Pentru a asigura 0 evaeuare eit mai eompleta, supapa de evaeuare se des-chide in punetul 4' eu un ava ns de 40 -70° inainte ea pistonul sa ajunga laP.M.E. tn acest fel, presiunea de evaeuare seade la (1,1.. .1,2).105 N/mz, iartemperatura gazelor la 600-700°C. tnainte ea pistonul sa ajunga la P.M.!.,in punctul 5', se desehide supapa de admisiune.

Variatia presiunii gazelor de ardere in eilindn in timpul evaeuarii estereprezentata pe figura prin eurba 4' - 5- 5' -1-1'.

Procesele deserise mai sus formeaza delul real al m.a.c. in patru timpia carui diagra ma este reprezentata in figura 2.14 prin cur ba 1- l' - 2 - 2' -2" -3-4- 4' - 5- 5' -1.

2.6.3.3. Functionarea §i ciclul real al motorului cu aprindcre prin com..presiune in doi timpi. Dupa modul de realizare a baleiajului, m.a.c. in doitimpi pot fi de doua tipuri:

- cu baleiaj direct, la care aerul este introdus direct in cilindru cuajutorul unei pompe;

~ cu baleia,i indirect - prin carter - la care arcul inainte de a Ii in-trodns in cilindri este comprimat in carterul motorului.

In figura 2.15, a est.e reprezentaUi schema unui m.a.c. in doi timpi, cubaleiaj direct, cu ferestre ~i su pape.

Timpul I. tn studiu,se considera ca pistonul se gase~te la P.M.E., iarsupapele de evacuare 5 sint deschise cu un avans de 75 _85° ~i ferestrele debaleiaj 4 sint deschise eu un avans de 45 _50°, inainte ca pistonul sa ajungala P.M .E.

Aerul anat in camera 3,la presiunea de (1,3-1,6).105 N/m2, trece prin fe-restrele indinate 4, datorita dirui fapt capata in cilindru 0 mi~care de rotatie,fortind astfel gaze.le arse sa iasa in atmosfera. Presiunea in eilindru, in acestmoment, este de 1,15.105 N/m2.

tn mi~carea de la P.l}f.E. ciitre P.M.I., pistonul inchide ferestrele debalejaj tn punctull' (fig. 2.15, b), dupa care comprima aerul ~i, 0 data cu acesta,impinge gazele arse in atmosfera. ]n punctul 1" se inchid supapele de evaeuaredupa care ineepe compresiunea propriu-zisa a aerului.

tuSNIm200. 3I.70SO

SOI,()

J

I~M~(I~~

st 3' 1 4~N/ m?32 0...'

0 ., /u 1'113' )1,1

11311

ba

Fig. 2.15. Functionarea ~i diagrama cic1ului real al motoru-lui cu aprindere prin compresie in dol timpi.

40

1

T

La sfir~itul compresiunii (punctul 2), presiunea aerului este de (35-50).106 Nfm:, iar temperatura de 550.. .750°C.

Ca ~i in ca.zul m.a.c. in patru timpi, combustibilul este injectat in punctul1"', cu un avans de 14-19° inainte ca pistonul sa ajunga la P.M.1.

Variatia presiunii corespunzator fazelor ~i proceselor deserise mai suseste reprezentata prin curba 1- l' - 1'" - 2.

Timpul II. Combustibilul introdus in cilindru arde la un volum aproxi-mativ constant, ceea ce face ca presiunea gazelor sa ereasca la (80 -100)..105 Nfm: reprezentatii in figura prin curba 2-3.

Pistonul, deplasindu-se din P.M .1. eatre P.M.E, mare~te volumul in caregazele arse se destind, dueind astfel la mic~orarea presiunii in cilindru, dupacurba 3-3'.

In pozitia pistonului corespunzatoare punctului 3' se deschid supapelede evacuare. Pe lungimea cursei pistonului, corespunzatoare punctelor 3' - 3",se produce evacuarea gazelor arse sub influenta diferentei dintre presiuniledin cilindru ~i atmosfera. In pozitia corespunzatoare punctului 3" se deschid~i ferestrele de baleiaj ~i in cilindru intra aer, a~a cum s-a aratat la timpul 1.

Pistonul se deplaseaza in eontinuare pina cind ajunge la P.M.E.Variatia presiunii in cilindru, in timpul II, este reprezentata prin eurba

2-3-3'-3"-1.Diagrama ciclului real al m.a.c. in doi timpi este reprezentata prin curba

1-1' -I" -1'" -2-3-3' -3" -1.

2.6.4.COMPARATIE TNTREMOTORUL CU APRINDEREPRIN SCINTEIE $1 MOTORUL CU APRINDEREPRIN COMPRESIUNE

Motorul eu aprindere prin scinteie difera de motorul cu aprindere princompresie aUt din punct de vedere functional cit ~i din punct de vedereconstructiv.

Diferentele functionale intre cele doua motoare constau in faptul cain m.a.s. se aspira in cadrul timpului 1 amestecul carburant aer-combustibil,iar in m.a.c. aer curaL tn timpul II, in m.a.s. se comprima amestecul car-burant pina la 0 presiune de 8.105 Nfm2, iar in m.a.c. aerul la 0 presiunede (30 -50) .105 Nfm2. Ca rezultat al diferentelor de presiune la sfir~itulcompresiunii, temperatura in cilindrii m.a.s. este de 350. . .400°C, iar in cei aim.a.c. de 500... 700°C.

La sfir~itul timpului II, cind pistonul inca nu a ajuns la P.M.1., in m.a.e.se introduce combustibil in eilindri cu ajutorul pompelor de injectie. Deaici rezulta ca amestecul carburant se formeaza in afara eilindrilor la m.a.s~i in interiorul cilindrilor la m.a.e.

Aprinderea combustibilului in m.a.s. se realizeaza aproape instantaneuin intreaga sa masa, eu ajutorul unei scintei eleetriee produse in camerade ardere de catre electrozii bujiei. La m.a.c., aprinderea combustibilului serealizeaza in momentul injerlarii sale in cilindri prin contactul dintre acesta~i aerul comprimal, care are temperatura de 500.. .700°C, valoare ee depa-~e~te eu mult temperatura de aprindere a eombustibilului.

Arderea eombustibilului la m.a.s. se face intr-un timp eu mult. mai seurt,deoarece, pc de 0 parte, intrcaga doza de combustibil se gase~te in eiUndruin momentul aprinderii, iar pe de alta parte, acesta este amestecat eu aeru!

41

datorita existentei carburatorului, precum ~i mi~eari1or intense ee se producin ~ilindri in ti mpul eompresiunii. In aeeste conditii, se poate considera, euunele aproximatii, ca arderea in m.a.s. se face la volum constant.

Arderea combustibilului in m.a.c. se fr.ce in timpi mai mari datoriHifaptului ca doza stabilita se introduce in interiorul cilindrilor nu instantaneuci intr-un interval de timp bine definit. In acest caz, combustibilul se aprinde~i arde treptat pe toata durata introducerii sale in cilindru. Se subliniaza cadurata arderii estc prelungita ~i de faptul ca amestecul aer-combustibil seformeaza dupa ce combustibilul a fost introdus in cilindru, prin mi~careamaselor de aer ~i combustibil in interiorul camerei de ardere.

Arderea efectuindu-se in timp, rezulta ca pistonul se deplaseaza dela P.M.I. catre P.M. E., marind astfel volumul pe masura ee se produc noi cant i-tati de gaze de ardere, putindu-se aprecia, cu aproximatie, ca arderea in m.a.e.se .produce partial la un volum constant ~i partial la presiune constanta.

Datorita deosebirilor aratate mai sus presiunile la sfir~itul arderii sintde (30-40).10& Njm2 la m.a.s. ~i de (80-100).10& Njm2 la m.a.c., iartemperaturile, in acela~i moment, sint de 2200...2 500°(: la .m.a.s. ~i de1 600. . .2 OOO°Cla m.a.c.

Destinderea gazelor se poate considera, eu anumite aproximatii, ca seproduce in acelea~i conditii aUt la m.a.s. cit ~i la m.a.c., predunile la sfir~ituldestinderii fiind de (3~5).10&/N m21a m.a.s. ~i de (3-4).10& Njm2 la m.a.c.,iar temperaturile corespunzatoare aeelora~i' momente de 1 200. . .1 500°Cla m.a.s. ~i de 800.. .900°C la m.a.e.

Evacuarea gazelor de arden~ in cele doua tipuri de motoare se efectueazain conditii asemanatoare, presiunea in cilindrii lor fiind de (1,1-1,2).10& Njm2.

Deosebirile de natura functionala sint realizate prin constructia diferitaa unoI' elemente componente ale eclor doua tipuri de motoare.

1\La.s. are ca element suplimentar in instalatia de alimentare carbura-torul, care are functia de a forma in interiorul sau amestecul carburant, ceeste introdus in cilindrii motorului. De asemenea, m.a.s. dispune de 0 instalatiespeciala care furnizeaza eurentul ~i produce scinteile electrice necesare aprin-derii combustibilului.

1\1.a.c. are ca elemente suplimentare in instalatia de alimentare pompa deinjectie ~i injectoarele care au rolul sa stabileasca doza de combustibil pe ciclu~i sa 0 introduca in momentul stabilit in cilindrii motorului.

1\1.a.c. au 0 constructie mai simpla, dar, la aceea~i putere instalata, sintmai grele, deoarece piesele lor, lucrind la presiuni mai ridicate, sint mai 1'0-buste.

1\1.a.c. functioneaza cu combustibil inferior (motorina) ~i realizeaza randa-mente de pina la 42 %, in timp ce m.a.s. realizeaza randamente de .pina la30 %' functionind cu benzina.

Datorita avantajelor pe care Ie prezinta m.a.e., s-a trecut la echipareaautocamioal1elor ~i autobuzelor prod use in tara noastra eu motoare Dieselcontribuind prin aceasta la cre~terea productivitatii ~i la scaderea eostuluitransportului.

2.6.5. ADMISIUNEA $1 EVACUAREA

2.6.5.1. Dianramade pompaj. Procesul real de admisiune nu poate fistudiat. Hira a avea in vedere ~i procesul de evacuare, deoarece sint strinslegate intre ele. Diagrama indicata (fig. 4.5) pe care sint inregistrate numai

42

variatiile de presiune din interiorul cilindrului ineursele de admisiune ~i evaeuare se nume*te dia- P

grama de pompaj, deoareee, in aeest eaz, pistonulimpreuna eu eilindrul joaea rol de pompa. La de-plasarea pistonului de la P.M. I., viteza aeestuiav1' ere~te, atingind valoarea maxima eu putininainte de jumatatea eursei, pentru a se anula inP.M.E.

