7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

1/124

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

2/124

Capitolul 3.

3. Constructia si functionarea motoarelor cu ardere interna cu piston.

La inceputul anilor 70, statele membre ale Comunitatii Europene au decis sa introduca treptat

niste reglementari la constructia motoarelor care sa reduca noxele eliberate in atmosfera . DirectivaEURO1 a intrat in vigoare in 1991, cea pentru EURO 2 , in 1994 , iar EURO 3si EURO4 simultanin 1998. Fabricatia autovehiculelor dupa norma EURO 3 in Romania se face incepand din 2005.Conbustibilii EUOR 4 se comercializeaza in Romania din 2009.Norma de poluare Euro 5 s-aintrodus in 2008 si EURO 6 din 2012.Analiza evolutiei motoarelor utilizate in constructia vehiculelor, constituie, un instrument util,

pentru specialisti interesati in achizitionarea unor masini cat mai performante pentru constructii .Fiecare model mou aduce dupa sine o serie de inovatii tehnologice.

In Romania, inainte de 1990 s-au fabricat motoare diesel, cu 6 cilindrii in linie precum: motorulSaviem 797-05 cu puterea de 135 CP, si motoare MAN-D2156 HMN8 cu aspiratie normala de215CP, sau supraalimentate, de 256CP, folosite pentru motorizarea principalelor tipuri decamioane Roman si utilaje mari. Pe langa acestea, s-a fabricat si o serie intreaga de alte tipuri demotoare diesel, cu 3 si 4 cilindrii in linie, dintre care amintim: D103, D110, D115, D118, etc. cu

puteri cuprinse intre 45CP si 80CP, si turatia intre 1800-2200 rot/min folosite pentru echipareatractoarelor pe roti cu pneuri si senile si a utilajelor de constructii fabricate in tara. Caracteristicilemotorului diesel Saviem, prezentat in figura 3.2, sunt: cursa piston 112 mm ; raportul de compresie17,5:1; camera de ardere tip Meuerer; cilindee totala 5,401 litrii; numarul de cilindrii 6; turatiamotorului 3000rot/min; turatia de mers la relanti 600 rot/min; puterea nominala 135 CP la o turatiede 3000 rot/min; momentul cuplului motor 370 Nm la 1800 rot/min ; echipat cu pompa de injectieCAV cu distribuitor rotativ.

Fig. 3.1. Sectiune transversala in motorul SAVIEM 797-05: 1- tubulatura de admisie a aerului; 2-

injector; 3-bieba; 4- duza de stropit cu ulei; 5-filtru de ulei; 6-filtru de combustibil; 7-sorbul de

ulei; 8-compresop; 9-tija impingatoare; 10-tubulatura de evacuare; 11-culbutor; 12- buson pentru

turnarea uleiului in motor[10].

In figura 3.2, sunt prezentate elementele componente ale motorului diesel MAN cu puterea de 155CP cu 4 cilindrii in linie, EURO2, cu un consum redus de combustibil, care a fost folosit la

1

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

3/124

echiparea camioane grele de transport la sfarsitul anilor 1990, si sistemul de distributie cu patrusupape pe cilindru, aplicat in prezent la majoritatea motoarelor, printre care si motoarele Actros V 6si V8, unde asigura o mai mare eficienta a consumului de combustibil pe ciclu [ 27 ].

a b

Fig.3.2.Elementele componente ale motoarelor diesel moderne[27]:

a-motor MAN cu 4 cilindrii cu puterea de 155CP, EURO 2, pentru camioane. Notatii: - baia deulei; paleta ventilatorului; curea de transmisie dintata; arbore cu came; alternator; supapa; arcul

supapei; axul culbutorilo; garnitura de chiulasa; pompa de ulei; piston cu camera de ardere tip

Meoerer; pompa de combustibil; biela; electromotor; arbore cotit; carcasa ambreiajului; blocul

cilindrilor.

b - Sistemul de distributie la motarele Actros V6 si V8 cu 4 supape pe cilindru asigura o mai

mare eficienta a consumului de combustibil pe ciclu.

Motorul V8 TDI de 165 kW de constructie mai recenta, prezentat in figura 3.3, este folosit pentruautovehicule de teren. El combina performantele deosebite de lucru cu o mare economie de

combustibil. Are emisii mici de noxe, fara sa mentioneze funingine si asigura un confortextraordinar.Unghiul dintre planurile cilindrilor este de 90 de grade. Este prevazut cu doua turboincarcatoare.Are capacitatea cilindrica de 3328 cmc, iar puterea maxima la iesire este de 165 kw (225CP) la4000 de rot/min. Momentul dezvoltat de motor este de 480Nm la 1800 rot/min, iar diametrul xcursa pistonului DxS =78,3 mm x 86,4 mm. Raportul de compresie este de 18 :1, masa 265 kg, siordinea de aprindere a cilindrilor 1-5-4-8-6-3-7-2. Are patru supape pe cilindru, comandate de doiarbori cu came montati pe fiecare chiulasa. Prepararea mixturii in cilindru, aer combustibil, seface prin injectie directa cu sistemul Common rail. Gazele de evacuare actioneaza doua turbine degaze pentru turboincarcatoarele de aer cu geometrie variabila. Standardul de poluare este Euro 3.Momentul maxim dezvoltat de 480Nm la 1800 rot/min, ramane constant pana la turatia de 3000

rot/min.

2

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

4/124

Fig.3.3.Motorul diesel de 3,3 l 8V TDI cu puterea maxima de 165 kW( 225 CP) la o turatie de

4000 rot/min. Motorul pentru reducerea noxelor foloseste tehnologia de recirculare externa a

gazelor de evacuare EGR [22 ].

Pentru reducerea nivelului de noxe emise in atmosfera, motoarele folosesc si tehnologia FSI dereciclare interna a gazelor de evacuare. Acestea sunt introduse inapoi in cilindru motorului odatacu aspiratia incarcaturii prin supapele de admisie. Tehnologia se aplica, la motoarele de 3,6 litriiV6 FSI, cu cilindreea de 3597 cmc, cu 6 cilindrii in V, raport de compresie 12 :1, managementulmotorului Montronic MED9.1, puterea maxima 206 kW la 6200 rot/min, moment maxim de360Nm la 2500-5000 rot/min, cu doua convertoare catalitice si trei cai, cu control Lambda.Tehnologia este influientata de urmatoarele varialibile ( figura 3.4) [ 24 ]:

- sistemul de injectie sub presiune este caracterizat de inceperea injectiei si sfarsitul injectiei;- forma canalului de admisie pentru curgerea aerului;- injectia combustibilului definita prin conul si unghiul jetutului de combustibil;- supapa spatiala pentru comanda arborelui cu came;- cursa supapei si diametrul supapei;- cursa si diametrul pistonului;- forma arhitecturii capului pistonului si turatia arborelui cotit RPM.

Motorul cu tehnologia de reciclare interna a gazelor evacuate este prezentat in figura 3.4.[24]

3

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

5/124

Fig.3.4.Motorul de 3,6 litrii V6 FSI cu puterea maxima 206 kW la 6200 rot/min, si cuplulmaxim de 350Nm la 2500-5000rot/min. Foloseste pentru reducerea noxelor tehnologia de

reciclarea interna a gazelor de evacuare si doua convertoare catalitice[24]

3.1. Mecanismul motor.

Prezentarea constructiei motoarelor cu ardere interna, incepe cu principalul ansamblu al motorului cuardere intern care este mecanismul motor, numit uneori si mecanismul biela-manivela. Mecanismul

biela-manivela realizeaz transformarea energiei termice a combustibilului n lucru mecanic prinmodificarea micrii de translaie rectilinie alternativ a pistonului n micare de rotaie a arboreluicotit.

3.1.1. Partile fixe ale mecanismului motor.

3.1.1.1. Blocul motor

Blocul motor constituie elementul structural al motorului, pe carei n care se fixeaz i seamplaseaz celelalte piese i mecanisme ale motorului. El este o pies complex cu o pondere maren mas(aproximativ 25-30% din masa total) i volumul motorului.Blocul motor conine cilindrii motorului i cmile de rcire a acestora, susine prin intermediullagrelor palier arborele cotit, iar n partea superioar prin intermediul prezoanelor susine chiulasa.De la aceste elemente preia forele date de presiunea gazelor, solicitrile termice ce apar, forele deinerie i momentele acestora.Toate aceste solicitri sunt variabile n timp i n spaiu.La blocul motor se disting mai multe zone:-blocul cilindrilor; carterul superior vezi fig.3.5. si carterulinferior, vezi fig.3.6.Carterul superior este zona cuprins ntre partea inferioar a blocului cilindrilor i planul care trece

prin axul arborelui cotit.

Carterul inferior este partea motorului cuprins ntre planul care trece prin axul arborelui cotit ipartea inferioar a motorului. Carterul inferior este constituit n totalitate de baia de ulei.

4

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

6/124

Exist soluii constructive la care carterul inferior este constituit din dou pri:-una solidar cucarterul superior, turnat, ce const din prelungirea carterului superior peste nivelul axului arboreluicotit i o alt parte detaabil care este n fapt baia de ulei a motorului.La motoarele rcite cu lichid, cilindrii sunt grupai n blocul cilindrilor care face corp comun cucarterul superior formnd blocul motor.

Fig.3.5. Organe fixe ale mecanismului motor: 1-chiulasa; 2-camasi de cilindru; 3-

garnitura de camasa; 4-alezaj pentru camasa;5-blocul cilindrilor;6- garnitura capac

distributie;7-capac distributie;8-garnitura de chiulasa;9-carter superior.

Fig.3.6. Blocul motor si carterul inferior: 1- capac distributie;2- garnitura capacdistributie;3- garnitura cauciuc carter inferior; 4- carte inferior( baia de ulei);5-buson degolire ulei; 6-tije indicatoare; 7-garnitura pluta carter inferior;8-suporturi laterale motor; 9-

carter superior; 10- lagar palier [9].

n cazul motoarelor rcite cu aer, cilindrii sunt detaabili fa de bloc-carterul motor,deci nu se mai poate vorbi despre un bloc al cilindrilor. Prinderea lor se face fie ca n fig. 3.7,acu prezoane lungi, fie ca n fig. 3.7,b cu uruburi scurte i flan att la nivelul chiulasei, ct ila nivelul carterului superior.

5

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

7/124

Fig.3.7, a si b. Fixarea cilindrilor raciti cu aer : a- chiulasa si cilindrul sunt fixateimpreuna cu prezoane la bloc (carter tunel); b- chiulasa se fixeaza independent la cilindru, si

cilindru la bloc.

Motoarele rcite cu lichid de dimensiuni mari, au structura partilor fixe indicata in figura 3.8.Chiulasa motorului se fixeaza prin prezoane pe blocul cilindrilor care face corp comun cu carterulsuperior. Etansarea cilindrilor se face cu garnitura de chiulasa. Lagarele paliere pentru fixareamecanismului motor sunt plasate in partea de jos a carteului. Baia de ulei sau carterul inferior seetanseaza cu o garnitura de carterul superior si se fixeaza de acesta prin suruburifixeaza prin maimulte suruburi.

a bFig.3.8, a- Montarea cilindrilor la motoarele racite cu lichid; b- cuzineti palieri cu

fisuri.

