Distribuia variabil1. Introducerenc din secolul XIX au fost folosite astfel de sisteme la motoarele cu aburi, prin anii 1920 soluia a fost adoptat la unele motoare de aviaie, abia la sfritul anilor 1960 fiind brevetat primul sistem funcional capabil de a modifica nlimea de deschidere a supapelor n timpul funcionarii motorului. Circulaia gazelor n motoarele cu 4 timpi este controlat de supape acionate n cvasitotalitatea cazurilor de arborii cu came. Profilul, poziia i dimensiunea camelor determin nlimea de ridicare a supapelor i momentul n care ncepe deschiderea acestora, asigurnd n acest fel funcionarea optim a motorului la un anumit regim. Utiliznd mecanismele de variere a parametrilor menionai se obine un domeniu de funcionare optimizat extins contribuind la creterea performanelor i reducerea consumului i a emisiilor poluante. Motoarele cu mai mult de 2 supape pe cilindru, de exemplu, au elasticitate redus dar acest dezavantaj poate fi parial compensat prin utilizarea distribuiei variabile. La turaii ridicate ale motorului, o ntrziere mai mare a nchiderii supapei de admisie asigur o umplere mai bun a cilindrilor, ns aceeai ntrziere determin o funcionare defectuoas la ralanti i n regimuri de turaii sczute, cnd o parte din amestecul carburant aspirat este suflat napoi n admisie. n cazul motoarelor destinate competiiilor optimizarea distribuiei se face pentru regimurile de turaii ridicate i din aceast cauz nu pot menine o turaie de mers n gol normal.

2. Descriere, tipuri constructiveSistemele de distribuie variabil sunt capabile s modifice momentul, durata i nlimea de deschidere a supapelor (una sau mai multe dintre acestea, n diferite combinaii) n timpul funcionrii motorului. n general, modificarea momentului deschiderii supapei este realizat prin intercalarea unui dispozitiv hidraulic ntre pinionul de acionare i arborele cu came, acesta fiind capabil s modifice poziia relativ a celor dou repere, n trepte (doua sau chiar trei n cazul VANOS - BMW) sau continuu. Variatorul folosete presiunea uleiului din sistemul de ungere al motorului care este dirijat printr-o electrovalv comandat la rndul su de unitatea de control motor (ECU) i poate fi montat fie pe arborele care comand supapele de admisie fie att pe acesta ct i pe cel de evacuare. Strategia de funcionare ia n calcul n principal turaia i sarcina motorului. Soluiile tehnice difer de la un constructor la altul, existnd variante care utilizeaz came multiple cu profile diferite i comut ntre acestea, fiind de menionat aici VTEC introdus de Honda n 1989 i MIVEC-Mitsubishi, 1992. Profilul diferit al camelor are avantajul de a avea unul destinat funcionrii line, cu emisii reduse la regimuri de turaie joas, i unul agresiv menit s asigure maximum de putere la turaii ridicate. O soluie deosebit se ntlnete la unele motoare Ferrari care dispun de came cu profiluri tridimensionale i la care arborele cu came se deplaseaz axial, astfel modificndu-se lobul urmrit de culbutor.1

Sistemul Valvetronic BMW a eliminat necesitatea clapetei de acceleraie asigurnd modificarea nlimii de deschidere a supapelor de admisie ntre 0 i maxim i permind, n asociere cu VANOS dublu, mbuntirea cu 10% att a performanelor ct i a consumului de carburant conform datelor furnizate de productor. Funcionarea sistemului Valvetronic este bazat pe modificarea cu ajutorul unui motor electric (6) a poziiei punctului de reazem (5) al prghiei suplimentare (4) intercalat ntre cam (1) i culbutor (2). n figura de mai jos este reprezentat sistemul BMW-Valvetronic cu nlimea de ridicare a supepelor minima (A) i maxima (B). ntre acestea exist practic o infinitate de poziii intermediare de ridicare a supelor.

MultiAir. Cea mai nou variant pentru distribuia variabil De-a lungul timpului s-au fcut studii pentru eliminarea arborilor cu came i acionarea prin alte metode a supapelor. ncercrile de a aciona electromagnetic supapele ar impune trecerea instalaiilor electrice ale autovehiculelor la tensiuni superioare (42 V) din cauza puterilor mari ale electromagneilor, aprnd probleme de incompatibilitate cu o sumedenie de echipamente. n prezent, la motoarele de Formula 1, deschiderea supapelor se face prin arbori cu came (obligaie regulamentar) ns readucerea supapelor n poziia nchis este realizat pneumatic i nu cu arc. Fiat este primul constructor care a introdus n producia de serie un motor la care acionarea supapelor de admisie este realizat fr utilizarea unui arbore cu came. Acest sistem, denumit Multiair, a fost introdus n anul 2009 pe modelul Alfa-Romeo Mito. Acesta are un arbore cu came (1) pentru acionarea supapelor de evacuare (2), prevzut n plus cu cte o cam (3) care, printr-un mecanism hidraulic, acioneaz fiecare pereche de supape de admisie (5) ale unui cilindru. Deschiderea acestora este controlat electronic, urmrind fidel profilul camei atunci cnd electrovalva (8) este nchis. Fiind posibil obinerea unor nlimi de ridicare a supapelor variabile, de la 0 la ridicarea maxim (ca i n cazul Valvetronic), nici motoarele MultiAir nu au clapet de acceleraie. Este posibil de asemenea realizarea unor momente de deschidere i nchidere ale supapelor diferite ntre limitele ridicrii camei.

2

Funcionarea sistemului se bazeaz pe existena unei came (3) pe arborele de distribuie (1) al supapelor de evacuare (4). Prin antrenarea pompei (9), aceast cam genereaz presiune hidraulic transmis n sistemul de acionare a supapelor de admisie care poate direciona uleiul sub presiune prin intermediul electrovalvei (8) pentru acionarea supapelor de admisie n sensul deschiderii sau nchiderii. n cazul n care presiunea uleiului nu este utilizat n timpul generrii sale de ctre cam, ea va fi stocat de ctre acumulatorul hidraulic (10), de unde va putea fi utilizat pentru acionarea supapelor chiar i dup ce s-a ncheiat aciunea camei (3) asupra pompei (9).

Sistemul Valvetronic ce echipeaz noile motoare cu patru cilindri a firmei BMW a aprut pe pia n luna iunie a anului 2001, o dat cu lansarea modelului 316ti Compact. Caracteristica notabil a motorului, sistemul Valvetronic, face din aceasta primul motor din lume fara obturator, funcia sa fiind inlocuit de ridicarea variabil a supapelor de admisie.Aceast inovaie reprezint un salt n istoria motoarelor cu ardere intern, comparabil, ca semnificaie, cu trecerea de la carburator la sistemul de injecie , de la managementul mecanic al motorului , la cel electronic.Avantajul const in reducerea semnificativ a consumului de combustibil,combinat cu o scdere a emisiilor poluante, precum si un rspuns mai bun al motorului. Pan acum, procesul de control al distribuiei gazelor unui motor cu aprindere comandat a fost un compromis intre putere i cuplu,pe de o parte, i consum de combustibil, emisii i confort, pe de alt parte.Comanda variabil a supapelor a culminat cu sistemul Vanos, produs de BMW, ca cea mai sofisticat tehnologie de acest tip, care reduce compromisul la minimum, dar nu poate furniza o soluie complet i multilateral. Aceasta deoarece clapeta obturatoatre (clapeta de aer) face imposibila reducerea consumului peste o anumit limit, pentru ca se obstrucioneaz admisia liber a aerului n motor, pentru o gam larg de regimuri de funcionare. Pentru a recapitula acest aspect, amintim c obturatorul controleaz sarcina motorului. Fr obturator, motorul ar funciona la sarcin maxim. Atunci cnd clapeta de aer nu este complet deschis, se produce o scdere de putere i o cretere de consum, datorat rezistenei gazodinamice3

3. SISTEMUL VALVETRONIC

introduse de obturator. Dei Vanos este capabil sa regleze momentele de deschidere i nchidere ale supapelor, aceasta opiune de control a motorului are unele limite.

Fig. 1. Schema de principiu al sitemului Valvetronic Specialitii de la BMW au reuit s obin efectul produs de obturator prin nlocuirea acestuia cu un sistem de ridicare variabil a supapei de admisie, crend astfel primul sistem de distribuie variabil total, utilizabil la un automobil de serie. Denumit Valvetronic, sistemul are la baz distribuia variabil Vanos, care se bucur deja de succes pe pia. Acum, sistemul adiional de ridicare variabil a supapei de admisie ajusteaz aciunea efectiv a camei i, n consecin, aria orificiului oferit de supapa de admisie i durata de deschidere, funcie de cerinele specificate implicate. Reducerea consumului de combustibil, realizat de conceptul de control al sarcinii fr obturator, este de aproixmativ 10%, conform ciclului EU, i de cel puin 10%, n condiii normale de conducere.Economia crete cu atat mai mult cu cat oferul utilizeaza motorul la sarcini i turaii reduse. Potenialul oderit de Valvetronic este mult mai mare dect la alte sisteme de distribuie variabil. n principiu, Valvetronic este format din urmtoarele componente: arborele de distribuie al supapelor de admisie, opt prghii intermediare i un arbore excentric. Acest modul preasamblat este plasat n chiulas. Graie Valvetronic, arborele de distribuie nu acioneaza direct asupra culbutorilor, ci prin intermediul unei prghii intermediare. Spre deosebire de culbutori, care sunt poziionai orizontal sub arborele de distribuie, prghiile intermediare sunt aezate vertical, lng arborele de distribuie. Ele sunt prevzute, n partea de mijloc, cu o rol care urmrete profilul camei. Partea de jos a acestora se sprijin pe rola culbutorului, iar cea de sus pe un arbore excentric, tot prin intermediul unei role.

