02. Mai III - Racirea

338
MOTOARE MOTOARE CU ARDERE CU ARDERE INTERNĂ III INTERNĂ III Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere internă III 1 INTERNĂ III INTERNĂ III SISTEMUL DE RĂCIRE

description

Moatoare cu ardere interna

Transcript of 02. Mai III - Racirea

  • MOTOAREMOTOARECU ARDERECU ARDERE

    INTERN IIIINTERN III

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 1

    INTERN IIIINTERN IIISISTEMUL DE RCIRE

  • Consideraii generale

    Consideraii generale

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 2

  • Necesitatea rcirii

    Necesitatea rcirii

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 3

  • Piesele unui motor nercit, aflate n micare relativ, chiar dac rezistena mecanic la cald este suficient, vor fi supuse :

    Unor frecri att de mari la funcionarea n sarcin nct pot gripasarcin nct pot gripa

    Unor dilatri aa de mari ce ar putea face funcionarea imposibil (gripare)

    Unor tensiuni termice care pot provoca fisuri pieselor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 4

  • Energia ... %Transformat n lucru mecanic 35...39,7Coninut n gazele de evacuare 36,4...37,8Coninut n apa de rcire a motorului

    14,25...24,9*

    Bilan energetic (motoare diesel AN i TS)

    * Valori mai mari n cazul motoarelor cu admisie normal** 0 n cazul motoarelor cu admisie normal*** Valori mai mari n cazul pistoanelor rcite

    motoruluiConinut n rcirea aerului de supraalimentare

    0...5,25**

    Coninut n uleiul de ungere 1,6...4,4***

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 5

  • Atenionare !

    Cantitatea de cldur care se transfer pereilor n procesele de ardere i destindere nu se transform n lucru mecanic (este o cldur pierdut)mecanic (este o cldur pierdut)

    Ca urmare trebuie gestionat corect cldura evacuat chiulasei/lor, cilindrilor, pistoanelor, asigurnd acestor piese o temperatur limit

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 6

  • SURSE DE CLDURCLDUR

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 7

  • Arderea combustibilului

    Frecrile dintre piesele Frecrile dintre piesele aflate n micare relativ

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 8

  • Repartizarea energiei disipate(motor diesel AN, ID)

    Sursa de cldur% din energia

    degajatCldur evacuat prin:

    Gazele de ardereGazele de ardereFundul chiulasei 4Partea superioar a cilindrului 4

    Apa de rcirePartea superioar a cilindrului 4Galeria de evacuare 2,5Fundul pistonului 2

    FrecriFrecri

    Piston-cilindru1,5 Apa de rcire3,5 Uleiul de ungere

    Lagre 3 Uleiul de ungere

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 9

  • ARDEREAARDEREA

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 10

  • Tmax n ardere (se atinge dup PMI) depinde de :

    Temperatura aerului de admsie

    Cantitatea de combustibil ars pe kg de aer

    Raportul de comprimareMarcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 11

  • Fluxul termic ce traverseaz unitatea de suprafa (perete) n unitatea de timp este proporional cu :

    Diferena de temperatur Diferena de temperatur dintre gaz i peretele considerat

    Coeficientul de transfer de cldur, care crete cu :

    Coeficientul de transfer de cldur, care crete cu :

    Viteza dintre gaz i perete, care e funcie de : Turbulen Turaia motorului

    Presiunea gazului, deci cu momentul motor Starea de curenie a suprafeelor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 12

  • Repartiia fluxului de cldur pe parcursul ciclului motor (motor diesel ID)

    TS ANComprimare 11% 12%Ardere 36% 38%Ardere 36% 38%Destindere 40% 42%Evacuare 7% 8%Perioada suprapunerii supapelor (baleiaj) 6% 0%

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 13

  • La motoarele cu injecie indirect cldura transferat chiulasei este mai mare cu ~ 8% fa de injecia direct, datorit :

    Suprafeei mai mari de contact cu gazele de arderegazele de ardere

    Coeficientului de transfer de cldur ridicat, datorit vitezei mari de deplasare a gazelor ntre cele dou compartimente ale camerei de ardere

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 14

  • Temperatura cmii cilindrului pe partea de contact cu gazele depinde de :

    Fluxul termic Temperatura lichidului de rcire Coeficientul de transfer de cldur Coeficientul de transfer de cldur

    dintre lichidul de rcire i peretele dintre lichidul de rcire i peretele cmii de cilindru :

    Viteza i presiunea lichidului de rcire Natura lichidului de rcire Starea de curenie a peretelui cmii de

    cilindru (tartru, glicol, etc.)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 15

  • Orice reducere a conductibilitii termice reducere a conductibilitii termice a cilindrului, chiulasei, etc. are drept consecin :

    Creterea diferenei de temperatur ntre pereii aceleiai piesentre pereii aceleiai piese

    Deformri ale pieselor Tensiuni termice mai mari, ele fiind

    funcie i de : Coeficientul de dilatare aliniar al materialului Modulul de elasticitate E al materialului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 16

  • Se poate defini un factor de factor de calitatecalitate al materialului

    Din acest punct de vedere fonta nodular nu se recomand n cazul fluxurilor termice intense cazul fluxurilor termice intense (de ex. chiulasa), dei din punct de vedere al rezistenei mecanice se comport mai bine dect fonta cenuie

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 17

  • FRECRILEFRECRILE

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 18

  • Cldura produs prin deplasarea pistonului n cilindru este evacuat prin cmaa cilindrului cmaa cilindrului i prin uleiulei

    Cldura produs n cadrul mecanismului biel-manivel este evacuat aproape integral prin uleiuleiul de ungereintegral prin uleiuleiul de ungere

    UleiulUleiul de ungere trebuie rcit trebuie rcit pentru a avea vscozitatea corespunztoare la intrarea n mecanism ca s se asigure filmul necesar ungerii

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 19

  • REPARTIIA FLUXULUI

    TERMIC TERMIC EVACUAT DE

    PEREIMarcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 20

  • 1. Temperatura gazelor de ardere depinde de cantitatea de aer disponibil pentru arderea combustibilului

    2. Cldura degajat pe unitatea de volum a camerei de ardere depinde de valoarea momentului motor

    3. ChiulasaChiulasa evacueaz cea mai mare 3. ChiulasaChiulasa evacueaz cea mai mare cantitate de cldur pe unitatea de suprafa i de timp (flux termic)

    Supapa de evacuare Supapa de evacuare este piesa motorului cea mai ncrcat termic

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 21

  • 4. PistonulPistonul este, deasemenea, o pies foarte mult ncrcat termic

    Alegerea aluminiului ca material pe baza coeficientului de conductivitate termicridicat :

    Limiteaz temperatura maxim la o valoare admisibiladmisibil

    Densitatea fluxului termic nu este prea ridicat

    Peste un anumit nivel al temperaturii se impune rcirea forat a pistonului (rcire intern)

    Apelarea la rcirea forat diminueaz interesul Apelarea la rcirea forat diminueaz interesul pentru aluminiupentru aluminiu

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 22

  • 5. Partea superioar a cmii de cilindru Partea superioar a cmii de cilindru este foarte mult ncrcat termic

    Partea inferioar a cmii de cilindru este puin ncrcat termic deoarece ea este expus numai gazelor scpate spre carter (acestea au vitez sczut i au cedat o parte din cldur pereilor cu care au venit n contact)

    Gradul de cldur preluat de la gazele de ardere n timpul destinderii este funcie ardere n timpul destinderii este funcie de :

    Raportul dintre suprafaa peretelui cilindrului i cantitatea de gaze prezent n cilindru

    Acest raport (~ cu D2/D3, deci ~ cu 1/D) este cu att mai mic cu ct alezajul este mai mare

    Temperatura medie a gazelor n timpul destinderii crete cu alezajul

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 23

  • Consecin : temperatura medie a pieselor crete cu alezajul la motoare asemntoare geometric, prevzute cu sisteme de rcire identice

    Supapele de evacuare sunt cele mai expuse acestui efect, afectnd rezistena la cald a materialului acestoramaterialului acestora

    La creterea alezajului La creterea alezajului trebuie limitat temperatura gazelor de evacuare prin :

    Limitarea momentului motor Mrirea suprapunerii deschiderii supapelor (mrirea

    baleiajului) Rcirea aerului de supraalimentare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 24

  • Cantitatea global de cldur evacuat i distribuia cldurii ce traverseaz sistemul de rcire variaz cu raportul S/D. Dac S/D :

    Cantitile de cldur evacuate de piston i chiulas cresccrescchiulas cresccresc

    Cantitatea de cldur evacuat de cmaa de cilindru scadescade

    !!!!!! ATENIE !!!ATENIE !!! la rcirea pistonului i chiulasei motoarelor supraptrate (S/D>1)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 25

  • Rcirea intern a pistonului face ca temperatura suprafeei capului pistonului s se modifice foarte puin

    Ca urmare, la o cantitate de cldur global evacuat constant, cldura evacuat de piston cretepiston crete

    Creterea temperaturii uleiuluiCreterea temperaturii uleiului Necesitatea creterii capacitii de

    rcire a uleiului rcire a uleiului pentru a nu afecta cuzineii

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 26

  • CONCLUZIICONCLUZII

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 27

  • 1. Nivelul de temperatur din sistemul de rcire

    a) Temperatura peretelui interior al cmii de cilindru nu trebuie s fie sub 70 C pentru a evita condensarea condensarea diferiilor acizi (sulfuric sau sulfuros provenii de la sulful din combustibil, azotic de la azotul din aer, etc.)din combustibil, azotic de la azotul din aer, etc.)

    b) Temperatura peretelui interior al cmii de cilindru nu trebuie s depeasc 180 C pentru a deteriora filmul de ulei deteriora filmul de ulei ce asigur lubrifierea piston-cilindru i segment-cilindru

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 28

  • c) Temperatura la fundul canalului segmentului de foc nu trebuie s depeasc 200 C n cazul combustibililor grei (cel mult 220...240 C n cazul combustibililor obinuii) pentru a nu se bloca segmentul bloca segmentul n canal (gomarea lui) sau s se recurg la folosirea unor uleiuri de s se recurg la folosirea unor uleiuri de calitate superioar

    d) n cazul motoarelor diesel supraalimentate de mare alezaj, aceste imperative pot fi mai greu realizate

