Motoare Termice Sarbu 2010

Laureniu SRBU

Motoare termice, maini de traciune i transport pentru construcii

- Motoare termice: construcie, funcionare, materiale, tehnologii de fabricaie, elemente de calcul. Tehnologii pentru protecia mediului EGR i SCR

- Maini de traciune i transport pentru construcii: construcie, funcionare, alegerea motorului. Calculul calitilor dinamice de traciune i frnare

Thermal Engines, Traction and Transport Machines

for Construction

- Thermal engines: construction, functioning, manufacturing technologies, computing elements. EGR and SCR environment protection technologies

- Traction and transport machines for construction: construction, functioning, engine choosing. Calculus of the traction abd braking dynamic qualities

2

Refereni tiinifici: prof. univ. emerit dr. ing. tefan MIHILESCU

prof. univ. dr. ing. Gheorghe MLADIN Facultatea de Utilaj Tehnologic

Universitatea Tehnic de Construcii Bucureti

Director general dipl. ing. Radu OATU APOLODOR Comimpex SRL

Director general dipl. ing. Mircea HNSA GENCO 93 SRL importator autorizat de utilaje

Redactor: Carmen RANU

Coperta:

Alexandru ION

Revizie text: Niculina PUN

Tehnoredactare computerizat:

Alexandra-Irina DRAGOMIR

Procesare text:

Ioana BRATU, Alexandru SRBU

Procesare figuri: ing. Adrian RDUAC

Descrierea CIP a Bibliotecii Naionale a Romniei SRBU, LAURENIU

Motoare termice, maini de traciune i transport pentru construcii / Laureniu Srbu Bucureti:

Editura Economic, 2010 Bibliogr.

ISBN 978-973-709-476-6

624.002.5:621.86/.87

3

Laureniu SRBU


- Motoare termice: construcie, funcionare, materiale, tehnologii de fabricaie, elemente de calcul. Tehnologii pentru protecia mediului EGR i SCR

- Maini de traciune i transport pentru construcii: construcie, funcionare, alegerea motorului. Calculul calitilor dinamice de traciune i frnare

Thermal Engines, Traction and Transport Machines for Construction

- Thermal engines: construction, functioning, manufacturing technologies, computing elements. EGR and SCR environment protection technologies

- Traction and transport machines for construction: construction, functioning, engine choosing. Calculus of the traction abd braking dynamic qualities

4

ISBN 978-973-709-476-6

Copyright Editura Economic, 2010

Autorul este responsabil de clarificarea dreptului de utilizare a informaiilor cuprinse n lucrare.

5

Motto

Nu descuraja niciodat pe cineva care progreseaz, indiferent ct de ncet o face.

Platon

6

La Summitul de la Copenhaga din decembrie 2009, Uniunea European a susinut necesitatea

unui acord construit pe protocolul de la Kyoto, cu valoare juridic obligatorie, care va intra n vigoare de la 1 ianuarie 2013, i care va costa economia mondial mii de miliarde de dolari n urmtoarele decenii relateaz New York Times, care explic i resursele posibile care stau la baza fondurilor pentru mediu. Documentul informal al acordului ce va reprezenta subiectul discuiilor purtate cu ocazia summitului de la Copenhaga prevede(1):

reduceri ale emisiilor suficiente pentru a atinge obiectivul global de limitare a creterii temperaturii globale de mai puin de 2 grade Celsius;

rile industrializate urmeaz s reduc emisiile la nivelul tuturor ramurilor economice care sunt generatoare de astfel de emisii;

rile industrializate se angajeaz s promoveze un suport financiar imediat (2010-2012), pentru msuri destinate prevenirii schimbrilor climatice n rile n curs de dezvoltare;

cele mai avansate ri n curs de dezvoltare trebuie s-i asume msuri de reducere a emisiilor de gaze cu efect de ser (GES);

acordul va conine un mecanism de revizuire, astfel nct msurile necesare s poat fi ajustate potrivit noilor evidene tiinifice ce urmeaz s apar;

schimbri profunde n producia de energie, dislocri n modul de via al oamenilor, schimbri n agricultur i crearea de piee noi de tranzacionare a drepturilor de emisii de dioxid de carbon;

costurile n infrastructura energetic se apreciaz la peste 10 mii de miliarde de euro pentru perioada 2010-2030, iar majoritatea acestor costuri ar trebui s provin din sectorul privat, din taxe pe combustibili n transporturi (impuse i n aviaie i n transportul naval), i din mprumuturi i granturi oferite de rile industrializate celor mai srace etc.;

finanarea programelor n valoare de peste 100 de miliarde de dolari pn n 2020, pentru contracararea efectelor schimbrilor climatice n rile n curs de dezvoltare. O parte din aceste fonduri vor proveni de pe piaa drepturilor de emisii de dioxid de carbon, iar o alt parte, ar putea fi mprit ntre SUA, UE, Canada, Japonia i Australia;

acordarea unui ajutor anual rilor srace ncepnd din 2010, pentru a stimula hotrrile luate la Copenhaga;

standardele pentru reducerea emisiilor se vor stabili difereniat pentru statele industrializate i pentru cele srace. ONU nu va mai avea un rol principal n negocierea acordurilor pe probleme climatice;

se propune un fond pentru combaterea problemelor climatice care ar putea fi administrat de Banca Mondial sau de Fondul Global pentru Mediu, nu de ONU (UNFCCC Convenia-cadru a Naiunilor Unite asupra Problemelor Climatice).

Not: La cele prezentate mai sus, este de menionat faptul c rezervele planetare de energie se vor

termina mult mai repede. Rezerva mondial de petrol exploatabil va dura maxim 35 de ani n actualele condiii de dezvoltare economic i explozie demografic.

Conform condiiilor revizuite, se pare c petrolul existent va mai ajunge pentru nc 20 de ani. Dispariia petrolului ar nsemna sfritul sistemului financiar mondial, un aspect deja recunoscut de Wall Street Journal i Financial Times. (2)

(l) *** De unde scoate economia mondial mii de miliarde de euro pentru mediu? Articol aprut n Ziarul Lumina din 12 decembrie 2009, p. 7, Romnia n UE. (2) Daniel Estulin, Clubul Bilderberg. Cunducerea secret a lumii, Editura Meditaii, Bucureti, 2009.

Cuprins

Prefa ...................................................................................................................................................13 Introducere ...........................................................................................................................................15 Capitolul 1. Concepii noi impuse de ecologia mediului asupra funcionrii i fabricrii

motoarelor cu ardere intern ........................................................................................19 1.1. Introducere .................................................................................................................................19 1.2. Dezvoltarea produciei de camioane ecologice destinate pentru pieele regionale ....................19 1.3. Ecopolitica i autovehiculele. Evoluia reglementrilor privind poluarea chimic

i sonor .....................................................................................................................................21 1.3.1. Orientri referitoare la autocamioane grele i transportul auto

n cadrul Pieei Comune Europene ..................................................................................21 1.3.2. Programul n legtur cu combustibilii pentru motoare diesel.

Programul California .......................................................................................................25 1.3.3. Poluarea chimic i sonor a motoarelor pentru autovehicule.........................................29

1.3.3.1. Poluarea chimic ................................................................................................29 1.3.3.2. Factorii de influen i posibiliti de reducere a substanelor poluante

la motoare ..........................................................................................................31 1.3.3.3. Poluarea sonor ..................................................................................................32

1.3.3.3.1. Sursele de zgomot ale motoarelor pentru autovehicule ....................32 1.3.3.4. Normele EURO pentru autovehicule .................................................................33

1.4. Motorul diesel n slujba proteciei mediului...............................................................................34 1.5. Avantajele utilizrii aluminiului n construcia motoarelor........................................................35 1.6. Maini care funcioneaz cu hidrogen........................................................................................36

Bibliografie ............................................................................................................................................38 Capitolul 2. Caracteristicile principale ale motoarelor termice cu piston ......................................41

2.1. Ciclul de funcionare al motorului cu aprindere prin comprimare (MAC) ................................41 2.2. Influena factorilor constructivi asupra arderii la MAC .............................................................44 2.3. Influena factorilor de exploatare asupra arderii la MAC...........................................................47 2.4. Parametrii principali ai motoarelor.............................................................................................48

2.4.1. Parametrii principali care caracterizeaz funcionarea motoarelor termice ....................49 2.4.1.1. Lucrul mecanic indicat.......................................................................................49 2.4.1.2. Presiunea indicat medie....................................................................................49 2.4.1.3. Puterea medie indicat .......................................................................................50 2.4.1.4. Puterea efectiv ..................................................................................................50 2.4.1.5. Randamentul motorului......................................................................................51 2.4.1.6. Consumul specific de combustibil .....................................................................52 2.4.1.7. Dimensiunile fundamentale ale motorului .........................................................52

2.4.2. Parametrii comparativi ai motoarelor ..............................................................................53 2.5. Caracteristicile motoarelor i condiiile de ridicare a acestora...................................................55

2.5.1. Regimurile de funcionare i caracteristicile motoarelor .................................................55 2.5.2. Condiiile pentru ridicarea caracteristicilor i a indicilor principali de funcionare.........55 2.5.3. Caracteristicile motoarelor...............................................................................................56


8

8

2.6. Comparaie ntre caracteristicile de turaie ale motoarelor diesel folosite la autovehicule comerciale.........................................................................................................62

2.7. Supraalimentarea motoarelor diesel. Turbocompresorul cu geometrie variabil TGV..............62 2.8. Calculul randamentului termic ...................................................................................................66

2.8.1. Randamentul termic al ciclului teoretic la MAC rapid cu particularizri ........................66 2.8.2. Randamentele termice la motoarele diesel supraalimentate ............................................67

2.9. Bilanul energetic al motorului...................................................................................................71 2.10. Parametrii cinematici ai mecanismului motor ..........................................................................72 2.11. Forele i momentele mecanismului motor ..............................................................................76 2.12. Echilibrarea motoarelor cu ardere intern ................................................................................83