4. FUNCIONAREA VALVETRONIC

4

Fig. 2. Succesiunea etapelor de concepere a sistemului Cnd arborele de distribuie se rotete, prghia intermediar se mic asemeni unui pendul. Pentru a converti aceast micare orizontal ntr-una vertical, prghia are un contur cu o form complex, comparabil, la prima vedere, cu un bumerang; jumtatea liniei de contur se mic paralel cu colbutorul, cealalt jumatate este sub un mic unghi. Numai cnd partea nclinat a conturului acioneaz asupra rolei culburatorului, apsandu-l n jos n timpul procesului, supapa de admisie se deschide. Datorit raportului de transmisie a parghiei, numai jumtate din conturul ntregului bumerang este sesizat de ctre culbutor. Punctul de nceput i cel de sfarit al acestei jumti este determinat de punctul de pivotare al prghiei. Aici intr n rol arborele excentric, comandat de un electromotor.

Fig. 3. Electromotorul de actionare a sectorului dinat Atunci cnd preseaz pe rola superioar a prghiei intermediare spre arborele de distribuie, punctul de pivotare i, corespunztor, zona efectiv a conturului bumerangului se schimb n consecin. Aceasta nseamn c nalimea de ridicare a supapei de admisie poate varia ntre poziia nchis (doar teoretic) i poziia de deschidere maxim, acesta fiind principiul de baza al sistemului Valvetronic. nalimea de ridicare a supapei variaz ntre 0 i 9,7 mm. Motorul electric care regleaz arborele excentric, prin intermediul unui angrenaj melcat, are nevoie de doar 300 de milisecunde pentru a se mica de la pozoia de ridicare minum la cea maxim. n plus, exist i posibilitatea sistemului Vanos, de a roti arborii de distribuie ai supapelor de admisie i ai celor de evacuare ntr-un interval de regaj de 60 de grade RAC.

5

Fig. 4. Cursa supapei Pentru realizarea reglajelor sunt necesare sisteme de control extrem de puternice. De aceea, Valvetronic are propriul su computer, conectat cu unitatea central a motorului, ambele nsumnd o capacitate de 1,6 Mb. Toate prile n micare ale sistemului de comand a supapelor sunt optimizate pentru a se reduce masa total la 82 grame pentru fiecare supap, stabilind, n acelai timp, un record n materie de friciune, prin utilizarea rolelor. Valvetronic nu operez numai cu precizia unui ceasornic, ci este fabricat i cu aceast precizie. Prghiile intermediare sunt turnate printr-un proces special i apoi prelucrate cu o pricizie ntlnit pn acum doar n fabricarea sistemelor de injecie ale motoarelor diesel. Astfel, forma particular a prghieiconturul bumerangului- este finisat cu o precizie de 8 miimi de milimetru. Un alt avantaj al Valvetronic este ca ofer un consum de combustibil comparabil cu cel obinut de motoarele pe benzin cu injecie direct, dar fr compromisuri n termeni de emisie. Din acest motiv nu reclam tehnologia de management a emisiilor poluante, ca motoarele cu injecie direct. Un alt avantaj este ca motorul cu Valvetronic nu necesit combustibil fr sulf, ca motoarele cu injecie direct, i atinge nivele nalte de economicitate, utiliznd toata gama de cifre octanice existent. n afar de aceste remarcabile beneficii n termeni de economie de combustibil, conceptul Valvetronic ofer i alte avantaje: -pornire excelent la rece ; -mers linitit al motorului ; -un rspuns direct i spontan niciodat atins pan n prezent. Aceste beneficii sunt atribute ale caracteristicilor fundamentale ale noii tehnologii BMW: la sarcini pariale, motorul Valvetronic lucreaz cu ridicri ale supapei de admisie relativ mici, de aproximativ 0,5-2 mm. Cnd ridicarea supapei este att de mic, combustibilul intr n camera de ardere printr-un orificiu ngust, permind (numai datorit viteyei de curgere) ca amestecul aer / combustibil s se atomizeze n mod ideal, chiar i n cazul motorului rece. Pulverizarea fin a combustibilului este, de asemenea, condiia necesara pentru o aprindere i o ardere rapida i eficace. n plus exist i avantajul mersului linitit la sarcini pariale, deoarece supapele de mic uor n aceste condiii. nc un avantaj este spontaneitatea cu care raspunde motorul cnd oferul apas acceleraia. Aceasta se datoreaz faptului c managementul sarcinii motorului se realizeaz chiar la nivelul camerei de ardere, eliminndu-se ntrzierea ntre momentul apasrii acceleraiei i rspunsul motorului.6

5. AVANTAJE DECISIVE

Fig. 5. Diagrama de moment Noul motor de patru cilindri produs de BMW impune un standard i pantru comportamentul la sarcin total, furniznd astfel performane dinamice i caracteristici neatinse pn n prezent. Astfel, puterea motorului de 1.81, care va echipa modelul 316ti, este de 85 kW la 5500 rpm, iar cuplul este de 175Nm la 3750 rpm. Cel puin 90% din valoarea cuplului este disponibil ntr-un interval de turaii de 3000 rpm. 6. MOTOR N NTREGIME NOU Nu numai chiulasa, dar i ntregul motor are un design total nou, avnd o gam larg de caracteristici speciale , n scopul reducerii consumului i creterii fiabilitii. Blocul motorului este fabricat din aluminiu , prin turnare sub presiune,ceea ce permite o reducere a grosimii pereilor i o scadere a masei. ntre carter i baia de ulei exist un cadru care conine cei doi arboride echilibrare, precum i pompa de ulei, amplasat dedesubt. Aceasta configuraie face ca ntregul mecanism motor s fie compact i stabil, reducnd astfel transmiterea vibraiilor ctre alte componente. Toate reperele auxiliare sunt fixate direct pe blocul motor, prin intermediul uruburilor,fr s mai fie necesare suporturi. Depresiunea necesar funcionrii servofrnei, furnizat de obturator la motoarele convenionale, este generet, n acest caz, de o pomp de vacuum, dispus la captul axei cu came a supapelor de evacuare. Motorul este totui prevzut cu un tip de obturator, ns acesta ndeplinete numai funcii de diagnosticare i de ventilaie a rezervorului de combustibil. n condiii normale de funcionare, obturatorul rmne deschis la maximim. Ca la toate motoareleBMW, arborii de distribuie sunt antrenai prin intermediul unui lan ce nu necesit ntreinere pe parcursul ntregii durate de serviciu a motorului.

7

Fig. 6. Distributie cu lan specific BMW Orificiile pentru lichidul de rcire, din jurul cmilor de cilindri, permit aplicarea unui nou concept de curgere a fluidului, cu numai un sfert din rezistena la curgere uzuala. Astfel, nu exist circulaie forata a lichidului de rcire prin blocul motor, aceasta fiind asigurat numai de diferena de presiune. Ca rezultat, pompa de ap este numai jumtate ca mrime dect uan convenional, iar puterea absorbit este sczut cu 60%. Pompa de ap, dispus pe blocul motor, n partea de ieire a evacurii, are acionare comun cu pompa servodireciei i livreaz lichid de rcire direct ctre chiulas. La chiulas, lichidul de rcire curge mai nti ctre punctele cele mai fierbini din zona supapelor de evacuare i apoi ctre cele de admisie. Avantajul procesului de curgere este excelenta eficien a rcirii, cu temperaturi maxime prin chiulas cu aproximativ 60 de grade mai reduse dect la un motor cu lichidul de rcire curgnd longitudinal de la un capt la cellalt. Marele avantaj const n reducerea consumului de combustibil, datorat micorarii puterii necesar acionrii pompei, i un control mai bun al detonaiei,datorat rcirii mai bune a chiulasei. Dispunerea pompei de lichid i a celei pentru servodirecie , permindu-i s funcioneze cu un consum de putere mai redus.

7. TEHNOLOGIE AVANSAT PENTRU COMPONENTE

Noul motor BMW ofer ultimele realizri tehnologice i pentru celelalte componente ale sale. Computerul de bord este un microprocesor de baz al sistemului , care controleaz aprinderea , injecia de combustibil , senzorul de oxigen si alte funcii auxiliare. Acesta aprvizioneaz cu date de ieire un computer de bord prevazut cu un ecran pentru a vizualiza informaii despre consumul mediu de combustibil , distanta care poate fi parcurs cu combustibilul din rezervor , viteza medie , temperatura exterioar si altele.

Fig. 7. Sistemul de management al motorului DME monitorizeaz n permanen factori cum ar fi temperatura motorului , viteza , cantitate de aer introdus n motor , compoziia gazelor arse i chiar altitudinea. DME analizeaz parametrii motorului de sute de ori pe secund pentru a obine maximul de performan si eficien. DME are un program de autoprotejare n eventualitatea unei erori electrice.De asemenea este prevzut cu OBD (on board diagnostic). Cele dou sarcini principale ale DME sunt:8

- Injectarea unei doze optime de combustibil; - A da scnteia la timp. Pentru a putea fi posibile aceaste dou condiii sistemul trebuie s tie exact parametrii motorului. DME trebuie s se bazeze pe trei lucruri: - ct aer patrunde n camera de ardere; - poziia clapetei; - turaia motorului. Folosind informaia despre ct aer ptrunde n camera de ardere , DME folosete o diagam de consum care determin timpul ct trebuie s stea deschis injectorul in timpul unui ciclu de funcionare pentru a injecta doza optim de combustibil. Pe toat durata admisiei , grosimea jetului de combustibil este modificat (reglat) i de informaiile pe care le d senzorul de oxigen , care este plasat n colectorul de evacuare i determin concentraia de oxigen din gazele arse. n cazul unei defeciuni electrice , DME se poate reconfigura de unul singur prin devierea problemei. Nucleul unui DME este microprocesorul care execut aproximativ dou zeci de milioane de operaii pe secund. Microprocesoarele sunt proiectate pentru o durat de viaa de cel puin o sut cincezeci de mii de ore de funcionare , n comparaie cu un automobil n omparaie cu un automobil care are aproximativ patru mii de ore de funcionare. Iat doar cteva dintre aceste componente i caracteristicele lor principale : -control al detonaiei pentru benzine cu cifra octanic cuprins ntre 87 i 99 ; -sistem de aprindere fr ntreinere ; -supape cu compensare hidraulic a jocului i lan de distribuie fr ntreinere; -filtrul de ulei se schimb prin partea de sus a motorului ; -indicatorul service care avertizeaz asupra intervalelor de service n funcie de regimurile n care a fost folosit motorul ; -arbori de echilibrare pentru eliminarea vibraiilor ; -volant cu doua mase pentru un mers linitital motorului, mai ales la ralanti ; -arbori de distribuie prevazui cu lagare cu role, pentru reducerea la maximim a frecrilor i scderea consumului de combustibil ; -precatalizatoare dispuse pe galeriile de evacuare, pentru reducerea emisiilor poluante ; -motorul poate fi adaptat s utilizeze hidrogen drept combustibil.

