1.Cap.1. Elemente Privind Formarea Amestecului La Motorul Cu Aprindere Pri

8/6/2019 1.Cap.1. Elemente Privind Formarea Amestecului La Motorul Cu Aprindere Pri

1/14

3

CAPITOLUL 1

ELEMENTE PRIVIND FORMAREA AMESTECULUI LAMOTORUL CU APRINDERE PRIN SCNTEIE PENTRU AUTOMOBILE

1.1 PARTICULARITI ALE FORMRII AMESTECULUI LA MOTORUL CUAPRINDERE PRIN SCNTEIE

Obinerea unui amestec omogen dintre aer i combustibil, ntr-o anumit proporie binedeterminat, constituie o condiie cheie a bunei funcionri a motorului cu aprindere prin scnteie.

n cazul motoarelor policilindrice alimentate cu combustibili lichizi, omogenizareaamestecului n stare gazoas se realizeaz prin intermediul unui mecanism complex ce cuprinde pulverizarea fin a combustibilului, vaporizarea sa rapid prin amestecarea cu aerul i apoidistribuia uniform ctre toi cilindrii motorului.

Pulverizarea combustibilului n motorul cu ardere intern se poate realiza principial prinmrirea vitezei relative dintre combustibil, care constituie un mediu lichid i aer, ca mediu gazos.Pulverizarea combustibilului, care presupune divizarea sa n picturi foarte fine, depinde n moddirect de viteza relativ dintre cele dou fluide. Astfel, cu ct viteza relativ dintre cele dou fluideeste mai mare, cu att frecarea care se manifest la suprafaa de contact dintre vna de combustibili aer devine mai nsemnat, intensificnd procesul de divizare a combustibilului n picturi foarte

mici [3, 4, 65] .n spiritul acestui principiu, mrirea vitezei relative dintre cele dou medii fluide se poateobine pe dou ci i anume, prin mrirea vitezei curentului de aer n raport cu vna de combustibil,adic prin carburaie sau prin mrirea vitezei unui jet de combustibil n raport cu aerul, procedeulnumindu-se injecie. Instalaiile corespunztoare se numesc, din acest motiv carburator, respectivinjector.

Carburaia este un procedeu simplu, tipic motoarelor cu aprindere prin scnteie, a cruirspndire a fost facilitat de calitile legate de foarte buna volatilitate a combustibilului utilizat,adic a benzinei.

Injecia combustibilului, fa de carburaie, constituie un procedeu mai complex de pulverizare, utilizat iniial la motoarele cu aprindere prin comprimare, la care s-a impus, n principal, datorit volatilitii reduse a motorinei. n paralel, s-au fcut numeroase ncercri deextindere a pulverizrii prin injecie i la motoarele cu aprindere prin scnteie, prefigurndu-seavantajele cunoscute astzi [67].

Vaporizarea combustibilului constituie, aa cum s-a artat, o a doua faz n procesul deomogenizare a amestecului. n cazul utilizrii carburaiei, vaporizarea ncepe n carburator,continund n colectorul i n galeria de admisie, definitivndu-se ns n cilindrul motorului, pedurata curselor de admisie i de comprimare.

Aa cum se va arta pe parcursul acestei lucrri, injecia de benzin la motoarele cuaprindere prin scnteie poate avea loc att n galeria de admisie, ct i n cilindrul motorului.

Ultimele etape ale formrii amestecului, adic distribuia sa uniform ntre cilindrii precumi omogenizarea sa se obin la motorul cu formarea amestecului n exterior att prin intermediulcolectorului i galeriei de admisie, ct i prin turbulena creat n interiorul ncrcturii proaspete.Se poate obine o omogenizare suplimentar, destul de eficient, prin crearea unor cureni dirijai ncadrul amestecului.

Tocmai de aceea dintre toate particularitile constructive ale motorului, arhitecturacolectorului de admisie este cea care i manifest cel mai pregnant influena asupra calitii

amestecului.n cazul motorului policilindric cu carburator, aa cum s-a artat, n interiorulcolectoruluide admisie are loc cea mai important parte a formrii amestecului dintre combustibil i aer, etap


2/14

4

care ncepe practic n momentul intrrii n camera de amestec a carburatorului. Ceaa de picturilichide ptrunde n colectorul de admisie unde combustibilul lichid se vaporizeaz, dup careamestecul este transportat i distribuit la cilindri, n ordinea aprinderilor acestora. Funcia complexde pregtire i distribuie a amestecului confer colectorului de admisie un rol important nrealizarea calitilor energetice ale motorului.

n cazul unui colector de admisie comun pentru mai muli cilindri, unii dintre acetia suntmai apropiai de carburator, n timp ce alii sunt plasai mai ndeprtat. n ceaa de picturi lichidede combustibil din colector exist unele picturi mai mari, datorit n special coninutul lor mairidicat de hidrocarburi grele care sunt mai greu volatile. Picturile care au un coninut mai mare de

fraciuni uoare trec mai repede n stare de vapori, avnd astfel mrimi mai reduse, rapiddescresctoare pe traseul de admisie.