2.12.1. Echilibrarea motorului monocilindric..........................................................................84 2.12.2. Echilibrarea motoarelor policilindrice .........................................................................86

2.12.2.1. Stelajul manivelelor i ordinea de aprindere ................................................86 2.12.2.2. Echilibrarea forelor de inerie i a momentelor acestora.............................90 2.12.2.3. Echilibrarea motoarelor cu cilindrii n V .....................................................95

2.12.3. Exemple de echilibrare a motoarelor ...........................................................................97 2.13. Transmiterea fluxului de putere la roile motoare ale autovehiculului.....................................99

Bibliografie ..........................................................................................................................................100 Capitolul 3. Construcia i funcionarea motoarelor cu ardere intern cu piston .......................101

3.1. Mecanismul motor....................................................................................................................104 3.1.1. Prile fixe ale mecanismului motor ..............................................................................104

3.1.1.1. Blocul motor ....................................................................................................104 3.1.1.2. Chiulasa ...........................................................................................................108 3.1.1.3. Garnitura de chiulas .......................................................................................110 3.1.1.4. Baia de ulei ......................................................................................................110

3.1.2. Prile mobile ale mecanismului motor .........................................................................111 3.1.2.1. Ansamblul piston .............................................................................................111

3.1.2.1.1. Pistonul ...........................................................................................111 3.1.2.1.2. Segmenii ........................................................................................114 3.1.2.1.3. Bolul...............................................................................................116

3.1.2.2. Ansamblul biel ...............................................................................................117 3.1.2.3. Arborele cotit ...................................................................................................119

3.2. Sistemul de distribuie prin supape...........................................................................................121 3.3. Alimentarea MAS prin jiglaj (carburaia). Soluia clasic de alimentare noneuro...................130 3.4. Tendine i tehnologii noi folosite n construcia motoarelor ecologice...................................136

3.4.1. Utilizarea injeciei electronice n motoarele cu aprindere prin scnteie..................................................................................................................136

3.4.2. Structura instalaiei de alimentare prin injecie de benzin cu comand electronic .................................................................................................137 3.4.2.1. Avantajele injeciei electronice........................................................................141 3.4.2.2. Motoare cu injecie mixt ................................................................................143 3.4.2.3. Sisteme electronice de control a injeciei i aprinderii.....................................143

3.4.3. Sistemul GPL cu reductor i control Lambda pentru autovehicule cu injecie electronic i convertor catalitic..................................................................145

3.5. Analiza funcional a procedeelor de injecie electronic la motoare cu aprindere prin scnteie .............................................................................................................................149

Cuprins

9

9

3.6. Soluii constructive i funcionale pentru motoare cu injecie pe benzin TSI i FSI ..............................................................................................................154

3.7. Factorii care influeneaz arderea la motoarele cu aprindere prin comprimare .......................162 3.7.1. Motoare cu amestec mixt omogen i eterogen...............................................................163 3.7.2. Motoare cu injecie cu ramp comun ...........................................................................165 3.7.3. Motoare cu pompa injector ............................................................................................166

3.8. Soluii constructive i funcionale pentru motoare diesel supraalimentate TDI cu cilindrii n linie i n V........................................................................................................166

3.9. Formarea amestecului la MAC. Soluii constructive pentru camere de ardere ........................185 3.10. Alimentarea combustibilului la MAC ....................................................................................188 3.11. Analiza funcional a pompelor de injecie ............................................................................191

3.11.1. Analiza funcional a pompelor de injecie cu elemeni n linie (tip Bosch) .................................................................................................................191

3.11.2. Analiza funcional a pompelor de injecie cu distribuitor rotativ ............................194 3.11.3. Analiza funcional a injectoarelor............................................................................199 3.11.4. Regulatoare de turaii.................................................................................................201 3.11.5. Caracteristica de debit. Dispozitive de corecie a debitului de combustibil ..............202

3.12. Sistemul de ungere al motoarelor termice ..............................................................................204 3.12.1. Cerine. Soluii constructive.......................................................................................204 3.12.2. Alegerea uleiurilor pentru motoare MAS i MAC.....................................................209

3.12.2.1. Specificaiile utilizate pentru uleiuri...........................................................211 3.12.3. Uleiuri comercializate pentru autovehicule i utilaje .................................................213

3.13. Sistemul de rcire al motoarelor termice................................................................................218 3.13.1. Sistemul de rcire cu aer ............................................................................................219 3.13.2. Sistemul de rcire cu lichid la presiune mrit .........................................................220 3.13.3. Acionarea hidrostatic a ventilatorului pentru sistemul de rcire

la motoarele de utilaje ...............................................................................................227 Bibliografie ..........................................................................................................................................229 Capitolul 4. Performanele motoarelor cu ardere intern folosite pentru autovehicule

i aplicaii n construcii................................................................................................231 4.1. Situaia actual a standardizrii emisiilor la motoarele cu ardere intern ................................231 4.2. Creterea performanelor motoarelor cu ardere intern prin mbuntirea

calitii combustibilului ...........................................................................................................236 4.3. Structuri de control ale motoarelor...........................................................................................237 4.4. Motoare termice fabricate dup tehnologia unic european care respect

normele EURO 4 i EURO 5...................................................................................................245 4.5. Noi generaii de motoare ecologice pentru camioane i utilaje de construcii .........................253

4.5.1. Introducere.....................................................................................................................253 4.5.2. Motoare EURO 4 i EURO 5 pentru construcii i distribuia mrfurilor .....................254

4.5.2.1. Motoare Cursor ................................................................................................254 4.5.2.2. Motoare MAN..................................................................................................255 4.5.2.3. Motoare Mercedes Benz ..................................................................................256 4.5.2.4. Motoare Renault ..............................................................................................257 4.5.2.5. Motoare pentru DAF........................................................................................258 4.5.2.6. Motoare Scania ................................................................................................259 4.5.2.7. Motoare Volvo.................................................................................................261

4.6. Comparaie ntre tehnologiile SCR i EGR de reducere a emisiilor poluante..........................268


10

10

4.6.1. Avantajele i dezavantajele ntre tehnologiile EGR i SCR ..........................................268 4.6.2. Motoare SCR. Tehnologia viitorului .............................................................................270 4.6.3. Recircularea gazelor de evacuare EGR .........................................................................276

4.7. Motoare pentru tractoare industriale i utilaje de construcii ...................................................278 4.7.1. Domeniul de aplicabilitate al motoarelor Caterpillar.....................................................278 4.7.2. Aplicaii ale motoarelor ACERT n construcii .............................................................282 4.7.3. Motoare Volvo pentru utilaje de construcii ..................................................................287 4.7.4. Motoare diesel Liebherr de ultim generaie .................................................................290 4.7.5. Motoare Cummins .........................................................................................................294 4.7.6. Motoare Isuzu cu tehnologia EGR pentru utilaje ..........................................................295 4.7.7. Motoare industriale Protruck .........................................................................................297 4.7.8. Motoare industriale MAS i MAC de capacitate mic Kubota .....................................302

Bibliografie ..........................................................................................................................................310 Capitolul 5. Senzori i echipamente pentru funcionarea i testarea motoarelor ecologice ........314

5.1. Senzori i actuatori. Generaliti ..............................................................................................314 5.1.1. Tipuri de senzori ............................................................................................................316 5.1.2. Actuatori ........................................................................................................................320

5.2. Sisteme electronice de control cu senzori si actuatori folosite pentru funcionarea motoarelor de o nou generaie................................................................................................321

5.3. Traductorul complex de faz, de lucru la punct mort, de turaie i domeniu de variaie al unghiului de avans la aprindere..........................................................................333

5.4. Echipamente de stand pentru testarea motoarelor ecologice la autovehicule ..........................335 5.4.1. Stand pentru ncercarea injectoarelor electromagnetice ................................................335

5.5. Stand de ncercri pentru motoare cu injecie controlat cu logica cablat ...............................337 5.6. Stand de ncercri pentru motoare cu injecie controlat cu microcalculator ............................340 5.7. Sistem cu microprocesor pentru controlul injeciei (de benzin) al aprinderii

i al echipamentelor electronice de pe autovehicul .................................................................342 5.8. Diagrama de semnal a sistemului .............................................................................................347 5.9. Sistem electronic pentru controlul secvenial al injeciei i al aprinderii .................................348 5.10. Studiul dinamicii sistemelor de reglare automat i a proceselor de combustie

ale motoarelor termice ...........................................................................................................352 5.11. Limitator de vitez ce folosete logica Fuzzy ........................................................................355

Bibliografie ..........................................................................................................................................357 Capitolul 6. Maini de traciune i transport pentru construcii. Construcie,

funcionare, confort ......................................................................................................359 6.1. Transmisii pentru autovehicule i tractoare industriale folosite n construcii .........................359

6.1.1. Particulariti constructive i funcionale ......................................................................359 6.2. Scheme cinematice pentru transmisii folosite la autovehicule i tractoare industriale

pe roi cu pneuri i enile.........................................................................................................363 6.2.1. Transmisii mecanice ......................................................................................................363 6.2.2. Transmisii hidromecanice..............................................................................................366 6.2.3. Transmisii hidrostatice...................................................................................................369 6.2.4. Transmisii electrice........................................................................................................371

6.3. Ambreiaje. Clasificare, construcie, funcionare ......................................................................373 6.3.1. Ambreiaje mecanice normal cuplate..............................................................................374 6.3.2. Ambreiaje mecanice facultativ cuplate..........................................................................375

Cuprins

11

11

6.4. Schimbtoare de viteze.............................................................................................................376 6.4.1. Cutii de viteze ................................................................................................................376 6.4.2. Cutii de distribuie .........................................................................................................377

6.5. Ansamblul punilor motoare pentru mainile de traciune. Soluii constructive i funcionale ............................................................................................................................378 6.5.1. Transmisia principal.....................................................................................................379