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 29

  • e) Fluxul termic evacuat de chiulas este de 3...5 ori mai mare dect fluxul ce traverseaz cmaa de cilindru la partea superioar, respectiv inferioar

    i. Diferena de temperatur ntre cele dou fee ale chiulasei este de ordinul a 60 C n timp ce la partea superioar a cmii de cilindru aceasta nu depete 20 C (motor diesel)

    ii. Uneori faa interioar a chiulasei este acoperit cu ii. Uneori faa interioar a chiulasei este acoperit cu o crusto crust de la turnare de cca. 1 mm grosime. Ca urmare diferena de temperatur ntre cele dou fee ale chiulasei poate atinge n acest caz i 100 C. Faa chiulasei dinspre cilindru fiind prelucrat Faa chiulasei dinspre cilindru fiind prelucrat are rizuriare rizuri care sunt, n aceste condiii, sursa unor tensiuni termice deosebite mai ales la modificri brutale ale sarcinii motorului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 30

  • 2. Influena acestui nivel de temperatur asupra arderii

    a) n cazul motoarelor diesel de turaie ridicat orice cretere a temperaturii pereilor reduce ntrzierea la reduce ntrzierea la autoaprindereautoaprindere, deci i presiunea maxim de ardereardere

    b) Se recomand o reducere a baleiajului (din perioada de suprapunere a deschiderii supapelor) la strictul necesar pentru aceste motoare, supraalimentate, pentru a obine temperatura dorit n faa turbinei

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 31

  • 2. Influena acestui nivel de temperatur asupra arderii

    c) n cazul motoarelor diesel lente influena ntrzierii la autoaprindere asupra sistemului de rcire dispare

    d) O importan deosebit o au :i.i. Temperatura de la partea superioar a cmii Temperatura de la partea superioar a cmii i.i. Temperatura de la partea superioar a cmii Temperatura de la partea superioar a cmii

    de cilindrude cilindru1. Ea condiioneaz debitul i temperatura de intrare a

    apei de rcireii.ii. Temperatura supapei de evacuareTemperatura supapei de evacuare

    1. Ea impune importana baleiajului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 32

  • Alte aspecteAlte aspecte

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 33

  • Probleme create de temperaturile ridicate din timpul proceselor ciclului de funcionare:

    Uleiul de ungere Uleiul de ungere are o vscozitate redus pelicula de ulei i micoreaz portana

    Scade rezistena materialelor rezistena materialelor principalelor piese ale motorului acestea se pot rupe

    UmplereaUmplerea este afectat negativ Apare arderea anormal arderea anormal la MAS

    detonaie, aprinderi secundareMarcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 34

  • Rolul instalaiei de rcire la motorul cu ardere internRolul instalaiei de rcire la motorul cu ardere intern

    Evacuarea unei cantiti de cldur primit de piesele ce sunt n contact cu gazele de ardere

    Temperatura acestora va fi ntre limite acceptate La orice regim de funcionare al motorului n orice condiii climatice de exploatare

    Performanele ridicate ale motoarelor determin creterea temperaturii pieselor componente

    Creterea temperaturii medii a lichidului de rcire la Creterea temperaturii medii a lichidului de rcire la motoarele actuale

    La motoare navale cu 70 La motoare diesel rapide cu 90 La motoare cu aprindere prin scnteie cu 100

    Normele de poluare tot mai drastice pot conduce la majorarea regimului termic al pieselor motorului cu pn la 40%

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 35

  • Cantitile de cldur evacuate de principale piese ale motorului (pistoane, chiulas/se, cilindri, cuzinei ...) au valori importante, de ordinul lucrului mecanic ordinul lucrului mecanic produs la nivelul arborelui cotit

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 36

  • Chiulasa preia cea mai mare parte a cldurii eliberate n procesul de ardere (peste 40%)

    necesitatea de rcire mai intens necesitatea de rcire mai intens chiulasei (apare necesitatea rcirii difereniate a motorului)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 37

  • Lagrele arborelui cotit se nclzesc

    De la celelate piese prin conducie Preiau o parte important din cldura

    dezvoltat prin frecare

    Rcirea acestora se face cu uleiululeiul Rcirea acestora se face cu uleiululeiuldin sistemul de ungere, n circuit forat (cldura este transportat n radiatorul instalaiei de ungere)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 38

  • La motoarele supraalimentate este necesar : Rcirea turbocompresorului Rcirea aerului de supraalimentare Uneori este necesar nclzirea aerului de

    supraalimentare pentru a crea condiiile supraalimentare pentru a crea condiiile necesare aprinderii motorinei n cilindrul motorului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 39

  • Cldura extras prin rcire la un motor naval

    Componenta Cldura evacuat %Cilindrii i chiulasele 41,5Pistoanele 17Injectoarele 0,5Injectoarele 0,5Turbocompresorul 11Rcitorul intermediar 14Radiatorul de ulei 16Motorul n ansamblu 100

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 40

  • Pistonul preia o parte important de cldur

    Cea mai mare parte din cldura primit este evacuat :

    Prin segmeni (ctre cilindru) Prin manta (ctre cilindru) Ctre gazele din carter

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 41

  • Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 42

  • Cldura schimbat de piston

    Qcedat [%] Piston fr rcirePiston fr rcireSegmeniSegmeni 6262MantaManta 1414UleiUlei Gaze din carterGaze din carter 2424

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 43

  • Cnd temperatura depete 220...240C n zona canalului segmentului de foc se recurge la evacuarea forat recurge la evacuarea forat de cldur din piston

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 44

  • Evacuare cldur

    Cnd tcanal segment foc >(220240C)

    Rcire extern

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III

    Rcire externRcire intern

    45

  • Rcire extern

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III

    Rcire extern

    46

  • Jet de ulei

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 47

  • Efect jet ulei

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 48

  • Soluie constructiv

    jet ulei

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III

    constructiv jet ulei

    49

  • Rcire intern

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III

    Rcire intern

    50

  • Serpentin sau canal inelar ulei

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 51

  • Serpentin de rcire

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 52

  • Soluie constructiv serpentin de rcire

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 53

  • Canal inelar - sistem shaker

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 54

  • Canal inelar - sistem shaker

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 55

  • Canal inelar - sistem shaker

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 56

  • Realizare canal inelar

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 57

  • Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III

    Sudur cu jet de electroni

    58

  • Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III

    Metoda SULZER

    59

  • Cldura schimbat de piston

    Qcedat [%]Tip rcire pistonTip rcire piston

    Fr rcireFr rcire Cu jet de uleiCu jet de ulei Cu serpentinCu serpentin

    SegmeniSegmeni 6262 4141 3636

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III

    SegmeniSegmeni 6262 4141 3636

    MantaManta 1414 66 66

    UleiUlei 4545 5050

    Gaze din carterGaze din carter 2424 88 88

    60

  • Efect shaker canal profilat ContureKS (KolbenSchmidt)

    Intrare ulei n canal

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III

    Ieire ulei din canal

  • Efect shaker canal profilat DynamiKS (KolbenSchmidt)

    Ieire ulei

    Intrare ulei

    Piston n PMI

    Piston n PME

  • GallerieKS

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 63

  • Canal GallerieKS (KolbenSchmidt)Conduct din oel Sudur

    Inel de protecie primul segment

  • Avantaj GallerieKS (KolbenSchmidt)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III

  • Cldura schimbat de piston n funcie de procedeul de rcire intern

    Jet de ulei Canal standard GallerieKS

  • Comparaie eficacitate diferite tipuri de canale profilate (KolbenSchmidt)

    Sans canal

    Muchia camerei de ardere:

    Canal primul segment:

    Umerii pistonului:

    Marcel Ginu POPA Machines thermiques II

  • Avantaj procedeu GallerieKS (KolbenSchmidt)

    Fr canal

    Muchia camerei de ardere a:

    Canal primul segment b:Umerii pistonului c:

  • Potenialul pistonului de motor diesel rcit fa de cel nercit

  • Costuri ?

  • Tipuri de rcire

    Rcirea cu aer cldura este cedat direct aerului din mediul nconjurtor

    Rcirea cu lichid cldura este cedat Rcirea cu lichid cldura este cedat aerului din mediul nconjurtor sau apei de mare (ru) prin intermediul unui lichid (ap, ulei) ntr-un radiator special construit

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 71

  • Instalaia de rcire cu lichidrcire cu lichid

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 72

  • Sistem de rcire cu ciculaie natural(prin termosifon)

    Sistem de rcire cu circulaie forat Sistem de rcire cu circulaie forat

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 73

  • n interiorul chiulasei se prevede o o canalizaie complexcanalizaie complex, etan (fa de exterior i fa de sistemul de ungere), prin care circul lichidul de rcire care preia cldura de la suprafaa de contact preia cldura de la suprafaa de contact cu gazele de ardere i de la conductele de admisie i evacuare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 74

  • Circulaia transversal i longitudinal a lichidului de rcire n chiulas

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 75Sursa : MTZ 7/8-1993

    Motor Mercedes-Benz OM 606

  • n blocul motor, la exteriorul cilindrilorexteriorul cilindrilor, se prevede un spaiu etan (fa de exterior i fa de sistemul de ungere) prin care circul lichidul de rcireprin care circul lichidul de rcire

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 76

  • 77

  • Spaiul de ap al motoruluiCanalizaia din

    chiulas Termostat

    Penetraii n garnitura de

    chiulas

    Pompa de ap

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 78Sursa : MTZ 11-2003

    de ap

    Canalizaia din blocul de cilindri

    Conduct de ap de rcire

  • Prin nclzirePrin nclzire se micoreaz densitatea lichidului de rcire, acesta ridicndu-se spre chiulas i de aici la radiatorul sistemului de rcire

    n radiatorn radiator lichidul cedeaz cldura aerului din mediul nconjurtor, aer antrenat de un ventilator antrenat de arborele cotit i se ventilator antrenat de arborele cotit i se rcete

    Prin rcirePrin rcire densitatea lichidului crete i el va circula spre baza radiatorului i de aici spre blocul motor, la baza cilindrilor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 79