Mrimile diferite ale picturilor le determin un rspuns difereniat la schimbrile brute alecurentului de amestec care se distribuie spre diveri cilindri. Exemplificnd pentru un motor cu patru cilindri, admisiile se pot succede de exemplu n ordinea 1-3-4-2. Astfel, dup terminareaadmisiei n cilindrul 1 (fig. 1.1) curentul de amestec trebuie s-i schimbe complet sensul micrii,dirijndu-se spre cilindrul 3. Amestecul gazos va rspunde practic instantaneu schimbrii dedirecie; picturile de dimensiuni mici vor fi rapid i uor antrenate, n timp ce picturile mari vorntrzia nemaiajungnd n cilindrul 3 la timp util, adic n perioada n care acesta efectueazadmisia. Exist posibilitatea ca un numr mare de picturi s poat ajunge n colector n dreptulcilindrului 3 dup ce acesta a finalizat perioada de admisie. Deoarece imediat se declaneazadmisia la cilindrul 4, n mod evident picturile mari vor continua s circule n acelai sens ncolector i vor ptrunde cu facilitate n acest cilindru. n consecin n cilindrul 4 va ptrunde o

cantitate mai mare de combustibil fa de cilindrul 3, astfel nct dozajul global din cilindrul 4 va fi

Fig. 1.1. Abaterile dozajului ntre cilindrii motorului

mai bogat n raport cu cel din cilindrul 3.Situaii de acest gen apar evident ntre toicilindrii motorului. n aceste condiiidiferenele de dozaj depind de ordinea proceselor de admisie, fiind accentuate deinegalitatea distanelor dintre carburator idiferiii cilindri precum i de gradul de prenclzire i n consecin de cel devaporizare din colectorul de admisie. Pentrua pune n eviden acest aspect, n fig. 1.1se ilustreaz deosebirile dintre dozajelencrcturii proaspete din cilindri, notatecil, i din carburator, carb. Acest fenomende distribuie neuniform a amestecului aer-combustibil la diferii cilindri, numitmaldistribuie mbrac n egal msuraspecte calitative i cantitative.

Maldistribuia cantitativ provoacdiferene la nivelul lucrului mecanic indicat

ntre cilindrii motorului n timp ce, maldistribuia calitativ, care se exprim prin dozaje diferite,afecteaz desfurarea arderii n fiecare dintre cilindri i implicit economicitatea motorului.

n ideea acestor consecine pe care le provoac, maldistribuia se poate estima [3, 4] prindiferena dintre dozajul amestecului generat n carburator i cel pe care l primete fiecare cilindrun parte:

=carb - cil (1.1)

Una dintre cile reducerii maldistribuiei n cazul carburaiei, o constituie scurtarea traseelorde la carburator la cilindri. Se are astfel n vedere reducerea neuniformitii cantitative a


3/14

5

amestecului, adic a maldistribuiei cantitative. Acest lucru se poate obine prin ngemnareacanalelor de admisie din chiulas, grupnd supapele de admisie de la cilindrii consecutivi, aa cumse sugereaz n fig. 1.2, pentru cazul unui motor cu patru cilindrii n linie. n acest mod se simplificarhitectura colectorului de admisie care, constructiv, va cuprinde doar dou coturi fa de patru (nsoluia anterioar), ceea ce conduce la pierderi gazodinamice mai reduse i implicit la ombuntire a umplerii.

O a doua cale posibil s-a concretizat prin utilizarea unui carburator cu dou camere deamestec, fiecare din ele deservind cte doi cilindri egal deprtai, aa cum se prezint n schema dinfig.1.3. Se observ c, n acest caz, exist posibilitatea egalizrii lungimii traseelor la diferii

cilindrii prin configurarea corespunztoare a braelor colectorului.

Fig. 1.2. Soluie de reducere a mal-distribuiei prinngemnarea canalelor de admisie

Fig. 1.3. Soluie de reducere a maldistribuiei prinutilizarea carburatorului cu dou camere de amestec

Dispunerea alturat a supapelor de admisie este obiecionabil deoarece creeaz n poriunea de mijloc a motorului o zon ncrcat termic care favorizeaz apariia unor tensiunitermice ce pot conduce la deformri ale chiulasei sau la apariia detonaiilor. S-a trecut din acestmotiv la alternarea supapelor, dup schematizarea din fig. 1.4, ceea ce complic ns arhitecturacolectorului i favorizeaz apariia maldistribuiei.

Fig. 1.4. Alternarea supapelor n vederea evitriitensiunilor termice din chiulas

Fig. 1.5. Evitarea maldistribuiei prin utilizareacarburatoarelor separate

Folosirea carburatoarelor separate constituie o metod eficient de evitare a maldistribuiei,n special n cazul chiulaselor cu supape alternante, variant prezentat n fig. 1.5. Dei cumula maimulte avantaje, printre care un nalt grad de uniformitate a dozajelor, reducerea pierderilorgazodinamice i mbuntirea umplerii, soluia nu s-a rspndit din cauza costului ridicat [3, 4, 23,35].

n distribuia cantitativ a amestecului influene perturbatoare poate introduce i poziia

obturatorului carburatorului n raport cu canalele colectorului de admisie. Varianta de amplasarenotat cu I n fig. 1.6 favorizeaz dirijarea unei cantiti mai mari de combustibil ctre cilindrii 3 i4, n timp ce poziia invers, corespunztoare variantei II conduce la un dozaj bogat pentru primii


4/14

6

doi cilindrii. Din aceste motive s-a recomandat poziionarea obturatorului ntr-un plan normal la celindicat, conform soluiei III, evitndu-se astfel dirijarea preferenial a amestecului ntr-o anumitdirecie [4].

Fig. 1.6. Influena poziiei obturatorului asupramaldistribuiei

Maldistribuia cantitativ, generatde cauzele puse n discuie conduce, aacum s-a menionat, la urmri neplcuteprivind funcionarea motorului. Este vorban primul rnd de faptul c cilindrii nu vordezvolta aceeai putere. Pe de alt parte,

datorit dozajelor diferite dintre cilindriisunt afectate procesele de ardere. n pofidamsurilor prezentate, aceste consecine nu pot fi evitate n totalitate n cazulcarburaiei, constituind unul dintredezavantajele majore ale acestui procedeude alimentare a motoarelor cu aprindereprin scnteie.

