Echipamente modern de alimentare cu combustibil a sistemelor de propulsie

Francisc Popescufrancisc.popescu@upt.ro

Suport curs: http://franciscpopescu.weebly.com

Suport curs, I-MASTER ISPA

ResurseEnergetice

Regenerabile

SOLAR EOLIANA HIDRO

BIOMASA

GEOTERMALAHIDROGEN / FUEL-CELLS

Combustibili alternativi

Puţin despre energia solara …Energia solara este energia obţinuta din radiaţia solara care ajunge la suprafaţapamantului.

Sistemele energetice solare pot fi clasificate in:

-sisteme energetice mici, utilizate la alimentarea cu energie (electrica si/saucalorica) a locuinţelor individuale, autovehicule, echipamente electronice

-sisteme energetice mari, utilizate la alimentarea cu energie (electrica si/saucalorica) a grupurilor de locuinţe sau unitati industriale

Pe măsura ce radiaţia solara trece prin atmosfera este absorbita, reflectata siimprastiata de moleculele de aer, vapori de apa, particule, poluanţi, etc. Aceasta senumeşte radiaţie difuza. Partea din radiatia solara care ajunge pe pamant fara sa fieabsorbita, reflectata si imprastiata se numeşte radiaţie directa. Suma celor doua senumeşte radiaţie globala. Condiţiile atmosferice pot reduce radiaţia globala cu pana la10% in zilele cu cer senin si uscat si cu pana la 100% in zilele noroase si cu umiditatemare.

Radiatia solara se exprima in kWh/m2 daca seutilizeaza la producerea de energie electrica si inBTU/ft2 (J/m2) daca se utilizeaza la producerea deenergie calorica

Puţin despre energia solara …Celule fotovoltaice

Celulele fotovoltaice convertesc radiatia solara in energie electrica. Se mai numesccelule solare.

Fenomenul a fost descoperit in 1839 de Edmond Becquerel, insa procesul a fost intelespe deplin abia dupa un secol. Practic, radiatia solara poate fi reflectata, absorbita saupur si simplu sa treaca prin materialul celulei, insa doar radiatia absorbita producecurent electric. Energia radiatie absorbite este transferata electronilor din atomiimaterialului celulei, un material semiconductor. Cu acest aport energetic electronii“scapa” din atom creand un camp electric (curect) intr-un circuit.

Practic, o celula fotovoltaica este formatadin doua materiale semiconductoarealaturate, unul cu abundenta de legaturilibere intre atomi (P-type) si celalalt cuabundenta de electroni (N-type).

Pentru realizarea contactelor se utilizeaza (cel mai frecvent) SnO2

In mod uzual, stratul de acoperireantireflexie se realizeaza din SiO. Otehnica moderna de acoperire este ceachimica, prin crearea de forme geometrice(piramide) pe suprafata celulei care aurolul de a capta radiatia (altfel reflectata) sia o trimite in metrialul semiconductor.

Puţin despre energia solara …

Celule fotovoltaice multijonctiunePuţin despre energia solara …

Puţin despre energia solara …Concentratoare solare:

-lineare

-parabolice

-turn

300 MW

Puţin despre hidrogen …Hidrogenul este un combustibil “curat” in utilizare deoarece, odata consumat, produselesecundare rezultate sunt apa si oxigenul.

Astzi, hydrogenul poate fi produs prin mai multe tehnici, cele mai utilizate/relevanteprocese fiind cele termice, electrolitice si fotolitice.

Procedeul termic, care poate avea trei variante:

Reformarea cu abur. Practic se utilizeaza energia termica pentru aproduce hidrogen prin separarea acestuia din hidrocarburi gen gaznatural, carbune, metanol …

Astazi ~ 95% din productia de hidrogen globala se bazeaza peproceul termic de reformare a aburului!

Gazeificarea materialului organic (carbune sau biomasa),gazul rezultat fiind utilizat apoi pentri producerea dehidrogen

Reformarea combustibililor lichizi bio-fuel. Estesimilar cu gazeificarea

Electroliza …

Electroliza este un procedeu care utilizeaza energia electrica pentru a separa oxigenul sihidrogenul din apa. Hidrogenul rezultat este pur si poate fi utilizat direct in alte aplicatii,spre exemplu producerea de hidrogen prin electroliza la un parc de eoliene … avand 0emisii de gaze cu efect de sera!

Se tinde spre producerea de hidrogen prin electroliza utilizand energie electrica produsaprin resurse regenerabile (vint) sau nucleare, pentru ca lantul tehnologic sa aiba 0 emisiide gaze cu efect de sera.In procesul de electroliză, ionii pozitivi sau cationii sunt dirijați înspre catod (pol negativ), iar ionii negativi sau anionii înspre anod (pol pozitiv) unde își pierd sarcina și se depun sau intră în reacție chimică. Specificăm că la anod există un proces de oxidare, în timp ce la catodunul de reducere

Puţin despre energia eoliana …Energia eoliană este o sursă de energie regenerabilă generată din puterea vântului.La sfârșitul anului 2006, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 73904MW, acestea producând ceva mai mult de 1% din necesarul mondial de energieelectrică.Deși încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru majoritatea țărilor, producțiaenergiei eoliene a crescut practic de cinci ori între 1999 și 2006, ajungându-se ca, înunele țări, ponderea energiei eoliene în consumul total de energie să fie semnificativ:Danemarca (23%), Spania (8%), Germania (6%).

Energia eoliană s-a dovedit deja a fi o soluție foarte bună la problema energeticăglobală. Utilizarea resurselor regenerabile se adresează nu numai producerii deenergie, dar prin modul particular de generare reformulează și modelul de dezvoltare,prin descentralizarea surselor. Energia eoliană în special este printre formele deenergie regenerabilă care se pretează aplicațiilor la scară redusă.

Centrale mareomotriceO centrală mareomotrică recuperează energia mareelor. În zonele cu maree, acestea sepetrec de două ori pe zi, producând ridicarea, respectiv scăderea nivelului apei. Existădouă moduri de exploatare a energiei mareelor:Centrale fără baraj, care utilizează numai energia cinetică a apei, similar cum morile devânt utilizează energia eoliană.Centrale cu baraj, care exploatează energia potențială a apei, obținută prin ridicareanivelului ca urmare a mareei.Deoarece mareea în Marea Neagră este de doar câțiva centimetri, România nu arepotențial pentru astfel de centrale.Centralele mareomotrice produc kwh la un preţ de cost de două ori mai mare decât cel obţinut în hidrocentrale.Astfel de centrale mareomotrice se afla în funcţiune în Franţa (în estuarul Rance, format de râul cu acelaşi numela vărsarea în Golful Saint Malo; capacitatea sa este de 240 MW şi a fost construită în perioada 1961-1966;proiectul "Chausey" prevede o construcţie asemănătoare în Golful Le Mont St.Michel), în Rusia (în estuarulKislaya, format de râurile Tuloma şi Kola Ia Marea Barenţ, de 400 MW; un alt proiect vizează ţărmurile Mării Albe);alte proiecte prevăd noi amenajări pe ţărmul S-E al Marii Britanii pe ţărmul Golfului Fundy, unde SUA şi Canadaintenţionează o construcţie de mari proporţii

Energia valurilor

In oprerare din 1966, prima si cea mai mare din lume, in Franta, pe un estuar

Energia ce poate fi captata prin exploatarea energiei potentiale rezultate din deplasarea pe verticala a masei de apa la diferite niveluri sau a energiei cinetice datorate curentilor de maree. Energia mareelor rezulta din fortele gravitationale ale Soarelui si Lunii, precum si ca urmare a rotatiei terestre

Puţin despre energia geotermala …Energia geotermică este o formă de energie obținută din căldura aflată în interiorulPamântului. Apa fierbinte și aburii, captați în zonele cu activitate vulcanică și tectonică,sunt utilizați pentru încălzirea locuințelor și pentru producerea electricității. Este oformă de energie regenerabilă.