Examinarea diagramei de pompaj eorelataeu diagrama vitezei pistonului v1' ~i a vitezei in-eareaturii proaspete Va prin seetiunea oferita desupapa de admisiune, pun in evident a urma-toarele elemente earacteristiee:

- in timpul proeeselor de sehimb de gaze,presiunea in eilindru variaza eonlinuu, dar, inmedie, ea este mai mica decit presiunea atmosfe-ridi in eursa de admisiune ~i mai mare deeitpresiunea atmosferiea in eursa de evaeuare;

- ineareatura proaspata patrunde in eilindru eu inUrziere fata deP.M.I. (punetul ia), fapt ilustrat de variatia vitezei Va' Aeeastii inUrzierese datore~te faptului ea, la finele eursei de evaeultre, eind pistonul este laP.M. I., in eilindru ramin gaze de ardere (reziduale), care ocupa volumul ca-merei de ardere la 0 presiune p g mai mare decit presiunea exterioara Pa ~icare participa la reluarea ciclului urmator. tncarcatura proaspata nu poateintra in cilindru inainte de a se fi produs destinderea gazelor reziduale pina lao presiune inferioara presiunii atmosferice. tnUrzierea patrunderii incarca-turii proaspete in cilindru are loc ~i datorita unei anumite inertii a coloancide gaze proaspete ;

- viteza gazelor pro as pete Va variaza dupa 0 alura asemanatoare celeia vitezei pistonului v1"dar decalata fata de aeeasta, asHel incit la finele curseide admisiune viteza v.. nu este nula. Daea supapa de admisiune nu se inchidein P.M.E. cu toate ca pistonul s-a oprit, incarcatura proaspata continua sapatrunda in cilindru, datorita aUt presiunii mai red use din cilindru rata depresiunea exterioara, cit ~i inertiei sale, intrucit incarcatura proaspatli areo viteza mare. Apare, deci, un decalaj intre sfir~itul cursei de admisiune ~i alprocesului de admisiune (punctul sa) ;

- bucla inchisa din diagrama de pompaj reprezinta un lucru mecanicnegativ, numit lucru mecanic de pompaj.

2.6.5.2. Fazele optime ale distributiei. S-a aratat ca supapele motoruluinu se deschid ~i nu se inchid instantancu in punctele moarte.

v

v

1'*1' PMf

Fig. 2.16. Diagrarna de pDm-paJ a unui motor in patrutimpi cDl'elatii cu diagrama

vitezelor (I" ~i v..

Perloadele In care supapele (orllldile de dlstrlbutle a gazelor) slnt desehlsl!, preelzate prlnmomentele de Ineeput ,I de sllr~lt ale fleeiirel perloade, faIA de punetele moarte de referlntii senumese faze de dlstrlbutle.

Deoarece fazele de distributie au 0 influenta hotlirit9are asupra goliricilindrului de gazele de ardere ~i umplerii lui eu incarcatura proaspata se urma-re~te precizarea duratei optime de desehidere a supapelor ~i a pozitiei ei optimepe ciclu, respectiv precizarea momentelor optime de deschidere ~i inchiderea supapelor.

Deschidereasupapei de evacuare (dse). Prin deschiderea supapei de eva-cuare SE cu avans (lXd..)fata de P.M.E., cantitatea de gaze arse care para-sesc cilindrul sub influenta diferentei de presiune dintre cilindru ~i mediul

1

43

..

ambiant (evaluare libera) este mai mare. tn felul acesta, in cursa de evaeuare,pistonul deplaseaza in exterior 0 cantitate mai mica de gaze de ardere (eva-cuarea fortata), deci efectueaza un lucru mecanic mai mic (rezistentele gazo-dinamice vor fi mai red use - cantitatea de gaze arse care trece prin sectiuneaoferita de supapa de evacuare va fi sensibil mai midi, deci !}ivitezele vor fimai reduse, iar presiunea Pcv mai mica.).

Inchiderea supapei de evacuare (ise).. Momentul de tnchidere a supapei deevacuare, trebuie astfel ales incit sa asigure 0 golire cit mai completa a cilin-drului de gazele arse. Nu este rational ca supapa de evacuare SE sa se inchidain P.M.!. pentru ca intre cilindru !}imediul ambiant exista 0 diferenta de pre-siune P,v - Pa (fig. 2.17) sub actiunea careia 0 parte din gazele de ardere maipot fi evacuate in exterior. Daca supapa de evacuare se inchide cu intirziere,o evacuare suplimentara se realizeaza sub actiunea inertiei coloanei de gaze careparase!}te cilindrul. De aceea, supapa de evacuare se inchide cu intirzierefata de P.M.!.; de obicei, OCI"= 5-40° RAC.

Datorita avansului OCd"!}i intirzierii OCI."durata procesului de evacuarese extinde pe un unghi ~oc, = 240-280° RAC, ceea ce reprezinta cu 30-55%mai mult decit durata cursei de evacuare.

Deschiderea supapei de admisiune (dsa) trebuie sa se produca in momentulin care asigura cele mai bune conditii de intrare a gazelor proaspete. tn punctulfa (v. fig. 2.16), gazele proaspete ar putea patrunde to ciIindru. Este rationalca, in acest moment, supapa de admisiune,sa ofere incarcaturii proaspete 0sectiune de trecere cit mai mare pentru ca pierderile gazodinamice sa fie mi-nime. Aceasta presupune ca deschiderea supapei de admisiune sa inceapainainte de P.M. I. cu avansul OCd,a(fig. 2.18). Cu cit turatia motorului este mairidicatA !}i deci timpul disponibil pentru ridicarea supapei este mai redus,cu aUt OCd,atrebuie sa fie mai mare.

Inchiderea supapei de admisiune (1.sa). Pentru a folosi inertia coloanei deincarcatura proaspata, care in P.M.E. are 0 viteza ridicata, supapa de admi-siune se inch ide eu intirziere (fig. 2.18). Aceasta se justifica !}i prin faptulca presiunea in cilindru la P.M.E. fiind mai mica decit presiunea atmosferidi,este posibila 0 umplere supliinentara datorita caderii de presiune. Daca, insa,intlrzierea OCleaeste prea mare, devine posibiJa 0 sdipare a incarcaturii proas-pete din ciIindru. deoarece sensu I caderii de presiune se inverseaza. Valoareaoptima a unghiului de intlrziere la inchiderea supapei SA este cu atit mai marecu cit turatia motorului este mai ridicata, fiind, de obicei, intre 30 !}i60° RAC.Ca urmare !}idurata procesului de admisiune se extinde pe un ungbi ~OCCI== 240-280° RAC, ceea.ce u~ureaza umplerea.ciIindrului.

P P

PM/ PMI V

Fig. 2..17. Diagrama de pompajpentru precizarea inchiderii S11-

papel de evacuare.

Fig. 2.18. Diagrama de pompajpentru precizarea momentelorde deschidere ~i 'inchidere a

supapei de admisie.

44

p

I

~: i I L1dse

171~

Fig. 2.19. Pozitiile mecanismului motor corespunzator fa-zelor de distributie.

Avansurile la deschiderea !ji intirzierile la inch ide rea supapelor se preci-zeaza fie prin distantele pistonului fata de punctul mort eel mai apropiatin momentul respectiy (ddsa, di.<a,ddw dise)' fie prin unghiurile de manivela(cx,t&a,CXha,OCrts...CXiu)(fig. 2.19), in raport ell punctele moarte de referinta.

Reprezenlarea gralleA a varlatlei rldleArll h a supapelor sau a seetlunll de Ireeere A. Inlunetle de un!..tIlul de rota I Ie al arborelul eotlt se Ilume~te epurwlazelor de dlslributle (fig. 2.:JO).

Din analiza epurei fazelor de distributie rezulta 0 particularitate a pro-ceselor de schimb de gaze, !ji anume prezenta unei perioade .cind ambele sup apesint deschise, perioada care poarta numele de perioadii de suprapunere adeschiderii supapelor, docs. In aceasta perioada exista posibilitatea ca gazelede ardere sa scape in colectorul de admisiune, deoarece presiunea lor estesuperioara presiunii atmosferice. Aceastii posibilitate nu se realizeaza dacafazele de distributie sint determinate convenabil, deoarece, la turatii ridicate,durata in timp a perioadei de suprapunere este redusa, iar supapa SA estela inceputul ridic!rii ei de pe scaun, oferind 0 sectiune redusa de tree ere.

Pozitia camelor care comanda cele doua sup ape (fig. 2.21) se obtinetinind seama de valoriIe fazelor de distributie, de ordinea de comanda a supa-pelor in cicIu, precum !ji de turatia arborelui cu came (Ia motoarele in patrutimpi este jumatate din turatia motorului).

h,As

ex

Fig. 2.20. Epura fazelor de distributie. Fig. 2.21. Pozitia relativa acamelor pe arborele dt' di'i-

tributie.

...

In labelul 2.1 sint date fazele de distribufie ale unoI' motoare fabricatein tara noastra.

Tubellli :.1.1Fazele de distributie ale unor rnotoare fabricate in Romania

2.6.5.3. Influenta diver§ilor factori asupra admisiunii. Pentru aprcciert'amodlllui in care se realizeaza umplerea cilindrlllui se com para cantitatea drincarcatura proaspatii retinutii in realitate in cilindru la sfir!?itul proc~suluide umplere Cll c,antitatea de indirdi.tura proaspaUi. nlo care ar umple cilindrulin conditiile Po, To, 1'. !?i denumita cantitate teoretica. Raportul acestordoua cantitati define!?te coe(icientul de umplere sau l'andamentul volumetric "1)0:

m

"1)0= me . (2.6)

Intrucit mo = YoV., rezulta "1).= mho V.; daca se. noteaza mJyo= "i,se obtine:

"0"1)u= v, . (2.7)

Cu ajutorul relatiei (2.7), coeficientul de umplere este definit ca raportllldintre volumul inciirciiturii proaspete 1'0' retinut in realitate in cilindru, lasfir!?itul procesului de umplere, masurat in conditiile initiale de referinta,!?i intr-un proces fara pierderi termogazodinamice.

Factorii care influenteaza desfa!?urarea procesclor care au loe in motorulcu ardere interna, deci ~i admisiunea, se grupeaza asHel:

- factori de stare, care caracterizeaza propri~tatile incarcat urii proas-pet.e (presiunea, temperatura,. viteza incarcaturii proaspete etc.);

- factori functionali (factori de exploatare), care predzeaza rcgimulfunctional al motoruilli (turatia, farcina, regimul termic al motorului et'c.) ;

- factori constructivi, care reflecta particularita tile constructive alemotorului (fazele de distributie, rezistentele din sistemul de admisiune, rezis-tentele din sistem~l de evacuare, arhitectura camerei de ardere);

- proprietiitile combustibilului.Pentru a pune in evidenta influenta unui factor, toti ceilalti se mentin

neschimba ti.Influenta faetorilor de stare. Variatia presiunii ini[iale arc 0 influenta

importanta asupra presiunii din cilindru. Astfel, reducerea presiunii exterioaredetermina mic!?orarea corespunzatoare a presiunii de admisiune, care duce lamio!?orarea cantitatii de incarcatura proaspata ce patrunde in cilindru.

Daca se tine seama de faptul ca temperatura inilialii depinde de ano-timp, rezulta ca, pe timp de iarna, incarcatura proaspata m retinuta in cilindrieste mai mare, iar motorul furnizeaza 0 putere marita.

Influcnta factorilor runctionali. Marirea turatiei provoaca cre!?terea vi-tezei de admisiune care majoreaza pierderile gazodip.amice !?i reduce timpuldisponibil pentru umplerea !?i golirea cilindrlllui, inrautatind umplerea.

