GRUPUL SCOLAR DE TRANSPORTURI AUTO ,,TRAIAN VUIA” TG-JIU

PROIECTPENTRU EXAMENUL DE CERTIFICARE A

COMPETENŢELOR PROFESIONALE ÎN VEDEREA

OBŢINERII CERTIFICATULUI DE CALIFICARE

PROFESIONALĂ DE NIVEL 2

CALIFICAREA PROFESIONALA: MECANIC AUTO

ABSOLVENT, CARCIU ALIN

INDRUMATOR,ING. PATRASCU CODRUTA

20091

GRUPUL SCOLAR DE TRANSPORTURI AUTO ,,TRAIAN VUIA” TG-JIU

Ciclul real de functionare m.a.s in 4 timpi

ABSOLVENT, CARCIU ALIN

INDRUMATOR,ING. PATRASCU CODRUTA

20092

Cuprins:

1. Argument....................................................................................pag. 42. Capitolul 1 - Notiuni generale privind constructia motoarelor de

automobile……………..............……………………………….pag. 53. Capitolul 2 - Clasificarea motoarelor cu ardere interna pentru

automobile……..................................................................…….pag. 64. Capitolul 3 - Functionarea Motoarelor cu aprindere prin

scanteie………....................................................…………….... pag. 85. Capitolul 4 - Ciclul real de functionare al motorului cu aprindere prin

scanteie in patru timpi...............................................………….. pag. 96. Bibliografie - ……………………………………………...........pag.17

3

ARGUMENT

Autovehiculul este un vehicul rutier, carosat si suspendat elastic pe cel putin 3 roti, care se deplaseaza prin mijloace de propulsie proprii in diferite conditii de teren.

Primele motoare nimerite pentru a echipa automobilele (dimensiuni mici dar cu putere mare) au fost cele realizate de Daimler si Benz la sfarsitul secolului trecut. Spre exemplu motorul lui Gottlieb Daimler, aparut in 1884 era monocilindric, functiona cu petrol, amestecul carburant realizandu-se intr-un carburator elementar, cu antrenare si vaporizare vacuumatica. Distributia era mixta : supapa de admisie cu arc, functiona prin depresiunea arcului din cilindru, iar cea de evacuare era comandata de un arbore cu came.

Motoarele cu aprindere prin scânteie electrică (MAS) amestecul de combustibil şi aer se realizeaza în exteriorul (sau interiorul) cilindrului şi comprimat în cilindru se aprinde de la o scânteie electrică, într-un moment bine stabilit;

Dupa tipul motorului, distributia poate fi pentru motoare in patru timpi sau doi timpi. Motoarele in patru timpi utilizeaza mecanismul de distributie cu supape, iar cele in doi timpi, in general, nu au supape, si ferestre in cilindri, care sunt deschise si inchise prin deplasarea pistonului de o forma speciala (cu deflector) – asa-zisa distributie prin lumini.

4

Capitolul 1 - NOTIUNI GENERALE PRIVIND CONSTRUCŢIA MOTOARELOR DE AUTOMOBILE

Motorul cu ardere internă este o masină termică de forţă care transformă căldura degajată prin arderea combustibilului in lucru mecanic prin intermediul evoluţiilor unui agent motor (fluid motor) în stare gazoasă. În motorul cu ardere internă , atât procesul de ardere (transformarea energiei chimice în căldură), cât şi procesul de transformare a căldurii în lucru mecanic se desfăşoară în interiorul cilindrilor .

5

Capitolul 2 - CLASIFICAREA MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ PENTRU AUTOMOBILE

Motoarele cu ardere internă cu piston folosite la automobile pot fi clasificate după : modul de aprindere a amestecului aer-combustibil, numărul de curse simple ale pistonului în care se realizează un ciclu (numărul de timpi), locul formării amestecului aer-combustibil etc.

După modul de aprindere a amestecului aer-combustibil se deosebesc:

- motoare cu aprindere prin scânteie electrică (MAS), la care amestecul de combustibil şi aer realizat în exteriorul (sau interiorul) cilindrului şi comprimat în cilindru se aprinde de la o scânteie electrică, într-un moment bine stabilit;

- motoare cu aprindere prin compresie (MAC) (motoare Diesel) sau motoare cu autoaprindere, ce aspiră numai aer, care este apoi comprimat puternic ; combustibilul se introduce în cilindru, fiind injectat la sfârşitul cursei de comprimare ; el se aprinde venind în contact cu aerul care a ajuns la temperatura de autoaprindere a combustibilului.

După numărul de curse simple ale pistonului , în care se realizează un ciclu de funcţionare pot fi:

- motoare în patru timpi la care ciclul de funcţionare se realizează în patru curse ale pistonului (câte un timp în fiecare cursă), adică în două rotaţii ale arborelui cotit;

- motoare în doi timpi, la care ciclul de funcţionare se realizează în două curse simple ale pistonului adică, într-o rotaţie completă a arborelui cotit .