Exista trei tipuri de centrale geotermale care sunt folosite laaceasta data pe glob pentru transformarea puterea apeigeotermala in electricitate: 'uscat'; 'flash' si 'binar', depinzanddupa starea fluidului: vapori sau lichid, sau dupatemperatura acestuia.Centralele 'Uscate' au fost primele tipuri de centraleconstruite, ele utilizeaza abur din izvorul geotermal.Centralele 'Flash' sunt cele mai raspandite centrale de azi.Ele folosesc apa la temperaturi de 360° F(182° C),injectand-o la presiuni inalte in echipamentul de lasuprafata.Centralele cu ciclu binar difera fata de primele doua, prinfaptul ca apa sau aburul din izvorul geotermal nu vine incontact cu turbina,respectiv generatorul electric. Apa folositaatinge temperaturi de pana la 400° F(200 °C).

Pompe de caldura

Biomasa este partea biodegradabilă a produselor, deșeurilor și reziduurilor dinagricultură, inclusiv substanțele vegetale și animale, silvicultură și industriile conexe,precum și partea biodegradabilă a deșeurilor industriale și urbane. (Definiție cuprinsă înHotărârea nr. 1844 din 2005 privind promovarea utilizării biocarburanților și a altorcarburanți regenerabili pentru transport).Biomasa reprezintă resursa regenerabilă cea mai abundentă de pe planetă. Aceastainclude absolut toată materia organică produsă prin procesele metabolice aleorganismelor vii. Biomasa este prima formă de energie utilizată de om, odată cudescoperirea focului.

Puţin despre energia biomasa …

Forme de valorificare energetică a biomasei (biocarburanți):- Arderea directă cu generare de energie termică.- Arderea prin piroliză, cu generare de singaz (CO + H2).- Fermentarea, cu generare de biogaz (CH4) sau bioetanol (CH3-CH2-OH)- în cazulfermentării produșilor zaharați; biogazul se poate arde direct, iar bioetanolul, în amesteccu benzina, poate fi utilizat în motoarele cu combustie internă.- Transformarea chimică a biomasei de tip ulei vegetal prin tratare cu un alcool șigenerare de esteri, de exemplu metil esteri (biodiesel) și glicerol. În etapa următoare,biodieselul purificat se poate arde în motoarele diesel.- Degradarea enzimatică a biomasei cu obținere de etanol sau biodiesel. Celuloza poatefi degradată enzimatic la monomerii săi, derivați glucidici, care pot fi ulterior fermentați laetanol.

Combustibilii si formarea poluantilor

Originea si formarea poluantilor

Surse de poluare antropogenice:

-procese industriale;

-Trafic auto/naval/aerian;

-Sisteme mici/individuale de incalzire a locuintelor

Produse ale arderii complete:CO2H2O

Produse ale arderii incomplete:COparticule de cocs si funingineHC

Produse secundare ale arderii complete:NOx

Produse datorate impurităţilor din combustibil:SO2, SO3;NOx;cenuşă zburătoare

Reducere prin:Controlul arderii:constructiv;operaţional

Alegerea combustibilului şi epurarea gazelor de ardere

Poluanţi emişi

Tipul instalaţiei:sobe;centrale individuale;centrale de bloc;focare industriale;CET-uri

Combustibili:lemn;cărbune;păcură;GPL;gaz natural

Combustibil + aer- procese de ardere -

Ce au aceste surse in comun?

… ARDEREA

OHmnCOOmnHC mn 222 24

Monoxidul de carbonMonoxidul de carbon (CO) este un produsintermediar al proceselor de ardere,produsul final fiind CO2. Oxidarea COnecesită o aşa-numită temperatură deaprindere de minimum 990 K, iar pentru oardere completă un timp suficient destaţionare în zone cu temperaturi de minim990 K. Dacă temperatura de ardere estescăzută şi timpul de staţionare în flacărăinsuficient sau dacă exista zone în carelipseşte sau este prea puţin aer, o parte dinCO nu se oxidează şi este evacuat înatmosferă.

Dependenţa concentraţiei de CO, CO2, NO, HCşi particule de coef. exces de aer

Particulele

Formarea particulelor la arderea cărbunelui pulverizat

Compusi ai sulfului. SO2/SO3

Compusi ai azotului. NO/NO2/N2OMecanismul termic de formare a NO,“vinovata” fiind concentraţia atomilor de oxigen liberi în timpul şi după ardere,in special peste 1300 grd.C. (Zeldovic)

NNONO 2

ONOON 2

HNOOHN Mecanismul prompt de formare a NO,Apare in zonele cu continut scazut de O2(Fenimore)

NHCNNCH 2NCNNC 2

HHCNHCN 2

OHHCNOHCN 2

RNOOCNHCN ,

R – reziduu organic

Potential de încălzire globală (GWP) pentru un interval de timp dat Gas name Simbol

Durata de viata (ani) 20-ani 100-ani 500-ani

Dioxid de carbon CO2 30-90 1 1 1 Metan CH4 12 72 25 7.6 Protoxid de azot N2O 114 289 298 153 CFC-12 CCl2F2 100 11 000 10 900 5 200 HCFC-22 CHClF2 12 5 160 1 810 549 Tetrafluormetan CF4 50 000 5 210 7 390 11 200 Hexafluormetan C2F6 10 000 8 630 12 200 18 200 Hexaluorid sulfuric SF6 3 200 16 300 22 800 32 600

Azot trifluorura NF3 740 12 300 17 200 20 700

CFC-12 a fost interzis, insa HCFC-22 a fost “programat” pentru interzecere abia in 2030.

Ciclul NO in atmosfera

Ciclul CO in atmosfera

2221 COOCO

HCOCOOH 2

Ciclul SOx in atmosfera

Biocombustibili lichizi.

BIOETANOL din porumbInstalatiile de producere a etanolului din porumb pot fi clasificate in doua tipuri:

-Procesare umeda (wet milling) – de capacitate mare si produc pe langa etanolmai multe produse secundare valoroase, cum ar fi siropul de glucoza, dextroza,fructoza, etc;

-Procesare uscata (dry milling) – de capacitate mica si produc exclusiv etanol.

