elemente de baza autovehicule rutiere.doc

141
Elementele de baza ale ingineriei autovehiculelor 5

description

elemente de baza necesare cunoaterii autovehiculelor rutiere

Transcript of elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Page 1: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Elementele de baza ale ingineriei autovehiculelor

5

Page 2: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

CUPRINS

1.Componenţa motoarelor cu ardere internă cu piston în mişcare alternativă 1.1 Mecanismul motor 1.2 Sistemul de distribuţie 1.3 Sistemul de alimentare cu combustibil 1.3.1 Sistemul de alimentare al motoarelor cu aprindere prin comprimare 1.3.2 Sistemul de aprindere 1.4 Sistemul de răcire 1.5 Sistemul de ungere 1.6 Sistemul de pornire2.Constructia motoarelor cu ardere interna 2.1 Blocul motor

2.1.1 Blocul motor al motorului răcit cu lichid 2.1.2 Blocul motoarelor răcite cu aer

2.2 Elemente de etanşare a cilindrilor 2.3 Chiulasa 2.3.1Chiulasa motorului răcit cu lichid 2.4 Pistonul 2.4.1 Funcţiunile pistonului 2.4.2 Principii de bază ale construcţiei pistonului 2.4.2.1Capul pistonului 2.4.2.2 Zona port-segmenti 2.4.2.3 Fundul pistonului 2.4.2.4 Bosajele alezajelor pentru bolt 2.5.Mecanismul de distribuţie3. Functionarea si constructia motoarelor cu ardere interna 3.1.Motoare cu pistonul in miscare rectilinie alternativa 3.1.1Ciclul de funcţionare al motorului cu aprindere prin scânteie în patru timpi 3.1.2.Ciclul de funcţionare al motorului cu aprindere prin compresie în patru timpi 3.1.3.Funcţionarea motoarelor policilindrice 3.2 Motor cu piston in miscare de rotatie.Schema de functionare 3.2.1Motorul rotativ Wankel 3.3. Motorul cu turbina.Schema de functionare 3.4. Destinatia, constructia generala a mecanismului biela-manivela 4. Alimentarea motoarelor cu ardere interna 4.1 Constructia instalatiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin scanteie 4.1.1 Carburatorul 4.1.2 Rezervorul de combustibil 4.1.3 Pompa de alimentare cu combustibil 4.1.4 Filtrele de combustibil si de aer 4.1.5 Amortizorul de zgomot 4.1.6 Circuitul de benzină-injectie 4.1.6.1Rezervorul 4.1.6.2 Pompa electrică de benzină 4.1.6.3 Filtru de carburant

6

Page 3: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

4.1.6.4 Regulatorul de presiune 4.1.6.5 Injectoarele electromagnetice 4.2 Constructia instalatiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin compresie 4.2.1 Pompa de injecţie 4.2.1.1 Pompa de injecţie in linie (cu piston-sertar). 4.2.1.2 Pompa de injectie cu distibuitor rotativ 4.2.2 Injectorul 4.2.2.1. Injectorul de tip deschis 4.2.1.2. Injectorul de tip închis 4.2.3 Regulatorul mecanic de turatie5.Instalatia de ungere a motoarelor cu ardere interna 5.1 Principii de calcul al instalaţiei de ungere 5.2 Pompa de ulei 5.3 Filtrele de ulei 5.3.1.Amplasarea filtrelor in circuitul de ungere 5.4 Radiatorul de ulei 5.4.1Ventilaţia carterului 5.4.2Dezaerarea uleiului 5.5 Ungerea motoarelor în doi timpi cu baleiaj prin carter 5.6 Schema instalatiei de ungere6. Instalaţia de răcire a motoarelor cu ardere interna 6.1 Răcirea directă 6.2 Răcirea cu lichid 6.2.1Radiatorul 6.2.2Pompa de apă 6.2.3 Ventilatorul 6.2.4 Termostatul 6.2.5 Vasul de expansiune 6.2.6 Contactorul termometric 6.3 Functionarea pompei de apa7. Instalaţia de pornire electrică 7.1. Generalităţi 7.2. Clasificarea sistemelor de pornire 7.3 Demarorul 7.4 Componentele instalatiei de pornire 7.4.1Bateria de acumulatori 7.4.2 Generatorul de current 7.4.3 Releul regulator de tensiune 7.5 Echipamentul de aprindere al automobilului 7.5.1 Bobina de inductie 7.5.2 Ruptor-distribuitorul 7.5.3 Condensatorul ruptorului 7.5.4 Regulatoarele de avans 7.5.5 Bujia8.Bibliografie

7

Page 4: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

1.Componenţa motoarelor cu ardere internă cu piston în mişcare alternativă Motoarele folosite la automobile sunt, in majoritatea cazurilor, motoare cu ardere interna cu piston.

Motorul este sursa proprie care transformă energia termică la arderea amestecului carburant în energie mecanică necesară la punere în funcţiune a roţilor motoare asigurând deplasarea automobilului.

Majoritatea automobilelor moderne sunt dotate cu motoare termice cu pistoane. Motorul cu ardere interna este o masina termica de forta care transforma caldura degajata prin arderea combustibilului in lucru mecanic, prin intermediu evolutiilor unui agent motor in stare gazoasa. In motorul cu ardere interna atit procesul de ardere, cit si procesul de transformare a caldurii in lucru mecanic se desfasoara in interiorul cilindrilor.

Cu toate diversitatea constructivă, motoarele cu ardere internă cuprind următoarele mecanisme, sisteme şi dispozitive:1.1 Mecanismul motorMecanismul motor (numit şi mecanismul biela-manivela sau mecanismul manivelă-piston), transforma mişcarea de translatie rectilinie-alternativa a pistonului, obtinută prin arderea amestecului carburant, in miscare de rotaţie continuă a arborelui cotit, este format din:a.) părţi mobile: -grup piston (piston,bolţ,segmenţi);-bielă;-arbore cotit.b.) părţi fixe:-cilindrul sau cămaşa cilindrului;-bloc motor;-carterul superior şi inferior;-chiulasa sau capacul cilindrilor.

Fig.1.1 piston , biela, arbore cotit

8

Page 5: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

1.2 Sistemul de distribuţieSistemul de distribuţie reprezintă ansamblul organelor motorului care asigură umplerea

periodică a cilindrilor cu amestec carburant sau aer şi evacuarea gazelor de ardere din cilindrii motorului, intr-o anumită ordine de lucru.Sistemul de distribuţie este alcătuit din trei părti:-mecanismul care comandă deschiderea şi închiderea periodica a orificiilor de admisiune şi evacuare ale cilindrilor;-colectorul de gaze care distribuie şi transportă gazele proaspete între cilindrii motorului şi colectează gazele de ardere din cilindrii, transportându-le în atmosfera;-amortizorul de zgomot.

Fig.1.2

1.3 Sistemul de alimentare cu combustibil

Instalaţia de alimentare sau sistemul de alimentare al unui motor cu ardere internă are rolul de a alimenta cilindrii motorului cu combustibilul şi aerul necesar arderii şi de a evacua gazele arse. Instalaţia de alimentare cuprinde ansamblul organelor necesare alimentării motorului cu amestecul carburant în proporţiile şi cantităţile cerute de regimul de funcţionare.

Combustibilul poate fi benzină, motorină, gaz lichefiat sau combustibil sintetic. Se consideră parte componentă a sistemului de alimentare şi piesele ce servesc la evacuarea gazelor de ardere.Componentele generale ale instalaţiei de alimentare sunt următoarele:-Rezervor de combustibil-Conducte de combustibil-Filtru de carburant-Decantor

9

Page 6: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

-Pompă de combustibil-Indicator de nivel-Filtru de aer-Sistem de evacuare a gazelor arse

Fig. 1.3

Fig.1.4

La motoarele cu aprindere prin scânteie cu carburator amestecul de benzină şi aer se formează în exteriorul cilindrului, într-un dispozitiv numit carburator. La motoarele cu aprindere

10

Page 7: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

prin scânteie cu injecţie de benzină formarea amestecului carburant se poate face atât în interiorul cilindrului cât şi în exteriorul acestuia. Sistemul de alimentare al MAS este format din rezervorul de combustibil, conducte de combustibil, filtru, decantor, pompa de combustibil, filtrul de aer, carburatorul, indicatorul de nivel. Aerul necesar formării amestecului carburant este purificat cu ajutorul filtrului de aer iar amestecul este dirijat spre supapele de admisiune prin galeria de admisiune. 1.3.1 Sistemul de alimentare al motoarelor cu aprindere prin comprimare.La motoarele cu aprindere prin comprimare amestecul carburant se formează în interiorul cilindrului, la sfârşitul cursei de comprimare a aerului, când se injecteaza motorina.Sistemul de supraalimentare

Permite creşterea puterii prin majorarea presiunii fluidului proasăt cu până la 30…40% faţă de situaţia când motorul aspiră fluid de la presiunea ambiantă, prin creşterea presiunii fluidului praspăt se majorează densitatea, pentru creşterea puterii trebuind să se majoreze şi cantitatea de combustibil introdusă. Acest lucru se realizează cu o suflantă sau cu un compressor antrentat de la o sursă energetică exterioară motorului, de la arboreal cotit, sau cu o turbină.

Fig.1.5

1.3.2 Sistemul de aprindereInstalaţia de aprindere este instalaţia auxiliară a motorului cu aprindere prin scânteie care

ridică tensiunea dintre electrozii bujiei la nivelul la care se produce scâteia electrică capabilă să aprindă amestecul carburant de benzină şi aer din interiorul cilindrului.

Echipamentul de aprindere necesită efectuarea întreţinerii urmatoarelor elemente componente:

· bateria de acumulatoare şi sistemul de încărcare;· bobina de inducţie;· conductele de joasa tensiune, de aprindere (de înaltă tensiune) şi conductele la masă;· bornele şi piesele de legătură terminale ale circuitelor;· izolaţia conductelor şi aparatelor;· ruptorul distribuitor, contactele fixe şi mobile;· sistemul de fixare şi antrenare a ruptorului-distribuitor;· condensatorul;· bujiile

11

Page 8: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig. 1.61.4 Sistemul de răcire

Instalaţia de răcire a motorului este instalaţie ajutătoare ce are scopul de a menţine un regim de temperatură potrivit unei bune funcţionări a motorului.Temperatura de 1800-2000 de grade Celsius din interiorul cilindrilor deterioreză procesul de ungere, alterează proprietăţile mecanice ale pieselor conjugate putând în final să le gripeze sau să le strice. Sistemul de răcire intervine în această situaţie prin preluarea şi transmiterea în mediu a 20-30% din căldura pieselor motorului, asigurând temperatura cea mai favorabilă adică 85-90°C.Se produce un curent de fluid rece fie prin aer liber în jurul pieselor ce trebuie răcite fie prin interiorul corpului pieselor de răcit, prin circuite special prevăzute din construcţie numite cămăşi de răcire.

Componentele principale ale instalaţiei de răcire sunt generatorul curentului de fluid, care într-un caz poate fi ventilator şi în altul pompa de lichid de răcire, radiatorul, termostatul şi dispozitivul de control al temperaturii.

După natura fluidului folosit instalaţiile de răcire pot fi instalaţii de răcire cu aer sau instalaţii de răcire cu lichid.Instalaţia cu lichid poate fi cu circulaţie naturală (prin termosifon) şi cu circulaţie forţată .

12

Page 9: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig. 1.71.5 Sistemul de ungere

Instalaţia de ungere a motorului este una din instalaţiile ajutătoare care realizează ungerea organelor mobile ale motorului ca şi circularea, filtrarea şi răcirea uleiului.Scopul ungerii este de a micşora frecarea suprafeţelor pieselor în mişcare, reducerea puterii consumate şi a uzurii precum şi etanşarea grupului cilindru-piston-segmenţi. De asemenea, ungerea trebuie să spele piesele şi să evacueze impurităţile şi particulele metalice rezultate din uzură. Ungerea răceşte parţial piesele, preîntâmpinând parţial oxidarea uleiului de organele maşinii prin care trece. Intensitatea ungerii este proporţională cu solicitarea pieselor şi viteza lor de mişcare.

Componentele instalaţiei de ungere sunt diferite după tipul de ungere pe care îl fac. Instalaţia de ungere este compusă, în general, din:-Baia de ulei este depozitul de ulei al motorului-Pompa de ulei extrage uleiul din baia de ulei şi îl împinge în întreaga instalaţie sub presiune pentru a-l reîntoarce în baia de ulei-Filtrul de ulei reţine impurităţile din ulei pentru ca uleiul să-şi menţină proprietăţile de ungere iniţiale-Radiatorul de ulei este răcitorul uleiului şi are scopul de a menţine calităţile de ungere ale uleiului prin meţinerea unei temperaturi a acestuia de 180 de grade.

13

Page 10: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

1.8 Pompa de ulei 1.6 Sistemul de pornire

Sistemele de pornire au rolul de a antrena motoarele cu combustie internă cu o anumită turaţie şi un anumit cuplu, din starea de repaus până în momentul aprinderii amestecului carburant, respectiv al punerii în funcţiune al acestuia. Există diferite sisteme de pornire, şi anume:-Pornirea cu ajutorul motoarelor de pornire cu benzină-Pornirea cu dispozitive cu aer comprimat-Pornirea electrică

La motoarele de automobile cea mai răspândită este pornirea electrică. Condiţiile pe care trebuie să le îndeplinească pornirea electrică sunt: -Asigurarea turaţiei cu cuplului necesar pentru condiţiile cele mai grele de pornire-Funcţionarea sigură între anumite limite de temperatură ( - 200 C ÷ +500 C )-Decuplarea automată a demarorului după pornirea motoruluiMaşinile şi aparatele ce fac parte din instalaţia de pornire să aibă dimensiuni reduse, cost redus şi o întreţinere simplă.Instalaţia de pornire electrică la automobile de construcţie recentă este formată din: -Demarorul – prevăzut cu electromagnet sau releu de cuplare RC-Bateria de acumulatoare-Întrerupătorul de pornire-Conductoare de legătură-Dispozitive şi mecanisme auxiliare-Compresor pentru aer comprimat necesar pneurilor, sistemelor de frânare, etc;

14

Page 11: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig.1.8 Frana pneumatica cu tambur fig.1.9 Frana disc

-Alternator cu schemă de redresare ce asigură încărcarea bateriei, iluminatul pe vehicul şi energia necesară aprinderii pentru M.A.S.;-Filtru pentru filtrarea aerului şi combustibililor.-Sisteme de comandă automată a motorului-Dispozitive de limitare a emisiunilor poluante determinate de funcţionarea motorului-Sisteme de control a functionării motorului

15

Fig. 1.10 Alternator cu schemă de redresare ce asigură încărcarea bateriei, iluminatul pe vehicul şi energia necesară aprinderii pentru M.A.S.;

Page 12: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

2.Constructia motoarelor cu ardere interna 2.1 Blocul motor

Blocul motor constituie scheletul motorului, fiind prevazut si cu brate sau locasuri pentru suportii de fixare pe cadrul automobilului.Constructiv, este format din blocul cilindrilor(in partea superioara) si carterul(in partea inferioara); poate fi sub forma unei piese compacte sau demontabil. Se obtine prin turnare din fonta cenusie cand cilindrii sunt demontabili(amovibili) sub forma unor camasi de cilindru sau din fonta aliata pentru motoarele cu cilindrii turnati cu blocul.Se pot turna si din aliaj de aluminiu.

2.1.1Blocul motor al motorului răcit cu lichid La motoarele răcite cu lichid cilindrii sunt grupaţi în blocul cilindrilor care împreună cu carterul se constituie într-o singură piesă (fig.2.1.)

Construcţiile cu blocul cilindrilor şi carterul ca piese separate sunt utilizate numai la motoare de mare putere. Asamblarea în acest caz se realizează cu şuruburi lungi, care asigură montajul chiulasei cu blocul şi carterul. Blocul motorului poate fi construit cu cilindri nedemontabili soluţie la care cilindri şi blocul se constituie într-o piesă unică şi cu cilindri demontabili, când cilindri se constituie în piese separate care se montează în bloc.

Fig.2.1.Bloc motor

Blocul motorului cu cilindri nedemontabili are costul de fabricaţie şi de montaj mai redus, în schimb este mai complicat constructiv. În plus soluţia determină apariţia de tensiuni interne după turnare datorită duratelor şi vitezelor inegale de răcire a pereţilor exteriori şi interiori, de asemenea în timpul funcţionării apar tensiuni termice mai mari datorită gradientului de temperatură axial şi radial. Blocul cu cilindri nedemontabili se utilizează la motoarele de autoturisme şi autovehicule uşoare.

Blocul cu cilindri demontabili prezintă o serie de avantaje faţă de blocul cu cilindri nedemontabili dintre care cele mai importante sunt: confecţionarea cilindrilor din materiale cu calităţi superioare de rezistenţă la uzură; simplificarea turnării blocului motor; menţinerea blocului în cazul uzurii sau defectării unuia din cilindri; reducerea tensiunilor termice ale cilindrului; se uşurează remedierea în cazul uzurii cilindrilor în exploatare.

În cazul motoarelor cu alezaje mai mari de 120 mm se utilizează soluţia cu cilindri demontabili.Cilindrii demontabili pot fi de două tipuri: umed sau uscat.

16

Page 13: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Cilindrul demontabil umed este udat la exterior de către lichidul de răcire. Soluţia asigură o bună transmitere a căldurii la lichidul de răcire.

Cilindrul uscat se montează cu strângere sau liber în cilindrul prelucrat în bloc, astfel că el nu este udat de lichidul de răcire.

Fig. 2.2 Schema dispunerii elementelor blocului motor1-

Utilizarea cilindrului demontabil de tip uscat măreşte rigiditatea blocului motor ceea ce determină mărirea durabilităţii mecanismului motor.La construcţia elementelor blocului motor cu cilindri demontabili se are în vedere lungimea cilindrului. Aceasta este determinată ţinând seama de condiţia ca mantaua pistonului să nu depăşească marginea inferioară a cilindrului cu mai mult de 10-15 mm.În cazul utilizării cămăşii demontabile în blocul motor se prevede un locaş inelar de sprijin a cămăţii. La construcţie se are în vedere că presiunea dezvoltată pe suprafaţa de sprijin nu trebuie să depăşească 380-420 N/mm2 la blocul din fontă şi 140-180 N/mm2 la blocul din aliaje de aluminiu.

17

Page 14: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Analiza structurii blocului motor arată că acesta este constituit dintr-o placă superioară (fig.2.2.) pe care se aşează chiulasa, o placă intermediară în care se fixează partea inferioară a cilindrilor şi care închide cămaşa de lichid de răcire. Aceste plăci sunt legate între ele prin pereţii transversali interiori şi pereţii exteriori longitudinali, uniţi cu pereţii carterului şi corpul lagărelor paliere ale arborelui cotit.Pentru a asigura rigiditatea necesară pereţii blocului motor se nervurează atât la interior cât şi la exterior (fig.2.3.) astfel încât aceasta se constituie sub formă de corp zăbrelat.Construcţia blocului motor începe de la secţiunea primului cilindru şi se dezvoltă în direcţie longitudinală având în vedere datele constructive obţinute în urma calcului termic şi dinamic.

Fig.2.3 Schema dispunerii nervurilor blocului motor

Fig. 2.4 Schema stabilirii formei carterului blocului motor

18

Page 15: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Forma carterului se stabileşte pornind de la traiectoria descrisă de punctele exterioare ale bielei în mişcarea sa (fig.2.4.).

Grosimea pereţilor se adoptă cât mai subţiri posibil deoarece nervurile preiau tensiunile din timpul funcţionării. Se recomandă pentru blocurile din fontă grosimi de perete de 4…5 [mm] şi 6…8 [mm] pentru blocurile din aliaje de aluminiu.

Nervurile prevăzute pentru mărirea rigidităţii blocului vor avea grosimi cu 1…2 [mm] mai mari decât grosimea pereţilor exteriori, ele se racordează la pereţi şi suprafeţele de sprijin cu raze mari.Pentru răcirea cilindrilor se prevede o cameră de răcire cu grosime a stratului de lichid de 4…8 [mm]. Secţiunea camerei de răcire trebuie să ia în consideraţie faptul că viteza lichidului de răcire nu trebuie să depăşească 3,5 [m/s], pentru a nu antrena depunerile care pot obtura canalele de circulaţie. Forma camerelor de răcire se adoptă în aşa fel încât să se elimine posib ilitatea de formare a pungilor de vapori.

În funcţie de cerinţele privind exploatarea motorului, camerele de răcire pot fi prevăzute cu ferestre de vizitare închise cu capace. La construcţia plăcii superioare se va avea în vedere ca bosajele pentru şuruburile chiulasei şi şuruburile pentru capacele lagărelor paliere să fie cât posibil colineare. Diametrul şuruburilor pentru chiulasă se situează între 8…12 [mm], iar adâncimea de înşurubare este (1,5…2,0)dşurub pentru bloc din fontă şi de (2,5…3,0)dşurub pentru bloc din aliaj de aluminiu.

Fig. 2.5 Schema centrării capacului lagărului palier

Lagărele arborelui cotit se prevăd în pereţii transversali ai blocului şi sunt constituite din două părţi, separate printr-un plan care trece prin axa fusului palier şi este normal la pereţii transversali.

Lagărele arborelui cotit pot fi construite în două variante: lagăre suspendate şi lagăre rezemate. Motoarele de autovehicule sunt prevăzute cu lagăre din prima categorie.Capacele lagărelor se centrează lateral în bloc (fig.2.5.), înălţimea de centrare fiind de 10…15 [mm], pentru blocul din fontă şi 15…30 [mm] pentru blocul din aliaj de aluminiu. Pentru centrarea capacelor se pot adopta şi soluţii cu ştifturi sau bucşe prizoniere.

19

Page 16: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

În cazul în care se adoptă soluţia constructivă cu arborele cu came amplasat în bloc, lagărele acestuia sunt prevăzute în pereţii transversali ai carterului, au forma unor orificii şi sunt într-un număr mai redus faţă de numărul lagărelor paliere.

În blocul motor se amplasează o parte din canalizaţia instalaţiei de ungere. Rampa de ulei străbate întregul bloc şi este amplasată în general la baza cilindrilor având diametrul de 12...14 mm; din ea pornesc ramificaţii către lagărele paliere, lagărele arborelui cu came şi axul culbutorilor, diametrul acestora fiind de 6…8 [mm].

Pe suprafeţele laterale ale blocului motor se prevăd bosaje pentru asamblarea organelor anexe. Pentru a răspunde cerinţelor impuse privind siguranţa în funcţionare, blocul motor se toarnă din fontă cenuşie. În cazul proiectării soluţiei cu cilindri demontabili pentru bloc se prevede o fontă ieftină marcile Fc200, Fc240, Fc280; iar când cilindrii sunt nedemontabili se utilizează fonta de calitate sau fonta uşor aliată. Aliajele de aluminiu sunt utilizate pentru motoare pentru autovehicule uşoare.

2.1.2 Blocul motoarelor răcite cu aerLa motoarele răcite cu aer cilindri sunt individuali şi sunt montaţi în carterul motorului.

Asamblarea cilindrilor cu carterul motorului se poate realiza după două scheme: a) cu şuruburi lungi care trec prin chiulasă până la suprafaţa de aşezare a carterului (fig.2.6.); b) cu şuruburi scurte printr-o flanşă de reazem (fig.2.7.).Uleiul necesar ungerii organelor montate pe chiulasă se trimite prin conducte exterioare sau prin tijele împingătoare.

Fig.2.6.Schema asamblării chiulasei cu blocul cilindrilor şi carterul motorului cu

şuruburi lungi

Fig. 2.7.Schema asamblării chiulasei carterul cu blocul cilindrilor şi carterul motorului cu

şuruburi scurte

2.2 Elemente de etanşare a cilindrilorEtanşarea cilindrului la partea superioară faţă de gazele arse se realizează cu garnitura de

chiulasă iar faţă de lichidul de răcire în partea inferioară cu garnituri a căror formă depinde de soluţia constructivă adoptată.Garnitura de chiulasă se deformează sub efectul de strângere a chiulasei, în timpul arderii când presiunea gazelor tinde să îndepărteze chiulasa, materialul garniturii trebuie să posede o elasticitate suficientă pentru a urmării deplasarea chiulasei şi, să nu se compromită etanşarea. Temperaturile

20

Page 17: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

înalte cu care vine în contact garnitura de chiulasă nu trebuie să afecteze rezistenţa şi elasticitatea materialului.