46

l\IotorulI

DSAI

ISAI

DSEI

ISEI

.1,

Dacia 1300 _20° + 60° _60° + 20° 4()0

MAN D-2156 _7° 39° _43° +9° 16°

S VIEI\I 797-05 _po _41° 55° + 5° IBO

Prin sal'cina molol'ului se in~elege gradul de indircare a1 acestuia,1a 0anumita turatie. Valoarea. sarcinii poate Ii exprimatii ~i prin unghiul clapeteide acceleratie a carburatorului, sau prin pozitia cremalierei pompei de injectie.

La m.a.s., la rrducerea sarcinii se obtureaza partial admisiunea, rezultindo cre~lere sensibila a pierderilor gazodinamice din cauza reducerii sectiuniide trecere, ceea ce duce lamic!1orarea coeficient ului de umplere prin redu-cerea sarcinii.

La m.a.c., variatia sarcinii, respectiv a cantitatii de combustibil injectat,in general nu afectea.za procesul de admisiune a incarcaturii proaspete '(aerului).Totu~i, odatii tu marirea sarcinii ere!1te nivelul regimului termic al motorului,iar coeficientul de umplere este afectat intr-o oarecare masura.

Regimul iermic almoiol'u/ui se apreciaza cu ajutorul temperaturii unororgane ale motorului, temperaturii gazelor arse de evacuare sa'u temperaturiiapei de racire. Coeficientul de umplere masurat la motorul in functiune (Iacald) este sensibil mai redus dedt in cazul in care acela!1i motor este antre-na t (deci la rece).

]n cazul motoarelor racile cu aer, datorita regimului termic mai ridicatcleci! cel al motoarelor racite cu apa, coeficientul de umplere este mai redus.

Influenta (aetorilor eOllsfruetivi. Fiecarui regimde functionare {I moto-mlui ii corespund anumite faze opiime de disiributie. Abaterea fazelor de lavalorile optime drtermina inrautiitirea umplerii.

Rezisientele sisiemului de admisiune. La motoarele cu aprindere prin scin-teie cu carburator, se intilne~te cel mai complicat sistem de admisiune, careeste format, in general, din: filtru de arT, carburator, colector de admisiune,canal de admisiune, poarta supapei!}i supapa de a<lmisiune. Motoa.rele cu aprir..-dere prin compresiune au sistemul de admisiune asemanator, la care lipse~tecarburatorul. La m.[>..s.,cele. mai mari pierderi gazodinamice se produc (70'-:80%) prin trecerea pe sub supapa de admisiune.

Pentru reducerea pierderilor gazodinamice, se spore~te diametrul supapeide admisiune (in dauna diametrului supapei de evacuare), cit ~icursa de ridicare.

Filtrul de aer introduce rezistentecu alit mai mari eu cit capacitatea sade filtrare estemairidicatii ~i cu cit cre~te, in exploatare, gradul sau de imbic-sire cu impuritatile retinute din aerul atmosferic. Reducerea umplerii impusade filtru poate afecta simtHor puterea motorului.

Pentru 0 cit mai uniforma umplere a cilindrilor, configuratia spatialaa colectorului de admisiune trebuie sa asigure drumuri cit mai egale spre toticilindrii deserviti de el. Cum acest principiu se imbinii cu avantajul reduceriinumarului de coturi all' colectorului, se procedeaza, de obicei, la aliiturareacanalelor de admisiune a doi cilindri consecutivi ~i deci a supapelor corespun-zatoare de admisiune.

Rezistentele din sistemul de evacuare. Rezistentele gazodinamice introdusede elementele sistemului de eyacuare determina 0 cre~tere.a contrapresiunii Peninrautatind astfel uinplerea cilindrului.

Amortizorul de zgomote introduce rezistente in calea curentului, obli-gind gazele sa se destinda inainte de a ajunge in atmosfera.

2.6.6. COMPRESIUNEA REAL!.

Pro{'esul de compresiune a gazelor proaspete din cilindru incepe din mo-mentul inchiderii supapei de admisiune (la motoarele in patru limpi) saua ferestrelor de admisiune (Ia motoarele in doi timpi). Urmarind procesul

47

p de eompresiune intr-o diagrama p- V, aeestemomente pot fi marcate prin punetul a' (fig.2.22).

Daca in eilindru nu ar an'a loe procesulde ardere, sfir~itul compresiunii ar a\"ea locrind pistonul ajunge in P.M. I., iar presiunea arcre~te pina in punetul c. Pentru a prewni de-plnsarea proccsului de ardere in cursa de des-tindere, acesta este ini tint inainte de P.M. I.De acc.ea, se considera ca proeesul de eom-presiune se incheie in lIlomenlul deelan~arii

F .22 V . , ... scinteii electrice (punctul s la motoarele cu

Ig. 2., arlatla preSlUnll .' d " . 1.

). t I .

in proce.ul de compresiune. apllll ere IJI III SCIll ele sau III momen u 1Il-eeperii injee1iei (punctul i la motoarele eu a-prindere prin compresiune). In felul aeesta, pre-

siunea la finch.' procesului de compresiune atinge valoarea eorespunzatoarepunclului c'. Drept urmare, proceslll de compresiune se desfa!?oara pe 0 frae-1iune din cursa de eompresiune eare poate ~jungc pina In 1/2 din. cursa decompresiune deoare{'e 0 inlirziere de (JO°RAC in isa !?iun a\"ans de 60° RACla produeerea scinteii sau injee1iei sint valori perfect posibile.

V n aspect caraeteristic pentru procesul de compresiune este schimbulpermanent de caldura intre gaze ~i peretii eilindrului. ~a ineeputul proeesuluide eompresiur:e, amestecul initial are 0 temperatura mai seazuta dedt peretiicilindrului, de aeeea el prime!?te 0 cantitate de ealdura Qp. Treptat, pe masuraere~terii temperaturii amesteeului comprimat, se a.junge la egalarea tempe-raturii gaze lor !?i eilindrului. in ultima parte a proeesului de eompresiune,temperatura amestecului devine mai mare dedt eea a perelilor cilindrului;ea urmare, amestecul initial cedeaza 0 eantitate de caldura Qc peretilor.

o particularitate a proeesului de compresiune 0 eonstituie seaparHe degaze prin neetan~eitatile dintre piston ~i cilindru ; acestea sint intense catresfir$itul cllrsei de eompresiunl', eind presiunea in eilindru este mai mare.

c

q

PM/

2.6.7. ARDEREA

La motoarele eu ardere int{'rna utilizate la automobile, in general, sefolosese eombustibili liehizi (benzine - m.a.s. !?imotorine - m.a.e.), carereprezintii amesteeuri de hidrocarburi !?idiferili eompu!?i organici.

tn proeesul de ardere, carbonul ~i hidrogenul din combustibil se combinaeu oxigenul din aer, formindu-se, in general, bioxid de carbon (C02), oxid deearbon (OC) ~i \"apori de apa (H20). Daca arderea se desfa!?oara asHel incHrezulta numai C02 ~i J120, arderea se nume~te compltlii; daea se formeazaC02' OC !?i 1120, nrderea este incomplclci, deoarece 0 parte din cantitatea decarbon din combustibil s-a oxidat incomplet.

Aerul este formal din 23% oxigen ~i 77% azot in compozilie gra\"imetridi,sau din 21010oxigen ~i 79% azot in compozilie \"olumetridi.

Cantilalea de aer necesara pentru arderea eompllfie a IInui kg de comblls-tibil depinde de compozilia chimira a combustihilului.

Un kilogram de combustibil (Iiehid) contine: c kg carbon (C), h kg hidro-gen (H2). 0 kg oxigen (02), Celelalte clemente {'on1inute in {'Oll1hllstibil (~zot,sulf) sint in cantila1i atH de mid incit pot fi neglijate,

48

Daca se considera ca intreaga cantitate de oxigen continuta in aer parti-cipa la ardere, a tunci cantitatea (eoretica (minima) de aer necesara pentruarderea completa a unui kilogram de combustibil lichid se determina cu re-latia :

Lmtn = Omln= ~ (~ c + 8h - 0 )kg aerfkg comb. (2.8)0,23 0,23 3

In practica, pelltru a se asigura arderea completa a combustibilului,intrucit 0 parte din oxigenul continut in aer nu participa la procesul de ardere,fiind evacuat impreuna cu gazele arse, in camera de ardere se introduce aerin exces.

Se nume~te coeficientul excesului de aer raportul intre cantitatea realade aer (Lr) folosita pentru arderea unui kilogram de combustibil ~i cantitateateoretica de aer Lmtn :

(2.9)

La motoarele cu aprindere prin scinteie, amestecul aer combustibil seformeaza in carburator ~i este omogen ; aceste motoare au coeficientul exce-sului de aer apropiat de unitate, A = 0,85.. .1,15.

La motoarele cu aprindere prin compresiune, combustibilul injectat incamera de ardere nu se poate amesteca in conditii la fel de bune cu aerul,din care cauza ele trebuie sa lucreze cu exces de aer mai mare decit motoarelecu aprindere prin scinteie. Coeficientul excesului de aer A variaza intre 1,2~i 1,6, in functie de tipul ~i de forma camerei de ardere, de caracteristicilejetului de combustibil, de turatie etc.

In functie de valoarea coeficientului A, amestecul aer-combustibil poatefi: bogat (A < 1), sarac (A >- 1), teoretic (A = 1).

2.6.7.1. Arderea in motoarele eu aprindere prin seinteie. Arderea normalA.La motoarele cu aprindere prin scinteie, arderea se propaga de la locul deaprindere, sub forma unui front de flacara ce se deplaseaza in intreaga camerade ardere cu viteze de 15-40 mfs. Aceasta ardere se nume~te ardere normala.

In diagrama din figura 2.23 este reprezentatli variatia presiunii gazelorin cursul arderii in coord onate p - V (fig. 2.23, a) sau p -(1. (fig. 2.23, b),(1.fiind unghiul descfis de manivela ; linia punctata reprezinta variatia presiuniiin cazul functionarii fara aprindere.

P P

Fig. 2.23. Diagrama indicaUi a ciclului pentru studiularderii in m.a.s.

.&- Automobile - !;lofer mecanlc auto - cd. 141 49

v, .

PMI PME, PM! ,«,' CJ:;}I a,I, I I, I,

a b

tn desfa!iurarea proeesului de ardere se disting trei faze: faza de formarea frontului de fladira, faza cor('~punzatoarc propagarii flad\rii pir.a la atin-gerea presiunii maxime, faza finala a procesului.

Prima (azil a procesului de arderc durcaza din moment ul dec1an!iariiscinteii eleelriee (punetul S eu avansul ~.) pina in punelul in care pe diagramase inregistreaza desprinderea eurbei de ardere (punetul M). Durata acesteifaze (/1' respeeti\' OC1)depinde de presiunea, temperatura, 'dozajul !ii naturaeombustibilului.

A doua (azii. a proeesului de ard.ere (caraeterizaU prin '2, respectiv OC2)se desfa!ioara din momentul ineeperii ere!iterii rapide a presiunii (punetul M)pina la atingerea presiunii maxime de ardere (punctul N). In faza a doua,arde aproape 90 % din cantitatea de combustibil.