8. PARIU CTIGATNoua generatie de motoare BMW este prima pentru care toate componentele au fost proiectate i construite printr-un proces digital tridimensional. Acesta furnizeaz o enorm mbuntire a eficienei, graie combinaiei dintre simulri, variaia parametrilor, realizarea cu prototipuri, stabilirea cu grij a dimensiunilor i similarea procesului de asamblare. n domeniul de utilizare relevant, Valvetronic reduce consumul de combustibil cu cel puin 10%. Datorit celor 115 CP ai motorului, BMW 316ti atinge o vitez maxim de 210 km/h i nregistreaz un consum combinat (conform normelor EU) de 6,9 l/100 km, cu 0,7 l mai puin dect predecesorul su i cu 1 l mai mai puin dect ceilali competitoridin clasa sa. Valvetronic este, deasemenea , cea mai semnificativ i mai remarcabil tehnologie folosit de BMW pentru atingerea viitoarelor cerine privind economia de combustibil ale UE , care impun o reducere a consumului de combustibil la 140 grame de CO2 pe km, pn n anul 2008. Pentru a oferi ct mai multor posesori de autoturisme BMW avantajele Valvetronic, motoarele cu 8 i 12 cilindri vor fi deasemenea convertite la noua tehnologie, pn n 2002. Aceasta reflect filisofia BMW de a furniza cele mai avansate i competitive tehnologii nu numai pentru cateva modele produse n9

serie mic, ci i introducerea acestor noii tehnologii, ct mai repede posibil, pe toate pieele de pe glob. Aceasta schimbare de generaie a motoarelor reprezint cel mai mare din istoria firmei BMW.

II. Motorul rotativ10

1. Prezentare generalMotorul rotativ este un motor obinuit, exact ca cel de pe orice main, dar construcia i funcionarea lui este complet diferit de cea a motorului convenional. ntr-un motor cu piston, acelai volum (cilindrul), face pe rnd 4 operaii diferite: admisia, compresia, aprinderea i evacuarea. ntr-un motor rotativ, toate aceste operaii sunt fcute n paralel, fiecare n camere ei, datorit variaiei de volum a camerei, determinat de rotirea rotorului. Exact ca un motor cu piston, motorul rotativ folosete puterea dezvoltat de arderea amestecului aer-combustibil. ntr-un motor cu piston, presiunea dezvoltat de arderea combustibilului, foreaz micarea oscilatorie a pistonului, care este transformat n micare de rotaie de arborele cotit. La motorul rotativ, presiunea de combustie, este dezvoltat ntre camer, ntre rotor i peretele cilindrului, determinnd rotirea acestuia. Rotorul urmeaz o cale ce seamn cu ceva creat cu un spirograf. Aceast traiectorie i permite rotorului s menina un contact permanent cu pereii cilindrului, crend 3 camere separate, al cror volum se modific n timpul unei rotaii complete a motorului. Aceast modificare de volum, aduce aer i combustibil n motor, l comprim, utilizeaz energia gazelor i n final le evacueaz. Motorul rotativ, are de asemenea, exact ca un motor cu piston, nevoie de un sistem de alimentare i de unul de aprindere. Motorul rotativ a fost inventat de Dr. Felix Wankel n 1924, primul brevet fiind obinut n 1929 (DRP 507 584). Din acest motiv, acest motor mai este numit i Motor Wankel sau Motor Rotativ Wankel.

2. Pri componenteAa, cum se poate observa i n figur, rotorul, are 3 fee convexe, fiecare dintre ele comportndu-se ca un piston. Fiecare fa a rotorului, are o adncitur pentru a mri "cilindreea" motorului, permind mai mult spaiu pentru amestecul aer-combustibil. La vrful (marginea) fiecrei fee, o plcu de metal izoleaz camerele formate de rotor ntre ele. Aceast plcu poate fi considerat a fi corespondentul segmenilor de la motorul cu piston. De asemenea exist inele de oel de fiecare parte a rotorului, pentru a sigila marginile camerei de ardere.11

Rotorul are la interior o parte dinat. Aceti dini se angreneaz cu dinii de pe arborele fixat n cilindru. Aceti dini determin traiectoria i direcia rotorului. La trei rotaii ale arborelui de ieire, rotorul se rotete o singur dat.

Cilindrul

Forma cilindrului este oarecum oval (de fapt este epitrochoid). Aceast form a fost proiectat astfel nct cele 3 margini ale rotorului s fie n contact permanent cu cilindrul formnd cele 3 camere etane ale motorului. Fiecare zon a cilindrului este dedicat unui singur proces al motorului. Cele 4 seciuni sunt: -Admisie -Compresie -Ardere -Evacuare Orificiile de Admisie i Evacuare sunt dispuse n cilindru. Se c nu exist supape i c aceste orificii comunic direct

observ

Arborele de ieire

Arborele de ieire are camele dispuse excentric. Arborele de ieire are nite came excentrice, ceea ce nseamn c sunt excentrice fa de axul arborelui. Fiecare rotor se aeaz pe una din aceste came. Camele acioneaz asemntor cu arborele cotit al unui motor cu piston. Motorul nvrtindu-se n carcasa lui, apas pe aceste came. Cum camele sunt excentrice fa de axul de ieire, fora cu care acioneaz rotorul asupra camelor creeaz o for de rotaie n arbore, determinnd rotirea acestuia. Arborele are 2 came dispuse n pri opuse din considerente de echilibraj. Datorit micrii rotorului, ntotdeauna se folosesc minim 2 rotoare pe acelai arbore. Evident aceste rotoare se vor afla mereu n contrafaz pentru a se echilibra reciproc.

3. Principiul de funcionare Producerea puteriiMotorul rotativ utilizeaz ciclul de ardere n patru timpi, care este acelai cu cel al motorului cu piston n patru timpi. Dar la motorul rotativ acesta se petrece ntr-un mod total diferit.12

Inima motorului rotativ este rotorul. n mare se poate spune c este echivalentul pistonului de la motorul cu piston. Rotorul este montat pe o cam circular mare, pe arborele de ieire. Aceast cam este coaxial cu axul arborelui i acioneaz ca manivel la sistemul biel - manivel, dnd rotorului fora de rotaie necesar ca s nvrt arborele de ieire. Cum rotorul se rotete n interiorul carcasei, el mpinge cama arborelui de ieire, rotindu-se de trei ori la fiecare rotaie complet a rotorului. Cum rotorul se mic spre carcas, cele trei camere create de rotor i schimb dimensiunile. Aceast schimbare de dimensiune creeaz efectul de pompare. S urmrim fiecare din cele patru cicluri ale motorului privind poziia rotorului.

AdmisiaFaza de admisie, ncepe atunci cnd captul rotorului trece de galeria de admisie. n momentul n care orificiul de admisie este nspre camera, volumul camerei este aproape minim. n micarea sa rotorul trece de orificiul de evacuare, volumul camerei crete, trgnd amestec de aer/combustibil n interiorul camerei. Cnd vrful rotorului trece de galeria de admisie, acea camer este izolat i ncepe compresia.

Compresia

13

Pe msur ce rotorul i continu micarea n carcas, volumul camerei scade i amestecul aer/combustibil se comprim. n timpul stabilit faa rotorului ajunge n dreptul bujiilor, volumul camerei este din nou aproape de minim. n acest moment ncepe combustia

AprindereaCele mai multe motoare au dou bujii. Forma camerei de combustie este alungit, aa nct flacra s-ar mprtia" prea ncet dac ar avea doar o singur bujie. Cnd apare scnteia, amestecul aer-combustibil se aprinde, crescnd brusc presiunea i fornd rotorul s se mite. Presiunea combustiei forteaz rotorul s se nvrt n direcia n care crete volumul camerei. Gazele de ardere i continu expansiunea, fornd rotorul s se roteasc i genernd putere, pn cnd camera ajunge n dreptul galeriei de evacuare.

EvacuareaImediat ce marginea rotorului a trecut de galeria de evacuare, presiunea din camer este evacuat din motor. Pe msur ce rotorul i continu micarea, volumul camerei se micoreaz, fornd i gazele rmase s prseasc cilindrul. Cnd volumul camerei este aproape de minim, marginea rotorului trece de galeria de evacuare, izolnd-o i ciclul ncepe din nou. De subliniat este c fiecare din cele 3 camere formate de rotor lucreaz n paralel la o parte a ciclului. ntr-un ciclu complet, al motorului, vor fi 3 admisii, 3 compresii, 3 evacuri i cel mai important 3 combustii care vor dezvolta putere, dar cum unui ciclu complet i corespund 3 rotaii ale arborelui de ieire, nseamn c pentru fiecare explozie e o rotaie. Din acest punct de vedere randamentul motorului rotativ ar trebui s fie superior celui n 4 timpi, cu piston, care pentru o curs activ face 2 rotaii.

4. Avantaje i dezavantaje AvantajeMai puine pri n micare. Motorul rotativ are cu mult mai puine pri n micare dect un motor similar, n patru timpi, cu piston. Motorul c rotativ are trei pri principale n micare: cele dou rotoare i arborele de ieire. Chiar i cel mai simplu motor cu piston n patru timpi are cel puin 40 de pri n micare, printre care pistoanele, tije de acionare a supapelor, arborele cotit, supapele, arcurile supapelor, biele, curele de transmisie, pinioanele de distribuie i arborele cotit. Micorarea numrului i n definitiv a masei prilor n micare se poate traduce ntr-o siguran mai mare a motorului rotativ. Din acest motiv anumii constructori de avioane prefer motoarele rotative n locul celor cu piston. Mai lent. Deoarece viteza rotorului este de trei ori mai mic dect a arborelui de ieire, prile principale n miscare ale motorului cu rotor se mic mai ncet dect prile motorului cu piston. Aceasta contribuie de asemenea la creterea siguranei i fiabilitii motorului.