În funcţie de materialul din care se confecţionează garnitura de chiulasă acesta poate fi: metalopastică, plastică sau metalică.

Garnitura metaloplastică este constituită dintr-o foaie de azbest armată cu o ţesătură din fire metalice sau o placă (inimă) din cupru sau oţel cu conţinut scăzut de carbon. Protecţia garniturii contra gazelor arse se realizează prin bordurare cu tablă din cupru sau aluminiu. La unele garnituri se bordurează şi orificiile de trecere ale lichidului de răcire. Tabla de bordurare a orificiilor depăşeşte nivelul materialului garniturii cu 0,10…0,15 [mm] (fig.2.8).

Garnitura plastică se realizează din foi de azbest grafitat sau din cauciuc siliconic.Garniturile din azbest grafitat au o bună adaptabilitate la suprafeţele de etanşare. Orificiile acestor garnituri se bordurează cu tablă cositorită.

La motoarele cu chiulase individuale etanşarea poate fi realizată cu ajutorul unui inel profilat din cauciuc siliconic plasat într-un canal executat în cămaşa cilindrului (fig.6.10). În acest caz strângerea chiulasei se realizează direct pe gulerul cămăşii cilindrului, ceea ce conduce la eliminarea arderii garniturii de chiulasă.

În cazul motoarelor cu aprindere prin comprimare supraalimentate, datorită presiunilor din cilindru de valori mari garnitura de chiulasă este prevăzută în interiorul armăturii cu un inel de protecţie din oţel care este mai subţire decât garnitura în stare montată cu 0,05…0,15 [mm].

Fig.2.9.Bordurarea garniturii Fig.2.10.Inele de etanşare pentru fiecare cilindru

Fig.2.8. Garnitura metaloplastică

21

Page 18: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Orificiile garniturii pentru circulaţia uleiului şi lichidului de răcire se execută cu diametre mai mari cu 2…3[mm] faţă de cele din bloc sau chiulasă pentru a se elimina efectul de diafragmă la curgerea acestora. Orificiile pentru şuruburile (prezoanele) de chiulasă sunt cu 1…2 [mm] mai mari decât diametrul acestora.În cazul unor suprafeţe mari ale garniturii de chiulasă se execută decupări pentru a se realiza presiuni medii de strângere de 15…30 [N/mm2].

Fig.2.11.Etanşarea cămăşii cilindrului la partea inferioară a) inele de etanşare în cămaşă; b) inele de etanşare în bloc

Fig.2.12. Etanşarea cămăşii cilindrului cu sprijin la partea inferioară

La motoarele răcite cu aer, datorită faptului că se utilizează chiulase individuale se utilizează garnituri confecţionate din aluminiu sau cupru de formă inelară.Garniturile metalice se execută din tablă de oţel cu conţinut produs de carbon cu grosimi de 0,4…0,6 [mm], pe suprafaţa acesteia se trasează conturul orificiilor de etanşat din cauciuc siliconic cu înălţimea de 0,6…1,2 [mm] şi lăţime 1,5…3,0 [mm].Etanşarea faţă de lichidul de răcire se realizează cu inele din cauciuc montate fie în canale executate în cămaşe (fig.6.11) fie în bloc pentru cămăşile cu guler de sprijin la partea superioară,

22

Page 19: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig.2.13.Elemente constructive ale canalelorşi inelelor de etanşare

sau mediană şi cu garnituri din hârtie sau cupru la cămăşile cu sprijin la partea inferioară (fig.6.12). În construcţie se pot alege formele şi dimensiunile pentru canale şi inele prezentate în figura 2.13 şi tabelul 2.1.

Tabelul 2.1.Dimensiunile canalelor pentru inele de etanşare

DimensiuniDm [mm] d [mm] d după SAE120 3,00 2,62

100…150 4,00 3,53150 4,00…5,70 3,53…5,33

Inel O Lăţimea canalului Adâncimead [mm] Toleranţe b [mm] Toleranţe t [mm] Toleranţe

2,62 0,07 3,60 0,10 2,30 0,053,00 0,10 4,20 0,10 5,20 0,053,53 0,10 4,80 0,10 3,10 0,054,00 0,10 5,40 0,10 3,50 0,055,53 0,12 7,20 0,20 4,80 0,105,70 0,12 7,70 0,20 5,00 0,10

Presiunea [MPa] Duritatea 0Sh

până la 10 5510…20 65…70peste 20 80…85

Diametrul porţiunii cilindrice a cămăşii pe care se execută canalele de etanşare se execută cu 0,5…1,0 [mm] mai mic decât diametrul de centrare superior.

2.3 ChiulasaLa construcţia motorului cu ardere internă soluţia constructivă adoptată pentru chiulasă

depinde: de tipul motorului; tipul răcirii, forma camerei de ardere; numărul şi amplasarea supapelor şi a arborelui de distribuţie; numărul şi amplasarea canalelor de admisie şi evacuare; amplasarea bujiilor sau a injectoarelor, şi eventual de amplasarea unor dispozitive de uşurare a pornirii motorului.

2.3.1Chiulasa motorului răcit cu lichidLa motoarele pentru autoturisme şi autoutilitare se folosesc în general chiulase monobloc,

chiulasele individuale fiind utilizate la motoarele cu aprindere prin comprimare de mare putere şi la motoarele răcite cu aer.

La motoarele cu aprindere prin scânteie, solicitările mecanice fiind relativ mici, se adoptă soluţia cu chiulasa monobloc. Camerele de ardere cu largă răspândire datorită performanţelor

23

Page 20: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

energetice obţinute şi a nivelelor de noxe scăzut sunt: de tip pană (fig.2.14), în acoperiş (fig.2.15), sau semisferică (fig.2.16).

In cazul motoarelor cu aprindere prin comprimare pentru autoturisme se utilizează chiulase monobloc sau pentru un grup de cilindri. La motoare cu alezaje mari de 130 [mm] se utilizează chiulase individuale care au avantajul unor tensiuni termice mai reduse.

La motoarele cu injecţie directă chiulasele au o construcţie relativ simplă deoarece camerele de ardere sunt amplasate în pistoane (fig.2.17).

Utilizarea camerelor de ardere divizate complică construcţia chiulasei. Camerele de vârtej se realizează din două părţi: partea superioară se toarnă împreună cu chiulasa; partea inferioară se constituie ca o piesă separată confecţionată din oţel termorezistent sau material ceramic (fig.7.5).Camerele de preardere sunt realizate din oţel termorezistent, ca o piesă separată faţă de chiulasă (fig.7.6).

Construcţia chiulaselor la motoarele în patru timpi prezintă particularităţi comune indiferent de tip.

Fig.2.16. Camera de ardere de tip semisferic Fig.2.17. Cameră de vârtej

Fig.2.14. Camera de ardere tip pana Fig.2.15. Camera de ardere tip acoperiş

24

Page 21: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig.2.18 a. Camerã de ardere la MAC cu injecţie directã

Fig.2.18 b. Camerã de ardere la MAC cu injecţie directã

Fig.2.19. Chiulasa cu antecameră

Canalele de admisie trebuie să posede o geometrie şi un traseu care să asigure umplerea cât mai bună a cilindrilor cu încărcătură proaspătă, de asemenea să genereze şi să organizeze mişcarea încărcăturii din cilindru.

La construcţia canalelor de admisie se ţine seama de reducerea pierderilor gazodinamice, aceasta realizându-se printr-o secţiune variabilă descrescătoare spre poarta supapei, iar raza de curbură spre poarta supapei se adoptă 0,5…0,6 din diametrul talerului supapei.

La motoarele cu aprindere prin scânteie cu carburator canalele de admisie şi evacuare se dirijează pe aceiaşi parte a chiulasei pentru a favoriza vaporizarea combustibilului. În cazul injecţiei cu benzină şi la motoarele cu aprindere prin comprimare canalele de admisie se dirijează pe o parte, iar cele de evacuare pe cealaltă parte a chiulasei.

La construcţia cămăşii de apă se ţine seama că trebuie să se găsească acele soluţii constructive care să asigure răcirea pe o suprafaţă cât mai mare a camerei de ardere, canalului de evacuare, bosajelor ghidului supapei de evacuare, bujiei sau injectorului.

La nivelul chiulasei circuitul de răcire trebuie să fie simplu fără ramificaţii importante şi să asigure o viteză de-a lungul pereţilor de minim 15 [m/s].

La construcţia chiulasei trebuie să se ţină seama de asigurarea rigidităţii acesteia în acest scop, la adoptarea peretelui de aşezare cu blocul cilindrilor se au în vedere valori de (0,08…0,10)D iar pentru ceilalţi pereţi de 5…7 [mm], luând în considerare ca element principal valoarea dimensională a alezajului.

25

Page 22: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Schimbul de gaze prezintă pentru motor o importanţă deosebită, iar etanşarea supapelor un aspect particular, la chiulasele la care scaunul supapei se prelucrează direct, grosimea peretelui este de (0,08…0,10)dc (dc - diametrul canalului de admisie şi poarta supapei) iar înălţimea adoptată trebuie să se încadreze în limitele (0,22…0,25)dc.

La chiulasele confecţionate din fontă cenuşie scaunele amovibile se utilizează numai pentru supapele de evacuare. Scaunele se montează cu o strângere mică pentru a asigura reparabilitatea chiulasei (0,045…0,115 [mm]).

La chiulasele realizate din aliaje de aluminiu se prevăd în mod obligatoriu scaune de supapă din material termorezistent la ambele supape. Pentru construcţia ghidului supapei de admisie şi evacuare trebuie să se respecte condiţia de ghidare şi de răcire a tijei supapei, în acest sens, lungimea ghidului se adoptă de peste şapte ori mai mare decât valoarea diametrului tijei supapei.

Cunoscând faptul că ghidul supapelor se montează prin presare, ajustajul adoptat se situează în limitele (0,003…0,050)diametrul exterior al ghidului.Având în vedere condiţiile grele de ungere, jocul dintre tija supapei şi ghid se adoptă între (0,005…0,010)dts (dts - diametrul tijei supapei) pentru supapa de admisie şi (0,008…0,120)d ts

pentru supapa de evacuare.Grosimea peretelui chiulasei pentru montajul ghidului supapei se prevede la 2,5…4,0

[mm].

2.4 Pistonul

2.4.1 Funcţiunile pistonuluiPistonul este reperul mecanismului motor, care îndeplineşte următoarele funcţii:- transmite bielei, prin intermediul bolţului, forţa de presiune a gazelor;- transmite cilindrului reacţiunea normală, produsă de bielă;- etanşează, împreună cu segmenţii, camera de ardere;- evacuează o parte din căldura degajată în procesul de ardere;- contribuie la dirijarea gazelor în cilindru;- are rolul de a asigura distribuţia amestecului gazos, în cazul motorului în doi timpi;- în cazul motorului cu aprindere prin comprimare, poate influenţa favorabil randamentul arderii prin participarea sa la procesul de formare a amestecului;- conţine, parţial sau integral, camera de ardere;- împreună cu segmenţii şi peretele cilindrului controlează grosimea filmului de ulei şi deci consumul de ulei.

Fig.2.21. Elementele dimensionale ale mecanismului motor

26

Page 23: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

fig. 2.20.Elementele functionale ale mecanismului motor1-camera de ardere;2-capul pistonului3-bosajele pentru bolt;4-fusta5-insertiile din otel sau fonta;6-boltul;7-sigurantele boltului;8-segmentii

Principalele repere dimensionale ale acestui ansamblu sunt prezentate în figura 2.21. unde:D- diametrul cilindrului;Hk - distanţa de la axa bolţului la partea superioară a capului pistonului;L - lungimea bielei;R - raza manivelei;S - cursa pistonului (S=2R);Hz - distanţa de la axa arborelui cotit la suprafaţa frontală a blocului cilindrilor;H - înălţimea pistonului;Hko -înălţimea de comprimare;Hs - înălţimea fustei pistonului;Hso - distanţa de la axa bolţului la marginea inferioară a canalului segmentului de ungere;Hsu - distanţa de la marginea inferioară a fustei pistonului la axa bolţului;DB - diametrul exterior al bolţului;A - distanţa dintre bosajele alezajelor pentru bolţ;B - lăţimea piciorului bielei;SB - distanţa de la fundul pistonului la muchia superioară a canalului segmentului de foc;RG - raza exterioară a contragreutăţii;AZ -distanţa dintre axele cilindrilor.Parametrii dimensionali ai capului pistonului depind (fig.2.22.) de caracteristicile constructiv-funcţionale ale motorului, pe care urmează să-l echipeze.HRB - distanţa de la generatoarea alezajului pentru bolţ la marginea inferioară a canalului segmentului de ungere;HRF - înălţimea zonei "port-segmenţi";HFS - înălţimea de protecţie a segmentului de foc;HN - distanţa de la generatoarea alezajului pentru bolţ la fundul pistonului;SB - grosimea capului pistonului;HM - înălţimea camerei de ardere din capul pistonului.

27

Page 24: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Pentru dimensionarea pistonului se pot folosi informaţiile rezultate în urma prelucrărilor statistice (tabelul 8.1).Modul în care se repartizează masa pe diferitele elemente componente ale pistonului este prezentat în tabelul 2.2. şi figura 2.23.O evaluare a masei, în funcţie de diametrul pistonului se poate realiza pornind de la diagramele din figura 2.24.

Tabelul 2.2

Fig.2.22. Elementele dimensionale ale capului pistonului:a) piston pentru motor cu aprindere prin scânteie;b) piston pentru motor cu aprindere prin compresimare

Fig.2.23.Diagrame pentru

Caracteristica dimensională a

Motor cu aprindere prin

scânteie

Motor cu aprindere prin comprimare

pistonului injecţie directă injecţie indirectăHK/DDB/DA/D

HKO/DHS/DH/D

HFS/DSB/D

0,350…0,4500,235…0,2700,270…0,3400,200…0,2850,430…0,5200,640…0,8000,060…0,1200,080…0,100

0,49…0,530,29…0,350,26…0,370,30…0,340,52…0,570,82…0,900,10…0,180,15…0,20

0,63…0,750,35…0,400,33…0,370,34…0,370,63…0,810,98…1,160,15…0,220,14…0,17

Zona Parte din masa grupei piston [%]

Parte numai din masa pistonului

[%]1. Fundul pistonului

2. Zona port-segmenţi

3. Bosajele bolţului4. Fusta pistonului

5. Bolţul6. Inserţii

7. Siguranţele bolţului

8. Segmenţii

14172217212-7

19243024293-

10

28

Page 25: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

evaluarea maselor pistonului şi bolţului:a) piston pentru m.a.s.;b) piston pentru m.a.c. cu injecţie directă;c) piston pentru m.a.c. cu injecţie indirectă

2.4.2 Principii de bază ale construcţiei pistonului

2.4.2.1Capul pistonuluiPartea pistonului, care vine în contact cu gazele fierbinţi sub presiune, în timpul funcţionării motorului, este capul acestuia. Profilul lui depinde de tipul motorului, de dispunerea supapelor şi de arhitectura camerei de ardere.

a b c

Fig.2.24. Pistoane ale motoarelor cu aprindere prin scânteie: a) piston cu capul plat; b)piston cu capul concav; c) piston cu capul profilat.

La motoarele cu aprindere prin scânteie se utilizează, în mod frecvent, pistonul cu capul plat (fig.2.24,a.), datorită simplităţii constructive şi suprafeţei minime de schimb de căldură. Forma concava a capului pistonului (fig.2.24,b.) apropie camera de ardere de o semisferă. Pe de altă parte, forma bombată asigură o rezistenţă ridicată la solicitările mecanice, dar determină o majorare a suprafeţei de schimb de căldură. La motoarele convertibile m.a.s.- m.a.c., camera de ardere, poate fi realizată parţial în capul pistonului (fig.2.24 c.).

Pistoanele motoarelor cu aprindere prin comprimare, cu injecţie directă, au în cap o degajare (fig.2.25,a.) al cărui volum reprezintă 20...30% din cel al camerei de ardere. La

29

Page 26: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

motoarele cu injecţie directă capul este prevăzut cu o degajare, ce poate avea diferite forme (fig.2.25,b,c,d), în funcţie de particularităţile procedeului de formare a amestecului.

La motoarele cu aprindere prin comprimare, puternic solicitate termic, în capul pistonului se prevede o inserţie de fontă cenuşie sau austenitică cu coeficient de dilatare apropiat de cel al aluminiului (fig.2.26,a,b,c,d,).

a)

b) c)

d)

e)

f)

g)

30

Page 27: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

h)

i)

Fig.2.25. Pistoane ale motoarelor cu aprindere prin comprimare:a) -injecţie indirectă;b,c,d,e) -injecţie directă - formarea în volum a amestecului;f,g,h) -injecţie directă - distribuţia mixtă a amestecului;i) - injecţie directă - distribuţia peliculară a combustibilului.

Armarea marginii superioare a camerei de ardere înlătură neajunsurile pentru o durată limitată de funcţionare. După parcursuri de 300.000…400.000 [km] se constată apariţia de fisuri în inserţie şi desprinderea de bucăţi din aceasta. Materialul austenitic are o dilatare mai redusă ca a aliajului de aluminiu, dar se încălzeşte mult mai puternic. Datorită deformaţiilor remanente, după o funcţionare îndelungată, apare un volum gol între inserţie şi fundul pistonului.Alte dezavantaje cauzate de folosirea inserţiei sunt determinate de dificultatea amplasării unui canal de răcire într-o poziţie eficientă, precum şi de creşterea costurilor de fabricaţie şi a greutăţii pistonului.

Fig.2.26 Pistoane ale motoarelor cu aprindere prin comprimare cu inserţii de fontă în cap

Fig.2.27. Pistoane din:a) nitrură de siliciu; b) 1-aluminiu; 2-oţel;

31

Page 28: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

3-nitrură de siliciu;c) 4-nitrură de siliciu

2.4.2.2 Zona port-segmentiDurabilitatea, siguranţa în funcţionare şi economicitatea unui motor sunt influenţate de performanţele ansamblului piston-segmenţi.Necesitatea de reducere a volumului constructiv al motorului şi creşterea puterii, prin majorarea turaţiei, au impus pistoanele mai scurte şi mai uşoare (fig.2.27). Acestea sunt capabile să asigure:- jocuri mici între piston şi cilindru;- diminuarea cantităţii de gaze scăpate în carter;- ungerea satisfăcătoare a suprafeţelor în mişcare relativă şi un consum redus de ulei;- rezistenţe ridicate la solicitările mecanice şi termice.La reducerea înălţimii constructive a pistonului, trebuie avut în vedere faptul că temperatura în zona canalului segmentului nu poate depăşi 480 K, când se folosesc uleiuri normale, şi 510 K când se utilizează uleiuri înalt aditivate.Lungimea zonei port-segmenţi este determinată de numărul segmenţilor necesari pentru a asigura o bună etanşare a camerei de ardere şi un consum redus de ulei. Opinia specialiştilor este aceea că exigenţele funcţionale pot fi asigurate de trei segmenţi (doi de comprimare şi unul de ungere).Pentru a împiedica orientarea fluxului de căldură, de la capul pistonului către primul segment, canalul segmentului de foc se plasează sub nivelul fundului pistonului (2.28,a). În acelaşi scop, se racordează larg, la interior, regiunea port-segment cu fundul pistonului (fig.2.28,b).Deoarece materialul din dreptul canalului primului segment îşi pierde mai uşor duritatea şi suportă atacul agenţilor corosivi, o soluţie eficientă de protejare a lui este cea a utilizării unei inserţii de fontă, de forma unui inel (fig.2.28,c), sau a unui disc inelar din oţel (fig.2.28,d).Evaluarea temperaturii inserţiei port-segment din fontă austenitică, şi a regiunii imediat învecinate din piston, arată că aceasta, în zona canalului segmentului, este cu aproxinmativ 10 K mai redusă ca cea a materialului de bază.Suprafaţa frontală a inelului port-segment este retrasă faţă de cea a pistonului, pentru a evita contactul acestuia cu peretele cilindrului şi din condiţii tehnice de prelucrare. Pentru diminuarea scăpării de gaze muchia inferioară a canalului trebuie executată ascuţit (execuţiile 2 şi 3 fig.2.29.).O altă soluţie pentru reducerea gazelor scăpate este aceea a micşorării jocului funcţional în zona segmenţilor. Astfel, prin diminuarea jocului de la 0,35 mm la 0,30 mm cantitatea de gaze scăpate poate fi redusă cu aproximativ 30% (fig.2.30.).

32

Page 29: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig.2.28. Particularităţile constructive ale capului pistonului

Fig.2.29. a) Soluţii constructive ale inserţiei segmentului de foc;b) Influenţa inserţiei asupra scăpărilor de gaze din carterul motorului

Fig.2.30. Influenta jocului dintre capul pistonului şi cilindru asupra scăpării de gaze

2.4.2.3 Fundul pistonuluiFundul pistonului este solicitat mecanic şi termic de gazele aflate sub presiune şi la

temperatură ridicată.Pentru a controla temperatura în zona canalului primului segment de comprimare pistoanele, supuse unei solicitări termice înalte, sunt concepute cu o cavitate de răcire, prin care circulă ulei. Aceasta, în general, nu contribuie la diminuarea tensiunilor termice, deoarece în vecinătatea ei se măreşte gradientul de temperatură. De aceea, este necesar să se optimizeze forma şi poziţia sa.

Evaluarea tensiunilor termice a arătat că:- Odată cu creşterea grosimii fundului pistonului, tensiunile termice se majorează. De aceea, fundul trebuie să se dimensioneze din condiţia de a rezista forţelor datorate presiunii gazelor.- În cavitatea de răcire pot apare tensiuni înalte de margine, dacă grosimea peretelui dintre aceasta şi camera de ardere este prea mică. Valoarea de referinţă este, în acest caz, aproximativ 7% din diametrul pistonului.În cazul în care cavitatea camerei de ardere este foarte adâncă, marginea superioară a acesteia poate fi supusă la solicitări critice. Datorită scurgerii accelerate a gazului, transferul de căldură, în această zonă, este mare, dar evacuarea sa este stânjenită, îndeosebi la unghiuri mici de deschidere a cavităţii. Astfel se majorează temperatura muchiei superioare a camerei de ardere, fapt ce determină o solicitare supraelastică a acesteia (fig.2.31). La răcire, prin modificarea sarcinii sau oprirea motorului, apar tensiuni de întindere. Dacă acest proces se repetă de multe ori, aşa cum se întâmplă al motoarele de autovehicule, pot să apară fisuri termice de oboseală.

Într-o măsură limitată, marginea camerei de ardere poate fi descărcată prin optimizare constructivă (rotunjirea muchiilor şi a buzunarelor supapelor). Din partea materialului, o importantă influenţă o exercită dilatările termice. Cercetările comparative au atestat avantajele aliajului eutectic faţă de cel hipereutectic şi superioaritatea celui presat faţă de cel turnat.

33

Page 30: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Pentru a elimina dezavantajele menţionate s-au aplicat, pe capul pistonului, cu ajutorul jetului de plasmă, straturi metalice sau metaloceramice. În acest caz au apărut două probleme:- depunerea stratului este dificilă în zona muchiilor;- aderenţa este insuficientă pentru anumite sorturi de materiale ceramice.

2.4.2.4 Bosajele alezajelor pentru bolt

Datorită înălţimii mici de comprimare şi cavităţii camerei de ardere pistoanele motoarelor de autovehicule au spaţiul interior redus. Astfel, distanţa dintre bolţ şi fundul pistonului, denumită şi lungime de dilatare, este prea mică pentru a permite execuţia unui bosaj elastic, care să se sprijine prin nervuri, deoarece razele de racordare devin prea mici, iar concentratorii de tensiuni mari (fig.2.32,a). De aceea, pistoanele motoarelor pentru autovehicule se execută cu bosaje cu sprijin masiv. Sprijinul masiv asigură o rigiditate înaltă şi evită deformarea sub acţionarea forţelor de presiune a gazelor (2.32,b).

Pentru diminuarea deformaţiilor pistonului, se caută soluţii care să permită realizarea unei distanţe cât mai mici între bosaje. La bolţ se poate obţine o îmbunătăţire prin mărirea diametrului său exterior.