Instalatiile de producere a etanolului din porumb sunt mari consumatoare deenergie, atat termica cat si electrica, in mare pentru a obtine ~ 1 litri etanol seconsuma ~ 2.5 kWt (termic) si ~ 0.5 kWh (electric).

S-au efectuat numeroase studii privind eficientaenergetica a producerii de etanol din porumb, uneleprezentand un randament negativ, altele un randamentpozitiv …

Un studiu recent efectuat de Argonne NationalLaboratory sugereaza ca etanolul produce cu ~ 35%mai multa energie decat este necesar pentru alproduce.

Sunggyu Lee, cap.10 - Handbook of Alternative Fuel Technology, 2007, Taylor & Francis Group

Schema tipica a proceslului de producere a etanolului din porumb

Chimia procesului

Majoritatea plantelor sunt formate in principal din biomasa linocelulozica. La randul ei, aceasta este formata in principal din celuloza, hemiceluloza (in principal xiloza) si lignin, toate bogate in zaharuri.

Practic, procesul deobtinere a etanolului dinporumb consta inextragerea zaharurilor dinceluloza si hemiceluloza,intr-o forma propicefermentarii intr-un alcool.

Privind stoichiometric, 1mol de glucoza produce 2 moli etanol si 2 moli CO2.

Schema unui fermentator Alfa-Laval

BIOMASA.

Creşterea gradului de utilizare a resurselor regenerabile la 20 % pana în 2020hotărârea CE

Biomasa – este un produs compus parţial sau în totalitatedintr-o materie vegetală agricolă sau forestieră, ce poate fi utilizatdrept combustibil cu scopul recuperării conţinutului energetic.

Ponderea resurselor energetice primare pentru EU-27

România are un potenţial energetic de biomasă ridicat,evaluat la circa 7594 mii tep/an ceea ce reprezenta aproape 19 %din consumul total de resurse primare la nivelul anului 2000.

De ce co-incinerare cu carbune? Randament de ardere: 98-99 % pentru ASFC, 95-96 %pentru ASFS; Flexibilitate ridicată în raport cu schimbarea calităţiicombustibilului, ceea ce permite menţinerea stabilităţiiprocesului de ardere; Prepararea mai sumară a combustibilului. Pentrufocarele ASFC dimensiunea maximă a particulelor poateajunge la 15-20 mm, iar pentru focarele ASFS la circa 7 mm; Emisiile poluante mai reduse în comparaţie cu celelaltetehnici de ardere (în strat sau praf în suspensie), care arfolosi acelaşi tip de combustibil.

Reducerea emisiilor de SO2 la co-incinerarea cu carbune

a) b)

c) d)

Depuneri de cenuşă apărute la incinerare / co-incinerarea) 100 % cărbune, b) 100 % rumeguş, c) 100 % paie cu conţinut scăzut de clor,

d) amestec de cărbune cu paie de grâu cu conţinut ridicat de clor

Probleme / dezavantaje

Arderea combinată a biomasei cu cărbune

Instalaţii energetice din domeniul de 50-700 MWe, 2007

Co-incinerarea directă Co-incinerare indirectă

Co-incinerare paralelă

Concepte privind organizarea arderii la co-incinerarea biomasei cu carbune

Centrala Gelderland – OlandaPrima aplicaţie practică la nivel industrial pentru a

demonstra co-incinerarea directă a biomasei într-o instalaţie marede ardere, cu rezultate experimentale importante.

- 10 t/h deşeu lemnos co-incinerat.

- 60.000 tone de deşeuri din lemn/an.

- 45.000 tone de cărbune/an.

- 4.000 tone de cenuşă/an.

Puterea electrică generată din co-incinerarea lemnului, deaproximativ 20 MWe, a reprezentat un punct de referinţă pentruviitoarele proiecte privind co-incinerarea (la nivelul anului 1995).

Sursa: EU ENERGY POLICY DATA Brussels, 10.01.2007 SEC(2007) 12

Date referitoare la tehnologiile disponibile pentru producţia de energie electrică

Sursa: “The energy sector in Romania. Present and future”, A. Sandulescu, Director general – Departamentul Energiei, Ministerul Economiei, 2011

Sursa: “The energy sector in Romania. Present and future”, A. Sandulescu, Director general – Departamentul Energiei, Ministerul Economiei, 2011

Previziune instalatii noi.

Bubbling fluidized bed (BFB) combustion

LUBRIFIANTISAE = Societatea Inginerilor de Automobile

API = Institutul American de Petrol

ACEA = Asociatia Constructorilor Europeni de Automobile

ILSAC - International Lubricant Standardization and Approval Committee (Comitetul International de Standardizare si Aprobare a Lubrifiantilor)

JASO - Japanese Automotive Standards Organisation (Organizatia Japoneza de Standarde a Automobilelor)

Clasificarea uleiurilor minerale pentru motoare după viscozitateUltima formă în vigoare a clasificării SAE (Society of Automotive Engineers) după viscozitate datează din februarie 1992 (SAE J300)

Clasele de viscozitate pentru uleiurile de motor cuprind: -Clase de iarna (0W, 5W, 10W, 15W, 20W) - Clase de vara (-20, -30,- 40,-50, -60)Daca uleiul satisface cerintele unei singure clase de viscozitate, uleiul se numeste monograd.( ex.SAE 30 sau SAE 40 cunoscute in Romania sub denumirea de "M"-uri) , sau pentru temperatui scazute 10W , etc.Uleiul multigrad este uleiul care satisface cerintele mai multor clase de viscozitate. De exemplu un ulei 15W-40 va asigura o pornire la rece similara cu un ulei din clasa 15W si se va comporta la temperaturi ridicate ca un ulei din clasa 40.

Clasificarea şi simbolizarea uleiurilor minerale pentrutransmisii mecanice şi casete de direcţie

Uleiurile pentru transmisii şi casete de direcţie pot fi sistematizate după criterii de viscozitate, de solicitare, şi de rezistenţă la presiuni înalte .Clasificarea SAE are la bază criteriul viscozităţii.Uleiurile sunt împărţite în 7 clase de viscozitate în ordine crescătoare a viscozităţii.Uleiurile SAE 75W se folosesc în punţi motoare la funcţionare la temperaturi scăzute. Uleiurile SAE 80W şi 90 au cea mai mare utilizare în condiţii de climă temperată, atât în cutii de viteze cât şi în punţi . Uleiurile SAE 140 şi 250 se folosesc numai în condiţii de temperatură foarte ridicată. Indicativul W arată că respectivul ulei poate fi utilizat cu succes în anotimpul rece.

In notatia nivelului de performanta API, litera "S" indica performanta uleiului utilizat pentru motoare pe benzina ( usor de retinut-"S"de la Scinteie) iar litera "C"( Compresie) indica performanta uleiului utilizat pentru motoare diesel. Cu cat literele care le urmeaza sunt mai avansate in alfabet, cu atat nivelul de performanta este mai ridicat.

API - AMERICAN PETROLEUM INSTITUT clasifica si standardizeaza lubrifiantii dupa tipul de combustibil folosit in procesul de ardere.