Suprafaa interioar a cilindrului pe care alunec pistonul i segmenii se numete oglinda cilindrului.Zona de material din imediata vecintate a cilindrului se numete cmaa cilindrului i ea este desupus la un intens proces de uzur , la fora dat de presiunea gazelor i la solicitri termice ce aparla desfurarea ciclului motor. Pentru a face fa acestor solicitri , ea trebuie s aib o rezistenridicat la uzur , rezisten termic i la aciunea coroziv a gazelor.Cmaa cilindrului poate fi realizat n mai multe soluii constructive (fig.3.9):

1) cma integral care face bloc comun cu blocul cilindrilor.2) cmi amovibile(detaabile)- care pot fi uscate, caz n care nu vin n contact direct cu

lichidul de rcire(fig.3.9,a), sau umede, care vin n contact direct cu lichidul dercire(fig.3.9,b).

n cazul soluiei constructive cu cmaa cilindrului direct n blocul motor, avantajele constau nrealizarea unui bloc rigid, iar presiunea de apsare este uniform ntre chiulas i bloc.Aceasta solutie

6

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

8/124

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

9/124

Fig.3.11. Constructia lagarelor paliere la motorul de 2 l si 125kW TDI [ 20].

Presiunea mare de combustie de 160 bar, la motorul DTI de 2 l si 125kW, se transmite la arborelecotit prin intermediul suprafetelor lagarelor de alunecare din fig.3.11. Efectul produs de tuburile dedescarcare in gaze, datorat bombardarii catodului cu ioni pozitivi aste aplicat aici materialuluilagarului de la pozitiv la negativ, materialul este transformat intr-o suprafata extinsa de contact la oviteza de rotatie superioara a arborelui. Stratul de asezare este o suprafata de densitate mare care are orezistenta mecanica mare [ 20 ].

3.1.1.2. ChiulasaChiulasa reprezint capacul cilindrilor motorului care etaneaz incinta de evoluie a pistonului icare conine, parial sau total, camera de ardere. Chiulasa e supus solicitrilor datorate presiuniigazelor, solicitrilor termice foarte importante i solicitrilor de tip mecanic datorate uruburilor de

fixare.Chiulasa trebuie s prezinte o rezisten mecanic i termic mare, o rigiditate

ridicat, posibiliti de montaj, intervenie i reglaj uor al mecanismului de distribuie, ncondiiile unui cost i ale unei mase ct mai sczute.

Cea mai simpl chiulas este la motoarele n doi timpi, rcite cu aer, la care se prezintsub forma unui capac cu aripioare ce conine la interior o parte din camera de ardere.

De asemenea, chiulasa motoarelor n patru timpi, rcite cu lichid, dar cu supape laterale,este simpl, singurul element suplimentar fa de cazul anterior fiind pereii dubli pentru aasigura rcirea.

Chiulasa poate fi cte una pentru fiecare cilindru la motoarele rcite cu aer i lamotoarele mari- cte una pentru un grup de cilindrii-sau una pentru toi cilindrii motorului-la

motoarele de mrime mic i mijlocie rcite cu lichid.Chiulasele se realizeaz din fonte cenuii sau aliate, sau din aliaje de aluminiu, deoarece

sunt mai uoare i creeaz condiii antidetonante ale camerelor de ardere.La masamaterialului de baz se preseaz ghidurile de supap din oel, precum i inelele de oel termicale sediilor de supap.

Datorit solicitrilor termice mari, chiulasele se deforma i, de obicei, fixarea lor peblocul motor se face printr-un numr mare de uruburi de prezon care trebuie strnse n moduniform, cu chei dinamometrice, iar strngerea se face alternativ dinspre capete spre centrusau invers, dinspre centru spre capetele chiulasei.

8

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

10/124

a b

Fig.3.12. Chiulase pentru motoare cu 4 supape pe cilindru: a- cu cilindrii in V, si b- cu cilindrii in

linie, cu doi arbori cu came [ 22,24 ].

Rampa centrale a injectoarelor este amplasata in chiulasa, in pozitie de mijloc, intre supapele deadmisie si de evacuare. Injectoarele sunt securizate cu arc de strangere, fig.3.12,a. Aceste elementesunt precis definite si incarca uniform chiulasa pentru a o proteja de eventualele diferente de tensiunicare apar din caldura dezvoltata in cilindrii si de la sistemul de racire. Chiulasa din figura 3.12, b, aredoi arbori cu came, care comanda deschiderea celor 24 de supape, cate 4 montate pe fiecare cilindru.

Fig.3.13. Sectiune transversala chiulasa la motorul Peugeut J 7[9].

3.1.1.3. Garnitura de chiulas

Etanarea dintre blocul motor i chiulas se realizeaz cu ajutorul unei garnituridenumite garnitur de chiulas.La motoarele rcite cu lichid este, de obicei, o singurgarnitur de chiulas realizat din clingherit. In ultima perioada se construiesc pentru

motoarele termice garnituri de chulasa metalice( fig.3.14, e). Garnitura prezint decupeuripentru trecerea prezoanelor, a tijei mpingtoare, a lichidului de rcire (fig.3.14,a). De

9

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

11/124

asemenea, n dreptul cilindrilor prezint decupaje protejate cu tabl subire de cupru sau dintabl de oel cositorit (fig.3.14,b).

La motoarele rcite cu aer, precum i n cazul unor motoare rcite cu lichid, se folosescgarnituri de chiulas sub forma unei garnituri inelare (fig.3.14,c i d) executat din tabl decupru sau aluminiu, sau chiar din cauciuc siliconic (fig.3.14,d).

Garnitura de chiulasa din figura 3.14,e este cu protectie termica imbunatatita. Este fabricata dintr-

un aliaj de Al-Cu-Si pentru o mai buna rezistenta mecanica. Optimizarea zonelor de racire se faceprintr-o mai buna disipare a caldurii, prin canale inelare noi in jurul scaunelor supapelor si deasemenea printr-un schimbator de caldura marit. Zonele termice critice din jurul injectoarelor sisupapelor de evacuare sunt descarcate, astfel incat se obtine o scadere a tensiunilor si deformatiilorchiulasei.

eFig.3.14.Etansarea camasii cilindrului fata de chiulasa [9,20].

3.1.1.4.Baia de ulei (fig.3.15)

Baia de ulei, de cele mai multe ori, se identific cu carterul inferior i se prezint sub forma unei piesedin tabl de oel ambutisat-la motoarele de dimensiuni mici sau medii-sau turnat din aliaje dealuminiu sau font-la MAC, sau la motoarele de dimensiuni mari.Ea se fixeaz de blocul motor prin intermediul unei flane strns cu uruburi i prevzut cugarnituri din plut.Baia de ulei este rezervorul de ulei al motorului i pentru a asigura rcirea acestuia, uneori, baia este

prevzut cu aripioare de rcire.Ea este prevzut la partea inferioar cu un dop filetat pentru golire,iar uneori zona n care acesta esta nfiletat este prevzut cu o piuli magnetizat pentru reinereaimpuritilor metalice din ulei.Bile de ulei din tabl sunt mai uoare, mai ieftine i asigur o rcire mai bun.

Fig.3.15.Baia de ulei si garniturile de etansare[9].

10

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

12/124

3.1.2. Partile mobile ale mecanismului motor.

Prile mobile ale mecanismului motor constituie aa numitul ambielaj.Acest ansamblu esteconstituit din urmtoarele elemente:piston, segmeni, biel, arbore cotit la care se mai poate aduga

i volantul(fig.3.16).

Fig.3.16. Organele mobile ale mecanismului motor: a) 1- piston; 2,3,4- segmenti;5-bolt; 6-biela; 7-cuzineti biela; 8,9-surub si piulita capac biela;b) 1- arbore cotit; 2-volant; 3,4,5- cuzineti palier; 6-

cuzinet axial; 7- rulment [9].

3.1.2.1. Ansamblul piston.

Ansamblul piston este constituit din:piston, segmeni, bol, sigurane.

3.1.2.1.1.Pistonul.

Pistonul reprezint peretele mobil al camerei de ardere, elementul care face posibil destindereagazelor arse i preluarea forei dezvoltate de acestea.n cadrul mecanismului motor, pistonul ndeplinete urmtoarele funciuni:

-preia fora dezvoltat de gazele arse i o transmite prin intermediul bolului la biel;-descarc la pereii cilindrului reaciunea normal Fn primit de la biel;-asigur etanarea n dublu sens a camerei de ardere: ntr-un sens mpiedic pierderea presiuniigazelor din cilindru i n sens invers mpiedic ptrunderea uleiului n camera de ardere;-asigur preluarea unei pri din cldura dezvoltat n cilindru n timpul ciclului motor;-asigur mpreun cu segmenii realizarea pe pereii cilindrului a unei pelicule continue i

uniforme de ulei.Pentru a face fa acestor cerine, pistoanele trebuie s ndeplineasc o serie de caliti:

11

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

13/124

-asigurarea unei rezistene statice i dinamice la solicitrile care apar n mecanismul motor, attla rece, ct i la temperaturile dezvoltate n timpul funcionrii motorului;-asigurarea unor coeficieni de frecare mici, care s duc la un randament mecanic mare i lauzuri ale pistonului mici, deci asigurarea unei fiabiliti corespunztoare a motorului;-realizarea din aliaje cu mase specifice mici n timpul funcionrii.

Pistoanele se realizeaz de obicei prin turnare i mai rar prin matriare din aliaje de aluminiu cu

siliciu numite siluminuri sau din aliaje cu cupru cunoscute sub denumirea de aliaje Y.Zonele importante ale pistonului:calota (capul) pistonului, regiunea port segment; mantaua sau fustapistonului (fig.3.17).

aFig.3.17.Elementele pistonului [13].

n fig. 3.17, a si b, sunt prezentate forme constructive de pistoane utilizate la MAS, iar n fig 3.18 si3.19, sunt figurate forme de pistoane utilizate la MAC cu injecie direct.Calota pistonului este partea superioar a acestuia, partea care se afl n contact direct cu camera deardere prelund att presiunea produs de gazele arse ct i temperatura acestora.Ea este realizat de cele mai multe ori plan, deoarece se uzineaz uor i n acest caz suprafaa decontact cu gazele fierbini este minim, deci, cldura preluat de la acestea este minim. Prezintdezavantajul unei rezistene specifice reduse la solicitarea dat de presiunea gazelor, ceea ce

conduce la realizarea unor perei cu grosimi ceva mai mari n dreptul calotelor.Pentru a mri rigiditatea capului pistonului i a favoriza evacuarea cldurii, partea interioar a lui senervureaz.Calotele bombate (3.17, b) au o rezisten specific crescut datorit efectului de bolt ce apare lasolicitarea dat de presiunea gazelor i, deci, grosimea peretelui calotei este mai mic; de asemenea,raportul de comprimare realizat

a b c

Fig.3.18, a-piston cu canal de racire pentru motoare V6 TDI [23]; b,c-pistoane rotunde sau ovale pentru motoare Kubota acoperite cu sulfura de

12

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

14/124

molibden MoS2, pentru reducerea frecarilor liniare dintre piston si oglindacilindrului; sunt reduse si scaparile de gaze in baia de ulei[35].