Majorarea diametrului bolţului nu este întotdeauna posibilă. În acest caz, realizarea unei biele cu piciorul teşit şi a unui bosaj trapezoidal, reprezită o soluţie interesantă şi de efect (fig.2.33). Prin această construcţie se măresc suprafeţele portante ale lagărelor şi se reduce încovoierea bolţului

Fig.2.32. Tensiunile care apar în bosajele alezajelor pentru bolţ la sprijin: a) rigid; b)

elastic.

Fig.2.33. Piston cu bosaje trapezoidale

2.5.Mecanismul de distribuţie

Fig.2.31. Influenţa formei camerei de ardere asupra distribuţiei câmpului termic în capul pistonului

34

Page 31: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Mecanismul de distribuţie este alcătuit din trei parti:

1) Mecanismul care comanda deschiderea si inchiderea periodica a orificiilor de admisie si evacuare a cilindrilor;2) Colectorul de gaze care distribuie si transporta gazele proaspete intre cilindrii motorului si colecteaza gazele de ardere din cilindrii, transportandu-le in atmosfera;3) Amortizorul de zgomot.

De obicei, ultimele doua parti se trateaza la instalatia de alimentare.

Sub aspect functional organele componente ale mecanismului de distributie se impart in 2 grupe:

1) Grupa supapei, cuprinzand supapa, ghidul supapei, arcurile si piesele de fixare;2) Grupa organelor de actionare a supapei, cuprinzand arborele cu came, tachetul, tija

impingatoare si culbutorul;

Se disting trei procedee de comandă a închiderii şi deschiderii orificiilor de admisie şi evacuare:- Distributie prin supape (motoare in 4 timpi);- Distributie prin sertare;- Distributie prin lumini (ferestre).

Tipurile mecanismului de distributie prin supape:Dupa tipul motorului, distributia poate fi pentru motoare in patru si doi timpi. Motoarele

in patru timpi utilizeaza mecanismul de distributie cu supape. Cele in doi timpi, in general, nu au supape, ci ferestre in cilindri, care sunt deschise si inchise prin deplasarea pistonului de o forma speciala (cu deflector)-este asa-zisa distributie prin lumini.

Unele motoare in doi timpi, in special cele cu aprindere prin compresie au numai supape de admisie sau numai de evacuare.

Dupa pozitia supapelor, motoarele in patru timpi pot avea mecanisme de distributie cu:

Fig.2.34.a Mecanism de distributie cu supape laterale

Fig. 2.34 Mecanism de distributie cu supape in chiulasa

- supape laterale (fig.2.34, a) la care supapele sunt plasate in blocul motor; sistemul nu se mai foloseste avand multiple dezavantaje;

35

Page 32: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

- supape in cap (fig.2.34, b, c) unde supapele sunt montate in chiulasa deasupra pistonului;

- mixt (Rover), supapele fiind montate in bloc si in chiulasa.Arborele cu came se monteaza in carter sau pe chiulasa. De aceea, distributia din acest

punct de vedere este:- cu arbore cu came in carter - cel mai raspandit (motoarele D 795-05, D 2156 HMN 8,

ARO-240,DACIA etc.);- cu arbore cu came montat pe chiulasa,supapele fiind comandate prin culbutori (fig. 5.2,

c) (Lada 1200, Lada 1500, Fiat 1600, Mercedes-Benz, etc.). La acest sistem, supapele sunt asezate inclinat, ceea ce micsoreaza uzura capetelor lor, iar la tipurile la care se folosesc culbutori

Fig. 2.34 b Mecanism de distributie cu supape:1-comanda distributiei; 2-arbore cu came;3-tachet 4-arc supapa; 5-supapa; 6-camera de ardere7-piston; 8-biela; 9-tijaimpingatoare;10-culbutor11-surub reglaj; 12-arc culbutor; 13-lant distibutie14-roti dintate lant distributie; 15-intinzator lant

cu role se micsoreaza mult uzura; arborele cu came este antrenat de arborele cotit printr-un lant dublu, cu intinzator (fig. 5.1, b);

- cu arbore cu came pe chiulasa, ce comanda direct supapele (prin traversa sau langheta), sistem simplu dar care necesita o buna etansare a contactului supapa-ghid pentru a evita patrunderea uleiului in camera de ardere (deci consum marit, cocsare de segmenti, gomarea supapelor, sau ancrasarea bujiilor).

La PMI exista un moment in care supapele de admisie si evacuare sunt deschise, cu acelasi unghi, numit incrucisarea(suprapunerea) supapelor. Efectele acestui fenomen are urmari pozitive ca: imbunatatirea umplerii camerei de ardere, racirea zonelor calde, atenarea efectului detonatiilor, scaderea cnsumului de combustibil, cresterea puterii motorului.

Din particularitatile constructive a mecanismului de distributie a gazelor (MDG) pentru motoarele cu aprindere prin scintee si cu aprindere prin comprimare putem evidentia urmatoarele:

- in cazul comenzii distributiei cu roti dintate la MAC, roata dintata intermediara 3 antreneaza, pe langa roata arborelui cu came 2, si pe cea a pompei de injectie 4(fig. 2.35).

36

Page 33: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig. 2.35 Comanda distributiei

1-pinion arbore cotit; 2-roata dintata arbore cu came(condusa);

3-roata dintata intermediara; 4-roata dintata pompa injectie;

- la MAS mecanismele de distributie pot fi cu supape laterale, in cap sau mixte, in timp ce la MAC pot fi utilizate doar MDG cu supapele in cap.

- la MAS arborele cu came mai are in afara pinionului de antrenare a pompei de ulei si a ruptorului-distribuitor, un excentric de comanda a pompei de combustibil.

3. Functionarea si constructia motoarelor cu ardere interna

3.1.Motoare cu pistonul in miscare rectilinie alternativa3.1.1Ciclul de funcţionare al motorului cu aprindere prin scânteie în patru timpiProcesele care se desfăşoară în cilindrul motorului în timpul celor patru curse sunt: admisia, compresia, arderea şi destinderea, evacuarea (fig. 3.1).

Admisia. Pistonul se deplasează din PMI în PME, supapa de admisie este deschisă, în cilindru se creează o depresiune, datorită căreia în el pătrunde amestecul carburant, care se amestecă cu gazele de ardere rămase în cilindru la cursa precedentă şi formează amestecul util. La sfârşitul admisiei temperatura amestecului constituie cca. 100..130°C, iar depresiunea aproximativ 0,07...0,09 MPa (0,7...0,9 bar)

Compresia. Pistonul se deplasează din PME spre PMI, ambele supape sunt închise, amestecul carburant util este comprimat şi temperatura lui se măreşte. Datorită acestui fapt se intensifică evaporarea şi amestecarea benzinei cu aer. La sfârşitul timpului de compresie presiunea în cilindru atinge 0,8...1,2 MPa (8...12 bar), temperatura amestecului –280..480°C.

Arderea şi destinderea(timpul util). Amestecul carburant se aprinde în cilindru de la scânteia electrică a bujiei şi arde în decurs de 0,001..0,002 s, degajând o cantitate mare de căldură. Ambele supape sunt închise. Temperatura la sfârşitul arderii depăşeşte 2000°C, iar presiunea 3,5...4,5 MPa (35..45 bar). Sub acţiunea forţei de presiune a gazelor pistonul se deplasează spre

37

Page 34: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

PME, rotind prin intermediul bielei arborele cotit. La destindere energia termică se transformă în energie mecanică. La sfârşitul destinderii temperatura în cilindru se reduce până la 800..1100°C, iar presiunea scade la 0,3...0,4 MPa (3...4 bar).

Evacuarea. Supapa de evacuare este deschisă. Pistonul se deplasează spre PMI şi curăţă cilindru de gazele arse, evacuându-le în mediul ambiant. La sfârşitul timpului de evacuare presiunea scade până la 0,105...0,115 MPa (1,05..1,15) bar, iar temperatura se micşorează până la 300..400°C.Timpul util este timpul fundamental, restul timpurilor sunt auxiliare. Motorul monocilindric nu funcţionează uniform. Pentru rotirea uniformă a arborelui cotit, motoarele pentru automobile se confecţionează cu mai mulţi cilindri.

Fig. 3.1.1 Schema ciclului de funcţionare al motorului cu aprindere prin scânteie în patru timpi:a-admisae; b-compresia; c-arderea şi destinderea; d-evacuarea;1-arbore cotit; 2-arbore came; 3-piston; 4-cilindru; 5-colectorul admisie; 10-colectorul de evacuare; 11-biela.

3.1.2.Ciclul de funcţionare al motorului cu aprindere prin compresie în patru timpiCiclul de funcţionare al motorului cu aprindere prin compresie în patru timpi considerabil se deosebeşte de ciclul motorului cu aprindere prin scânteie. În cilindru pătrunde aer, dar nu amestec carburant. Aerul este comprimat cu un grad mai majorat. Ca urmare considerabil îşi măreşte temperatura şi presiunea. La sfârşitul timpului de compresie în aerul supraîncălzit din injector este pulverizată motorina care în contact cu aerul se autoaprinde. Schema funcţionării motorului în patru timpi cu aprindere prin compresie MAC se reprezintă în fig. 3.1.2.

38

Page 35: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig. 3.1.2. Schema ciclului de funcţionare al motorului cu aprinderea prin compresie în patru timpi:a-admisia aerului, b-compresia aerului; c-arderea şi destinderea; d-evacuarea.1-cilindru; 2-pompa injecţiei; 3-piston; 4-injector; 5-supapa admisie; 6-supapa evacuare.

Admisia. Cilindrul se umple cu aer la deplasarea pistonului 3 din PMI spre PME. În cilindru se creează depresiune. Supapa de admisie 5 este deschisă şi în cilindru pătrunde aerul filtrat. Depresiunea în cilindru constituie 0,08...0,09 MPa (0,8..0,9 bar), iar temperatura 50o...80oC.

Compresia. Pistonul se deplasează din PME spre PMI, supapele de admisie şi evacuare sunt închise. Volumul aerului se micşorează iar presiunea şi temperatura se ridică. Gradul de compresie la motoarele MAC atinge 13..23. La sfârşitul timpului de compresie presiunea în cilindru atinge 4,0...5,0 MPa (40..50 bar), iar temperatura 600...700oC. Pentru funcţionarea normală a motorului temperatura aerului comprimat trebuie să fie mai mare ca temperatura de autoaprindere a carburantului. Arderea şi destinderea. Ambele supape sunt închise. Când pistonul se apropie de PMI se pulverizează din injector carburantul dispersat sub presiunea înaltă 13,0...18,5 MPa (130..185 bar) a pompei de injecţie. Carburantul se amestecă cu aerul comprimat şi foarte încălzit, se autoaprinde. O parte de carburant arde la deplasarea pistonului spre PMI la sfârşitul timpului de compresie iar altă parte la deplasarea pistonului spre PME la începutul timpului de destindere. Gazele formate la arderea amestecului majorează presiunea în cilindru 6,0...8,0 MPa (60..80 bar), iar temperatura până la 1800..2000°C. Gazele destinse apasă pistonul 3, care se deplasează de la PMI spre PME executând timpul util. Compresia. Pistonul se deplasează din PME spre PMI, supapele de admisie şi evacuare sunt închise. Volumul aerului se micşorează iar presiunea şi temperatura se ridică. Gradul de compresie la motoarele MAC atinge 13..23. La sfârşitul timpului de compresie presiunea în cilindru atinge 4,0...5,0 MPa (40..50 bar), iar temperatura 600...700oC. Pentru funcţionarea normală a motorului temperatura aerului comprimat trebuie să fie mai mare ca temperatura de aut.

39

Page 36: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Evacuarea. Pistonul 3 se deplasează din PME spre PMI şi prin supapa de evacuare 6 deschisă evacuă gazele din cilindru. Presiunea şi temperatura la sfârşitul timpului de evacuare corespunzător ating 0,11...0,12 MPa (1,1..1,2 bar) şi 600..700°C.

3.1.3.Funcţionarea motoarelor policilindrice Motorul cu patru cilindri în rând. Pentru a asigura uniformitatea funcţionării motorului cu patru cilindri cursa utilă în diferiţi cilindri trebuie să se producă la unghiuri de rotaţie egale ale arborelui cotit. Pentru a determina valorile unghiului la care se produc aceeaşi timpi în cilindru trebuie de împărţit 720°la numărul de cilindri. La motorul cu patru cilindri cursa se produce peste 720:4=180°. La fiecare două rotaţii ale arborelui cotit se produc patru timpi de admisie, patru de compresie, patru de ardere şi destindere şi patru de evacuare. La motoarele cu patru cilindri (fig.3.1.3) fusurile manetoane sunt amplasate în perechi: 1cu 4 şi 2cu3 sub un unghi de 180°. Concordanţa timpurilor care se efectuează în acelaşi timp în diferiţi cilindri la motoarele cu succesiunea 1-3-4-2 .

Fig.3.1.3. Schema funcţionării motorului în patru timpi cu patru cilindri în rănd

Motorul cu şase cilindri în rând. Aceeaşi timpi se produc la întoarcerea arborelui cotit la 120°.. Fusurile manetoane ale arborelui cotit sunt amplasate câte două:1 ş i6; 2 şi 5 şi 3 şi 4(fig.2.1.4.) sub un unghi de 120°. Succesiunea motorului cu şase cilindri: 1-5-3-6-2-4 .

Fig. 3.1.4 Schema funcţionării motorului în patru timpi cu şase cilindri în rând.

Motorul cu opt cilindri în V. Cilindrii motorului sunt amplasaţi sub unghiul de 90°(fig.3.1.4). Fusurile manetoane sunt dispuse sub unghiul de 90° unul faţă de altul a câte două: 1şi 5; 2 şi 6; 4 şi 8; 3 şi 7. Succesiunea de funcţionare este:1-5-4-2-6-3-7-8. autoaprindere a carburantului.

40

Page 37: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig.3.1.4 Schema funcţionării motorului în patru timpi cu opt cilindri în V.

3.2 Motor cu piston in miscare de rotatie.Schema de functionare

3.2.1Motorul rotativ Wankel. Motorul rotativ este un motor obisnuit, exact ca cel de pe orice masina, dar constructia si

functionarea lui este complet diferita de cea a motorului conventional. Intr-un motor cu piston, acelasi volum (cilindrul), face pe rand 4 operatii diferite: admisia, compresia, aprinderea si evacuarea. Intr-un motor rotativ, toate aceste operatii sunt facute in paralel, fiecare in camere ei, datorita variatiei de volum a camerei, determinata de rotirea rotorului.

Exact ca un motor cu piston, motorul rotativ foloseste puterea dezvoltata de arderea amestecului aer-combustibil. Intr-un motor cu piston, presiunea dezvoltata de arderea combustibilului, forteaza miscarea oscilatorie a pistonului, care este transformata in miscare de rotatie de arborele cotit. La motorul rotativ, presiunea de combustie, este dezvoltata intre camera, intre rotor si peretele cilindrului, determinand rotirea acestuia. Rotorul urmeaza o cale ce seamana cu ceva creat cu un spirograf. Aceasta traiectorie ii permite rotorului sa mentina un contact permanent cu peretii cilindrului, creand 3 camere separate, al caror volum se modifica in timpul unei rotatii complete a motorului. Aceasta modificare de volum, aduce aer si combustibil in motor, il comprima, utilizeaza energia gazelor si in final le evacueaza. Motorul rotativ, are de asemenea nevoie de un sistem de alimentare si de unul de aprindere. Rotorul - are 3 fete convexe(fig 3.2.1), fiecare din ele comportandu-se ca un piston. Fiecare fata a rotorului, are o adancitura pentru a mari "cilindreea" motorului, permitand mai mult spatiu pentru amestecul aer-combustibil. La varful (marginea) fiecarei fete, o placuta de metal izoleaza camerele formate de rotor intre ele. Aceasta placuta poate fi considerata a fi corespondentul segmentilor de la motorul cu piston. De asemenea exista inele de otel de fiecare parte a rotorului, pentru a sigila marginile camerei de ardere. Rotorul are la interior o parte dintata. Acesti dinti se angreneaza cu dintii de pe arborele fixat in cilindru. Acesti dinti determina traiectoria si directia rotorului. La trei rotatii ale arborelui de iesire, rotorul se roteste o singura data.

Fig 3.2.1. Rotorul

41

Page 38: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Cilindrul (fig 3.2.2) - Forma cilindrului este oarecum ovala (de fapt este epitrochoid). Aceasta forma a fost proiectata astfel incat cele 3 margini ale rotorului sa fie in contact permanent cu cilindrul formand cele 3 camere etanse ale motorului. Orificiile de Admisie si Evacuare sunt dispuse in cilindru. Observati ca nu exista supape si ca aceste orificii comunica direct in evacuare/ admisie. Fiecare zona a cilindrului este dedicata unui singur proces al motorului. Cele 4 sectiuni sunt:-Admisie -Compresie -Ardere -Evacuare

Fig 3.2.2 Cilindrul

Principiu de functionare a motorului cu piston rotativ(fig 3.2.3.)

Fig. 3.2.3Admisia. Faza de admisie, incepe atunci cand capatul rotorului trece de galeria de

admisie. In momentul in care orificiul de admisie este inspre camera, volumul camerei este aproape minim. In miscarea sa rotorul trece de orificiul de evacuare, volumul camerei creste, tragand amestec de aer / combustibil in interiorul camerei.Cand varful rotorului trece de galeria de admisie, acea camera este izolata si incepe compresia. Compresia. Pe masura ce rotorul isi continua miscarea in carcasa, volumul camerei scade si amestecul aer/combustibil de comprima. In timpul stabilit fata rotorului ajunge in dreptul bujiilor, volumul camerei este din nou aproape de minim. In acest moment incepe combustia

42

Page 39: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Aprinderea .Cele mai multe motoare au doua bujii. Forma camerei de combustie este alungita, asa incat flacara s-ar "imprastia" prea incet daca ar doar o singura bujie. Cand apare scanteia, amestecul aer-combustibil se aprinde, crescand brusc presiunea si fortand rotorul sa se miste. Presiunea combustiei forteaza rotorul sa se invarteasca in directia in care creste volumul camerei. Gazele de ardere isi continua expansiunea, fortand rotorul sa se roteasca si generand putere, pana cand camera ajunge in dreptul galeriei de evacuare. Evacuarea . Imediat ce marginea rotorului a trecut de galeria de evacuare, presiunea din camera este evacuata din motor. Pe masura ce rotorul isi continua miscarea, volumul camerei se micsoreaza, fortand si gazele ramase sa paraseasca cilindrul. Cand volumul camerei este aproape de minim, marginea rotorului trece de galeria de evacuare, izoland-o si ciclul incepe din nou.De subliniat este ca fiecare din cele 3 camere formate de rotor lucreaza in paralel la o parte a ciclului. Intr-un ciclu complet, al motorului, vor fi 3 admisii, 3 compresii, 3 evacuari si cel mai important 3 combustii care vor dezvolta putere, dar cum unui ciclu complet ii corespund 3 rotatii ale arborelui de iesire , inseamna ca pentru fiecare explozie e o rotatie. Din acest punct de vedere randamentul motorului rotativ ar trebui sa fie superior celui in 4 timpi, cu piston, care pentru o cursa activa face 2 rotatii.

Avantaje : -Mai putine piese in miscare -Uniformitate -Mai lent Dezavantaje : -Mai greu de proiectat -Costurile de fabricare mai ridicate -Consumul de combustibil mai mare -Timpul de exploatare mai redus

3.3. Motorul cu turbina.Schema de functionare

Principiu de functionare          La motoarele cu ardere interna unde alimentarea aerului prin aspiratie la rotatii mari nu mai ajunge pentru a asigura o putere si mai mare al acestuia, se monteaza unul sau mai multe din aceste agregate. Grupul de turbosuflanta este montat în asa fel, încît gazele de evacuare care trec prin turbina, angreneaza aceasta, care poate sa ajunga la turatii de pina la 290.000 rpm (ex. al motorului turbodiesel la automobilului.Turbina fiind montata pe un ax comun cu turbina suflantei, aceasta fiind legata de conductele de admisie în asa fel, încît aerul de admisie este comprimat cu o presiune dorita în cilindrul motorului, în ciclul de admisie al acestuia. Constructia Grupul de turbosupraalimentare este compus din doua parti esentiale: corpul carcasei cu turbina de antrenare si carcasa cu turbina suflanta, de unde se deriveaza si denumirea agregatului în „turbo”. Gazele de evacuare antreneaza turbina care la rîndul iei, antreneaza suflanta. Suflanta aspira aerul curat din filtrul de aer si îl comprima spre cilindrul motor. Ambele turbine sunt pozitionate pe un ax comun care este montat într-o bucsa de alunecare uns cu ulei sub presiune, sau si rulmenti speciali.

43

Page 40: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Cand carcasa turbinei necesita o racire suplimentara, aceasta prin constructia de canale pentru racire, este legata la instalatia de racire al motorului. La fel si carcasa suflantei, la nevoie poate avea din constructie canale pentru lichidul de racire.În rare cazuri, pentru racirea grupului de turbosupraalimentare, acesta este partial sau chiar total inclus în carcase care sunt racite cu lichid.         Avantajul folosirii grupului de turbosupraalimentare este:• Cresterea puterii motorului fara a consuma putere mecanica, cum este de exemplu la motorul cu ardere interna cu turbocompresor. • Cresterea puterii unui motor mai mic mai usor, la aceeas putere ca la un motor cu mult mai mare. Dezavantajul folosirii turbinei turbosuflante este: • Prin marirea puteri motorului la aeeasi cilindree, deci mariind presiunea de ardere în cilindru, este nevoie de o adaptare constructiva a pistonului, boltului, bielei, arborelui cotit, blocului motor, cilindrului, chiulasa, roti dintate, sistemului de racire. etc..

• Unele firme constructoare de agregate de turbosupraalimentare recomanda, ca dupa un mers mai îndelungat la turatii mari ale motorului cînd turbina se poate înrosi din cauza temperaturei ridicate, înainte opriri motorului, acesta sa mai functioneze la turatii reduse, pentru ca agregatul sa nu ramîna fara ungere si racire. • La motoarele moderne cu turbina suflanta, în legatura cu acest agregat sunt adaugate piese de reglare, care si ele la rîndul lori sunt periclitate de defectare. • O parte din turbina facând parte din sistemul de ungere al motorului, la pornirea si accelerarea acestuia, în turbina formandu-se o sub presiune (vid), o parte din uleiul care unge axul turbinei este aspirat în camera de ardere. Se estimeaza, dupa intervalele de pornire / acelere brusca, ca consumul de ulei la aceste motoare este 20 - 40% din cauza agregatului de turbosuflanta.

Fig 3.3.1

3.4. Destinatia, constructia generala a mecanismului biela-manivela pentru motoarele in linie, in V, orizontale si opozite (boxer).

Mecanismul bielă-manivelă (numit şi mecanismul motor) transformă mişcarea de translaţie a pistonului, obţinută prin arderea amestecului carburant, în mişcare de rotaţie a arborelui cotit.

44

Page 41: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Părţile componente ale mecanismului bielă-manivelă sunt: Organele fixe: baia de ulei, blocul motor, chiulasă, cilindrii, garniturile băii de ulei şi a chiulasei. Organele mobile : pistonul cu segmenţii şi bolţul pistonului, biela, semicuzineţii lagărului de bielă , arborele cotit, volantul (fig.2.4.1).

Fig. 3.4.1 Organele mobile ale mecanismului bielă-manivela: a-motorul cu patru cilindri; b-motorul cu şase cilindri; 1-arbore cotit, 2-cuzineţii palieri; 3-semiinele de limitare axială arborelui cotit; 4-pană; 5-roată de lanţ, 6-roată de curea; 7-butic; 8-flanşă; 9-şurub de fixare a capacului de bielă; 10-rulmentul anterior al arborelui primar al cutiei de viteze; 11-coroana dinţată a volantului; 12-volantul automobilului cu cutie de viteze trepte; 13-volantul automobilului cu cutie de viteze automate; 14-cuzineţ capului mare al bilei; 15-bielă; 16-bucşa de bronz al capului mic al bielei; 17-bolţ de piston; 18 – inel limitare; 19 – piston ;20-segment răzuitor; 21-segment de compresie doi; 22-primul segment compresie.