Cu eit viteza de deplasare a fronlului de flacara este mai mare, eu aUtesle mai intensa degajarea caldurii de ardere a combustibilului, ceea ce con-duce la 0 ere!itere rapida a presiunii !ii teniperaturii gazelor. Pentru 0 funetio-nare lini!ititii a motorulbi, cre!iterea presiunii trebuie sa nu depa~easca valoareade 2,1.106 Njm2 pentru un grad de rotati~ a manivelei.

Faza a Ireia a proc:esului de ardere (/3' 0'3)se desfa~oara in destindere ~ieorespunde arderii unOT cantiUti red use de eombustibil (circa 5 % din can-litatea de amestee proaspat). Caldura dezvoltata este relativ redusa ~i nu maipoate asigura cre!iterea puternica a temperaturii gazelor, astfe.l incit dupapunetul N presiunea .ineepe sa seada. datorita deplasarii pistonului cUreP.M.!.

Arderea anormaUi. Desfa!iurarea anormala a arderii in, molorul cu aprin-dere prin seinteie poate deeurge fie din cauza aparitiei fenomenului de deto-natie, fie ca urmare a producerii de aprinderi secundare.

Arderea Cil delonalie este tipul principal de ardere care se poate producela m.a.s. drept urmare a sehimbiirii unor eonditii, ea : marirea raportului decomprimare, schimbarea eombustibilului etc. Manifestarile exterioare alearderii cu detonatie sint : zgomote metalice in cilindri, incalzirea motorului,scaderea brusca a puterii, aparitia fumului negru la evaeuare ~i cre~terea eon-siderabila a eonsumului specific. La functionarea mai indelungaU in astfelde conditii, uzura motorului ere!ite !ii pot aparea avarii grave (spargereafundului pistonului, topirea supapelor'de evaeuare etc.). RezulU neeesitaleaca producerea arderii eu detonatie la m.n.s. sa fie eombatuta pe toate caile.

La aparitia detonatiei, arderea in diagrama indicata se modifica in sensulca spre finele ei, se inregistreaza 0 cre!itere maio rapida a presiunii cu atin-gerea unei valori mai mari deeit a presiunii maxime din arderea normaHi(fig. 2.24).

Diagrama indieatii in cazul arderii cu delonatie, in comparatie en eeaeorespunzatoare arderii normale, prezintii urmatoarele particularitati :

- pina in punetul x eurbele de presiune in' eele doua regimuri de arderese suprapun, dupa care, in cazul arderii eu detonatie, presiunea ere!ite bruse,violent;

- dupa atingerea valorii maxime, presiunea inregistreaza oseilatii impor-tante, care se amortizeaza treptat inainte de sfir!iitul cursei de destin~ere;

~ aria dlagramei este mult mai mica in cazul nrderii eu detonatie.Arderea ClI aprinderi secundare este al doilea tip de ardere anormala

care poate aparea in m.a.s. atunci cind amesteeul initial este aprins nn numaide ealre scinteia electriea declan~ata: intre electrozii bujiei, ci !ii de la 0 sursasecundara, ca, de exemplu. un punet incandescent sau 0 suprafata fierbinte.

50

1

pp

Ardere cu detonatie

x

PMI PMf v PMI ex

Fig. 2.24. Influenta tipului de ardere asupra diagramei indieate.

In cazul in care aprinderea secundara se declan!?eaza inaintea scinteiielectrice, ea se nume!?te preaprindere, iar daca se produce dupa ce scinteiaelectri~a s-a declan!?at, se nume!?te postaprindere.

Preaprinderea .conduce la acelea!?i manifestari ca !?i 0 cre!?tere mare aavansului la declan~area scint-eii elec~ricc: mers violent, scaderea puterii!?i economicitatii, eventuala provocare a detonatiei.

In cazul unei preaprinderi cu avans ma!re, diagrama indicata are formadin figura 2"25, din care rezultii ca arderea se termina putin dupa P.M. I.

Dadi aprinderile secundare produc fronturi secundare ale flacarii, atuncicre!?terea presiunii are loc foarte rapid (fig. 2.26), atingindu-se presiuni maximefoarte ridicate. Astfel de situatii se produc la rapoarte de comprimare foartemari (peste t = 9).

2.iagrama cu'y'" ardere ,normala\\ Declan~area\ I scinteil electrice

, Diagramacu, ,/ preaprindere'.../Preaprinderea

p

v oex:

PMI

Fig. 2.25. Diagrama indi-eatl pentru arderea eu

preaprlndere.

Fig. 2.26. 'Dlagrama indl-eatl pentru arderea nor-mall ,I .eu aprlnderl seeun-

dare.

51

.,

Functionarea mai indelungata a motorului cu aprinderi secundare poateduce la avarierea pistonului prin topirea fundului in centru sau la periferie.Uneori, din cauza temperaturilor inalte produse, se poate ajunge la topireaaproape completa a electrodului central al bujiei.

Factorii care influenteaza arderea in motoarele cu aprindere prin scin-teie. Factorii constructivi cei mai importanti sint: raportul de comprimare,arhitectura camerei de ardere, pozitia bujiei !?i a supapelor, natura !?i stareamaterialelor peretilor.

Cre!?tere~ raportului de comprimare determina marirea temperaturii !?ipresiunii la sfir!?itul compresiunii, contribuind astfel la accelerarea reactiilorde oxidare care se desfa!?oara in masa amestecului proaspat, ceea ce favori-zeaza cre!?terea vitezei de propagare a frontului flacarii, respectiv reducereaduratei procesului de ardere, in special, in prima !?i in ultima faza. In schimb,asupra fazei principale a arderii, care este influentata, in special, de turbulentagazelor din camera de ardere, raportul de comprimare, practic, are actiuneredusa.

La cre!?terea raportului de comprimare este necesar ca avansul optim ladeclan!?area scinteii sa se :nic!?oreze, ca urmare a mic!?orarii primei faze a pro-pagarii, pentru a se mentine faza principala a arderii in zona P.M.!., undeturbulenta este maxima..

Prin cre!?terea raportului de comprimare se mare!?te randamentul termical ciclului motorului, iar datorita reducerii duratei procesului de ardere, seimbunatate!?te economicitatea motorului. .

Marirea raportului de comprimare la m.a.s. este, insa, limitata de aparitiadetonatiei.

La motoarele actuale de auto mobil, valorile maxime ale raportului decomprimare sint intre 10 !?i 11.

Alegerea rational3. a (ormei camerei de ardere constituie una dintre cailefundamentale pri n care constructorul actioneaza pentru dirijarea arderii inmotor.

Arhitectura camerei de ardere influenteaza asupra duratei totale a pro-pagarii fHicarii. Cu cit camera de ardere este mai compacta, drumul ce trebuieparcurs de frontul de flacara este mai redus, la fel ca !?idurata totala a arderii.

Pozitia bujiei, adica locul de unde incepe sa se propage flacara, influen-teaza procesul de ardere, respectiv durata propagP.J:'iifladirii !?iviteza de cre!?terea presiunii.

Natura ~i starea materialelor perefilor. Pentru evitarea aparitiei detonatieiin cazul unui motor cu raport de com prim are ridicat este necesar ca gazeleproaspete din camera de ardere aflate in zonele departate de bujie sa fie raciteintens. In acest scop, pentru a permite evacuarea unei importante cantitatide caldura din mas a gazelor, materiilul pistoanelor !?i chiulaselor trebuie saaiba un coeficient de conductibilitate termica ridicat. Prin utilizarea pistoane-lor !?ichiulaselor din aliaje de aluminiu s-au obtinut rezultate satisfacatoare.

In ti.mpul functionarii motorului, pe peretii camerei de ardere se depunecalamina sub forma unui strat de citiva milimetri grosime. Deoarece calaminaeste rea conducatoare de caldura, ajunge la incandescenta, incalzind multamestecul final, ceea ce u!?ureaza aparitia detonatiei.

Prin depunerea calaminei, volumul camerei de ardere se miqoreaza, ceeace echivaleaza, practic, cu marirea raportului de comprimare E. Drept urmare,pentru a evita detonatia, trebuie utilizat un combustibil cu 0 cifra octanicamai mare.

52

Calamina ajunsa la incan-descenta constituie sursa deaprindere prin suprafata, con-ducind la 0 ardere cu aprinderisecundare.

Faetorii fune{ionali careinfluenteaza procesul de arde-re in m.a.s. sint: avansul laproducerea scinteii electrice tu-ratia, sarcina ~iregimul termic.

Auansulla producerea scin-leU eleclrice. tn figura 2.27 se re-prezinta influenta avansului laproducerea scinteii electrice a- a - avanssupra formei diagramei indi-cate.

Daca declan~area scinteii electrice se face in momenhil in care pistonula ajuns in P.M. I. (fig. 2.28, a), deci fara avans, procesul de ardere se depla-seaza in cursa de destindere. In acest caz, cre~terea presiunii gazelor in cursularderii este moderata, astfel incit lucrul mecanic efectuat este mai mic decitin cazul functionarii motorului cn avans la aprindere ~i deci puterea dezvol-tata de motor este mai redusa. Datorita prelungirii :irderii in destindere,gazele arse cu temperatura ridicata au 0 suprafata mare de contact cu peretiicilindrului, ceea ce determina 0 incalzire puternidi a motoruhii. Temperaturagazelor de evacuare este, de asemenea, ridicata, provocind supraincalzireasupapei SE ~i a conductei de evacuare.

La fel ca ~i in cazul avansului nul, motorul care functioneaza cu avansprea mic la declan~area scinteii electrice, dezvolUi 0 putere redusa, are un con-sum specific mai mare de combustibil ~i se supraincalze~te.

In cazul unui avans foarte mare (fig. 2.27, b), presiunea maxima se poateatinge in cursa de compresiune (apare efectul contramotor), iar, la inceputul

destinderii, nivelulpresiunii in ciclu nu mai poate ajun-ge la nivelul presiunii de la finele compresiunii, astfelincit se formea~~ in diagrama 0 bucla negativa care re-duce in plus aria diagramei.

In cazul unui avans mare, dar mai putin exagerat(curba 2 din fig. 2.28), se observa ca presiunea cre~tebrusc, contribuind la 0 functionare dura a motorului,insotita de zgomote specifice (batai de avans).

Avansul mare la producerea scinteii electrice favo-rizeaza aparitia detonatiei, deoarece pe aceasta cale se

V amplifica regimul de presiuni aplicat amestecului final,creindu-se conditiile pentru dezvoltarea rapida a reac-tiilor de oxidare in masa gazelor nearse ~i aparitia fo-carului de detonatie. Motoarele care functioneaza cuavans mare au un consum sporit de combustibil ~i nusuporta sarcini mari.

p

Pi'll

Fig. 2.28. Influentaavansului la produ-cerea scinteii el~c-trice asupra formei

diagramei indicatep-ex :avansavans

mare; c -optim.

12

nul:prea

avans

,

v0- b c

Fig. 2.27. Influent a avansului laproducereascinteii electrice asupra formei diagramei in-

dicate p- V:nul: b - avans prea mare: c -

avans optim.

Se detlne~te ca avans opHIIl III produeerea selntell eleetrlceacel avans In care puteren ~I eeonomleltatnten slnt maxlme.

53

1

Avansul optim se realizeaza cind faza princip'aUi de ardere se piaseazAsimetric fata de P.M.!. In cazul functionarii motorului cu avans optim, dia-grama indicata are suprafata maxima (v. fig. 2.27, c).

