie specifinih softverskih i hardverskih dopuna. Strategija upravljanja je sprovedena za
svaki cilindar od praznog hoda do punog gasa (EMC- Engine Management System). im
se registruju vibracije bloka motora aktivira se softverski paket za mirnou rada motora.
Hardver se zove kontrola pilot ubrizgavanja na osnovu signala ubrzanja bloka (APC-
Accelerometer Pilot Control). Na svaku pojavu neravnomernosti od ciklusa do ciklusa ili
od cilindra do cilindra softver aktivira program za umirenje motora (MDP- Minimum
Drive Pulse). Poto se podaci za svaki brizga prilagoavaju random ciklusu njegovo
softversko voenje je po kriterijumima minimalne buke i emisije. Softver MDP, slika 34,
ima u svojoj bazi kontrolni ciklus minimalne buke koji mu slui za orijentaciju. Polja
minimalnih tolerancija su inae definisana za ceo vijek sistema za ubrizgavanje.

33
 Slika33.

Slika34. Ubrizgavanje u zavisnoszti od koljenastog vratila

4.2. Caterpillar HEUI - sistem ubrizgavanja dizel goriva

Firma Katerpilar (Caterpillar) je razvila originalni sistem sa elektrohidraulikim

aktiviranjem brizgaa. Prvo se sabija motorno ulje. Visoki pritisak motornog ulja servo
pojaiva u brizgau prevodi u ekstremno visoki pritisak goriva. Elektro-magnetni ventil

34
upravlja protokom motornog ulja kroz brizga. Tako se posredno reguliu momenat i
koliina ubrizganog goriva (HEUI- Hydraulic Electronic Unit Injection). Ovom sistemu
su prethodili mehaniki MUI (Mechanical Unit Injection) i elektronski sistemi EUI
(Electronic Unit Injection) za upravljanje brizgaima.

Elektronski kontrolni modul

(ECM), slika 36 na osnovu
podataka koje dobija od davaa
odreuje vreme otvorenosti
elektro magnetnog ventila u
brizgau, slika 35. Solenoid
elektro magnetnog ventila u
brizgau motornim uljem pod
visokim pritiskom aktivira servo
klip. Servo klip pojaava pritisak
goriva do 10 puta u odnosu na
pritisak ulja. Manjim prenikom
servo klip potiskuje gorivo iz
transfer pumpe pod ekstremno
visokim pritiskom (do 1850 bar)
u prostor ispod igle brizgaa. Taj
pritisak goriva sabija oprugu igle
pa podie samu iglu. Igla se odie
i kroz mlaznice brizgaa gorivo
se ubrizgava u cilindar motora.
Posle prestanka elektrinog
impulsa, opruga ventila presee
tok motornog ulja, servo klip se
oslobaa i prestaje ubrizgavanje
goriva. Znai i ovde imamo
hidrauliko aktiviranje igle
brizgaa sa svim poznatim
slabostima. Koliina ubrizganog
goriva (65-300 mm3 po hodu)
Slika35. Razvoj sistema ubrizgavanja zavisi od toga koliko je elektro
Caterpillar magnetni ventil aktivan, odnosno
od hoda servo klipa pri potiskivanju goriva. U Katerpilar-ovom HEUI sistemu za
ubrizgavanje transfer pumpa za gorivo povlai dizel gorivo iz rezervoara i alje ga kroz
filter i ulazni jednosmerni ventil u prostor ispod servo klipa brizgaa. Ulazni jednosmerni
ventil spreava prostiranje visokog pritiska iz podklipnog prostora u ulaznu magistralu za
gorivo. Ovaj sistem za ubrizgavanje dizel goriva radi bez bregastog vratila. Iz rezervoara
za ulje, kroz hladnjak i filter, puni se uljna pumpa visokog pritiska. Ona potiskuje ulje u
galeriju za ulje pod visokim pritiskom. Svaki servo klip u brizgau je spojen sa ovom
galerijom. Nivo pritiska ulja u galeriji kontrolie elektronska kontrolna jedinica (EUJ).
Pritisak varira od 40 do 225 bar zavisno od reima rada motora: broja obrtaja, poloaja

35
pedale gasa, pritiska u vodu za ulje pod visokim pritiskom, pritiska u izduvnom vodu,
temperature ulja, pritiska i temperature okoline.