45

Page 42: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig. 3.4.2. Scheme de poziţie a cilindrilor:a-verticali în linie; b-în linie înclinaţi; c-cu cilindrii orizontali; d- în V; e-cu cilindri opuşi

4. Alimentarea motoarelor cu ardere interna

Instalaţia de alimentare are rolul de a alimenta cilindrul cu combustibil şi aer necesar arderii şi de a evacua gazele arse. După modul de formare a amestecului carburant, acesta diferă:

- la MAS , amestecul se formează în exterior, din benzină şi aer(în carburator) şi continuă în timpul curselor de admisie şi compresie ;

-la MAC, amestecul se formează în interiorul cilindrului, la sfârşitul cursei de compresie a aerului, când se injectează motorina.O excepţie este cazul MAS cu injecţie de benzină, la care formarea amestecului de ardere poate să se realizeze atât în exterior cât şi în interior. Unele motoare pot folosi în locul combustibililor lichizi gaze lichefiate sau combustibili sintetici.

4.1 Constructia instalatiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin scanteie

Instalaţia de alimentare cuprinde ansamblul organelor necesare alimentării motorului cu amestec carburant format din benzină şi aer în proporţiile şi cantităţile cerute de regimul dc funcţionare.

lnstalaţia de alimentare (fig.4.1) se compune din: rezervor de combustibil, conducte, pompa de alimentare ,filtre decantoare de combustibil, carburator, filtru de aer şi sisteme de evacuare a gazelor arse.

Benzina aspirată din rezervorul 1 de către pompa cu membrana 4. prin conducta de legătura 3, fiind trecută şi prin filtrul decantor 2 (dacă instalaţia este dotată , este trimisă cu presiune prin filtrul de benzină la carburatorul 5, unde amestecul carburant împreună cu aerul aspirat prin filtrul de aer 6. Amestecul este distribuit prin colectorul de admisie 7 în interiorul cilindrilor supapele de admisie, în ordinea de funcţionare specifică fiecărui tip de motor. Gazele arse refulate prin

46

Page 43: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

supapele de evacuare sunt expulzate în atmosferă prin colectorul de evacuare 8, ţeava 9 şi tobele de eşapament 10 şi 11.

Fig. 4.1.1 Schema instalaţiei de alimentare la MAS1- rezervor de combustibil; 2- filtru decantor; 3 - conductă combustibil; 4 - pompa de alimentare;

5- carburator ; 6 - filtru de aer ; 7 - colector (galerie) de admisie;8 - colector (galerie) de evacuare; 9- ţeavă de evacuare;10 - tobă de eşapament (destindere); 11-

tobă de eşapament (amortizare); 12- indicator nivel combustibil

După cum am menţionat anterior, amestecul carburant se prepară în carburator. Pentru înţelegerea procesului de carburaţie, se foloseşte carburatorul elementar. Acesta funcţionează pe principiu pulverizării benzinei ce se scurge pe ţeava unui pulverizator sub influenţa depresiunii şi care se amestecă cu aerul formând amestecul carburant.

Părţile componente ale carburatorului elemental (fig.4.1.2) pot fi grupate în camera de nivel constant 1 şi camera de amestec 7 cu difuzorul 6 şi clape acceleraţie 8.

47

Page 44: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig. 4.1.2. Carburatorul elementar

Camera de nivel constant 1 este ca un rezervor cu rolul de a menţine constant nivelul benzinei în carburator, cu ajutorul plutitorului 2. Acesta este de o formă prismatică sau cilindrică, din tabla subţire de alamă sau din material plastic, gol în interior pentru a putea fi uşor şi a pluti deasupra benzinei, prevăzut cu o supapa - acul de închidere 3 - care limitează cantitatea de combustibil ce intră prin orificiul conductei 10 în camera de nivel constant.

La motor, carburatorul se montează, în general, cu camera de nivel constant în faţă pentru evitarea sărăcirii amestecului carburant la urcarea automobilului în rampă.

După modul de comunicare cu atmosfera, camera de nivel constant poate fi directă (neechilibrată) şi indirectă (echilibrată), legată printr-un tub cu racordul de intrare a aerului în carburator (orificiul 9).

Camera de amestec 7 foloseşte la amestecarea benzinei prin pulverizarca ei de către aer datorită depresiunii create de piston şi este aşezată între difuzorul 6 şi clapeta de admisie 8.

Difuzorul 6 este o piesă de formă tronconică, montată înaintea camerei de amestec (ajutaj divergent-convergent), care asigură depresiunea şi deci măreşte viteza aerului, pentru o pulverizare si vaporizare cât mai bună a benzinei. Unele carburatoare au în acest scop două sau chiar trei difuzoare.

Jiclorul 4 - de forma unui dop filetat are un orificiu calibrat prin care se scurge benzină din camera de nivel constant în cea de amestec. Unele jicloare calibrează trecerea aerului spre camera de amestec. Jiclorul este montat la capătul interior al unui tub portjiclor (jiclor înnecat) sau la capătul exterior al pulverizatorului 5: extremitatea capătului pulverizatorului depăşeşte camera de nivel constant cu 2-6 mm (înălţimea de gardă), pentru a nu permite scurgerea benzinei când

48

Page 45: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

motorul nu funcţionează sau la deplasarea în rampă. Viteza imprimată benzinei prin jiclor este de 3-6 m/s, iar cea a aerului prin difuzor este de 15-25 ori mai mare.

Jiclorul, după funcţia lui, poate fi: principal, compensator, de mers încet (ralanti), de repriză, sau de aer etc.

Clapeta de admisie (acceleraţie) 8, de forma unui disc de tablă este montată la ieşirea din camera de amestec şi face să varieze secţiunea de trecere spre cilindrii motorului 12, reglând prin aceasta cantitatea de amestec carburant.

Carburatorul se montează pe flanşa colectorului de admisie 11.

4.1.1 Carburatorul

Carburatoarele se clasifica:-după direcţia curentului de aer, în raport cu camera de amestec, in: carburatoare verticale

cu curent ascendent, carburatoare verticale cu curent descendent (inversate) şi carburatoare orizontale .Motoarele automobilelor moderne folosesc, în general, carburatoare inversate datorită avantajelor ce le prezintă.

-După procedeul de compensare a amestecului carburant ,in : carburatoare cu dispozitiv de mers normal cu jiglor compertor (de tip Zenith), carburatoare cu dispozitive mers normal cu frânare pneumatică (Solex. Weber etc.) , carburatoare cu dispozitiv de mers normal cu jiclor cu secţiune variabilă şi ac de dozare (Karter, Zenith-Stromberg. S.LJ. etc.).

-După numărul camerelor de amestec: cu o cameră de amestec (simple, utilizate, în general, pentru motoare până la şase cilindri, cu două camere de amestec (duble), pentru motoare până la şase cilindri, în V şi cu patru camere de amestec (cvadruple) pentru motoare cu opt cilindri în V de mare putere, sau pentru automobile de curse.

Carburatoarele de orice tip trebuie să răspundă următoarelor cerinţe impuse de funcţionarea motorului în regim variabil: pornire uşoară la orice temperature, mersul încet (ralantiul) la fel de bine la cald sau la rece. accelerări (reprize), prompte, amestec de putere maximă la apăsarea pedalei de acceleraţie până la capătul cursei, amestec carburant economic pentru regimul de funcţionare normal, repartizarea uniformă şi egală a amestecului carburant pentru toţi cilindrii, să nu aibă sensibilitate faţă de profilul drumului şi pentru automobile speciale să asigure deplasarea pe teren variat.

4.1.2 Rezervorul de combustibil

Rezervorul de combustibil 1 (fig. 4.1.3) foloseşte le înmagazinarea ueni cantităţi de combustibil (benzină sau motorină), asirugând un parcurs de 300- 600 km. Capacitatea este de 40-60 l pentru autoturisme şi 150-200 l pentru autocamioane (pentru motorină 500- 800l).

Se confecţionează din tablă de oţel, având pereţi despărţitori 2, pentru amortizarea şocurilor provocate de combustibil la viraje şi la denivelă-rile drumului. Uneori în conducta de alimentare 3, se găseşte o sită de filtrare. Conducta este astupată de un buşon special 4 prevăzut cu o supapă (dublă de aer) care pune rezervorul în legătură cu atmosfera (de vapori) împotriva suprapresiunii. De asemenea, rezervorul este, prevăzut cu racordul 6 de legătură cu pompa de alimentare şi un racord de retur 8 al surplusului de combuslibil. În interior este amplasat traductorul de nivel 5, iar în partea inferioară, un buşon de golire 7.

Rezervorul 1 poate avea diverse forme geometrice, de obicei paralelipipedic, după posibilitatea de amplasare pe automobil - lateral sau sub scaunul conducătorului auto.

49

Page 46: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig.4.1.3 Rezervorul de combustibil: 1 – corpul rezervorului; 2- pereţii despărţitori; 3 - conducta de alimentare; 4 - buşon; 5 -

traductor de nivel; 6- racord de legătura cu pompa de alimentare; 7 - buşon de golire; 8 — racord de retur al surplusului de combustibil.

4.1.3 Pompa de alimentare cu combustibil

Pompa de alimentare are rolul de a absorbi combuslibilul din rezervor şi de a-1 trimite pe conductele de legătură cu carburatorul (MAS) sau la bateria de filtre (MAC). Ea poate fi de tip cu diafragmă (Dacia 1310, D 797-05) (fig.3.4 ) sau cu piston (D 2156 HMN 8 (fig. 4.1.5).

Unele automobile folosesc pompe electrice de tip submersibil, montate în rezer-vor, sau nesubmersibile, montate pe conducta dintre rezervor şi filtru,în special pentru motoarele cu benzină, iar altele, pompe antrenate pneumatic

Pompa cu diafragmă (diafragmă) (fig.4.1.4) este de tip aspirorespingătoare şi se compune din: corpul 1 cu diafragma 3, arcul de acţionare 4, tija 5 şi mecanismul de comandă (pârghia 6, arcul de readucere 7 şi pârghia de amorsare manuală 8) şi capacul 2, care conţine camera de combustibil pentru amorsarea pompei, sita de filtrare, şi supapele de aspiraţie 9, şi evacuare 10. Pompa este pusă în funcţiune de excentricul 11 de pe arborele cu came.

50

Page 47: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig.4.1.4. Pompa de alimentare cu diafragmă:a- schemă; b- secţiune;

51

Page 48: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig. 4.1.5. Pompa cu piston tip FP/KS: a,b - compunere, c -cursa interme-diară; d - cursa de alimentare şi aspiraţie; 1 - arbore cu came; 2 - excentric; 3 - tachet cu galet; 5- cameră de compresie; 6 - canal de retur; 7 - piston; 8 - camera de aspiraţie; 9- prefiltru; 10 - supapă de aspiraţie; 11 - arcul pistonului; 12 - supapa de refulare; 13 - arcuri supape; 14 - corpul pompei; 15 - pompa amorsare; 16 - mâner.

Funcţionare: când excentricul 11 atacă pârghia 6, tija 5 trage membrana 3 în jos creând depresiune în camera de combustibil 2 şi deschide supapa de aspiraţie 9, absorbind benzina din rezervor; după ce excentricul s-a rotit, arcul 4 readuce membrana şi pârghia 6 în poziţia iniţială, refulâd combustibil prin supapa de refulare în circuit prin conducta de legătură la carburator (pentru MAS), sau la filtrele de combustibil (pentru D 797-05). Arcul membranei este tratat la o presiune de refulare de l,2 - l,5 bari.

Se montează pe blocul motor si este acţionată de excentricul de pe arborele cu came (Dacia ,D 797-05), sau direct la capătul arborelui cu came (OLTCIT, Renault).

Pompa cu piston (fig. 4.1.5) este folosită numai la MAC pentru alimentarea instalaţiei cu motorină. Ea se montează pe pompa de injecţie (şi este acţionată fie un excentric de pe arborele ei cu came), sau pe blocul motor.

Funcţionare: la acţionarea pistonului 7 de către excentricul de pe arborele cu came al pompei de injecţie, prin intermediul tachetului 3 şi tijei 4, au loc două procese:

- cursa intermediară : combustibilul (aspirat în cursa anterioară) este refulat în camera de compresie 5 (în spatele pistonului), prin supapa refulare 12;

- cursa de refulare-aspiraţie: la revenirea pistonului, sub acţiunea arcului tachetului (după trecerea excentricului), combustibilul din camera de compresie 5 este refulat spre filtru şi supapa 12 se închide; în camera de aspiraţie (în spatele pistonului) se aspiră o nouă cantitate de combustibil, prin supapa de admisie 10, ce se deschide datorită depresiunii. Filtrarea se face prin filtrul 9. Presiunea de lucru este intre 1,5-2 bar.

.

52

Page 49: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

4.1.4 Filtrele de combustibil si de aer

Filtrele de combustibil (fig. 4.1.6) reţin impurităţile din combustibil. Pentru MAS se foloseşte filtrul brut de decantare a benzinei, montat lângă rezervor, sau pentru filtrarea fină, un filtru pe conducta dintre pompa de alimentare şi carburator.

Fig 4.1.6. Filtre de combustibil pentru benzinăa - pentru benzină. b- pentru motorină (cu element de hârtie poroasă): c - pentru motorină

(cu pâslă) ; d- cu pompă de aerisire

- Filtrul de filtrare fină a benzinei (fig. 4.1.6) funcţionează astfel: benzina intră prin racordul 1 în corpul filtrului 2, din material plastic, trece prin orificiile exterioare ale elementului filtrant cu hârtie micronică 3, iese prin tubul perforat central şi este trimisă în carburator prin racordul 4 (impurităţile fiind în filtru).

- Filtrul de motorină folosit la MAC este sub forma unei baterii de două filtre înseriate, de aceeaşi construcţie, diferind doar cupa, care la primul filtru este din sticlă şi are rol de pahar decantor, iar la al doilea filtru este din tablă: primul filtru are rol de filtrare brută, deşi are acelaşi tip de element filtrant, în timp ce al doilea are rol de filtrare fină.

Motorina trimisă de la pompa de alimentare intră prin racordul capacului filtrului 1, trece prin elementul filtrant 2 din exterior spre interior, apoi prin tubul perforat central şi capac este condusă spre filtru fin, impurităţile grosiere şi apa decantându-se în cupa de sticlă 3. Elementele sunt asamblate între ele prin şuruburi de prindere 4.

În filtrul fin, circuitul este acelaşi, dar sunt reţinute impurităţile ce au trecut de primul filtru, iar de aici motorina este trimisă la pompa de injecţie. Bateria de filtre de tipul acesta este folosită la motorul D 797-05.

La motorul D 2156 MMN 8, se poate utiliza fie o baterie cu doua filtre, descrise mai sus, fie combinaţie dintr-un filtru de tipul filtrului grosier şi un filtru cu elementul filtrant 2 din paslă, închis într-un corp metalic. Fixarea filtrelor pe motor se face prin suportul 6, iar purjarea prin supapa 5.

La unele MAC de pe autocamioane se poate utiliza o baterie de două filtre filtre. Filtrul de motorină poate fi prevăzut cu pompa de amorsare 7 cu membrană, când pompa de injecţie rotativă este de tip Bosch (BMW, Mercedes etc.).

53

Page 50: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Filtrele de aer (fig. 4.1.7) folosesc la reţinerea particulelor de praf din aer.3. Ele, pot fi de tip uscat (având elementul filtrant din hârtie micronică, sită metalica, pâslă) , umede (cu baie de ulei), prin inerţie sau tip ciclon (separarea particulelor se face prin modificarea bruscă a direcţiei de mişcare a aerului) şi combinate.

- Filtrul de aer uscat utilizat la DACIA 1300 filtrează aerul admis în corpul 1,prin elementul filtrant, cu hârtie micronică pliată 2, închis de capacul 3, care apoi e trimis în carburator; la ultimele tipuri, are racord de preîncălzire, care aspiră aerul din jurul colectorului de evacuare.

- Filtrul combinat 2 (fig.4.1.7), folosit la motoarele D 797-05 şi D 2156 HMN 8, face ca aerul ce intră prin racordul 1 să treacă peste uleiul din carcasa inferioară 3, fixată prin clemele 6, unde sunt reţinute particulele de praf grosiere, apoi prin elemen-tul filtrant cu sita 4, unde sunt reţinute pe lângă restul impurităţilor din aer şi uleiul antrenat din carcasă şi apoi prin racordul de ieşire 5.

Fig 4.1.7. Filtre de aer

4.1.5 Amortizorul de zgomot

Amortizorul de zgomote (toba de eşapament) 1 (fig.4.1.8) preia gazele arse din colector la evacuare (prin ţeava de legătură), amortizând zgomotele, micşorând presiunea şi energia loc cinetică. Amortizorul de zgomote conduce gazele arse, venite din ţeava de eşapament prin tuburile perforate 2, peretele despărţitor perforat 3 şi pereţii despărţitori neperforaţi 4, alternând secţiunea mică cu cea mare, reducând zgomotele de evacuare. Unele tobe funcţionează pe principiul filtrelor acustice.

La unele automobile, se utilizează două tobe de eşapament legate în serie (Dacia1310). Ţeava de legătură dintre colectorul de evacuare şi toba de eşapament are diverse forme, adaptate după configuraţia platformei automobilului şi a distanţei dintre ele.Cele două tobe, au roluri diferite: prima de destrindere a gazelor arse şi cealaltă pentru amortizarea zgomotelor .

54

Page 51: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig. 4.1.8. Amortizor de zgomot (toba de esapament).

4.1.6 Circuitul de benzină-injectie

Circuitul de alimentare cu benzină serveşte la transferul benzinei din rezervor către injectoare.El se compune din următoarele elmente :

-Rezervor.-Sorb.-Pompă de benzină.-Filtru de benzină.-Regulatorul de presiune.-Rampa de injecţie.-Amortizorul de pulsaţii.-Injectoarele.

4.1.6.1Rezervorul

La sistemul rezervorului găsim :a.Legătura cu aerul prin canistra cu carbon activ,b.Dispozitivul de prea-plin,c.Dispozitivul anti depresiune,d.Protecţia la suprapresiune,e.Dispozitivul anti-golire la răsturnarea vehiculului.

55

Page 52: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

1

2

3

4

7

9

5

68

1

2

3

4

7

9

5

68

1 : Dispozitivul de prea-plin.2 : Supapă anti răsturnare.3 : Supape de siguranţă la presiune / depresiune.4 : Clapeta obturatoare.5 : Orificiu de restricţionare.

6 : Legătura cu atmosfera prin canistră.7 : Conductă anti-refulare la umplere.8 : Orificiu de evacuare a aerului în timpul umplerii.9 : Orificiu de umplere al rezervorului.

Dispozitivul de prea-plin.

Când vehiculul stă pe loc,bila ramâne pe scaunul ei, ţinând captiv un volum de aer în rezervor.Când vehiculul rulează, bila se deplasează, permitând astfel punerea în legătură a canistrei cu rezervorul.În cazul în care autovehiculul stă pe loc, dar cu motorul pornit iar presiune creşte în rezervor până ce bila se ridică de pe scaunul ei facând astfel legătura cu atmosfera.

.Supapa anti-răsturnare.

În cazul în care autovehiculul se răstoarnă, această supapă nu permite golirea rezervorului prin conducta ce duce la canistra de carbon activ.

Supapele de siguranţă la presiune/depresiune

În cazul obturării circuitului de reciclare a vaporilor de benzină din rezervor, aceste supape evită ca presiunea să crească în interiorul rezervorului ( acesta să se umfle) sau să scadă ca urmare a consumului de benzină ( rezervorul se strânge).

56

Page 53: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Clapeta obturatoare.

Evită ca vaporii de benzină din rezervor să ajungă la nivelul buşonului de umplere.

Orificiu de restricţionare.

Nu permite introducerea de benzină cu plumb sau de motorină în rezervor.

4.1.6.2 Pompa electrică de benzină.

Pompa de benzină are ca rol furnizarea carburantului sub presiune către injectoare sau către pompa de înaltă presiune în cazul injecţiei directe.

Debitul său este mult superior nevoilor motorului, prentu ca în zona injectoarelor să existe tot timpul benzină proaspătă şi în cantitate suficientă.Excesul de benzină se întoarce în rezervor prin intermediul regulatorului care ţine o presiune constantă în rampa de injecţie.Nu există nici un risc de explozie la nivelul pompei prentu că în interiorul pompei nu se poate forma un amestec inflamabil ( lipsă de oxigen).

Înainte, pompele de benzină erau fixate de şasiul autovehiculului. Acum, ele sunt imersate în rezervor şi sunt de cele mai multe ori fixate impreună cu joja de combustibil. Avantajul pompelor imersate este diminuarea zgomotului produs de elemntele de pompare.Alimentarea electrică a pompei se face prin intermediul unui releu şi este comandată de calculatorul de injecţie.

Pompa de benzină imersată.

1. Pompă electrică de benzină.2 .Placă suport.3 .Jojă de combustibil.4 .Sorb.

57

Page 54: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Această pompă devine o pompă de prealimentare ( sau de gavaj) în cazul injecţiei directe de benzină.

Configuraţiile posibile de montaj ale popei ar putea fi:-Joja cu pompa imersate.-Joja cu pompă şi regulator imersate.-Jojă cu pompă, regulator şi filtru imersate.

Principiu de funcţionare al pompei electrice de benzină

Pompa de benzină este de tipul multicelular cu rulouri antrenat de un motor electric.O supapă de securitate se deschide atunci când presiunea în interiorul pompei devine prea mare.La ieşire, o supapă anti-retur menţine presiunea în conducte pentru ceva timp.Aceasta evită dezamorsajul circuitului la oprirea motorului şi formarea bulelor de vapori în circuitul de alimentare atunci când temperatura carburantului devine prea mare.

1 Aspiraţia.2 Supapă de securitate.3 Pompă multicelulară cu rulouri.

4 Rotorul motorului electric.5 Supapă anti-retur.6 Refulare.

58

Page 55: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

4.1.6.3 Filtru de carburant.

1 Carcasa.2 Etanşare.3 Carcasa filtrului.4 Obturator.5 Nervură.6 Element filtrant din hârtie.7 Suport element filtrant.8 Sită.

Impurităţile conţinute de carburant pot împiedica buna funcţionare a injectoarelor şi a regulatorului de presiune.Pentru a curăţa carburantul de aceste impurităţi este montat un filtru în serie cu circuitul de benzină între pompă şi injectoare.

Poate fi echipat cu o sită care opreşte particulele de hârtie filtrantă care s-ar putea desprinde.De aceea este obligatorie respectarea sensului de montaj al filtrului.

4.1.6.4 Regulatorul de presiune .

Regulatorul exterior rezervorului

Regulatorul de presiune controlează debitul pe retur către rezervor pentru a obţine o presiune diferenţială constantă între amontele şi avalul injectorului.Regulatorul de presiune funcţioneză pe baza presiunii din colector.Rolul său este de a adapta presiunea carburantului în funcţie de presiunea din colectorul de admisie.

1 Admisia.2 Returul spre rezervor.3 Supapă.4 Membrană.5 Arc.6 Racord la colectorul de admisie.7 Presiune colector.

59

Page 56: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Regulatorul integrat în rezervor.

.Schema funcţională a unui circuit de benzină « fără retur »

1 Rezervor.2 Anasamblu pompă - jojă.3 Regulator de presiune.4 Filtru de benzină.5 Rampă injectoare.6 Injector.

Calculatoarele de injecţie care funcţionează cu un sistem de alimentare « fără retur » au suferit câteva modoficări faţă de cele cu regulator pe rampă, deoarece sistemul lucrează acum cu o presiune constantă de alimentare cu combustibil.

Acum dozajul se face prin controlul timpului de injecţie în funcţie de informaţia presiunii din colectorul de admisie.Influenţa presiunii din colector asupra injectoarelor se face prin intermediul calculatorului de injecţie.

4.1.6.5 Injectoarele electromagnetice.

Injectorul electromagnetic se compune dintr-un corp injector un ac şi un miez magnetic.Acest ansamblu este comprimat de un resort pe scaunul etanş al corpului injectorului.Acesta are o înfăşurare magnetică şi un ghid pentru acul injectorului.Comanda electrică provenită de la calculator creează un câmp magnetic în înfăşurare.Injectorul are un +DPC iar calculatorul trimite mase secvenţiale.Miezul magnetic atrage acul injectorului care se ridică de pe scaunul său,iar carburantul sub presiune poate trece.Atunci când comanda încetează, arcul readuce acul pe scaunul său iar circuitul se închide.