Avansul optim la declan!1area scinteii electrice depinde de turatie !1idesarcina, asUel incit motorul trebuie sa fie echipat cu dispozitive care sa permitavariatia avansului in functie de regimul de Iucru al motorului.

Cre!1terea turatiei mare!1te viteza de admisie a indircaturii proaspete -deci intensitatea turbulentei. Ca urmare, viteza de propagare a fIacarii cre~temult - durata in ti mp a arderii mic!1orindu-se.

Pentru a se mentine constant momentul inceperii fazei principale denrdere, pe diagrama indicati, este necesar sa se mareasca avansul Ia declan-!1area scinteii electrice, odata cu cre!1terea turatiei.

PericoIuI. aparitiei detonatiei se mic!1oreaza odata cu cre!1terea turatieidatorita cre!1terii turbulentei !1i maririi vitezei de propagare a frontului deflacara.

Reducerea sarc~nii determina miqorarea intensitatii turbulentei gazelorproaspete introduse in cilindru. De asemenea, odata cu mic!1orarea ~arcinii(inchiderea clapetei de acceleratie a carburatorului), la turatie constanta,cantitatea de amestee proasplit introdusa in eilingru scade, in timp ce canti-tatea de gaze arse reziduale ramine, practic, neschimbata, asUei inrit ameste-cuI proasplit este diluat in mare masura de gazele arse. Influentele prezentateprovoaca redueerea vitezei de ardere !1imarirea duratei procesului de ardere.Pentru ca faza principal a a procesului de ardere sa nu se prelungeasca mult indestindere, este necesar ca odata cu reducerea sarcinii ~a se mareasca avansulla producerea seinteii eleetrice.

Reducerea sarcinii are ea rezultat mic!1orarea tendintei de aparitie a ar-derii eu detonatie, datoritli faptului ea gazele arse reziduale care dilueazaamestecul proasplit sint inhibatoarc pentru desfa!1urarea reactiilor chimice deardere.

Cll cit regimul termic al motorului este mai ridicat eu aUt incarcaturaproaspata se va incalzi mai intens in contact eu peretii calzi, temperaturaamestecului final va spori, ceea ce va u!1ura .autoaprinderea lui; intensitateadet.onatiei va ere!1te.

Factorii do stare. Principalii factori de stare care influenteaza procesulde ardere in m.a.s. sint : turbulenta, compozitia amestecullli carburant, tem-peratura initiaIa, presiunea initiaHi, caIititatei de gaze arse reziduale !1iumidi-tatea.

Intensifiearea turbulentei duce Ia mic!1orarea intensitatii detonatiei deoareeese amplifiea viteza medie de propagare a frontului de fIacara.

Compozitia amestecului carburant. Din incerearile experimentale se con-stata ea viteza eea mai mare de propagare a frontului de fIaeara se realizeazaintr-un ~mestee bog at in eombustibil (eorespunziitor unui A = 0,8. . .0,9)motorul dezvolUnd puterea .maxima. Consumul specific minim de combustibilse obtine in eazul functionarii eu un amestee avind A = 1,05.. .1,1.

In. exploatare, sint posibile 0 saracire sau 0 imbogatire a amestecului,care produce rateul. Rateurile sint de doua feillri. Cind amestecul este foartesarac .<ficlor sau conducta de. eombustibil infundate, aspiratie' de aer fals),rateul apare in galeria de admisiune, deoareee arderea se prelunge!1te multin destindere, iar in per~oada de suprapunere a supapelor, flacara scapa ingaleria de admisiune !1i aprinde amestecuJ. In cazul in care amestecul estefoarte bogat (jiclor uzat, prea larg, filtru de aer infundat), rateul apare la

54

evacuare, deoarece din cauza arderii inco mplete oxidul de carbon din gaze Iearse se aprinde brusc in contact cu aerul ~i cu unele punc~e incandescentedin toba de .e~apament.

Temprralura initialil a incarcaturii proaspete influenteaza direct tem-perat ura amestecului final. Din aceasta cauza, in general, intirzierea laautoaprindere a amestecului final scade cu cre~terea temperaturii ~i pericolulde detonatie cre~te. Astfel, incalzirea accentuata a amestecului pentru a in-tensifiea vaporjzarea combustibilului pe linga faptul cii reduce eoeficientulde umpler~, mihe~te ~i perie?lul de detonatie.

Cre~terea presillllii initia/e spore~te intensitatea detonatiei. Aceasta im-prejurare constituie. in prezent, principalul impediment in supraalimenta-rea m.a.s.

Pr('z('n1a gaze/or arse N'zidlla/e in amestecul initial determina 0 reducerea vilezei de reactie, ca urman! a maririi probabilitatii de intrerupere a reactiilor,influentind negativ asupra :puterii ~i economicitatii.

Umidilalea. Experimental, se dovede~te ca 0 cre~tere a continutului deapa (lichidii. sau in stare de vapori) din incarciilura proaspiita reduce intensi-t atea detonatiei. Injectia apei in stare lichida race~te inciircatura proaspataprin vaporizare. Rezulta 0 mic~orare a intensitatii detonatiei prin intermedinlseadL'rii temperaturii initiale.

Incercarile experimentale au aratat cii aparitia ~i intensitatea detonatieidepind mult de nalura combuslibilu/ui. Combustibilul care se oxideaza mai u~orprezintii 0 inclinare mai mare spre detonape.

2.6.7.2. Arderea in motoarele eu aprindere prin eompresiune. Pulverizarea~i \'8porizarea eombustibHului. Calitatea pulveriziirii combustibilului se apre-ciaza prin penetratia ~i unghiul de dispersie a jetului, finetea ~i omogenitateapulverizarii.

Petlelratia jetll/ui reprezintii distanta L striibatuta de partea Ini frontaHiinlr-un timp determinat (fig. 2.29). Penetratia trebuie sa fie asUel inci1, intimpul injec1iei, jetul sa strabaUi intreaga camera de ardere, fara sa atingain55 peretii ei sau capul pistonului. Dacii penetratia jetului este prea mare,combustibilul ajunge pina la capul pistonului sau pe oglinda cilindrului, undearde incomplet, produce fum in gazele de evacuare ~i depozite de calaminain camera de ardere. Dadi penetratia jetului este mica, ramin zone perifericede aer neulilizate, iar eombustibilul arde incomplet, de~i in camera de ardereexista aer in exces.

Unghiul de dispersie ajellllui a (fig. 2.29), caracterizeaza gradul de dispersiea eombustibilului in camera de ardere.

Finetea plliverizarii reprezinta gradul de J;,.,fiirimitare a jetu~ui de combustibil ~i se deter- 150I- l' .Lminii prin diametrul mediu al picaturilor decombuslibil. Cu eit esle mai mie diametrul me- 100diu al piealurilor eu atit este mai fina pulve-. ~rlzarea.

Omogenilatea plliverizarii r('prezinUi gra-dul de uniformitate a dimensiunilor picii-turilor.

Pulnrizarea combustibilului este influen-

tata de mai mulp faetori, !5i anume:

o

Fig. 2.29. Parametrii jetuluide combustibil :

penetra\ia ; 8 - dis-persia.

L-

55

- parametrii sistemului de injeetie (presiuneade injeetie, vilf'za jetului, turatia pompei de injec-tie) ;

- paramctrii de stare ~i proprieta~ile fizice alemedi~llui in care arc loc injectia (contrapresiuneaacrului din cilindru, greutatea specifica a lui);

- proprietatile fizice ale combustibilului (vis-cozitate~. tensiunea superficiala, densitatea);

- elementele constructive ~Ie sistemului de

injee1ie (tipul pompei de injectie ~i al injectorului,profilul camei, numarlll orificiilor de pulverizare,forma ~i dimensiunile lor) ;

- conditiile de exploatare.Durata procesului de injeetie depinde de tipul motorului, 'de turatie.

sarcina elc. La plina sarcina. durata procesului de injeetie cor.espundc unuiunghi de 20 _400 RA C.

J\priodcrea ~i ardcrea combustibiIului. Jn figura 2.30 se reprezinta dia-grama va-riapei presiunii gazelor din cilindru in funetie de unghiul (X descrisdc maniwIa sau de timpull. Se observa ca. iinediat ee a inceput injectareaeombustibilului eu avansul ~ (punetul 1). presiunea gazelor ere!?te frinatfata de cazul fara injeetie (eurba punctata). pentruca, la \10 moment dat(punctul A). sa inceapa sa creasca foarte mult.

Frinarea iniPala a cre!?terii presiunii se datore!?te vaporizarii combustibi-lului lichid injectat, care produce 0 reducere a temperaturii amestecului initial.Cre!?terea ulterioara a presiunii se datore!?te degajarii de caldura prin ardere,asHel incit punctul A poate fi considerat ea momentul de autoaprindere. res-pectiv inceputul arderii. Din momentul ineeputului injectiei eombustibilului !?ipina in momentul aprinderii se consuma faza initiala (taa. respectiv cxaa).care reprezinta perioada de illdllctie sau inlirziereo [a ull/oaprindere.

Arderea eombustibilului in motoarele eu aprindere prin comr}resiuneeuprinde trei faze distinctt'o

111prima (azii. a arderii violentI.' (11' respecliv. (Xl)'presiunea gazelor cre~lefoarte repede pina in punetul n, dalorita arderii rapide a eombustibilului. Cucit durata intirzierii la autoaprindere laa estc mai mare, cu atit cantitatea deeombustibil introdusa in cilindru pina in momentul aprindcrii este mai mare.Drept urmare. cre~terea presiunii este brusca. iar functionarea motoruluieste dura. cu biitai.

Fazu arderii progresive. [('IIII'.urmeaza fazei de ardere rapide !?i dureazaaproximativ pina in momentul in care se sfjr~e~te injectarea combustibilului(punctul S). iar gazele ating presiunea maxima, Durata acestei faze (/2' res-pectiv C(2)este cu atit mai redusa cu cit intirzierea la autoaprindere este maimare.

Se constata ea arderea combustibilului continua ~i in destindere (pinain punclul F), ceea ee delel'lninii ('xisten!a cclt'i dt'-a 11'eia(aze a ardl'1'ii,numitaposlardere (13' rt'spectiv c(3)'

p

I

\

I

I

I

Fig. 2.30. Diagrama in-dicatii pentru studiul

arderii in m.a.c.

56

cr,t

tntirzierea la autoaprindere a combustibilului apare ca 0 faza pregiiti-toare pentru aparitia nucleului de Hacara, fiind proyocata de 0 serie de procesefizice !}i chimice prin care trebuie sa treaca combustibilul lichid injectatpentru a se putea autoaprinde.

Factorii care influenteaza arderea in motoarele en aprindere prin compre..sinne. Autoaprinderea !}i arderea combustibilului in m.a.c. sint influentatede mai multi factori, cei mai importanti fiind : natura combustibilului, tempe-ratura !}ipresiunea aerului in care se injecteaza combustibilul, sarcina, turatia,avansul la injectie, caracteristicile injectiei, arhitectura camerei de ardere.