Slika 36: Principijelna ema HEUI sistema ubrizgavanja

4.3. Cummins P-T sistem ubrizgavanja dizel goriva

Firma Cummins spada u najvee nezavisne proizvoae dizel motora. Na dizel

motorima radne zapremine 10 i vie litara koristi svoj vlastiti sistem za neposredno
ubrizgavanje goriva. Ona je za sada jedini proizvoa ovakvog sistema za ubrizgavanje.
Slova "P-T" u nazivu ovog sistema potiu od prvih slova engleskih rei "pressure-time",
odnosno, u prevodu pritisak-vreme. Pumpa-brizga, slika 37, mehaniki ubrizgava
dvofaznu smeu (emulziju goriva i gasova iz cilindra motora) u prostor za sagorevanje
koja izvanredno utie kako na pripremu tako i na ceo process sagorevanja. Profilisani
breg mehaniki dri iglu brizgaa na seditu tokom sagorevanja i izduvavanja.

Originalni sistem ubrizgavanja uvaava veinu teorijskih pretpostavki za ekonomian i

ekoloki radni proces u dizel motorima, slika 37b:
- ima prethodnu pripremu gorive smee,
- ravnomerno rasprauje gorivo po komori kroz deset vrlo malih otvora na
brizgau,
- ima otsean zavretak ubrizgavanja (igla je mehaniki pritisnuta na
sedite) i
- radi bez naknadnog procurivanja goriva

36
 Slika 37. Rekonstruisani Cummins P-T sistem

Efikasnost pripreme smee i fenomen emulgovanja vazduhom tokom kompresije

demonstrira slika 37c: mlaz goriva ima maksimalne temperature u sredini to je u
potpunom kontrastu sa klasinim sistemima kod kojih je jezgro mlaza u tenoj fazi. Za
vreme usisavanja i kompresije u cilindru brizga je otvoren tako da mala koliina
vazduha ulazi u brizga i mijea se sa gorivom pravei emulziju. Koliine goriva koje
pumpe-brizgai pojedinano brizgaju zavisi od pritiska u dovodnom vodu I vremena
punjenja otuda i naziv P-T sistem. Ulaznim pritiskom goriva upravlja pumpa za gorivo.
Pogon pumpe za gorivo je nezavisan i nema potrebe da se sinhronizuje sa kolenastim
vratilom motora. Kada je optereenje motora konstantno, a mijenjamo broj obrtaja
koljenastog vratila, onda pritisak napajanja pumpe-brizgaa treba da bude proporcionalan
sa kvadratom broja obrtaja koljenastog vratila motora. Poto se visok pritisak
ubrizgavanja postie u samoj pumpi-brizgau, PT pumpa za gorivo treba samo da
obezbedi dovoljan pritisak za punjenje pumpe-brizgaa. Pritisci u vodovima PT sistema
su manji od 17.5 bar. Princip i faze rada ovog brizgaa prikazani su na slici 38.

37
 Slika 38. Cummins-ov P-T brizga

a) Igla pumpe-brizgaa se nalazi u najniem poloaju oslonjena na konus u

kapi pumpe-brizgaa (gorivo cirkulie kroz brizga).
Gorivo ulazi u pumpu-brizga kroz kalibrisani ulazni otvor, prolazi ispod kuglice 11,
protie kroz ulazni kanal u tijelu pumpe-brizgaa 13, do otvora za dovod 14, struji oko
igle pumpe-brizgaa 10, zatim ulazi kroz otvore 17 i 18 u povratni kanal u telu pumpe-
brizgaa 16, odakle se vraa u rezervoar. Otvor za punjenje 15 je zatvoren.
b) Igla pumpe-brizgaa se kree navie.
Pri kretanju igle pumpe-brizgaa navie u jednom trenutku se zatvara otvor za dovod 14.
Tada prestaje cirkulacija goriva kroz pumpu-brizga i dolazi do hidraulikog udara u
ulaznom kanalu pumpe-brizgaa 13. Poto hidrauliki udar dovodi do stvaranja pulzacije