Pistonul are o forma tronconica, pentru a putea prelua diferentele mari detemperatura care se dezvolta in timpul combustiei pe capul pistonului, in raportzona port segmenti si fusta pistonului unde temperaturile sunt mai mici. Forta

generata de presiunea gazelor este distribuita pe o suprafata mare, reducandefortul in boltul pistonului. Presiunea mare de combustie din cilindru de 160bar, face ca solicitatea termo-mecanica a pistonului sa fie mare. Din aceastacauza, in corpul pistonului au fost facute canalizatii de racire pentru ulei(fig.3.18,a). In aceste canalizatii uleiul ajunge prin stropire din conductelemontate in rampa centreala de ulei care este plasata in blocul motor[ 23]. Rezultatul este racirea continua a pistonului si mentinerea constanta atemperaturii pe capul pistonului in timpul lucrului, pentru a evita aparitiagripajelor pistoanelor in cilindrii.Calotele concave se utilizeaz n special la pistoanele de MAC cu injecie direct, n cazul crora ncalota pistonului se afl o parte a camerei de ardere, a crei form depinde de sistemul de aprindereutilizat (fig. 3.19,a,b).

Figura 3.19, a,b. [9,13]La MAC cu injecie indirect, calota este totdeauna plat. Regiunea portsegment este zona

pistonului care conine canalele n care se monteaz segmenii de etanare i de ungere. Numrulacestor canale este de 3-4 la MAS i de 4-6 la MAC.Mantaua pistonului este zona n care se realizeaz ghidarea pistonului n cilindru. Ea conine iumerii(bosajele) n care se monteaz boltul (fig.3.17.). Pe aceast zon pistonul transmite la cilindrufora transversal N pe care o primete de la biel (fig.3.20.).

13

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

15/124

Fig.3.20.Repartitia presiunii pe suprafata mantalei pistonului: a- pe inaltime; b- pe circunferinta.

Mantaua se poate realiza ntr-o construcie elastic, caz n care aceasta conine un decupeu n formde T, cu tieturi nclinate fa de generatoarea pistonului, tieturi ce asigur posibilitateacompensrii dilatrii pistonului, precum i asigurarea unor jocuri funcionale corecte la toatetemperaturile ce apar n timpul exploatrii motorului.

3.1.2.1.2. SegmeniiSegmenii sunt piese de form inelar care se monteaz n canalele pistonului i care, prinelasticitate proprie, apas pe oglinda cilindrului realiznd etanarea acestuia, precum i realizareaunei pelicule de ulei uniforme i continuie. Segmenii preiau o parte din cantitatea de cldur

primit de piston de la gazele fierbini pe care o transmit cmii de cilindru, care la rndul ei estercit prin intermediul cmii de lichid a sistemului de rcire.Segmenii care asigur etanarea gazelor se numesc segmeni de compresiune, iar cei carecontroleaz pelicula de ulei de pe cilindru se numesc segmeni de ungere(raclori).Segmenii de etanare au rolul de a asigura izolarea corect a camerei de ardere fa de restulmotorului, de a participa la realizarea peliculei de ulei, precum i la rcirea motorului.

Fig. 3.21. Efectul de pompaj al segmentilor de compresie [9, 13].

Ca fenomen secundar la functionarea segmentilor de compresie apare fenomenul de pompaj, care seintensifica in cazul in care jocul segmentului in canalul pistonului este mare (fig.3.21,b). In figura3.21,a este prezentata evolutia descresterii presiunilor in camera de ardere de-a lungul regiunii

portsegment.

14

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

16/124

Fig.3.22. Diferite tipuri de segmenti de compresie si de ungere folositi la MAS si MAC[5,13]

Pentru a avea o fiabilitate corespunztoare, n special fa de solicitrile ce provoac uzura abrazivi coroziv, segmenii de etanare se realizeaz din font cenuie perlitic cu grafit lamelar sau fontmodificat cu structur perlitic cu grafit nodular, simpl sau aliat.n fig.3.22,a,b,c,d sunt prezentate cteva seciuni de segmeni de etanare care sunt utilizate mai

des.Segmenii de ungere sunt ceva mai lai dect cei de etanare. Ei au rolul de aasigura distribuia uleiului pe suprafaa cmii cilindrului, precum i rzuireasurplusului din fant.Au n partea central un diametru mai mic i ferestrerealizate prin frezare ce permit trecerea uleiului dinspre partea exterioar spreinterior sau invers (fig.3.22,e,f,g,h).O alt soluie constructiv este confecionarea lor din oel, fiecare segment fiind constituit din 3elemente separate: 2 tlpi din tabl simpl ntre care se afl un element spaial numit expandor(omid), realizat tot din tabl de oel i care creeaz depozitul de ulei, precum i posibilitateatrecerii uleiului din exterior spre interior i invers(fig.3.22,i).

Segmenii de ungere primesc uleiul sau l evacueaz prin perforaiile existente n canalul n care semonteaz. Aici uleiul ajunge prin stropire de la rampele secundare de ungere, iar surplusul de uleieste evacuat prin aceleai canale i se scurge apoi n baia de ulei(fig.3.23,a,b).

15

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

17/124

Fig. 3.23, a,b [9,13].

3.1.2.1.3.Bolul

Bolul este elementul de articulare al ansamblului piston-segmeni la biel. Are o form simpl,cilindric, tubular. Este supus la solicitri de ncovoiere datorate presiunii gazelor i a forelor deinerie, dar i la solicitri de forfecare n planul existent ntre biel i umerii bosajelor pistonului.Solicitarea de forfecare apare n special datorit funcionrii detonante a motorului atunci cnd se

produc creteri rapide ale presiunii din cilindru i are loc schimbarea rapid a sensului solicitrii.

Materialele care satisfac cerinele impuse de solicitrile menionate mai sus sunt oelurile carbon ioelurile aliate cu Cr, Mo, Ni, tratate termic prin cementare, pentru obinerea unei duriti mari asuprafeei exterioare necesare pentru a rezista la uzur i la solicitri cu oc.n funcie de modalitatea de fixare axial a bolului fa de piston, exist teoretic trei posibiliticonstructive:

a) Prima soluie se numete bol flotant i d posibilitatea acestuia s se roteasc att fa debiel, ct i fa de piston (fig.3.24, a). Fixarea axial se face cu elemente de siguran montaten canalele existente n alezajul de montare a bolului (fig.3.25,a,b).

Soluia prezint avantajul unei uzuri uniforme a bolului datorit rotirii lui n timpulfuncionrii, costul este ceva mai mic datorit toleranelor de prelucrare ceva mai mari,

precum i montarea-demontarea uoar.

Dezavantajele soluiei constau n funcionarea ceva mai zgomotoas a ansamblului datoritexistenei a dou jocuri(bol-piston i bol-biel) care se nsumeaz la schimbarea sensului dedeplasare. Un alt dezavantaj l constituie necesitatea existenei unei buce din material cu

proprieti antifriciune n piciorul bielei, acolo unde se monteaz bolul. Articulaia bol-bieltrebuie uns. Captarea se face cu o mini plnie practicat n piciorul bielei, n partea sasuperioar (vezi fig.3.25,a).

16

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

18/124

Fig.3.24.Asamblarea boltului cu biela si pistonul [9,13] Fig.3.25 [9].

Fig.3.26.Diferite sectiuni de bolt[9].

b) A doua soluie const n realizarea bolul fix fa de piciorul bielei, articularea fcndu-sentre bol i umerii pistonului. Fixarea axial se face prin realizarea unui ajustaj cu strngerentre bol i biel. Avantajele soluiei constau n funcionarea mai silenioas datorit existeneiunui singur joc n articulaie, nu mai este necesar buca din metal antifriciune n piciorul bieleii, de asemenea, nu este necesar ungerea ansamblului bol-biel.

Dezavantajele soluiei constau n montarea-demontarea mai dificil a ansamblului bol-biel

(prin nclzire), ct i n costul mai mare impus de toleranele de fabricaie foarte strnse.

c) A treia soluie ar consta n realizarea unui bol fix fa de piston i articulat fa de biel.Soluia nu se poate realiza deoarece prin nclzire pistonul de aluminiu se dilat mai mult dect

bolul din oel i l elibereaz, iar ea este neconvenabil, deoarece necesit buce antifriciune npiciorul bielei i ungerea acestui ansamblu.

3.1.2.2. Ansamblul biel

Ansamblul biel asigur transmiterea eforturilor de la piston la arborele cotit i particip la

transformarea micrii rectilinii-alternative a pistonului n micarea de rotire a arborelui cotit.Ansamblul este constituit din biel, capacul bielei i cuzinei(fig.3.27).

17

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

19/124

Biela este constituit din capul bielei-partea articulat la manetonul arborelui cotit(fig.3.27poz.5),piciorul bielei-partea articulat la bolul pistonului (poz.1) i corpul bielei care este parteacentral, de legtur ntre cele dou articulaii(poz.3).Biela este unul din cele mai solicitate elemente ale motorului. Fora dat de presiunea gazelor,

precum i forele de inerie solicit biela la compresiune(fig.3.28,a), flambaj (fig.3.28,b) incovoiere (fig.3.28,d), iar forele de inerie creeaz i solicitri de ntindere (fig.3.28,c).

Compresiunea tinde s scurteze biela, flambajul deformeaz paralelismul axelor producnd uzurisuplimentare n lagrele de articulare, ntinderea provoac ovalizarea capetelor bielei, iarexcentricitatea bolului(fig.3.28,c) datorat jocurilor mari duce la momente de ncovoieresuplimentare.Bielele se realizeaz prin matriare din oeluri de calitate, tratate termic prin clire i revenire pentrua putea face fa solicitrilor sus menionate.Lungimea bielei influeneaz uzura motorului.Piciorul bielei este un lagr de alunecare care articuleaz prin intermediul bolului biela la piston.Dac n acest lagr se monteaz un bol flotant, atunci este prevzut cu o buce din metal cu

proprieti antifriciune(fig.3.29,a,b,c).Corpul bielei (tija bielei) are o seciune n form de dublu T pentru a avea un moment de inerie

maxim, necesar bielei la solicitrile axiale i de ncovoiere n cele dou planuri (fig.3.28).Capul bielei este de cele mai multe ori un lagr de alunecare cu capac, prevzut cu semicuzinei,care articuleaz biela la fusul manetonal arborelui cotit. Planul de secionare a capului bielei poate finormal la axul ei, sau cu plan de secionare nclinat.Capacul capului bielei face pereche permanent cu biela, fiind neinterschimbabil. Preluarea finalse face cu capacul montat i fixat prin strngerea la valoarea nominal a uruburilor lui de fixare.

Fixarea capacului pe corpul bielei se face cu ajutorul unor uruburi de construcie special,avnd un filet cu pas mrunt pentru micorarea tendinei de deurubare. Materialul din care suntfcute este un oel de calitate, iar dup strngerea la momentul prescris sunt asigurate mpotrivadesfacerii cu elemente de siguran.Centrarea capacului pe corpul bielei se face fie cu ajutorul unei zone calibrate pe uruburile destrngere, fie cu buce de centrare aflate n zona gurilor uruburilor de fixare, fie cu suprafee decentrare plane sau zimate ca n fig.2.30.

Fig.3.27.[9,13] Fig.3.28.[9,13]

18

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

20/124

Fig.3.29.Solutii constructive pentru piciorul bielei[13]. Fig.3.30. Capul bielei[5]

3.1.2.3. Arborele cotit

Arborele cotit este elementul final al mecanismului motor, cel de la care se preia energia dezvoltatde motor sub form de micare de rotaie.Asupra arborelui cotit acioneaz solicitrile transmise prin intermediul bielelor, care creeazsolicitri de ntindere, compresiune, ncovoiere i rsucire la care se adaug vibraii torsionale.