60

Page 57: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Timpul de deschidere al injectorului depinde de timpul de punere la masă dat de calculator.Există mai multe tipuri de injectoare.Pot varia rezistenţele lor, debitul, numărul de orificii, forma jetului în fucţie de aplicaţia pentru care au fost construite.

În funcţie de tipul de injecţie comanda poate fi:-Simultană (toate injectoarele sunt comandate în acelaşi timp)-Semi secvenţială (două câte două),-Secvenţială (unul câte unul)

Exemple de injectoare.Injector clasic.(ex. Siemens DEKA sau BOSCH)

1 Acul injectorului.2 Miez magnetic.3 Înfăşurare magnetică.4 Conexiune electrică.5 Filtru.

Injector înecat.(ex. Siemens DEKA II)

1 Conector.2 Inel toric de etanşare.3 Guler de menţinere a inelului toric.4 Sită.5 Corp metalic.6 Bobinaj.

Avantajul injectorului înecat este că elimină riscul de vapor-lock, deoarece capul injectorului este tot timpul alimentat cu combustibil proaspăt.Aceasta permite demarajul uşor la cald.

În cazul unei injecţii multipunct indirecte, fiecare cilindru dispune de un injector care este dispus în colectorul de admisie, şi care pulverizează benzina în amontele supapei de admisie.

Pentru injecţia directă, fiecare injector pulverizează injecţia direct în camera de ardere.Precauţii cu privire la circuitul de alimentare. Sistemele de injecţie benzină şi Diesel sunt foarte sensibile la poluare.Riscurile care apar datorită impurităţilor din combustibil sunt:

61

Page 58: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

-Distrugerea parţială sau totală a sistemului de injecţie,-Gripajul sau proasta etanşare a unui element.-Principiile de curăţenie trebuie aplicate de la filtrul de carburant până la injector.

4.2 Constructia instalatiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin compresie

Instalaţia de alimentare trebuie să asigure: dozarea cantităţii de combustibil pe ciclu în funcţie de sarcina motorului; crearea unei presiuni ridicate la injector, necesară pulverizării combustibilului în raport cu camera de ardere; pulverizarea combustibilului şi distribuţia acestuia în camera de ardere, potrivit cerinţelor de formare ale amestecului; declanşarea injecţiei combustibilului la un moment determinat pe ciclu, precum şi injectarea combustibilului, ce trebuie să se realizeze după un criteriu stabilit în mod uniform la toţi cilindri.

In funcţie de tipul pompei de injecţie, se utilizează două scheme ale instalaţiei de alimentare, cu mai multe variante impuse de posibilităţile componentelor acestora: cu pompă de injecţie în linie sau în V şi cu pompă de injecţie cu distribuitor rotativ.

Instalaţia de alimentare Diesel este formată din următoarele elemente comune pentru ambele scheme, fixate independent pe motor şi unite prin conducte.

Instalaţia de alimentare Diesel este compusă din următoarele elemente constructive:-pompă de injecţie, înzestrată cu regulator de turaţie;-pompă de alimentare de presiune joasă; -supapă de refulare, acţionată de motor;-injectoare, amplasate în chiulasa motorului câte unul pentru fiecare cilindru;-pulverizator, care dispune de unul sau mai multe orificii de pulverizare pentru formarea jeturilor de combustibil orientate în camera de ardere;-filtru de combustibil, care reţine impurităţile din combustibil, protejând de deteriorări sistemul de injecţie;

4.2.1 Pompa de injecţie

Pompa de injecţie trebuie să îndeplinească următoarele funcţii în instalaţia de alimentare:-să asigure alimentarea cilindrilor cu o cantitate de combustibil precis dozată în funcţie de sarcina motorului;-momentul începutului injecţiei să fie precis determinat şi variabil în funcţie de turaţie şi sarcină;-să asigure o lege optimă de debitare a combustibilului;-să asigure debitarea uniformă a combustibilului pe cilindri;-momentul de început şi sfârşit de injecţie să fie brusc.

Având în vedere satisfacerea acestor cerinţe, s-au propus diferite tipuri de pompe de injecţie care, în general, funcţionează pe principiul interacţiunii camă-piston.

Constructiv pompele de injecţie sunt realizate în două feluri:-cu element de pompă de injecţie (cu plonjoare);-cu distribuitor rotativ.

Pompele de injecţie cu element sunt realizate la rândul lor în două variante constructive:

62

Page 59: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

-cu elemente grupate într-un ansamblu formând un agregat;-cu elementul cuplat cu injectorul, formând un ansamblul numit pompă-injector;

Scheme de alimentare

Scheme de alimentare cu pompă de injecţie în linie in fig.4.2.1 sunt prezentate două scheme de alimentare cu combustibil. Diferenţa dintre aceste scheme constituie modul de dirijare a surplusului de combustibil al pompei de injecţie şi al injectoarelor spre rezervor. Surplusul de combustibil trece prin supapa 9 (fig.4.2.1, a sau fig.4.2.1, b), care menţine o presiune de 0,1... 1,2 Mpa în capul pompei, pentru o umplere mai bună a elementelor pompei.

Scheme de alimentare cu pompă de injecţie cu distribuitor rotativ de tip VE BOSCH.

Schemele instalaţiei de alimentare prezentate în fig.4.2.2 nu se deosebesc de schemele instalaţiei cu pompă în linie, însă se impun exigenţe sporite filtrării combustibilului. Instalaţia cu pompă de combustibil 2 cu diafragmă, acţionată mecanic şi amplasată până la filtru de combustibil dezvoltă o presiune de 0,01...0,04 MPa (fig.4.2.2, a). Poate fi folosită o pompă suplimentară cu acţionare manuală pentru aerisirea sistemului.

In fig.4.2.2, b este prezentat sistemul de alimentare cu pompa de combustibil 2, acţionată mecanic amplasată pe filtrul de combustibil.

Fig.4.2.1. Scheme ale instalaţiei de alimentare Diesel cu pompă de presiune înaltă în linie (cu plonjoare):

a) cu amplasarea supapei retur in pompa; b) cu amplasarea supapei în filtrul decombustibil: 1 - rezervor; 2 - pompă;3 -filtru; 4 - supapă de refulare ; 5 — pompă de presiune înaltă; 6 – regulator de turaţie; 7 - acţionare pompă; 8 - injector; 9,10-suruburi de inlaturare a aerului;11-levier de dirijare

63

Page 60: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig. 4.2.2. Scheme ale instalaţiei de alimentare cu pompă cu distribuitor rotativ 1 - rezervor; 2 - pompă de alimentare; 3 - conductă de presiune joasă; 4 -filtru;5 - pompă -distribuitor; 6 -supapa de refulare; 7 - conductă de refulare; 8 - injector; 9 - conductă de presiune înaltă; 10- conductă retur combustibil.

Conductele folosesc la conducerea combustibilului intre elementele componente ale instalatiei de alimentare.conductele de joasa presiune sunt confectionate din teava de Cu, alama sau material plastic,fiind prevazuta cu terminatii de racordare. Intre pompa de injectie si injectoare sunt conducte de inalta presiune din teava de otel cu grosimea peretilor mare, pentru rezistanta;lungimea lor este egala.

Pompele de inalta presiune in linie, inV si pompe de tip distribuitor.

Destinatia ,scheme constructive, principiul de functionare ,progresivitatea constructiei,locuri si metode de reglarePompa de injectie are rolul de a debita combustibilul sub presiune inalta , in cantitati bine determinate si intr-o anumita ordine la injectare,in functie de sarcina motorului.cele mai utilizate sunt pompele cu injectie cu distribuitor rotativ si cele cu piston sertar

4.2.1.1 Pompa de injecţie in linie (cu piston-sertar).

Pompa cu piston (fig. 4.2.3) folosită la motorul D 2156 HMN 8 are şase elemenţi de injecţie şi este antrenată de la comanda mecanismului de distribuţie printr-un arbore intermediar. Pe corpul pompei de injecţie se montează pompa de alimentare cu piston, antrenată de excentricul de pe arborele ei cu came.Există pompe cu patru, opt sau mai mulţi elemenţi de injecţie, în funcţie de numărul de cilindri ai motorului.

Funcţionarea: motorina venită prin pompa de alimentare 9 intră în camera longitudinală 26, de unde , prin orificiul de admisie , intră în cilindrul 20. Pistonul 21 este acţionat de arborele cu came 13, prin intermediul tachetului cu rolă 16, în cursa sa ascendentă, pistonul refulează motorina cu presiune prin supapa de refulare 23 din racordul 25, care este

64

Page 61: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

trimisă prin conducta de înaltă presiune 1 1 a injectorului .Atunci cand cama nu mai atacă tachetul arcul readuce pistonul în poziţia iniţială. Reglarea debitului pompei de injecţie se face prin rotirea pistonului cu ajutorul cremalierei 19, care angrenează cu sectorul dinţat 22. Acesta este fixat pe manşonul regulator, prevăzut cu o degajare în care intră un pinten al pistonului. Rotirea face ca muchia elicoidală a pistonului să fie poziţionată faţă de orificiul de refulare al cilindrului şi să regleze debitul elementului, returnând o parte d in motorină în camera longitudinală 26. Arborele cu came primeşte mişcarea de la comanda mecanismului de dis t r ibuţ ie prin intermediul cuplajului 8, iar calarea (punerea la punct) a pompei se face cu ajutorul dispozitivului 8a. Regulatorul de turaţie 2 limitează turaţia minimă şi maximă a motorului, fiind de t i p centrifugal cu contragreutăţi şi arcuri. Surplusul de motorină de la pompa de injecţ ie merge la rezervoarele termoinjectoarelor. In partea inferioară a corpului pompei de in j ec ţ i e 1 şi a regulatorului se găseşte ulei care asigură ungerea tacheţilor. a arborelui cu came şi a pieselor regulatorului de turaţie.Unele pompe de injecţie au regulator pneumatic sau vacuumatic pentru ""toate regimurile"", a cărui comandă este asigurată de depresiunea de la colec torul de admisie. asigurând o funcţionare mai precisă. La pompele cu regulator hidraulic variaţia cantităţii de combustibil se face în mod automat de către regulatorul de turaţie centrifugal 2, la o poziţie constantă a pedalei de acceleraţie, de la care se comandă cremaliera 19 pentru mărirea sau micşorarea turaţiei motorului în funcţie de sarcină.

La unele motoare se utilizează pompe de injecţie individuale, numite pompe- injector.

65

Page 62: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig.4.2.3 Pompa de injectie in linie 1-corpul pompei ;2-corpul regulatorului de turate; 3-pirghie acceleratie; 4-pirghie oprire; 5-pompa alimentare; 6-pompa amorsare; 7-pahar; 8-cuplaj pompa;9-conducta limentare pompa; 12-surub fixare bucsa element pompare; 13-arbore cu came; 15-tija pistonului pompei de alimentare; 16-tachet cu role; 17- surub reglaj moment inceput injectie; 18-arcul elementului pompare; 20-bucsa elementului de pompare; 21- pistonasul elementului de pompare; 23- supapa de refulare; 25- racordul conductei de innalta presiune; 26-canal comun alimentare elemente de pompare; 27- corpul pompei de injectie.

4.2.1.2 Pompa de injectie cu distibuitor rotativ

Pompa de injectie rotativa (fig.4.2.4) distribuie motorina la injectoare prin intermediul unui rotor distribuitor comun pentru toti cilindrii , care descopera succesiv orificiile corespunzatoare spre racordurile conductelor de inalta presiune.

Funcţionarea pompei: motorina este admisă prin racordul de intrare 1 şi preluată de pompa de transfer 3. Presiunea este reglata de supapa de reglare 2, apoi motorina trece prin canalizaţia din capul hidraulic 7 la supapa de dozaj 4 care determină cantitativ motorina ce se va injecta; apoi este trimisă prin canalul special al rotorului dis tribuitor 5. Când arborele de antrenare 12 primeşte mişcarea de la comanda mecanismului de distribuţie şi o transmite la rotor, cele două pistoane 6 ale elementului de injecţie sunt atacate de inelul cu came 8 prin rolele galeţilor 9, astfel încât motorina este trimisă prin canalul de refulare la unul din racordurile de debitare spre injectoarele 10, care ,prin conducta de înaltă presiune, ajunge la injectorul respectiv, ce o pulverizează în cilindru. O parte din motorină asigură ungerea şi răcirea pompei, după care iese prin racordul pentru ţeava de retur 1 1 . Regulatorul de turaţie 13 asigură automat, prin braţul 14, tija cu arc 15 şi arcul 16, poziţionarea supapei de dozaj 4 şi deci cantitatea de motorină ce se va in-jecta, corespunzătoare sarcinii motorului, la o anumită poziţie a pedalei de acceleraţie. Prin acţionarea pedalei de acceleraţie şi deci a pârghiei 17, arcului 16, braţului 14 şi t i j e i cu arc 15 se modifică poziţia supapei de dozaj, pentru un debit de injecţie comandat. Dispozitivul de avans automat 19 cu acţionare hidraulică, prin motorina debitată de pompa de transfer, roteşte cu un anumit unghi inelul cu came pentru a obţine o variaţie a avansului de injecţie corespunzător turaţiei motorului. Opri rea motorului se face prin pârghia 18, care roteşte, în poziţia de debitare nulă, supapa de dozaj. Toate componentele sunt montate în corpul pompei de in jecţie 20. Cursa pistoanelor rotorului-distribuitor, deci debitul de motorină, se re glează prin poziţionarea fantelor excentrice de la plăcile de reglaj ce se fixează pe butucul de antrenare (care face legătura între arborele de antrenare 12 şi rotorul distribuitor 5. Regulatorul de turaţie este de t i pu l cu col ivie şi greutăţi nearticulate, care basculează şi manşonul glisant de la arborele de antrenare 12 si acţionează prin intermediul braţului asupra supapei de dozaj. Regulatorul asigură funcţionarea automată a pompei de in jecţ ie la orice turaţie a motorului. Racordurile pentru conductele de înaltă presiune sunt prevăzute cu supape de refulare. Pompele de injecţie rotative actuale echipează autoturisme cu motoare Die sel de diferite mărci.Acestea au o construcţie simplificată incluzând în acelaşi corp şi alte componente. Cea mai răspândită este pompa V.E. Bosch (formată dintr-o pompă de alimentare cu palete, pompa de injecţie propriu-zisă cu distribuitor a cărui piston are mişcare combinată regulator de turaţie hidromecanic sau vacuumatic şi electrovalva

66

Page 63: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

distribuitorului (care asigură şi întreruperea alimentării cu motorină la oprirea motorului). Funcţionarea pompei: motorina este aspirată din filtru de către pompa de alimentare şi trimisă prin canal interior la distribuitor, care realizează presiunea de injecţie, în cantitatea reglată de limitatorul de cursă a pistonului. Acesta este deplasat fie automat de către regulatorul de turaţie, fie de către pârghia comandată de pedala de acceleraţie. Pentru aerisirea instalaţiei, filtrul de motorină este prevăzut cu o pompă de aerisire, de t i p cu membrană. Unele pompe rotative Bosch au o capsulă vacuumaticâ care acţionează când iese din funcţiune turbina de supraalimentare cu aer (limitator.de fum la motoarele turbo).

Fig.4.2.4 Pompa de injective rotativa

4.2.2 Injectorul Injectorul este un element component al echipamentului de injecţie, cu rol de introducere a combustibilului în cilindrul motorului, de pulverizare fină a acestuia şi de distribuire uniformă a picăturilor de combustibil în camera de ardere. Partea principală a injectorului o constituie pulverizatorul, în care sunt practicate unul sau mai multe orificii calibrate de pulverizare, cu diametre de ordinul zecimilor de milimetru. Ca atare,

67

Page 64: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

pulverizarea fină a combustibilului depinde de construcţia pulverizatorului, dar şi de mişcarea organizată a aerului în camera de ardere.După cum orificiul de pulverizare este controlat sau nu de către o supapă (în general, în formă de ac), injectoarele se împart în injectoare deschise si injectoare închise.În cazul injectoarelor închise, în funcţie de modul în care se realizează deschiderea supapei, se deosebesc:a)injectoare hidraulice (comanda se realizează prin intermediul combustibilului care urmează să fie injectat);b)injectoare mecanice (comanda se realizează cu ajutorul unor came şi a unui sistem de pârghii);c)injectoare electromagnetice (comanda se realizează prin impulsuri electrice).

4.2.2.1. Injectorul de tip deschis

La unele motoare de puteri mici se utilizează injectoare de tip deschis. Din punct de vedere constructiv şi funcţional, injectorul deschis este cel mai simplu (fig. 4.2.5). Acesta este format din corpul injectorului 1, pulverizatorul 2 şi piuliţa 3, prin care pulverizatorul se asamblează cu corpul injectorului. Corpul injectorului este prevăzut cu un racord 4 de legătură cu conducta de înaltă presiune şi o canalizaţie interioară 5 prin care combustibilul ajunge la orificiul (orificiile) 6 de pulverizare. La trecerea combustibilului prin orificiul (orificiile) de pulverizare apar rezistenţe hidraulice importante, datorită diametrului mic al acestuia (acestora), ceea ce determină pulverizarea combustibilului.

Avantajele injectorului deschis sunt următoarele:a)construcţie simplă (tehnologic uşor de realizat);b)fiabilitate şi durabilitate sporite în exploatare (lipsesc piese în mişcare care constituie principala cauză a uzurilor şi defecţiunilor care apar în timpul funcţionării);c)posibilitatea eliminării aerului care pătrunde în conducta de înaltă presiune.Injectorul deschis are o răspândire restrânsă, datorită dezavantajelor pe care le prezintă:a)injecţia începe la presiuni foarte mici, din care cauză pulverizarea şi penetraţia jetului de combustibil sunt nesatisfăcătoare, ceea ce duce la mărirea întârzierii la autoaprindere (motorul funcţionează brutal);b)sfârşitul injecţiei are loc, de asemenea, la presiuni foarte mici şi nu poate fi controlat (fineţea pulverizării şi penetraţia jetului sunt nesatisfăcătoare, astfel că ultimele fracţiuni de combustibil injectat ard insuficient);c)după terminarea procesului de injecţie, combustibilul din canalizaţia interioară continuă să picure în cilindrul motorului, înrăutăţind considerabil condiţiile de ardere şi înlesnind formarea de calamină, care poate obtura orificiul de pulverizare;d)gazele fierbinţi din cilindrul motorului ridică temperatura pulverizatorului, având consecinţe nefavorabile asupra durabilităţii acestuia.

Fig.4.2.5

68

Page 65: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Utilizarea injectoarelor deschise dă rezultate satisfăcătoare în cazul injecţiei de benzină (în colectorul sau galeria de admisie) sau al ansamblului pompă-injector. În acest din urmă caz, efectul de picurare este înlăturat prin montarea unei supape de reţinere.

4.2.1.2. Injectorul de tip închis

Injectorul de tip închis are orificiul (orificiile) de pulverizare controlat (e) de un arc, menţinut în poziţia închis cu ajutorul unui arc elicoidal. Injectoarele închise cu comandă hidraulică a acului pulverizatorului au construcţia clasică prezentată în fig. 4.2.6 Corpul 1 este asamblat cu pulverizatorul 2 prin intermediul piuliţei speciale 3. În corpul pulverizatorului se introduce acul 4, menţinut pe sediu de tija 5 şi arcul elicoidal cilindric 6. Tensiunea arcului este reglabilă. În acest sens, se utilizează şurubul de reglare 7, care se deplasează în piesa 8 şi se fixează cu contrapiuliţa 9. Accesul la şurubul de reglare este posibil prin îndepărtarea capacului 10. Motorina este introdusă în injector prin racordul 13 (la care se leagă conducta de înaltă presiune); acest racord poate conţine şi un filtru preventiv capabil să reţină impurităţile din conducta de înaltă presiune.Orificiile a şi b, prelucrate în corpul injectorului şi în corpul pulverizatorului servesc la dirijarea combustibilului către orificiile de pulverizare p. Corespondenţa dintre orificiul a şi orificiul b se asigură fie cu ajutorul unui canal circular c, fie cu ajutorul unor ştifturi.Ridicarea acului de pe scaunul prelucrat în corpul pulverizatorului are loc sub acţiunea forţei dezvoltate de presiunea combustibilului din camera q a pulverizatorului asupra porţiunii tronconice a acului, rezultată prin prelucrarea acestuia cu diametre diferite.

Acul este ridicat de pe sediu atunci când forţa de presiune învinge tensiunea arcului elicoidal cilindric, moment ce coincide cu începutul injecţiei combustibilului în cilindrul motorului. După ce combustibilul începe să pătrundă în cilindru, presiunea în camera pulverizatorului scade; când forţa de presiune devine mai mică decât tensiunea arcului, acul se aşează pe scaunul conic – moment ce coincide cu sfârşitul injecţiei. Durata injecţiei este determinată, aşadar, de intervalul de timp dintre deschiderea şi închiderea acului pulverizatorului.Etanşarea acului la presiunile mari din camera pulverizatorului se asigură prin prelucrarea cu precizie deosebită a alezajului din pulverizator şi a acului, pe lungimea corespunzătoare porţiunii de diametru mare. Astfel, jocul cuplului pulverizator-ac pe această porţiune este de cca. 1,5…3m. Cu toate acestea, prin jocul respectiv au loc scăpări de combustibil. După ce asigură

Fig. 4.2.6

69

Page 66: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

ungerea suprafeţelor în contact, scăpările de combustibil sunt dirijate către racordul 11 prin orificiul axial practicat în şurubul 7 (fig. 4.2.6).

Etanşarea în zona de aşezare a suprafeţelor plane ale pulverizatorului şi corpului injectorului se asigură prin prelucrarea acestora cu valori strânse ale abaterilor de formă (planeitate sub 1m) şi de la calitatea prelucrării suprafeţei (rugozitate sub 0,1m). Etanşarea pe suprafaţa de aşezare a capacului 10 se face cu ajutorul garniturii din cupru 12. O garnitură din cupru sau tablă de oţel se utilizează şi pentru fixarea tubulaturii de înaltă presiune în racordul 13. De regulă, corpul injectorului se montează în chiulasă într-o poziţie univocă, deoarece orificiile pulverizatorului trebuie să orienteze jetul de combustibil după direcţii determinate de cerinţele procesului de formare a amestecului. Fixarea în locaşul din chiulasă se realizează după mai multe metode: prin intermediul unor flanşe şi prezoane; prin intermediul unor bride; prin înfiletare direct în chiulasă; prin înfiletare prin intermediul unei piuliţe speciale.Pulverizatorul injectoarelor închise comportă două piese: corpul 2 şi acul 4 (fig.4.2.7). Vârful acului pulverizatorului poate fi:a) conic;b) cu ştift.Când acul este prevăzut cu vârf conic, în corpul pulverizatorului se prelucrează punga P, din care combustibilul este pulverizat prin unul sau mai multe orificii de pulverizare p (fig.4.2.7.a şi 4.2.7.b).

În cazul existenţei unui singur orificiu de pulverizare (fig.4.2.7.a), acesta se execută, de regulă, înclinat. Valorile optime ale diametrului şi unghiului de înclinare ale orificiului de pulverizare se stabilesc în concordanţă cu procedeul de formare a amestecului. Vârful pulverizatorului cu un singur orificiu se execută conic (fig.4.2.7.a). În cazul existenţei mai multor orificii de pulverizare (fig.4.2.7.b), vârful corpului pulverizatorului are formă de bulb, iar orificiile se dispun echidistant pe suprafaţa laterală a unui con imaginar, numit con de pulverizare. Unghiul acestuia şi diametrul orificiilor constituie parametri care se optimizează cu ocazia stabilirii soluţiei energetice a MAC-ului. De asemenea, se optimizează şi lungimea orificiilor, parametru care influenţează penetraţia jetului de combustibil.

Fig. 4.2.7

70

Page 67: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Când acul este prevăzut cu ştift, în corpul pulverizatorului se execută un singur orificiu de pulverizare dispus central (fig.4.2.7.c şi 4.2.7.d). Dacă ştiftul este cilindric, rolul lui principal este de a curăţi orificiul de pulverizare de depunerile carbonoase (fig.4.2.7.e). Dacă ştiftul este tronconic (fig.4.2.7.c) sau dublu tronconic (fig.4.2.7.d), la acţiunea de autocurăţire se adaugă şi efectul de dispersie a jetului (particulele de combustibil se lovesc de ultima suprafaţă conică a ştiftului, formând o pânză conică.