Natura combuslibilului. Proprietatea combustibililor de a se autoaprindeu!}or este apreciata mai ales prin criteriul cifrei cetanice ee. Cu tit aceastacifra este mai mare, cu atit combustibilul se autoaprinde mai u!}or. Combusti-bilii cu cifra cetanka redusa, deci cu rezistenta mare la autoaprindere, conducla 0 functionare violenta a motorului, prin cre!}terea componentei chi micetaae, ceea ce se ilustreaza prin sporirea presiunii pe lagare la scaderea cifreicetanice. In acela!}i timp, cre!}te timpul de pornire !}ise intensifica formareade depozite in camera de ardere !}ifumul din gaze Ie de evacuare. Totodata,utilizarea unui combustibil cu 0 cifra cetanica prea ridicata conduce la marireaconsumului de combustibil. A.ceasta se explica prin u!}urinta mare la descom-punere a acestor combustibili, care formeaza carbon liber in camera de ardere!}ieste indepartat din cilindru cu gazele de evacuare inainte de a fi ars. S-aconstatat ca, daca ee > 50, nu se mai obtin avantaje sensibile in ce prive!}tereducerea intirzierii la autoaprindere, insa cre!}te, in schimb, costul combusti-bilului. De aceea, ee a combustibililor utilizati in IIi.a.c. este limitata in susla :::::50 unitati, iar in jos, la :::::40 unitati.

I Temperatura ~i presiunea, Experimental, s-a constatat 0 dependent'aimportanta a intirzierii la autoaprindere OCaafata de temperatura sau pre-siunea de la finele procesul\}i de compresiune.

Variatia OCaacu temperatura prezinta un interes deosebit pentru pornireamotorului, deoarece, la pornirea motorului rece, pierderile de caldura sintatit de mari inch temperatura aerului in cilindru la finele procesului de com-presiune este insuficienta pentru a realiza 0 valoare corespunzatoare a lui taa.Dificultatile de pornire se' combat fie prin preincalzirea aerului aspirat, fieprin ridicarea locaIa a temperaturii aerului din cilindru (se introduc rezistenteelectrice in cilindru care se incalzesc la pornirea motorului rece).

La reducerea sarcinii, durata intirzierii la autoaprindere cre!}te, deoareceregimul termic al motorului este mai scazut (cantitatea de caldura care sedegaja pe ciclu este mai mica). Pentru a dispune simetric arderea fata deP.M. Y., odata cu scaderea sarcinii, avansul la injectie tre buie sa scada, de-oarece se mic!joreaza doza de combustibil, iar durata injec~iei scade.

Prin marirea turaliei se imbuniitatese sensibil calitatile pulverizarii !}icre!}te regimul termic al motorului, ceea ce contribuie la mic!}orarea intirzieriila autoaprindere, masurata in secunde (deoarece se actioneaza favorabilatit asupra componentei fizice a intirzierii cit !}iasupra celei chimice). Aceastareducere nu este proportionala cu turatia, de aceea intirzierea la autoaprindere,masurata in unghiuri RAe, cre!}te rapid, iar motorul functioneaza mai brutal!}icu arderea deplasata in destindere (fig. 2.31). Prin marirea avansului II!-injectie, cele doua neajunsuri se corecteaza partial.

57

rP4 La cre1?terea turatiei, timpul disponibil

pentru formarea amestecului se mic1?oreazafoarte mult, iar deplasarea arderii in destin-dere devine inevitabila, in detrimentul pu-terii 1?ieconomicitatii motorului. Din aceastacauza, m.a.c. au, in general, turatii maximelimitate la 2200-2800 rot/min, iar unelemotoare mai mid pina la 4000-4400rot/min.

A"ansul la injectie. La cre1?tert'a avan-sului ~, combustibilul este injectat in aerulinsa insuficient de cald 1?ide comprimat,astfel in.cit taa cre1?te mult, iar arderea se

PNl Or deplaseaza in deslindert'. Daca avansul ~Fig. 2.31. Influenta turatiei asu- are valori prea mici, dupa injeclare incepe

pra formei diagramei indicate. imediat destinderea, dnd presiunile 1?item-peraturile scad rapid, ceea ce face ca dill

nou taa sa fie mare. Intre aceste situatii extreme exista 0 valoare optima aavansului la injectie, pentru care taa este minima, careia Ii corespund valo-rile maxime ale puterii 1?i economici ta tii motorului.

Caracicristicile de injcctie. l\Iodificarea legii de injectie ptin intermediulprofilului camei care antreneaza pislonul-sertar afecteaza mult desfa1?urareaautoaprinderii 1?iarderii in m.a.c. Astfel, la inceputul injectiei t'ste convenabilsa se injecteze cantiUiti mai mici de combustibil pentru ca in durata intir-zierii la autoaprindere sa nu se aglomereze in cilindru prea mult combustibil,a carui ardere rapida conduce la dezavantajele cunoscute. De asemenea, nuestc indicat sa se injecteze cantitati prea mari de combustibil nici spre fineleinjectiei, deoarece, in felul acesta, se intensifica postarderea.

Raportul de comprimare. Prin marirea raportului de comprimare rezulUio cl'e1?tere a nivelului presiunii 1?itemperaturii aplicate aerului in momentulinjectiei, ceea ce reduce sensibil durata intirzierii la autoaprindere taa. Lamarirea raportului de comprimare 1?iceilalti indici ai cic\ului sint influentatipozitiv. Dc aceea, la m.a.c., rapoartele de compl'imare nll sint limitate deprocesul de ardere, ceea ce explica valorile mari ale lui e:la aceste motoare (e: == 12-22). In schimb, fortele de presiune fiind mai mari, se impune sporireagrosimii peretilor organelor, ceea ce conduce la cre1?lerea forte lor de inertie caresolicita periculos, mai ales lagarele arborelui cotit.

Arhitectura camerei de ardere. Durata redusa de formare a amesteculuila m.a.c. impune c;rearea unei mi1?cari turbionare intense a aerului. Mi1?careadirijata a aerului in timpul procesului de compresiune!;i in limpul procesuluide ardere depinde de arhitectura camerei de ardere.

Dupa forma lor constructiva, camerele de ardere se clasifica in douagru pe mari:

- camere de ardere unitare (neimpartite) sau cu injectie directa ;- camere de ardere divizate sau separate, formate dintr-o camera prin-'

cipaJa de ardere (constituita din volumul cuprins inlre chiulasa 1?i piston)~i dintr-Q camera separata (amplasata in chiulasa sau in capul pistonului).La rindullor, camerele de ardere divizate pot fi cu camere separate de turbu-lenta (de virtej), de preardere (precombustie) sau cu rezerva de aer.

Camerele de ardere unitare nu dezvolti 0 mi1?care suficient de intensaa aerului, de aeeea, promoveaza eu predidere faza arderii violente.

58

+

Q b cFig. 2.32. Formarea ~i arderea amestecului combustibil in procedeulM:

a - admisiunea aerului; b - eompresiunea aerului !1i injeot.ia eombustibi-lului; c - arderea: 1 - piston cu camera sferica de ardere; 2 - injector

eu un singur orificiu.

2

Camerele de ardere divizate creeaza 0 mi!?care importanta a aerului intimpul arderii, deoarece folosesc, in acest scop, 0 fractiune din energia chimicaa combustibilului. .

Procedenl M de control al aprinderii ~i arderii in m.a.e. Procedenl de cor.-trol al autoaprinderii $i arderii elaborat de J. S. Meurer, denumit in literaturaproccdeul 1\1, utilizeaza 0 ca'mera de ardere sfedca in piston, iar combustibiluleste dirijat tangential pe peretele camerei (fig. 2.32). Mi!?carea de rota tie aaerului, indusa in cursa de admisiune, !?imi!?carea radiala, indusa prin efectulde prag al pistonului, intind combustibilul sub forma de peticula pe suprafatacamerei din piston. Temperatura controlata a pistonului permite incalzireatreptata a combustibilului !?i vapotizarea lui in straturi succesive. Mi!?careade virtej u!?ureaza difuzia produselor calde spre centrul camerei de ardere,iar oxigenul rece - cu densitatea mai mare, trece la periferia camerei, spalacontinuu suprafata peliculei de combustibil !?ialimenteaza reactiile de oxidarede la suprafata ei. Arderea se caracterizeaza printr-o viteza redusa de cre!?terea presiunii, prin mare independenta a motorului fata de calitatea combusti-bilului !?i prin reducerea substantiala a fumului din gazele de evacuare.Desfa!?urare mai completa a arderii permite 0 reducere a consumului specificde combustibil cu 15.. .20%.

Motoarele de tip 797-05 !?iD 2156 HMN 8 care echipeaza autocamioaneleROMAN-DIESEL !?i DAC fabricate in tara noastra folosesc procedeul M.In scopul obtinerii unei mi!?cari circulare a aerului la admisiune, canalul deadmisiune este realizat in forma de spirala !?iorientat tangential fata de poartasupapei (fig. 2.33).

2.6.8. DESTINDER6A REALA

Gazele din cilindru, dupa atingerea presiunii maxime, incep sa se destinda,deplasind pistonul spre P.M.E. !?iproducind lucru mecanic. Intervalul de timpin care se desfa!?oara procesul de destindere este cuprins intre momentul in

59

P

Fig. 2.33. For-ma canalului

de admisiepentru obtine-

rea mi~cariicirculare a

aerului.

Fig. 2.34. Reprezentareaprocesului de destindere

in diagrama pV ..

care presiunea gazelor did cilindru ineepe sa seada ~i momentul desehideriisupapei sau luminilor de evacuaFe. tn prima parte a procesului de destindere,se continua faza finaIa" a proeesului de.ardere a eombustibilului, insotiHi dedegajarea unei anumite cantitati de caldura.

tn eadrul procesului de destindere, schimbul de ealdura eu peretii se efec-tueaza intr-un singur sens - de l~ gaze la perete - deoarece temperaturagazelor depa~e~te de eiteva ori temperatura de regim a cilindrului. Deoareceinceputul procesului de destindere se situeaza la 30-50° RAC dupa P.M.!.(punctul t fig. 4.34), iar sfir~itullui are loc cu 40-60° RAC inainte de P.M.E.(punctul u'), rezultli. ca procesul de destindere efectiva se desfa~oara apro-ximativ pe jumatate din cursa de destindere.

"',IIIIII

..L-......lPN/ dse PNE V

3PARAMETRUPRINCIPALI$1 COMPARATIVIAI MOTOARELORCU ARDEREINTERNA

3.1. PARAMETRIICARACTERISTICIAI CICLULUIFUNCTIONAL

3.1.1. PARAMETRII(I(LULUI FUNCTIONAL

Parametrii caracteristici ai cielului functional sint : lucrul mecanic indicat,presiunea medie indicata, puterea indicata, consnmul specific indicat de com-bustibil ~i randamentul indicat.

3.1.1.1. Lucrul mecanie indicat. Lucrul mecanic indicat Li. dezvOltatde gaze pe durata unui cielu, este reprezentat in figura 3.1, prir. diferentadintre ariile Sl ~i S2:

(3.1)

3.1. 1.2. Preslunea medle Indlcatii. Se nume~te preslune medic Indlcatii p, raportul dlntre

lucrul mecanlc Indicat L" prod us In tlm)1U1 unul clclu real, In Interlorul clllndruiul (egRI custtpra'ata utllii a dlagramel Indicate), ~I clllndreea (volumul eursel plstonulul) V,:

Pi = !:..!...[Njm2]. (3.2)v,

Conform relatiei (3.2), presiunea medie indi-cata poate fi definita ca lucrul mecanic indicat aluniUi.tii de cilindree.