Aceste solicitri pot provoca deformarea arborelui cotit determinnd uzuri n zona fusurilor,oboseala materialului i n cazuri extreme, ruperea arborelui cotit.Arborele cotit se prezint sub forma unei niruiri de fusuri amplasate axial i denumite fusuri palier(fig.3.31 poz.1)- prin intermediul crora se sprijin n lagrele din carterul superior al bloculuimotor-fusuri excentrice denumite fusuri maneton, n numr egal cu numrul de cilindrii(2)- pe carese articuleaz bielele, - i brae, care fac legtura ntre fusurile palier i fusurile maneton(3).La uneletipuri de arbori cotii exist brae duble(4) care fac legtura ntre dou fusuri maneton. Pe arborelecotit se mai afl contragreutile(5) dispuse n prelungirea braelor (3) pe partea opus amanetoanelor.Pentru a asigura ungerea n regim hidrodinamic a lagrelor maneton n braele arborelui cotit sunt

practicate canale de scurgere(6) care preiau uleiul sub presiune de la lagrele palier i l transmitmanetoanelor.Captul anterior al arborelui cotit este prevzut cu flana(7) pe care se monteaz volantul motorului,iar pentru a mpiedica ieirea uleiului prin capetele arborelui cotit n afara semeringurilor se mairealizeaz i deflectorul de ulei(8) care mpiedic stropirea direct a elementelor de etanare.Contragreutile pot face corp comun cu arborele cotit-soluie utilizat la motoarele mici i mijlocii-sau pot fi detaabile, fixate cu uruburi pe braele arborelui cotit.Arborele cotit este o pies cu un nalt grad de precizie dimensional, de form i de poziiereciproc a diferitelor pri componente, cu o rugozitate strict n zona fusurilor palier i maneton,

precum i cu o foarte bun echilibrare static i dinamic.n figurile 3.31 i 3.32, sunt prezentate dou soluii constructive de arbore cotit pentru motor cu

patru cilindrii: n prima arborele este cu trei paliere, iar n a doua este cu cinci fusuri palier.Arborii cotii demontabili se utilizeaz la motoarele de mare vitez i putere mic sau, n cazulmotoarelor rcite cu aer cnd se folosesc cartere de tip tunel. n acest caz, braele se monteaz perulmeni cu role, ceea ce reduce lungimea arborelui i frecarea n lagre.

Fig.3.31.[9,13]

19

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

21/124

Fig.3.32.[9,13]

Fig.3.33. Sistemul de echilibrare cu doi arbori suplimentari antrenati de areborele cotit [ 20 ]

In figura 3.34, sunt prezentate trei solutii constructive pentru capatul posterior al arborelui cotit.

20

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

22/124

Fig. 3.34. Elementele capului postrior al arborelui cotit : a) 1- pinionul de distributie fixat cu

pana; 2- fulia transmisiei cu curele trapezoidale pentru antrenarea pompeio de apa si

ventilatorului ; 3- racul care permite actionarea manuala la pornirea motorului ; 5( fig.3.34,c)

atenuatorul de vibratii alcatuit din doua mase concentrate intre care se afla un element

elastic[9,13].

3.2. Sistemul de distributie prin supape.

Sistemul de distributie a gazelor reprezinta ansamblul tuturor organelor care asiguraumplerea cilindrilor cu amestec proaspat sau aer si evacuarea gazelor arse, in asa fel incat sarealizeze ciclul motor si ordinea de functionare adoptata. Conditia principala pe care trebuie sa oindeplineasca sistemul de distributie este sa permita evacuarea cat mai completa a gazelor arsesi umplerea cat mai completa a cilindrilor cu amestec proaspat (sau aer); la MAS este necesarasi o conditie suplimentara - distribuirea cat mai uniforma a amestecului proaspat intre cilindrii.Piesele sistemului de distributie a gazelor lucreaza la viteze si acceleratii mari, impuse devitezele mari de desfasurare a ciclului motor, fapt care conduce la o solicitare dinamica mare.

Afara de acestea unele piese sunt supuse la solicitari termice mari. Toate acestea perturbadistributia corecta a gazelor si accelereaza uzurta pieselor sistemului de distributie. Partile

principale componente ale sistemului de distributie sunt : a) colectoarele de gaze, caredistribuie si transporta amestecul proaspat sau aerul intre cilindrii motorului si colecteaza gazelearse din cilindrii, transportandu-le in atmosfera ; b)- mecanismul de comanda ; c)- amortizorulde zgomot. Sistemul de distributie poate fi cu supape, cu ferestre sau lumini, cu sertare.Distributia prin supape este aproape universala la motoarele in patru timpi, iar distributia prinferestre la motoarele in doi timpi. Distributia prin sertare se utilizeaza la unele motoare in patrutimpi de turatie ridicata. La unele motoare in doi timpi se utilizeaza distributia mixta prin supapesi ferestre.

Ordinea de lucru a motorului.La motoarele care au un numar de cilindrii mai mic de patru, ordinea de lucru depinde de

forma arborilor cotiti si de distributia cilindrilor. La motoarele cu numarul cilindrilor mai mare

21

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

23/124

de patru, pentru aceiasi forma a arborelui cotit si aceiasi distributie a cilindrilor ordinea de lucrua cilindrilor se poate efectua in diferite variante. In acest caz, la alegerea ordinii de lucru se auin vedere urmatoarele consideratii:

- pentru a usura conditiile de lucru ale lagarelor se alege ordinea la care arderea sidetenta sa nu aiba loc la doi cilindrii alaturati;

- ordinea de lucru adoptata sa realizeze o repartitie uniforma a amestecului proaspat la

diversi cilindrii;- la motoarele cu cilindrii in V, ordinea de lucru se alege in asa fel incat detenta dincilindrii grupei din stanga sa nu se succeada cu detenta din cilindrii grupei din dreapta.

La motoarele de tractiune cea mai mare raspandire au capatat urmatoarele ordini de lucru[ ] :- motoare cu patru cilindrii in linie. .1-3-4-2 si 1-2-4-3;- motoare cu sase cilindrii in linie 1-5-3-6-2-4;- motoare cu opt cilindrii in linie..1-6-2-5-8-3-7-4;- motoare cu opt cilindrii in V .1-5-4-8-6-3-7-2.

Ordinea de lucru adoptata pentru motoarele de tractiune poate fi realizata prin distributie cu supape,care este distributia cea mai des utilizata datorita simplitatii lor si sigurantei in exploatare.

Mecanismul de distributie al gazelor trebuie sa asigure desfasurarea optima a procesului deschimbare a gazelor. Un mecanism de distributie al gazelor este eficient atunci cand permiteevacuarea cat mai completa a gazelor arse din cilindrii motorului si asigura umplerea cat maideplina a cilindrilor cu fluid motor proaspat, astfel incat coeficientul de umplere sa tinda spreunitate.

In cadrul sistemului de distributie a gazelor intra: colectoarele de admisie si evacuare,precum si mecanismul propriu-zis de distributie a gazelor care comanda deschiderea siinchiderea periodica a orificiilor de admisie si evacuare.

Cel mai raspandit sistem de distributie la motoarele in patru timpi folosit la autovehicule siutilaje de constructii este sistemul de distributie prin supape.

Sistemul de distributie prin supape se compune din supape, care optureaza orificiile deadmisie si evacuare, arcuri, care mentin supapele pe scaune, arborele de distributie (cu camele),care actioneaza supapele si mecanismul de transmitere a miscarii de la arborele cotit la arborelecu came.

Fig.3.35. Transmisie prin curerea dintata la motorul de 2 litrii de 125kW TDI [20].

22

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

24/124

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

25/124

Fig.3.37, a si b [12]. Fig.3.38, a si b [9,13].

Culbutorii se executa cu brate inegale pentru a obtine deplasari mari ale supapei la deplasari miciale tachetilor, deci acceleratii si uzuri reduse pe profilul camei si eforturi dinamice mai mici in tijaimpingatoare (raportul este aproximativ 1 la 2). In bratele culbutorului se prevad canale carevehiculeaza uleiul, pompat sub presiune prin canalizatiile din blocul motor si chiulasa, spre capete

pentru a asigura ungerea tijei de supapa.Supapele sunt piesele cele mai solicitate ale sistemului de distributie.

Subansamblul supapa ( fig.3.38,b) este constituit din supapa cu talerul 1 si tija 3, sediul sau scaunulsupapei 2 care este fixat in chiulasa, arcurile supapei 4 si 5, saiba 7 pentru fixarea arcurilor 4 si 5,ghidul supapei 6 si elementele de siguranta 8.Solicitarile mecanice ale unei supape sunt datorate fortei de presiune a gazelor si tensiunii arcului,care produc tensiuni (eforturi unitare) neuniform repartizate pe talerul supapelor. Solicitariletermice sunt mai pronuntate la supapele de evacuare, ale caror temperatura este in medie de 700-800 de grade, fata de 300-400 de grade la supapele de admisie. In timpul functionarii la supapele deevacuare, din cauza solicitarilor termice ridicate, pot apare o serie de defectiuni: reducereaconsiderabila a rezistentei mecanice si a duritatii materialului (chiar pentru oteluri specialerefractare), tendinta de gripaj a tijei in bucsa de ghidare, deformarea talerului, uzura corozivaintensa. Evitarea acestor defectiuni presupune o racire intensa si asigurarea unei ungericorespumzatoare a tijei supapei.

a bFig.3.39. Comanda mecanismului cu tachet hidraulic[26]:a)- 1 tija supapei; 2-element de culisare;3-supapa compensatoare de buna functionare;4 culbutor; 5-canal de ungere; 6-axul culbutorilor;

24

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

26/124

b)- tija supapei; 2-arcul pistonasului; 3-camera de inalta presiune; 5- piston; 6-supapa denereturnare ulei; 7-rezervor de ulei; 8 -arbore cu came; 9 culbutor; 10 -canal de legatura.

Fig.3.40. Tachet hidraulic pentru buna functionare a deschiderii supapei [ 26]: -cursa fixa supapa;-reglarea supapei pentru buna functionare cu ajutorul tachetului hidraulic montat in culbutor;scaunul de asezare al talerului de supapa este prevazut cu o tesitura care vine in contact cu zona deasezare a supapei.Etansarea talerului de supapa cu scaunul se face dupa un cerc de contact, realizat din intersectiacelor doua unghiuri de inclinare diferite din interiorul inelului. Datorita inclinarii suprafeteitachetului, cu 2-3 grade, in raport cu capul tijei supapei, ea va fi rotita cu un anumit grad la fiecaredeschidere, astfel incat calamina care se depune pe scaunul supapei in timpul functionarii sa fieindepartata, asigurand o etansare buna. In caz contra, gazele fierbinti care scapa din cilindru datoritanetanseitatii talerului pe scaun, pot conduce la arderea supapei de evacuare.

Arcurile supapelortrebuie sa asigure inchiderea etansa a supapelor pe sacaunelelor si sa preia fortele de inertie ale supapelor. Inchiderea neetansa a supapelor, in cazul unor arcurislabe, poate provoca curgerea gazelor si arderea fatetei talerelor. Frecventa mare a actiunii arcurilorcare apare la accelerare provoaca oboseala materialului, pierderea elasticitatii acestuia si chiarruperea.