6.5.1.1. Diferenialul cu roi conice..............................................................................380 6.5.1.2. Diferenialul cu blocare ...................................................................................381 6.5.1.3. Transmisia la roile motoare............................................................................382

6.6. Puntea din fa i mecanismul de direcie. Construcie, funcionare........................................383 6.6.1. Stabilitatea roilor de direcie.........................................................................................384 6.6.2. Servomecanisme de direcie ..........................................................................................385

6.7. Mecanismul de direcie la tractoarele pe enile........................................................................386 6.8. Sisteme de mers pe roi cu pneuri i enile...............................................................................389 6.9. Particularitile mainilor de traciune i transport pentru construcii......................................391

6.9.1. Vehicule specializate pentru transportul sarcinilor grele...............................................392 6.9.2. Cutii automate ZF folosite la camioane pentru distribuie.............................................395 6.9.3. Transmisii hidromecanice Power-Shift .........................................................................395

6.10. Sistemul de amortizare PDC ..................................................................................................397 6.11. Sistemul de frnare. Clasificare, soluii constructive .............................................................397

6.11.1. Frne cu saboi ...........................................................................................................399 6.11.2. Frne cu band ...........................................................................................................400 6.11.3. Frne de ncetinire (retardere) pentru camioane ........................................................402 6.11.4. Frne SAF interdisc plus Integral ..............................................................................404 6.11.5. Monitorizarea plcuelor de frn ..............................................................................405 6.11.6. Nouti n construcia subansamblurilor pentru sisteme de frnare ...........................405

6.12. Pneuri pentru camioane. Alegerea anvelopei potrivite...........................................................406 6.12.1. Scurt istoric ................................................................................................................406 6.12.2. Situaia actual ...........................................................................................................407 6.12.3. Anvelope. Soluii pentru optimizarea costurilor de exploatare..................................409 6.12.4. Factorii care determin performanele anvelopelor de camion..................................411

6.13. Transmisii de date i comenzi ................................................................................................413 6.14. Confortul n construcii ..........................................................................................................416

Bibliografie ..........................................................................................................................................418 Capitolul 7. Calitile de traciune, dinamice i de frnare ale tractoarelor industriale

i autovehiculelor pentru construcii..........................................................................421 7.1. Bilanul de putere al tractorului i automobilului.....................................................................421 7.2. Randamentul total i randamentul de traciune al tractorului..................................................425 7.3. Determinarea greutii tractoarelor i automobilelor folosite n construcii.............................430

7.3.1. Generaliti ....................................................................................................................430 7.3.2. Determinarea greutii tractorului industrial..................................................................431 7.3.3. Determinarea greutii tractoarelor de transport i a automobilelor ..............................433

7.4. Determinarea puterii motorului ................................................................................................434 7.5. Determinarea rapoartelor de transmitere, vitezelor i forelor de traciune

ale tractoarelor industriale i automobilelor folosite n construcii .........................................436 7.5.1. Necesitatea utilizrii cutiei de viteze..............................................................................436 7.5.2. Determinarea vitezelor i rapoartelor de transmitere dup metoda


12

12

progresiei geometrice .....................................................................................................440 7.5.3. Determinarea vitezelor i rapoartelor de transmitere dup metoda

progresiei aritmetice i progresiei armonice ..................................................................447 7.6. Caracteristica de traciune a tractorului industrial....................................................................450 7.7. Caracteristica dinamic i economic a tractorului i automobilului

la lucrri de transport................................................................................................................460 7.7.1. Caracteristica dinamic i economic a tractorului la lucrri de transport.....................460 7.7.2. Caracteristica dinamic i economic a automobilului ..................................................462

7.8. Factorii care influeneaz funcionarea n comun a motorului diesel cu hidrotransformatorul (convertizorul hidraulic) la vehiculele de mare putere .....................465 7.8.1. Introducere.....................................................................................................................465 7.8.2. Funcionarea n comun a motorului cu hidrotransformatorul ........................................466 7.8.3. Concluzii........................................................................................................................471

7.9. Calculul de traciune al tractoarelor industriale i utilajelor de construcii cu transmisie hidrostatic ........................................................................................................472

7.10. Performanele autotractoarelor cu (semi)remorci i procesul de frnare................................475 7.10.1. Bilanul de traciune i de putere................................................................................475 7.10.2. Ecuaia diferenial de micare a autovehiculelor......................................................476 7.10.3. Caracteristica dinamic a autotractorului ...................................................................481 7.10.4. Frnarea remorcilor i semiremorcilor .......................................................................482

Bibliografie ..........................................................................................................................................484 Capitolul 8. Camioane cu asiu rigid i articulat Off-Road folosite n construcii .......................485

8.1. Camioane flexibile i performante ...........................................................................................485 8.2. Noi tehnologii folosite n construcia camioanelor pentru construcii .....................................492

8.2.1. Transmisii inteligente .....................................................................................................495 8.2.2. Prize de putere................................................................................................................498 8.2.3. asiul baz multifuncional de pornire a echiprii mainii...........................................500 8.2.4. Sisteme de frnare, siguran, flexibilitate, confort........................................................504 8.2.5. Prototipuri noi de camioane hibrid.................................................................................510 8.2.6. Sistemul de control al stabilitii vehiculului .................................................................512

8.3. Camioane cu asiu rigid i dumpere Off-Road pentru antiere, cariere i balastiere ...............513 8.4. Concluzii ..................................................................................................................................531

Bibliografie...........................................................................................................................................532 Sinteza .................................................................................................................................................535 Sinthesis...............................................................................................................................................537 Anexa 1. Bilanul de cldur i calculul termic al motoarelor.............................................................539 Anexa 2. Materiale, tehnologii de fabricaie i ipoteze de calcul pentru mecanismul motor ..............553 Anexa 3. Standarde pentru motoare, autovehicule i remorci .............................................................580

Prefa

Lucrarea Motoare termice, maini de traciune i transport pentru construcii este destinat studenilor din cadrul Facultii de Utilaj Tehnologic pentru Construcii, a Universitii Tehnice de Construcii Bucureti, precum i specialitilor care lucreaz pe antiere n domeniul mecanizrii construciilor.

La elaborarea lucrrii, s-a urmrit tratarea sistemelor componente care alctuiesc motorul cu ardere intern, i n continuare, ansambluri precum transmisia, cutia de viteze, punile, sistemul de direcie, sistemul de suspensie, frnare, priza de putere etc., care sunt specifice construciei mainilor, camioanelor i tractoarelor industriale pentru lucrri de traciune i transport. Pe baza acestor elemente se indic metodele de calcul pentru alegerea motorului i pentru calculul general de traciune i frnare a mainilor de traciune i transport.

La nceput, se face o prezentare a motoarelor ecologice de ultim generaie, urmat de o analiz detaliat a componentelor acestora, cum ar fi: mecanismul motor, sistemul de distribuie, i sistemele auxiliare pentru funcionarea motorului, care cuprind sistemul de alimentare la MAS i MAC, sistemul de ungere i rcire.

Autospecialele folosite n domeniul construciilor sunt alctuite, n general, din autoasiuri sau tractoare industriale, pe care se monteaz diferite echipamente de lucru, ca: malaxoare, pompe de beton, macarale sau ansambluri compuse din instalaii de ridicat, crlige hidraulice i bene mobile, care formeaz mpreun, utilaje folosite la transportul de fier vechi, pan etc. Pentru agregatul motor-transmisie, al mainilor, se face o analiz a subansamblurilor cinematice de tip mecanic, hidromecanic, hidrostatic sau electric. Sunt artate i unele soluii constructive pentru transmisii, prize de putere; sisteme de frnare (cu frne de serviciu i de ncetinire) prin care sunt asigurate calitile dinamice i de frnare ale mainii, sau acionarea echipamentelor de lucru.

O parte a lucrrii este destinat performanelor vehiculelor comerciale folosite n construcii, cu exemplificri pentru transmisii de tipul (42), (44), (62), (64) sau (84) i (88).

Tehnologiile de lucru avansate n construcii au devenit rentabile economic, deoarece sunt deservite de vehicule specializate, echipate cu motoare puternice, ecologice, cu consumuri reduse, care asigur normele de protecie a mediului. Camioanele de antier ndeplinesc normele EURO 4 sau EURO 5 n vigoare, i n perspectiv, norma EURO 6. Pe lng acestea, i utilajele de construcii trebuie s respecte i ele normele de poluare specifice n UE, Stage III, A, iar pentru SUA, Tier 3. Standardizarea polurii mediului prevede ca i utilajele echipate cu motoare de putere mare s ajung la aceleai norme de mediu cu camioanele, pn n 2014.

Prin coninutul su, lucrarea asigur corelarea cunotinelor dobndite n domeniul utilajului tehnologic pentru construcii, cu o serie de elemente referitoare la tehnologiile moderne de protecie a mediului pentru motoare EGR sau SCR folosite la camioane n construcii.


14

14

Utilitatea practic a cunoaterii construciei, funcionrii i calculului mecanismului motor sau al transmisiilor la mainile de traciune i transport n construcii este pus n evi-den de volumul ascendent al lucrrilor de construcii i de distribuie a mrfurilor.

Utilizarea mijloacelor de transport la standardele occidentale este impus de tendinele n continu cretere a transporturilor de mrfuri pe plan intern i internaional.

Informaiile legate de caracteristicile motoarelor ecologice, ale transmisiilor sau siste-melor de frnare i de siguran la mainile de traciune i transport n construcii fac ca lucrarea de fa s fie util pentru ingineri i specialiti care lucreaz pe antiere, sau care se ocup cu organizarea i managementul resurselor tehnologice n construcii.