Referitor la maldistribuia cali-tativ, din fig. 1.7 rezult c fraciunilegrele din combustibil care distileaz latemperaturi nalte au cifre octanice multmai reduse n raport cu fraciunile uoare.

n acest context, cilindrii carerecepioneaz mai multe fraciuni grelevor avea o tendin mai pronunat spredetonaie. Se pune astfel n eviden faptulc n cazul motorului policilindric nu n toicilindrii se produce simultan o arderedetonant. Este suficient ca ntr-un singurcilindru s se amorseze o ardere detonant pentru ca n exterior s apar simptomeletipice. n acest context apare o concluzieinteresant i anume c evitareafuncionrii detonante a unui motor presupune de multe ori, scoaterea dindetonaie a unui singur cilindru. O astfel de

desfurare a fenomenelor este favorizat,de asemenea, de alimentarea princarburaie.

Fig. 1.7. Influena fraciunilor din componenacombustibilului asupra tendinei la detonaie a motorului

Fa de cele prezentate, n cazul carburaiei, apar i alte deficiene. Astfel, la utilizareacombustibililor etilai s-a constatat c fraciunile grele antreneaz tetraetilul de plumb, ntructtemperatura de fierbere a acestuia are acelai ordin de mrime cu a fraciunilor foarte grele (aprox.200C). Pe de alt parte stabilizatorii plumbului se comport ns ca nite fraciuni medii i uoareavnd temperatura de fierbere situat ntre 80 i 130C. Din acest motiv unii dintre cilindri vorprimi un exces de tetraetil de plumb, neintrnd n proces detonant; lipsii ns de stabilizator vor fiafectai de depuneri masive de plumb. Ali cilindri vor avea un deficit de tetraetil de plumb i vordetona; n prezena unui exces de stabilizatori apar n plus efecte de coroziune nedorite.

Aa cum se cunoate, apariia detonaiei este determinat, printre altele, de presiunea itemperatura tranei finale de gaz din camera de ardere, dar i de mrimea avansului la aprindere, de

dozaj, sau de rezistena la detonaie a combustibilului. n fig. 1.8 se pot urmri, pentru cazul unuimotor cu patru cilindri, condiiile favorabile de apariie a detonaiei. Pornind de la faptul c presiunea gazelor n cilindru, pe durata comprimrii, este influenat de mrimea raportului de


5/14

7

comprimare i de starea de etaneitate a segmenilor i c raportul de comprimare poate fi diferit dela un cilindru la altul din cauza diferenelor dintre volumele camerelor de ardere, Vc, aprute n

Fig. 1.8. Influena diverilor factori privindapariia detonaiei la un motor cu 4 cilindri

timpul proceselor de fabricaie, n diagramele dinfigura prezentat [4] sunt reprezentate abaterile fade volumul de calcul, Vc.calc, considerat dreptvaloare medie, precum i abaterile rapoartelor decomprimare rezultate, fa de cel de calcul, calc. Se poate astfel observa c la cilindrul 1, n ciudafaptului c raportul de comprimare este mai redus

datorit unui volum mai mare al camerei sale deardere, presiunea aplicat gazelor este mai maredect cea de calcul deoarece etaneitatea acestuicilindru este foarte bun. La cilindrul 2, presiunea pcla sfritul comprimrii este mai mic cu toate cvaloarea raportului de comprimare este mai ridicat,tocmai din cauza etaneitii mai reduse asegmenilor din acest cilindru. Din punct de vedereal presiunii aplicate zonei finale a amestecului seremarc c cilindrul 4 este cel mai dezavantajat.

Abaterile provenite din construciadispozitivelor clasice de aprindere, asociatesistemelor de alimentare prin carburaie, introduc

diferene ntre cilindri i n ceea ce privetevaloarea avansului la aprindere. Se genereaz astfeldiferene ntre avansul mediu Smed i avansurilerealizate n cilindri, Scil. Deoarece detonaia estefavorizat de avansurile mari la producerea scnteiielectrice, se constat c cilindrul 4 este dezavantajati din acest punct de vedere.

Rcirea cilindrilor nu este nici ea identic. Astfel, cilindrul 1, situat lng pompa decirculaie a lichidului de rcire este n general mai puternic rcit dect cilindrul 4. Figura pune neviden acest aspect, temperatura fluidului de rcire trc fiind mai ridicat la ultimul cilindru. i dinacest punct de vedere cilindrul 4 este mai expus fenomenului detonaiei.

Maldistribuia cantitativ a amestecului conduce la un dozaj mai bogat la nivelul cilindrului4, n raport cu cel realizat de carburator, ceea ce favorizeaz apariia detonaiei, aspect caredezavantajeaz n continuare acest cilindru. n plus exist condiii de apariie a detonaiei n acestcilindru i datorit prezenei unei cantiti mai mari de fraciuni grele, consecin a maldistribuieicalitative.

Aceast succint analiz pune n eviden destul de clar comportamentul diferit la detonaiea cilindrilor motorului. Acceptnd un nivel al intensitii detonaiei de pn la 2, reiese clar ccilindrul 4, care prezint o intensitate a detonaiei cuprins ntre 3 i 4 se situeaz, din acest punct devedere departe de ceilali trei.

Evitarea funcionrii detonante a motorului conduce n acest caz la evitarea arderii detonantela nivelul cilindrului4. O astfel de situaie atrage dezavantaje majore ntregului motor.

ntr-adevr, cea mai comod cale de evitare a detonaiei fiind micorarea raportului decomprimare, dac se procedeaz n acest mod, trebuie reduse rapoartele de comprimare ale tuturorcilindrilor, sacrificndu-se economicitatea ntregului motor pentru un singur cilindru al su.