38
pritiska u ulaznom kanalu, potrebno je da otvor za punjenje 15 bude zatvoren sve dok se
pulzacije pritiska goriva ne prigue. Kuglica 11 zatvara ulazni kanal i spreava prostiranje
pulzacije pritiska nazad ka pumpi. U protivnom bi punjenje pumpe-brizgaa pulzacionim
pritiskom dovelo do razliitih uslova ulaska goriva u raznim brizgaima viecilindrinih
motora. To bi dovodilo do neravnomernosti ubrizgane koliine goriva i nemirnog rada
motora. Podizanje igle sa sedita u konusu kape poinje pri kraju takta izduvavanja. U
toku ove faze kretanja igle pumpe-brizgaa, zbog poveanja zapremine i pada pritiska, u
prostor ispod igle pumpe-brizgaa iz cilindra motora ulaze produkti sagorevanja u
brizga.
c) Poetak punjenja prostora ispod igle pumpe-brizgaa
Igla pumpe-brizgaa je otvorila otvor za punjenje 15. Prvo se puni zapremina "A" ispod
veeg konusa igle. Kod manjih koliina goriva koje pumpa-brizga treba da ubrizga,
zapremina "A" je potpuno ili djelimino ispunjenja gorivom. Kod maksimalnih koliina
goriva (najvei obrtni momenat), koje treba ubrizgati, a ija je zapremina vea od
zapremine "A", deo goriva ulazi i u zapreminu "B" gde se emulguje sa produktima
sagorevanja.
d) Punjenje pumpe-brizgaa (nema cirkulacije goriva kroz pumpu-brizga)
Kada igla pumpe-brizgaa pod dejstvom brega krene nanie dolazi do naglog porasta
pritiska u gorivu koje se nalazi ispod igle. Poto je otvor za punjenje 15 jo uvek otvoren,
gorivo bi moglo da se vrati nazad u napojnu pumpu niskog pritiska. Da bi se to spreilo u
ulaznom kanalu 13, nalazi se jednosmerni ventil sa kuglicom koja tada zatvara put gorivu
nazad ka napojnoj pumpi. Tada se u ulaznom kanalu javlja hidrauliki udar sa pulzacijom
pritiska pa je i otvor 14 zatvoren.
e) Igla pumpe-brizgaa se kree nanie (otvor za punjenje je zatvoren)
Pri kretanju igle pumpe-brizgaa nanie prvo dolazi do prestrujavanja goriva, iz komore
"A" u komoru "B" ispod konusa igle. Istovremeno zbog veeg pritiska vazduha u cilindru
motora, u taktu sabijanja, u prostor "B" ulazi zagrijani vazduh iz cilindra i sa produktima
sagorevanja, koji se tu ve nalaze emulguje gorivo. Jo uvek nema cirkulacije goriva kroz
brizga.
f) Ubrizgavanje goriva
Kada zapremina goriva ispod igle pumpe-brizgaa bude jednaka zapremini goriva koju
treba ubrizgati u jednom ciklusu, poinje ubrizgavanje goriva kroz male otvore na kapi
pumpe-brizgaa uz nagli porast pritiska u gorivu. Zapravo poto se ubrizgava emulzija
goriva, vazduha i produkata sagorevanja ubrizgavanje poinje neto ranije. Kako se igla
dalje kree tako prisiljava emulziju da istie pod veoma visokim pritiskom kroz otvore na
kapi pumpe-brizgaa. Fino raspraeni mlazevi osiguravaju potpuno sagorevanje u
cilindrima motora. Kvalitetu sagorevanja doprinose mehurii vazduha i produkata
sagorevanja koji se nalaze u emulziji jer povoljno utiu na izmjeanost goriva i vazduha
za sagorevanje. U odgovarajuem trenutku igla pumpe-brizgaa oslobaa otvor 14. U
ulaznom kanalu 13 odie se kuglica jednosmernog ventila i uspostavlja cirkulacija goriva
kroz pumpu-brizga. Kada se igla spusti na konus u kapi zavreno je ubrizgavanje bez
naknadnog procurivanja goriva. Dostizanje krajnjeg donjeg poloaja igle kinematski je
povezano sa kolenastim vratilom. Ako se zanemari elastina deformacija tela igle, usled
pritiska ubrizgavanja, igla se uvek pri istom uglu kolenastog vratila spusti na konus u
kapi. Zato je kraj ubrizgavanja stalan, a poetak ubrizgavanja promenljiv. Kako je
zapremina goriva ispod igle pumpe-brizgaa manja kada motor radi na djeliminom