Secţiunea de curgere variază proporţional cu înălţimea de ridicare a acului. În cazul pulverizatoarelor cu ştift, secţiunea de curgere creşte lent la începutul ridicării acului, datorită prezenţei ştiftului conic sau dublu tronconic. Ca urmare, la începutul injecţiei se introduce o fracţiune mică din doza pe ciclu, doza principală introducându-se ulterior. Această particularitate este convenabilă pentru limitarea mersului brutal al motorului.

În acelaşi scop se utilizează şi pulverizatoarele denumite Pinteaux (fig.4.2.7.e), care permit realizarea injecţiei pilot de combustibil. Acestea au prelucrat sub scaunul conic din corpul pulverizatorului un orificiu lateral, înclinat. Ştiftul cilindric formează cu orificiul principal de pulverizare un ajustaj cu joc foarte mic (cca. 0,003mm). La ridicarea acului, atâta timp cât porţiunea cilindrică a ştiftului (cea care formează ajustajul) nu deschide orificiul de pulverizare, combustibilul curge numai prin orificiul lateral, jetul fiind îndreptat către centrul camerei de ardere; se produce injecţia pilot. Ulterior, când acul deschide orificiul de pulverizare, se produce injecţia dozei principale. Raportul dintre doza injectată prin orificiul lateral şi doza principală variază în funcţie de regimul de funcţionare al motorului. Injectoarele Pinteaux asigură pornirea uşoară a motorului; se utilizează pe motoare cu camere de ardere de mare turbulenţă.

La motoarele navale de puteri mari, se utilizează injectoare de combustibil greu care nu diferă esenţial de injectoarele de motorină. Datorită regimului termic mai ridicat al pulverizatorului, injectoarele de combustibil greu trebuie răcite. În acest sens, atât în corpul injectorului, cât şi în pulverizator se execută o canalizaţie suplimentară, în care circulă ulei sau apă. Se preferă apa (distilată sau tratată, pentru evitarea coroziunii şi a depunerilor) din motive de securitate. Circuitul de răcire al injectoarelor trebuie să fie independent de circuitul de răcire al motorului.

Corpul injectorului se execută din OLC de calitate pentru cementare sau de îmbunătăţire, semifabricatul obţinându-se prin forjare în matriţă. Suprafaţa de aşezare se carbonitrurează şi se căleşte pentru evitarea deformării şi asigurarea unei etanşări corespunzătoare.Arcului injectorului i se impune o caracteristică precisă, fiind necesare tratamente de stabilizare care să-i asigure menţinerea calităţilor în timp.La rândul lor, pulverizatoarele se execută din oţeluri speciale. Corpul pulverizatorului se împerechează cu acul, astfel încât jocul în porţiunea de etanşare să rezulte în limitele prescrise (1,5…3m). odată împerecheate, corpul şi acul pulverizatorului, devin ansamblu neinterschimbabil.

Injectoarele închise cu comandă hidraulică prezintă următoarele avantaje:a)injecţia începe la o presiune relativ mare, care poate fi reglată convenabil prin modificarea tensiunii arcului;b)întrucât injecţia se termină la presiuni relativ mari, se elimină fenomenul de picurare, fenomen ce duce la o ardere prelungită şi la cocsarea pulverizatoarelor;c)nu este necesar un dispozitiv special de comandă.

71

Page 68: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Aceste injectoare prezintă însă şi o serie de dezavantaje:

a)construcţie mai complicată, cu piese în mişcare care fac posibilă apariţia defecţiunilor şi reducerea duratei de funcţionare;b)din cauza şocului produs la închiderea acului, scaunul şi brâul de etanşare a acului se uzează rapid;c)datorită presiunilor variabile ale combustibilului din camera pulverizatorului, sistemul ac-arc poate intra in vibraţie;d)datorită dilatării şi contracţiei volumului de combustibil conţinut în pompa de injecţie, conducta de înaltă presiune şi injector, doza de combustibil care poate fi injectată în cilindru este limitată.Injectoarele prevăzute cu comandă mecanică sau electrică nu sunt aplicate la motoarele navale.

Fig. 4.2.8. Injectorul: a) de tip închis cu comandă hidraulică; b) de tip deschis (cu ştift) cu comandă hidraulică; c)de tip deschis cu comandă electrică;1 - admitere combustibil; 2 -filtru; 3 -corp al injectorului; 4 - corp al pulverizatorului; 5 - duză (ştiftul); 6- ac al duzei; 7- pulverizator; 8 - taler al arcului; 9 -arc; 10 -taler de tensionare a arcului; 11 -racord retur combustibil; 12 - electromagnet; 13 - racord semnal electric.

Schema instalaţiei de alimentare cu pompă - injector.

Caracteristic pentru instalaţia de alimentare cu pompă injector prezentate în fig.4.2.9 este lipsa conductelor de înaltă presiune, astfel se elimină acţiunea lor perturbatore şi se îmbunătăţeşte sensibil injecţia. Combustibilul este aspirat din rezervorul 7 prin conducta 2 de către pompa de alimentare 4, după ce în prealabil a trecut prin filtrul 3 şi e trimis apoi prin conducta de joasă presiune 5 la pompa injector 6. Deschiderea injectorului este comandată de cama 10, tija 9 şi culbutorul 8. Surplusul de combustibil se întoarce în rezervor prin conducta 7.

72

Page 69: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig.4.2.9. Schema de alimentare cu pompă-injector:

1 - rezervor; 2 - conductă de combustibil; 3 -filtru; 4 - pompă de alimentare;5 -conductă de presiune joasă; 6 - pompă-injector; 7 -conductă de retur al combustibilului; 8 - culbutor; 9 - tijă; 10 - camă

4.2.3 Regulatorul mecanic de turatie

Regulatorul mecanic de turatie este un mecanism automat prin care se regleaza pompa de injectie in asa fel incat aceasta sa raspunda cerintelor de functionare a motorului.El este actionat de catre arborele cu came al pompei de injectie. Regulatorul este format din doua greutati 2, articulate la un ax 1. Acestea actioneaza asupra mansonului 3, care se sprijina pe parghia 4,articulata cu capatul inferior in punctul A1,. La capatul superior al parghiei este articulata tija 6, care comanda cremaliera pompei de injectie si arcul 5.La cresterea turatiei fortele centrifuge, care tind sa departeze greutatile 2, aflate in miscare de rotatie. Prin deplasarea greutatilor se deplaseaza tija 6, prin intermediul mansonului 3, producand deplasarea cremalierei pompei de injectie in sensul cresterii cantitatii de combustibil injectate.La scaderea turatiei, revenirea tijei si a greutatilor se face sub actiunea arcului 5.

Schema de principiu a regulatorului mecanic de turatie1- ax; 2- greutate; 3- manson; 4- parghie; 5- arc; 6- tija;

73

Page 70: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

5.Instalatia de ungere a motoarelor cu ardere interna

5.1Principii de calcul al instalaţiei de ungere

Funcţionarea motorului cu ardere internă se caracterizează prin existenţa mai multor suprafeţe aflate sub sarcină şi în mişcare relativă unele faţă de altele, în aceste condiţii este necesar pentru a diminua frecările dintre suprafeţe să se introducă între acestea un fluid care să adere la suprafeţe.In acelasi timp fluidul trebuie să fie vâscos ca prin presiunea internă care ia naştere să menţină suprafeţele la o anumită distanţă.Lubrifiantul prezent între suprafeţele în mişcare relativă trebuie să îndeplinească următoarele funcţii:Funcţia mecanică. Uleiul trebuie înainte de toate să ungă asamblajul, adică să formeze între cele două suprafeţe o peliculă de ulei pentru a evita contactul metal pe metal.Funcţia termică. Uleiul are ca rol secundar limitarea temperaturii în anumite organe care nu pot fi răcite prin alte procedee.Funcţia chimică. Uleiul trebuie să asigure funcţionarea corectă atât a părţilor calde ale motorului cât şi a părţilor reci; să asigure protecţia împotriva coroziunii datorate umidităţii şi acizilor care apar în urma arderii; să asigure evacuarea impurităţilor.Pe lângă aceste funcţii, uleiul prezent în ansamblul piston-segmenţi-cămaşa cilindrului îndeplineşte şi rolul de element de etanşare.Condiţiile de lucru ale motorului cu ardere internă impun următoarele cerinţe uleiului din sistemul de ungere: onctuozitate optimă; variaţie redusă a viscozităţii funcţie de temperatură; stabilitate chimică ridicată; să împiedice aglomerarea particulelor rezultate în urma arderii; să fie filtrabil; să posede o temperatură de congelare cât mai redusă.Ungerea suprafeţelor diferitelor piese ale motorului este influenţată în principal de rolul lor funcţional şi de condiţiile de lucru (sarcină şi viteză).După modul cum uleiul este adus la suprafeţele în frecare, ungerea se poate realiza sub presiune, prin stropire cu jet de ulei; prin ceaţă de ulei sau mixt. Motoarele pentru autovehicule utilizează ungerea mixtă unde anumite componente (lagărele, bolţul, tacheţii hidraulici, etc.) se ung cu ulei sub presiune, altele (cilindrul, pistonul, camele, supapele, etc.) se ung prin ceaţă de ulei sau prin stropire cu jet.După locul unde este plasat uleiul de ungere sistemul de ungere poate fi cu "carter umed", în care caz uleiul se află depozitat în baia plasată la partea inferioară a motorului sau cu "carter uscat" la care uleiul se află depozitat într-un rezervor special plasat în afara motorului.În fig.5.1. se prezintă schema sistemului de ungere cu carter umed. Sistemul cuprinde circuitul principal cu: pompa de ulei 1 cu sorbul 2 care aspiră uleiul din baia de ulei 13 şi îl refulează prin intermediul conductei 3 către filtrul de curăţire brută 4, după care este trimis în magistrala de ulei 5. Din magistrala de ulei, uleiul este distribuit prin conducte la lagărele paliere iar prin intermediul canalizaţiei existente în arborele cotit la lagărele fusurilor manetoane. La anumite construcţii ungerea bolţului se poate realiza sub presiune printr-un canal care străbate biela în lungul ei. Motoarele cu solicitări termice intense şi cu turaţie moderată pot utiliza acest circuit pentru răcirea pistoanelor. Lagărele arborelui cu came şi axul culbutor 11 sunt alimentate cu ulei prin intermediul conductelor 7. Oglinda cilindrului, camele şi supapele sunt unse prin stropire cu jet şi ceaţă de ulei.La circuitul principal al sistemului de ungere se poate anexa în paralel un filtru de curăţire fină 8. Prin acest filtru trece 10-15% din debitul de ulei al instalaţiei de ungere, după care uleiul se întoarce în baie sau în circuitul principal contribuind la regenerarea uleiului.

74

Page 71: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Menţinerea temperaturii în limite acceptabile se realizează prin introducerea în paralel cu circuitul principal a schimbătorului de căldură 17.

Fig.5.1. Schema instalaţiei de ungere mixtă cu carter umed

75

Page 72: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Sistemul de ungere este prevăzut cu supape de siguranţă la pompa de ulei pentru evitarea suprapresiunilor, la filtru pentru a permite trecerea uleiului spre locurile de ungere când acesta este îmbâcsit, şi la radiatorul de ulei în vederea scurtciurcuitării acestuia când uleiul este rece.Presiunea şi temperatura uleiului din magistrală sunt controlate pentru a se evidenţia funcţionarea defectuoasă a instalaţiei. Nivelul uleiului din baia de ulei se verifică cu ajutorul tijei 12, pe care sunt trasate limita maximă şi minimă. Răcirea pistoanelor la motoarele de turaţie ridicată se poate realiza cu ajutorul unui orificiu calibrat amplasat la nivelul lagărului palier (fig.5.2), iar la motoarele de turaţie mai coborâtă, orificiul calibrat se găseşte în piciorul bielei (fig.5.3).

5.2 Pompa de uleiCirculaţia uleiului este asigurată de către pompa de ulei. Dintre acestea, pompele cu roţi dinţate sunt cel mai des utilizate, deoarece au construcţia simplă şi prezintă siguranţă în funcţionare. Pompele cu roţi dinţate au dimensiuni reduse faţă de spaţiul disponibil în carter.Pompa cu roţi dinţate cu angrenarea exterioară (fig.5.4.) este alcătuită dintr-o carcasă prevăzută cu orificii de intrare şi ieşire în care se montează două roţi dinţate cu dantură dreaptă sau elicoidală. Una din roţi este antrenată de la arborele cu came sau de la arborele cotit, cealaltă este antrenată de prima roată în sens invers. Camerele A şi R reprezintă camere de aspiraţie respectiv refulare.Uleiul pătrunde în camera de aspiraţie A, umple spaţiul dintre dantura şi carcasă, apoi este antrenat de dantura roţii şi refulat în camera R. Comprimarea uleiului dintre dinţii roţilor este evitată printr-o frezare şi uleiul este deplasat în camera de refulare, în acest mod se elimină încărcarea suplimentară a fusurilor roţilor pompei.

Fig.5.4. Pompa de ulei cu angrenare exterioară: 1-roata conducătoare; 2-roata condusă; 3-frezare; A-spaţiul de aspiraţie; R-spaţiul de refulare.Fig.5.3 Răcirea pistonului cu jet de ulei printr-un orifi-ciu plasat în picio-rul bielei Fig.5.2.Răcirea pistonului cu jet de ulei printr-un orificiu calibrat plasat la nivelul lagărelui palier

Fig.5.5. Pompa de ulei cu rotor cu lobi 1-orificiu de aspiraţie; 2-rotor interior; 3-rotor exterior; 4-orificiu de refulare; 5-presiune înaltă; 6-presiune de aspiraţie: 7-corpul pompei.

76

Page 73: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Sistemul de ungere poate fi prevăzut şi cu o pompă cu rotor cu lobi (fig.5.5.), care prezintă avantajul unui gabarit redus, siguranţă în funcţionare, asigură presiuni ridicate la turaţii scăzute .Pompa cu rotor cu lobi (cu angrenare interioară) se compune din două rotoare 2 şi 3 montate în carcasa 1. Rotorul interior 2 este antrenat prin intermediul arborelui de comandă de la arborele cu came sau arborele cotit. Rotorul 3, exterior este dezaxat faţă de rotorul 2 şi arborele de comandă. La rotirea rotorului interior este antrenat în mişcare de rotaţie în acelaşi sens şi rotorul exterior. Uleiul aspirat în spaţiul dintre rotoare este transportat de către lobii rotorului interior şi exterior, în spaţiul care se micşorează datorită excentricităţii, comprimat uleiul este refulat sub presiune spre magistrala de ulei.

5.2.1 Supapa de siguranţă

În scopul protejării instalaţiei de ungere de creşterea presiunii se introduce în circuitul de refulare al pompei supape de siguranţă care menţine o presiune constantă într-un domeniu larg de turaţii şi temperatură. Surplusul de ulei este deviat în circuitul de aspiraţie al pompei de ulei sau baie.Presiunea uleiului se consideră optimă pentru motoarele de autovehicule în limitele 0,2…0,5 MPa la o temperatură de 70…800C.În cazul motoarerlor mici cu cantităţi mici de ulei se utilizează supape cu bilă (fig.5.6.), iar la motoarele cu debite mari de ulei în sistemul de ungere se utilizează supape cu piston (fig.5.7.).Uleiul este absorbit din baia de ulei printr-un element filtrant (sorb) care poate fi fix sau plutitor, situat în partea cea mai de jos a băii de ulei.

Fig.5.7. Supapă cu piston

Fig.5.8.Schema de lucru a unui sorb plutitor a) sită în stare de funcţionare; b) sită înfundată

Fig.5.6. Supapă cu bilă

77

Page 74: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Filtrul sorbului (fig.5.8) este confecţionat dintr-o sită din sârmă de oţel sau tablă perforată. Acest filtru protejează pompa de ulei de impurităţile solide. La motoarele mici filtrul sorbului poate prelua funcţiile filtrului din circuitul principal, în acest caz sita trebuie să asigure reţinerea impurităţilor şi să fie accesibil la curăţat.

5.3 Filtrele de uleiUleiul în timpul funcţionării motorului cu ardere internă pierde din calităţile sale datorită pătrunderii unor impurităţi: particule metalice rezultate în urma fenomenului de uzură; particule de praf care pătrund în motor odată cu aerul nefiltrat corespunzător la admisie; impurităţi rezultate în urma unui montaj şi unei întreţineri necorespunzătoare; impurităţi ce se formează în carter; produse chimice rezultate în urma acţiunii gazelor scăpate în carter.Datorită fenomenului de degradare a calităţii uleiului ungerea este compromisă antrenând amplificarea uzurilor şi chiar apariţia de avarii ale motorului.Pentru a elimina efectele negative pe care la produc impurităţile, în sistemul de ungere se introduc elemente de filtrare care au rolul de curăţire.După fineţea filtrării, filtrele de ulei se împart în două categorii: filtre de curăţire brută şi filtre de curăţire fină.Filtrul de curăţire brută se montează în serie în circuitul de refulare al pompei de ulei, prin el trecând întreaga cantitate de ulei. Rezistenţa hidraulică este redusă. Filtrul brut reţine impurităţi de dimensiuni cuprinse între 20…100mm. Montajul în serie al filtrului impune prezenţa unei supape de siguranţă care să permită scurtcircuitarea filtrului în cazul îmbâcsirii acestuia.Filtrul de curăţire fină se montează în paralel cu circuitul principal de ungere, cantitatea de ulei care-l străbate este de 10…15% din cantitatea de ulei din sistemul de ungere pentru a se evita pierderile hidraulice. Filtrul fin reţine impurităţi cu dimensiuni de până la 5 mm. După filtrare uleiul este returnat în baia de ulei contribuind la regenerarea acestuia.După gradul de filtrare, filtrele se pot clasifica în filtre statice şi filtre dinamice.Filtre staticeReţinerea impurităţilor se realizează cu ajutorul unui element filtrant, care poate fi: sită metalică, discuri metalice sau de hârtie, cu acţiune magnetică sau active.

78

Page 75: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Filtrele cu sită metalică (fig.5.9), sunt utilizate în general pentru filtrarea uleiului înainte de intrarea în pompa de ulei, dar şi ca filtre de curăţire brută sau fină (pot reţine impurităţi până la 5 mm).Construcţia elementului de filtrare se realizează dintr-un pachet de discuri în care se încorporează site şi care montate formează între ele spaţii suficient de mari pentru impurităţile reţinute. Filtrele cu sită reţin prin aderenţă şi emulsiile gelatinoase.Filtrele cu discuri (fig.5.10) au elementul filtrant dintr-un număr de discuri din metal sau carton de forme speciale aşezate unele peste altele care formează interstiţii de trecere a uleiului.Impurităţile de dimensiuni mai mari sunt reţinute în exteriorul filtrant, iar cele de dimensiuni mici în spaţiul dintre discuri.Filtrul cu discuri metalice este prevăzut cu elemente care asigură posibilitatea curăţirii interstiţiilor chiar în timpul funcţionării prin rotirea din exterior a pachetului de discuri.Filtrul cu discuri din carton se utilizează ca filtru fin.Filtrele cu element filtrant din hârtie (fig.5.11.) sunt utilizate pe scară largă, ele pot fi utilizate atât ca filtre de curăţire brută cât şi ca filtre de curăţire fină în funcţie de dimensiunile porilor hârtiei. Pentru a se îmbunătăţii rezistenţa şi proprietăţile de aderenţă hârtia de filtru este impregnată cu diferite produse. Gabaritul acestor filtre este redus datorită modului de construcţie al elementului filtrant, hârtia de filtru fiind pliată, iar forma este menţinută de o armătură metalică.

a) b)

c)Fig. 5.9. Filtru cu sită metalică: a) ansamblu de elemente cu site metalice; b) element de filtrare cu

sită metalică; c) asociere a unui filtru magnetic la un filtru cu site

79

Page 76: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Filtrele cu element filtrant din hârtie nu pot fi curăţite, când acesta se îmbâcseşte este înlocuit cu unul nou.Filtrul este prevăzut cu o supapă de siguranţă care se deschide la o presiune de 0,1…0,25 MPa, asigurând trecerea uleiului în circuitul de ungere fără să mai treacă prin elementul filtrant când acesta este îmbâcsit sau uleiul are vâscozitate mare.Filtrele magnetice se utilizează ca filtre suplimentare pe lângă filtrele cu sită, cu discuri sau dopurile de golire.Aceste filtre reţin particule feroase şi prin coeziune particule de bronz sau alte particule nemagnetice rezultate în urma uzurii.

Fig.5.10. Filtru cu discuri a) cu discuri metalice; b) cu discuri din carton.

Fig. 5.11. Filtru cu cartuş filtrant din hârtiea) ansamblu; b) funcţionare normală; c) funcţionare când filtrul este îmbâcsit

80

Page 77: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Filtrele active reţin unii produşi organici dizolvaţi în ulei precum şi apă. Separarea lor se realizează prin absorţie, hidratare sau reacţii chimice. Ca element filtrant se folosesc: pâsla, hârtia de filtru; amestecuri de oxid de aluminiu, bauxită, mangan, sulf sau vată de zgură.Filtrele dinamice, realizează separarea impurităţilor prin centrifugare. La motoarele de autovehicule pot fi utilizate două variante constructive: a) cu antrenare mecanică; b) cu jet liber.Filtrele antrenate mecanic primesc mişcare de la arborele cotit, extinderea acestei soluţii este limitată de complicaţiile tehnice care intervin şi de întreţinerea dificilă.Filtrele cu jet liber (fig.5.12.) nu pun probleme tehnice la amplasarea lor pe motor. Rotorul filtrului este pus în mişcare de cuplul forţelor de reacţie a două jeturi de ulei care ies prin orificii calibrate. Turaţia rotorului este cuprinsă între 5000…10000 rot/min. Sub acţiunea forţelor centrifuge impurităţile care se găsesc în uleiul care umple rotorul sunt proiectate pe carcasa acestuia. Uleiul filtrat este returnat spre baia de ulei. Folosirea filtrelor centrifugale determină o reducere a uzurii medii a motorului (la cilindru de 1,6 ori; la arborele cotit de 2,5 ori).

Fig.5.12.Filtrul de ulei centrifugal

5.3.1.Amplasarea filtrelor in circuitul de ungere

Filtrele pot fi montate, în circuitul de ungere după mai multe scheme fiecare din acestea prezentând atât avantaje cât şi dezavantaje.Amplasarea filtrului în circuitul principal al instalaţiei de ungere (fig.5.13.a.). Prin filtru trece întreaga cantitate de ulei debitată spre punctele de ungere, uleiul întorcându-se în baie numai după ce a parcurs întreg circuitul de ungere. Filtrarea în acest caz este de fineţe medie din cauza debitului mare de ulei. Prezenţa supapei de siguranţă este obligatorie pentru a se permite scurtcircuitarea filtrului în cazul îmbâcsirii acestuia. În unele cazuri filtrul poate fi prevăzut cu indicator de avarie care va opri motorul la îmbâcsirea filtrului.Amplasarea filtrului în circuitul secundar al instalaţie de ungere (by-pass) (fig.5.13.b. şi c). Filtrul de ulei este amplasat într-un circuit secundar, iar uleiul după filtrare revine în baia de ulei. Debitul care străbate circuitul secundar este de 10-15% din debitul circuitului principal, în cazul filtrelor centrifugale cu jet liber debitul de ulei prin filtru poate ajunge până la 20%. Există sisteme de ungere la care filtrul din circuitul principal poate să lipsească, şi numai o fracţiune din uleiul din sistemul de ungere să treacă prin filtrul din circuitul secundar.

81

Page 78: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Amplasarea filtrelor în paralel. Amplasarea filtrelor în paralel (fig.5.13.d) acestea pot fi sub formă de cartuş, particular acestui sistem este faptul că uleiul după ce a trecut prin filtrul din circuitul secundar se întoarce în circuitul principal după care este trimis la punctele de ungere.

Fig.5.13.Scheme de amplasare a filtrelor de ulei în circuitul instalaţiei de ungere

5.4 Radiatorul de uleiÎn timpul funcţionării motorului cu ardere internă, uleiul din instalaţia de ungere preia o parte din cantitatea de căldură dezvoltată în motor. Pentru a se menţine temperatura uleiului în limite acceptabile în circuitul de ulei se amplasează radiatorul de ulei.Radiatoarele de ulei sunt construite în două variante în funcţie de agentul care preia căldura de la ulei: radiatoare răcite cu apă şi radiatoare răcite cu aer.Radiatoarele răcite cu apă (fig.5.14) asigură o temperatură stabilă a uleiului, independentă de turaţie, sarcina motorului şi temperatura mediului ambiant. La pornire asigură încălzirea uleiului, ceea ce permite o circulaţie corectă a acestuia spre punctele de ungere.