MOTOARE BENZINA ( OTTO )

CategorieStatut Service 

SN ActualPentru toate motoarele auto actuale ,ulei rezistent la temperaturi ridicate, cansum redus de ulei si carburanti, poluare redusa .Categorie introdusa in 2008 .

SM ActualPentru toate motoarele auto actuale ,categorie introdusa din 2004 .

SL  Actual Pentru toate motoarele pe benzinna. Categorie introdusa în 01.07.2001. 

SJ  Actual Categorie valabila pîna in anul 2001. 

Categorie Statut Service

CJ‐4 Actual Categorie introdusa in 10.2006 ,pentru motoare de mare viteza in 4 timpi concepute sa raspunda standardelor pentru emisii impuse motoarelor din generatia 2007. Sunt special concepute pentru a sustine durabilitatea sistemului de control al emisiilor in motoarele echipate cu filtre de particule sau alte sisteme avansate de post‐tratament al emisiilor

CI‐4  Actual  Categorie introdusa în 05.09.2002. Pentru motoare moderne care indeplinesc normele de poluare redusa din 2002. Se poate folosi în locul categoriilor CD, CE, CG‐4 si CH‐4 

CH‐4  Actual  Categorie introdusa în 1998. Pentru motoare moderne care indeplinesc normele de poluare redusa din 1998. Se poate folosi în locul categoriilor CD, CE, CG‐4 si CH‐4 

CG‐4  Actual  Categorie introdusa în 1995. Pentru motoare moderne care indeplinesc normele de poluare din 1994. Se poate folosi în locul categoriilor CD,CE, si CF‐4 

CF‐4  Actual  Categorie introdusa în 1990. Pentru motoare aspirate si supraalimentate (turbo). Se poate folosi în locul categoriilor CD si CE 

CF  Actual  Categorie introdusa în 1994. Pentru autoturisme de teren si motoare Diesel cu injectie indirecta. Se poate folosi în locul categoriei CD. 

STANDARDUL API - MOTOARE DIESEL

STANDARDUL API PENTRU ULEIURILE DE TRANSMISIE SI DIFERENTIALE

Categorie Aplicatii si recomandari de utilizare

GL-1 pentru transmisiile mecanice ale autocamioanelor

GL-2pentru transmisiile mecanice ale vehiculelor care functioneaza in conditii de sarcina, temperaturi si viteze de alunecare superioare clasei GL-1

GL-3 pentru transmisiile mecanice ale vehiculelor cu angrenaje conice spirale care functioneaza in conditii moderate de sarcina si viteza

GL-4 pentru transmisiile cu angrenaje hipoide ale vehiculelor care functioneaza cu viteze mari si cupluri mari

GL-5pentru transmisiile angrenajelor hipoide ale mijloacelor de transport care functioneaza in conditii de viteza mare si sarcini cu socuri sauviteze mari si cupluri mici, precum si cu viteze mici si cupluri mari

ACEA au fost create in anul 1991, reprezentand industria automobilului european in materie de carburant si lubrifiant, inlocuind vechile norme europene CCMC( Comitetul Constructorilor din Piata Comuna ), care datau din 1972 si CLCA ( Comitetul de Relatii intre Constructorii de Automobile ). Primele specificatii au fost introduse in anul 1996.

ACEA (Asociatia Constructorilor Europeni de Atomobile)

ACEA are 5 grupe:A - motoare pe benzinaB - motoare Diesel pentru vehicul usorC - motoare pentru vehicul usor cu FAP ( DPF ) sau catalizatorD - pentru motoare mari, de camion, industriale si agricoleFiecare grupa comporta mai multe niveluri de performanta indicate prin cifre 1,2,3 ..., urmate de ultimele doua cifre ale anului de introducere a versiunii celei mai recente ( ex. ACEA C3-10 )

SISTEME DE INJECTIE.Common Rail

Avantaje Common Rail:- Combustibilul este intotdeauna disponibil, la

presiunea necesara injectiei;- Presiune mai mare de injectie si implicit atomizare mai

buna a dozei injectate- Presiunea de injectie este creata independent de

turatia motorului- Sunt posibile injectii multiple pe cilindru- Reducerea emisiilor, in special NOx si particule- Reducerea zgomotului- Scaderea consumului de combustibil- Cresterea performantelor motorului (kW/l)

Secventa injectiei este, in general separate in 3 faze distincte: pre-injectie, injectie si post injectie.

Pre-injectia are rolul de controla arderea in faza de injectie principal, in special de a asigura o temperature de ardere controlata (nu brusca) in vederea reducerii emisiilor de NOx.

O scurta faza de post-injectie are rolul de a reduce emisiile de particule, prin oxidarea complete a acestora.

pinj – presiunea de injectiepcil – presiunea din cilindrupc – densitatea combustibiluluiCd – coeficientul de descarcare (orificiu duza)

V – volumul dozei injectateD – diametrul orificiului duzeiθ – timpul de injectie (unghi arbore cotit)N – turatia (rpm/2 pentru 4 timpi – rpm pentru 2 timpi)Ni – nr. injectii pe minut

Componentele sistemului Common Rail

Pompa de inalta presiune

Accumulatorul (de presiune)COMMON RAILPresiune motorina:~ 300 – 400 bar la ralanti~ 2000 bar presiune maxima

Supapa control presiune in rampa

Senzor presiune

Controlul presiunii in rampa se poate face cu supapa cu solenoid – comandata de ECU (stanga) sau cu supapa mecanica (dreapta)

Injector cu rezervor de combustibil – asigura lipsa fluctuatiilor de presiune in sistemul common rail

SISTEME DE INJECTIE.Injecție motorina cu pompă injectorSistemele de injecție cu pompă injector combină pompa de înaltă presiune și injectorulîn aceeași unitate. Fiecare cilindru al motorului este prevăzut cu căte un injectorpompă montat în chiulasă. Generarea presiunii se face cu ajutorul unui arbore cucame antrenat de arborele cotit al motorului. Sistemele de injecție cu pompă injectorutilizate pe automobile sunt cu comandă electrică, controlul injecție fiind efectuat decalculatorul de injecție.

Primele injectoare pompă erau cu acționare mecanică și s-au utilizat pe motoare de autovehicule comerciale. Versiunile cu control electronic utilizează o supapă cu solenoid sau cristal piezoelectric pentru controlul injecției.

Grupul VW s-a remarcat cu utilizarea sistemelor de injecție cu pompă injector pentru motorizările diesel. Bosch a demarat producția de sisteme de injecție cu pompă injector pentru motoarele de automobile în 1998.

Injectoarele pompă produse de Bosch puteau fi utilizare pe motorizări diesel pentru autovehicule comerciale sau automobile, cu capacități cilindrice de maxim 5 litri și puteri maxime de 312 CP.

Injector pompă Bosch

Prin asociere cu Bosch grupul VW a dezvoltat motorul 1.9 TDI care este echipat cu sistem de injecție cu pompă injector. Primele versiuni utilizau supape cu solenoid pentru controlul injecției.