Arborii de distributie (cu came) au rolul de a comanda miscarea supapelor. Inaltimrea siprofilul camelor sunt determinate pentru asigurarea momentelor optime de deschidere siinchidere a supapelor, precum si a sectiunii necesare pentru curgerea fluidului motor. Profilul

camei trebuie sa asigure o deplasare fara socuri a supapei la o deschidere si inchidere rapida aacestuia, conditii impuse de o umplere cat mai completa a cilindrilor.Tachetii servesc la preluarea miscarii de la arborele cu came si transmiterea acestuia la

supape. La unele motoare se utilizeaza tacheti hidraulici, care asigura eliminarea automata a joculuidin mecanismul cu supape, asigurand o functionare fara zgomot, nefiind necesara reglarea lor inexploatare.

Jocul termic din mecanismul de distributie, are rolul de a asigura dilatarea libera a pieselorcomponente. Jocul termic este cuprins intre 0,05-0,5 mm, fiind mai mare la supapa de evacuare.Jocurile termice se stabilesc de fabricantul de motoare pe cale experimentala.O importanta deosebita din punct de vedere al perfectiunii evacuarii si umplerii, il reprezintatimpul- sectiune ( cronosectiunea), necesar evacuarii gazelor si admisiei fluidului motor proaspat.

Se observa ca, o evacuare cat mai completa a gazelor din cilindru presupune respectarea curseisupapei (limitarea uzurii camelor) si respectarea unghiurilor optime de avans si de intarziere la

25

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

27/124

deschiderea si inchiderea supapelor de admisie si evacuare, mentionate pentru motorul D110 infigura 3.37,b.

Fig.3.41.Aspiratia aerului si evacuarea fortata a gazelor din cilindru la sistemul de distributie cu 4

supape pe cilindru [ 22]:1- conducta de aspiratie cu un sistem de vartejare al aerului; 2 -conductade alinentare tangentiala cu aer; 4 - conducta de evacuare cu teava dubla; 4 - injector.

Teghnologia FSI, folosita la motoarele de 3,6 litrii V6 FSI din fig. 3.4 [24], se aplica la toatenivelele de emisii, inclusiv Euro 4. Aceste propulsoasre de 3,6 litrii V6 FSI, cu puterea de 2o6 kWla 6200 rot/min si 350Nm la o turatie de 2500-5000 rot/min, se monteaza pe Audi Q7 siVolkswagen Touareg. Modelul de motor de 3,6 litrii V6 R36 mareste puterea maxima a acestui

propulsor la 220kW la 6600 rot/min si cuplul maxim la 350Nm pentru 2400-5000 rot/min.Aceasta versiune de 3,6 litrii a fost lansata de Volkswagen Passat in America de Nord. Arborele cucame este din otel si este montat pe 7 lagare la motoarele cu injectie multi-punct de de 3,2 litrii, iarla cele de 3,6 litrii este confectionat din aliaje usoare. Supapa de ajustare a miscarii arborilor cucame pentru admisie si pentru evacuare, este de tipul celor prezentati in fig.3.12,b, ea lucreaza in

functie de crestere a puterii si momentului, astfel incat consumul de combustibil si emisiile sa fiereduse, depinzand de sarcina motorului [ 24]. Arborii cu came pot fi ajustati continuu in directiadeschidrii in avans si inchiderii cu intarziere a supapelor de admisie. Unitatea de control a motoruluicontroleaza urmatoarele supape electromagnetice pentru ajustarea arborilor cu came:-N205 supapa 1 pentru controlul arborelui cu came la supapele de admisie;-N318- supapa 1 pentru controlul arborelui cu came la supapele de evacuare.Ajustarea maxima la arborele cu came:

-arborele cu came pentru comanda supapele de admisie: 52 grade RAC ;-arborele cu came pentru comanda supapelor de evacuare: 42 grade RAC.

Fiecare arbore cu came este reglat folosind doua supape de control care sunt actionate de lapresiunea circuitului de ungere din motor [24].

Lantul de distributiei al motorului de 3, 6 l V6 FSI, este prezentat in fig.3.42 [ 24 ].Motorului mai contine si sistemul de transmisie prin curele trapezoidale, alcatuit din:

26

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

28/124

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

29/124

Functionarea colectorului cu admisie variabil pentru acest motor este prezentat in figura 3.43.

Colectorul pentru admisie variabila a aerului se acordeaza dupa principul rezonantei la incarcaturasi este proiectat ca o supapa spatiala, care deschide al doilea canal de admisie al areului si asiguraoscilatia ritmica a aerului aspirat. Aceasta permite cresterea presiunii in cilindrii la aspiratia aeruluisi o mai buna functionare a cilindrilor [24].

Fig.3.43. Functionarea colectorului cu admisie variabila [24].

Supapa spatiala montata in galeria de admisie permite prin comanda sa, realizarea oscilatieiadmisiei de aer prin doua conducte ale galeriei de admisie. Cand supapa de aer este deschisacurentul de aer din cele doua conducte se insumeaza, sau, admisia lucreaza cu o singura teava candsupapa de aer din gaslerie este inchisa. Acest sistem permite sa se modifice cresterea presiunii incilindrii. Pentru turatia motorului cuprinsa in intervalul 0 - 1200 rot/min, supapa pentru comandaadmisiei este pusa in pozitia de putere. Clapeta supapei de comanda nu este actionata de unitateade putere. Vacumul creat de unda de pornire in procesul de admisie este reflecatat de capatulconductei de putere si returnat la supapa de admisie dupa un timp scurt. Pentru viteza motoruluiintre 1200-4000 rot/min, clapeta supapei de admisie este actionata de unitatea de control amotorului. Aerul ajunge direct in cilindrii de la colectorul de rotire in conducta spiralata deadmisie.

Sistemul pentru recircularea interna a gazelor de evacuare inapoi in cilindrii motorului, EGR intern,este indicat in figura 3.44 [24].Reciclarea interna a gazelor evacuate din cilindrii contracareaza formarea oxidului de azot NOx innoxele de poluare a atmosferei [24]. Cu sistemul de reciclare externa a gazelor de evacuare sereduce formarea NOx, insa prin reducerea temperaturii combustiei care se desfasoara in cilindriimotorului. Aici, gazelor recirculate din galeria de evacuare sunt mai intai trecute printr-un racitor,dupa care sunt mixate cu aer proaspat si introduse din nou in cilindrii. Sistemul asigura o usoaraoxigenare a gazelor de combustie recirculate in mixtura proaspat formata din combustibil-aer

28

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

30/124

Fig.3.44.Sistemul de recirculare interna a gazelor de evacuare in motor[24].

Avantajele si modul cum lucreaza sistemul de recirculare interna a gazelor arse, sunt prezentate mai

jos [24].In timpul cursei de evacuare supapele de admisie si evacuare sunt deschise. Admisia este asiguratade o mare varietate vacumatica produsa pe galeria de admisie, astfel incat, gazele de evacuare

provenite din camera de combustie a motorului sunt introduse din nou in cilindrii, printr-o legaturainversa cu camera de combustie, in urmatorul ciclu de combustie.Avantajele recircularii interne a gazelor de evacuare [24 ]:

-reducerea consumului de combustibil, prin procesul de incarcare al cilindrilor cu nouaincarcatura in care se regasesc si gaze de evacuare;-un nivel larg de functionare al motorului in regim de sarcini patiale obtinut prin recirculareagazelor arse;-functionare linistita a motorului;

-recircularea gazelor de evacuare este posibila cand racirea motorului este accentuata, folosindun sistem de racire cu o constructie speciala ( v. fig.3.134.)

3.3. Alimentarea MAS prin jiglaj ( carburatia). Solutia clasica de alimentare noneuro. [ 11 ]

Rolul sistemului de alimentare consta in a prepara amestecul proaspat (amestecul carburant) si indebitarea acestuia in cilindrii motorului. Sistemul la MAS prin jiglaj este format din urmatoareleelemente: a)- elemente care asigura debitarea benzinei rezervorul, filtrul de combustibil,decantorul, pompa de alimentare cu membrana, indicatorul de nivel; b)- elemente care asigura

debitarea aerului - filtru de aer, amortizorul de zgomot al admisiei; c)- elemente care asiguraprepararea amestecuilui proaspat cu dozaj corespunmzator- carburatorul; d) elemente care asiguraintroducerea amestecului proaspat in cilindriimotorului - colectorul de admisie.

29

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

31/124

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

32/124

Clapeta 14 ( obturatorul) serveste la variatia cantitatii de amestec carburant care intra in cilindriimotorului. Obturatorul este pus in legatura cu pedala de acceleratie , prin care se face comandamotorului.

Functionare. In timpul admisiei , prin deplasarea pistonului de la PMI la PME, se creiaza incilindrul motorului o depresiune. Datorita acestei depresiuni, aerul intra in racordul de admisie alcarburatorului.

La trecerea prin difuzor, viteza aerului se mareste, iar presiunea scade. Datorita diferentei depresiune dintre camera de nivel constant, in legatura cu atmosfera prin orificiul 9, si difuzor, are loccurgerea benzinei prin jiglorul pulverizatorului. Debitul de benzina este determinat de depresiuneacare se creiaza in difuzor si de sectiunea jiglorului.La sarcina plina, viteza aerului in difuzor este de Wa = 80-100 m/s, iar a combustibilului Wc= 4-6m/s. Datorita diferentei mari de viteza, are loc o frecare intensa intre cele doua fluide determinand

pulverizarea combustibilului . Picaturile de combustibil se vaporizeaza in mare parte in camera deamestec 13, iar turbulenta care apare in curentul de aer, contribuie la omogenitatea amestecului.Vaporii si picaturile mici de combustibil sunt antrenate de curentul de aer spre cilindru.Picaturile mari se desprind de curentul de amestec si se depun pe peretii carburatorului si aicolectorului de admisie, formand o pelicula lichida de benzina , care se deplaseaza incet spre

cilindru fiind antrenata prin frecarea de curentul de amestec.Pentru vaporizarea acestei parti de benzina se utilizeaza preincalzirea conductei de admisie de catregazele de evacuare sau lichidul de racire.

Dezavantajele carburatorului elementar.Pentru exploatarea curenta a masinii carburatorul trebuieechipat cu o serie de dispozitive auxiliare. In figura 3.46 este prezentata variatia compozitieiincarcaturii proaspete in functie de sarcina la turatie constanta. Variatia pozitie obturatorului(sarcina motorului) are o influienta maxima asupra compozitiei amestecului proaspat. Cu ajutorulacestor curbe se pot gasi compozitiile de amestec care corespund puterii maxime dezvoltate demotor si consumul minim de combustibil. Daca compozitaia amestecului carburant variaza dupacurba 1 (fig.3.46,a), motorul functioneaza in regim de economicitate maxima (amestec economic).La o variatie a amestecului corespunzator curba 3, motorul va functiona in regim de putere maxima(amestec de putere). Curbele 1 si 3 arata ca poate fi aleasa o compozitie de amestec la care putereamaxima a motorului la o sarcina data sa corespunda cu economicitatea maxima. Curba 2 reprezintavariatia compozitiei amestecului carburant care ar trebui sa corespunda unui carburator ideal.