După locul formării amestecului carburant, se deosebesc : - motoare cu formarea amestecului în exteriorul cilindrului ; în

această categorie intră motoarele cu carburator , motoarele cu injecţie de benzină în conducta de aspiraţie şi motoarele cu gaze cu instalaţie de formare externă a amestecului aer-combustibil;

- motoare cu formarea amestecului în interiorul cilindrului; din această categorie fac parte motoarele cu injecţie de conbustibil în cilindru (motoarele Diesel şi unele MAS) şi motoarele cu gaze la care combustibilul gazos este introdus , printr-o supapă aparte, în timpul aspiraţiei .

După poziţia cilindrilor (fig.1), acestea pot fi: - motoare cu cilindrii verticali în linie, care au axele cilindrilor în

acelaşi plan (fig.1a);

6

- motoarele în V, la care axele cilindrilor sunt conţinute în două plane care formează între ele unghiuri diedre (de regulă, egale cu 900 şi mai rar 600 ); prin dispunerea cilindrilor în două plane se reduce lungimea totală a motorului L (fig.1 b);

- motoarele cu cilindrii opuşi (boxer), care sunt montaţi în linie, având axele cilindrilor într-un plan orizontal (reducându-se mult înălţimea motorului H, în schimb se măreşte în schimb se măreşte lăţimea B, pentru aceeaşi lungime L); de o parte şi de alta a arborelui cotit se găseşte un număr egal de cilindri opuşi (fig.1c)

- motoarele cu cilindrii în linie înclinaţi, care sunt dispuse fie longitudinal pe automobil, fie transversal în scopul măririi spaţiului disponibil pentru persoane (fig. 1d).

Fig.1 Clasificarea motoarelor de automobil după poziţia cilindrilor

7

Capitolul 3 - Functionarea Motoarelor cu Aprindere prin Scanteie

In studiul ciclurilor reale ale motoarelor cu ardere interna, spre deosebire de cilurile teoretice , se au in vedere urmatoarele :

-datorita rezistentelor gazodinamice, care apar la scurgerea incarcaturii proaspete in lungul traseului pana in cilindrii motorului , presiunea la sfarsitul cursei de admisie este mai redusa fata de presiunea mediului ambiant ;

-temperatura incarcaturii proaspete la sfarsitul admisiei este mai mare fata de temperatura mediului ambiant datorita incalzirii acesteia de la peretii cilindrului ;

Supapele de admisie si de evacuare nu se inchid sau deschid in punctele moarte ale pozitiei pistonului ci cu un avans la deschidere si o intarziere la inchidere ;

-aprinderea si arderea amestecului aer-combustibil, nu au loc instantaneu, ci intr-un interval de timp determinat .

8

Capitolul 4 - Ciclul real de functionare al motorului cu aprindere prin scanteie in patru timpi

Procesele care se desfasoara in cilindrul motorului in timpul celor patru curse ale pistonului sunt urmatoarele :

Timpul 1 – admisia. Pistonul, deplasandu-se de la PMI catre PME, absoarbe in cilindru amestecul carburant.

Dupa punctul 1’, amestecul carburant poate patrunde in cilindru. Aceasta intarziere se datoreste faptului ca, la sfarsitul cursei de evacuare, cand pistonul este la PMI, in cilindru mai sunt gaze de ardere la o presiune mai mare decat presiunea atmosferica. Incarcatura proaspata nu poate intra in cilindru inainte de a se fi produs destinderea gazelor arse pana la o presiune inferioara presiunii atmosferice.

Este rational ca, in punctul 1’, supapa de admisie sa ofere incarcaturii proaspete o sectiune de trecere cat mai mare pentru ca pierderile gazodinamice sa fie minime. Aceasta presupune ca deschiderea supapei de admisie sa inceapa inainte de PMI, in punctul 5’, cu un unghi de avans. Cu cat turatia este mai ridicata si deci timpul disponibil pentru ridicarea supapei este mai redus, cu atat avansul la deschiderea supapei de admisie trebuie sa fie mai mare.

Presiunea in cilindru a amestecului carburant datorita rezistentei intampinate la trecerea prin conducta de admisie si orificiul supapei de admisie are valori intre 0,8 si 0,9 bar.

Datorita temperaturii ridicate a cilindrului si a gazelor de ardere, ramase in cilindru, densitatea amestecului carburant scade, ceea ce duce la umplerea incompleta a cilindrului.

Pentru a folosi inertia coloanei de incarcatura proaspata, care in PME are o viteza ridicata, supapa de admisie se inchide cu intarziere, dupa inceperea cursei de compresie, in punctul 2’. Aceasta este justificata si prin faptul ca presiunea in cilindru la PME fiind mai mica decat presiunea atmosferica, este posibila o umplere suplimentara datorita acestei diferente de presiune. Valoarea optima a unghiului de intarziere la inchiderea supapei SA este cu atat mai mare cu cat turatia motorului este mai ridicata. Ca urmare, durata procesului de admisie se extinde pe un unghi, ceea ce reprezinta cu 30-55% mai mult decat durata cursei de admisie.

Variatia presiunii in timpul procesului de admisie este reprezentata prin curba 1-1’-2-2’.