Ulterior grupul VW s-a asociat cu Siemens VDO pentru a dezvolta sisteme de injecție cu pompă injector cu supape piezoelectrice. Acestea puteau efectua injecții divizate, în funcție de regimul de funcționare al motorului, fiind capabile de 2 injecții pilot, 1 injecție principală și 2 post injecții. Automobilele echipate cu acest sistem de injecție au fost produse între 2004 și 2006 și îndeplineau normele de poluare Euro 5 pentru motorizări diesel.

Secțiune injector pompă Bosch

Montarea injectoarelor pompă în chiulasă 1. chiulasă2. ax culbutori3. culbutor4. corp injector5. conexiune electrică

Injectoarele pompă sunt montare direct in chiulasă. Fiecare pompă este acționată prin intermediul unui culbutor de un arbore cu came. O parte din circuitul de alimentare cu combustibil (tur-retur) al fiecărei pompe este de asemenea prevăzut direct în chiulasă.

Montarea și mecanismul de acționare al injectorului pompă VW

1. chiulasă2. bujie incandescentă3. injector pompă4. culbutor5. ax culbutori6. rolă7. arbore came (camă)

Injectorul pompă combină sistemul degenerare a presiunii înalte (pompa) cusistemul de dozaj al combustibilului(injectorul) în aceeași unitate.Fiecare cilindru este prevăzut cu uninjector pompă.Ansamblul pompă injector trebuie săasigure:

- generarea de presiune înaltă pentru fiecare ciclu de combustie

- dozarea combustibilului în cilindru la momentul potrivit

Pompa de joasă presiune a sistemului de alimentare cu combustibil este antrenată mecanic de arborele cotit al motorului. Este montată în partea laterală a chiulasei, împreună cu pompa de vacuum.Pompa de joasă presiune absoarbe combustibiul din rezervor, îl precomprimă până la maxim 7.5 bari și-l introduce în chiulasă unde alimentează sistemul de înaltă presiune

1. rezervor combustibil2. filtru motorină3. supapă de sens4. rotor pompă de joasă

presiune5. supapă de limitare a

presiunii6. separator7. tur (alimentare pompă

injector)8. chiulasă9. retur (către rezervor)10. corp pompă joasă

presiune11. supapă de sens12. orificiu (bypass supapă

de sens)13. senzor temperatură

combustibil14. radiator răcire

combustibil15. restrictor

Filtrul de combustibil (2) protejează sistemul de injecție de impurități sau contaminare cu apă.Supapa de sens (3) previne curgerea combustibilului înapoi în rezervor când motorul este oprit. Sedeschide la o presiune de 1.2 bari. Supapa de limitare a presiunii (5) limitează presiunea generatăde pompa de joasă presiune la 7.5 bari. Când acesta se deschide combustibilul este recirculat înadmisie pompei de joasă presiune.Separatorul (6) are rolul de a colecta bulele de aer din combustibil care sunt trimise pe returulcircuitului, către rezervor, prin intermediul restrictorului (15). Supapa de sens (11) menținepresiunea în retur la aproximativ 2 bari. Când aceasta este închisă orificiul (12) este utilizat pentruevacuarea bulelor de aer din circuit.Senzorul de temperatură (13) măsoară temperatura combustibilului și trimite informația cătrecalculatorul de injecție. Radiatorul (14) are rolul de a reduce temperatura combustibilului înainte săfie introdus înapoi în rezervor (1).

Secțiune componente injector pompă1. corp pompă înaltă presiune2. arc revenire ac supapă control3. cilindru pompă4. garnitură etanșare5. supapă control injecție pilot6. garnitură etanșare7. chiulasă8. corp injector9. garnitură etanșare10. scaun injector11. ac injector12. arc revenire ac injector13. tur (alimentare pompă înaltă presiune)14. retur (către rezervor)15. solenoid16. ac supapa de control17. arc revenire piston pompă18. piston pompă19. culbutor20. ax culbutori21. rolă22. camă

SISTEME DE INJECTIE.Benzina

Scurt istoric – injectia directaConceptul de injecție directă a combustibilului a aparut în 1925, când afost inventat de inginerul suedez Jonas Hesselman. În timpul celui de-aldoilea război mondial, unele avioane de luptă au fost echipate cu injecțiedirectă de combustibil. După al doilea război mondial, companiile auto audescoperit că introducerea mecanică a combustibilului în cilindru erapractic imposibilă cu tehnologia disponibila atunci.

“Throttle body injection” a fost unul dintre primelesisteme de injecție a combustibilului care a inlocuitcarburatorul. TBI avea nevoie de un computer simplucapabil să controleze mai multe injectoare prinpulverizarea benzinei in aerul care intra în galeria deadmisie. Senzorul de poziție a clapetei de accelerație(TPS), senzorul de temperatură a lichidului de răcire(CTS), senzorul de presiune absolută (MAP) șisenzorul de oxigen (O2) au fost senzorii necesaripentru a stabili un control exact al combustibiluluiinjectat in cilindru

Alfa Romeo a testat unul dintre primele sisteme de injecție electronică (Caproni-Fuscaldo) în Alfa Romeo 6C2500 pe caroserie “Ala Spessa” în 1940, Mille Miglia. Motorul a avut șase injectoare acționate electric și a fost alimentat de un sistem cu pompă de benzina cu circulație semi-înaltă

Primul sistem de injecție directă de benzinainstalat pe masini de serie a fost dezvoltat deGoliath și Gutbrod în 1952 (cumparat deBosh) și instalat în 1955 în Mercedes-Benz300SL. Injectoarele de benzina au fostintroduce în orificiile prevăzute pe peretelecilindrului de la bujii, iar bujiile au fosttransferate în capul cilindrului. Mai târziu, dincauza costurilor ridicate a început să seutilizeze frecvent injecție indirectă.

La sfarsitul anului 1970, Ford Motor Company a dezvoltat un sistem stratificat deinjectie directa, motorul a fost numit "ProCo" si folosea o pompa de inalta presiune siinjectoare direct in cilindru. Sistemul a echipat V8 Crown Victoria si a fost construit deFord în Atlanta și Hapeville. Proiectul a fost suspendat din motive tehnice, deoarecesistemele electronice de control erau încă foarte primitive, iar costul pompelor șiinjectoarelor este foarte mare. Au existat, de asemenea, probleme cu emisiile de oxizide azot în exces față limitele impuse de Agenția pentru Protecția Mediului (EPA).Pentru a rezolva problema, Ford a introdus cataliztorul cu 3 cai, insa s-a dovedit a fi osoluție prea costisitoare.

În 1996 a apărut primul system deinjecție electronică directă pe benzină, produs pe scara larga. Sistemul dezvoltat de Mitsubishi a fost prima aplicație GDI, pe Mitsubishi Galant / Legnum 4G93 1.8 L, care a fost introdus în Europa în 1997, Mitsubishi Carisma. În 1997, a apărut în primul motor cu șase cilindri GDI 6G74 3.5 L V6. Mitsubishi a produs mai mult de un milion de motoare GDI.