Daca se reprezinta suprafata utmi. a dia-gramei indicate Si p'rintr-un dreptunghi (fig. 3.1),avind baza egala cu lungimea 1 (care la scara re-prezinta cilindreea Vi), inaltimea dreptunghiuluireprezinta, la scara presiunilor, chiar presiuneamedie indicata :

(3.3)

Presiunea medie indicata reprezintii 0 presi-une conventionala constanta ca marime, care,actjonind asupra pistonului, in timpul cursei dedestindere produce un lucru mecanic egal culucrul mecanic indicat al ciclului real.

v

f'ig. 3.1. Diagrama indi-catii a unui motor in pa-tru timpi ~i diagrama dedefinire a presiunii medii

indicate.

61

Presiunea medie indicata PI are valori de (6,5.. .12).10& N/m2 la m.a.s.~i de (5,5...10).10& N/m21a m.a.c. I

3.1.1.3. Puterea IndlcatA. Puterea IndlcatA P, a unul motor cu ardere InternAreprezlntAputerea dezvoltatA In clllndrll motorulul prln actlonarea fluldulul motor asupra plstoanelor,corespunzAtor lucrulul mecanlc Indlcat L, al clclulul.

Cunoscindu-se lucrul mecanic indicat pe cielu, puterea indicata a motoruluise exprima prin relatia:

Pt = ~i[N .m/s] sau [J/s],te

(3.4)

in eare:

, Ie este durata unui cielu ;i - numarul de cilindri ai motorului.

Lucrul mecanic indicat, dezvoltat de fIuidul motor pe duratu unui cirlu,l'ste dat de relatia :

Li = P,Y,[N. m] sau [dJ].100

(3.5)

Volumul de lueru V. se poate culcula in fUOl'lie de diametrul pislonuluiD ~i de cursa S, cu relapa :

'l!:D"V, =-S[m8].4

Daea se noteaza numarul de timpi ai motorului cu T(T = 2 pentru moloa-rele in doi timpi ~i T = 4 pentru motoarele in patru timpi), durata unui rieluva fi :

GOT[I, = - s].

211

Inlocuindu-se yalorile lucrului mecanic indicat ~i ale duratei unui cieluin relatia (3.4) rezulta formula generaHi de caIcul a pu terii indic.ate, valabilaatit pentru motoarele in patru timpi cit ~i pentru cele in doi timpi :

P _ L, . _ p,' ",'211'; 1 _ p,.V,'/l,j [k\V],--'1- .-- . ,I, 60T 1 000 :mPOUT

in care PI este in Njm2, iar V. in m8.Introducind unilati1e de masura uzuale PI! in bar, ~i V; in dm8, rezultii :

(3.G)

P, = PI.V,'/l'; [kW]. (3.7)300T

In sistemul tehnic, puterea se exprima in CP (1 CP = 0,736 kW). rezul-tind relatia :

P _ p"v,,~ (3.8)t-- ,225T

pentru Pi' in kgfjcm2, ~i V.. in dm8.Din relatiile pentru calculul puterii indicate rezulta ca, la aceea!;\i cilin-

dree, puterea motorului in doi timpi este teorctic de doua ori mai mare decita unui motor in patru timpi (in practica, insa, numai de 1,6-1,7 ori).

62

3.1.1.4. c.onsumul spcrUlc Indlrat de rombustlbll. (:oR!lunml sperUlc Indlrat de rom-bustlbll Cj caracterlzeazA el'onomlcltatea func!lon/irll motomlul 'ill este deft nit I'a raportul dlntreconsumul orar de combustlbll ~I puterea IndlcatA a motorulul:

C('I = 1032 [g/kW.h] sau [g/CP.h],

Pj(3.9)

unde:

CIIeste consumul oral' de combustibil, in kg/h ;PI - p~terea indicata, in kW sau CPoConsumul specific indicat de combustibil la m.a.s. are valoarea de

244-340 g/(kW/h) sau 180-250 g/(CP.h), iar la m.a.c. de 176-244 g/(kW.h)sau 130-180 g/(CP.h).

3.1.1.5. Randamentul Indl.cat. l'rln randament 1001Irat "1),se Inlelelle raportul dlntre can-tltatea de cAldurA transformatA In lucru mecanlc Indll'at ~I cantltatea de rAldurA dezvoltatA},rln arderea cOlnbustlbllnlul In motor:

'r)1 = 3600P, sau 'r)1 = 632P, = 103. 632 ,lI,C" H,Ch Hic,

(3.10)

in care:

PI esteHI

puterea indicata, in kW sau CP;puterea calorira inferioara a combustibilului, in kJ /m3 saukcal/kg ;

CII - consumul oral' de combustibil, in kg/h ;632 - echivalentul caloric al unui cal-putere-ora, in kcal/(CP .h).Spre deosebire de randamentul termic 'r)h re.ndamentul indicat tine

seama, pe linga pierderile de caldura prod use la cedarea acesteia la sursareel', !1ide pierderile de caldura datorita transmiterii caldurii la pereti, datoritaimperfectiunii arderii, adica de toate pierderile ce au loc la efectuarea cicluluide lucru al motorului.

Randamentul indicat la m.a.s. este de 0,25-0,38, iar la In.a.c. de0,34 -0,45.

3.1.2. PARAMETRIICARACTERISTICIAI MOTORULUICU ARDEREINTERNA

Parametrii caracteristici ai motorului cu ardere intern a sint : lucrul me-canic efectiv, presiunea medie efectiva, puterea efectiva, c.onsumul specificefectiv de combllstibil ~i randamentul efectiv.

3.1.2:1. I.uerul mecanlc e'ectlv. I.ul'rul meranlc e'el'tlv L. este lucrul mecanlc obtlnut 'Iaarborelr cotlt ~I se determlnA cu relatla :

(3.11 )

unde Lm este lucrul mecanic al pierderilor mecanice.Lucrlll mecanie indicat, obtinut in interiorul cilindrului, nu se transmite

in intregime la arborele cotit pentru antrenarea automobilului, deoarece 0parte did el este folosit pentru invingerea reiistentelor din motor.

Pierderile mecanice ale motorului corespund consumului de putere pentruinvingerea f~ecarilor in mecanismul motor !1ipentru antrenarea mecanismelor~i a echipamentelor auxiliare (actionarea pompei de ulei, actionarea pompeide injectie, actionarea pompei de apa, actionarea ventilatorului, actionareageneratorului etc.).

63

3.1.2.2. Presiunea medie efectivii. Presiunea medie efectiva P. estedefinila ca lucrul mecanic efectiv realizat pe unitatea de cilindree. Prin impar-tirea relatiei (3.11) eu V., se obtine :

(3.12)

unde Pm este presiunea medie a pierderilor mecanice.Presiunea medie efectiva reprezinUi valoarea unei presiuni convenponale

constante cu care ar lucra fluidul motor intr-un cilindru pe durata unui dngurtimp, eedind un lueru mecanic t'gal eu luerlll mecanic efectiv (lucrul meeanicobtinut la arb<frele cotit).

Presiunea medie efectiva p, la regim nominal variaza intre limitele (5. . .11).105 Njm2 la m.a.s. ~i (6.. .8).103 Njm2 la m.a.c.

3.1.2.3. PiIterca cfcctiva. Puterea efectiva p. reprezinta puterea ob-tiiwta la orborelecotit ~i care poale {i {oll)sita penll'u efeclual'eade lucru meconicutil, fiind data de relatia :

(3.13)

unde P,n este puterea corespunziitoare pierderilor meeanice.Puterea efectiva, prin analogie eu puterea indicata, se poate determina,

cunoscindu-se presiunea medie indicata, cu relatia:

P, =[1,V,II;[kW] sau P, = p,V,II;[CP],300T 225T

unde 't' = 2 pentru motoarelt' in doi timpi ~i 't' = 4 pentru motoarele inpatru timpi.

Marimea care caracterizeaza redlleerea puterii molorului datorita pier-derilor meeanice din interiorul sau esle randamentul mecanic '/)m'dt'finit de ra-portul dintre putert'a efectjva !?i puterea indicata:

(3.14)

- ~ - PI - Pm _1 _ Pm'1)", - - - .PI P, P,

(3.15)

Randamentul mecanil' \'ariaza in limitele de 0,85. . .O,H9 la m.a.s. ~i de0,75. . .0,92 la m.a.c.

Clinoscind'u-se puterea indicata !1irandamentul mel'anic se poate caleulaplilerea efectiva.

:1.1.2.4. f.onsumul speel.llc e'eftlv Ill' eomllUst:bll. I'rln (onsum specific efeltlv r. ~e In-telelle enntltnten de eombustlbll re se «on;;umA In motor pent! u obtlnereo unel pulerll."l.'rth'l.'In 1 k\V, rl.'spl.'ctlv 1 CP, In tlmp de II orA:

c, = 103~'[gj(kW.h)f sau [gj(CP.h)].. (3.16 )

Consllmul specific efectiv de combustibil este marimea care caracterizeazaeconomicitatea motorlilui.

La regimul nominal, consumul specific efeeti\' de combustibil este de312-318 gj(kW.h) sau 230-280 gj(CP.h) la m.n.s. ~i de 217-300 gj(kW.h)sau 160-220 gj(CP.h) la m.a.c.

3.1.2.5. Hondollleutul e,rertlv. Ramlamentul e'eellv 'I), rllrllCterlu.Il2A tonte plerderlle de('AldurA ~I mer,anl('e. 1<:1Indlcii porten din l'AldurA dello~ntA prln orde,en eombustlbllulul In 1.'1-IIndru, enre se trnm'ormi\ In lueru mernn!e e'e('tlv :

3 600P. saunlc.

(3.17)

64

...

Sau in functie de consumul specific efectiv. :

_ loa 632'1).- .Hjc,

(3.18)

Randamentul efectiv se mai poate exprima !?i prin rela.t;ia :

'1). = '1)f't)m' (3.19)

Randamentul efectiv In m.a.s. este de 0,21.. .0,28, iar la m.a.c. de0,29. . .0,40.

3.2. BILANTULTERM-ICAL MOTORULUI

Bilantul termlc III motorulul CllrDC!terlzeaz4 modul de repartlzare a c4ldurll rezultatedin arderea combustlbllulul, Intre lurrul meconic efectlv ~I dl1erltele elemente componenteale plerderllor.

BiIantul termic are urmatoarea ecuatie:

Qd = Q.+ Q,+ Qg + Qi.. + Qm, [kJjh] sau [kcaljh], (3.20)in care:

Qd este cantitatea de caldura rezultata din arderea completa a combus-tibilului in motor;

Q. - cantitatea de caldura transformata In lucru mecanic efectiv ;Q, - cantitatea de caldurao preluata de fluidul de racire al motorului jQg - cantitatea de caldura pierduta prin gaze Ie de evacuare;Q(n - cantitatea de caldura pierduta prin arderea incompleta a com-

bustibilului ;Qm' - celelalte pierderi de caldura ale motorului.Bilantul termic permite sa se stabileasca economicitatea functionarii

unui motor, fiind util pentru stabilirea gradului de perfectiune a functio-narii acestuia !?i gasirea cauzelor care determina 0 functionare anormaladin punctul de vedere al transformarii c3.ldurii in lucru mecanic.