Prof. univ. dr. ing. Gheorghe Mladin Facultatea de Utilaj Tehnologic, Bucureti UTCB

Introducere

Lucrarea Motoare termice, maini de traciune i transport pentru construcii este util

studenilor Facultii de Utilaj Tehnologic pentru Construcii (specializarea Ingineria i managementul resurselor tehnologice n construcii) din cadrul Universitii Tehnice de Construcii Bucureti, n vederea formrii unor specialiti cu o pregtire tehnic corespunztoare conducerii i optimizrii proceselor tehnologice de mecanizare la lucrrile de construcii civile, industriale sau pentru ci de comunicaii.

Motoarele cu ardere intern care acioneaz mainile de traciune i transport pentru construcii reprezint sisteme tehnice complexe, care transform energia termic a unui combustibil n energie mecanic, la care arderea combustibilului are loc n interiorul motorului. Ele se folosesc la automobile, tractoare industriale sau utilaje de construcii.

Mainile de traciune i transport utilizate n construcii sunt sisteme tehnice destinate efecturii unui lucru mecanic util; n aceast categorie sunt cuprinse camioane, tractoare industriale cu echipamente de lucru sau dumpere etc., care execut o aciune de deplasare cu ajutorul unei fore motrice aplicate la roi, care pune n micare vehiculul, traciunea fiind fora pe care un vehicul de propulsie o exercit asupra unui sistem tehnic pentru a-l pune i a-l menine n micare, adic pentru micarea mainilor folosite n construcii.

Transportul n construcii const, n principal, n a deplasa cu ajutorul unui vehicul sau utilaj diferite materiale de construcii, pmnt, balast, nisip etc., dintr-un loc n altul, n condiii de productivitate maxim, consum sczut de combustibil, siguran i protecie a mediului nconjurtor.

n acest context, lucrarea este util n formarea tinerilor specialiti care vor lucra n industria construciilor, deoarece, prin structura sa, face legtura ntre disciplinele tehnice de profil, la care sunt studiate diferitele mecanisme, organe de maini, sisteme de acionare (electric i hidraulic), sau sisteme electronice de comand i control, pentru maini i utilaje, pe de o parte, iar, pe de alt parte, cu disciplinele tehnologice de specialitate specifice construciilor.

Din acest motiv, sunt analizate principalele ansambluri ale mainilor de traciune, ncepnd cu sursa primar de energie, motorul termic, lanul cinematic al transmisiei de for (motor-transmisie-roat), iar n completare, sistemele de comand direcie, frnare, care permit exploatarea n deplin siguran a vehiculelor i reducerea uzurii n elementele transmisiei.

Se fac referiri, mai nti, la: construcia i funcionarea motoarelor cu piston, a sistemelor de distribuie a gazelor prin supape, i a sistemelor auxiliare, care asigur buna lor funcionare. Motorul trebuie s ndeplineasc, pe lng criteriile de rezisten, i normele specifice de protecie a mediului, la poluarea chimic i sonor.

Sunt prezentate diferite soluii de organizare a construciei agregatelor motor-trans-misie, i respectiv, calitile dinamice i de traciune ale vehiculelor obinute din bilanul de putere folosit la alegerea motorului la camioane i utilaje. Mainile sunt echipate cu diferite tipuri de transmisii (mecanice, hidromecanice, hidraulice sau electrice).


16

16

La cele mecanice se calculeaz etajarea treptelor n cutia de viteze, iar la cele hidrodinamice, funcionarea n comun a motorului termic cu hidrotransformatorul.

Ansamblul legat de problematica generrii puterii i a transmiterii ei la roile motoare sau la echipamentele montate pe asiu reprezint o verig important n pregtirea specialitilor n domeniul utilajelor pentru construcii, deoarece pune la dispoziie elementele necesare nelegerii funcionrii, construciei i exploatrii mainilor i autospecialelor pentru construcii.

Din acest motiv, s-a considerat ca necesar tratarea motoarelor i calitilor de traciune i dinamice pentru automobile i tractoare, cu transmisii mecanice i hidraulice, dup o serie de lucrri de specialitate, precum: Motor Vehicle Engines (paragraful 2.7 i anexa 1), Teoria, calculul i construcia motoarelor pentru autovehicule rutiere (anexa 2), Dinamica automobilelor pe roi, Tractoare i automobile (paragrafele 7.1-7.7), Propulsia i circulaia autovehiculelor cu roi sau Sisteme electronice de control pentru automobile (paragrafele 4.3, 5.3-5.9) etc., prin care s-a urmrit scoaterea n eviden a importanei acionrii mainilor echipate cu motoare termice i calculul de traciune corespunztor. Aceste maini beneficiaz de o mare mobilitate n teren.

Motoarele termice de ultim generaie folosesc tehnologia cu injecia direct, pompe injector pe fiecare cilindru, cu presiuni de 1.800-2.000 bar, 3 sau 4 supape pe cilindru, un raport mrit de compresie, management electronic, i nu n ultimul rnd, un sistem flexibil de diagnosticare a exploatrii cu display LCD la bord i tehnologia CAN-bas aplicat pentru transmiterea datelor ntre diferite componente ale mainii.

Exist i posibilitatea opiunii oferului, de a alege ntre modul manual de schimbare a vitezelor sau cel automat, n conexiune cu: turaia motorului, configuraia drumului i ncrctura transparent, i posibilitatea de optimizare a consumului de combustibil n timpul exploatrii.

Un accent deosebit s-a pus i pe testarea electronic a funcionrii motoarelor i a echipamentelor de comand a sistemelor de injecie.

n anex s-au specificat ipotezele de calcul al componentelor mecanismului motor, folosind elemente simple de mecanic i rezisten, cu considerarea unor dimensiuni i forme constructive de piese stabilite pe criterii statistice.

Sunt prezentate i o serie de date utile, referitoare la tehnologiile antipoluare aplicate la motoare, inclusiv diferite soluii tehnice pentru construcia transmisiilor la maini i utilaje.

Structura unitar a lucrrii, privind calculul mecanismului motor, i calitile de traciune, dinamice i de frnare pentru camioane i tractoare industriale folosite n construcii, permite o nelegere mai bun a soluiilor adoptate la proiectarea mainilor pentru construcii.

Autorul mulumete pe aceast cale firmelor APOLODOR Comimpex SRL i GENCO/93 SRL, care prin sugestiile i sponsorizrile fcute au contribuit la apariia acestei lucrri.

Autorul

Introducere

17

17

Aprecieri asupra lucrrii Motoare termice, maini de traciune i transport pentru construcii, elaborat de prof. dr. ing. Laureniu Srbu,

Universitatea Tehnic de Construcii Bucureti Camioanele folosite n construcii la nceputul mileniului III se aseamn din ce n ce

mai mult prin designul i performanele lor, cu nave spaial pe roi cu pneuri echipate cu noi motoare robuste diesel EURO 5, care permit o reducere semnificativ a consumului de combustibil i a emisiilor de NOx fa de modelele anterioare, n condiiile creterii puterii maxime. La majoritatea modelelor s-au fcut modificri tehnice importante pentru optimizarea combustiei, n vederea posibilitii schimbrii automat a treptelor de viteze. Este de menionat utilizarea din ce n ce mai mult a cutiilor automate de viteze pe camioanele care lucreaz n construcii. Motoarele diesel sunt acum disponibile n mai multe variante, reprezentnd o alternativ mai eficient din punct de vedere al utilizrii combustibililor, pentru toat gama de modele de camioane pentru construcii. Turbosuflanta particip i ea cu respiraia sa artificial la alimentarea motoarelor pentru camioanele (64) sau (84), ce deservesc antierele.

Firma Apolodor are n dotarea sa, o flot important de camioane printre care i Mercedes Benz, cu cutii de viteze Power Shift, cu 12 sau 16 trepte de viteze, pe asiul crora sunt montate instalaii sau echipamente specializate pentru lucrri n construcii. Un avantaj important al transmisiei automate este acela c, treapta de viteze i momentul schimbrii acesteia sunt dependente de situaiile din trafic, iar camioanele firmei Apolodor lucreaz pe antiere, n numeroase puncte de lucru din Bucureti, unde activitatea de transport se desfoar n traficul aglomerat al metropolei.

Astfel, n orice moment, cutia de viteze a camionului va funciona n treapta de viteze indicat pentru situaia respectiv, garantnd un consum minim de combustibil. n plus, uzura unui ambreiaj pe o astfel de cutie de viteze automat este mult mai redus, datorit diferenelor mici de turaie dintre momentul pornirii de pe loc i cel al schimbrii de treapt.

O serie de funcii suplimentare ajut, i ele, la obinerea unei economii de combustibil. Este de menionat funcia Eco-Roll, care, atunci cnd este activat, ajut la scoaterea de pe Neutral a cutiei de viteze n timpul coborrii unor pante line i lungi, vehiculul rulnd din inerie. Treapta corespunztoare este cuplat imediat la acionarea uneia din cele dou pedale a frnei de ncetinire sau a retarderului. Tot aici se remarc i modul de lucru Power, care permite utilizarea ntregii puteri a motorului la turaia momentului nominal pentru situaii speciale la depire sau rampe.

Camioanele folosesc anvelope caracterizate de o cretere semnificativ a rezistenei la uzur, care conduc la o reducere a consumului de combustibil, corelat cu o scdere important a polurii mediului.

Din acest motiv, firma Apolodor se preocup de alegerea optim a anvelopelor folosite pentru diferite tipuri de vehicule, ca: autobasculante, tractoare, trailere sau platforme de transport. Noile tipuri de anvelope, n afara avantajelor oferite din punct de vedere economic,


18

18

i aduc i o contribuie important la protecia mediului, datorit durabilitii lor prelungite, i a reducerii consumului de combustibil. Anvelopele noi, alturi de: sistemele avansate de frnare, componentele pentru blocul de transmisie i asiu, sau al instrumentelor de msur electronice pentru motor, transmisie, frne, asigur o economie important de combustibil, fiabilitate i stabilitate mainilor, i conduc la o siguran mrit n conducerea autovehiculelor.

n plus, pe aceste maini se folosesc sisteme de software pentru administrarea parcului auto, prin care firma i permite scderea costurilor operaionale, creterea confortului i a siguranei oferilor.