39
optereenju, igla dolazi u kontakt sa gorivom kasnije. Za posljedicu imamo da se ugao
predubrizgavanja automatski smanjuje sa smanjenjem optereenju I poveava pri
poveanju optereenja. Moe da se desi da zbog izuzetno visokog pritiska u prostoru
ispod veeg konusa igle pumpe-brizgaa deo goriva "proe" izmeu kape i tela pumpe-
brizgaa I da onda ulazi u ljeb 20 i kroz oduni otvor 19 odlazi u povratni kanal 16. Igla
pumpe-brizgaa poinje kretanje nadole pre zavretka takta sabijanja. Ubrizgavanje ne
poinje sve dok pritisak u emulgovanoj mjeavini goriva vazduha I produkata
sagorevanja koja se nalazi ispod igle, ne postane vei od pritiska u cilindru. Da bi se u
pumpi-brizgau pripremila emulgovana meavina goriva i vazduha, gorivo se dovodi u
prostor ispod veeg konusa igle, u zapreminu "A" prikazanu na slici 38c, tokom takta
usisavanja i delom takta sabijanja. Primer zadnje verzije Cummins-ovog sistema (HPI-
High Pressure Injection) sa elektronskom kontrolom je prikazan na slici 39. Zupasta
pumpa (31) povlai gorivo iz rezervoara kroz filter (33). Iz zupaste pumpe gorivo
prolazi kroz komponente za kombinovanu regulaciju koliine i pritiska, kroz ventil za
korekciju sastava smee (32), kroz ventil za gaenje motora i potom tee do pumpe-
brizgaa (39).
Zajedniki vod dovodi gorivo do pumpe-brizgaa, osigurava jednak pritisak na
svim pumpama-brizgaima i time jednaku koliinu goriva i jednaku snagu po svakom
cilindru. Gorivo prolazi kroz pumpu-brizga, pri emu ga puni, hladi I podmazuje
unutranje pokretne delove. U njemu se gorivo emulguje sa produktima sagorevanja i
vazduhom, koji dospevaju u pumpu-brizga iz cilindra motora.

1- akumulator, 2-8- upravljanje napajanjem gorivom, 9- dava temperature goriva: 10- kontrola
protoka goriva, 11-16- kontrola usisanog vazduha, 17- temperatura izduvnih gasova, 18, 19,20,
21,22, 23- parametri ulja, 24,25,26- kontrola hlaenja, 27,28, 29- brojevi obrtaja, 30-
produvavanje u karter, 31,32, 33- kontrola protoka goriva, 34-38: dijagnostike i servisne
informacije, 39- pumpa brizga, 40- turbogrupa)
Slika 39. Cummins HPI Sistem za dizel motore

40
 ZAKLJUAK

Prednost elektronskih CR sistema je to se stvaranje smjee i tok procesa

sagorevanja odvija pod kontrolisanim visokopritisnim ubrizgavanjima. Druga velika
prednost ovakvih CR sistema jesu velike slobode oblikovanja svih faza sagorevanja i
njihovo voenje. Zakon sagorevanja, sa jednim ili vie inicijalnih predubrizgavanja, se
ostvaruje blisko teorijski optimalnim oblicima to daje potpuno i ekoloki korektno
sagorevanje.
Ubrizgavanje se vri elektromagnetskim ventilima pa je izbor poetka , kraja i
trajanja ubrizgavanja potpuno slobodan i nije ogranien geometrijskim oblikom brijega u
pumpi s mehanikim brizgaem
Pritisak ubrizgavanja je konstantan od poetka do krja ubrizgavanja , iako pumpa
brizgaljka ubrizgava gorivo pod najveim pritikom od 2200bar, a kod CR 1600 bar
prosjeni pritisak za vrijeme ubrizgavanja vei je kod CR. U stvarnosti se pritisak mijenja
ali su te promjene zbog brze regulacije vrlo male i zanemarljive u odnosu na druge
sisteme. Npr. kod pritiska 1300 bar oscilacije pritiska iznos 20bar
U jednom random ciklusu motora gorivo se moze ubrizgati vie puta. To je od
velike vanosti jer omoguava dobro regulisano predubrizgavanje koje je vano za
smanjenje buke sagorjevanja.
Pumpa vikokog pritiska ne treba biti sinhronizovana sa koljenastim vratilom
motora i time pogon pumpe i njen smjetaj postaju jednostavniji.
Prednost visokog pritiska ubrizgavanja je ravnomjernost i fino raspodjela goriva
po komori za sagorjevanje, odlina mjeavina gorivo-vazduh , dobro sagorjevanje.

41
LITERATURA

Miroljub V. Tomi, Stojan V. Petrovi-motori sa unutranjim sagorjevanjem-Mainski

fakultet Beograd
Radivoje pei, Sneana Petkovi, Stevan Vinovi- Motorna vozila I motori oprema-
Banjaluka-Kragujevac 2008
de.bosch-automotive.com
delphi.com

42