Pentru evitarea unor situaii inacceptabile se limiteaz, att de strns ct permit cerineleunei fabricaii rentabile, toate abaterile mrimilor interesate: volumele camerelor de ardere,

avansurile la producerea scnteii electrice etc. De asemenea, se iau msuri similare celor indicatepentru micorarea neuniformitii distribuiei amestecului la cilindri.


6/14

8

n fine, se nelege c trecnd de la formarea amestecului n carburator la metoda injeciei debenzin pentru fiecare cilindru n parte se obine o uniformitate extrem de ridicat, att cantitativct i calitativ, a distribuiei combustibilului la cilindrii motorului.

Fa de cele expuse, motoarelepolicilindrice prezint drept particularitatefundamental o distribuie neuniform aamestecului ntre cilindri, ceea ce are carezultat o mare difereniere a calitiiamestecului de la un cilindru la altul (fig.

1.9). Calitatea amestecului este un factorde baz pentru formarea substanelornocive, fiecare cilindru genernd emisii poluante n cantiti diferite. Msurtorileexperimentale [6, 57] au indicat cproporia de NO i HC n gazele evacuateeste aproximativ aceea care arcorespunde calitii amestecului dinfiecare cilindru. Se observ c abaterile dela valoarea medie msurat n colectorulde evacuare este foarte mare iarconcentraia de NO din cilindrii 3 i 8variaz de la simplu la dublu. Msurrile

efectuate pe un motor cu patru cilindriindic ns deosebiri cu mult mai mari pentru oxidul de carbon i anume 8% lacilindrul 2 i 0,3% la cilindrul 3.

Calitateaamestecului,%

ConcentraiaNO,ppm

Concentraia nconducta de

evacuare

Numrul de ordine al cilindrului

Fig. 1.9. Influena variaiei calitii amestecului dintrecilindrii motorului privind generarea substanelor

poluante

Distribuia neuniform a amestecului este determinat nainte de toate de neomogenitateaamestecului aer-combustibil din conducta de admisie, datorit vaporizrii insuficiente a fraciunilorgrele din benzin. Picturile n suspensie din curentul de aer i pelicula de combustibil de pe pereiiconductei sunt dovezile eterogenitii amestecului. Picturile de combustibil, datorit ineriei,urmresc cu dificultate modificrile la care este supus curentul de aer, adic schimbri de traiectoriei variaii de vitez, cu acceleraii i deceleraii, provocate de umplerea periodic a cilindrului. Laaceasta se adaug apariia oscilaiilor de presiune din conducte precum i succesiunea neuniform laadmisie a cilindrilor pentru a respecta condiia de uniformitate a aprinderilor.

Fig. 1.10. Influena sarcinii asupramaldistribuiei

Maldistribuia este, n general, mai redus lascderea sarcinii (fig. 1.10), ceea ce reprezint un

avantaj pentru motorul de automobil.Mrirea vitezei de curgere a ncrcturii

proaspete mbuntete pulverizarea i amestecareacombustibilului cu aerul, micoreaz grosimeapeliculei de combustibil de pe perei, atenund astfelmaldistribuia. Intensificarea vaporizrii prinnclzirea conductelor de admisie constituie, deasemenea, o cale eficient. Ambele procedee suntns obiecionabile deoarece diminueazcoeficientul de umplere al cilindrului, motiv pentrucare ele se aplic difereniat, n funcie de regimulmotorului. Pe de alt parte, sistemul de alimentarecu combustibil intervine i asupra nivelului

emisiilor poluante prin intermediul influenelor pecare le exercit n procesul de formare a amesteculuii n procesul de evaporare a combustibilului.


7/14

9

Dozarea corect a combustibilului n raport cu cerinele diverselor regimuri ale motoruluiconstituie un factor esenial n controlul emisiilor nocive. Abaterile de la valoarea impusprecizeaz cmpul de variaie a calitii amestecului, care depinde n primul rnd de precizia defabricaie a carburatorului. De aici i tendina de perfecionare a carburatoarelor, ntr-o anumitperioad de dezvoltare a lor. n aceast idee, pentru a reduce implicaiile pe care le au toleranele defabricaie asupra dozrii corecte, muli productori au adoptat procedeul verificrii pe standuri afiecrui carburator nainte de montaj, ajungndu-se la un cmp de variaie a dozajului n domeniulamestecurilor bogate de 5-6%. Trebuie inut seama ns i de faptul c zona de variaie a dozajuluieste determinat i de temperatura i presiunea aerului de admisie, primul factor variind n special

cu anotimpul, iar al doilea, cu altitudinea.Deoarece n cazul carburatoarelor debitul

de combustibil depinde numai de viteza aeruluin difuzor, nu i de densitatea lui, la cretereatemperaturii mediului ambiant, amestecul sembogete. Fenomenul este totui atenuat prinprenclzirea aerului pn la 35-40C , ceea cemenine reglajul independent de temperaturamediului ambiant.

Probleme apar, n cazul carburaiei, maiales la sarcini i turaii reduse, cnd pulverizareai vaporizarea combustibilului sunt afectate devitezele mici de curgere. Mrirea vitezei de

curgere prin difuzor, fr a afecta performana deputere maxim, a condus la soluia carburatoruluicu dou camere de amestec care funcioneaz nparalel.

Rezultatele ncercrilor efectuate pe unmotor monocilindric [5, 35], puse n eviden nfig. 1.11, demonstreaz c injecia de benzin,comparativ cu carburaia, reduce coninutul deCO la sarcin total pn la 1%, n situaia unoramestecuri bogate.