14

Uniformitate. Toate prile motorului rotativ se rotesc continuu ntr-o direcie, spre deosebire de schimbrile brute de direcie care se petrec ntr-un motor convenional, cum sunt pistoanele. Motoarele rotative sunt echilibrate intern cu contra-greuti care sunt defazate n aa fel nct s elimine orice vibraii. Eliberarea puterii la motoarele rotative este de asemenea mai uniform. Deoarece fiecare faz de combustie se petrece pe parcursul unei rotaii de 90 de grade a rotorului, i arborele de ieire efectueaz trei rotaii pentru fiecare rotaie a rotorului, fiecare faz a combustiei dureaz 270 grade din rotaia arborelui de ieire. Aceasta nseamn c un motor cu un singur rotor elibera puterea a trei ptrimi din durata ciclului de rotaie a arborelui de ieire. Comparat cu un motor cu un singur piston, n care combustia se petrece pe durata rotaiei de 180 grade la dou rotaii, sau doar pe o ptrime din fiecare rotaie a arborelui cotit (arborele de ieire al motorului cu piston)

DezavantajeExist cteva probleme ntlnite la proiectarea motoarelor rotative:

- n mod obinuit, este mult mai greu (dar nu imposibil) s realizezi un motor rotativ care s respecte condiiile de poluare actuale (din ce n ce mai restrictive). - Costurile de fabricaie pot s fie mai mari, n principal pentru c se fabric n serii mai mici dect motoarele cu piston. - n mod obinuit consum mai mult combustibil dect motoarele cu piston din cauz c randamentul termodinamic este micorat de forma prelung a camerei de combustie i de raportul de compresie mic.

5. Productori

Ford Motor Company ncepnd cu 1964 PSA Peugeot Citron. Compania a fost nfiinat n anul 1919.15

Compania geraman NSU - a produs prima main numit Prinz n anul 1960. Daimler-Benz Alfa-Romeo Mazda Mercedes Benz Volkswagen

III. Motoare hibride1. Realizri i tendine n propulsia hibrid a automobilelor Autovehiculele electrice hibride sunt prevzute att cu motor termic, ct i cu motor electric i pot fi realizate, aa cum s-a menionat anterior, n dou configuraii:16

configuraia n serie, la care nu exist legtur mecanic direct ntre motorul termin i transmisia mecanic. n acest caz, motorul termic antreneaz un generator, care asigur ncrcarea bateriei. Energia electric stocat de ctre baterie este foloisit pentru alimentarea motorului electric, care acioneaz transmisia mecanic a automobilului. Configuraia n serie a autovehiculelor hibride prezint avantajul faptului c motorul termic funcioneaz n regim constant de sarcin i turaie, ceea ce permite micorarea consumului su de combustibil i a emisiilor sale poluante. configuraia n paralel, la care att motorul termic ct i motorul electric pot aciona transmisia mecanic a automobilului. La aceast soluie constructiv, motorul electric este cuplat att cu motorul termic (prin intermediul unui ambreiaj electromagnetic), ct i cu transmisia mecanic, putnd fi utilizat i ca generator. Astfel, atunci cnd motorul termic propulseaz automobilul (deplasri interurbane), motorul electric este folosit ca generator, ncrcnd bateria. Pentru deplasarea n interiorul oraului se folosete energia bateriei, care alimenteaz motorul electric; n acest timp, motorul termic este decuplat de la motorul electric de ctre ambreiaj. Exist i autovehicule hibride, cum este cazul NISSAN Tino, organizate dup soluia n paralel, care sunt prevzute ns cu dou motoare electrice. Astfel, pe schema din fig. 1.77 se poate observa c motorul 3 este utilizat pentru propulsia autovehiculului, n timp ce motorul-generator 4, cuplat cu motorul termic 1, are att rolul de demaror, asigurnd pornirea motorului termic, ct i cel de generator, realiznd ncrcarea bateriei 5. Motorul termic este cuplat cu motorul electric prin intermediul ambreiajului 6; atunci cnd se utilizeaz propulsia electric, ambreiajul 6 decupleaz motorul termic de restul transmisiei. Fig. 1.77 Autovehicul hibrid n configuraie paralel, cu dou motoare electrice.

n fig. 1.78 este prezentat o soluie adoptat de ctre firma MITSUBISHI pentru realizarea unui autobuz hibrid. Acesta este realizat dup configuraia n serie, motorul cu aprindere prin comprimare 3, fiind utilizat pentru antrenarea generatorului 5. Convertizorul 4 are roluri multiple: asigur curentul alternativ necesar motoarelor de propulsie 6; controleaz procesul de ncrcare al bateriei 7; asigur curent continuu la tensiunea de 24 [V], necesar pentru alimentarea unor motoare suplimentare 2, destinate servodireciei i compresorului de aer. Autobuzul este prevzut cu un motor Diesel de 8200 [cm3], iar motoarele electrice de traciune au cte 150 [kW] fiecare. Bateria este de tipul cu ioni de litiu, asigurnd o tensiune de 648 [V]; aceasta este format din ase module, fiecare cu cte 30 de elemeni (3,617

[V/element]). Soluia adoptat a permis reducerea cu 70% a consumului de combustibil, n timp ce emisiile poluante s-au redus cu 50%.

Fig. 1.78. Autobuz hibrid MITSUBISHI Fuso 1-rezervor de aer; 2-motor electric auxiliar; 3-Motor Diesel; 4-convertizor cc-ca 5-generator; 6-motoare electrice de propulsie; 7-baterii n fig. 1.79.a este prezentat sistemul Hyperdrive, dezvoltat de ctre firma PAICE. El are dou moduri de operare i anume: deplasare urban i deplasare interurban. La deplasarea n ora, ambreiajul 3 este decuplat, motorul termic 1 este oprit, iar autovehiculul funcioneaz doar pe traciune electric (fig. 1.79.b), att timp ct gradul de descrcare al bateriei nu a atins 50%. La un grad de descrcare mai ridicat, motorul termic este pornit pentru a ncrca bateria, iar configuraia autovehiculului devine n serie (fig. 1.69.c). Motorul termic este meninut pornit pn cnd gradul de ncrcare al bateriei atinge 70%.

18

Fig. 1.79 Sistemul Hyperdrive al firmei PAICE a-schema de principiu; b,c-deplasarea urban; d,e-deplasare interurban; f-consumator de combustibil la deplasarea pe autostrad; 1-motor termic; 2-generator; 3-ambreiaj; 4-motor de traciune; 5-baterie; 6-bloc de comand; La deplasarea interurban, cu viteze mai mari (fig. 1.79.d), ambreiajul 3 este cuplat, iar autovehiculul este propulsat de ctre motorul termic, motorul electric nefiind utilizat. Pentru accelerare (fig. 1.79.e), sistemul realizeaz configuraia n paralel, pentru propulsie fiind utilizate att motorul termic, ct i motorul electric. n fig. 1,79.f sunt redate curbele de consum de combustibil regim de rulare pe autostrad. Sistemul electronic de comand i control este astfel proiectat nct motorul termic s fie pornit doar dac acesta poate funciona la sarcini de cel puin 50%.

19

Fig. 1.80 Schema i vederea de ansamblu a sistemului de propulsie de la autoturismul TOYOTA PRIUS Hybrid 1-motor termic; 2-generator; 3-motor electric; 4-diferenial; 5-bloc electronic de comand; 6baterie. Una dintre cele mai cunoscute realizri n acest domeniu este autoturismul TOYOTA PRIUS Hybrid (fig. 1.80), realizat n configuraie paralel; n acest caz se utilizeaz un diferenial asimetric 4, descris n fig. 1.81. n schema din fig. 1.80, platoul port-satelii este antrenat de ctre motorul termic 1 (care este un motor cu aprindere prin scteie de 1,5 [1]), roata dinat epicicloidal (cu dantur interioar), ce acioneaz transmisia autovehiculului i motorul electric 3, n timp ce pinionul planetar central antreneaz generatorul electric 2.

Fig 1.81. Diferenialul asimetric 1-motor termic; 2-satelii; 3-platou port-satelii; 4-roat dinat cu dantur interioar; 5-pinion planetar central; 6-motor electric de propulsie; 7-generator electric; 8-spre transmisia autovehiculului La plecarea autovehiculului de pe loc, motorul electric este cel care asigur propulsia, motorul termic fiind oprit. La atingerea unei viteze de 24 [km/h], generatorul este utilizat i ca motor, realiznd pornirea motorului termic; acesta va funciona la un regim de turaie constant (4500 [rpm], 51 [kW]), antrennd generatorul care alimenteaz motorul electric. Pentru accelerare este utilizat energia electric furnizat de ctre bateriile autovehiculului. La rndul su, firma HONDA a optat pentru realizarea unui autoturism hibrid, denumit INSIGHT, ce utilizeaz o configuraie paralel clasic (fig. 1.82). Motorul electric, notat cu 2, care este i generator are trei funcii i anume: ncrcarea bateriilor; pornirea motorului termic la plecarea de pe loc a autoturismului;20

accelerarea autovehiculului, cnd transimisia este antrenat att de ctre motorul termic, ct i de motorul electric.