  • Circulaia natural a

    apei n motor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 80Sursa : MTZ 11-1999

  • Aceasta este rcirea natural prin termosifon caracterizat de un volum mare al circuituluivolum mare al circuitului de necesitatea de a plasa radiatorul mai sus

    de motor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 81

  • Rcire natural

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 82

  • Volumul de lichid poate fi micorat prin intensificarea circulaiei lichidului de rcire plasnd o pomp ntre radiator i blocul motor

    Se obine rcirea forat Se obine rcirea forat

    La motoarele moderne se folosete rcirea forat pentru a asigura dimensiuni reduse sistemului de rcire

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 83

  • Rcire forat

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 84

  • Pentru a menine nivelul termic dorit al pieselor motorului, indiferent de regimul de exploatare sau condiiile climatice, se plaseaz un termostat ntre radiator i de exploatare sau condiiile climatice, se plaseaz un termostat ntre radiator i chiulas

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 85

  • Rcire forat

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 86

  • n perioada de nclzire a motorului (tLichidRcire
  • Rcire forat

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 88

  • Cnd temperatura lichidului de rcire depete 80 C, termostatul deschide circuitul lichidului de rcire spre radiator circulaia fcndu-se pe traseul bloc motor-fcndu-se pe traseul bloc motor-chiulas-termostat-radiator-pomp-bloc motor (bucla mare b )

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 89

  • Rcire forat

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 90

  • n sistemul de rcire se introduce un recipient vasul de expansiune care, pus n contact cu atmosfera, preia modificrile de volum ale lichidului de rcire n timpul nclzirii sau rcirii motoruluinclzirii sau rcirii motorului

    Se nlturSe nltur : completrile cu lichid de rcire i posibilele defectri ale pieselor sistemului

    (mai ales a radiatorului)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 91

  • Rcire forat

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 92

  • Clasificare sisteme presurizate

    Cu rcire numai prin convecie la care lichidul de rcire nu ajunge n stare de fierberen stare de fierbere

    Cu rcire numai prin evaporare Cu rcire mixt

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 93

  • La sistemele presurizate de tip convectiv se prevede un dispozitiv de siguran compus dintr-o

    supap montat fie pe capacul supap montat fie pe capacul radiatorului (pe traseul spre radiatorului (pe traseul spre

    vasul de expansiune)vasul de expansiune)radiatorului (pe traseul spre radiatorului (pe traseul spre

    vasul de expansiune)vasul de expansiune)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 94

  • Supap montat pe capacul radiatorului (pe traseul vasului de expansiune)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 95

  • sau dintr-o

    supap montat chiar pe supap montat chiar pe capacul vasului de capacul vasului de

    expansiuneexpansiuneexpansiuneexpansiune

    care menine lichidul din instalaie, n funcionare, la o presiune mai mare ca cea a mediului nconjurtor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 96

  • Supap montat pe capacul vasului de expansiune

    97

  • O alt supapsupap este destinat revenirii lichidului n motor n perioada de dup oprire, cnd se contract datorit rciriircirii

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 98

  • Supapa vasului de expansiune

    99

    Radiator

    Vas deexpansiune

    suprapresiune depresiune

  • Sistemele de rcire presurizate de tip convectiv tind s se extindse extind la la automobileautomobile datorit unor multiple avantaje : se reduce consumul de combustibil datorit

    micorrii pierderilor de cldur prin rcire se poate micora fie :

    suprafaa de rcire a radiatorului masa i volumul masa i volumul

    puterea de antrenare a ventilatorului i pompeidin cauza creterii diferenei de temperatur care intensific schimbul de cldur

    eficiena rcirii nu este influenat de presiunea mediului ambiant : de altitudinea la care este exploatat motorul

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 100

  • La sistemele de rcire presurizate de tip mixt temperatura lichidului din unele puncte ale instalaiei depete valoarea de fierbere corespunztoare presiunii meninute, astfel c la ieirea din chiulas circul un amestec format din lichid i vaporilichid i vapori

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 101

  • Presurizarea circuitului de rcire cu lichid

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 102

  • Sistem de rcire presurizat mixt

    1. Motor2. Conduct de vapori3. Termostat4. Ventilator5. Comunicaie cu

    atmosferaatmosfera6. Supap de umplere7. Supap de presurizare8. Vas de expansiune9. Radiator10. Robinet de golire11. Conduct de ocolire12. Pomp de lichid

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 103

  • La trecerea prin radiatorul 9 vaporii condenseaz i astfel pompa 12vehiculeaz numai agent n stare lichid

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 104

  • Vasul de expansiune 8 (montat la un nivel superior motorului) conine supapa de presurizare 7 i supapa 6 care menine instalaia la o presiune apropiat de cea atmosferic dup oprirea motorului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 105

  • n timpul funcionrii, n partea superioar a vasului de expansiune exist vapori, transmii prin conducta nclinat 2racordat cu chiulasa

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 106

  • Fa de sistemele pur convective, cele mixte au o capacitate mai mare de transport a cldurii, suplimentat prin procesul de condensare a vaporilor n radiator

    Coexistena fazei lichide i a vaporilor Coexistena fazei lichide i a vaporilor n anumite proporii, n scopul obinerii eficienei dorite a rcirii, este posibil dac regimul de exploatare nu se regimul de exploatare nu se modific n limite prea largimodific n limite prea largi

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 107

  • Sistemele de rcire cu evaporare au aprut n ultima perioad, ca o necesitate a creterii puterii efective, a funcionrii cu combustibili grei i a recuperrii n msur ct mai mare a pierderilor de cldur

    Instalaia de rcire este ns mai Instalaia de rcire este ns mai complex, coninnd un numr mai mare de echipamente ce i sporesc masa i gabaritul ca urmare este aplicat deocamdat la

    unele uniti fixe sau navale

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 108

  • Schema unei instalaii, care recupereaz i o parte din cldura coninut n gazele reziduale

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 109

  • Prin motor circul doar lichid supranclzit, la temperaturi de 125...135 C, pentru evitarea fierberii fiind necesare presiuni de 0,37...0,4 MPa

    Lichidul care iese din chiulasele 2 circul printr-o serpentin 7, prelund i o parte din cldura coninut n gazele parte din cldura coninut n gazele arse, apoi este trecut prin ventilul de laminare 9 n separatorul de vapori 10

    Condensul aspirat de pompa 12 este introdus, sub presiune, din nou n motor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 110

  • Vaporii trec printr-un supranclzitor 5montat n curentul de gaze arse i apoi pun n micare un agregat cu turbin 13

    Amestecul de vapori i ap ieit din turbina 13 este aspirat n condensatorul vacuumatic 14, apoi lichidul trece n cisterna 17cisterna 17

    Sistemele de rcire funcionnd dup acest principiu permit creterea randamentului efectiv al motorului

    cu 6...7% creterea puterii sale cu 14...16%

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 111

  • Uzurile mecanismului motor sunt mai mici deoarece diferena de temperatur dintre baza motorului i chiulas fiind mic, se reduc i deformaiile prilor fixe

    Totodat se creeaz condiii mai bune pentru funcionarea cu combustibili grei, iar eficacitatea rcirii nu mai este influenat de parametrii climatici

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 112

  • Extinderea sistemelor de rcire prin evaporare la unitile staionare sau navale este limitat deocamdat de o serie de inconveniente, cele mai importante fiind : condiii mai grele de lucru pentru personalul

    de deservire din cauza mririi temperaturii n sala mainilorde deservire din cauza mririi temperaturii n sala mainilor

    folosirea unor uleiuri de calitate superioar durata relativ mare pentru punerea n

    funciune a motorului din stare rece

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 113

  • Circuitul de aeraer

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 114

  • Pentru transportul aerului se folosete o fraciune din energia combustibilului a crei pondere este sensibil influenat de forma i lungimea circuitului, precum i de rezistenele aerodinamice ntmpinate la curgere

    La majoritatea motoarelor terestre La majoritatea motoarelor terestre aerul este pus n micare de ctre un ventilator

    Traseul pe care circul aerul poate fi comun cu motorul sau separat de acesta

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 115

  • Circuitul cu traseu comun cu motorul se poate realiza n dou variante : ventilatorul aspir aerul cald din radiator i

    l trimite n compartimentul motorului ventilatorul aspir aerul rece prin

    compartimentul motorului i l trimite apoi ventilatorul aspir aerul rece prin

    compartimentul motorului i l trimite apoi spre radiator

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 116

  • Prima variant se utilizeaz frecvent la automobile i tractoare deoarece construcia devine mai compact iar debitul aerului, crescnd cu viteza de naintare, intensific schimbul de cldur n radiator

    117

  • Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 118

  • Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 119

  • Circuitul de rcire A. De la pompa de lichid la blocul de cilindriB. De la chiulas la termostatC. De la termostat la radiatorD. De la radiator la pompa de

    lichidE. De la pompa de circulaie la

    pompa de lichidF. RadiatorG. Umplere radiator (circuit

    compensare)H. Corpul supapei de meninere

    a presiunii din sistemul de rcire

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 120Sursa : MTZ 7/8-1985

    rcireJ. Capac K. Supap vas expansiuneL. Vas de expansiuneM. Dispozitiv de prenczire a

    lichidului de rcireN. De la chiulas la radiatorul de

    nclzire a habitacluluiP. Radiatorul de nclzire a

    habitacluluiR. Pomp electric de circulaieS. Circuit de umplere

  • Succesiunea radiatoarelor (AN)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 121Sursa : MTZ 11-1999

  • Modul (pachet) de rcire complet

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 122Sursa : MTZ 10-1993

  • Modul (pachet) de rcire

    complet pentru motoare de

    camion

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 123

    camion

    Sursa : MTZ 10-1993

  • Configuraie sandwich

    124Sursa : MTZ 10-1993

  • Configuraie paralel

    125Sursa : MTZ 10-1993

  • Sistem rcire moto

    4

    123

    6

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 126

    moto BMW

    1. Supap de suprapresiune2. Sistem prindere3. Radiator aluminiu4. Termostat5. Comutator termostatic6. Vas de expansiune

    Sursa : MTZ 7/8-1987

    5

  • La unele autobuze, utilaje terestre sau care blindate se prefer cea de a doua variant