La nivel operaional se folosesc sisteme moderne care optimizeaz interfaa cu oferii i autovehiculele acestora, prin posibilitatea verificrii uoare a duratei deplasrii, comunicrii rapide prin mesaje, care ajut la respectarea normelor de condus, precum i la poziionarea corect a autovehiculului n traficul urban foarte aglomerat.

Camioanele, folosite de firma Apolodor, sunt echipate cu cele mai moderne sisteme de monitorizare i control al activitii pe care o desfoar pe antiere, n marile centre urbane.

Pe baza celor artate, cu privire la cerinele tehnice i tehnologice impuse motoarelor termice i autovehiculelor folosite n construcii, inclusiv a celor legate de protecia mediului nconjurtor, apreciem c, lucrarea domnului prof. Laureniu Srbu, de la Universitatea Tehnic de Construcii Bucureti, intitulat Motoare termice, maini de traciune i transport pentru construcii, corespunde prin structura sa, i prin actualizarea informaiilor tehnice transmise, pe deplin stadiului actual al funcionrii motoarelor termice i al performanelor atinse de noile camioane i tractoare industriale pentru construcii. Lucrarea este deosebit de util, n vederea formrii viitorilor specialiti n domeniul ingineriei mecanice de utilaje pentru construcii. n acelai timp, ea ofer i posibilitatea reactualizrii cunotinelor tehnice de specialitate, pentru cei interesai de acest domeniu de activitate, care lucreaz pe antierele de construcii.

Ing. dipl. Radu Oatu Director general APOLODOR Comimpex SRL

Capitolul 1 Concepii noi impuse de ecologia mediului

asupra funcionrii i fabricaiei motoarelor cu ardere intern

1.1. Introducere Autovehiculele i utilajele pentru transportul mrfurilor, i tehnologiile aferente

transporturilor industriale deservesc cu precdere: industria energetic, industria metalurgic, industria constructoare de maini, industria chimic, industria materialelor de construcii, de construcii-montaj i infrastructura terestr, mpreun cu terminalele de mrfuri.

Industria materialelor de construcii utilizeaz roci naturale fr prelucrare (granit, bazalt, pietri, nisip), aflate din abunden n muni i albiile rurilor i prelucrate n alte materiale de construcii (ciment, var, ipsos etc.) sau n prefabricate din beton.

Pentru deservirea cu materii prime sau minerale a proceselor industriale, sau pentru executarea lucrrilor de construcii, se utilizeaz pentru transport toate categoriile de mijloace pentru transport industrial, cu precdere cele rutiere sau n sistem de transport combinat auto i CF.

1.2. Dezvoltarea produciei de camioane ecologice destinate

pentru pieele regionale Sigurana i protecia mediului pentru vehiculele comerciale au atins, n prezent,

standarde foarte ridicate, ns se fac eforturi n continuare pentru dezvoltarea acestor tendine, prin care se urmrete o compatibilitate tehnologic i economic ntre camioanele grele i autoturisme.

Majoritatea constructorilor de vehicule comerciale ofer ca standard, sau opional, o mulime de astfel de sisteme de siguran montate pe maini, inclusiv echiparea lor cu diferite tipuri de propulsare noi, nepoluante, care s protejeze mediul nconjurtor. Aceste tendine noi sunt corelate cu faptul c, n prezent, performanele camioanelor au crescut cu 44%, iar capacitatea lor de transport, cu 77% [15].

Chiar dac vehiculele comerciale moderne dispun de un nalt nivel de eficien econo-mic i siguran, nu exist niciun motiv ca dezvoltrile i cercetrile n domeniu s nu continue, mai ales c, resursele de petrol s-au mpuinat, iar preul combustibilului dup scderile nregistrate la nceputul anului 2009, probabil, va crete din nou.

Astzi, la nivel internaional se pune problema utilizrii eficiente a camioanelor grele pe toate pieele regionale, pentru care vor trebui proiectate propulsoare noi, adecvate, care s utilizeze resursele energetice disponibile n zonele respective.

Motoare termice, maini de traciune i transport pentru construcii 20

La nivel internaional, de exemplu, Grupul Volvo acioneaz prin intermediul a patru mrci: Volvo Trucks, Mack Trucks, Nissan Diesel i Renault Tracks. n anul 2007, Grupul a fost numrul unu n Europa din punct de vedere al livrrilor de camioane de peste 16 t. Alturi de acesta se remarc, n Europa, i ali mari productori de vehicule comerciale, europeni ca: Mercedes, MAN, DAF, Iveco, Renault, MAZ sau Kamaz.

Dezvoltarea vehiculelor comerciale este determinat de ciclurile de utilizare ale acestora, de inovaiile tehnologice i de grija fa de client, care poate fi european, asiatic, chinez sau indian, din America Latin.

n prezent, dezvoltarea vehiculelor comerciale utilizate la nivel internaional, n diferite zone ale lumii, este determinat de legislaia n vigoare legat de emisiile poluante.

Din acest punct de vedere, apar probleme din cauza standardelor globale privind limitrile poluante sau combustibilii, precum i a directivelor politice coordonate privind combustibilii alternativi. Aceste probleme cu care se confrunt productorii de vehicule comerciale la nivel global au fcut obiectul unor discuii interesante n cadrul Conferinei Asociaiei Germane a Industriei Auto (DVA) din 2008, la Frankfurt [15].

Aceste obiective sunt necesare pentru toi constructorii la nivel global de vehicule comerciale, deoarece trebuie fcute investiii importante, n limite de timp diferite, pentru dezvoltarea motoarelor ecologice, cu costuri pe care trebuie s le plteasc utilizatorul de camioane, care poate fi din diferite zone ale globului, i mai departe, n final, consumatorul de bunuri transportate.

n ultimii 10 ani s-a manifestat o cretere foarte puternic a pieei de camioane grele, n toate regiunile, cu excepia SUA, n special n India, China i America de Sud, unde dezvoltarea economiei este foarte accentuat.

Dat fiind situaia preurilor la combustibili, i a scderii cantitii acestora, se studiaz soluii alternative, probnd funcionarea motoarelor cu biodiesel, diesel sintetic, DME, metanol/etanol, biogaz, hidrogen + biogaz sau hibride.

Tehnologia este disponibil deja, dar constructorii nu pot industrializa aceste motoare din lipsa unor standarde pentru combustibili i pentru emisii, inclusiv din lipsa infrastructurii necesare aprovizionrii cu aceste tipuri de combustibili.

De exemplu, omologarea de tip a vehiculelor comerciale pentru transportul de marf la nivel European cuprinde mai multe tipuri de regulamente foarte complexe, prevzute n Directiva 70/156/EEC-2003/37/EC i alte acte normative [15].

Din punct de vedere al proteciei mediului, exist prevederi privind emisiile sonore (Directiva 70/156/EEC-2007/37/EC), privind emisiile poluante la vehicule uoare (Directiva 70 /220/EEC-2003/76/EC, Regulamentul EC 715/2007), pentru emisiile de

CO2 i consum de combustibil (Dir. 80/1268/EC-2004/3/EC), pentru fum motoare diesel (Dir. 72/306/EEC-2005/21/EC), pentru puterea motorului (Dir. 80 /1269/EEC-1999/99/EC), pentru emisii poluante la camioane grele (Dir. 2005/55/EC-2005/78/EC-2006/51/EC), pentru reciclabilitate (Dir. 2005/64/EC) i n domeniul aerului condiionat (Dir. 2006/40/EC, Reg. 706/2007).

Pentru sigurana activ a vehiculelor, sunt prevederi privind efortul de conducere, sistemele de avertizare sonor, dispozitive de vizibilitate indirect, frnare, instalaii de iluminare, identificarea elementelor de control, dezaburire i dezgheare parbriz, splare i tergere parbriz, sisteme anti-stropire, anvelope i limitatoare de vitez [15].

Capitolul 1 21

De asemenea, trebuie luate n considerare situaiile specifice ale pieelor singulare, cum ar fi: cererea, tehnologiile i combustibilii disponibili i dezvoltarea infrastructurii, i cel mai important, creterea preului la combustibili. Reducerea emisiilor de CO2 este foarte important, deoarece ea se regsete n domeniul care joac cel mai important rol n mbuntirea tehnologiilor de propulsie; specificaiile vehiculului i aerodinamicitate; com-bustibili alternativi, ntreinerea vehiculului, trainingul oferilor, sistemele de management al combustibililor, administrarea anvelopelor, CNG i celulele de combustibil.

Procesul de armonizare global poate fi facilitat prin modularizarea componentelor i utilizarea unor elemente interschimbabile, i prin trecerea de la platformele de produse la arhitectura modular a vehiculelor comerciale, se menioneaz n [15].

Modulele globale pentru vehicule comerciale se pot adapta la cerinele regionale, rezultatul fiind un produs de mas optimizat din punct de vedere al preurilor, n funcie de dotrile pe care le are, deci de schimbare a strategiei de produs.

n prezent, piaa rus dispune de un potenial impresionant de dezvoltare, i necesit o cerere tot mai mare de camioane grele de talie mondial, n timp ce, n China i India, piaa solicit n special camioane din categoria low cost. Kamaz se afl pe locul ase n Europa, dup Mercedes, MAN, Volvo, Scania i DAF, devansnd Iveco, Renault, MAZ sau Ural. 70% din vnzrile Kamaz sunt constituite din dumpere, basculante i vehicule speciale [16].

n anul 2008, s-a fcut reorientarea general a marilor productori de camioane asupra motorizrilor hibride, pentru a face fa cererii de vehicule ecologice pentru ora cu consumuri mai mici, n condiiile crizei mondiale de combustibili. La Salonul Anual al Autocamioanelor de la Hanovra din 2008, firme importante precum: DAF, MAN, Renault Trucks, Volvo Trucks, Iveco sau Scania, au lansat noi tipuri de motoare ecologice hibride, iar miza s-a pus pe consum i protecia mediului [16].