Fig. 1.82. Schema i vederea de ansamblu a sistemului de propulsie de la autoturismul Honda INSIGHT 1-motor termic; 2-motor electric/generator; 3-cutie de viteze; 4-bloc electronic de comand; 5-baterii n acelai timp, trebuie menionat c firma VOLVO a dezvoltat o serie de proiecte de autovehicule hibride, precum: autocamionul (Environmental Concept Truck - fig.1.83); autobuzul VOLVO ECB (Environmental Concept Bus - fig. 1.84); autoturismul VOLVO ECC (Environmental Concept Car), cu configuraie hibrid n serie, echipat cu un grup turbogenerator i cu baterii Ni-Cd. Volvo ECT i ECB utilizeaz acelai sistem de propulsie, fiind echipate cu recuperare de cldur VT100 (fig. NiMH (400 [V], 72 kWh); folosete combustibil. autovehicule pot funciona n mod In modul de lucru hibrid (serie), funcionrii motorului electric de de ctre turbogenerator (ansamblu generator electric de curent continuu surplusul de energie electric putnd fi bateriilor (de tip NiMH). Propulsia de ctre baterii, turbogeneratorul fiind menionat c acest sistem hibrid de utilizat pe autocamioanele VOLVO fig. 1.86. Aceste autocamioane erau Diesel, care antrena generatoarele de

turbogeneratorul cu 1.85) i cu baterii Varta alcoolul etilic drept Aceste hibrid sau numai electric. energia electric necesar propulsie este furnizat format din turbomotor i 450 [V], 110 kW), utilizat pentru ncrcarea electric este asigurat oprit. Trebuie propulsie deriv din cel FL6 Hybrid, descris n echipate cu un motor curent electric.

21

n fig.1.87 este prezentat sistemul de propulsie hibrid realizat de firma german ZF, compus din motorul electric 1, ambreiajul 2 i cutia de viteze planetar cu opt trepte, 3.

Fig. 1.87. Ansamblul motor electri-cutie de viteze a sistemului de propulsie hibrid ZF

22

2. Honda FCXn anul 1989, guvernul japonez a nceput s ia n considerare standardele de eficien ale noilor combustibili, n scopul ameliorarii ca cca. 23% a coeficientului utilizrii combustibilului autovehiculelor pna n anul 2010. n trecut, productorii de automobile au ncercat s diminueze consumul de combustibil n primul rnd pentru a diminua costurile. n prezent, preocuprile productorilor de automobile sunt orientate n primul rnd ctre evitarea dezastrelor ecologice ce ar putea rezulta din creterea temperaturilor atmosferice (efectul de sera). n acest scop, rile europene au decis deja reducerea cu 25% pna n anul 2008 a emisiilor de bioxid de carbon, prin intermediul ameliorarii eficienei utilizrii combustibilului, n timp ce unele state nord-americane (cum ar fi, de pild, California) au adoptat standarde menite s promoveze reducerea consumului de combustibil. Firma japonez care a preluat conducerea n privina realizrii de vehicule cu emisii sczute (Low Emission Vehicles - LEV) este Honda Motor Company. Provocarea, n acest sens, ar fi s se realizeze un motor ale crui emisii s fie chiar mai curate dect atmosfera normal, provocare acceptat i asumat de firma amintit. Tehnologiile eseniale n acest sens sunt injecia electronic a combustibilului (Electronic Fuel Injection-EFI) i convertorul catalic cu rodiu (Catalytic Converter Rhodium-CCRO). Dup cum este cunoscut, n ncercarea de a diminua emisiile poluante, firma Honda a realizat n anul 1972 un motor compus, cu combustie controlat prin micare de rotaie (Compound Vortex Controlled CombustionCVCC). De atunci, firma este implicat n mod activ n realizarea unui motor cu benzin cu emisie scazut pentru vehicule. "Sistemul hibrid" este un termen general pentru un sistem care combin i utilizeaz doua tipuri de surse de energie. n general, sistemele hibride sunt clasificate n cele n serie i n paralel. Sistemele hibride n serie utilizeaz electromotorul doar pentru a pune n micare un generator electric, energia astfel obinut fiind folosit pentru a pune n micare motorul care, la rndul su acioneaz roile. Sistemul este considerat a fi un hibrid "n serie" pentru c, energia trece printr-o serie de legturi succesive. Avantajele sistemului constau n faptul c, un motor cu un randament redus poate fi operat eficient ntr-un mod cvasistaionar, n timp ce bateriile sunt ncarcate corespunztor. n cazul sistemului hibrid paralel, motorul i electromotorul acioneaz roile. Fora propulsoare a unuia sau a celuilalt este folosit n funcie de localizare i vitez. Numele sistemului provine din faptul c, legturile forei propulsoare sunt paralele. n cazul acestui sistem, energia motorului poate asigura ncrcarea bateriilor n timpul deplasrii. Experii firmei Honda sunt ns circumspeci, apreciind c, n momentul de fa este greu de anticipat dac motoarele hibride vor deveni o tendin prioritar, deoarece totul depinde de costurile realizrii acestora. Dat fiind actuala infrastructur, problema principal care se pune n cazul motoarelor hibride este aceea a meninerii performanelor la un nivel comparativ cu cele ale motoarelor cu combustie. Este luat n calcul i meninerea acestei noi orientri a produciei i chiar diminuarea costurilor, dac se va considera c, sistemul trebuie promovat. Pe de alt parte, atta timp ct sistemul include i o component electric (bateriile), dezvoltarea i perfecionarea motoarelor hibride nu mai este exclusiv o preocupare a productorilor de autovehicule, deoarece ei nu au cum s diminueze, singuri, costurile cu bateriile. Progresul n acest domeniu va fi, deci, legat i de eliminarea barierelor industriale. Fa de toate aceste evoluii, experii consider alternativa vehiculelor cu celul electric de combustibil (Fuel Cell Electric Vehicles - FCEV) ca fiind cea mai bun opiune pentru automobilele cu adevrat ecologice ale viitorului. Celulele de combustibil sunt realizate ca un sandwich ce utilizeaz straturi de catalizator de platin i polimeri electroconductori. Hidrogenul este dirijat n aceast mixtur i reacia chimic declanat n prezena oxigenului din aer genereaz electricitate. Sistemul nu produce emisii i are ca rezultat doar un nivel minim de bioxid de carbon, motiv pentru care productorii de autovehicule din ntreaga lume se afl ntr-o acerb competiie pentru a perfeciona acest principiu i a realiza o surs ideal de energie pentru produsele lor.23

Dup cum sesizeaz experii firmei Honda, indiferent dac este vorba de motoarele cu combustie intern sau de cele hibride, emisiile de bioxid de carbon nu pot fi, practic, eliminate pna la zero. De aceea, ca i pentru a proteja resursele existente este necesar gsirea de noi soluii. Este i motivul pentru care experii firmei nipone cred c, sistemul FCEV va fi sistemul secolului XXI. n competiia global pentru realizarea unui sistem FCEV viabil, principalii concureni sunt grupul Daimler Chrysler, Toyota i ali productori cu renume mondial. Reprezentanii grupului Mercedes-Benz n Japonia consider c, motoarele hibride i cele cu injecie direct sunt, ntr-adevar deosebite, dar ele nu pot constitui dect o etap de tranziie, viitorul aparinnd, fr nicio ndoial, sistemul FCEV. Exist doua tipuri de FCEV. Primul este sistemul pe baz de stocare de hidrogen, caz n care un rezervor de stocare a hidrogenului este instalat n vehicul pentru a asigura furnizarea direct a acestuia. Al doilea tip este cel bazat pe modificarea metanolului. n acest caz, n vehicul este instalat un rezervor de metanol lichid, care este apoi modificat n hidrogen la bordul vehiculului. Dei sistemul de stocare a hidrogenului este atractiv, deoarece nu genereaz emisii de bioxid de carbon, el prezint totui dezavantajul existenei unui spaiu pentru instalarea unui rezervor suficient de mare, precum i a unei reele de staii de alimentare. Dei sistemul bazat pe modificarea metanolului genereaz unele emisii de bioxid de carbon pe parcursul transformrii metanolului n hidrogen, aceast variant nu necesit existena unor rezervoare prea mari. n plus, dac metanolul va putea fi procurat de la staiile service ca i benzina, nu va mai fi nevoie de o reea independent pentru alimentare. Protejarea mediului nconjurator a devenit deja o problem global prioritar. De aceea, gsirea de soluii n domeniu nu poate fi o preocupare doar a productorilor de autovehicule, ci i a celorlalte industrii. Doar n acest fel va putea prinde contur real automobilul secolului urmtor. Niciunul dintre productorii de autovehicule nu se poate pronuna n prezent asupra alternativei optime a automobilelor viitorului. Un singur lucru este cert: acela ca, aceste automobile vor trebui s fie ecologice. Prototipul Honda FCX a cunoscut de la apariia sa pe pia n decembrie 1999 i pn n prezent numeroase stadii de progres, acestea fiind descrise mai jos: FCX-V1 1999 - metoda de stocare a hidrogenului: rezervor din aliaj - capacitatea de stocare a hidrogenului: - tipul pilei de combustie: PEM (Polymer Electrolyte Membrane), sistemul Ballard - asistent motor: baterie - putere maxim motor: 67CP - cuplu maxim motor: - viteza maxim: - autonomia de deplasare: - locuri pasageri: dou persoane - spaiu depozitare: FCX-V2 1999 - metoda de stocare a metanolului modificat: rezervor de aliaj - capacitatea de stocare a metanolului modificat: - tipul pilei de combustie: PEM sistem propriu - asistent motor: baterie - putere maxim motor: 67CP - cuplu maxim motor: - viteza maxim: - autonomia de deplasare: - locuri pasageri: dou persoane - spaiu depozitare: 24

FCX-V3 2000/2001 - metoda de stocare a hidrogenului: rezervor de nalt presiune (250 at) - capacitatea de stocare a hidrogenului: 100L - tipul pilei de combustie: PEM sistemul Ballard - asistent motor: ultra-condensator - putere maxim motor: 82CP - cuplu maxim motor: 238 Nm - viteza maxim: 130 km/h - autonomia de deplasare: 180 km - locuri pasageri: patru persoane - spaiu depozitare: FCX-V4 2001/2002 - metoda de stocare a hidrogenului: rezervor de nalt presiune (350 at) - capacitatea de stocare a hidrogenului: 137L - tipul pilei de combustie: PEM sistemul Ballard - asistent motor: ultra-condensator - putere maxim motor: 82CP - cuplu maxim motor: 238 Nm - viteza maxim: 140km/h - autonomia de deplasare: 315km - locuri pasageri: patru persoane - spaiu depozitare: 98L FCX 2002 - metoda de stocare a hidrogenului: rezervor de nalt presiune (350 at) - capacitatea de stocare a hidrogenului: 156,6L - tipul pilei de combustie: PEM sistemul propriu - asistent motor: ultra-condensator - putere maxim motor: 82CP - cuplu maxim motor: 272 Nm - viteza maxim: 150km/h - autonomia de deplasare: 355km - locuri pasageri: patru persoane - spaiu depozitare: 102L

FCX 2004 - metoda de stocare a hidrogenului: rezervor de nalt presiune (350 at) - capacitatea de stocare a hidrogenului: 156,6L - tipul pilei de combustie: PEM sistemul propriu - asistent motor: ultra-condensator - putere maxim motor: 109CP - cuplu maxim motor: 272 Nm - viteza maxim: 150km/h25

- autonomia de deplasare: 430km - locuri pasageri: patru persoane - spaiu depozitare: 102L.