În 1998, Toyota a dezvoltat sistemul său de injecție directă D4 și a apărut într-o varietate de vehicule de pe piața japoneză a motoarelor SZ și NZ. Toyota a introdus mai târziu sistemul său D4 pe piața europeană a motorului 1AZ-FSE în modelul Avensis din 2001. În S.U.A. în 2005 a apărut Lexus GS 300 cu motor 3GR-FSE. Motorul 2GR-FSE V6 Toyota utilizează un sistem de injecție directă mai avansat, care combină injecția directă și indirectă cu două injectoare pe cilindru, un injector intermediar tradițional (presiune joasă) și o injecție directă (presiune înaltă) în sistemul D4 cunoscut.

În 1999, Renault a introdus injectia directa pe motorul 2.0 IDE (Injection DirectEssence), pe Megane.

În 2000, grupul Volkswagen a prezentat propriul său motor pe benzină cu injecțiedirectă în Volkswagen Lupo 1.4 L (FSI). Sistemul a fost adaptat pornind de la unprototip folosit initial pe Audi R8, in cursa Le Mans. Trei ani mai tarziu sistemul afost introdus pe motoarele de 2.0 L, pe Audi A4.

PSA Peugeot Citroën a introdus primul său motor GDI (HPi) în anul 2000, CitroenC5 și Peugeot 406. Primul motor cu injectie directa PSA a fost un 2/0 L, EW10D 16supape.

În 2002, a apărut în Alfa Romeo 156, un motor cu injecție directă, JTS (Jet Thrust Stechiometry), iar această tehnologie este utilizată în aproape toate motoarele Alfa Romeo.

În 2003, Ford dezvolta Duratec SCi de 1,8 litri aspirat, cu injecție directă debenzina. În 2003, BMW a introdus injectia directa de benzina în motorul

N73 V12. În 2006, introduce a doua generație de injecție deînaltă precizie (HPI) în noul N54 turbo.Tot in 2006, PSA_BMW_Ford_Mitsubishi_Volvo formeaza uncartel si dezvolta impreuna motoarele de 1.6 si 2 L.

Injectia directa de benzinaInjecția directă pe benzină (GDI) (cunoscuta si ca injecție directă cu aprindere prinscânteie (SIDI) și injecție stratificata de combustibil (FSI)) este cea mai modernametoda de alimentare a m.a.s. Presiune abenzinei este ridicata intr-o linie dealimentare comuna si injectata direct in cilindri, prin injectoare unice.

Injectia directa de benzina permite stratificare amestecului carburant in ciclidru,oferind un randament ridicat, o eficiență sporită a consumului de combustibil șireducerea emisiilor la sarcini reduse.

GDI a înregistrat o rapidă adoptare de către industria automotive în ultimii ani, de la2,3% din producția vehiculelor modelului 2008 până la peste 45% din producțiaglobala de m.a.s in 2015.

In general un m.a.s cu sistem de injectie directa de benzinafuncționează în două moduri:1) Cu amestec sarac, în timpul sarcinilor reduse și a

funcționării cu viteză redusă.2) Modul stoichiometric omogen la sarcini mai mari și la

toate încărcăturile și viteză mai mare.În zona de sarcină medie amestecul este sarac saustoichiometric.

Formarea amestecului carburant este variata, insa se diferenteaza 3 sisteme largutilixate:1. Formarea amestecului prin formarea turbionilor cu ajutorul aeului aspirat;2. Formarea amestecului prin formarea turbionilor prin geometria peretilor camerei de

ardere;3. Formarea amestecului prin generarea turbionilor cu ajutorul benzinei injectate.Sistemul de management al motorului alege în mod continuu între trei moduri de ardere: ardere cu amestec sarac (LEAN), stoichiometrică și putere totală. Fiecare mod este caracterizat de raportul aer-combustibil. Raportul stoichiometric de aer-combustibil pentru benzină este de 14,7: 1 (masic), dar modul cu amestec sarac poate ajunge si la 65: 1 (sau chiar mai mare în unele motoare, pentru perioade foarte limitate).

Vedere piston (3.5 L) Ford EcoBoost cu cavitate in cap piston pentru formarea turbionului.

Parametrii care au cea mai mare influenta asupra unui motor în ceea ce priveșterandamentul sunt raportul de comprimare și raportul aer/combustibil (lambda). Prinmărirea raportului de comprimare se obține o putere sporită și o reducere aconsumului de combustibil. Puterea sporită se datorează creșterii presiunii dincilindru la sfârșitul comprimării ceea ce impune o presiune mai mare pe cursa dedestindere deci un cuplu mai mare. Motoarele cu injecție indirectă au un raport decomprimare în jur de 9...10. O valoare mai mare de 10 face ca fenomeneledistructive ca detonația să fie prezente în locul arderii normale.

În cazul injecției directe, în momentul injecției temperatura din cilindru scadedeoarece o parte din căldura este absorbită de carburant pentru vaporizare. Astfel seelimina detonația care apare în principal datorită unei temperaturi foarte ridicate lasfârșitul cursei de comprimare. Motoarele cu injecție directă de benzină funcționeazăcu rapoarte de comprimare mai ridicate de 12.

Cel mai mic consum de combustibil se obține atunci când amestecul aer-carburant este un pic mai sărac decât amestecul stoichiometric. Cu alte cuvintetrebuie să introducem în cilindru mai mult aer decât este necesar pentru a avea oardere completă a benzinei. Unul din inconvenientele sistemelor de injecție indirectă,comparativ cu injecție directă, este modul de funcționare cu amestec stoichiometric,utilizarea amestecurilor sărace nefiind posibilă. În cazul motoarelor cu injecție directăse poate controla raportul aer-carburant din cilindru în sensul stratificării acestuia.

http://www.e-automobile.ro

Stratificarea înseamnă un amestec foarte bogat în jurul bujiei (pentru a facilita aprinderea) și foarte sărac în apropierea pistonului și a pereților cilindrului. Funcționarea cu amestec sărac în apropierea pistonului și a cilindrului creează o izolare termică a nucleului de ardere ceea ce reduce semnificativ transferul căldurii către blocul motor și pistoane. Un sistem de injecție indirectă funcționează tot timpul cu amestec omogen, raportul aer-combustibil fiind aproximativ același în interiorul cilindrului. Avantajul sistemelor de injecție directă este controlul jetului de combustibil astfel încât se poate obține un amestec stratificat. Funcționarea în mod stratificat aduce o reducere a consumului de combustibil de la 15 la 20 % comparativ cu un motor cu injecție indirectă.

Amestec stratificat Amestec omogen

Funcționarea în mod stratificat se face la turații scăzute și sarcini parțiale când nu sunt necesare accelerații intense ale motorului. Benzina este injectată cu puțin timp înainte ca pistonul să ajungă la sfârșitul cursei de comprimare astfel fiind posibilă reorientarea jetului în jurul bujiei pentru o aprindere facilă. La sarcini mari ale motorului funcționarea în mod stratificat poate conduce la emisii de particule deoarece amestecul aer-combustibil poate sa fie foarte bogat în jurul bujiei și sa nu ardă complet. De asemenea la turații mari ale motorului curgerea aerului în cilindrii este turbulentă ceea ce face imposibilă obținerea unui amestec stratificat.