1.3. Ecopolitica i autovehiculele. Evoluia reglementrilor

privind poluarea chimic i sonor Preocupri pentru modernizare, n domeniul vehiculelor de transport, ca i n cazul

celorlalte autovehicule, privesc toate domeniile componente, de la proiectare, pn la execuie, precum i exploatarea i ntreinerea. Un impuls important pentru aceste preocupri l constituie cerinele ecopoliticii urmrite de toate statele dezvoltate ale lumii.

Creterea permanent a parcului de autovehicule i a utilizrii transportului rutier de mrfuri face s creasc ponderea ce revine automobilului n procesul de poluare atmosferic.

1.3.1. Orientri referitoare la autocamioane grele i transportul auto

n cadrul Pieei Comune Europene Schimbrile importante care s-au manifestat n economia european i mondial la

nceputul anilor 1990 s-au reflectat i asupra transportului rutier. n acest domeniu, ns mai mult dect oriunde s-a resimit influena a doi factori de evoluie contradictorii:

a) creterea productivitii fabricaiei bazate pe dezvoltarea tehnologic i lrgirea Pieei Comune n Europa;


b) creterea cerinelor colective, sociale, ecologice; dezvoltarea, n special, calitativ a produselor, n ultimul timp, mai mult dect cantitativ, protecia mediului nconjurtor i a resurselor naturale.

Dei ncepute mai nainte (cu peste 30 de ani n urm), negocierile privind arsenalul reglementrilor securitii, a proteciei mediului nconjurtor i a performanelor tehnice nc nu au definitivat dect reglementri-cadru, care sunt diferite, n diverse zone.

Pe plan mondial, exist trei mari grupe de reglementri, corespunztoare celor trei zone distincte de fabricare a autovehiculelor: Europa, SUA i Japonia.

ntruct, fiecare productor dintr-o zon dorete s ptrund pe piaa celorlalte dou zone, n stadiul actual al neconcordanei reglementrilor, se impune realizarea a trei variante ale aceluiai tip de main.

Sub egida Comisiei Economice pentru Europa (CEE) a Naiunilor Unite, Comitetul European de Normalizare (CEN) a reuit s determine armonizarea a circa 95% din temele specifice automobilului, aceasta fiind astfel n avans fa de alte produse. Cele mai actuale, care rein atenia forurilor de specialitate, sunt normele antipoluare i problemele fiscale.

n Europa, au fost armonizate legile i regulamentele referitoare la securitatea circulaiei, la protecia mediului nconjurtor, la performanele sistemului de frnare i ale celui de iluminare, la emisiile gazoase i de zgomot.

n ceea ce privete sistemele ABS i ASR (de antiblocare i antipatinare a roilor n procesul de frnare i respectiv de demarare al autovehiculelor), sistemele de frnare electropneumatic sau electric (prin cablu), se acord prioritate introducerii acestor sisteme moderne pe autocamioanele grele.

n anul 1990 a luat fiin un nou organism european: Agenia European pentru Mediul nconjurtor, care vegheaz la protecia ecologic n Europa i pregtete strategia pentru o perioad mai ndelungat pentru reducerea tuturor polurilor din toate domeniile de activitate. Motoarelor cu ardere intern le revin 1/3 din totalitatea activitilor cu combustibil fosili de pe ntreg pmntul, deci 5 miliarde de tone. Astfel, obligativitatea folosirii catalizatorului cu trei funcii, care reuete s reduc doar cu cteva grame emanaiile de CO, H2 i NOx, majornd cu mult degajarea CO2, nu rspunde integral unei soluii convenabile ecologic.

Standardele referitoare la controlul emisiilor de particule i NOx pentru autocamioanele grele, de peste 3,5 tone, dotate cu motoare diesel, au intrat n vigoare n SUA n anul 1991 i respectiv, n 1994.

Firmele specializate n construcia de autocamioane IVCO i FIAT apreciaz c 1/3 din costul proiectrii unui nou motor de camion se consum pentru asigurarea controlului polurii mediului.

ncepnd din octombrie 1990, Europa Occidental s-a aliniat la reglementrile SUA i ale Grupei Stocholm (care cuprinde cteva state: Austria, Elveia, Suedia, Norvegia) i adopt un regim strict de control referitor la NOx i particule, dar nu nc i pentru CO2.

ntre 1991-1993, Comunitatea Economic European a pretins ca, toate autovehiculele noi s aib convertizoare catalitice de absorbie i a NOx.

n ceea ce privete tranzitul alpin prin Austria i Elveia al autocamioanelor de peste 40 de tone, la 15 mai 1991 comisia de transport a Comunitii Economice Europene a propus nfiinarea unui permis ecologic pentru fiecare camion, n funcie de gradul de poluare funcional. Camioanele trebuie s plteasc la tranzitarea prin Alpii din Austria o tax, cu att mai mare, cu ct poluarea este mai intens [13].

Capitolul 1 23

De fapt, Austria a urmrit s reduc numrul autorizaiilor acordate autocamioanelor pentru tranzit prin Alpii austrieci, de la 1.600.000 de vehicule n 1990, la circa 900.000 n anul 1994, respectiv 1995. Mai mult, Austria ar dori s extind aceste reglementri cu permisele ecologice de tranzit, de la traseele alpine, la ntreg teritoriul rii.

Pe de alt parte, Elveia nu accept propunerea Comunitii Economice Europene de a crea un coridor de trecere a autocamioanelor grele de peste 40 de tone, pe teritoriul rii. Berna limiteaz permisiunea de trecere pe traseele principale, doar pentru autocamioane de peste 38 de tone, i pentru camioanele de peste 28 de tone, pe reelele de drumuri naionale.

n SUA, la 15 noiembrie 1990, a fost emis Decretul Federal pentru aer nepoluat (Federal clean air act), care urma s influeneze industria de echipamente, destinate motoa-relor cu ardere intern [17].

Prin acest decret se prevedea dreptul de a elabora reglementri referitoare la emisiile motoarelor cu ardere intern, doar Ageniei de Protecie a Mediului nconjurtor (Envi-ronmental Protection Agency EPA) i Departamentului Resurselor de Aer din California (California Air Resources Board CARB).

n cazul n care normele prevzute prin aceste reglementri erau considerate exagerate n raport cu stadiul tehnic anual, apreciindu-se ca imposibil de realizat nc, intervine Corporaia Economiei Medii de Combustibil (Corporate Average Fuel Economy CAFE).

Astfel, n cazul particulelor pentru MAC, limitate iniial la 0,1 g/CPh, n 1991, pentru autobuzele urbane, CAFE a amnat aceste prevederi pentru anul 1994, astfel c, standardele pentru autobuze urbane devin identice cu cele pentru autocamioane (vezi tabelul 1.1), la valoarea de 0,25 g/CPh, n 1991.

Tabelul 1.1 [2]

Valori preconizate pentru emisiile MAI de putere mare, pentru autobuze urbane i autocamioane prin Decretul Federal pentru Aer Nepoluat (noiembrie 1990, SUA)

Standarde pentru emisii Autobuze urbane

motoare de putere mare Autocamioane mari

de putere mare

Modele din anul

NOx HC CO Particule NOx HC CO Particule

1990 6, 0 1, 3 15, 5 0, 60 6, 0 1, 3 15, 5 0, 60 1991 5, 0 1, 3 15, 5 0, 25 5, 0 1, 3 15, 5 0, 25 1994 5, 0 1, 3 15, 5 0, 10 5, 0 1, 3 15, 5 0, 10 1998 4, 0 1, 3 15, 5 0, 05 4, 0 1, 3 15, 5 0, 10

Sursa: Detroit Diesel. Dup care, pentru anul 1994 s-a prevzut reducerea emiterii de particule, att la

autobuze, ct i la autocamioane, la 0,1 g/CPh, pentru ca n 1998, valorile s se diferenieze: 0,05 g/CPh pentru autobuze urbane i 0,1 g/CPh pentru autocamioane. n cazul cnd EPA ar constata imposibilitatea valorii de 0,05 g/CPh, se va admite cel mult 0,07 g/CPh. n anul 1998 a fost prevzut i reducerea cantitii de NOx, la 4,0 g/CPh, de la 5,0 g/CPh.

Pentru turisme i vehicule utilitare uoare, valoarea limit prevzut pentru hidrocarburi (HC) nemetanice este de 0,075 g/mil (0,047 g/km), n timp ce la turismele convenionale se ridica la 0,25 g/mil (0,156 g/km).


n figura 1.1 se prezint efectul utilizrii convertorului catalitic asupra nivelului emisiilor poluante din gazele de evacuare.

Cu asemenea convertoare catalitice nu se poate folosi dect benzina fr plumb (neetilat), ntruct plumbul distruge proprietile catalitice ale catalizatorului metal nobil (plumbul acoper suprafaa catalizatorului i l dezactiveaz). Benzina fr plumb este o cerin prealabil obligatorie pentru folosirea convertorului catalitic. Conversia catalitic presupune c motorul arde un amestec aer-benzin optimizat, caracterizat de factorul de exces de aer = 1,00 (stoechiometric). Este, de asemenea, obligatoriu ca acest factor s fie meninut cu precizie la acest nivel, n caz contrar, convertorul catalitic fiind neeficient.

Termenul de convertor catalitic cu trei ci semnific faptul c cele trei substane toxice CO, HC i NOx sunt degradate n acelai timp.

Convertorul catalitic conine o structur tip fagure, din material ceramic, acoperit cu un metal preios, de preferin platin sau rhodiu. Cnd gazele de evacuare curg prin fagure, platina sau rhodiul accelereaz degradarea chimic a substanelor toxice (prin efectul de catalizator).