26

3. Toyota PriusPrius este mare i spatios - cu 4450 mm n lungime, asigur cinci locuri confortabile, i dispune de suficient volum pentru bagaje n cei 408 litri ai portbagajului. Prius este propulsat de sistemul hibrid Toyota Synergy Drive - o combinaie inteligent ntre motorul pe benzin i cel electric, ce asigur o tranziie lin ntre modurile de operare, n timp ce conduceti. Sistemul Hibrid Synergy Drive nu este doar o versiune mbuntit a sistemului original hibrid Toyota (THS). Este un concept cu totul nou, care reprezint soluia ideal pentru cei care vor s mbine plcerea de a conduce cu impactul minim asupra mediului nconjurator. Un motor pe benzin, mai puternic, de 1.5-litri funcioneaz alturi de un motor electric mai mic i mai eficient, pentru a obine performane care fac din modelul Prius un adversar serios la Segmentul D. ntr-adevar, motorul electric este mai puternic dect cele mai multe motoare cu combustie intern de 1.0 pna la 1.2-litri. La 400 Nm de la 0-1200 rpm, cuplul modelului Prius este mai mare dect al motorului V6 diesel. Ca rezultat, poate obine o accelerare de la 0 la 100 km/h sub 11 secunde, comparabil cu o main cu motor convenional diesel de 2.0-litri. ntre mainile cu motoare cu combustie intern, Prius este de departe cel mai putin poluant, iar emisia de CO2 se situeaza la nivelul emisiei unei masini compacte. Nivelele de emisii NOx si HC sunt mai joase dect cele ale oricror alte motoare pe benzin, iar emisiile de particule poluante sunt reduse la zero. n total, emisiile nocive ale modelului Prius sunt cu 40% mai scazute dect normele europene pentru 2005. De asemenea, sistemul hibrid Toyota Synergy Drive permite obinerea unei economii de carburant considerabile, de pna la 40%.

Principiul de funcionare (hybrid)La viteza mic:

27

Pn la o anumit vitez (mic) puterea este furnizat de ctre motorul electric alimentat de la baterii.

Accelerare puternic

Puterea este furnizat n mod hibrid din ambele surse, adic se folosete att motorul electric alimentat din baterii si generator cat si cel pe combustibil.

Pe Autostrad

28

n condiii de performan maxim sursa de putere va fi exclusiv furnizat de ctre motorul pe Combustibil.

Frna sau Decelerare (micorarea vitezei, coborre, etc)

n timpul frnrii sau decelerrii energia de micare se recuperaz, motorul electric funcionnd n regim de dinam, ncrcnd bateriile.

La stop (fr micare)

29

Motorul pe combustibil este oprit n mod automat pentru economisire, iar motorul electric este n standby urmnd a fi pus n funcionare foarte rapid cnd se accelerareaz.

Sistemul de Control al Stabilitii Vehiculului

Sistemul de Control al Stabilitii Vehiculului (VSC) conlucreaz cu servodirecia electric, asigurnd acesteia un cuplu optim pentru a ajuta oferul s manevreze volanul mai precis. Sistemul mbuntete timpii de reacie i reduce pericolul derapajului prin controlarea forei motrice i a celei de frnare n cazul unei opriri de urgen. Un ansamblu de senzori comunic Modulului Electronic de Control (ECU) strile vehiculului i aciunile pe care le ntreprinde oferul. Folosindu-se de aceste informaii sistemul activeaz individual frnele i acceleraia mainii pentru a contribui la meninerea stabilitii acesteia pe tras. Sistemul Toyota de Management Integrat al Parametrilor Dinamic ai Vehiculului (VDIM) este rezultatul integrrii sistemului VSC cu cel de servodirecie asistat cu motor electric, cu Raport Variabil de Virare (VGRS) - o nou tehnologie cu grad de reacie adaptat solicitrilor. VDIM este unic datorit urmtorilor factori: n primul rnd, controlul este activat nainte ca vehiculul s depeasc o stare critic, mrindu-se astfel nivelul de siguran activ (funcie de prevenire); n al doilea rnd, sistemele componente sunt gestionate cursiv, conlucrnd perfect. Fiecare din subsistemele componente ale VDIM (Sistemul Pentru Prevenirea Blocrii Roilor la Frnare - ABS, de Control al Traciunii - TRC, de Control al Stabilitii Vehiculului - VSC, VGRS* i Servodirecia Asistat cu Motor Electric) sunt integrate pentru o iteroperativitate maxim. Toyota a fost unul dintre primii productori care a introdus sistemul VGRS n anul 2002, la modelul Land Cruiser. Sistemul VDIM integreaz toate celelalte sisteme electronice de siguran. Senzorii comunic o30

gam larg de parametri Modulului Electronic de Control - ECU - precum acceleraia n direcia de mers, n mararier sau acceleraia lateral, viteza de rotaie a roilor, unghiul de nclinare al mainii (raportul de nclinare fa de centrul de greutate al mainii), unghiul de bracaj, gradul de apsare al pedalei de acceleraie i presiunea de frnare aplicat fiecrei roi, pentru ca aceasta s poat avea o imagine clar a parametrilor dinamici ai vehiculului. Prin compararea acestor surse de informaie, VDIM poate recunoate inteniile oferului i activeaz electronic, n mod adecvat, diversele sisteme de siguran pentru a crea un rspuns mai prompt al mainii la comenzile acestuia, i pentru a crete performanele dinamice ale vehiculului.

31

Controlul Electric al Tractiunii

Sistemul de Control Electric al Traciunii (E-TRC) reduce n mod automat puterea motorului dac este sesizat pierderea aderenei roilor motrice la accelerare. De asemenea, asigur controlul frnrii pentru a asigura rectigarea aderenei i a face accelerarea i frnarea mai controlabile.

32

IV. Homogeneous charge compression ignition1. GeneralitiMotorul de automobil cel mai rspndit n prezent n traciunea rutier este motorul cu ardere intern cu piston, avnd ciclul de funcionare n patru timpi, n ambele sale versiuni, cu aprindere prin scnteie (m.a.s., sau motor Otto) i cu aprindere prin comprimare (m.a.c., sau motor Diesel). Perfecionrile aduse n ultimul deceniu acestor tipuri de motoare au fost impuse nu numai de preteniile utilizatorilor, ci i de impunerile din sfera surselor de energie primar (combustibililor), a necesitaii pstrrii unui nivel de poluare chimic, a limitrilor cunoaterii i progresului tehnic, n timp ce calitile automobilelor au sporit constant. Creterea calitilor dinamice, economice i antipoluante s-a datorat pe de o parte, generalizrii supravegherii pe cale electronic a funciei de dozare a amestecului carburant i a poziionrii arderii n interiorul ciclului motor, iar pe de alt parte, perfecionrii procedeelor de ardere, la ambele categorii de motoare (Otto si Diesel), ndeosebi printr-o foarte elaborat tehnic de proiectare a camerei de ardere i prin folosirea secvenionrii procesului injeciei directe de combustibil. Procedeul injeciei directe de combustibil a permis dezvoltarea unei tehnici noi de ardere a unor ncrcturi relativ omogene n ntregul volum al camerei de ardere, aprinderea ei fiind realizat prin comprimare nalt (fr bujie), procedeu ce se poate aplica (n anumite domenii de variaie a sarcinii) chiar motoarelor Otto. Acest procedeu e cunoscut sub sigla HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition) i constituie o mare speran n aplicaiile viitoare pe automobile.

33

2. Tehnologia H.C.C.I.Pentru ca se pare ca GM o sa lanseze mult mai repede dect se atepta aceasta tehnologie cred ca este nevoie de cteva explicaii despre ce nseamn HCCI. Prescurtarea vine de la

Homogenous Charge Compression Ignition si este foarte posibil sa vedem un astfel de motor pe noul Opel Insignia. Un motor HCCI este practic un sigur motor dar are principii de funcionare specifice att unui Diesel dar si unui Otto. In teorie se poate spune si ca sunt doua motoare. La turaii mici de pana in 3000rpm HCCI funcioneaz ca un motor diesel iar aprinderea se face prin compresie. Dup acest prag aprinderea se face cu ajutorul unor bujii la fel ca la orice motor pe benzina. De asemenea se intra in modul de aprindere cu bujii si daca se calca pedala de acceleraie pronunat Civa jurnaliti strini au avut ocazia sa mearg cu un prototip al acestui motor. In teste s-a aflat un 2.2 HCCI de 155 CP. Consumul a fost apropiat de al unui diesel, trecerea de la un mod la altul se face fara a se simi smucituri si singurele probleme la vremea respectiva au fost mici ntrzieri la revenirea in modul HCCI dup acceleraii mai pronunate dar care se pare ca au fost rezolvate dup cteva update-uri de soft. Un alt nume dat de o revista germana pentru acesta tehnologie este DiesOtto.