Notatiile facute in fig, 3.46,b corespund pentru: a- domeniul sarcinilor mici la mers in gol, undefunctioneaza dispozitivul de mers in gol (DMG); b- domeniul sarcinilor mijlocii, in carefunctioneaza dispozitivul principal de dozare(DPD); c- domeniul sarcinilor mari la carefunctioneaza dipozitivul de putere (DP).Acest dezavantaj al carburatorului elementar nu poate fi eliminat prin schimbarea depresiunilor.In carburatorul elementar se poate alege compozitia amestecului numai pentru un anumit regim de

functionare a motorului sau pentru variatia lui in limite foarte stranse.Rezulta de aici, ca pentru motoarele masinilor de tractiune si transport, in care sarcina si turatiavariaza in limitelargi, carburatorul elementar nui este indicat.Un alt dezavantaj , consta in faptul ca, pornirea motorului echipat cu carburator elementar estedificila, deoarece pentru pornire este necesar un amestec foarte bogat in benzina, iar carburatorul nu

poate pregati acest amastec din cauza depresiunii foarte mici din difuzor.Din aceste motive carburatoarele sunt prevazute cu o serie de dispozitive auxiliare, care eliminadezavantajele carburatorului elementar.

NOTA[7]:

Formarea amestecului carburant la MAS se poate realiza atat in exteriorul cilindrului ( carburator,injectie indirecta), cat si in interiorul acestuia( injectie directa).

31

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

33/124

Procesele de aprindere si de ardere sunt puternic dependente de cantitatile de aer si de combustibilce participa la formarea amestecului carburant. Proprietatile lor in amestec sunt descrise pe bazaunui criteriu numit dozaj. Dozajul poate fi apreciat in diferite moduri. Astfel, raportul dintrecantitatea de combustibil si cea de aer se numeste coeficient de dozaj:

d= Gcomb/Gaer.

Functie de proportia celor doua componente in amestec pot fi deosebite trei situatii distincte. Atuncicand cantitatea de combustibil, Gcomb, ii corespunde cantitatea stricta necesara de aer pentruarderea completa teoretica, dozajul se numeste teoretic sau stoichiometric. In cazul in carecantitatea de combustibil este in excces fata de cazul precedent, dozajul se numeste bogat, iar dacacantitatea de combustibil este mai mica, dozajul se numestesarac. Arderea teoretica a 1kg decombustibil necesita 15 kg de aer, rezultand valoarea coeficientului de dozaj stoichiometric:

d1= 1/15= 0,0666,

Pentru facilitarea scrierii se prefera inversul coeficientului de dozaj:

1/d = Gaer/Gcomb.

In acest mod dozajul teoretic este precizat de valoarea:

dt =15/1 = 15.

Pentru a permite unificarea modului de exprimare si de calcul la aprecierea calitatii amestecului sefoloseste coeficientul de exces de aer. Acesta exprima raportul dintre cantitatea de aer de caredispune 1kg de combustibil G aer, si cantitatea de aer necesara pentru arderea teoretica a acesteicantitati de combustibil Gaert:

L = Gaer/Gaert.

Incarcarea motorului este apreciata prin sarcina motorului. Acest parametru exprima gradul deincarcare al motorului, la o anumita turatie, raportat la o incarcare de referinta. Sarcina se poateaprecia prin coeficientul de sarcina:

X= Pe/Pe const.

Adica, prin raportul dintre puterea efectiva dezvoltata de motor si puterea efectiva continua a

motorului la aceiasi turatie. Pe baza coeficientului de sarcina pot fi determinate urmatoarelesituatii:

X=0 sarcina nula;0

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

34/124

timp, in care motorul parcurge un regim tranzitoriu. In stabilirea unui regim functional apar diferitifactori ce dicteaza o anumita durata a proceselor tranzitorii. Regimul termic al motorului (starea detemperaturi ale pieselor sale) are cea mai mare durata necesara pentru atingerea niveluluicorespunzator invariabil dintre toti factorii care precizeaza regimul functional. Prin modul deserviciu al motorului se intelege modul de utilizare in timp a acestuia.

Legatura dintre coeficientul de exces de aer si coeficientul de dozaj (notat si alfa) este: L = 1/d

Dispozitivele auxiliare ale carburatorului. In exploatare, motorul masinilor de tractiune sitransport functioneaza in urmatoarele regimuri caracteristice[ ]:a)-pornirea motorului, la care este necesar un amestec foarte bogat, d = 0,2-0,6;

b)- mersul in gol si la sarcini mici, la care este necesar un amestec bogat d = 0,6-0,8;c)-sarcini mijlocii, la care motorul functioneaza cu un amestec aproipiat de cel economic, d = 0,9-1,15;d)-sarcini mari, la care carburatorul trebuie sa furnizeze un amestec apropiat de cel de putere, d =0,9-0,9;e)- trecerea brusca de la sarcini mici la sarcini mijlocii sau mari, la care carburatorul trebuie sa

asigure trecerea rapida la dozaje coresunzatoare sarcinii motorului.Aceste conditii sunt satisfacute de carburatorul echipat cu urmatoarele dispozitive: dispozitivul de

pornire, mers in gol si progresiune (DPMGP); dispozitivul principal de dozare (DPD); dispozitivulde putere(DP) sau economizorul (E); pompa de acceleratie (PA).

Domeniile de functionare ale dispozitivelor auxiliare ale carburatorului, la diferite regimuri deincarcare a motorului, sunt prezentate in figura 3.47.Aceste domenii sunt situate sub curba caracteristicii de turatie a motorului (curba fg). Punctul hcorespunde turatiei de pornire a motorului si, se gaseste sub abscisa, deoarece la pornire putereaeste aplicata din exterior, prin actionarea electromotorului de catre baeria de acumulatorii, pentru a

permite rotirea ambielajului (deplasarea pistoanelor in cilindrii) si a antrenarea sistemelor auxiliare,a ruptorului- distribuitor, a mecanismul de distributie, a pompelor de ungere si racire, etc.Sub curba ab se gaseste domeniul de mers in gol si cel al sarcinilor mici si este asigurat de

dispozitivul de mers in gol(DMG).

Fig.3.46,a si b.[11] Fig.3.47.[11]Deasupra curbei ab se gaseste domeniul sarcinilor mijlocii, in care compzitia amestecului proaspat

este asigurata de dispozoitivul principal de dozare (DPD).La turatii cuprinse in zona bc, viteza aerului in difuzor este mare, (DMG) nu mai functioneaza , iarprepararea amestecului se face de catre (DPD). Trecerea de la sarcini mijlocii la sarcini mari ,

33

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

35/124

corespunde curbei de. In afara de (DPD) care functioneaza pana la sarcina maxima, intra infunctionare si dispozitivul de imbogatire a amestecului pana la dozajul corespunzator puteriimaxime, dispozitivul de putere (DP) sau economizorul (E).La trecerea brusca de la sarcina de mers in gol sau de la sarcini mici ( curba ab) la plina sarcina( curba fg), functioneazxa pompa de acceleratie (PA), care produce o imbogatire a amestecului

proaspat corespunzatoare incarcarii motorului.

In figura 3.48, sunt prezentate curbele de variatie ale puterii Pe si ale consum specific decombustibil Ce, in functie de coeficientul de exces de aer (a) determinat pe cale experimentala.Curbele I si I corespund deschiderii complete a obturatorului , iar celelalte s-au inregistrat ladeschideri partiale. Din analiza curbelor din figura 3.48, rezulta urmatoarele:

Fig.3.48 [ 11 ].

- puterea maxima a motorului se obtine pentru ab. De accea functionarea cu un reglaj alcarburatorului pentru puterea maxima provoaca un supraconsum de combustibil;

- la orice deschidere a obturatorului , puterea maxima se obtine pentru a < 1 (amestec bogat),care este cu atat cai mic cu cat carburatorul este mai inchis;

- la sarcini reduse, consumul specific minim Cemin , curba III, se obtine tot pentru un amestecbogat. Aceasta se explica ca, la functionmarea cu clapeta putin deschisa, datorita conditiilornefavorabile pentru pulverizare, numai o parte din cantitatea de combustibil partcipa la amestec.De accea , pentru ca motorul sa functioneze stabil, la sarcini reduse, este necesara debitarea uneicantitati mai mari de combustibil.

- pe masura cresterii sarcinii, deci pe masura deschiderii obturatorului se imbunatatesc conditiilede puverizare si vaporizare, din care cauza, economicitatea motoruluise imbunatateste.Economicitatea maxima se obtine pentru un coeficient de exces de aer a = 1,07-1,15;

- puterea maxima se obtine pentru un coeficient de exces de aer a = 0,8-0,9. si obturatorulcomplet deschis.

3.4. Tendinte si tehnologii noi folosite in constructia motoarelor ecologice[7].

3.4.1.Utilizarea injectiei electronice la motoare cu aprindere prin scanteie[3].

34

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

36/124

Echipamentele de injectie destinate motoarelor cu aprindere interna trebuie sa asigure : presiunisuficient de mari ale combustibilului , necesare pulverizarii foarte fine a acestuia ; dozarea precisa acantitatii de combustibil pe ciclu ; declansarea controlata a injectiei ; introducerea combustibiluluiin cilindru motorului sau in colectorul de admisie si pulverizarea acestuia ; distributia cat maiuniforma a combustibilului intre cilindrii motorului . Prin implicarea intr-o masura , din ce in cemai mare , la realizarea acestor conditii , s-au dezvoltat echipamente electronice de injectie .

Elementele de baza utilizate in acest sens sunt unitatile electronice de comanda si control ,traductoarele de masura mecano-electrice si elementele de executie care transforma semnaleleelectrice in marimi mecanice . In domeniul unitatilor de control s-au impus controlul computerizat ,

bazat pe microprocesoare . Asigurarea presiunii necesare pulverizarii fine a combustibilului esterealizat cu ajutorul pompelor de injectie sau al pompelor de alimentare . Aceste pompe suntantrenate cu ajutorul unor motoare electrice alimentate de la bateria de acumulatoare .In cazulcontrolului electronic , blocul electronic comanda in mod corespunzator o electrovalva (montata laadmisiunea combustibilului in pompa) sau actioneaza cremaliera pompei de injectie (cu ajutorulunor elemente de executie adecvate).In principal echipamentul electronic de injectie realizeaza dozajul optim pentru fiecare regim defunctionare a motorului . Asigurarea acestui optim implica dificultati deosebite din punct de vedere

tehnic . Pentru depasirea acestor dificultati se utilizeaza dependente cunoscute intre cantitatile deaer si de benzina si unii parametrii ai motorului ca : depresiunea din colectorul de admisie, turatia,

pozitia obturatorului etc.Cantitatea de aer aspirata in motor poate fi exprimata in functie de parametrii functionalimentionati. Pentru determinarea cantitatii de benzina trebuie sa se tina seama de presiunea deinjectie, sectiunea de curgere din injector si durata injectiei. Pentru valori constante ale presiunii deinjectie si ale sectiunii de curgere din injector, modificarea cantitatii de benzina injectate pe ciclu se

poate realiza prin modificarea duratei injectiei. Partea electronica de comanda a echipamentului deinjectie asigura modificarea corespunzatoare, dependenta de regimul de functionare al motorului, atimpului de deschidere a injectorului fara dificultate si cu suficienta precizie. Debitul de benzinainjectat in cilindru trebuie corectat intr-o serie de situatii cum ar fi : regimuri tranzitorii defunctionare a motorului, pornirea la rece etc. De asemenea, se impun corectii inclusiv in functie deo serie de parametrii : temperatura lichidului de racire, temperatura aerului admis in cilindru,temperatura uleiului, presiunea atmosferica (corectia altimetrica). Timand seama de toate acestea,echipamentele de injectie de benzina se structureaza ca in figura 3.49.

Fig.3.49. [7].