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 127

  • Ventilatorul 2 absoarbe aerul din compartimentul motorului 5, oferind o rcire mai bun a colectorului de gaze arse, a generatorului electric, a pomelor de combustibil i a bii de ulei

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 128

  • Totodat posibilitile de amplasare convenabil a radiatorului i ventilatorului sunt mai mari, iar antrenarea acestuia de la arborele cotit devine mai simpl

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 129

  • Fa de prima variant, rezistena reelei este mai mare i au loc pierderi nsemnate ntre ventilator i radiator, care este uor ocolit de aerul sub presiune

    Aceste deficiene sunt oarecum compensate de faptul c ventilatorul compensate de faptul c ventilatorul aspir aer mai rece, pentru acelai debit masic fiind necesar o putere de antrenare mai mic

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 130

  • Separarea traseului aerului de motoreste impus de condiii care delimiteaz gabaritul n lungime sau n lime al compartimentului motorului, situaii ntlnite frecvent la carele blindate sau la locomotive

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 131

  • O variant constructiv pentru un motor n V

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 132

  • Radiatoarele 1 i ventilatoarele 2 sunt amplasate n compartimente separate, traseul pe care circul aerul fiind scurt, cu rezistene minime

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 133

  • n schimb, acionarea ventilatoarelor de la motor se complic sensibil; de aceea se prefer : electroventilatoare sau antrenarea aerului prin ejecie cu gaze arse antrenarea aerului prin ejecie cu gaze arse

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 134

  • La instalaiile de rcire cu ejecie, recent aplicate pe unele utilaje de transport sau de construcii, ventilatorul a fost nlocuit cu un ejector 11 ce funcioneaz cu gazele evacuate din motor, acumulate n prealabil n rezervoare 10 profilate aerodinamic

    135

  • Rezervoarele 10 sunt montate cte unul la fiecare cilindru sau la un grup de doi,trei cilindri, decalai corespunztor ordinii de aprindere, ca evacurile s nu se suprapun

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 136

  • Se elimin astfel dificultile legate de antrenarea ventilatorului, instalaia de rcire este mai simpl i totodat mai ieftin, sporete sigurana n exploatare i se recupereaz o fraciune din i se recupereaz o fraciune din energia coninut n gazele arse

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 137

  • Construcia echipamentelor instalaiei de

    echipamentelor instalaiei de

    rcire cu lichidMarcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 138

  • Pompa de lichidlichid

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 139

  • n circuitul lichidului din motor se prevd numai pompe centrifuge; la instalaiile navale, pe traseul apei marine se utilizeaz i pompe volumice (cu piston sau cu roi dinate)

    La motoarele de automobile i de tractoare cerine legate de miniaturizare i de gradul nalt de tractoare cerine legate de miniaturizare i de gradul nalt de compactitate impun pentru pompa de lichid turaiituraii relativ marimari (mai mari ca turaia arborelui cotit) care se resimt n lubrifierea i etanrile pompei

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 140

  • Pompa de lichid a unui motor de automobil

    1. Palet2. Disc3. uruburi4. Piuli5. Arbore6. Flan de cuplare7. Roat de curea

    gresor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 141

    7. Roat de curea8. Simering9. Rulment10. Carcas11. Rulment12. Canal de evacuare a

    scprilor13. Carcas14. Rotor15. Simering

  • n interiorul carcaselor 10 i 13 se afl rotorul 14, prevzut cu palete drepte sau curbe, dispuse radial

    Lichidul din radiator intr n partea central a rotorului 14, este preluat de spaiul dintre palete i centrifugat la extremitatea carcasei 13, care comunic cu spaiul din jurul cilindrilor

    Arborele 5 al pompei este montat pe Arborele 5 al pompei este montat pe rulmenii 9 i 11, ntre care se prevede un spaiu umplut periodic cu lubrifiant vscos

    Eventualele pierderi de lubrifiant sunt mpiedicate de simeringurile 8 i 15, montate lng rulmeni

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 142

  • Pompa de Pompa de apap

    cu

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 143

    roata de roata de antrenareantrenare

    Sursa : MTZ 11-1993

  • Pompa de Pompa de apap

    Circuitul Circuitul

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 144Sursa : MTZ 12-1989AntrenareAntrenare

    Circuitul Circuitul de apde ap

  • Separarea spaiului cu lichid se face printr-o etanare axial, soluie rspndit astzi la marea majoritatea automobilelor i tractoarelor

    5. Arbore10. Carcas11. Rulment12. Canal de evacuare a

    scprilor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 145

    13. Carcas14. Rotor15. Simering16. Capac17. Capac18. Arc19. Manon elastic de

    cauciuc20. Buc metalic

  • n general, etanarea axial se realizeaz ntre o buc metalic 21fixat etan n carcasa 10 i o aib auto-lubrifiant 20, care se nvrte odat cu rotorul 14

    aiba 20 este montat ntr-un manon elastic 19, fixat cu tensiune radial pe arborele 5 i acionat axial de arcul 18elastic 19, fixat cu tensiune radial pe arborele 5 i acionat axial de arcul 18

    Dup zona etanrii se prevede un canal 12 n legtur cu exteriorul pentru evacuarea scprilor de lichid i observarea defeciunii, n eventualitatea degradrii etanrii

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 146

  • Pompa de Pompa de apap

    cu

    fulie

    orificiu pierderi garniturrotor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 147

    roata de roata de antrenareantrenare

    Sursa : MTZ 11-1993

    lagr

    arbore deantrenare

    corpul pompei

  • n ultimul timp se renun la etanrile cu simeringuri, iar spaiul dintre lagre nu necesit ungere periodic, precauiile respective fiind nlocuite prin utilizarea rulmenilor capsulai cu lubrifiant inclus

    1. Inel elastic2. Rulment3. Arbore4. Rulment5. Inel elastic

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 148

    5. Inel elastic6. Etanare axial7. Rotor8. Cavitate de refulare9. Cavitate de aspiraie10. Deflector11. Carcas12. Roat de curea

  • Pompele centrifuge folosite la MAC navale au paletele 5 curbate, iar carcasa exterioar 7 este profilat dup o spiral, msuri care mresc randamentul

    1. Lagr2. Corpul lagrului3. Etanare radial

    reglabil4. Arbore

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 149

    4. Arbore5. Rotor6. Racord pentru

    intrarea lichidului7. Carcas spiral8. Racord pentru scpri9. Arc

  • Turaiile relativ mici i dimensiunile mai mari impun etanri radiale simple cu presetupele 3 i 10

    Pompele centrifuge de la MAC navale sunt antrenate electric

    Dac se prevede antrenarea mecanic de la motor, instalaia de rcire se echipeaz cu pompe cu piston, ntruct acestea i menin caracteristicile de debit indiferent de sensul de rotaie

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 150

  • Schimbtoare de cldurde cldur

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 151

  • Motoarele terestre sunt echipate cu schimbtoare de cldur de tip lichid-aer, numite curent radiatoare

    1. Tub intrare lichid rcire2. Bazin lichidului fierbinte3. Gura de umplere4. Capac etan5. Conducta de expansiune

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 152

    5. Conducta de expansiune6. Racordul termometrului7. Schimbtorul de cldur

    propriu-zis8. Racordul termometrului9. Tub de ieire lichid rcire10.Bazin lichidului rcit11. Robinet golire

  • n general radiatorul este constituit din schimbtorul de cldur propriu-zis 7 i bazinele 2 i 10 care l ncadreaz la capete, unul pentru colectarea lichidului fierbinte, iar cellalt pentru lichidul rcit

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 153

  • Pe bazinul lichidului fierbinte 2 sunt fixate gura de umplere 3 cu capacul de nchidere 4, tubul de intrare 1 a lichidului, conducta pentru expansiune 55 i racordul 6 al termometrului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 154

  • Pe cellalt bazin 10 se afl tubul de ieire 9 al lichidului, robinetul de golire 11 i racordul 8al termometrului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 155

  • Circulaia lichidului prin radiator se face dup scheme diverse, fiecare adaptndu-se unor condiii specifice de montaj i de exploatare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 156

  • De pild, schemele a, b, c i d, cu circulaie pe orizontal, sunt curent folosite la autoturisme deoarece nlimea radiatorului este relativ mic

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 157

  • Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 158

  • Variantele e, f i g se utilizeaz la autocamioane i tractoare, circulaia natural a lichidului fiind mai intens

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 159

  • SUZUKI

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 160

  • Soluiile h, i, j i k ofer o ncrcare termic mai uniform

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 161

  • Varianta l, cu celule semicirculare, conduce la o exploatare mai judicioas a suprafeei de rcire n raport cu cmpul de lucru al ventilatorului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 162

  • n funcie de organizarea circulaiei aerului i lichidului, radiatoarele se clasific n :

    AerotubulareAerotubulare AerotubulareAerotubulare AcvatubulareAcvatubulare AcvalamelareAcvalamelare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 163

  • Radiatoarele aerotubulareRadiatoarele aerotubulare a, b, c, sunt constituite din evi cu aceeai lungime, ale cror capete lrgite au form ptrat sau hexagonal

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 164

  • Suprafeele plane de la capete se lipesc ntre ele i se obine o separare perfect ntre : interiorul tuburilorinteriorul tuburilor, prin care circul circul aeraer

    exteriorul lorexteriorul lor, prin care circul lichidul de circul lichidul de rcirercire

    Caracteristici : Au o rezisten aerodinamic redus Se pot repara cu uurin Pot suporta sarcini mecanice reduse Compactitatea lor este mic Sunt indicate n special la uniti staionare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 165

  • La radiatoarele acvatubulareradiatoarele acvatubulare lichidul lichidul circul prin circul prin interiorulinteriorul evilorevilor, iar aerul prin exteriorul lorcircul prin circul prin interiorulinteriorul evilorevilor, iar aerul prin exteriorul lor

    166Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III

  • Radiatoarele cu tuburi independenteRadiatoarele cu tuburi independente d, e : au o construcie simpl rezist la presiuni i solicitri mecanice

    relativ mari se pot repara cu uurin compactitatea lor este redus

    167Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III

  • Radiator cu evi ovale asamblate

    mecanic

    168Sursa : MTZ 10-1993

  • De aceea se utilizeaz mai De aceea se utilizeaz mai mult ca radiatoare pentru mult ca radiatoare pentru uleiulei