Fig. 1.11. Influena modului de formare aamestecului i a calitii acestuia asupra

coninutului de CO

1.2 SOLUII DE MBUNTIRE A CARBURAIEICarburatoarele au devenit complicate din punct de vedere constructiv datorit ncorporrii

multor elemente necesare satisfacerii cerinelor de economicitate, dinamicitate .a.n principiu exist puine posibiliti de a reui o mbuntire semnificativ a deficienelor

enumerate printr-o simpl corecie a anumitor elemente ale carburatorului. Mai mult dect att,chiar dac s-a reuit o perfecionare a unor sisteme ale carburatorului, cu rezultate semnificative,acest avantaj este estompat prin alterarea funcionrii altor sisteme ale carburatorului.

Cea mai rspndit soluie de mbuntire a carburaiei a fost introducerea carburatoarelorcu corpuri multiple, care au permis dozarea mai bun a amestecului aer-combustibil, att pentrufiecare cilindru n parte, reducnd maldistribuia, ct i n funcie de variaiile regimului funcional,mai ales a sarcinii motorului.

Una dintre preocuprile majore ale constructorilor a fost eliminarea consumului inutil decombustibil n regim de decelerare. Multe dintre dispozitivele destinate acestui scop se bazau peacionri hidraulice. Deoarece prezentau dezavantaje s-au introdus dispozitive mecanice, aa cum

este cel prezentat n schema de principiu din fig. 1.12. La decelerarea automobilului,contragreutatea tinde s-i continue micarea n direcia naintrii, ceea ce produce de fapt rotireabraului pe care este fixat, precum i a axului acestuia [5, 23]. Se deschide astfel clapeta de pe


8/14

10

conducta lateral (de by-bass) ce leag zona de depresiune foarte mic din partea superioar acamerei de amestec cu zona de sub obturator. Aceasta devine de foarte mare depresiune cnd, ladecelerare, obturatorul se nchide i, de depresiune doar puin mai mare dect cea din zonasuperioar, cnd obturatorul se deschide. La nchiderea brusc a obturatorului n vederea decelerrii

Fig. 1.12. Dispozitiv mecanic pentrureducerea consumului de combustibil n

regim de decelerare

contragreutatea se deplaseaz n sensul naintriiautomobilului, deschiznd clapeta de pe conductalateral. Aerul care ptrunde astfel sub obturatordiminueaz depresiunea care ar aciona asupradebitului de benzin, n interiorul camerei de amestec,

dezamorsndu-l rapid. La accelerare, adic ladeschiderea brusc a obturatorului, contragreutatea semic n sens invers, nchiznd clapeta din canalul delegtur. Acest lucru se impune deoarece la accelerareamestecul nu trebuie srcit. O comportare similar semanifest i la urcarea pantelor.

Dispozitivul este prevzut cu un amortizor almicrii pendulare a contragreutii, prghia acesteiafiind realizat dintr-o spiral bimetalic. n acest modse introduce o corecie suplimentar deoarececantitatea de aer ce trece prin by-pass va depinde dealtitudine i de temperatura ambiant.

n regimul de mers n gol forat, datorit

turaiei crescute, n spatele obturatorului se realizeazo depresiune crescut, care antreneaz un debit mritde combustibil. Simultan apare i o cretere aconsumului de ulei deoarece, datorit depresiuniimrite din colectorul de admisie i implicit dincilindrii, acesta este aspirat pe lng pistoane ncamerele de ardere.

Fig. 1.13. Dispozitiv de reducere a consumului de combustibiln regim de mers n gol forat

Unul dintre dispozitivele cucare s-au prevzut carburatoarele nvederea evitrii acestui fenomen esteprezentat n schema din fig. 1.13 [5].El acioneaz asupra debitului jiclorului de mers n gol. Odat cunchiderea obturatorului, la turaii mai

mari dect cea de ralanti, n zona dinavalul obturatorului se produce, aacum s-a artat depresiune foartenalt. Membrana elastic i resortulsu antagonist sunt astfeldimensionate nct, la depresiuni maimari dect cele specifice mersului ngol normal, elibereaz orificiul dinconducta de legtur cu tubulatura deralanti. Deschiderea acestui orificiupermite aerului s ptrund prin el i prin conducta de legtur, ntubulatura de ralanti, provocnd

practic anularea depresiunii dininteriorul ei, astfel nct jiclorul deralanti nu mai debiteaz combustibil.


9/14

11

La reducerea turaiei motorului ctre cea de ralanti, depresiunea din avalul obturatorului, de dataaceasta mai mic, nu mai reuete s acioneze membrana elastic, astfel nct orificiul dedezamorsare rmne nchis iar tubulatura de ralanti se regsete la starea normal. La funcionareacorect a dispozitivului s-au pus n eviden reduceri ale consumului de combustibil, n trafic urbande 5-10%, iar n trafic interurban de 3-7%, n funcie de profilul traseului. Diminuarea consumuluide ulei este mai modest, deoarece dispozitivul nu poate re-duce semnificativ depresiunea dincolector i mai ales din cilindri.

Una dintre cile ncercate n vederea mbuntirii dozajului a fost utilizarea dispozitivuluidenu-mit carburator cu injecie. La acest tip de carburator dozarea combustibilului nu se realiza

prin aciunea direct a depresiunii din camera de amestec, ci prin intermediul unor dispozitivespeciale.