3. HCCI - motor pe benzin cu compresieTradiional, un motor pe benzin este mai puin eficient ca un diesel.34

i asta pentru c amestecarea combustibilului cu aerul se face ntr-o antecamer, mixtura fiind trecut n camera de combustie i aprins prin scnteie. Dieselul pe de alt parte are combustibilul injectat direct n camera de combustie, i este aprins prin compresie. i nu n ultimul rnd, motorul pe benzin funcioneaz la temperaturi mai mari, de aproximativ 2100 C, genernd mai multe noxe. ns toate aceste dezavantaje ar putea ajunge de domeniul trecutului, ba s-ar putea chiar ntoarce n favoarea motorului pe benzin. Probelma cu injectarea benzinei direct n camera de combustie a fost deja rezolvat de Ford i ale lor motoare EcoBoost, i nu numai. Iar GM s-ar putea s fi soluionat toate dezavantajele. Noul lor motor, aflat nc n teste preliminare, se numete HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition). Acesta nu numai c introduce benzina direct n camer, dar comprim amestecul ei cu aerul, similar unui diesel. i s-ar prea c se atinge o economie de 15% la combustibil, temperaturi de funcionare identice sau pn la 3000 rpm (100 Km/h) de doar 1600 C. Deci scad i noxele produse (oxizi de azot i dioxid de carbon). Prototipul lor are patru cilindri, ns GM ne asigur c aceast tehnologie va putea fi folosit la orice motor pe benzin. ns nu dau detalii despre o eventual dat cnd ar putea intra n producia de serie.

4. FuncionareAcest nou procedeu de combustie face posibil ncadrarea n limitele impuse de Euro 5, chiar i fr sisteme sofisticate de tratare a gazelor, ns numai atunci cnd motorul este n sarcin parial. Consumul i emisiile unui motor sunt influenate direct de procedeul de combustie. Un combustibil ce arde incomplet este evident utilizat necorespunztor, i hidrocarburi nearse sunt evacuate ca poluani. n injecia direct a benzinei sau a motorinei, combustibilul este atomizat foarte fin pentru a se asigura o combustie total i ct mai uniform. Aceasta ar fi o parte a problemei. Cealalt ar fi natura combustiei, care de asemenea influeneaz emisiile de poluani. Dac jetul de combustibil arde ca o flacr, oxizi de nitrogen sunt formai n zonele periferice mai fierbini ale flcrii n timp ce funinginea este format n prile cu temperatur mai sczut ale flcrii. Aceast combustie neomogen este cauza problemelor. Astfel, cercettorii de la Bosch caut metode de a face combustia ct mai omogen cu putin. O metod posibil ar fi: sistemul de injecie injecteaz o doz calculat de combustibil n cilindru. Ulterior, combustibilul i aerul au timp s se amestece n camera de combustie, formnd un amestec aproape uniform. Apoi, pistonul comprim acest amestec, fcnd ca temperatura i presiunea s creasc pn n momentul aprinderii, aprindere ce este aproape uniform fr flacr, oxizi de nitrogen sau funingine. Aceasta este teoria. Partea dificil este punerea ei n practic. Sistemul total, injectoare, motor i management al motorului incluse este extrem de complex. De aceea oamenii de tiin de la Bosch trebuie s regleze fin toate variabilele pentru a optimiza att consumul de combustibil ct i emisiile. Pentru acest lucru se folosesc att de experimente ct i de simulri35

pentru a crea o camer de combustie a crei geometrie s optimizeze procesul de omogenizare i combustie. De asemenea se mai caut timpul perfect de injecie n timpul unui ciclu al cilindrului. Un alt factor ce poate mbunti rata combustiei i care poate reduce emisiile este managementul aerului, i anume volumul de aer proaspt, rece de la admisie amestecat cu gaze fierbini. Metoda HCCI merge cu un pas nainte: Motorul se autoregleaz i autoregleaz emisiile prin senzorii de presiune din camera de combustie. Asemenea control este necesar deoarece combustia omogen, pur i simplu nu poate fi reglat la nivelul corespunztor, din moment ce ciclurile combustiei HCCI difer statistic unul fa de cellalt. Cu un asemenea senzor n camera de combustie, de exemplu pe bujia incandescent, pot fi msurate n timp real condiiile de operare. Semnalul de presiune din cilindru s-a dovedit a fi cea mai fiabil soluie n acest scop. Presiunea msurat n camera de combustie este folosit pentru a controla admisia de aer. Mixtura corect de aer proaspt i gaze recirculate este de o importan major. Aceast abordare a problemei scade temperatura de combustie i astfel previne formarea oxizilor. Dar pentru a optimiza consumul de combustibil, temperatura final a compresiei trebuie s fie ridicat. Mai mult, n afar de senzorul de presiune, i senzorul de temperatur sau senzorul de detonaie pot contribui la reglarea motorului pe fiecare ciclu. La motoarele pe benzin n special este esenial s se previn tendina de btaie necontrolat ce poate avea repercursiuni. n principiu, metoda HCCI poate fi utilizat la regimuri de turaie moderat i n condiii de ncrcare parial, datorit timpului restrns ntre 50 i 120 milisecunde pe ciclu de obinere a mixturii omogene. O dat cu creterea n turaii a motorului, timpul de obinere a mixturii scade pn cnd omogenizarea nu mai este posibil. Din moment ce emisiile depind de tipul de funcionare al vehiculului, scopul HCCI este de a acoperi ct mai multe din aceste tipuri de funcionare. Dac oferul alege ca maina s funcioneze n afara ciclului/tipului ideal de exemplu accelernd rapid ntr-o treapt inferioar motorul HCCI revine la modul convenional de operare. Din acest motiv, viitoarele motoare vor fi capabile s funcioneze cu ambele metode de operare: HCCI la sarcini mici i intermediare, i combustie convenional la sarcin maxim. Cercettorii Bosch fac tot posibilul s maximizeze acest interval de sarcini n care metoda HCCI poate fi folosit. Dezvoltarea acestui design este nc n progres. Designul presupune schimbarea compoziiei, dinamicii, timpului de injecie i al strategiei de supraalimentare, schimbarea geometriei camerei de ardere i controlul activ al combustiei. Un exemplu n controlarea dinamicii este sistemul electrohidraulic de valve (EHVS) care permite operarea HCCI, dar n acelai timp mbuntete performanele modului convenional de operare. Prototipuri sunt deja testate, dar sunt nc numeroase probleme tehnice ce trebuie rezolvate nainte de a putea fi scos pe pia.

36

5. Avantaje ale motorului HCCI- Eficien similar cu cea a unui motor diesel, fr s necesite tratamentul costisitor al gazelor evacuate - Utilizeaz din plin tehnologiile actuale de pe motoarele cu benzin - Se poate adapta la arhitectura tuturor motoarelor pe benzin - Catalizatorul folosit este de tip Euro 1, pe eav de eapament - Este compatibil cu orice combustibil de tip benzin

6. Dezavantaje ale motorului HCCI- Presiuni ridicate n cilindru pot provoca daune n motor; - Eliberarea de temperaturi nalte i cicluri de presiuni nalte duc la uzura motorului; - Fenomenul de autoaprindere este greu de controlat, fa de aprinderea de la bujie, comparativ cu motoarele diesel care sunt influenate de bujie i de injectoarele de combustibil; - Motoarele HCCI au o gam de putere redus, constrns la sarcini mici de limitele slabe de inflamabilitate i sarcini ridicate ceea ce privesc presiunile din cilindru; - Emisiile de monoxidul de carbon i hidrocarburile, spre catalizator sunt mai mari dect la un motor cu aprindere prin scnteie, cauzate de arderea incomplet (ca urmare a fenomenului de ardere rapid i temperaturii sczute n cilindri)

7. Productori

37

- n anul 2007: - Generals Motors a instalat motorul HCCI pe modelele Opel Vectra i Saturn Aura - Mercedes Benz a dezvoltat un motor prototip numit DiesOtto . Acesta a fost utilizat pe modelul F 700 i prezentat la Salonul Auto de la Frankfurt. - Volkswagen a dezvoltat dou tipuri de motoare pentru HCCI : CCS (Carbon Capture and Storage) i GCI (Ground-controlled interception) - n anul 2008 General Motors a lansat prototipul Vauxhall Insignia echipat cu un motor de 2.2 litri HCI.

V. Grupuri motopropulsoare de propulsie utiliznd motoare cu turbin cu gaze1. Turbin cu gazeO turbin cu gaze este o turbin termic, care utilizeaz cderea de entalpie a unui gaz sau a unui amestec de gaze pentru a produce prin intermediul unor palete care se rotesc n jurul unui ax a unei cantiti de energie mecanic disponibil la cupla turbinei. Turbina cu gaze mai este cunoscut i sub denumirea de instalaie de turbin cu gaze (ITG). Din punct de vedere termodinamic o turbin cu gaze funcioneaz destul de asemntor cu motorul unui automobil. Aerul din atmosfer este admis ntr-un compresor cu palete, unde este comprimat, urmeaz introducerea unui combustibil, aprinderea i arderea lui ntr-o camer de ardere. Gazele de ardere se destind ntr-o turbin, care extrage din ele lucrul mecanic, iar apoi sunt evacuate n atmosfer. Procesul este continuu, iar piesele execut doar micri de rotaie, ceea ce pentru o putere dat conduce la o mas total a

38

instalaiei mai mic. Ca urmare, turbinele cu gaze s-au dezvoltat n special ca motoare de aviaie, ns i gsesc aplicaii n multe alte domenii, unul dintre cele mai moderne fiind termocentralele cu cicluri combinate abur-gaz.

2. Descrierea prilor componente CompresorulRolul compresorului este de a realiza comprimarea agentului termic (de obicei aerul), realiznd transformarea 1 2 din ciclul Joule. Se folosesc exclusiv compresoare cu palete. Compresoarele pot fi: centrifugale; axiale. Compresoarele centrifugale au un raport de compresie pe treapt mai mare, deci pentru un raport de compresie total dat trebuie mai puine trepte, deci agregatul rezult mai uor. Randamentul acestor compresoare este ns mai mic. Compresorul centrifugal s-a folosit la primele motoare cu reacie ale lui Frank Whittle, inclusiv la motorul Rolls-Royce Nene. Actual este folosit pe scar larg la turbinele cu gaze pentru elicoptere mici, agregate care trebuie s fie ct mai uoare.

39

Compresoarele axiale au un raport de compresie pe treapt mai mic, deci pentru un raport de compresie total dat trebuie multe trepte, deci agregatul rezult mai lung, ns de diametru mai mic. Randamentul acestor compresoare este mai bun. Compresorul axial este folosit pe scar larg la turbinele cu gaze pentru toate turbinele pentru propulsia avioanelor, unde conteaz diametrul mic i randamentul bun, i toate turbinele energetice, unde conteaz randamentul bun.