O pompa de alimentare aspira benzina din rezervor si o refuleaza catre injectoareleelectromagnetice. Presiunea in amontele injectoarelor este mentinuta constanta cu ajutorul unui

regulator de presiune. Acesta returneaza catre rezervor excesul de benzina refulata de pompa dealimentare . Debitul pompei de benzina trebuie sa permita regulatorului de presiune sa asigurepresiunea de alimentare constanta necesara pentru toate conditiile de functionare a motorului .

35

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

37/124

Injectoarele electromagnetice cate unul pentru fiecare cilindru al motorului , sunt deschise o data peciclu, la o rotatie a axului cu came, prin actiunea unor impulsuri adecvate, provenite de la unitateaelectronica de comanda . Durata impulsurilor de comanda , stabilita de unitatea electronica decontrol, depinde de sarcina motorului, de turatia motorului, precum si de o serie de marimi decorectie. Toate aceste marimi sunt implicate in dimensionarea duratei injectiei (dozajului) suntdeterminate cu ajutorul unor traductoare adecvate, fiind transmise unitatii electronice de comanda

sub forma de marimi electrice.

3.4.2. Structura instalatiilor de alimentare prin injectie de benzina cu comanda electronica[7].

Firma Bosch a dezvoltat practic toate tipurile existente in prezent de instalatii de alimentare prininjectie de benzina, aducand cele mai mari contributii teoretice si tehnice in domeniu .Unele

procedee de injectie utilizate la motoarele cu aprindere prin scanteie sunt prezentate in paragraful3.5. In figura 3.50 este prezentata, la nivel de schema bloc, conceptia de baza a acestorechipamente, asa cum a rezultat din instalatia dezvoltata initial de firma Bosch [ 7 ].Instalatia este de tipul cu injectie intermitenta in galeria de admisie , cu distributia jetului in poartasuipapei de admisie. Fiecare cilindru al motorului ii este asociat cate un injector electromagnetic 5,

actionat o singura data pe ciclu (pe durata admisiei). Benzina din rezervorul 1 este furnizatainjectoarelor electromagnetice 5 cu ajutiorul unei pompe de alimentare 3.

Fig.3.50.[ 7 ].Presiunea benzinei in avalul pompei de alimentare este mentrinuta riguros constanta prinintermediul regulatorului de presiune 4. Presiunea are o valoare de 2 daN/cmp, rezultata ca uncompromis acceptabil intre necesitatea de formare a unui amestec calitativ superior si camplexitateaelementelor componente ale instalatiei de alimentare.Reglarea cantitatii de benzina (dozajului) in concordanta cu regimul de functionare al motorului seface prin controlul duratei de deschidere a injectoarelor electromagnetice. Aceasta functie esentialase realizeaza utilizand unitatea electronica de comanda 12. Pentru reducerea costurilor partiielectronice a instalatieri de injectie (etajele de iesire de putere), injectoarele electromagnetice aufost cuplate in grupe de cate doua, la motoarele cu patru cilindrii, sau in grupe de cate trei, lamotoarele cu sase cilindrii.

Semnalele emise de unitatea electronica de comanda se transmit astfel grupelor de injectoareelectromagnetice, fig 3.50.

36

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

38/124

Momentul in care se comanda actionarea (deschiderea) injectoarelor din fiecare grupa este precizatde semnalul dat de un declansator de impulsuri, incorporat in capacul distribuitorului 11.Informatiile cu privire la regimul de functionare a motorului sunt introduse in blocul electronic decomanda de catre intrerupatorul obturatorului 8 (pentru determinarea regimului de mers in gol),intrerupatorul manometric 9 (pentru identificarea regimului de sarcina plina), traductorul de

presiune 10 (pentru estimarea sarcinii), traductorul de temperatura 14 (pentru corectii).

Turatia motorului este determinata de de blocul de comanda pe baza frecventei impulsurilor dedeclansare emise de declansatorul de impulsuri din distribuitorul 11.In urma prelucrarii acestor informatii, utilizand informatiile memorate in unitatea electronica decomanda se stabilesc durata de deschidere a injectoarelor corespunzatoare regimului de functionarerespectiv si deci cantitatea de benzina injectata pe ciclu.Pentru fiecare tip de motor, in unitatea electronica sunt memorate informatii cu privire ladependenta dintre cantitatea de benzina injectata pe ciclu si parametrii corespunzatori fiecarui regimde functionare (prin intermediul timpului de deschidere al injectorului). Dependentele se stabilescanticipat la standul de probe cu unitati de comanda controlate manual, pe baza unor criterii cum arfi: consumul specific efectiv de combustibil minim , momentul motor efectiv maxim si emisiile

poluante minime.

Rezultatele experimentale sunt memorate in unitatea electronica a echipamentului de injectie,tabelar sau sub forma de curbe de variatie a timpului de deschidere a injectoarelor functie de turatie,avand ca parametru variabil fie depresiunea din colectorul de admisie, fie pozitia obturatorului(sarcina), fig. 3.51 si 3.52.[3].

Figura 3.51. exprima timpul de deschidere al injectoarelor (in ms), in functie de niveluldepresiunii din galeria de admisie dp (in daN/cmp) si turatia motorului (in rot/min).

Figura 3.52. reprezinta curbele de variatie ale timpului de deschidere a injectorului (in ms) infunctie de sarcina motorului reprezentata de unghiul de deschidere al clapetei obturatorului ( ingrade) si turatia motorului (in rot/min).Traductorul de presiune existent in instalatia electronica de injectie trebuie sa fie de o preciziedeosebita pentru a permite reproducerea cu fidelitate a dependentelor.O serie de regimuri de functionare necesita tratari specifice, care nu pot fi descrise decaracteristicile de tipul celor din figurile 3.51 si 3.52.

Fig.3.51.[ 7 ]. Fig.3.52[ 7 ].

In acest caz, se prevad dispozitive de corectie adecvate.Astfel, la plina sarcina, cand este necesara imbogatirea amestecului, determinarea regimului

functional respectiv se face masurand depresiunea din galeria de admisie cu ajutorulintrerupatorului manometric 9.In cazul mersului in gol fortat, din considerente de economicitate, se intrerupe alimentarea cucombustibil. Situatia de mers in gol este detectata cu ajutorul intrerupatorului obturatorului 8.Pornirea motorului la rece impune corectarea amestecului in sensul imbogatirii acestuia. In acestscop se foloseste un traductor de temperatura care contine rezistente dependente de temperatura, acaror marime influienteaza durata de deschidere a injectoarelor electromagnetice si dispozitivul deaer suplimentar 15.In schema bloc din figura 3.50, mai apar: 2- filtru de benzina; 6 filtru de aer; 7 obturatorul; 13

bateria de acumulatoare.

37

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

39/124

Dezvoltarea in continuare a schemelor de tipul celor prezentate in figura 2.50, a fost sustinuta deprogresul tehnologic spectaculos in domeniul industriei de componente electronice si impusa decerintele concrete din ce in ce mai restrictive ale legislatiei internationale privind protectia mediului,care prevede o precizie de dozare deosebit de ridicata pentru toate regimurile de functionare alemotorului; un consum specific de combustibil si emisii poluante din gazele de evacuare cat mai mic.

Pentru controlul dozajului in bucla inchisa , in circuitul de reactie trebuie sa fie folosit un senzor

care sa permita, printr-un porocedeu oarecare, sa se extraga informatii despre valoarea de exces deaer Lambda.Aceasta functie este realizata de sesizorul Lambda, ce transmite la intrarea unitatii de control otensiune de semnal purtand informatii despre compozitia instantanee a amastecului aer benzina.Metoda de masurare folosita se refera la prezenta oxigenului in gazele de evacuare. In cazulamestecurilor sarace, in gazele de evacuare va fi prezent oxigenul, in tim ce pentru amestecuri

bogate, concentratia de oxigen se va reduce drastic.Senzorul Lambda este montat in galeria de evacuare pentru a se mentine la temperatura necesara,

prin incalzirea asigurata de gazele de evacuare fierbinti. Curba de tensiune a senzorului Lambda,functionand la o temperatura de 600 de grade este prezentata in figura 3.53, iar in figura 3.54, seindica schematic dispunerea senzorului in galeria de evacuare [ 7 ].

Fig.3.53. [ 7 ]. Fig.3.54. [ 7 ].

Notatiile facute in figura 3.54 sunt urmatoarele :1-senzor ceramic; 2-electrozi; 3-contacte; 4-

contact electric la carcasa; 5- galerie de evacuare; 6- invelis ceramic protector[7]

Senzorul Lambda patrunde in fluxul gazelor de evacuare si este proiectat in asa fel incat electrodulextern sa fie inconjurat de gazele de evacuare , iar electrodul intern sa fie in contact cu aerulatmosferic . Senzorul este construit dintr-un element din ceranica speciala , acoperit cu electrozi din

platina microporoasa.Functionarea se datoreaza materialului ceramic care este poros si care permite difuzia

oxigenului prezent in aer. La temperaturi ridicate devine conducator si daca concentratia de oxigende pe o fata difera de cea de pe cealalta fata, intre electrozi se genereaza o tensiune electromotoare.

In zona amestecului stoechiometric ( = 1,00 ) apare un salt in curba de tensiune de iesire asenzorului. Tensiunea obtinuta astfel este rezultatul masurarii compozitiei gazelor de evacuare,respectiv al prezentei oxigenului.

Descrierea unor tipuri de senzori si actuatori folositi frecvent la motoare moderne siautovehicule, este data in capitolul intitulat Senzori si echipamente de stand pentru testareamotoarelor ecologice In concluzie, putem spune ca, injectia de benzina este net superioara tuturor sistemelor de

carburatie din acest punct de vedere.

3.4.2.1. Avantajele injectiei electronice[7].

Injectia electronica asigura cresterea puterii litrice, economicitatea mororului si reducerea emisiilorpoluante. Aceste avantaje sunt date de posibilitatea optimizarii procesului de ardere. Injectia

38

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

40/124

electronica coreleaza permanent debitul de combustibil cu debitul de aer in functie de calitateamediului , in consecinta creste puterea cu 15% si scade consumul de combustibil cu 12-15 % .Motoarele Renault au un sistem de reglaj al presiunii in functie de turatie. Debitul este o functieliniara de presiunea din colectorul de admisie.Presiunea aerului din colectorul de admisie determina timpul de baza al injectiei , valorile suntcorijate in functie de imbogatirea amestecului. Motoarele Renault au sistemul de injectie de tip

simultan. Sistemul de injectie se afla si sub controlul avansului la aprindere si a comenzii bobinei deinductie.Avansul la aprindere este corijat de temperatura apei, temperatura aerului, detectarea turatiei,detectarea acceleratiei.Calculatorul este amplasat intr-o cutie izolata termic si electric in compartimentul motor.Alimentarea se face cu pompa electrica la rampa injectoare unde presiunea trebuie sa fie constantade 2-2,5 bar, lucru care se realizeaza cu un regulator de presiune al carburatorului, acesta estecontrolat de presiunea din galeria de admisie.Sistemul de relee de comanda a pompei de combustibil deschide ventilul de mers in gol facand bay-

pas pentru cutia de clapete, deci dozeaza cantitatea de aer pentru pornire.

Informatiile care intra in unitatea electronica de comanda sunt primite de la: temperatura aerului,temperatura apei, presiunea aerului, turatie, sonda de oxigen, baterie, viteza autovehiculului,informatii asupra arderii cu detonatie, informatii asupra demararii, informatii asupra

potentiometrului clapetei de acceleratie, ventilul de mers in gol.La randul sau unitatea electronica de comanda actioneaza asupra: pompei de combustibil,injectoarelor, avansului la aprindere si regulatorului de presiune. Schema de principiu al unuicalculator tipic este prezentata in figura 3.55.