Fig. 1.14. Schema carburatorului cu injecie bazat pe utilizareaamplificatorului fluidic

Fig. 1.15. Schema carburatorului cu injecie utiliznd impulsuride aer comprimat

Aceast metod se bazeaz pe utilizarea aa numituluiamplificator fluidic, schema de principiu a carburatorului de acesttip fiind redat n fig. 1.14. Dupcum se observ, jetul de combustibil,de mare intensitate, provenind de la pompa de alimentare este deviat,conform acestui principiu, cusuficient uurin de ctre un jet deaer de mic intensitate. Prin acest

procedeu, modificnd intensitateajetului de aer se variaz cantitile de benzin ce ptrund prin cele doucanale laterale ale amplificatorului.Unul dintre acestea dirijeaz benzina n camera de amestec,deasupra obturatorului, iar cellaltcanalizeaz surplusul de benzinnapoi n rezervor. Modificareaintensitii jetului de aer, produs devariaia depresiunilor generat deschimbarea poziiei obturatorului, varealiza astfel dozarea cantitii de benzin injectat n camera de

amestec, n concordan cu regimulfuncional al motorului. Deviaia jetului de benzin n amplificatoreste de fapt consecina cunoscutuluiefect Coand i a forelor exercitatede jetul transversal.

Sistemul include n egalmsur i alte elemente, precumvalva de reglaj care permiteoptimizarea intensitii jetuluitransversal, clapeta automatsuperioar, care face parte dintr-undispozitiv compensator, jucnd rolul

pompei de accelerare, pompaelectric de alimentare cu benzin.a.


10/14

12

O alt instalaie similar ca principiu este descris n fig.1.15. Jetul de aer, generat n acestcaz de un compresor antrenat de motor, se obine sub form de impulsuri prin intermediul unui disccu fante care se rotete cu jumtate din turaia motorului. Impulsul de baz, dup generare, estemodificat de ctre turaia motorului la formele indicate n fig. 1.16, diagrama I. Distanele dintreimpulsurile finale care comand debitul de benzin puse n eviden n diagrama VI din figur, suntinvers proporionale cu turaia motorului, n timp ce limea lor depinde numai de sarcin, deoareceaceasta este de fapt convertit n durat a injeciei. Stabilirea cantitilor de benzin injectate serealizeaz prin intermediul depresiunii din colectorul de admisie. Modalitatea de interaciune a

Fig. 1.16. Formele impulsului de aer n diferite regimuri

acestui factor, privind controlul

dozei de combustibil poate fiurmrit n fig. 1.16. Astfel,conducta de aer ce canalizeazimpulsul de baz (I) se ramificn dou uniti de defazare asemnalelor i anume, una fix ialta variabil, controlate de

presiunea absolut din colectorulde admisie. Rezult astfel doutipuri de semnale, II i III,identice cu semnalul de baz,dar defazate fa de acesta.

Semnalul III, de ieire din unitatea cu defazare fix are o defazare constant. Semnalul II,

provenind de la unitatea cu defazare variabil are defazarea invers proporional cu presiunea dincolectorul de admisie, fiind n permanen inferioar celei corespunztoare semnalului precedent.Fiecare impuls a semnalului de comand final a debitului de benzin (IV) are limea, exprimnddurata sa, egal cu diferena de timp dintre impulsurile II i III, depinznd numai de presiunea dincolectorul de admisie, fiind total independent de turaia motorului. Impulsurile V sunt identice cuII, modificndu-se doar defazarea corespunztor depresiunii mai mari din colector. Impulsurile detip VI constituie semnalul final pentru comandainjeciei de benzin. Din punct de vedereconstructiv cele dou uniti de defazare, cea fixi cea variabil, precum i generatorul deimpulsuri finale erau grupate mpreun n cadrul blocului de modulare. Impulsurile de comand pentru debitul de benzin sunt trimise laamplificatorul fluidic, care lucreaz dup

principiul deja expus. Benzina, sub aciuneapompei, circul n flux continuu prin conducta deretur spre rezervor. Sub influena impulsului decontrol primit de la blocul de modulare,combustibilul se ndreapt spreinjector, iar aerul poate iei spre rezervor. Cantitatea de benzintrimis spre injector depinde de forma impulsuluiprimit. Acest sistem de alimentare oferea avantajerezultate din lipsa camerei de nivel constant, adifuzoarelor, a camerei de amestec propriu-zise,care n acest caz poate fi ncorporat chiar ncadrul colectorului de admisie [5]. Se estimeazc aceste perfecionri ale carburaiei au condus la

economii de combustibil de circa 6-10%.Schema din fig. 1.17 se refer la osoluie de carburator care vizeaz mbuntirea

Fig. 1.17. Soluie de carburaie mbuntit


11/14

13

amestecului i reducerea maldistribuiei [4, 5]. La sarcini pariale, clapeta superioar se dispune npoziia nchis, oblignd astfel amestecul s traverseze conducta lateral, ceea ce amelioreaz gradulsu de pregtire, att datorit unei prenclziri adecvate ct i datorit seciunilor transversale redusecare genereaz viteze mari de transport ale picturilor de benzin, mpiedicnd astfel depunerea lor pe perei. La accelerare sau lafuncionarea n regim de sarcini i turaii ridicate, impunndu-sembuntirea umplerii i creterea puterii motorului, clapeta superioar se deschide, amestecultrecnd astfel direct spre cilindri.

Trebuie ns menionat c, n ciuda tuturor strdaniilor depuse de constructori n aceastdirecie, problemele expuse nu au putut fi rezolvate corespunztor, cerinele actuale putnd fi atinse

doar prin injecia combustibilului, asistat electronic.

1.3 PREMISE ALE ALIMENTRII MOTORULUI CU APRINDERE PRIN SCNTEIEPRIN INJECIE DE BENZIN

Alimentarea prin injecie de benzin constituie una dintre cile eficiente de mbuntire afuncionrii motorului cu aprindere prin scnteie att din punctul de vedere al indicilor economici,ct i din punct de vedere al reducerii polurii atmosferei. Fa de instalaiile cu carburator, undeformarea amestecului se baza pe principiul vaporizrii combustibilului, injecia combustibilului, aacum s-a artat, presupune pulverizarea acestuia, ceea ce atrage o serie de consecine favorabile curol n mbuntirea randamentului global al motorului.