Regimurile de funcționare cu turații ridicate sau sarcini mari (accelerații intense) impun funcționare cu amestec omogen. În acest mod de funcționare combustibilul este injectat în timpul cursei de admisie, turbulentele aerului din cilindru facilitând omogenizarea amestecului. În funcție de sarcina motorului amestecul omogen poate fi sărac (lambda > 1), stoichiometric (lambda = 1) sau bogat (lambda < 1) în cazul în care motorul este la sarcină totală (pedala de accelerație este apăsată 100%). Datorită omogenității amestecului emisiile de oxizi de azot sunt reduse și astfel nu mai este necesară funcționarea EGR-ului.

Amestecul omogen sărac aduce avantajul unui consum redus de combustibil dar impune utilizarea EGR-ului pentru reducerea emisiilor de oxizi de azot. Acest mod face tranziția între amestecul stratificat și cel omogen. Pe măsură ce ne apropiem de modul de funcționare omogen (stoichiometric sau bogat) se utilizează modul de funcționare cu amestec omogen parțial stratificat. În acest mod de funcționare injecția este divizată.

Prima injecție (principală), ce conține majoritatea cantității de combustibil, se realizează în timpul cursei de admisie obținându-se astfel un amestec omogen sărac în cilindru. Când pistonul se apropie de sfârșitul cursei de comprimare se face a doua injecție (secundară) care conduce la o stratificare a amestecului în zona bujiei.

Acest mod de funcționare, prin divizarea injecției, conduce la reducerea emisiilor de particule și la un consum mai redus de combustibil. Injecția divizată este utilizată și pentru a grăbi încălzirea catalizatorului prin efectuarea injecției secundare pe cursa de evacuare ceea ce conduce la continuarea arderii pe galeria de evacuare.

http://www.e-automobile.ro

Obținerea amestecului stratificat se face prin ghidarea jetului de combustibil injectat în cilindru astfel încât amestecul bogat sa fie prezent în dreptul bujiei pentru a facilita aprinderea. Ghidarea jetului spre bujie se face în principal prin trei metode: ghidarea cu peretele, ghidarea directă a jetului și ghidarea cu aerul.

Ghidarea cu peretele Ghidarea cu aerul Ghidarea directăGhidarea jetului cu peretele presupune transportul jetului de combustibil spre bujie utilizând suprafața pistonului. Combustibilul este injectat spre piston iar datorită mișcării acestuia la sfârșitul cursei de comprimare jetul este redirecționat spre bujie. Dezavantajul acestei metode constă în faptul că o parte din combustibilul injectat pe capul pistonului se depune, nu se evaporă total ceea ce are impact asupra creșterii consumului de combustibil și asupra emisiilor de hidrocarburi (HC) și a monoxidului de carbon (CO).

http://www.e-automobile.ro

Ghidarea jetului cu aerul (VW) utilizează pentru fiecare cilindru câte o paletă de redirecționare a aerului (montate în galeria de admisie) cu ajutorul căreia se controlează curentul de aer. Astfel jetul de combustibil injectat este purtat de către curenții de aer către bujie. Avantajul acestei metode se datorează izolării jetului de combustibil cu aer ceea ce se traduce în consum de combustibil și emisii mai mici.

Injector lateral (ghidare cu aerul a jetului) - Ecotec 2.0L I-4 DI Turbo

http://www.e-automobile.ro

Ghidarea directă a jetului se obține prin plasarea injectorului în vecinătatea bujiei. Teoretic aceasta metoda este cea mai eficientă deoarece elimina fenomenul depunerii combustibilului pe piston sau pe pereții cilindrului. De asemenea acest mod de ghidare a jetului este mai puțin sensibil la fluctuațiile curenților de aer din cilindru. Dezavantajul este data de fiabilitatea mai redusă a bujiei datorită depunerilor de carbon, depuneri provenite din arderea incompletă a combustibilului.

Injector plasat central (ghidare directă a jetului) – BMW

Sistemul de alimentare cu combustibil pentru injecție directăInjecția directă de combustibil în cilindru necesită presiuni relativ ridicate, în jur de 40 –130 bari. Comparativ, la un sistem de injecție indirectă presiunile se situează în jurul valorii de 4 bari. Presiunile mari sunt necesare pentru ca jetul de combustibil să aibă penetrația corespunzătoare în cilindru și pentru ca pulverizarea și evaporarea să fie cât mai eficiente. Cu toate acestea nu se poate crește mai mult presiunea de injecție pentru a avea o pulverizare și mai bună deoarece crește probabilitatea ca jetul să aibă o penetrație foarte mare și să atingă pereții cilindrului sau capul pistonului.

În principiu un sistem de injecție directă de benzină este compus din: rezervor de combustibil, pompă electrică de joasa presiune, filtru de combustibil, pompă de înaltă presiune, rampă comună, regulator de presiune (electro-supapa), senzor de presiune, injectoare.

Combustibilul stocat în rezervor este scos de către pompa electrică la o presiune de 4 –5 bari și trimis către pompa de înaltă presiune. Pompa de joasă presiune este localizată de obicei în rezervor sau în vecinătatea acestuia. Filtrul are rolul de a reține impuritățile din combustibil pentru a evita pătrunderea acestora în pompa de înaltă presiune, injectoare sau regulator.

Componentele sistemului de injecție directă de benzină (Bosch)

Pompa de înaltă presiune este antrenată de arborele cu came și trimite combustibilul către rampă la o presiune de maxim 130 bari. Valoarea presiunii din rampa depinde de punctul de funcționare al motorului (turație și sarcină) și este controlată între 40 și 130 de bari cu ajutorul regulatorului de presiune.

http://www.e-automobile.ro

Injectoare benzina pentru injectia indirecta

Sistem de injecție motor benzină V6 (rampe combustibil, injectoare și regulator de presiune) Delphi

Cantitatea de combustibil injectată trebuie să fie controlată foarte precis deoarece se face în funcție de masa de aer care intră în cilindri. Pe baza informației primită de la senzorul de debit de aer calculatorul de injecție controlează momentul și durata deschiderii injectoarelor.

Injectoare benzină Delphi

Injectorul de benzina este un dispozitiv electromecanic care debitează, pulverizează și direcționează combustibilul în galeria de admisie, în poarta supapei de admisie. Injectoarele sunt montate pe galeria de admisie. Acestea sunt instalate etanș pe galerie pentru a preveni scăparea de aer admis în motor.