    Gradul de compactitateGradul de compactitatecrete dac evile se amplaseaz n zigzag h

    Radiatoarele cu evi evi aplatisate sau ovaleaplatisate sau ovale sunt aplatisate sau ovaleaplatisate sau ovale sunt caracterizate prin gradele cele mai mari de compactitatecompactitate; cel mai des se ntlnete varianta f, cu evi aplatisate aezate una dup alta sau n zigzag

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 169

  • Radiator cu evi plate cu aripioare

    170Sursa : MTZ 10-1993

  • evile ptrund printr-o reea de reea de plci planplci plan--paralele din tablparalele din tabl, i sunt fixate de acestea prin lipire, ceea ce confer radiatoarelor i o rezisten mecanic superioaro rezisten mecanic superioar, ambele caracteristici recomandndu-le pentru automobile

    O compactitatecompactitate i mai maremai mare se O compactitatecompactitate i mai maremai mare se obine la varianta g, la care evile se fixeaz prin benzi de tabl benzi de tabl ondulatondulat lipite pe feele opuse

    Suprafaa de rcire se mrete i mai mult dac banda se banda se onduleaz i pe limea saonduleaz i pe limea sa, ca la varianta i

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 171

  • Radiator cu evi profilate i cu

    aripioare

    172Sursa : MTZ 10-1993

  • n comparaie cu radiatoarele cu plci plan-paralele : sunt mai uor de confecionat ns rigiditatea lor este mai redus

    Radiatoarele acvalamelareRadiatoarele acvalamelare sunt formate din benzi de tabl benzi de tabl ondulat suprapuseondulat suprapuse, distanele ntre ele cu 2...3 mm, lipite pe ntre ele cu 2...3 mm, lipite pe lungime la capete i fixate tot prin lipire n dreptul vrfurilor j

    Alte variante se obin din benzi plane i ondulate k, lipite dup aceeai schem

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 173

  • Apa circul prin interstiiile Apa circul prin interstiiile dintre benzidintre benzi, iar aerul, prin exteriorul lor

    n construcia de radiatoare se folosete tabl din alamtabl din alam (cteodat din cuprucupru), datorit :cuprucupru), datorit : bunei conductiviti termice maleabilitii ridicate rezistenei nalte la coroziune aderenei perfecte a aliajelor uor fuzibile,

    de tipul cositor-plumb

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 174

  • Exist tendina nlocuirii cu aluminiulaluminiul, metal mai uor i mai ieftin, care ns nu poate fi lipit n condiii obinuite i are o rezisten redus la coroziune

    Cu toate acestea construcia lor este n plin dezvoltare, reinnd atenia n plin dezvoltare, reinnd atenia n special radiatoarele demontabile

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 175

  • Radiatoarele din aluminiu se construiesc din plci ondulate suprapuse prinpresarepresare sau prin lipirelipire

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 176

  • La construciile construciile demontabiledemontabile ntre plci se prevd garnituri de etanare, tot ansamblul fiind strns cu ajutorul unor tirani i piulie

    1. Plac1. Plac2. Racord intrare lichid3. Tirani4. Cavitate pentru colectarea

    lichidului cald5. Canale ambutisate6. Suprafee de etanare7. Racord ieire lichid8. Cavitate pentru colectarea

    lichidului receMarcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 177

  • Instalaia de rcire a motoarelor navale conine schimbtoare de cldur cu evi similare celor folosite la

    Intrare ap motor

    Ieire ap

    Ieire ap de mare

    celor folosite la rcirea uleiului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 178

    Ieire ap motor

    Intrare ap de mare

  • n ultima perioad, au nceput s se utilizeze pe nave, rcitoarele dinamicercitoarele dinamicecare, pe lng funciunea lor de baz, produc i pomparea lichidului

    1. Electromotor2. Element de fixare3. Cuplaj4. Carcasa presetupei5. Racord pentru ieirea

    apei desalinizate6. Cavitate pentru

    intrarea apei de mare7. Rotor exterior8. Rotor interior9. Carcas10. Cavitate pentru

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 179

    9. Carcas10. Cavitate pentru

    ieirea apei de mare11. Roat de antrenare12. Racord pentru

    intrarea apei desalinizate

    13. Lagr14. Element de fixare15. Element de fixare

  • n interiorul carcasei 9 se gsete un rotor 7, iar n interiorul acestuia un alt rotor 8, fiecare dintre rotoare avnd prelucrate pe suprafeele exterioare canale spirale cu acelai sens de nfurare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 180

  • Rotorul interior 8 este antrenat de un electromotor 1 i vehiculeaz apa desalinizat (din circuitul motorului), de la tubul de aspiraie 12 la cel de refulare 5

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 181

  • Rotorul exterior 7 este antrenat n sens invers de un alt electromotor, cu roata dinat 11, astfel c apa de mare circul n contracurent fa de cea desalinizat, prin canalul spiral dintre suprafaa rotorului i carcasa 9, dinspre cavitatea de aspiraie 6 spre cea de refulare 10

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 182

  • Din cauza centrifugrii lichidului, se creeaz o micare turbulent care distruge stratul limit de pe suprafeele de schimb de cldur, ceea ce confer rcitoarelor dinamice caliti deosebite n comparaie cu cele clasice cu evi

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 183

  • Rezultatele analizei comparative a unor schimbtoare de cldur cu evi i dinamice

    Mrimea

    Schimbtorcu evi

    Schimbtordinamic

    Ap-ap

    Ulei-ap

    Ap-ap

    Ulei-ap

    Debitul de cldur extras [kW] 770 550 645 525

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 184

    Debitul de fluid care se rcete [kg/s] 31,3 28,4 4,42 2,56

    Debitul apei de rcire [kg/s] 27,5 15,3 4,95 1,3

    Coeficientul de transfer al cldurii de la fluidul care se rcete [W/m2K] 7100 317 30100 1930

    Coeficientul de transfer al cldurii la apa de rcire [W/m2K] 6200 3250 17400 32000

  • Mrimea

    Schimbtorcu evi

    Schimbtordinamic

    Ap-ap

    Ulei-ap

    Ap-ap

    Ulei-ap

    Coeficientul global de transmitere a cldurii [W/m2K] 2400 290 11000 1820

    Puterea necesar pentru vehicularea fluidului care se rcete [kW] 8 12,5 4,62 8,4

    continuare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 185

    fluidului care se rcete [kW]Puterea necesar pentru vehicularea apei de rcire [kW] 8 8 3,51 1,8

    Puterea total necesar [kW] 16 20,5 8,13 10,2

    Randamentul efectiv [%] 24,2 32,3 78 18,2

    Aria suprafeei de schimb a cldurii [m2] 15,52 90,6 4,92 6,36

  • VentilatorulVentilatorul

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 186

  • La instalaiile de rcire cu lichid se folosesc ventilatoare axiale rezistena circuitului de aer este mic

    n plus : acestea necesit un consum energetic mai

    redusredus dect cel al ventilatoarelor centrifuge

    ofer o compactitatecompactitate mai mare instalaiei ofer o compactitatecompactitate mai mare instalaiei de rcire

    Ventilatoarele axiale au : paletele fabricate din tabl de oeltabl de oel cu

    grosimea de 1,25...1,80 mm paletele turnateturnate mpreun cu butucul

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 187

  • Se prevd 4...12 palete4...12 palete, numrul acestora crescnd cu diametrul ventilatorului

    Motor MTU 396 TE44 (i=16V)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 188Sursa : MTZ 1-1990

  • Paletele de tabl pot fi prinse cu uruburi de butuc

    Paletele de tabl au unghiul de atac constant

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 189

  • La alt soluie ele sunt nituite pe un disc intermediar profilat, ceea ce permite curbarea permite curbarea lor n vederea creterii randamentului

    Marcel Ginu POPA 190

  • Prin turnare se realizeaz palete palete profilate aerodinamicprofilate aerodinamiccu unghiul de atac variabil ntre baz i extremitate

    Se obine : mbuntirea

    randamentului reducerea intensitii

    zgomotului funcional

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 191

  • La construciile din tabl intensitatea intensitatea zgomotuluizgomotului poate fi micorat prin : nclinarea diferit a paletelor decalarea lor unghiular inegal

    se aplic la variantele cu patru palete decalaje de 70 i 110

    Micorarea intensitii zgomotului trebuie Micorarea intensitii zgomotului trebuie nsoit de limitarea frecvenei lui : Dar aceasta depinde de turaieturaie

    Consecin : viteza perifericviteza periferic a ventilatorului se plafoneazse plafoneaz la cel mult 120 m/s

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 192

  • Ali factori care influeneaz frecvena frecvena zgomotuluizgomotului produs de ventilator sunt : numrul de palete vibraiile lor proprii

    Paletele turnatePaletele turnate sunt mai rigide deci au o frecven mai mare a vibraiilor

    proprii deci au o frecven mai mare a vibraiilor

    proprii ca urmare, la unele regimuri ele produc un

    zgomot mai puin intens dar mai suprtor dect cel al paletelor de tabl

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 193

  • Automobilele i tractoarele au de regul ventilatorul montat pe arborele pompei ventilatorul montat pe arborele pompei de lichidde lichid, ntre radiator i motor

    Construcia este compact i permite antrenarea simpl, prin curea antrenarea simpl, prin curea trapezoidal, a pompei i ventilatoruluitrapezoidal, a pompei i ventilatorului

    Capacitatea de preluare a cldurii din radiator depinde de debitul masic de aer debitul masic de aer deplasatdeplasat de ventilator dar puterea necesar antrenrii acestuia

    este condiionat de debitul su volumic

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 194

  • Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 195

  • Cnd ventilatorul este ventilatorul este plasat n amontele plasat n amontele radiatoruluiradiatorului, el vehiculeaz aer rece, iar puterea de antrenare scade

    Implicaiile ce survin n acionarea sa n acionarea sa dispar dac el este antrenat de un electromotor, variant care tinde s se extind la autoturisme