Din acest punct de vedere, injecia de benzin trebuie s egaleze n primul rnd

performanele obinute la formarea amestecului cu mai multe carburatoare sau cu carburatoaremultiple, cu alte cuvinte s asigure o pulverizare superioar n orice regim de sarcin i de turaie, nspecial la sarcini i turaii reduse, precum i o distribuie mai uniform a amestecului ntre cilindriimotorului, nsoit de o umplere mai eficient a cilindrilor cu ncrctur proaspt. Practica adovedit c utilizarea injeciei de benzin nu se limiteaz numai la aceste criterii, ea atrgnd i alteavantaje.

n raport cu motorul cu aprindere prin comprimare, la motorul cu aprindere prin scnteieinjecia de benzin se poate practica att n interiorul cilindrului, ct i n exteriorul su, ncolectorul sau n galeria de admisie. La injecia n interiorul cilindrului, fiecare cilindru se vaalimenta independent, pe cnd la injecia n exterior apare i posibilitatea utilizrii injeciei comune,n colectorul de admisie, soluie care prezint multe apropieri fa de formarea amestecului printr-uncarburator multiplu. Injecia n exterior, aferent fiecrui cilindru se poate face n faa supapei deadmisie (n poarta supapei) sau n colectorul de admisie, variant care simplific construciachiulasei dar care nu asigur acelai grad de omogenitate a amestecului. Soluiile de alimentare

individual, n exteriorul i n interiorul cilindrului se prezint n fig. 1.18.a i 1.18.b. n acest modse anuleaz practic maldistribuia amestecului.

Fig. 1.18. Soluii de alimentare individual prin injecie de benzin


12/14

14

Poziionarea injectorului n cazul injeciei n colector sau n poarta supapei de admisie seindic n fig. 1.19.

Pe de alt parte dozarea precis a combustibilului pentru orice regim funcional, evitnddozajele inutil mbogite, permite reducerea, global, cu aproximativ 10,...,15% a consumului.

n cazul regimurilor tranzitorii, diminuarea consumului de combustibil este mult mai mare,deoarece sistemul de injecie urmrete foarte precis modificrile rapide ale dozelor ciclice; seinjecteaz astfel cantitile strict necesare, eliminnd fenomenele inerionale ce apar la carburatoarei mresc inutil consumul de combustibil. n cazul regimului de mers n gol forat se anuleazcomplet i sigur debitul de combustibil.

Fig. 1.19. Poziionarea injectorului n poarta supapei de admisie (A),respectiv n colectorul de admisie (B)

Relund ideea anterioar, introducerea injeciei de benzin antreneaz i alte avantaje, ntrecare creterea puterii motorului cu pn la 20%, reducerea emisiilor poluante, flexibilitatea maimare a motorului la trecerea de la un regim la altul .a.

Sistemele actuale de injecie prezint o mare precizie i n acelai timp siguran nexploatare ; aceste caracteristici sunt asigurate pe de o parte de elementele mecanice simple dincomponena lor, iar pe de alt parte de comenzile electronice de care dispun, aspecte care le-audistanat mult timp de cele aferente motoarelor Diesel.

Fig. 1.20. Injector electromagnetic

Considernd pentru un motorcu aprindere prin scnteie, n patrutimpi, un regim de funcionare de6000 rpm, durata disponibil pentruinjectarea benzinei este de 5 s. n

regim de mers n gol cantitatea debenzin injectat este de aproximativ25% din cea maxim, necesitnd1,25 s n vederea injectrii. Esteevident c durate att de scurte nupot fi obinute cu elemente mecanicesimple. Din acest motiv se folosescinjectoare realizate principial subforma unor supape cu solenoizi, aacum se exemplific n fig. 1.20, lacare supapa este meninut n poziienchis de un resort, comanda sa

fiind realizat prin intermediul solenoidului care primete impulsul necesar de la blocul electronic al

sistemului.Una dintre facilitile constructive i funcionale care apare n cazul injeciei de benzin,pus n eviden prin multiple experimente, deriv din faptul c momentul nceputului injeciei nu


13/14

15

trebuie s coincid neaprat cu momentul des-chiderii supapei de admisie. Aceast facilitate oferposibilitatea suprimrii funciei de distribuie a impulsurilor de deschidere a injectoarelor, ceea cepermite conectarea, de multe ori, din punct de vedere electric, a tuturor injectoarelor ntr-un singurgrup. n acest mod se pot folosi durate maimari pentru impulsuri, ceea ce confer o mai mareprecizie comenzilor, n timp ce dinamica injectorului este mai favorabil. Spre exemplificare, n fig.1.21. se indic, pentru un motor cu patru cilindri, schema de conectare a dou grupe de cte douinjectoare comandate prin intermediul unui

Fig. 1.21. Schema de conectare a injectoarelor n dougrupe

trigger de ctre dou generatoare deimpulsuri [5, 65].

ntr-o ncercare de sistematizare,introducerea i utilizarea sistemelor dealimentare prin injecie de benzin, poateasigura motorului cu aprindere prinscnteie o serie de avantaje, reluate pe scurtn cele ce urmeaz.