Compresorul axial cu 17 trepte al unui turboreactor GE J79.

Camera de ardereRolul camerei de ardere este de a realiza introducerea cldurii n ciclu prin arderea unui combustibil, realiznd transformarea 2 3 din ciclul Joule. Camerele de ardere au n interior o cma rcit cu aerul de diluie, cma care ecraneaz flacra i protejeaz astfel corpul exterior al camerei. Aprinderea iniial se face cu o bujie. Camerele de ardere pot fi: individuale; inelare. Camerele de ardere individuale sunt de form tubular i se monteaz mai multe n jurul axului agregatului. n camerele de ardere individuale este mai uor de asigurat stabilitatea arderii, adic se evit ruperea flcrii, iar n caz de rupere, ruperea nu se propag n celelalte camere, ba din contr, acestea, prin canalizaii prevzute special n acest scop ajut la reaprindere. Nu ntotdeauna fiecare camer de ardere are bujie proprie, deoarece, cum s-a spus, camerele comunic ntre ele i flacra se transmite.

40

Camerele de ardere inelare au un spaiu de ardere unic, inelar. n aceste camere este mai greu de stabilizat flacra, dozajul aer-combustibil, vitezele de introducere a aerului prin diversele seciuni i geometria camerei fiind critice. Camerele inelare ns au mai puine repere i sunt mai uoare, fiind din punct de vedere tehnologic mai evoluate.

Camerele de ardere individuale ale unui turboreactor GE J79.

Combustibilii folosii la turbinele cu gaze sunt:

combustibili lichizi - nu sunt necesari combustibili cu fraciuni uoare, cum ar fi benzina, se pot folosi combustibili mai grei, ca petrol, kerosen (petrol de aviaie), gazolin, combustibil lichid folosit la nclziri i, la instalaiile staionare, chiar pcur. combustibili gazoi - gaz natural, biogaz, gaz de aer, gaz de ap, gaz de gazogen, gaz de sintez, gaz de furnal, gaz de cocserie i chiar hidrogen (experimental).

Dei camerele de ardere pot arde i combustibili solizi (crbune sub form de praf), cenua coninut de acest tip de combustibili este abraziv, astfel c ei nu sunt folosii. Dac totui se dorete folosirea lor drept combustibili pentru turbine cu gaze, cea mai bun soluie este gazeificarea lor prealabil. De asemenea, gazele care conin praf trebuie n prealabil desprfuite.

3. TurbinaRolul turbinei este de a realiza destinderea agentului termic (de obicei gaze de ardere), realiznd transformarea 3 4 din ciclul Joule. Turbina transform entalpia a gazelor nti n energie cinetic, prin accelerarea prin destindere a agentului termic i transformarea

41

de ctre palete a acestei energii n lucru mecanic, transmis discurilor turbinei i apoi arborelui. Piesele eseniale sunt ajutajele turbinei (a nu se confunda cu ajutajul unui turboreactor) i paletele, piese supuse unor solicitri termice i mecanice extreme. De aceea ele trebuie construite din materiale speciale, rezistente la temperaturi ct mai mari i se prevd cu sisteme de rcire. Actual, temperaturile la intrarea n turbin au depit n unele cazuri (turbine pentru avioane militare) temperatura de 1800 C, paletele fiind fcute n acest caz din materiale ceramice poroase, prin porii lor circulnd aer provenit de la compresor, relativ rece.

Turbina cu 3 trepte a unui turboreactor GE J79.

Paleta unei turbine cu gaze

ArboreleArborele turbinei asigur transmiterea puterii ntre turbin, compresor, cupl, demaror, pompe etc. Un singur arbore nu asigur turaiile optime pentru toate componentele, aa c exist construcii pe unul sau pe mai muli arbori coaxiali. Schemele cu un arbore sunt specifice primelor turbine cu gaze. Aceste scheme permit antrenarea compresorului la turaia turbinei i, printr-un reductor a elicelor, pompelor sau generatoarelor electrice. Schemele cu doi arbori au pe arborele exterior turbina de nalt presiune i compresorul de nalt presiune, iar pe arborele interior turbina de joas presiune, compresorul de joas presiune i eventual acionarea reductorului. Aceste scheme sunt obinuite la turbinele de aviaia actuale. Schemele cu trei arbori au pe arborele exterior turbina de nalt presiune i compresorul de nalt presiune, pe arborele intermediar turbina de medie presiune i compresorul de joas presiune, iar pe arborele interior turbina de joas presiune i acionarea reductorului. La42

schemele cu trei arbori este foarte dificil coordonarea lor i foarte puini productori din lume dispun de tehnologia necesar n aceste caz.

Turboreactorul Rolls-Royce Olympus 593 cu doi arbori coaxiali, folosit la motorizarea avionului Concorde.

4. Turbine cu gaze pentru traciune terestrAu existat cteva tentative de realizare a unor autovehicule cu turbin cu gaze, de exemplu Rover - JET1 (1950) i Chrysler - cteva prototipuri (1950 1980). Toate au avut un consum de combustibil inacceptabil de mare, chiar pentru vremurile acelea. n 1993 General Motors a produs primul autovehicul comercial hibrid, acionat de o turbin cu gaze. Mai mult succes au avut turbinele cu gaze la autovehiculele de competiie i record. Maini echipate cu turbine cu gaze au participat la cursele de la Le Mans (1963) i Indianapolis 500 (1967), cnd s-au situat n fruntea curselor, dar n-au reuit s le ctige din cauza fiabilitii reduse a acestor prototipuri. n domeniul vitezei maxime terestre, maini ca Green Monster, acionat de o turbin General Electric J79 (vezi componentele n figurile de mai sus), condus de Art Arfons, Spirit of America, acionat tot de o turbin General Electric J79 i condus de Craig Breedlove au deinut multe recorduri mondiale. Maina Thrust2 acionat de o turbin Rolls-Royce Avon, condus de Richard Noble a fost prima care a depit viteza de 1000 km/h. Recordul mondial actual a fost stabilit de maina ThrustSSC, acionat de dou turbine Rolls-

43

Royce Spey (varianta militar), condus de Andy Green i este de 1227,99 km/h (Ma = 1,016 supersonic). n anul 2000 Marine Turbine Technologies Inc. a produs motocicleta MTT Turbine Superbike, cunoscut i sub numele de Y2K Turbine Superbike, echipat cu o turbin RollsRoyce Allison 250, cu o putere de 238 kW, care este considerat cea mai puternic motociclet de serie din lume i care a atins viteza de 365 km/h. Turbinele cu gaze au fost folosite i pentru traciune feroviar la aa-numitele turbotrenuri. Primele locomotive cu turbine de gaze au fost livrate de firma Brown-Boveri nainte de cel de al doilea rzboi mondial. n Anglia, Metropolitan Vickers a produs locomotive acionate de turbine de gaze. ntre anii 1948 i 1970 Union Pacific a folosit pe scar larg locomotive din seria UP, acionate de turbine de gaz de 1800 10000 hp fabricate de firma Westinghouse. Ca aplicaii militare, se menioneaz utilizarea turbinelor cu gaze ca agregate energetice la tancuri. Exemple sunt tancul american M1 Abrams i tancul sovietic/ rusesc T-80.

5. Turbine cu gaze fabricate n Romnian 1975 Turbomecanica ncepe fabricaia turbinelor cu gaze pentru traciune. Aici s-au fabricat sub licen motoarele Viper MK 632-41 (licen Rolls-Royce) Artouste III-B i Turmo IV CA (licene Turbomeca). Turbina cu gaze Viper MK 632-41 este un turboreactor care echipeaz avioanele IAR 93 (cte dou agregate pe un avion) i IAR 99 oim (un agregat pe un avion). Este o turbin cu un singur arbore, compresorul avnd 8 trepte, iar turbina 2 trepte. Camera de ardere este inelar. Masa sa este de 378 kg, iar turaia este de 230 rot/s. Realizeaz o traciune la punct fix de 17,60 kN (4000 lbs) n acord cu limitrile NATO privind aplicaiile militare pentru rile care la vremea respectiv nu fceau parte din aceast organizaie. Turbina cu gaze Artouste III-B este un agregat care propulseaz elicopterul IAR 316 B (Alouette III). Este o turbin cu greutatea de 178 kg, turaia de 558 rot/s i care produce o putere la cupl de 405 kW.

44

Turbina cu gaze Turmo IV CA este un agregat care propulseaz elicopterul IAR 330 Puma (cte dou agregate pe un elicopter). Este o turbin cu greutatea de 227 kg, care produce o putere la cupl de 1115 kW. De asemenea, la Hidromecanica Braov s-au fabricat (i se mai fabric) grupuri de turbosupraalimentare pentru motoarele cu combustie intern fabricate n Romnia, exemple fiind grupurile VTR-200 i VTR-250, care fac parte din seria TR. n 1980 Tehnoimportexport a obinut de la Rolls-Royce licena de fabricaie a turboventilatorului Spey 512-14 DW civil, pentru echiparea avionului ROMBAC 1-11-500.

6. Avantaje i dezavantaje ale turbinelor cu gaze Avantajele turbinelor cu gaze - foarte bun raport putere/greutate; - dimensiuni reduse; - timp de pornire scurt (5 ... 30 min); - micare de rotaie uniform (nu alternativ), echilibrare foarte bun; - vibraii reduse; - la ITG energetice, costul investiiei i timpul de dare n funciune sunt mult mai mici n comparaie cu instalaiile cu turbine cu abur; - pot funciona fr ap de rcire, important n zone unde apa este deficitar, de exemplu n deert.

45

Dezavantajele turbinelor cu gaze - randament termic nu prea ridicat; - scderea pronunat a randamentului i performanelor n regimuri diferite de regimul pentru care au fost proiectate, (la sarcini pariale); - o oarecare inerie la modificarea turaiei; - fabricaie dificil, necesit tehnologii nalte; - materiale speciale, rezistente la temperaturi nalte, scumpe; - ntreinere pretenioas, reparaii planificate dese.

46