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 196

  • Ventilatorul cu motorul de comand

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 197

    Sursa : MTZ 12-1991

  • Aplicaii

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 198

  • Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 199

  • Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 200

    Ford FOCUS

  • Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 201

  • Reglarea temperaturii temperaturii

    motoruluiMarcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 202

  • Fluxul de cldur Qr care trebuie evacuat prin instalaia de rcire se micoreaz : cnd turaia scadecnd turaia scade, dar sarcinasarcina este meninut constantconstant

    n aceste condiii se reducese reduce : debitul pompei debitul pompei de lichid deci i debitul de cldurdebitul de cldur Qc preluat de instalaia

    de rcire deci i debitul de cldurdebitul de cldur Qc preluat de instalaia

    de rcire

    Efectele micorrii turaiei sunt inegale : scderea lui Qc este mai rapid astfel c motorul se poate motorul se poate supranclzi la turaii micisupranclzi la turaii mici

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 203

  • Dac sarcina se reduce, la turaie turaie constantconstant, se micoreaz Qr, ns Qcrmne practic neschimbat se produce atunci rcirea prea rcirea prea puternic a motoruluiputernic a motorului

    Asemenea situaii sunt evitate dotnd instalaia cu un dispozitiv de reglaredispozitiv de reglarece controleaz disiparea n mediul ambiant a cldurii preluate de lichidul de rcire

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 204

  • TeoreticTeoretic, se poate interveni : fie prin modificarea debitelor fie prin schimbarea temperaturilor lichidului schimbarea temperaturilor lichidului

    de rcire la intrarea i ieirea n i din radiator

    Ultima variantUltima variant : este incomodincomod sub aspectul realizrii practice este incomodincomod sub aspectul realizrii practice nu poate fi acceptat din cauza diferenediferenelor

    mari de temperaturmari de temperatur ntre baza motorului i chiulas care ar tensiona i deforma inadmisibil aceste

    piese

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 205

  • Reglarea prin modificarea debitelor se aplic prin trei procedee

    1. Motor2. Traductorul

    termostatului3. Termostat cu o

    supap4. Schimbtor de

    11 33

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 206

    4. Schimbtor de cldur

    5. Conduct de ocolire

    6. Pomp7. Termostat cu

    dou supape22

  • La primul procedeu se lamineaz circuitul lichidului de rcire, modificnd debitul modificnd debitul pompei pompei 6 n aa fel nct, la ieirea din motor, temperatura lichidului de rcire s se menin constant

    Conducta de ocolire 5 trebuie s aib o rezisten rezisten hidraulic suficient de marehidraulic suficient de mare, hidraulic suficient de marehidraulic suficient de mare, pentru ca cea mai mare parte din lichidul de rcire s circule prin radiatorul 4

    Procedeul genereaz mari mari variaii ale temperaturii variaii ale temperaturii lichiduluilichidului, fiind n consecin utilizat la motoare uoare mici

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 207

    1. Motor2. Traductorul

    termostatului3. Termostat cu o supap4. Schimbtor de cldur5. Conduct de ocolire6. Pomp

  • n al doilea procedeu se lamineaz circuitul fluidului lamineaz circuitul fluidului exteriorexterior (aer sau ap de mare), modificnd debitul modificnd debitul aerului sau apei de mareaerului sau apei de marecorespunztor meninerii constante a temperaturii lichidului de rcire la ieirea din motor

    El se aplic la unele motoare navale, iar la alte motoare rcite cu lichid se utilizeaz mpreun cu celelalte procedee, ca o msur complementar ce permite reducerea puterii de antrenare a ventilatorului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 208

    1. Motor2. Traductorul

    termostatului3. Termostat cu o supap4. Schimbtor de cldur6. Pomp

  • Al treilea procedeu de reglaj, const n transvazarea transvazarea lichidului de rcirelichidului de rcire astfel nct debitul pompei rmne neschimbat, dar se modific ponderea debitelor prin radiatorul 4 i prin conducta de ocolire 5

    Se utilizeaz la MAC rapide, oferind o durat redus de oferind o durat redus de restabilire a regimului termic la variaia regimului de exploatare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 209

    1. Motor2. Traductorul termostatului4. Schimbtor de cldur5. Conduct de ocolire6. Pomp7. Termostat cu dou supape

  • Regulatoarele circuitului lichidului din motor se numesc termostate

    De obicei, se folosesc termostate la care elementul traductor este i organ de execuie

    Se construiesc cu una sau cu dou supape, n conformitate cu procedeul de reglare : prin laminare sau prin transvazare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 210

  • MAC navale au termostatul amplasat pe traseul lichidului rcit, ceea ce confer o durabilitate mare organelor de etanare

    Aceast soluie nu se aplic la motoarele

    1. Motor2. Traductorul termostatului4. Schimbtor de cldur5. Conduct de ocolire6. Pomp7. Termostat cu dou supape

    aplic la motoarele uoare, pentru c temperatura mai mare a lichidului de rcire ar provoca fierberea lui dac circuitul ar fi laminat naintea laminat naintea pompeipompei

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 211

  • Deplasarea organului de reglare este determinat de dilatarea unui material dilatarea unui material nclzit de lichidul de rcirenclzit de lichidul de rcire

    n funcie de acest material, se deosebesc : termostate cu arc bimetalic termostate cu arc bimetalic termostate cu lichid termostate cu substan solid

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 212

  • La termostatele cu lichid elementul traductor este constituit dintr-un burduf metalic 4 : elastic i etan umplut parial la o presiune sub cea atmosferic, cu

    un amestec de alcool etilic i ap1. Orificiu de siguran2. Orificii de legtur cu

    conducta de ocolire3. Carcas de fixare

    213

    3. Carcas de fixare4. Burduf metalic cu amestec

    ap+etanol5. Suportul traductorului6. Supapa conductei de ocolire7. Tij8. Piuli de reglare9. Supap spre radiator

  • Termostat nchisTermostat nchis Termostat deschisTermostat deschis

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 214

  • Termostat cu lichid - variant

    1. Orificiu de siguran5. Suportul traductorului7. Tij8. Piuli de reglare8. Piuli de reglare9. Supap spre radiator14. Tub metalic15. Ap+alcool etilicAp+alcool etilic16. Arc de echilibrare17. Material elastic de

    etanare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 215

  • Un capt al burdufului se prinde la carcasa exterioar fix 3, iar pe cellalt capt se monteaz tija 7 care conine : supapa 9 a circuitului spre radiator i supapa 6 a conductei de ocolire

    n cazul unei eventuale ruperi a n cazul unei eventuale ruperi a burdufului, presiunea n interiorul su crete, iar supapa 9 se menine ridicat evitnd pericolul supranclzirii motorului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 216

  • Orificiul relativ mic 1 practicat n supapa 9are o influen nesemnificativ asupra circuitului prin radiator, dar menine n jurul elementului traductor valoarea real a temperaturii lichidului din chiulas pe durata nclzirii motorului Totodat el elimin pericolul ngherii radiatorului

    pe timp friguros

    La temperatura prestabilit, presiunea vaporilor din interiorul burdufului echilibreaz fora sa elastic de pre-strngere a burdufului, marcnd nceputul cursei de reglare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 217

  • Pentru a respecta principiul reglrii prin transvazare, suma seciunilor momentane oferite de cele dou supape trebuie s fie de cel puin 70 % din seciunea maxim controlat de supapa 9

    Termostatele motoarelor de putere medie sau mare conin i flanele de racordare la motor 12, la radiator 13 i la conducta de ocolire 11

    4. Burduf metalic cu amestecap+etanol

    Spre radiator

    218

    ap+etanol6. Supapa conductei de ocolire9. Supap spre radiator10. Carcas11. Racordul conductei de ocolire12. Racord spre motor13. Racord spre radiator

    Spre motor

  • Termostatele cu lichid au o durabilitate durabilitate mai micmai mic, n special la motoarele de automobile i tractoare ciclurile de deformare a burdufului au o

    frecven mai mare din cauza diversitii regimurilor de exploatare

    Ele tind s fie nlocuite cu termostate cu substan solid

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 219

  • La construciile cu substan solid traductorul care conine i supapa 9 este constituit dintr-un tub etan 14 umplut cu un amestec de cerezin i pulbere de cupru, material care are un coeficient de dilatare mare

    1. Orificiu de siguran5. Suportul traductorului7. Tij

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 220

    7. Tij8. Piuli de reglare9. Supap spre radiator14. Tubul traductorului15. Cerezin+cupru (pulbere)16. Arc de echilibrare17. Material elastic de etanare

  • Prin dilatarea substanei active 15 tubul 14 mpreun cu supapa 9 se deplaseaz n raport cu tija fix 7, reglnd seciunea de trecere a lichidului

    Arcul 16 readuce supapa 9 spre scaunul ei pe msura rcirii motorului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 221

  • Termostat nchisTermostat nchis Termostat deschisTermostat deschis

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 222

  • ttapap < 80C< 80C ttapap = 80= 80--94C94C ttapap > 94C> 94C

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 223

  • Debitul de aer poate fi modificat prin Debitul de aer poate fi modificat prin metode diversemetode diverse, variantele cele mai complexe justificndu-se numai la motoarele rcite cu aer

    La motoarele rcite cu lichid, ineria termic relativ mare a sistemului favorizeaz aplicarea unei metode mai favorizeaz aplicarea unei metode mai simple : antrenarea intermitentantrenarea intermitent sau antrenarea cu turaie variabil a antrenarea cu turaie variabil a

    ventilatoruluiventilatorului n ambele cazuri antrenarea pompei de lichid se

    face separatMarcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 224

  • Pentru antrenarea intermitent antrenarea intermitent se utilizeaz : cuplaje electrice sau cuplaje pneumatice

    iar pentru variaia turaiei variaia turaiei se folosesc instalaii hidraulice

    Electroventilatoarele cu comand intermitentcomand intermitent un termocontacttermocontact fixat pe circuitul lichidului

    fierbintefierbinte se aplic numai la autoturisme

    Soluia nu este aplicabil i motoarelor mai mari la care energia relativ mare necesar antrenrii nu poate fi furnizat de instalaia electric proprie