Astfel, pulverizarea foarte fin acombustibilului asigur, chiar la regimuri desarcini i turaii reduse, o funcionare mai bun a motorului, precum i o pornire larece mai facil.

n acelai timp, injecia de benzinofer o distribuie mai uniform a

combustibilului ntre cilindri, reducnddrastic maldistribuia, mai ales n cazulalimentrii lor individuale, ceea ceconstituie o cale important de mbuntirea performanelor motorului. Reducndu-seabaterile de la valoarea medie a dozajului,

apare n acelai timp posibilitatea utilizrii unor dozaje mai srace, precum i a unor combustibili cucifre octanice mai reduse

La injecia de benzin se realizeaz o cretere a coeficientului de umplere, datoritmicorrii rezistenelor gazodinamice a canalizaiilor de admisie i a reducerii prenclziriincrcturii proaspete. Creterea coeficientului de umplere cu valori cuprinse ntre 8,,10% estedeterminat n primul rnd de eliminarea difuzorului carburatorului a crui seciune reprezint oimportant surs de rezistene gazodinamice. n al doilea rnd, aa cum s-a artat, pulverizarea fina combustibilului, nu mai justific prezena petei calde din colectorul de admisie, ceea ce

diminueaz pierderea termic. Astfel, prin reducerea temperaturii ncrcturii proaspete se mretedensitatea ei i implicit cantitatea de amestec ptruns n cilindru. Mai mult dect att, dac injeciaare loc n interiorul cilindrului, n locul vaporilor de combustibil prezeni n amestec, n cursa deadmisie poate ptrunde n cilindru o cantitate suplimentar de aer.

Lipsa de nclzire a ncrcturii proaspete, rcirea suplimentar a amestecului i a pereilorcamerei de ardere n cazul injeciei directe, precum i distribuia mai uniform a amestecului ntrecilindri, asigur posibilitatea creterii raportului de comprimare cu pn la o unitate.

Particularitile injeciei de benzin pot conduce la o cretere a puterii motorului n medie cu10,,15%, de asemenea, a cuplului motor. n acelai timp, funcionarea cu dozaje mai srace, precum i utilizarea unor rapoarte de comprimare mai mari, pot reduce consumul specific decombustibil. Funcionarea n cea mai mare a timpului cu dozaje mai srace (= 1,11,3) reduce, negal msur, coninutul de emisii pentru toi produii poluani. Creterea economiei de benzinderiv i din faptul c la decelerare sau la regim de mers n gol forat ntreruperea alimentrii se face

prompt. n acelai timp, pulverizarea foarte bun la sarcini reduse permite o mrire a coeficientuluide exces de aer, fr o funcionare anormal a motorului, ceea ce constituie premisele utilizrii unuiamestec economic. Prin injecie de benzin se poate forma n cilindrul motorului un amestec


14/14

16

stratificat, obinndu-se astfel, alturi de alte avantaje, o cretere suplimentar a coeficientului deexces de aer.

Pe de alt parte, injecia de benzin previne formarea peliculei de combustibil n colectorulde admisie, aspect care concur evident la mbuntirea economicitii motorului; n acelai timp,se reduce pe aceast cale i uzura cilindrilor.

Din punct de vedere constructiv se apreciaz c sistemele de injecie a benzinei reducnlimea total a grupului moto-propulsor, contribuind astfel la reducerea volumuluicompartimentului energetic al automobilului.

Nu n ultimul rnd, generalizarea sistemelor de injecie a benzinei confer automobilului o

adaptabilitate mai bun la traciune, determinat de accelerarea mai rapid i de funcionarea maiuniform a motorului n acest regim; n aceste condiii conducerea automobilului devine mai sigur,mai comod i mai plcut.

Este posibil ca fiecare dintre avantajele injeciei de benzin, privit individual s reprezinteun efect redus; practica a demonstrat ns c totalitatea avantajelor trecute n revist conduce la unefect global important care a impus acest procedeu de alimentare, astfel nct costul mai ridicat alinstalaiei, complexitatea ei i ntreinerea care necesit un nivel de pregtire profesional mairidicat, nu mai reprezint la ora actual dezavantaje [3, 4, 5, 8, 13, 20, 26, 32, 35, 65, 67].

1.4. CONDIII FUNCIONALE ALE SISTEMELOR DE ALIMENTARE PRININJECIE DE BENZIN

n cazul sistemelor de alimentare prin injecie de benzin, dispozitivul de pulverizarereprezint o unitate separat, compus dintr-o pomp de alimentare cu combustibil i unpulverizator, care, uneori include i un circuit suplimentar de aer.

Presiunile de lucru ale pulverizatoarelor au valori cu mult mai mici dect n cazulmotoarelor cu aprindere prin comprimare, n special cele moderne.

Din punct de vedere al modului de realizare a reglajului sarcinii, n locul modificriicantitii de amestec n cazul carburatoarelor, la sistemele de injecie a benzinei se acioneazasupra cantitii de aer, de asemenea, prin intermediul unei clapete obturatoare.

Dozarea cantitativ corect a combustibilului n aerul aspirat necesit n cazul injeciei debenzin dispozitive de reglaj speciale i relativ complexe. Din punct de vedere al reglajului s-auutilizat, principial, trei procedee diferite i anume,

reglajul debitului de combustibil n funcie de poziia clapetei de admisie a aerului i deturaie;

reglajul debitului de combustibil n funcie de depresiunea din poarta supapei deadmisie i de turaie;

reglajul debitului de combustibil n funcie de debitul de aer aspirat.Pe lng aceste reglaje principale se practic o serie ntreag de reglaje secundare, care se

introduc sub forma unor corecii referitor la presiunea barometric, temperatura aerului, temperaturalichidului de rcire, temperatura uleiului, mbogirea la plin sarcin, mbogirea la mersul n gol,regimul de pornire la rece, regimurile de accelerare i mers n gol .a. [3, 66, 67].

Date post:	08-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	costel-podaru
View:	218 times
Download:	0 times

1.Cap.1. Elemente Privind Formarea Amestecului La Motorul Cu Aprindere Pri

Documents