3.3. PARAMETRII COMPARATIVI AI MOTOARELOR

Parametrii comparativi dau posibilitatea sa se aprecieze calitatile unuimotor in comparatie cu alte motoare de aceea~i constructie. In acest scop, sefolosesc urmatorii parametri comparativi: puterea litrica P" puterea speci-fica p., greutatea Utrica G, ~i greutatea specifica G..

3.3.1. PUTEREALlTRIC'!'

Putere,a IItrieA P, este prlnelpalullndlee de performan!A a unul motor ,I reprezlntA putereaelectivA dezvoltatA de motor pe unltatea de eillndree. Dezlderatul general este de a obtlne 0putere clt mal mare dlntr-o cillndree cit mal micA,ceea ce conduce la un motor cu gabarlt redus,I greutate micA (consum redus de metal).

Puterea litrica se determina cu relatia :

P, = ~ = p.V.ni =..J!!..-[kWjl] sau P, = ~[CPjl],V.i 300TV.i 300T 225T

(3.21 )

5 - Automob11e- I;;ofermecanic auto - cd. 141 65

pentru :P, exprimat in kW, respectiv CP; V. in I; p, in N/m2, respertiv in

bar; 11.in rot/min.Din relapa (3.21) rezulta ca un motor care functioneaza dupa un ciclu

dat prezinUi doua posibilitati de marire a puterii litrice : sporirea' presiuniimedii efective ~i marirea turatiei.

Puterea litrica la m.a.s. este de 7,3-36,4 kW/l sau 10-50 CP/I. iar lam.a.c. de 5,8-\.8 kW/I sau 8-25 CP/I.

I

3.3'.2. PUTEREASPEClFIC~

Puterea speeifll'u p. reprezlntu raporlul dlntre putl'rl'a I'fl'C'th'/\a motorulul P, ~I sumoarlllor frontall' all' tuturor plstoanl'lor motorulul:

p,1tDISin

p. = ~ = 4.300. = p,Sn[kW/dm2]san p. = p,Sn [CP/dm2].(3.22)t

. 1tn' . 1tJ)' :!OO. 225.1- 1-4 4

In relatia (3.22) ari" frontala a pistonnlni s-a ronsiderat egala cn aria ser-tiunii transversale a cilindrului.

Viteza medie a pistonnlui este data de relatia :

2Sn SII[

Sn[

.

Pm = - = - dm/s] sau 11m= - m/s].60 :10 300

(3.23)

Tinindu-se seama de relatia (3.23), puterea speci(ica devine :

p. = P,Vm [CP/dm2].O,7p5't'

Aceastii relatie arata ca puterea specifica depinde de presiunea medieefectiva, de viteza medie a pistonulni ~i de numarul de timpi 't' ai motorului ;adica de acei factori care caracterizeaza solicit area termica ~i dinamica amotorului.

Puterea specifica la m.a.s. este de 7,3-25,7 kW/dml sau 20-35 CP/dml,iar la m.a.c. de 8,8-18,4 kW/dm2 sau 12-25 CP/dm2.

(3.24 )

J

3.3.3. MASA LlTRICA A MOTORUlUI

Jlasa IItrleA G, repredntA masa useatA a motorulul G.. fmasa motorulul fArA eombustlbll,I ubrUlallt ,;,1IIl'bld. dl' ,,1I'1re), raportatA la elllndreea totalA, adll'/\ :

GI = G.. [kg/I].",i

(3.25)

Masa litrica este un parametru constructiv ~i tehnologic principal, de-oarece evidentiaza cantitatea de metal necesara pentru a realiza 0 cilindreeunitara.

Masa litricil la m.a.s. este de 70-120 kg/I, iar Ia m.a.c., de 100-150 kg/I.

66

.,

3.3.4. MASA SPECIFICA

Ilasa speclflcA G, sau masa pe k\V (sau masa pe cal putere) este datA de raportul dlntrcmasa uscatA a motorulul ~I puterea lul electivA :

GG. = ~ [kg/kW) sau [kgf/CP).

p.(3.26)

se realiza

(3.27)

Masa specifidi reprezinUi masa de metal necesara pentru ao unitate de putere.

Substituind pe p. ~i Gmdin relatiile (3.21) ~i (3.25), rezulta :

G, = G,fPI [kg/kW) sau [kgf/CP).

Este evident ca 0 valoare redusa a lui G, este 0 calitate insemnaUi a mo-torului, deoarece ea afecteaza compactitatea (deci spatiul disponibil al auto-mobilului), masa motorului (deci mas a utila transportabila), ~i in specialcostul.

Masa specifica la m.a.s. este de 3,4-17,6 kg/kW sau 2,5-13 kgf/CP,iar la m.a.c. de 6,8-34 kg/kW sau 5-25 kgf/CP.

3.4. CARACTERISTICllE MOTORUlUICU AR'DEREINTERNA

Caracteristicile motorului cu ardere interna sint reprezentari graficeale variatiei unor indici !1i marimi ale motorului, in functie de un anumitparametru. Determinarea earacteristieilor se face, in general, experimental,la standul de incercari, folosindu-se instalatiile ~i aparatele adecvate pentrumasurarea marimilor cercetate.

In cazul motorului eu ardere interna utilizat la automobile, ihtereseaza,in special, caracteristica de turatie la sarcina totaHi (earacteristica exterioara)~i caracteristica de turatie la sarcini partiale.

Caracleristica de luralie la sarcina lolala (caracleristica exlerioarii) repre-7.inta variatia puterii efective p. a momentului motor efectiv M.. a consu-mului oral' CII ~i a consumului specific efectiv de combustibil c" in functiede variatia turatiei, la sarcina maxima a motorului. Modificarea turatiei lasarcina maxima se obtine prin schimbarea momentului rezistent.

La motoarele eu aprindere prin scinteie, caracteristica de turatie lasarcina plina se stabile~te fixind c1apeta de admisiune in pozitia completdeschisa, iar la motoatele cu aprindere prin compresiune, fixind in pozitieextrema maneta de comanda de la pompa de injectie.

La motorul eu aprindere prin scinteie, caracteristica de turatie are formadin figura 3.2, a. Se observa ca motorul atinge valoarea maxima a puteriila turatia np, mai mica decit turatia sa maxima, n mar'

La motorul cu aprindere prin compresiune, aspectul caracteristicii esteredat in figura 3.2, b. Puterea maxima este limitata de turatia maxi maa motorului cu aprindere pr1l1 compresiune, deoarece turatia maxima admi-sa motorului np= nrnax' Maximul pe curba puterii nu poate fi atins la mo-torul cu aprindere prin compresiune, deoarece turatia maxima admisibiUieste mai mica decit la motoarele cu aprindere prin sci nleie.

67

i'I-

Pemox

IIr

I /f I. ""I C I."

~,.~ & ~

nlTllil n" '}.>=nmox n{/'()//min}/)

nee np nmOl n(rOljmin}a

III

,

Fig. 3.2. Caracteristicile exterioare ale motoarelor cu ardere interna.

Turatia maxima la care se determina caracteristica motorului cu aprin-dere prin compresiune este i mpusa de inrautatirea arderii sau de cre~tereaexageratii a solicitarilor termice ~i mecanice. Depa~irea u nei anumite limitea turatiei conduce Ia 0 ardere incompleta, cu evacuare de fum ~i tendintiide supraincalzire a motorului, datoritii prelungirii exager{l.te a postarderii.De asemenea, functionarea devine brutalii, cu viteze mari de cre~tere a pre-siunii.

Turatia nmf. corespunde turatiei minime de functionare stabilii a moto-rului la sarcina plina.

Alura descarcatoare a curbei momentului efectiv M. asigura motoruluiposibilitatea stabilizarii automate a functionarii lui, at;r~ci cind momentulrezistent variaza intre anumite limite. La turatii mai mici decit nlll' functio-narea motorului este instabila, datorita alurii inverse a curbei momentului.

Caraclerislica de turatie la sarcini partiale se obtine la pozitii intermediare,constante, ale dapetei de acceleratie sau ale manetei de comanda a pompeide injectie.

Pozitia acestor organe va corespul\de la 90, 75, 50 sau 25 % din putereadezvoltata la sarcina totalii. Aceste curbe se numesc caracleristici de turaticla sarcini partiale.

I

II,

1

4MECANISMUL MOTOR

)Ie~anlsmul motor ~onstltulf' prln~lpalul ansamblu al motorulul ~u ardere Internil eu piston.EI are rolul de a transmlte luerul me~anl~ reallzat prln evolutla clclleil a lIuldulul motor Inclllndru, la adm~la autoDlollllulul. A~eastA transmltere . se realizeazA prln trallslomlareaml~~Arll reetlllnlll alternative a plstonulul In ml~eare de rotatle ~ontinuA a arborelul ~otlt.

4.1. CONSTRUCTIA MECANISMUlUI MOTOR

Mecanisl11ul motor se compune din:- organe fixe (fig. 4.1) : blocul cilindrilor, chiulasa ~i carlerul ;- organe mobile (fig. 4.2): pistonul, segmentii, boltul, biela, arborele

cotit ~i volantul.

4.1.1. BLOCUL MOTOR

Blocul motor reprezinta pat'tea mecanismului molor in care se amplaseazacilindrii, pistonul, arborele colit ~i, partial sau inlegral, unele sisteme auxiliare.Blocul motor se l~ompune din doua parti dislincle : partea superioara, in caresint monlate cama~ile de cilindru, dcnumita de aceea blucul cililldrilor, ~i par-tea inferioara, in care se monteaza arborele cotit, denumiHi carlerul superior.Blocul motor se executa prin lurnare, din fonta cenu~ie sau aliaje de aluminiu.

Dispozitia cilindrilor in' bloc poate fi in linie (fig. 4.3), pe unul sau douarinduri, sau in V cind cele doua rinduri de cilindri sint inclinate inlre eleeu un unghi mai mic de 180°, pe doua rinduri cu cilindri opu~i, cind unghiulV-ului este egal cu .180° etc. Toate solutiile de dispunere a cilindrilor au cascop final reducerea dimensiunilor gabaritice ~i a greutatii motorului.

Dupa modul de constructie a motoarelor, cilindrii pot fi din acela~i corpeu blocul motorului (Lada ~i Fiat, fig. 4.4, a) sau separat.i de accsta, executatisub forma unor buc~e, numite cama$i (fig. 4.4, b ~i c). .

Cama~ile cilindrilor se monteaza in blocul cilindrilor, facind co ntact cnacesta pe toata lungimea lui (D 2156 HMN 8, fig. 4.4, b), numite cama~iuscale, sau facind contact numai in capete (D 797-05, AROL-25, Dacia 1300,fig. 4.4, c), numite ciima$i umede. .

Ri\cirea motoarelor se face, in general, cu liehid. Datorita acestui fapt,intre eama~a eilindrului ~i blocul motorului trebuie creat un spatiu 5 prin caresa circule apa sau lichidul de racire. Acest spatiu comuniea cu chiulasa prinorificiile de la partea superioara, care corespund eu orificiile din chiulasa,asHel incit S[I sc asigure circulalia lichidului.

69