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 225

  • Variant de cuplare electric a ventilatorului1. Termocontact2. Carcasa3. Disc feromagnetic

    solidar cu carcasa4. Flan solidar cu

    arborele ventilatorului5. Bobin electric6. Disc feromagnetic

    solidar cu ventilatorul

    226

    6. Disc feromagnetic solidar cu ventilatorul

    7. Butucul ventilatorului8. Rulment9. Elice10. Rulment11. Arbore12. Rulment13. Roat de antrenare

  • Butucul 7 al ventilatorului este montat liber pe arborele 11, care este antrenat prin curele trapezoidale de arborele cotit

    Flana 4, solidar cu arborele 11 se Flana 4, solidar cu arborele 11 se rotete ntre discurile feromagnetice 6 i 3, primul montat pe butucul 7, iar al doilea fixat pe carcasa 2

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 227

  • n discul 3 se gsete incorporat o bobin 5 alimentat electric prin intermediul unui termocontact 1, cnd temperatura lichidului din chiulas depete valoarea prescris

    Circuitul magnetic se nchide prin flana 4 care, magnetizndu-se, antreneaz discul 6 i odat cu el i ventilatorul 9

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 228

  • La autobuze i la alte mijloace de transport care dispun de aer comprimat pentru instalaia de frnare se prefer cuplarea pneumatic a ventilatorului

    1. Roat condus2. Carcas fix3. Siguran inelar4. Arbore5. Rulment6. Carcas de dirijare a

    arborelui7. Butuc8. Elice9. Capac10. Membran elastic

    229

    10. Membran elastic11. Arc12. Suportul camerei de aer13. Rulment14. Roat conductoare15. Siguran inelar16. Disc de friciune17. Roat intermediar18. Siguran inelar19. tij

  • Ventilatorul 8 montat pe arborele 4 este antrenat prin fulia 1 cu o curea trapezoidal de la fulia 17 a cuplajului pneumatic

    Arborele cotit antreneaz fulia 14 care se cupleaz axial cu fulia 17 printr-un disc de friciune 16disc de friciune 16

    Fuliile 14 i 17 sunt montate liber : prima pe suportul 12 cea de a doua pe tija 19

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 230

  • Membrana 10, pe care se fixeaz captul tijei 19, este tensionat pe o parte a sa de arcul 11, ce genereaz fora axial necesar cuplrii discului de friciune 16cu fuliile 17 i 14

    Cnd aerul comprimat, comandat de o Cnd aerul comprimat, comandat de o termosupap, alimenteaz compartimentul format pe cealalt parte a membranei 10, fora de cuplare a arcului 11 este nvins iar ventilatorul 8 nu mai este antrenat

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 231

  • La cele dou instalaii prezentate anterior, ntre temperatura de deschidere i cea de nchidere a termocontactului electric sau termosupapei se las o diferen suficient de mare pentru ca frecvena frecvena acionrii ventilatorului acionrii ventilatorului s nu afecteze acionrii ventilatorului acionrii ventilatorului s nu afecteze prea mult fiabilitatea pieselor componente, diferen acceptabil ns sub aspectul durabilitii motorului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 232

  • Schema general a unei acionri hidraulice a ventilatorului

    1. Rezervor de ulei

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 233

    1. Rezervor de ulei2. Motor hidraulic3. Supap de siguran4. Pomp de ulei5. Termosupap

  • Cnd temperatura lichidului de rcire depete valoarea prescris, termosupapa 5 montat pe circuitul lichidului din chiulas i micoreaz seciunea, iar uleiul circul mai mult spre motorul hidraulic 2, care antreneaz astfel ventilatorul

    Supapa 3 protejeaz circuitul hidraulic contra creterii presiunii cnd uleiul este vscos sau n cazul unor eventuale obturri ale traseului motorului hidraulic 2

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 234

  • Instalaia de rcire cu aerInstalaia de rcire cu aer

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 235

  • Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 236

  • Rcirea cu aer Rcirea cu aer se aplic numai la motoarele uoare cu alezajul de cel mult 160 mm i cu cilindreea unitar de maxim 3

    Suprafeele exterioare ale cilindrilor i chiulaselor, extinse prin nervurare, transmit cldura unui curent de aer dirijat, produs de un ventilator 4 acionat de la arborele cotitun ventilator 4 acionat de la arborele cotit

    Ecranele 2 care dirijeaz aerul, numite deflectoare, mpreun cu mantaua exterioar 1 profilat favorabil, uniformizeaz debitele de aer la fiecare cilindru

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 237

  • Schema unei instalaii de rcire cu aer1. Manta2. Deflector

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 238

    2. Deflector3. Cilindru4. Ventilator5. Aparat director6. Ajutaj7. Radiator de ulei8. Roat de antrenare

  • Circuitul de aer poate fi delimitat n poriuni cu funciuni distincte, nlnuite astfel : I a ajutajului de intrare n ventilator II de trecere prin ventilator III de dirijare ctre cilindri IV de curgere printre nervurile cilindrilor i

    chiulaselor V a canalului de evacuare n atmosfer

    Deflectoarele de la cilindri i chiulase produc: obturarea reflectarea sau amortizarea curentului de aer

    n scopul distribuiei raionale ctre zonele nervurate

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 239

  • Forma geometric precum i amplasarea lor difer n funcie de tipul i construcia motorului, ceea ce face ca recomandrile pentru proiectare s aib un caracter general

    Iniial trebuie aleas cea mai simpl Iniial trebuie aleas cea mai simpl schem de deflector urmnd ca prin experimentri pe model funcional s fie pus de acord cu cerinele concrete

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 240

  • Alegerea deflectorului de chiulas este sensibil mai dificil dect la cilindru

    n lipsa unor date experimentale, este de preferat ca la proiectarea

    n lipsa unor date experimentale, este de preferat ca la proiectarea chiulasei s nu se ia n consideraie prezena deflectorului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 241

  • Porsche 911 rcit cu aer

  • Construcia suprafeelor suprafeelor

    de rcireMarcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 243

  • Schimbul de cldur cu aerul este influenat printre altele i de forma nervurii

    Alegerea unei forme convenabile depinde de posibilitile tehnologice i de materialul din care se depinde de posibilitile tehnologice i de materialul din care se confecioneaz

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 244

  • Eficiena maxim se obine atunci cnd diferena de temperatur ntre nervur i aer este aceeai pe toat nlimea nervurii, ceea ce se poate realiza dac laturile acesteia au o form parabolicform parabolic

    O asemenea form, chiar i cea O asemenea form, chiar i cea simplificat, de triunghitriunghi, este greu de realizat, iar pe de alt parte nu ar fi durabil, ntruct vrful s-ar disloca cu uurin la cele mai mici solicitri mecanice

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 245

  • De aceea se prefer :

    forma trapezoidalforma trapezoidal

    uneori chiar forma forma uneori chiar forma forma dreptunghiulardreptunghiular

    cu racordri la capete

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 246

  • Nervurile cilindrului sunt :

    circularecirculare la motoarele n doi timpi monocilindrice, cu baleiaj prin carter

    la cele policilindrice nervurile au o extensie nervurile au o extensie nervurile au o extensie nervurile au o extensie mai mic pe direcia mai mic pe direcia arborelui cotitarborelui cotit, pentru a nu mri prea mult distana dintre cilindri

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 247

  • Motoarele n patru timpi au nervurile nervurile ntreruptentrerupte, spaiul rmas liber fiind necesar amplasrii :

    tijelor mpingtoare tijelor mpingtoare ale tijelor mpingtoare tijelor mpingtoare ale mecanismului de distribuie i, eventual

    montrii prezoanelor de prezoanelor de fixarefixare a cilindrului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 248

  • ntreruperea aripioarelor la trecerea tijelor mpingtoare

    Motor de avion TKDI 600

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 249Sursa : MTZ 11-2003

  • Diferena de temperatur ntre peretele interior al cilindrului i extremitatea nervurii genereaz tensiuni termice nsemnate, din care cauz :

    apar i abateri de la forma geometric corectcorect

    urmrile nu sunt deloc neglijabile sub aspectul intensificrii uzurii, n special la cilindrii cu configuraie necircular a nervurilor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 250

  • O msur eficient pentru nlturarea deformrii neuniforme deformrii neuniforme a cilindrului a cilindrului i totodat pentru reducerea reducerea tensiunilor termicetensiunilor termice, bazat pe dilatarea liber a materialului, liber a materialului, const n ntreruperea

    continuitii nervurii i decalarea respectivelor

    ntreruperi (la nervurile consecutive)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 251

  • Eficiena rcirii acestor cilindri se mrete deoarece prin ntreruperea nervurilor : se distruge stratul laminar de suprafa schimbul de cldur, n regim turbulent se

    intensific se poate reduce astfel i puterea de se poate reduce astfel i puterea de

    antrenare a ventilatorului

    i chiulasa suport ncrcri termice importante, similare cilindrului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 252

  • Nervurarea chiulasei la motoarele n patru timpi este mai dificil dect la cele n doi timpi cu baleiaj prin carter :

    din cauza rcirii canalelor de gaze i

    a organelor mecanismului de distribuie

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 253

  • Se nervureaz att suprafeele laterale ct i cea frontalfrontal

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 254

  • Nervurarea cea mai intens se aplic n n jurul canalului de jurul canalului de evacuareevacuare

    Prin nclinarea nclinarea nervurilor nervurilor cresc : lungimea lor i lungimea lor i suprafaa de rcire, intensificndu-se schimbul de cldur

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 255

  • ncrcarea termictermic

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 256

  • n comparaie cu rcirea cu lichid, la rcirea cu aer distribuia temperaturilor distribuia temperaturilor n chiulas i cilindru n chiulas i cilindru este mai neuniformneuniform inegalitatea condiiilor locale de curgere i cldura specific relativ redus a aerului

    Astfel, uniformizarea vitezei de curgere Astfel, uniformizarea vitezei de curgere a aerului n jurul cilindrului, prin diverse forme ale deflectorului, nu conduce la repartiia egal a temperaturilor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 257

  • Influena formei deflectorului

    asupra distribuiei vitezei aerului i

    temperaturii nervurii pe

    circumferina circumferina cilindrului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 258