Fig.5.14. Schimbătorul de căldură ulei-apă

82

Page 79: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Radiatoare răcite cu aer (fig.5.15), au dimensiuni reduse şi o construcţie simplă. Temperatura uleiului nu este stabilă din cauza fluctuaţiilor de temperatură a mediului ambiant. Nu asigură încălzirea uleiului după pornire, de aceea pentru a se evita suprapresiunea datorată rezistenţelor hidraulice mari el este scurtcircuitat prin intermdiul unei supape de siguranţă. Arcul supapei este tarat să asigure o deschidere a acesteia la o diferenţă de presiune de 0,15...0,2 MPa.5.4.1Ventilaţia carterului

Fig.5.15.Schimbătorul de căldură ulei-aer

83

Page 80: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

În timpul funcţionării motorului cu ardere internă din cauza etanşării imperfecte a ansamblului piston-segmenţi-cilindru în carter pătrunde o cantitare de gaze arse, vapori de apă, aer, şi dioxid de sulf care au ca efect: intensificarea formării depozitelor în carter; apariţia unor substanţe cu acţiune corozivă; amplificarea exidării uleiului.Eliminarea gazelor arse şi a vaporilor de combustibil din carterul motorului se poate realiza în două moduri: direct în atmosferă sau sunt aspirate în colectorul de admisie.În cazul motoarelor cu aprindere prin comprimare gazele din carter se elimină în atmosferă după ce în prealiabil au fost trecute printr-un filtru separator de ulei (fig.5.16). Soluţia este de natură să sporească poluarea mediului înconjurător, deoarece aceste gaze conţin şi o serie de produşi de ardere.Ventilaţia carterului cu aspiraţia gazelor în colectorul de admisie (fig.5.17) limitează poluarea mediului.

Fig.5.16.Schema ventilaţiei carterului în atmosferăFig.5.17 Schema ventilaţiei carterului prin colectarea gazelor spre admisia motorului

84

Page 81: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Transferul gazelor din carterul motorului în colector este reglată de o supapă (fig.5.18) în funcţie de sar-cina motorului şi cantitatea de gaze scăpate în carter. În cazul în care motorul este oprit supapa se află pe sediul său. La turaţii şi sarcini reduse gazele din carter trec spre colector numai prin orificiul calibrat al supapei, iar la turaţii şi sarcini ridicate supapa este în echilibru gazele trecând atât prin orificiul calibrat al supapei cât şi pe lângă ea.15.4.2 Dezaerarea uleiului

La funcţionarea motoarelor cu ardere internă aerul este prezent în uleiul din sistemul de ungere. Aerul se poate concentra în spuma care pluteşte la suprafaţa uleiului din baie sau rămâne în suspensie, ceea ce este mai grav, dimensiunea bulelor de aer fiind influenţată de caracteristicile uleiului; temperatură, viscozitate, tensiune superficială.Prezenţa bulelor de aer în ulei poate provoca o serie de fenomene negative ca: neregularitate a debitului care induce funcţionarea cu vibraţii a pompei, presiunea uleiului în sistemul de ungere la limita de securitate datorită funcţionării cu întreruperi; înrăutăţirea filtrabilităţii uleiului, posibilitatea apariţiei rupturii filmului de ulei; creşterea riscului de apariţie a fenomenului cavitaţiei în cuzineţi.

Fig.5.18.Schema supapei şi funcţionării ei în circuitul de ventilaţie a carterului

85

Page 82: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Funcţionarea corectă a sistemului de ungere presupune prezenţa unei cantităţi minime de aer în ulei, pentru aceasta se impun următoarele măsuri:a) limitarea introducerii aerului în ulei;b) asigurarea timpului necesar dezaerării;c) evitarea fenomenelor care limitează procesul dezaerării.În mod obişnuit aerul este introdus în ulei la aspiraţia uleiului în pompă. Depăşirea unei anumite turaţii limită provoacă acest proces.Pentru a se îndepărta această turaţie limită în condiţiile de funcţionare trebuie avute în vedere următoarele recomandări: nivelul minim real al uleiului în baia de ulei să fie întotdeauna deasupra sorbului de aspiraţie (ţinându-se cont de nivelul minim pe jojă şi de condiţiile de funcţionare şi drum: accelerare, decelerare, ruliu, tangaj, pantă accentuată, conducta de aspiraţie a uleiului să fie largă şi scurtă; returul uleiului prin supapa de siguranţă să fie sub nivelul minim real al uleiului; conducta de retur al uleiului din turbocompresor să fie deasupra nivelului maxim al băii de ulei şi cât mai departe de sorbul pompei; biela şi contragreutăţile arborelui cotit să nu atingă suprafaţa uleiului din baie.Aceste recomandări îndeplinite nu elimină prezenţa aerului în ulei deoarece uleiul se întoarce în baie sub formă de picături care traversează atmosfera din baia de ulei.Dezaerisirea uleiului se produce în timpul repausului din funcţionare. ân aceste condiţii capacitatea băii de ulei trebuie să fie maximă în funcţie de condiţiile impuse de motor. Se recomandă ca volumul de ulei în baie să nu fie inferior la 0,136 l/kWnominal. Timpul de recirculare a uleiului să nu fie inferior la 12 s, ceea ce presupune un debit al pompei de 0,78 l/kWmin.Fenomenul de dezaerare a uleiului poate fi limitat de către aditivii antispumanţi, care provoacă o creştere a tensiunii superficiale a uleiului, precum şi de aditivii amelioratori ai indicelui de viscozitate.Timpul necesar pentru dezaerare este în funcţie de aditivii prezenţi în ulei şi de secţiunea de trecere a sistemului de ventilaţie a carterului.Dezaerarea uleiului este un factor important pentru o bună rezistenţă a uleiului la agenţii chimici.5.5 Ungerea motoarelor în doi timpi cu baleiaj prin carter

Fig.5.19.Schema ungerii unui motor în doi timpi cu baleiaj prin carter

În cazul motoarelor în doi timpi cu baleiaj prin carter ungerea suprafeţelor aflate în mişcare relativă prezintă o serie de dificultăţi deoarece în carter nu se poate introduce ulei datorită

86

Page 83: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

suprapresiunii pentru baleiaj şi comunicaţiei directe dintre carter şi interiorul cilindrului. Ungerea în acest caz se realizează prin intermediul combustibilului după două procedee: a) amestecarea uleiului cu combustibilul; b) injectarea uleiului în curentul de amestec aer-combustibil.În primul caz uleiul se amestecă cu combustibilul în proporţie de 4…5% la introducerea acestuia în rezervor. În al doilea caz procedeul implică prezenţa unei pompe de joasă presiune ca să injecteze ulei în carburator, procedeul este mai complicat însă implică o reducere a consumului de ulei.Suprafeţele aflate în mişcare relativă indiferent de procedeul utilizat se ung astfel: amestecul aer-vapori de benzină şi picături fine de benzină şi ulei ajung în carter unde datorită contactului cu piesele calde o parte din benzină se vaporizează iar picăturile de ulei din amestec se depun pe suprafaţele fusurilor şi braţelor arborelui cotit care le proiectează pe oglinda cilindrului. Cantitatea de ulei este insuficientă şi lagărele de alunecare ale arborelui cotit sunt înlocuite cu lagăre de rostogolire. Amestecul aer-benzină care ajunge în camera de ardere joacă în continuare rolul de lubrifiant deoarece mai conţine picături de benzină şi ulei, benzina se vaporizează, în continuare şi picăturile de ulei se depun pe oglinda cilindrului asigurând ungerea pistonului şi segmenţilor. ân cazul în care în benzină se măreşte cantitatea de ulei nu se asigură îmbunătăţirea ungerii ci se măreşte cantităţile de depuneri datorită arderii incomplete a uleiului.

5.6 Schema instalatiei de ungere

87

Page 84: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

6. Instalaţia de răcire a motoarelor cu ardere interna

Motoarele autoturismelor sunt răcite cu ajutorul unei instalaţii al cărei circuit de răcire, etanş şi sub presiune, permite lichidului special de răcire să treacă în jurul cilindrilor şi chiulasei. Instalaţia de răcire este destinată să asigure un regim termic corespunzător unei bune funcţionări a motorului, cu randament ridicat.

Temperatura din interiourul cilindrilor atinge 1800....2000 C ceea ce înrăutateşte ungerea, modifică proprietăţile ale pieselor, reducând jocurile normale dintre piesele conjugate şi poate duce la urmări grave, griparea sau chiar deterioarea lor. Prin sistemul de răcire se elimină în mediul ambinant 20-30% din căldura pieselor motorolui asigurând o temperatură optimă 85…90 C.

Răcirea motoarelor de automobile se poate obţine, în principal, pe doua căi: prin răcire directă (cu aer) şi prin răcire indirectă (cu lichid).

În afară de aceste sisteme, motorul se mai răceşte prin:1. - răcirea internă a pereţilor camerelor de ardere prin vaporizarea parţială a stropilor de

benzină în timpii de admisie şi compresie, şi prin primenirea amestecului carburant realizată datorită încrucişarii supapelor la PMI (punctual mort interior).

2. - răcirea lagarelor şi a părţii de jos a motorului pe care o realizează uleiul din baie3. -răcirea prin radiaţie în aerul din interiorul şi exteriorul motorului.

6.1 Răcirea directă

Răcirea directă se realizează prin răcire cu aer dirijat şi prin aer nedirijat. Răcirea cu aer dirijat se obţine printr-o turbina acţionată de motor, iar curentul de aer este dirijat spre toţi cilindrii printr-un sistem de galerii. În vederea răcirii cu aer nedirijat, cilindrii,chiulasa şi carterul motorului sunt prevăzute cu aripioare pe suprafaţa exterioară, care măresc suprafaţa de răcire, iar curentul de aer generat prin deplasarea autovehiculului trece printre aceste aripioare şi preia, prin convecţie, o parte din temperatura acestora.

Avantajele sistemului de răcire sunt următoarele: se elimină radiatorul, pompa şi conductele care le leagă, deci motorul este mai uşor cu 10%....15% faţă de cele răcite cu apă; după pornirile la rece, motorul se încălzeşte imediat; se evită pericolul îngheţului; este uşor de întreţinut.

Cu toate avantajele pe care le prezintă, acest sistem are o sferă de folosire limitată la automobile deoarece nu asigură o răcire uniformă a motorului şi ca urmare determină un consum mărit de combustibil.

Răcirea cu aer se foloseşte în special la automobilele dotate cu motoare de putere mică şi la motociclete.

Pentru evacuarea rapidă a căldurii, cilindrii şi chiuloasele au prevăzute, prin construcţie numeroase aripioare de grosime variabilă, din ce in ce mai subţiri la extremităti , deoarece căldura se evacuează mai uşor prin zonele cu masa metalică redusă. Aripioarele cele mai lungi sunt dispuse în apropierea orificiilor de evacuare a gazelor arse unde se afla zonele cu temperatura cea mai ridicată. Carcasa este prevazută cu un sistem de deflectoare şi tuburi pentru instalaţia de încălzire şi ventilaţie a autoturismului, care dirijează aerul trimis de ventilator spre aripioarele de răcire.

88

Page 85: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

6.2 Răcirea cu lichid

În prezent, la majoritatea motoarelor de automobile, răcirea este asigurată printr-o instalaţie cu circuit de apa sau lichid de antigel în jurul cilindrilor.

În funcţie de presiunea lichidului din instalaţia de răcire, se deosebesc: instalaţii de răcire la presiune atmosferică, şi instalaţii de răcire presurizate.

Înstalaţiile de răcire presurizate pot fi libere sau capsulate. În primul caz, vaporii de lichid sunt evacuaţi în atmosferă, în cel de-al doilea într-un vas de expansiune. Instalaţia de răcire presurizată şi capsulată reprezintă soluţia modernă de răcire a motoarelor, ea fiind aproape generalizată la automobile. Lichidul folosit la aceste instalaţii este lichidul antigel care are un punct de îngheţare scăzut, fapt ce înlătură necesitatea schimbării lui vara şi iarna.

În aceste instalaţii răcirea motorului se face în felul următor: căldura înmagazinată în pereţi cilindriilor este preluată de apa care se află în cămaşa de apă a motorului; apa încălzită trece printr-un răcitor numit radiator, unde cedează caldura în aerul exterior, răcindu-se din radiator ,apa răcită ajunge din nou în cămaşa de apa a motorului şi în felul acesta circuitul se repetă în mod neîntrerupt în tot timpul funcţionării motorului.

Circulaţia apei se poate realiza prin termosifon şi prin pompă . Termosifonul asigură circulaţia apei într-un circuit închis datorită diferenţei de densitate între apa caldă care se ridică şi apa rece care coboară.Partile componente ale instalatiei de racire

Componenta sistemului :1. Motor2. Radiator3. Vas degazare4. Aeroterma5. Suport termostat6. ajutaj Φ37. Surub purjare

6.2.1Radiatorul

89

Page 86: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Radiatorul are carcasă exterioară confecţionată din oţel, celulele radiatorului sunt executate din alamă subţire necorodabilă. Este pasat în faţa motorului, la partea superioară şi inferioară, radiatorul are tuburi de racordare cu pompa de apă, respectiv cu instalaţia de răcire a motorului, capetele tuburilor sunt strânse cu coliere. La baza radiatorului în partea stângă se află robinetul de golire a lichidului de răcire.

6.2.2Pompa de apă

Pompa de apa este centrifugă , prin capătul său trece acţiuni motorului prevăzut cu rulment, presetupă şi un sistem de etanşare. Sistemul de etanşare interioară a pompei de apă este de construcţie modernă, fiind compus dintr-un inel elastic, presat de arcul prin intermediul unei şaibe.

Acest ansamblu determină o anumită presiune pe bucşa autolubrifiantă, care se sprijină direct pe carcasa pompei de apă, realizând o etanşare perfectă.

Între corpul pompei şi capacul acestea, se aşează o garnitură, întotdeauna uscată, care trebuie schimbată la fiecare demontarea a pompei de apă.

90

Page 87: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

6.2.3 Ventilatorul se montează pe flanşa pompei de apă cu ajutorul a 4 şuruburi. Motorul ventilatorului este format din 6 palete executate din tablă şi echilibrată static şi dinamic. Ventilatorul, pe lângă faptul că are rolul principal de a răci lichidul din radiator, are şi rolul de a crea în permanenţă un circuit de aer în compartimentul motor, acest circuit de aer se efectuează prin partea de jos a motorului şi contribuie la răcirea băii de ulei, alternatorului, bobinei de inducţie etc.

6.2.4 Termostatul este aşezat în bosajul de ieşire la partea superioară a pompei de apă şi

are rolul de a permite atingerea rapidă a temperaturii de regini normal de funcţionare motorului. Constructiv, termostatul este format dintr-un burduf metalic din alamă, care este închis ermetic, în interiorul lui se găseşte un lichid special foarte volatil. La parte superioară are o supapă, care, în funcţie de dilatarea lichidului din interior, sub influenţa temperaturii, permite sau obturează trecerea lichidului de răcire spre radiator.Funcţionarea termostatului este următoare:

-când temperatura lichidului de răcire este sub 80 C, termostatul este închis, iar lichidul de răcire trece direct prin canalele blocului şi chiulasei spre pompa de apă care îl împinge sub presiune din nou în blocul motor, deci în acest caz pompa de apă debitează în circitul închis.

-când temperatura lichidului de răcire este mai mare decât 80 C lichidul din tubul termostatului se dilată, supapa se deschide şi permite trecerea lichidului de răcire către radiator spre a fi răcit. În această situaţie, presiunea scade în primul circuit, iar trecerea directă este închisă.

6.2.5 Vasul de expansiune este introdus în circuitul de răcire cu scopul de compensa variaţiile volumului lichidului de răcire, determinate de variaţiile temperaturii lichidului, asigurând în orice moment plinul circuitului de răcire. Este plasat pe dublura aripii dreapta, sub capota motorului la loc vizibil. Vasul de expasiune este legat de radiator printr-un tub flexibil, fixat la capete cu coliere. La partea superioară a vasului de expansiune se află supapa, introdusă în capacul vasului, având două orificii din care unul comunică cu exteriorul iar celălalt cu vasul de expansiune. Supapa mai are garnitura de cauciuc presată de arcul spiral, prin intermediul rondelei, iar la partea centrală valva împinsă de arcul.Supapa vasului de expansiune are un rol important în menţinerea în permanenţă a plinului nivelului circuitului etanş de răcire.

91

Page 88: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

6.2.6 Contactorul termometric este montat în sistemul de răcire al motorului în capătul chiulasei înspre volant şi serveşte la semnalizarea creşterii temperaturii lichidului de răcire, când acesta atinge 115 C+- 5 C. Semnalizarea se face prin intermediul lămpii corespânzătoare care se află pe tabloul de bord al autoturismului . Termocontactul de tip IEPS 5 530, este format dintr-un corp filetat, închis prin intermediul unui capac izolant prevăzut cu o bornă de contact. În interiorul carcasei, se află o lamă bimetalică, care la creşterea temperaturii lichidului de răcire, realizează închiderea contactelor la borna contactului, aprizându-se lampa indicatoare de pe tabloul de bord.

6.3 Functionarea pompei de apa

Pentru motoarele de autovehicule aceasta este, în general o pompă centrifugă, cu un singur rotor semiînchis, cu dirijarea unilaterală a lichidului şi cu cameră spirală de refulare.

Pesiunea necesară a acestor pompe este de 0,35-1,5 bar. Pentru asigurarea unei circulaţii în condiţii bune prin canalizaţia de lichid (care are secţiuni mari)este suficientă o presiune de 0,3-0,5 bar, însă se caută obţinerea unei rezerve de 0,8-1,0 bar faţă de pesiunea de formare a aburului, pentru că în anumite puncte ale instalaţiei de răcire, temperatura lichidului este mult mai mare decât temperatura medie şi bulele de abur care se formează nu au timp să se condenseze la ieşirea din cămaşa de răcire a blocului. Prin cureaua trapezoidală, mişcarea se transmite la fulia de anternare, montată pe arborele de antrenare prin intermediul rulmenţiilor etanşat prin garnitura împotriva scurgerii unsorii. La capătul posterior al arborelui este montată turbina (rotorul) în corpul pompei.

La antrenarea fuliei, deci şi a arborelui, este acţionată turbină, care aspiră apa din bazinul inferior al radiatorului prin racordul de alimentare şi o trimite în camera turbinei, de unde refulează în cămaşiile de răcire din blocul motor la rampa de distribuţie şi la răcitorul de ulei.

În modul acesta pompa de apă asigură o circulaţie neîntreruptă a apei în instalaţia de răcire a motorului.

Particularităţi constructive şi condiţii tehnice

Deşi instalaţiile de răcire ale motoarelor pentru autovehicule sunt, în principiu, asemănătoare, acestea pot fi foarte diferite din punct de vedere constructiv, datorită necesităţii de amplasare specifică a componentelor acestora în spaţiile relativ restrânse de pe autovehicul. În general construcţia pompei de apă este simplă.

Axul pompei, care se montează pe rulmenţi obişnuiţi sau pe rulmenţi speciali, are la un capăt fixat rotorul,iar la celălalt capăt fulia de antrenare.

92

Page 89: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

De obicei, pompele de apă sunt antrenate cu curele trapezoidale şi foarte frecent pe aceeaşi fulie de antrenare se montează şi ventilatorul. Intrarea şi ieşirea apei din pompă se prevede în mod convenabil, funcţie de schema în care se montează. La unele motoare, care nu au un sistem separat de răcire a ulelului, pompa refulează apei direct într-o rampă a blocului motorului, pe când la altele – apa este refulat într-un răcitor de ulei şi apoi intră în cămaşa de răcire a blocului. La motoare mai mari supraalimentate şi cu răcire intermediară a aerului de admisie se utilizează pompe duble, o parte pentru circuitul de răcire al motorului şi alta, pentru circuitul de răcire al aerului de supraalimentare.

Pentru etanşarea axului pompei se utilizează garnituri speciale. Orientativ se dau în tabele câteva dimensiuni mai uzuale ale acestor garnituri.Întrucât randamenul pompei depinde în mare măsure de valoare a interstiţiilor între rotor şi carcasă, se impun condiţii tehnice care să asigure jocuri minime, fără pericol ca piesele în mişcarea relativă să ajungă în contact. Pentru exemplificarea se prezinte sintetic condiţiile tehnice pentru un corp de pompă turant din fontă, iar pentru un rotor turnat din fontă.Pentru o funcţionare liniştită şi cu fiabilitate mare rotorul pompei asamblat cu axul, fiind o piesă ce se roteşte cu turaţii mari, se echilibrează dinamic, a testarea masei la echilibrare făcându-se prin găurire pe părţiile inactive ale piesei. Suprafeţele de frecare ale inelului de alunecare şi al piesei conjugate trebuie să fie foarte fin prelucrate Ra=0,1 nanometru şi să fie perpendiculare pe axa de rotaţie, cu abatere de max. 0,005 mm.

7. Instalaţia de pornire electrică

7.1. Generalităţi

Sistemele de pornire au rolul de a antrena motoarele cu combustie internă cu o anumită turaţie şi cuplu din starea de repaus până în momentul aprinderii amestecului carburant, respectiv punerii în funcţiune a acestuia. Condiţiile pe care trebuie să le îndeplinească pornirea electrică sunt:- asigurarea turaţiei şi cuplului necesar pentru condiţiile cele mai grele de pornire; - funcţionarea sigură între anumite limite (domenii) de temperatură (de la -200C la + 600C); - decuplarea automată a demarorului după pornirea motorului cu ardere internă; - maşinile şi aparatele ce fac parte din instalaţia de pornire trebuie să prezinte dimensiuni reduse, greutate mică, preţ de cost redus şi o întreţinere simplă şi uşoară în exploatare.

Instalaţia de pornire electrică la automobilele de construcţie recentă - este formată din: a)motorul electric de curent continuu sau demarorul, prevăzut cu un electromagnet sau releu de cuplare - cu dispozitiv pentru cuplarea elastică şi decuplarea automată a pinionului demarorului cu coroană dinţată a volantului motorului;b) bateria de acumulatoare;c) întreruptorul de pornire;d)conductoarele de legătură.

Electromotorul de pornire (demarorul) este un motor electric de curent continuu, care serveste la rotirea arborelui cotit pentru pornirea motorului automobilului, transformind energia electrica in energie mecanica. Arborele cotit este antrenat de un pinion montat pe axul demarorului, care angreneaza o coroana dintata dispusa pe volant. Cuplarea pinionului cu volantul se realizeaza la actionarea cheii de contact pe pozitia

93

Page 90: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

demaror, iar dupa pornirea motorului decuplarea trebuie sa se faca automat. Mecanismul de cuplare al demarorului poate fi cu actionare prin inertie, mecanica sau electromagnetica.La M.A.S. pornirea motorului rece este mai usoara datorita volatilitatii ridicate a benzinei si ajutorului oferit de dispozitivele de pornire ale carburatorului care imbogatesc amestecul carburant.La M.A.C. pentru a se usura pornirea motorului se folosesc procedee auxiliare care permit preincalzirea aerului care intra in cilindrii. Preancalzirea se poate realiza cu ajutorul bujiilor incandescente sau a unei instalatii cu termostat, aceasta din urma se foloseste la autovehiculele mari.

7.2. Clasificarea sistemelor de pornire

Sistemele de pornire electrică se împart în două grupe: a)sisteme de pornire normale, care se utilizează la motoarele cu combustie internă uzuale;b)sisteme de pornire speciale, pentru acţionarea motoarelor de putere mare şi condiţii de pornire mai grele.

Din categoria sistemelor de pornire speciale fac parte: sistemele de acţionare cu două demaroare, care funcţionează în paralel; sistemele de alimentare a demarorului cu două baterii a 12 V fiecare, conectate în serie sau serie-paralel, la care demarorul este alimentat cu 24 V (putere aproape dublă), iar restul consumatorilor cu 12 V, demaroare pendulare care rotesc coroana volantului succesiv în ambele sensuri, acumulând energia cinetică până când se realizează por-nirea, şi demaroare cu inerţie, la care pinionul demarorului (prevăzut cu un mecanism complicat de angrenaje reductoare, ambreiaj cu fricţiune şi volante, etc.) este cuplat cu coroana dinţată a volantului motorului (prin intermediul ambreiajului) numai după ce volantul demarorului a acu-mulat o anumită energie cinetică.