Fig. 1.1 [7]

n cazul autocamioanelor grele, cu masa cuprins ntre 3.860...11.800 kg, ncepnd

din anul 1994, s-au redus emisiile de NOx i HC la 3,15 g/CPh, adic cu peste 50%. n cazul n care EPA va aprecia c nu este posibil tehnic, obinerea acestei limite va admite o majorare cu 20%, adic ridicarea valorii limit la 4,41 g/CPh.

n ceea ce privete coninutul de NOx, acesta a trebuit s scad de la 5,0 g/CPh (n perioada 1994-1997), la 4,0 g/CPh, n anul 1998.

Capitolul 1 25

Prevederile acestui decret se refer la compoziia viitorilor combustibili pentru motoare diesel. Astfel, ncepnd din octombrie 1993, sulful a trebuit s fie limitat la maximum 0,05%, iar Cifra Cetanic minim s fie 40. Constructorii de motoare diesel consider c limitarea sulfului constituie un important progres, n vederea reducerii apreciabile a emisiei de particule i fum.

n general, condiiile severe impuse, ncepnd cu data de 1 octombrie 1993, de limitare a particulelor la 0,1 g/CPh i a NOx la 5 g/CPh n compoziia gazelor de evacuare, au determinat pe constructori i fabricani s opteze pentru adoptarea unor combustibili alterna-tivi, neconvenionali (tabelul 1.2).

Tabelul 1.2 [5]

Calendarul evoluiei datelor limitative, referitoare la emisiile camioanelor grele diesel i ale autobuzelor urbane (dup EPA) [n g/CPh]

ANUL NOx HC CO Particule 1988 (toate autovehiculele) 10, 7 1, 3 15, 5 0, 60 1990 (toate vehiculele) 6, 0 1, 3 15, 5 0, 60 1991 (autocamioane grele) 5, 0 1, 3 15, 5 0, 25 1991 (autobuze urbane) 5, 0 1, 3 15, 5 0, 10 1994 (autocamioane grele) 5, 0 1, 3 15, 5 0, 10

1.3.2. Programul n legtur cu combustibilii pentru motoare diesel.

Programul California n noiembrie 1993, CARB a propus ca ncepnd din octombrie 1993, aromaticele s

fie limitate la 10% n compoziia combustibililor diesel, provenii din rafinriile mari (adic cele care prelucreaz peste 50.000 barili/zi), i ntre 10-20% pentru combustibilii provenii din rafinriile mici.

Ceea ce intereseaz, n mod special, sunt rezultatele obinute n urma ncercrilor funcionale ale motoarelor, cu combustibil reformulat, cnd emisiile de NOx i de particule trebuie s se ncadreze n limitele preconizate.

Totodat, se nregistreaz o reinere n privina reglementrii aromaticelor n compoziia combustibililor pentru diesel, din partea SAE (Society of Automotive Engineers), care a stabilit, n urma unor cercetri specifice ntreprinse, c aceasta ar fi prematur, nainte de a se cunoate dezvoltarea n concepia motoarelor la nivelul anului 1994.

Se recomand pentru autocamioane grele i autobuze, un plan ealonat, aprobat i de CARB, plan ealonat pe o durat de 20 de ani, prin care se urmrea ca, pn n anul 2010, s se opreasc utilizarea combustibililor fosili (benzine, motorine) pentru a fi nlocuii cu combustibili alternativi, mai puin poluani (metan, gaze naturale etc.).

Influena MAI asupra nclzirii generale a TERREI sau a efectului de ser se datoreaz n special degajrii de CO2 n structurile superioare ale atmosferei.

Degajarea de CO2, n urma arderii diverilor combustibili pentru diesel, se face n cantitile urmtoare:

motorina 0,865 kg/10.000 KJ;


benzina (izooctan) 0,805 kg/10.000 KJ; alcool metilic 0,800 kg /10.000 KJ; metan (component principal n gazul natural) 0,640 kg/10.000 KJ. Se observ c, gazul natural ar fi cel promitor dintre aceti combustibili, n privina

emisiilor de CO2. Principalele firme de produse petroliere urmresc modificarea compoziiei com-

bustibililor convenionali pentru diesel (reducerea coninutului de S constituie o asemenea modificare) sau reformularea lor (reducerea aromaticelor).

Obiectivul urmrit prin reformarea combustibililor diesel este s se obin o asemenea calitate a acestora, nct poluarea rezultat s nu depeasc pe cea provenit de pe urma metanului sau a gazelor naturale.

n acest sens, se fac determinri multiple, n cursul ncercrilor motorului pe bancul de probe.

Motoarele diesel, funcionnd cu metan pentru motoare de autocamioane grele, necesit majorarea raportului volumetric de compresiune , pn la 20-23, pentru a se asigura autoaprinderea metanului.

De asemenea, se poate folosi un aditiv, n vederea mbuntirii aprinderii (I.C.C. AVOCET) sau o substan de majorare a cifrei cetanice (C.C.), pentru a uura pornirea i aprinderea.

Pentru adaptarea metanului la funcionarea motoarelor diesel pentru autoturisme i autobuze urbane, problema deosebit de actual, care a constituit preocuparea la cel de-al XI-lea Simpozion de Motoare, inut la Viena n 1990, unde au fost prezentate cercetrile i stadiul dezvoltrii adaptrii metanului pe aceste motoare, n Germania (VOLKSWAGEN), n Austria (A.V.L. din GRAZ), n Japonia (MITSUBISHI MOTORS).

Se apreciaz c, programul metan este aplicabil i la autocamioanele grele. n acest scop au fost verificate, n urma ncercrilor de ctre C.E.C., autocamioanele CATERPILLAR 3306, FORD 6L, NAVISTAR DT 466.

n urma rezultatelor promitoare, C.E.C. a considerat c utilizarea metanului n California va crete de circa patru ori (ntre 1990-1993).

n acelai timp, CARB este satisfcut n privina programului de motoare fr fum (Smokeless 94) al firmei NAVISTAR (NAVISTAR DT 466).

Pentru succesul acestui program este necesar utilizarea de ctre aceste motoare diesel, a unor combustibili noi, cu coninut redus de sulf. Dup cum se preconiza n anul 1994, aceste motoare vor fi capabile s satisfac standardele referitoare la particule.

Trebuie artat c, unele prevederi ale legislaiei federale n legtur cu asigurarea aerului nepoluat (H.R.3030) au provocat reacii negative din partea industriei.

Aceasta, deoarece se prevedea modificarea i revizuirea valorilor limitative incluse n standardele pentru CO, HC, NOx, referitoare la autovehicule grele, din trei n trei ani, fapt cu care industria nu poate fi de acord, deoarece se apreciaz practic, c nu pot fi elaborate i dezvoltate sisteme noi i nu se poate verifica i durabilitatea lor, n ritmul modificrii legislaiei.

Cercettorii de la V.W.-F.E.V. au ajuns la concluzia c motorul cu injecie direct cu metan poate fi considerat printre cele mai eficiente motoare cu ardere intern: randament bun,

Capitolul 1 27

emisii poluante NOx reduse i emisii nesemnificative de HC, ardere fr fum, fr de particule.

Ei au aplicat recircularea gazelor de evacuare, ceea ce a determinat reducerea mai accentuat a emisiilor NOx i a contribuit i la reducerea emisiilor de HC.

n continuare, urmeaz a fi studiate i optimizate urmtoarele probleme: geometria bujiilor incandescente, ceea ce se apreciaz c ar contribui la reducerea

cu 40% a emisiilor de HC; creterea raportului volumetric de comprimare cu 1,5 uniti ar putea reduce

emisiile de HC cu peste 50%. n aceste condiii, nceputul injeciei ar putea fi ntrziat, ceea ce ar influena reducerea substanial a emisiilor NOx;

adaptarea unui sistem programat de comand a nclzirii bujiilor incandescente, n sensul adaptrii permanente a puterii necesare, pentru nclzire a acestora, la condiiile necesare motorului.

Astfel, s-a stabilit c sunt necesari doar 70 W pentru a se obine emisii acceptabile de CO i HC i la regimul sarcinilor reduse. La sarcini mai mari, puterea necesar n acelai scop scade pn la 30 W. S-a stabilit c se impune comanda cartografic programat a bujiei, pentru o durat prelungit de funcionare.

Astfel, pentru regimul de pornire la rece, cu ajutorul acestei comenzi se determin exact durata pre i postnclzirii, pentru ca emisiile poluante s fie minime.

Totodat, s-a determinat i regimul optim al presiunii nominale de alimentare, de 3 bar, la care trebuie s funcioneze sistemul de alimentare, pentru a se evita formarea de bule, fenomen specific utilizrii metanului.

La firma MITSUBISHI, pentru a evita formarea de bule, s-a construit un traductor special de detectare a fenomenului i de impunere a msurilor necesare de anihilare.

Uleiul de lubrifiere a pompei de injecie trece printr-un evaporator al metanului, urmrindu-se separarea metanului.

Metanul, n prezena aditivrii uleiului de ungere, reacioneaz diferit, fa de motorin. De aceea, se impune utilizarea unor uleiuri cu compoziii speciale, care s nu provoace depozite pe orificiile duzelor.

n cursul cercetrilor efectuate, cercettorii de la AVL-LIST au comunicat c, aldehidele au fost reduse pn la limita sensibil, iar substanele considerate n ultimul timp a fi cancerigene (hidrocarburi policiclice, aromatice sau P.A.H.), emise n gazele de evacuare ale motoarelor diesel cu motorina, lipsesc din compoziia gazelor de evacuare ale motoarelor diesel cu metan. Iar concentraiile nensemnate de particule, provenite din cantiti minore de ulei de ungere ars, sunt aduse n stare inofensiv, prin intermediul unui catalizator de oxidare.

n ceea ce privete emisiile poluante din gazele de evacuare, studii recente au artat c exist o dependen direct ntre poluarea cauzat de autocamion i sarcina util transportat. Gradul de poluare se exprim n grame element poluant/tona transportat km (tabelul 1.3).