Poziția injectorului în galeria de admisie (injecție indirectă de benzină)1.injector2.arbore cu came3.tachet4.supapă de admisie5.chiulasă6.galerie de admisie

Injector benzină injecție indirectă Denso

În partea superioară injectoarele sunt alimentate direct din rampa de combustibil. Pentrua fi conectate etanș, atât de rampă cât și de galeria de admisie, acestea sunt prevăzutecu garnituri de cauciuc (O-ring-uri). Carcasa injectorului, metalică sau din plastic, conțineo supapă acționată de un solenoid și două conexiuni electrice pentru alimentarea cuenergie electrică. Pentru a preveni contaminarea cu impurități, în partea superioarăinjectorul are prevăzut un filtru.

Secțiune longitudinală printr-un injector – orificiimultiple de injecție - Bosch1. garnituri (O-ring-uri)2. filtru3. carcasă (prevăzută cu conector electric)4. solenoid5. arc elicoidal de revenire6. acul injectorului (armătura mobilă)7. sediul supapei (cu orificii)8. contacte electrice

Pentru a injecta combustibilul în galeria de admisie, calculatorul de injecție, prinintermediul contactelor electrice (8), alimentează cu energie electrică solenoidul (4).Acesta se energizează și produce o forță magnetică care ridică acul injectorului (6) depe sediu (7). Pentru a opri injecția de combustibil, calculatorul de injecție întrerupealimentarea cu energie electrică iar arcul elicoidal (5) apasă acul injectorului (6) pe sediu(7).

Secțiune longitudinală printr-un injector – jet în formă de con unitar - Bosch

1. orificiu conic2. acul injectorului3. armătură mobilă4. arc elicoidal de revenire5. solenoid6. conectori electrici7. filtru8. garnituri din cauciuc

Jetul de combustibil este caracterizat de o serie de parametrii. Acești parametrii depind de forma constructivă a acului injector precum și de sediul supapei. Jetul de combustibil este determinat de o serie de unghiuri cu următoarele specificații:

Calculatorul de injecție, pe baza informațiilor primite de la senzori, controlează ordinea injecțiilor, momentul și durata deschiderii injectoarelor. Deoarece diferența de presiune între galeria de admisie și rampa de combustibil este menținută tot timpul constantă cu ajutorul regulatorului de presiune, cantitatea totală de combustibil injectată se controlează doar prin durata de deschidere a injectoarelor.Informațiile primite de la senzori pe baza cărora calculatorul de injecție controlează procesul de injecție1.tensiune baterie2.senzor temperatură motor3.senzor temperatură aer admisie4.supapă control aer ralanti5.senzor presiune aer admisie6.senzor poziție clapetă accelerație7.senzor turație motor8.sondă lambda

Timpul de răspuns al injectorului, diferența de timp între comanda dată de calculatorulde injecție și momentul efectiv de ridicare al acului injector, este în jur de 1.5...18 ms.Înălțimea de ridicare a acului injectorului este de numai 60...100 μm. Frecvența de deschidere a injectoarelor este direct legată de turația motorului și are valori de 3...125 Hz.

În funcție de tipul solenoidului și de circuitul de comandă din calculatorul de injecție, injectoarele sunt de două tipuri:• cu curent „peak & hold” (vârf & menține)• cu curent saturat

Curentul electric consumat de injectorTinj – timpul total de injecție (alimentare cu energie electrică)t1 – timpul în care acul injectorului este ridicat de pe sediut2 – durata de menținere a acului injectorului în aceeași poziție

Caracteristici tehnice injector Bosch EV6 (0 280 155 868)

În funcție de geometria și arhitectura galeriei de admisie aer, precum și de cerințele impuse injectoarelor acestea pot avea dimensiuni diferite, la aceleași caracteristici tehnice. Un exemplu în acest sens este injectorul Bosch EV14.

Verificarea formei jetului injectoarelor cu con unitar

1.DEFECT - jet corect dar debit insuficient2.DEFECT – jet deviat la dreapta3.DEFECT – jet deviat la stânga4.DEFECT – jet deviat puternic la stânga5.FĂRĂ DEFECT – jet corect6.DEFECT – jet obturat

Regulatorul de presiune benzină - injecție indirectăLa un motor termic cu sistem de injecție cantitatea de combustibil injectată trebuie să depindă exclusiv de timpul de deschidere al injectoarelor. Astfel, la un motor cu injecție indirectă, diferența dintre presiunea combustibilului în rampă și presiunea aerului din galeria de admisie trebuie să rămână tot timpul constantăindiferent de regimul de funcționare al motorului.

Pentru a asigura acestă diferență de presiune, este necesară utilizarea unui dispozitiv care să ajusteze presiunea combustibilului din rampă în funcție de variația presiunii aerului din galeria de admisie. Regulatorul de presiune controlează cantitatea de combustibil ce se întoarce în rezervor astfel încât căderea de presiune pe injector (diferența între presiunea din rampă și cea din galeria de admisie) să fie tot timpul constantă.

La motoarele cu sistem de injecție multipunct regulatorul de presiune este montat de obicei la capătul rampei de combustibil iar la motoarele cu injecție monopunct în corpul injectorului central.

1.rezervor de combustibil (benzină)2.pompă de combustibil de joasă presiune (electrică)3.filtru de combustibil4.rampă combustibil5.regulator de presiune6.injector

În funcție de numărul și poziționarea racordurilor de combustibil și aer, există mai multe tipuri constructive de regulatoare de presiune. De asemenea, acestea pot fi cu retur de combustibil în rezervor sau fără retur, cele mai des utilizate fiind cele cu retur

1.canal de intrare combustibil (din rampă)2.retur combustibil (către rezervor)3.racord aer admisie

Regulatorul este de fapt o supapă de control a presiunii reglată pneumatic (vezi figura de mai jos). Acesta conține o diafragmă (membrană) elastică (4) care împarte corpul regulatorului în două camere: de combustibil și de aer. În interiorul regulatorului se află o supapă (5) și un arc elicoidal (2). Supapa este ținută pe sediu datorită apăsării arcului. În momentul în care forța datorată presiunii din rampă devine mai mare decât forța de apăsare a arcului, supapa (5) se deschide (se ridică) și combustibilul este refulat către rezervor prin intermediul canalului de retur (7).

1.racord aer admisie2.arc elicoidal3.corp supapă4.diafragmă5.supapă6.canal de intrare combustibil (din rampă)7.retur combustibil (către rezervor)

Camera de aer a regulatorului este conectată prin racordul de aer (1) cu galeria de admisie după clapeta obturatoare. În acest mod se reglează presiunea din rampa de combustibil în funcție de sarcina motorului.

Variația presiunii în rampa de combustibil în funcție de presiunea aerului

Referinte:1. Roger Busch, Advanced Diesel Common Rail Injection System for Future Emission

Legislation, Common Rail System Engineering for PC Diesel Systems, Robert Bosch GmbH,10th Diesel Emission Reduction Conference

2. ***, DELPHI, The advanced diesel engine technology and Fuel Injection System technology,6th to 7th January 2011, CICEA conference Beijing January 2011

3. Ujjwal K Saha, Internal combustion engines. Fuel injection systems, Department ofMechanical Engineering, Indian Institute of Technology Guwahati, QIP-CD Project

4. Tony Kitchen, A technical overview of common rail fuel systems, AK Training resources, UK5. http://www.e-automobile.ro