Din punct de vedere al modului de alimentare, sistemele de pornire normală se pot clasifica în două grupe şi anume:

- sisteme de alimentare directă;- sisteme de alimentare indirectă. La sistemele de alimentare directă, alimentarea demarorului se face direct de la baterie,

prin întreruptorul de pornire (fig.7.1.a). Datorită lungimii relativ mari a conductoarelor de legătură, a contactului imperfect al întreruptorului la curenţi mari de pornire, apar căderi importante de tensiune, care determină micşorarea puterii disponibile a demarorului.

Sistemele de alimentare indirectă folosesc relee auxiliare de pornire sau comandă RA (fig.7.1b), montate în apropierea sau în interiorul demarorului, comanda releului facându-se cu curenţi mici, fapt care elimină dezavantajul amintit.

94

Page 91: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig. 7.1 a sistem de alimentare directa Fig. 7.1 b sistem de alimentare indirecta cu releu

95

Page 92: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

7.3 DemarorulDupă modul de cuplare utilizat, demaroarele uzuale pentru automobile se clasifică în trei grupe: - demaroare cu cuplare prin inerţie;- demaroare cu cuplare mecanică (sau forţată);- demaroare cu cuplare electromagnetică. Demaroare cu cuplare prin inerţie. Demaroarele cu cuplare prin inerţie, cunoscute şi sub denumirea de demaroare cu Bendix, au construcţia cea mai simplă. La aceste demaroare, odată cu rotirea arborelui se produce deplasarea axială a pinionului, datarită unei contragreutăţi care îi măreşte momentul de inerţie proprie, prin rotirea pe a buclă filetată, montată pe arbore. Demaroarele cu cuplare prin inerţie pot fi cu acţionare directă sau cu acţionare indirectă.

Fig.7.2. Mecansime de cuplare prin inerţie

Principalele părţi componente ale dispozitivului de cuplare prin inerţie (fig.7.2.a) sunt: arborele rototului 1, arcul spiral 3 de preluare a şocurilor de pornire, fixat la o extremitate pe arbore printr-o bucşă fixă 2, iar la cealaltă extremitate în legătură cu bucşa filetată 4, pe care, se poate deplasa liber pinonul 5. Bucşa filetată se poate roti pe arbore iar la exterior are un filet dreptunghiular. La rândul său, pinionul este prevăzut în interior cu filet, ceea ce îi permite deplasarea prin înşurubare. Pinionul are o contragreutate care îi măreşte momentul de inerţie şi un ştift cu arc, care îl ţine depărtat de volant în timpul când nu se face pornirea.

Funcţionarea dispozitivului de cuplare prin inerţie este următoarea: la conectarea demarorului, pinionul, datorită inerţiei sale la rotire faţă de bucşa filetată, se deplasează axial spre coroana volantului cu care se angrenează (prin înşurubare), iar mişcarea de rotaţie se transmite de 1a arbore, prin alimentarea releului prin arcul elicoidal, bucşa filetată, pinion la volant. După pornirea motorului, coroana volantului depăşeşte turaţia corespunzătoare turaţiei demarorului, transmiţând totodată un cuplu invers spre pinion, producând deplasarea axială a pinionului în sens invers faţă de cuplare, respectiv decuplarea.

Fig.7.1c,d,e,f,g. Sisteme de acţionare şi cuplare

96

Page 93: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

După direcţia în care se face deplasarea pinionului, demaroarele cu decuplare prin inerţie se împart în demaroare cu deplasare spre interior (fig.7.2.a) şi demaroare cu deplasare spre exterior (fig.7.2.b).

Există dispozitive de cuplare la care arcul spiral nu mai serveşte la transmiterea cuplului de pornire şi nu mai lucrează la întindere, ci la compresiune, având rolul de tampon (fig.7.2.c). La acest mecanism, arborele are caneluri de-a lungul cărora se poate deplasa bucşa filetată.

Dispozitivele de cuplare prin inerţie se folosesc, în general, pentru demaroare de putere mică, sub 1,5 CP. Ele prezintă avantajul ca sunt foarte simple, nu necesită mecanismul cuplă cu roată liberă şi au o angrenare uşoară, datorită mişcării elicoidale a pinionului. Ca dezavantaje se menţionează faptul că nu pot transmite cupluri mari, produc uzura dinţilor pinionului, în care caz cuplarea nu se mai face bine şi, în plus, produce zgomot.

Demaroare cu cuplare mecanică (forţată) (fig.7.3.a). La demaroarele cu cuplare forţată, numite şi demaroare cu pedală, deplasarea axială a pinionului spre coroana se realizează prin mişcarea unui levier cu furcă care este acţionat mecanic printr-un sistem de pârghii de către şofer. Odată cu deplasarea levierului, se închide şi circuitul de alimentare a demarorului. Pentru aceasta, demaroarele cu acţionare mecanică sunt prevăzute cu un întreruptor simplu (fig.7.1.c) sau un întreruptor dublu care poate produce scurtcircuitarea rezistenţei adiţionale a bobinei de inducţie (fig.7.1.d).

Demaroare cu cuplare electromagnetică(fig.7.3 b şi c). Demaroarele cu cuplare electromagnetică, numite şi demaroare cu electromagnet sau cu solenoid, au în prezent utilizarea cea mai mare la motoarele uzuale. La demaroarele cu electromagnet, levierul furcii (de deplasare a pinionului) este acţionat de către tija unui electromagnet montat pe carcasa electromotorului (fig.7.3.b). În afara pieselor ataşate la demarorul cu pedală, demarorul cu electromagnet mai cuprinde (fig.7.3): tija miezului 11, piesa de reglare 12, arcul tijei 13, arcul miezului 14, miezul electromagnetului 15, carcasa 16, înfăşurările electromagnetului 17, contactul mobil 18 şi contactele fixe cu borne 19. Alimentarea electromotorului de la bateria de acumulatoare se poate face direct prin întreruptorul de pornire (fig.7.1.e), sau prin intermediul unui releu auxiliar RA (fig.7.1.f).

Exceptând acţionarea electromagnetică, funcţionarea dispozitivului de cuplare principial este asemănător cu cel cu pedală, în sensul că mai întâi se realizează cuplarea pinioanelor, după care se realizează conectarea (alimentarea) electromotorului. Ca particularităţi, se menţionează următoarele: în cazul când, în timpul cuplării, un dinte al pinionului este oprit de un dinte a1 coroanei, arcul elicoidal al dispozitivului de cuplare se comprimă şi permite deplasarea în continuare a levierului cn furcă şi a miezului care determină închiderea contactelor şi, ca urmare, rotirea pinionului care facilitează angrenarea.

Fig. 7.3 a Demaroare cu cuplare mecanica

97

Page 94: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig.7.3. b şi c Demaroare cu cuplare electromagnetică

Arcul elicoidal a1 dispozitivului de cuplare amortizează şocurile la cuplare cu coroana, iar arcul tijei de antrenare menţine în repaus dispozitivul de cuplare depărtat de coroana în timpul deplasării automobilului. Arcul miezului este destinat pentru readucerea furcii, dupa ce motorul a pornit şi s-a întrerupt contactul electric. Pinionul se decuplează ca urmare a efectului arcului miezului şi a canelurilor elicoidale. Arcu1 miezului se alege mai puternic decât arcul tijei.

În ceea ce priveşte alimentarea electromagnetului, există construcţii cu o singură înfăşurare sau cu două înfăşurări. În ultimul caz (fig.7.2 g), înfăşurare serie numită şi înfăşurarea de atracţie, este conectată în paralel cu contactele principale şi, deci, în serie cu înfăşurările demarorului, iar infăşurarea derivaţie numită, şi înfăşurare de menţinere. Înfăşurarea de excitaţie şi rotorul demarorului sunt alimentate prin intermediul înfăşurării serie sau de atracţie a electromagnetului. Aceasta face ca rotorul demarorului să se rotească lent şi, în acelaşi timp, să fie atras lent miezul electromagnetului contribuind prin aceasta la o mai bună angrenare a pinioa-nelor. După închiderea contactelor electromagnetului, înfăşurarea de atracţie este scurtcircuitata, astfel încât întreaga tensiune se aplică asupra înfăşurării de excitaţie a demarorului şi rotorul se va roti mai rapid. Miezul electromagnetului continuă sa fie atras de către înfăşurarea de menţinere întrucât este necesară o forţă mai mică de atractie. Se întrerupe circuitul de alimentare a electromagnetului prin întreruptorul de pornire. Înfăşurările de atracţie şi de menţinere dau câmpuri inverse şi miezul revine în pozitia initiala, întrerupând contactele electromagnetului.

7.4 Componentele instalatiei de pornire

7.4.1Bateria de acumulatori are rolul unei surse de energie electrica care alimenteaza pentru scurt timp echipamentul electric, cand generatorul de energie electrica nu lucreaza sau cand acesta nu face fata singur.Dupa natura materiei active a electrozilor si a electrolitului se cunosc si se folosesc la automobile urmatoarele tipuri de baterii de acumulatori:-acumulatori cu plumb (electrolitul este un acid)-acumulatori alcalini (electrolitul este o solutie apoasa a unei baze)Marimile electrice, cele mai importante, care caracterizeaza bateriile de acumulatori sunt:-tensiunea la bornele bateriei de acumulatori, care variaza in raport cu gradul sau de incarcare;

98

Page 95: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

(tensiunea la sfirsitul incarcarii bateriei de umulatoare trebuie sa fie de maximum 2,7 V pe element, iar tensiunea maxima admisa la descarcare este de 1,7 V pe element;)-capacitatea bateriei de acumulatori, care reprezinta cantitatea de energie electrica pe care bateria, complet incarcata, poate sa o debiteze unui circuit electric. Capacitatea bateriei se masoara in amperi-ora(Ah) -densitatea electrolitului, este masa electrolitului raportata la unitatea de volum.

Fig.7.4 Bateria de acumulatori1- separatoare; 2- nervuri; 3- placi negative;4- placi pozitive; 5- cutie; 6- bucsa de plumb;7- borna pozitiva a bateriei; 8- borna elementului;9- dop; 10- capacul elementului; 11- borna negativa bateriei; 12- mastic; 13- perete de compartimentare; 14- punte de legatura intre elemente; 15- punte de legatura a elementului

7.4.2 Generatorul de curent trebuie sa alimenteze cu energie electrica receptoarele si sa asigure incarcarea bateriei de acumulatori cu care este cuplat in paralel. Incarcarea bateriei se realizeaza in timpul functionarii motorului, numai daca generatorul are o tensiune mai mare.Generatorul de curent alternativ (alternatorul). Utilizarea generatorului de curent alternativ cu redresoare (alternatorul) poate asigura incarcarea bateriei de acumulatori la turatii mici si chiar la mersul in gol al motorului. Alternatorul alimenteaza cu curent toti consumatorii unui autovehicul atunci cand motorul este in functiune. Un alternator se compune din doua parti principale: -statorul (indusul)-rotorul (inductorul).Statorul 4 are forma unui inel care prezinta pe suprafata interioara un numar de crestaturi in care se afla o infasurare trifazata legata in triunghi. Capetele libere ale infasurarilor statorului sunt legate, fiecare, la o pereche de redresoare (diode cu siliciu), una directa si una inversata, montate in suportul 2 de aluminiu.Rotorul 3 este format din doua jumatati simetrice si are patru perechi de poli. Axul rotorului este montat in lagare cu bile sustinute de capacele 1 si 5. Rotorul contine infasurarea de excitatie. Pe capacul 1 sunt montate portperiile, ale caror perii 7 se freaca de inelele colectoare ce sunt legate cu capetele infasurarii de excitatie a rotorului alternatorului. Pe partea capacului 5 este montata, in exterior, fulia 10, iar in interior ventilatorul 9, destinat racirii alternatorului.

99

Page 96: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Fig. 7.5 Elementele componente ale unui alternator1- capac; 2- suport portdiode; 3- rotor; 4- stator; 5- capac; 6- portperie; 7- perie de excitatie; 8- perie masa; 9- ventilator; 10- fulie;

7.4.3 Releul regulator de tensiune are rolul de a mentine cat mai constanta tensiunea la bornele generatorului de curent, independent de turatia motorului sau de sarcina generatorului. In acest scop face sa creasca sau sa scada in mod corespunzator intensitatea curentului de excitatie a generatorului. In consecinta, intensitatea curentului de incarcare a bateriei de acumulatori scade pe masura ce aceasta se incarca, reducandu-se la zero atunci cand bateria este complet incarcata. De asemenea, datorita regulatorului de tensiune, curentul de incarcare este mai mic vara, cand bateria se incarca mai usor, si mai mare iarna, cand bateria are o temperalura scazuta si se incarca mai greu.Reglarea tensiunii are loc prin introducerea si scoaterea rezistentei suplimentare in circuitul infasurarii de excitatie, cu ajutorul unor contacte care o scurtcircuiteaza sau nu.

7.5 Echipamentul de aprindere al automobilului

Echipamentul de aprindere al automobilului serveste la producerea, intr-un anumit moment, a scanteii electrice necesare aprinderii amestecului carburant din cilindrii motorului.La motoarele cu carburator, dupa aspiratia si comprimarea amestecului carburant in cilindru, amestecul carburant este aprins de catre o scanteie electrica produsa de bujie.Pentru producerea scanteii intre electrozii bujiei nu este suficienta o tensiune de 6 sau 12 V ,,respectiv tensiunea pe care o are bateria de acumulatori”. Scanteia nu se poate produce decat daca bujia este alimentata cu tensiunea de 15 000 ... 20 000 V. Pentru a se produce o tensiune atat de puternica, este nevoie de un ansamblu de piese care, lucrand impreuna, sa transforme curentul electric de joasa tensiune in curent electric de inalta tensiune. Acest lucru se poate realiza cu ajutorul unui transformator de tensiune denumit ,,bobina de inductie".

7.5.1 Bobina de inductie este un transformator de curent, care transforma curentul de joasa tensiune de 6 sau 12 V in curent de inalta tensiune, de 15000. .. 20000 V.Bobina de inductie este constituita dintr-o infasurare primara 3, formata din 200 . . . 300 de spire din sarma de cupru, izolata, de circa 1 mm grosime, infasurate pe un miez de fier moale 1, si o infasurare secundara 2 care are 15 000 ... 20 000 de spire si este facuta dintr-o sarma de cupru izolata foarte subtire (0,1 mm grosime). Aceste infasurari sunt protejate de un invelis de tabla 4, in interiorul caruia se afla fixat, printr-o masa izolanta,. capacul de protectie 5, facut dintr-un material izolant (bachelita).Capetele infasurarii primare sunt legate la cele doua borne 6 si 7, fixate in capac. Infasurarea secundara are unul dintre capete legat la un capat al infasurarii primare, iar celalalt capat este legat la borna fisei centrale 8 a capacului izolant al bobinei de inductie. Functionarea bobinei de

100

Page 97: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

inductie se bazeaza pe fenomenul inductiei electromagnetice potrivit caruia, prin intreruperea curentului de joasa tensiune din infasurarea primara, ia nastere in infasurarea secundara un curent de inalta tensiune. Acest fenomen se explica prin variatia campului magnetic, creat de infasurarea primara, care scade de la valoarea de regim, la zero si ale carei linii dc camp magnetic (de forta) intretaie spirele infasurarii secundare.

Fig. 7.6 Bobina de inductie1- miez de fier; 2- infasurarea secundara; 3- infasurarea primara; 4- carcasa exterioara; 5- carcasa interioara; 6, 7- borne laterale; 8- borna centrala

7.5.2 Ruptor-distribuitorul se compune din: -ruptorul propriu-zis care intrerupe curentul primar, -distribuitorul inaltei tensiuni catre bujii -condensatorul-regulatoarele de avans. Ruptorul. Momentul exact al producerii scanteii electrice de catre bobina de inductie este determinat de momentul intreruperii curentului in circuitul primar al bobinei. Aceasta intrerupere este produsa de catre ruptor. Ruptorul 18 este format din doua contacte: unul mobil 19 si unul fix 20. Contactul fix este legat la masa, iar contactul mobil este izolat de masa masinii. In momentul in care contactul mobil se departeaza de contactul fix, curentul se intrerupe si apare tensiunea inalta in infasurarea secundara a bobinei de inductie. Contactul mobil este ridicat de pe contactul de catre cama ruptorului 5, care este fixata pe axul distribuitorului si are un numar de proeminente, egal cu numarul cilindrilor. Contactul mobil este fixat pe o mica parghie ce oscileaza in jurul unui ax si intrerupe circuitul atunci cand o proeminenta vine in dreptul sau si roteste aceasta parghie desfacand contactele.Readucerea in pozitie initiala a contactului mobil pentru restabilirea circuitului primar se face cu ajutorul unei lamele arc, care este montata in spatele contactului mobil

Distribuitorul are rolul de a distribui curentul de inalta tensiune la bujii, in conformitate cu ordinea de aprindere a amestecului carburant in cilindrii motorului.Distributia curentului de inalta tensiune la bujii se realizeaza astfel: curentul de inalta tensiune ajunge de la bobina de inductie prin intermediul unui conductor, la borna centrala a

101

Page 98: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

distribuitorului; contactul intre borna centrala si rotor se face prin intermediul periei de carbune 16, care este metinuta in contact cu lama metalica a ruptorului de un arc 15. In timpul rotatiei rotorului 17, lama va trece la o distanta de 0,2 mm de bornele laterale. Miscarea de rotatie a rotorului rezulta din antrenarea acestuia de catre axul distribuitorului 1.Deci transmiterea curentului de inalta tensiune de la lama rotorului la bornele laterale (ploturi) din capac nu se face prin contact, ci prin scantei. In continuare, transmiterea curentului de inalta tensiune de la bornele laterale la bujii se face prin intermediul unor fise.

Fig. 7.7 Ruptor-distribuitor1…..8- regulator de avans centrifugal; 9…..11- borna izolata; 12- condensator; 13- bucsa; 14- capacul distribuitorului; 15- arc; 16- carbune; 17- rotor (lulea); 18- ruptor; 19- contact mobil; 20- contact fix; 21- conducta de legatura cu borna izolata; 22- regulator de avans cu depresiune; 23…..28- corpul ruptorului-distribuitor; 29- ax de antrenare;

7.5.3 Condensatorul ruptorului. La deschiderea contactelor ruptorului apare intre acestea o scanteie. Aceasta scinteie se produce din cauza bobinei de inductie, care se opune intreruperii bruste a curentului. Rolul condensatorului este de a inmagazina energia electrica provocata de inductia proprie a infasurarii primare. Condensatorul electric 12 este format din doua placute metalice foarte subtiri (citeva sutimi de milimetru grosime), izolate intre ele cu o foita de hartie parafinata. Cele doua placute metalice se numesc armaturile condensatorului. Ele sunt stranse sul si introduse intr-o capsula metalica. O armatura este legata la carcasa metalica a condensatorului (care se fixeaza la masa ca si contactul

102

Page 99: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

fix al ruptorului), iar cealalta armatura este legata la un conductor ce iese prin capacul izolator al condensatorului, aceasta se leaga la contactul mobil al ruptorului.

7.5.4 Regulatoarele de avans. In timpul functionarii motorului, avansul la aprindere se regleaza automat in functie de turatie si sarcina cu ajutorul regulatorului de avans centrifugal si a celui prin depresiune (vacuumatic).In afara acestor regulatoare de avans automate, ruptorul-distribuitor este prevazut si cu un dispozitiv de reglare manuala a avansului, numit regulator de avans octanic sau corector de cifra octanica. Regulatorul de avans centrifugal 1...8, modifica automat avansul la aprindere, in functie de turatia arborelui cotit.. Regulatorul de avans prin depresiune (vacuumatic) este comandat de depresiunea care exista in conducta de aspiratie a motorului. Depresiunea provoaca miscarea unei membrane, care printr-o tija deplaseaza la stanga sau la dreapta, placa pe care este asezat ruptorul. Regulatorul de avans octanic stabileste avansul la aprindere in functie de cifra octanica a combustibilului.

7.5.5 Bujia serveste la producerea scanteilor electrice, necesare aprinderii amestecului carburant. Scanteia se produce intre electrozii bujiei, aceasta fiind insurubata in chiulasa motorului, intr-un orificiu filetat ce patrunde in camera de ardere a motorului. Bujia este formata dintr-un corp metalic 1, prevazut cu o portiune filetata si un cap hexagonal pentru actionare cu cheia. Pe corpul metalic este fixat unul dintre electrozii bujiei. Acest electrod lateral 2 face contact cu masa prin intermediul corpului metalic al bujiei ce se insurubeaza in chiulasa motorului. Al doilea contact al bujiei, electrodul central 3, este fixat intr-un izolator 4, prins la randul sau in corpul metalic. Electrodul central are la capatul exterior borna de care se leaga fisa ce aduce curentul de inalta tensiune. Pentru asigurarea etanseitatii camerei de compresie, intre corpul bujiei si chiulasa se asaza o garnitura metalo-plastica 5. Distanta intre electrozii bujiei este de 0,5... ... 0,7 mm.Curentul adus prin fise trece de la electrodul central la electrodul lateral sub forma de scanteie si de aici ajunge prin corpul bujiei la masa. Fiind vorba de curent de inalta tensiune, izolatorul bujiei care este facut din portelan trebuie sa fie in buna stare, fara crapaturi sau fisuri, si curat, altminteri curentul trece direct la masa fara sa mai produca scanteia intre electrozi.

Caracteristicile principale ale unei bujii sunt: -diametrul si lungimea partii filetate ce se insurubeaza in chiulasa motorului; -felul filetului; -valoarea termica a bujiei.

103

Page 100: elemente de baza autovehicule rutiere.doc

Bujia1- corp metalic; 2- electrod lateral; 3- electrod central; 4- izolator; 5- garnitura metalica;

Diametrul partii filetate poate fi de 10 ... 12 mm sau 14…18 mm. Lungimea partii filetate este variabila si depinde de grosimea chiulasei in care se insurubeaza bujia.Valoarea termica a unei bujii reprezinta o cifra de comparatie, care arata comportarea bujiei fata de solicitarea termica. Din punct de vedere al valorii termice, bujiile pot fi calde sau reci. La motoarele cu turatie mare si raport de compresie ridicat, se folosesc bujii reci, iar la motoarele cu turatie mica si raport de compresie scazut, se folosesc bujii calde.Bujiile calde au partea interioara a izolatorului mai lunga, iar bujiile reci au izolatorul mai scurt la partea interioara., din aceasta cauza caldura se evacueaza mai incet la bujiile calde si mai repede la bujiile reci.Daca bujia este bine aleasa din punct de vedere al valorii termice, atunci la mersul indelungat al motorului, in conditii normale, temperatura interioara a bujiei trebuie sa fie de 500 ... 600°C. In acest caz, daca si amestecul carburant este normal, cand se demonteaza si se examineaza bujia, ea trebuie sa fie curata, cu izolatorul usor colorat in castaniu. Cand amestecul carburant este prea bogat, bujia va fi afumata, din cauza arderii incomplete a benzinei. Carbonul nears depunandu-se ca o funingine pe bujie.Daca bujia este prea calda, atunci electrodul central se incalzeste exagerat, pana la alb, putandu-se chiar topi, Daca in acest caz se opreste motorul, acesta continua sa functioneze un timp din cauza aprinderilor ce au loc la aceste puncte foarte calde ale bujiei.Daca bujia este prea rece, temperatura ei fiind prea mica, uleiul se depune cu timpul pe ea, nu poate fi ars, ci numai carbonizat si astfel, bujia este scoasa din functiune din cauza cocsarii sale, (se zice ca bujia este ancrasata). Ancrasarea se poate produce si in cazul in care bujia este bine aleasa, dar motorul este uzat si consuma ulei.Valoarea termica a bujiilor se noteaza prin numere incepand de la 10 (la bujiile cele mai calde) si pina la 450 (la bujiile cele mai reci). Bujia incandescenta este de fapt o spirala din nichel-crom care se inroseste atunci cand se inchide circuitul electric, permitand incalzirea aerului care intra in cilindrii.

104