9

Timpul II -compresia. In timpul compresiei, supapa de evacuare este inchisa, iar supapa de admisie este deschisa pana in punctul 2’. Din punctul 2’ incepe compresia propriu-zisa.

Aprinderea amestecului carburant se face in punctul 2”, inainte de PMI, cu avans la aprindere cuprins intre 5 si 40° RAC, pentru a preveni deplasarea procesului de ardere in cursa de destindere. De aceea, se considera ca procesul de comprimare se incheie in momentul declansarii scanteii electrice. Drept urmare, procesul de comprimare se desfasoara pe o fractiune din cursa de compresie, care poate ajunge pana la ½ din cursa de compresie, deoarece o intarziere de 60° RAC la inchiderea supapei de admisie si un avans de 60° RAC la producerea scanteii sunt valori posibile.

Variatia presiunii in timpul procesului de compresie este data de curba 2’-2”.

10

11

Timpul III - arderea si destinderea. Arderea amestecului carburant facandu-se in timp pe diagrama se observa ca o parte a ei se suprapune peste cursa de compresie (curba 2" -3), iar cealalta parte se suprapune peste cursa de destindere (curba 3 - 4). La sfarsitul arderii presiunea gazelor atinge 30-40 bar, iar temperatura 2200-2500°C.

lntervalul de timp in care se desfasoara procesul de destindere este cuprins intre momentul in care presiunea gazelor din cilindru incepe sa scada si momentul deschiderii supapei de evacuare.

Deoarece inceputul procesului de destindere se situeaza la 30-50° RAC dupa PMI, iar sfarsitul lui are loc cu 40-60° RAC inainte de PME, rezulta ca procesul de destindere efectiva se desfasoara aproximativ pe jumatate din cursa de destindere (curba 4-4').

Variatia presiunii in cilindru in timpul proceselor arderii si destinderii gazelor de ardere este reprezentata prin curba 2"-3-4-4'.

12

Timpul IV - evacuarea. Pentru a asigura o golire cat mai completa a cilindrului de gaze supapa de evacuare se deschide la punctual 4’, inainte ca pistonul sa ajunga in PME. La inceput, gazele de ardere ies din cilindru datorita presiunii lor ridicate (evacuarea libera), dupa care urmeaza evacuarea fortata realizata de catre piston in cursa de la PME la PMI. In punctul 5, presiunea gazelor ajunge la 3-4 bar, iar temperature coboara pana la 1200...1500°C. Pesiunea de evacuare este de 1,1-1,2 bar.

Deschiderea cu avans a SE fata de PME duce la o reducere insemnata a presiunii de evacuare, de aceea pistonul in cursa de evacuare deplaseazain exterior o cantitate mai mica de gaze de ardere prin sectiunea oferita de supapa de evacuare. In felul acesta se asigura o umplere mai buna a cilindrului cu incarcatura proaspata. Avansul optim la deschiderea supapei de evacuare la motoarele rapide este αdSe = 35-60° RAC.

Momentul de inchidere a supapei de evacuare trebuie sa fie astfel ales incat sa asigure o golire cat mai completa a cilindrului de gazele arse. Nu este rational ca SE sa se inchida in PMI (punctul 1) pentru ca, intre cilindru si mediul ambiant, exista o diferenta de presiune sub actiunea careia o parte din gazele de ardere mai pot fi evacuate in exterior. Prin inchiderea cu intarziere a SE, o evacuare suplimentara se realizeaza si sub actiunea coloanei de gaze care parasesc cilindrul.

De aceea, supapa de evacuare se inchide in punctul 1" cu intarziere fata de PMI; de obicei αise = 5-40° RAC.

Datorita avansului la deschiderea SE si a intarzierii la inchidere durata procesului de evacuare se extinde pe un unghi de ∆αe = 240-280° RAC, ceea ce reprezinta cu 30-50% mai mult decat durata cursei de evacuare. Presiunea de evacuare este reprezentata in figura prin curba 4'-5'-1-1".

13

Diagrama ciclului real este reprezentata in figura de curba 1-1"-2-2'-2”-3-4-4’-5-5’-1”.

14

15

Perioadele in care supapele sunt deschise, precizate prin momentele de inceput si de sfarsit ale fiecarei perioade, fata de punctele moarte de referinta se numesc faze de distributie.

Avansurile la deschiderea si intarzierile la inchiderea supapelor se precizeaza fie prin distantele pistonului fata de punctul mort cel mai apropiat in momentul respectiv (∆dsa, ∆isa, ∆dse, ∆ise), fie prin unghiurile de manivela (αdsa, αisa, αdse, αise) masurate in raport cu punctele moarte de referinta.

Bibliografie

16

1. Gh. Fratila si altii, «Automobile.Cunoastere, intretinere si exploatare.» Editura didactica si pedagogica, Bucuresti 2001.

2. V. Ene, T. Russu si altii, «Tehnologii avansate la alimentarea motoarelor auto». Editura «Tehnica», Chisinau 2003.

3. G. Bobescu si altii, «Motoare pentru automobile si tractoare.Vol.2». Editura «Tehnica», Chisinau 1998. 

17