    1...4 forme de deflectoare

  • i ntre cilindri apare o distribuie neuniform a temperaturilor, influenat de : amplasarea lor

    spaial i distana pn la

    ventilatorventilator

    De pild, la motoarele cu 4 cilindri n linie se se rcesc mai bine rcesc mai bine ultimii cilindriultimii cilindri

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 259

  • n schimb la cele cu 6 cilindri ultimii au o ncrcare termic sporit, distana de la ventilator fiind mai mare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 260

  • O uniformizare perfect a temperaturilor n condiiile date este dificil i chiar dezavantajoas, prin faptul c ar necesita sporirea debitului de aer, deci a puterii de antrenare a ventilatorului

    n momentul de fa exist tendina creterii temperaturii pieselor, creterii temperaturii pieselor, inconvenientele de natur mecanic fiind compensate prin msuri tehnice adecvate se intensific astfel schimbul de cldur iar puterea necesitat de ventilator scade

    sensibil

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 261

  • n acest sens sunt sugestive unele date experimentale, care indic o scdere medie cu 35% a debitului de aer dac de aer dac temperatura chiulasei ar crete numai cu 10 %, n aceleai condiii de mediu

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 262

  • n general, la motoarele actuale rcite cu aer nu sunt admise temperaturi nu sunt admise temperaturi :

    mai mari de 190...200 C la partea superioar a cilindrului, n zona de micare a superioar a cilindrului, n zona de micare a primului segment

    mai mari de 240 C la puntea dintre scaunele supapelor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 263

  • VentilatorulVentilatorul

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 264

  • Se folosesc ventilatoare axiale sau centrifuge, a cror presiune de refulare nu depete depete 0,004 MPa

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 265

    1. Aparat director2. Rotor

  • Ventilatoarele axiale Ventilatoarele axiale : au presiunea de refulare mic, ns ofer debite mari la gabarite mici

    Ventilatoarele centrifugale Ventilatoarele centrifugale : Ventilatoarele centrifugale Ventilatoarele centrifugale : sunt mai silenioase necesit o putere de antrenare mai

    mic

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 266

  • Aparatul director 1 al ventilatoarelor axiale poate fi amplasat : naintea elicei dup elice

    Se prefer ultimele dou variante, deoarece nclinaia invers a paletelor, de ghidare i ale elicei :deoarece nclinaia invers a paletelor, de ghidare i ale elicei : mpiedic rotaia aerului la ieire i

    astfel se mrete randamentul se mrete presiunea de refulare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 267

  • Schema instalaiei de rcire i montajul ventilatorului sunt influenate de amplasarea spaial a cilindrilor

    Ventilatorul se monteaz Ventilatorul se monteaz : direct pe arborele cotit sau direct pe arborele cotit sau separatfiind antrenat : prin curele trapezoidale prin roi dinate prin lan

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 268

  • Prima variant este : simpl sigurse ntlnete n special la motoarele mici monocilindrice la care ventilatorul face corp comun cu

    volantul

    Montarea separat a ventilatorului permite reducerea dimensiunilor sale (prin posibilitatea creterii vitezei) i totodat ofer independen mai mare n concepia schemei generale a instalaiei de rcire

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 269

  • Reglarea temperaturii temperaturii

    motoruluiMarcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 270

  • Reglarea temperaturii Reglarea temperaturii motorului rcit cu aer este mai dificil este mai dificil : deoarece se poate aciona numai asupra

    debitului de aer ceea ce necesit organe de execuie mai

    voluminoase antrenate de fore relativ mari

    Acesta este i motivul principal al renunrii la reglajul temperaturii motoarelor uoare la care lipsa reglajului este mai puin periculoas dect la rcirea cu lichid

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 271

  • n principiu, modificarea debitului de aer de rcire poate fi realizat pe urmtoarele ci : reglarea turaiei ventilatorului obturarea circuitului de aer devierea unei fraciuni din aerul de rcire naintea

    suprafeelor nervurate schimbarea nclinaiei paletelor schimbarea nclinaiei paletelor aparatului director

    sau elicei ventilatorului recircularea unei fraciuni din aerul nclzitrecircularea unei fraciuni din aerul nclzit recircularea unei fraciuni din aerul nclzitrecircularea unei fraciuni din aerul nclzit

    Oportunitatea schemei de reglare aleas se apreciaz pe baza reducerii energiei consumate pentru antrenarea ventilatorului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 272

  • Metoda de reglare prin modificarea modificarea turaiei ventilatoruluituraiei ventilatorului ofer, n raport cu celelalte, cel mai mic consum energetic de antrenare

    Se folosesc n mod obinuit acionri Se folosesc n mod obinuit acionri hidraulice

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 273

  • Reglarea hidraulic a turaiei ventilatorului

    1. Motor hidraulic2. Ventilator3. Supap cu termostat3. Supap cu termostat4. Clapete pentru reglarea

    nclzirii aerului5. Prenclzitor cu gaze

    arse6. Ventilator suplimentar7. Element de acionare a

    clapetelor

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 274

  • Ventilatorul 2 este antrenat de un motor hidraulic 1, acionat n funcie de temperatura aerului nclzit

    lnstalaia hidraulic este alimentat cu ulei din circuitul motorului termic, dozat printr-o supap cu termostat 3

    Un alt ventilator 6, de dimensiuni reduse, este antrenat continuu pentru a vehicula aerul spre elementul traductor al termostatului, n perioada de nclzire, cnd ventilatorul 2 nu este nc cuplat

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 275

  • Antrenarea intermitent nunu este permis din cauza ineriei termice reduse a fluidului de rcire

    Reglajul prin obturarea circuitului de aer se realizeaz modificnd seciunea de intrare n ventilator, deoarece de intrare n ventilator, deoarece consumul energetic de antrenare este mai mic dect la celelalte variante posibile

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 276

  • Ca organe de obturare se folosesc :

    fie un disc cu fante ce poate fi rotit

    fie jaluzele

    fie un ajutaj care i modific poziia axial fa de rotor aceast variant se aplic

    numai la ventilatoarele centrifuge

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 277

  • Metoda obturrii ofer o plaj mai restrns de reglare, ns instalaia este simpl i sigur

    Metoda reglrii prin nclinarea paletelor se apropie cel mai mult din punct de

    Metoda reglrii prin nclinarea paletelor se apropie cel mai mult din punct de vedere energetic de cea a variaiei turaiei

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 278

  • Variantele constructive cele mai numeroase constau n reglarea nclinaiei paletelor aparatului director, care nefiind mobil, permite o acionare mai simpl

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 279

  • Recircularea unei pri din aerul nclzit se aplic la motoarele montate n spaii nchise, condiie satisfcut de pild de autovehicule

    O fraciune din aerul nclzit O fraciune din aerul nclzit este dirijat de o clapet 2, acionat de un termostat 3, n interiorul compartimentului motorului, de unde este reaspirat de ventilatorul 1

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 280

  • Comportarea n exploatare a

    instalaiilor de instalaiilor de rcire cu lichid i

    cu aerMarcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 281

  • Schimbul de cldur cu aerul sufer influene mai importante la rcirea cu lichid atunci cnd se modific temperatura mediului ambiant

    De pild, o cretere a temperaturii mediului de 60 reduce cderea de temperatur ntre :temperatur ntre : aer i radiatorul de lichid cu 60% (rcire cu

    lichid) ntre aer i nervurile chiulasei numai cu 25

    % (rcire cu aer)

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 282

  • Factori care mresc durabilitatea motoarelor rcite cu aer : reducerea de circa trei ori a timpului de nclzire a

    cilindrului frnarea condensrii produilor corozivi pe

    suprafaa sa interioar (temperatura ei este cu circa 50 % mai mare)

    se constat o sensibilitate mai mic a uzurii n raport cu calitatea uleiului

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 283

    1. Motor rcit cu lichid, ulei de calitate medie

    2. Motor rcit cu lichid, ulei pentru condiii grele

    3. Motor rcit cu aer, indiferent de calitatea uleiului

  • Instalaia de rcire cu aer : este simpl conine un numr mai mic de organe nu necesit operaii de ntreinere evit utilizarea unor materiale deficitare

    Fixarea separat a chiulaselor i cilindrilor : ofer accesul uor la mecanisme permite reducerea timpului i costului reparaiilor permite reducerea timpului i costului reparaiilor

    Temperatura cilindrilor fiind mai mare la rcirea cu aer, cantitatea de cldur care poate fi preluat de la piese se reduce cu 15...18%, limitnd : forarea prin turaie forarea prin supraalimentare

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 284

  • Alezajul motoarelor rcite cu aer se limiteaz datorit : temperaturii mai mari a cilindrilor rigiditii reduse a construciei cu cilindri separai

    Temperatura mai mare a cilindrilor provoac i dublarea consumului de ulei fenomen generat de intensificarea vaporizrii i fenomen generat de intensificarea vaporizrii i

    arderii lubrifiantului din pelicul

    Temperaturile mai mari ale pieselor impun echiparea motoarelor rcite cu aer cu radiator de ulei

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 285

  • i consumul specific de combustibil este mai mare cauza : creterea puterii de antrenare a

    ventilatorului

    Intensitatea zgomotului este mai mare la motoarele rcite cu aer :motoarele rcite cu aer : lipsete stratul intermediar de lichid care se

    comport ca un amortizor ventilatorul este mai puin silenios

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 286

  • Instalaia de rcire rcire

    combinatMarcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 287

  • Reducerea temperaturii chiulasei : favorizeaz umplerea cu amestec micoreaz intensitatea detonaiei mrete durabilitatea supapelor

    pe cnd la cilindru se obin efecte convenabile mrind temperatura

    Rezolvarea acestor cerine contradictorii impune separarea circuitelor de rcire ale

    Rezolvarea acestor cerine contradictorii impune separarea circuitelor de rcire ale chiulasei i cilindrului

    Rezultatele experimentale indic faptul c separarea circuitelor n cadrul aceluiai tip de instalaie de rcire este complicat i totodat nerentabil sub aspect economic

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere intern III 288

  • Dou circuite de ap independente

    Pompa de ap

    Marcel Ginu POPA Motoare cu ardere