Din tabelul 1.3, se poate vedea c, poluarea cu emisii de HC i CO se reduce cu 50%, atunci cnd sarcina util se majoreaz de la 14 la 26 tone, iar emisiile de NOx se reduc cu 30%. Viteza de deplasare nu influeneaz asupra emisiilor de HC i CO, n schimb asupra lui NOx, viteza de deplasare se face simit.


Tabelul 1.3 [11] Comparaia tendinei de emisii poluante, ntre dou autocamioane

identice de 14 tone i 26 tone sarcin util

Sarcin util 14 tone 26 tone Sarcin total transportat 28 tone 40 tone HC Reducerea emisiilor poluante exprimate n g/t*km

40 km/h 100% 50% -> Red (- 50%) Viteza 80 km/h 100% 50% -> Red (- 50%)

Majorarea sarcinilor utile -> reducere important a HC Viteza nu influeneaz emisiile de HC NOx


Majorarea sarcinilor utile -> reduceri importante a NOx CO


Majorarea sarcinilor utile -> reduceri importante a CO Particule


Emisiile de particule depind n special de tipul motorului. Viteza sau sarcina util nu influeneaz asupra proporiei de emisii. Consum de combustibil Rezultatul consumului de combustibil mediu n cursul ncercrilor efectuate pe un parcurs test n Germania.

1966 1986 Tren rutier De 38 tone 50 l /100 km

pentru o vitez medie de 50 km/h

33 l /100 km pentru o vitez medie de 65 km/h

NOTA [13]: Scurta istorie a aerului curat n Statele Unite [36]. n 1955 erau menionate n cri multe tipuri de legi, privind calitatea aerului curat

pentru orae, centre, ri i state, i guvernul federal a decis care este politica de aer curat necesar.

Astfel, Actul de Control al Polurii Aerului din 1955 a fost aprobat.

Capitolul 1 29

A fost prima surs foarte important, care a vizat politica primar de aer curat pentru sntatea public, folosit ca rezerv de guvernul federal cu drept de control i reglementare a calitii aerului n Statele Unite.

Actul pentru Aer Curat din 1963. Termenul de aer curat este pentru prima dat prezent n legislaie. De altfel, se face un studiu asupra mpririi resurselor de emisii de evacuare, n mobile i staionare;

Actul de Control al Polurii Aerului de Motoarele pentru Autovehicule 1965. A urmrit concentrarea i stabilirea standardelor pentru emisii la autovehicule.

Actul de Calitate a Aerului 1967. Amendamentul la Aer Curat din 1963 mparte teritoriul Statelor Unite n centre i regiuni a calitii aerului; sunt stabilite standardele naionale de emisii pentru surse staionare; stabilirea i fixarea timpilor de implementare a planurilor pe state, i recomandarea tehnologiilor de control folosite.

Actul pentru Aer Curat din 1970, stabilit de mult ca directiv pentru lucrul pmntului, este privit acum pentru toate elementele conduse ale unei transmisii de main. Se face stabilirea standardelor pentru motoare de vehicule.

Actul pentru Aer Curat din 1990. Prima reglementare federal actual a fost aprobat n 1988 la vehicule pentru autostrzi, iar la reglementarea pentru vehicule diesel off-road s-a trecut n 1994. n acest timp, s-au extins reglementrile emisiilor tiers, care au trecut de la vehiculele pentru autostrzi, la echipamentele care se deplaseaz liber de autostrad. Bazele reglementrilor i normelor la zi se refer la:

Numirea pentru prima dat a particularitilor poluanilor la motoarele diesel; Se d o nou putere n aplicarea EPA. n SUA, la 15 noiembrie 1990, a fost emis Decretul Federal pentru aer nepoluat

(curat) (Federal clean air act), care urmeaz s influeneze industria de echipamente, destinate motoarelor cu ardere intern.

Prin acest decret se prevede dreptul de a elabora reglementri referitoare la emisiile motoarelor cu ardere intern, doar de Agenia de protecie a mediului nconjurtor (ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY EPA) i Departamentul de resurse de aer din California (CALIFORNIA AIR RESOURCES BOARD CARB).

Statele sunt responsabile pentru non-interschimbabilitatea suprafeelor i se arat cum se stabilesc liniile de demarcare;

Sunt artate standardele de emisii pentru automobile i sunt redactate n timp un set de definiii;

ncurajarea folosirii combustibililor cu puin sulf, i a combustibililor alternativi; Mandatarea folosirii celor mai noi tehnologii disponibile de control. 1.3.3. Poluarea chimic i sonor a motoarelor pentru autovehicule [19] 1.3.3.1. Poluarea chimic Poluarea atmosferei de ctre motoarele autovehiculelor reprezint impurificarea

aerului din mediul ambiant cu substane gazoase (oxid de carbon CO, hidrocarburi CmHn, oxizi de azot NOx etc., numite noxe) i particule solide de carbon (funingine sau fum).


La funcionarea MAS, sursele de substane poluante sunt: gazele de evacuare (circa 65%), carterul (circa 20%), carburatorul (circa 9%) i rezervorul de combustibil (circa 6%).

n anumite condiii atmosferice, apare smogul (amestec de cea i fum). Emisia de produi poluani difer cu timpul motorului i regimul de funcionare (tabelul 1.4).

Tabelul 1.4 [19]

Emisii de produi pentru MAS i MAC

Poluant Unit. de mas. Mers ncet n gol Regim normal Accelerare Decelerare

MAS MAC MAS MAC MAS MAC MAS MAC CO % 7 urme 1, 5 0, 1 1, 8-2 urme 2, 5 urme CmHn % 0, 5 0, 05 0, 2 0, 02 0, 1 0, 01 1, 0 0, 03 NOx p.p.m. 30 60 1100 1000 650 250 10 20 Aldehide p.p.m. 10 20 20 10 10 10 300 30

Dintre regimurile de funcionare ale motorului, regimul de mers ncet, n gol,

accelerarea i decelerarea sunt mai poluante, dect regimul normal de funcionare [19]. Oxidul de carbon, CO, apare n procesul destinderii, dup reacia: CO + OH CO2 + H,

n care hidrogenul atomic, H, i hidroxilul, OH, apar dintr-o serie de reacii care includ recombinri n prezena unei molecule inerte, sau reacii bimoleculare de schimbare a ionilor.

Oxidul de carbon poate reaciona cu hemoglobina, rezultnd carboxihemoglobina: CO + Hb HbCO,

substan suficient de stabil, care poate bloca esuturile omului, mpiedicnd oxigenarea acestora.

Intoxicarea cu CO poate duce la dureri de cap, oboseal, judecat tulburat, colaps i sincop n caz de efort, oprirea respiraiei i efect letal, dac nu se iau msuri de dezinto-xicare.

Oxizii de azot, NOx, pot fi sub form de: N2O, NO i NO2. Oxidul azotos, N2O, este un component stabil la 500oC i rezult dintr-o reacie foto-

chimic, sau ca urmare a combinrii azotului cu oxigenul atomic, n prezena unei molecule inerte M.

O2+h=2O, n care h este o cuant de energie, sau:

O + N2 +M = N2O + M. Oxidul de azot apare conform reaciilor: O + N2 NO + N, O2+N NO + O,

numite reaciile lui Zeldovici. Acestea pot fi completate cu reacia: O2 + N2 2NO La dozaje bogate, oxidul de azot poate aprea i dup reacia: N + OHNO + H Bioxidul de azot se formeaz conform reaciei: 2NO +O2 =2NO2

Capitolul 1 31

Bioxidul de azot, NO2, este de circa patru ori mai toxic, dect oxidul de azot, NO, i de circa zece ori mai toxic, dect oxidul de carbon, CO.

Expunerea unei substane la o concentraie de 9,4 mg/m3 aer, adic 5 p.p.m. (pri de milion) bioxid de carbon timp de 10 minute, provoac tulburri respiratorii intense, dar trectoare.

Hidrocarburile sunt nocive n cantiti mari. De la 35 g/m3 aer se nrutete respiraia. Cele mai nocive sunt particulele cuprinse ntre 100-10.000 nm (1 nm =10-6 mm).

Ozonul inspirat 0.30 p.p.m, ntr-un timp foarte scurt, produce inflamaii laringiene. Smogul produce iritarea cilor respiratorii i reduce vizibilitatea atmosferei. Ali poluani sunt plumbul i sulful. Plumbul se fixeaz n oase (netoxic), dar ajungnd

n snge, produce o serie de efecte duntoare (intoxicaii, modific metabolismul etc.). Sulful rezult rar la motoarele cu ardere intern (la MAC ns n cantiti neglijabile).

Fumul (funinginea) caracteristic pentru MAC este o asociaie de produi de cracare (carboxizi de carbon). Produce efecte de iritare a ochilor i cilor respiratorii.

1.3.3.2. Factori de influen i posibiliti de reducere a substanelor poluante

la motoare [19] Dintre factorii principali care favorizeaz producerea substanelor poluante, se

reamintesc: dozajul, temperatura iniial (msurat n cilindri la nceputul admisiei), gazele reziduale, umiditatea, avansul, turaia, sarcina, raportul de compresie etc.

La srcirea dozajului, coninutul de CO n gaze arse scade, NOx trece printr-un maxim, iar hidrocarburile CmHn, dup ce trec prin minim, tind s creasc.

ncercrile experimentale arat c prin reducerea coninutului de CO n gaze evacuate, de la 7, la 4,5%, poluarea, n ansamblu, se reduce cu 20%, realizndu-se n acelai timp, o economie de combustibil de 1-1,3l/100 km.

Prin creterea temperaturii iniiale,

Motoare Termice Sarbu 2010

Documents

Transcript of Motoare Termice Sarbu 2010