Regimul de pornire. In cazul pornirii la rece o mica parte din combustibil este vaporizat si participala ardere. Atunci cand se demareaza pornirea, releul demarorului trimite un semnal calculatoruluicare indica faptul ca motorul se afla intr-o faza de pornire. Calculatorul adopta valorile timpului deinjectie in functie exclusiva de temperatura lichidului de racire.Calculatorul determina timpul de conductie la bobina de inductie. In timpul ciclului de pornire,injectoarele sunt excitate la jumatate, deci in momentul in care nu se mai actioneaza de contact simotorul depaseste 1000 rot/min, motorul este lansat si calculatorul adopta procedura normala defunctionare.Deoarece la rece cuplul rezistent este mare, pentru a realiza turatia motorului de mers in gol seadauga o cantitate suplimentara de aer.Aici exista doua sisteme:- un sistem care se bazeaza pe deschiderea cu 2 grade a clapetei de aer. Clapetele sunt legate la un

resort termostatic influientat de temperatura lichidului de racier. In cutia de comanda existalegatura clapetelor cu o cama legata la resortul termostatic. In momentul in care temperatura

lichidului de racier este de 70 de grade, cama ramane in pozitie neutra.- al doilea sistem este prin bay-pas cu ventilul de reglare, calculatorul pozitioneaza ventilul pentru

deschidere maxima.Informatia privind viteza autovehiculului. Un generator de impulsuri este plasat la tabloul de bordsau este un sensor pe arborele secundar al cutiei de viteze, informand calculatorul asupra vitezeiautovehiculului.Informatia privind viteza autovehiculului este necesara pentru limitarea presiunii turbo (la vitezamai mare de 100 km/h, apare o crestere a presiunii in colectorul de admisie).

39

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

41/124

Fig.3.55[27].

Intreruperea la deceleratie si la vehicul oprit, a injectiei, se face pentru motive economice in faza dedeceleratie.Atunci cand clapetele sunt complet inchise, injectoarele nu mai sunt comandate. Injectia serestabileste la deschiderea clapetelor.Corectarea tensiunii de la baterie. Pentru a compensa timpul de deschidere a injectoarelor, timpulde injectie electronica aplicat la injectoare, acest timp este functie de puterea bateriei.Presiunea atmosferica memorizata de calculator si este masurata la fiecare pornire.La eliminarea contrapresiunii din esapament la o presiune constanta in colectorul de admisie,calculatorul comanda o diminuare a amestecului de combustibil mai ales la sarcini reduse si mers ingol.In SOFT-ul calculatorului este introdusa proprietatea de detectare a defectiunilor aparute (se aprindeun semnal la bord, si memoreaza defectiunea).3.4.2.2. Motoare cu injectie mixta.

Motorul Mercedes CGI , cu injectie mixta, obtine performante ridicate, si consum scazut folosind otehnologie de varf ce include un compresor, racire intermediara, 4 supape pe cilindru, distributievariabila si dispozitiv de asistare electronic adaptiv. Noua tehnologie combina reciclarea gazelor deevacuare cu injectia secundara de aer in injectia directa de benzina, astfel incat sa satisfacastandardele de emisii poluante EURO 4. Peste 35% din gazele arse pot fi recirculate si rearse,functie de sarcinile de lucru ale motorului, rezultatul fiind o reducere importanta a emisiilor de oxidde azot.In procesul injectiei directe, aerul si combustibilul nu sunt mixate pana ce acestea nu ajung in

camera de ardere, combustibilul este pulverizat in cilindru sub un unghi de 42 de grade, si in functiede sarcina de lucru, foloseste o presiune cuprinsa intre 50-120 de bar. Motorul are doua guri de

admisie separate la care curgerea aerului a fost riguros procesata. Gurile de admisie asigura oturbionare eficienta a amestecului carburant, pentru a asigura o ardere optima, care sa conduca lainbunatatirea performantelor motorului, si reducerea emisiilor poluante. Sistemul de diagnoza de la

40

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

42/124

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

43/124

unitatii de control calculeaza timpii de injectie pe baza informatiilor despre conditiile de lucru alemotorului si comanda in mod corespunzator etajul de iesire.

Etajul de iesire pentru injectie. Pentru a putea minimiza pierderile de putere din unitatea de control,injectoarele electromagnetice sunt in mod normal inchise si deschise pentru intervale scurte.Valoarea curentului prin injectoare este controlata, astfel la conectare curentul are o valoare maimare , pentru a accelera deschiderea injectoarelor , dupa care curentul scade la o valoare de

mentinere . Functia de control al curentului se realizeaza utilizand un circuit integrat specializat.Controlul pompei de benzina. Pe baza conditiilor de functionare , microprocesorul conecteaza saudeconecteaza pompa de benzina, prin intermediul unui etaj de iesire si al unui releu. se poate daexemplu cazul in care motorul s-a oprit, dar contactul aprinderii este inca stabilit, sistemul folosit,evita producerea incendiilor in urma unor accidente.

Alte etaje de iesire. Functie de variante, pot fi prevazute si alte etaje de iesire, cum ar fi pentrucontrolul supapei de reciclare a gazelor de evacuare, pentru dispozitivul de control al aeruluisuplimentar (mers in gol constant), etc.

1. SISTEMUL L-JETRONIC.Sistemul L-Jetronic al firmei Bosch a precedat sistemul Motronic, care constituie o dezvoltare si

perfectionare a acestuia. Acest sistem a fost o etapa intermediara pentru desprinderea unor concluzii

in vederea sporirii gradului de control al motoarelor, prin completarea controlului injectiei cucontrolul integral al aprinderii. L-Jetronic este un sistem de injectie de benzina controlata electronic,cu injectie intermitenta in galeria de admisie [ 7,17]. Sistemul nu asigura si controlul electronic alaprinderii. Sistemul L-Jetronic se adapteaza rapid la modificarile de sarcina ale motorului,determinarea cantitatii necesare de benzina necesitand cateva milisecunde. Benzina este injectata in

poarta supapei de admisie. Dozajul este controlat suficient de precis, incat permite mentinereaemisiilor poluante la nivele scazute.Marimile principale, pe baza carora se stabileste dozajul, sunt turatia motorului si cantitatea de aerabsorbita de motor (debitul de aer). Aceasta permite determinarea cantitatii de aer pe ciclu siservesc ca o masura directa a sarcinii motorului.Parametrii pentru compensare descriu conditiile de functionare ce se abat de la conditiile standard,situatie in care trebuie realizate anumite corectii ale amestecului. Aceaste corectii se aplica inurmatoarele conditii de functionare: pornire, incalzire, adaptare la sarcina. Determinarea corectiilorin vederea respectarii conditiilor impuse pentru pornire si incalzire este asigurata pe bazasemnalelor de la traductoarele de temperatura. Pentru compensarea conditiilor de sarcina variabila(mers in gol, sarcina partiala, sarcina plina) se foloseste semnalul despre domeniul sarcinilormotorului , furnizat de intrerupatorul clapetei de acceleratie.Pentru a asigura o conduita de conducere optima a autovehiculului, sistemul L-Jetronic ia inconsiderare urmatoarele regimuri de functionare si necesitati: tranzitiile de accelerare, limitareaturatiei maxime a motorului si decelerarea. Determinarea acestor situatii se face cu ajutorul unortraductoare adecvate, ale caror semnale au o dependenta specifica pentru respectivele regimuri de

functionare. Relatiile de dependenta sunt implementate in unitatea de control si influienteaza in modcorespunzator semnalele de comanda ale injectoarelor electromagnetice.

3.4.3. Sistemul GPL cu reductor si control Lambda pentru autovehicule cu injectie electronica

si convertor catalitic.

GPL in faza lichida iese din rezervor printr-o supapa multipla, care este folosita si la umplerearezervorului, fiind in legatura cu priza externa de combustibil, si este condus spre compartimentulmotor prin intermediul unei conducte. Conducta traverseaza o supapa electrica GPL care permitecurgerea acestuia numai cand motorul termic este pornit si comutatorul este pus in pozitia GAZ .Reductorul SE81 Step-Motor este amplasat in compartimentul motor. GPL intra si este transformat

in faza gazoasa printr-o scadere de presiune. De la reductor, GPL ajunge la mixerul aer/conbustibil,instalat pe traseul de admisie, care prepara amestecul carburant in proportia solicitata de motor,reprezentata de depresiunea generata in interiorul dispozitivului de mixare. Amestecul

42

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

44/124

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

45/124

constructie si functionare este alcatuita din doua parti, si anume: partea de inalta presiune si parterade joasa presiune(v. fig.3.56) Presiunea inalta din butelii este de 200 bar. Presiunea inalta din buteliieste cobarata cu ajutorul uni regulator de presiune gaz. Partea de joasa presiune este reprezentata derampa centrala de combustibil cu supapa de injectie pe gaz. ( fig.3.56)

Fig.3.56 [ 25 ]

Fig.3.57 [ 25]In figura 3.57 sunt specificate pe schema de alimentare supapa de inalta presiune pentru

verificare integrata montata pe gura de umplere, supapele montate la fiecare din cele 4butelii de gaz, si respectiv supapa de inalta presiune pentru functionare gaz montata pe regulatorulde presiune gaz.

44

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

46/124

Fig.3.58[ 25 ]

Fig.3.59 [ 25 ]

In figura 3.58 este prezentate supapa de inchidere rezervor, si legaturile care se fac intre rezervoare

si conducta de conecare a gazului natural la alimentare, iar figura 3.59 este artata o sectiune prinregulatorul de presiune, cu conducta de presiune joasa care marge la motor.

45

7/22/2019 150704434 Motoare Cu Ardere Interna Mi

47/124

3.5. Analiza functionala a procedeelor de injectie la motoare cu aprindere prin scantee[17].

Cele mai utilizate procedee de injecie la MAS sunt: injecia direct i injecia indirect.Injecia direct se realizeaz la o presiune de aproximativ 45*105 N/m2 i este eficace ndeosebiatunci cnd jetul de combustibil este dirijat spre bujie. n acest mod se obine o economicitate

maxim deoarece motorul poate funciona cu amestecuri srace.Injecia indirect const n pulverizarea la presiuni relativ reduse de (3-20)*105 N/m2 acombustibilului n galeria de admisie. Acest procedeu prezint neajunsul c la turaii mari se

produce scderea puterii efective a motorului. Aceast soluie ofer n schimb avantajul c poate fiadoptat uor la orice motor. Lund n considerare valorile presiunilor de injecie se pot difereniaurmtoarele procedee:

- injecia de nalt presiune, care asigur o pulverizare fin a combustibilului;- injecia de joas presiune, care ofer simplitate constructiv, durabilitate mare i cost redus.

Cteva soluii constructive pentru instalaiile de injecie:

a) Instalaiile de injecie L-Jetronic i LH-Jetronic. Produs de firma BOSCH, instalaia L-

Jetronic este cu injecie intermitent i folosete ca element principal de reglare un debitmetru deaer cu palet rotitoare. n compunerea ei intr grupul de alimentare cu combustibil, cel care asiguralimentarea cu aer precum i un complex electronic.

Din primul grup fac parte rezervorul 10 (fig. 3.60), pompa de benzin 16, filtrul 18,regulatorul de presiune 3