Sistemul de Alimentare a Motorului cu Benzina si cu Gaz

Scopul lucrarii: De studiat constructia, principiul de functionare, demontarea-montarea carburatoarelor si pompelor de benzina, reglarile dispozitivelor sistemei de alimentare a motorului cu benzina si gaz.

Timpul de efectuare 6 ore.

Utilaj: Placate de studii, standuri, machete si agregate functionabile a sistemului de alimentare cu benzina si cu gaz.

Metodica de indeplinire a lucrarii de laborator.

La lucrarea de laborator se va studia constructia generala si principiul de functionare a sistemului de alimentare cu carburator, sistemelor de alimentare cu injector si cu gaz. Partea practica a lucrarii de laborator prevede indeplinirea lucrarilor de reglare a nivelului combustibilului in camera cu pluta si a turatiilor arborelui cotit in regim de mers in gol.2.1. Sistemul de alimentare a motorului cu carburator.

2. Rezervorul, filtrele cu combustibil, pompele de combustibil. Destinatia, constructia, principiul de functionare, particularitatile constructive, metode de amplasare la automobil.

Rezervorul de combustibil 1 (fig.6.12) se foloseste la inmagazinarea unei cantitati de combustibil (benzina sau motorina), asigurind un parcurs de 300-600 km. Capacitatea este de 40-60 l pentru autoturisme si 150-200 l pentru autocamioane (pentru motorina 500-800 l). Se confectioneaza din tabla de otel, avand pereti despartitori 2 pentru amortizarea socurilor provocate de combustibil la viraje si la denivelarile drumului. Uneori, in conducta de alimentare 3, se gaseste o sita de filtrare. Conducta este astupata de un buson special 4 prevazut cu o supapa (dubla de aer) care pune rezervorul in legatura cu atmosfera (de vapori) impotriva suprapresiunii. De asemenea, rezervorul este prevazut cu racordul 6 de legatura cu pompa de alimentare si un racord de retur 8 al surplusului de combustibil. In interior este amplasat traductorul de nivel 5, iar in partea inferioara, un buson de golire 7.

Rezervorul 1 poate avea diverse forme geometrice, de obicei paralelipipedice, dupa posibilitatea de amplasare pe automobil lateral sau sub scaunul conducatorului auto.

Filtrele ele combustibil (fig. 6.15, a, b, c) retin impuritatile din combustibil. Pentru MAS se folosesste filtrul brut de decantare a benzinei, montat linga rezervor, sau pentru filtrarea fina, un filtru pe conducta dintre pompa de alimentare si carburator.- Filtrul de filtrare fina a benzinei (fig. 6.15, a) functioneaza astfel:benzina intra prin racordul 1in corpul filtrului 2, din material plastic, trece prin orificiile exterioare ale elementului filtrant cu hartie micronica 3, iese prin tubul perforat central si este trimisa in carburator prin racordul 4 (impuritatile fiind retinute in filtru).- Filtrul de motorina folosit la MAC (fig. 6.15, h, c) este sub forma unei baterii de doua filtre inseriate, de aceeasi constructie, diferind doar cupa, care la primul filtru este din sticla si are rol de pahar decantor, iar la al doilea filtru este din tabla; primul filtru are rol de filtrare bruta, desi are acelasi tip de element filtrant, in timp ce al doilea are rol de filtrare fina.Motorina trimisa de la pompa de alimentare intra prin racordul capacului filtrului 1, trece prin elementul filtrant 2 din exterior spre interior, apoi prin tubul perforat central si capac este condusa spre filtrul fin, impuritatile grosiere si apa decantandu-se in cupa de sticla 3. Elementele sunt asamblate intre ele prin suruburi de prindere 4.In filtrul fin, circuitul este acelasi, dar sunt retinute impuritatile ce au trecut de primul filtru, iar de aici motorina este trimisa la pompa de injectie. Bateria de filtre de tipul acesta este folosita la motorul D 797-05.La motorul D 2156 HMN 8, se poate utiliza fie o baterie cu doua filtre, descrise mai sus, fie combinatie dintr-un filtru de tipul filtrului grosier (fig. 6.15, b) si un filtru cu elementul filtrant 2 din pasla, inchis intr-un corp metalic (fig. 6.15, c). 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 doua filtre de tipul prezentat in fig. 6.15, c (MAN, DAF. IVECO). Filtrul de motorinapoate fi prevazut cu pompa de amorsare 7 (fig.6.15, d) cu membrana, cind pompa de injectie rotativa este de tip Bosch (BMW, Mercedes etc.).Pompele de combustibil (pompa de alimentare).Pompa de alimentare are rolul de a absorbi combustibilul din rezervor si de a-l trimite pe conductele de legatura cu carburatorul. La MAS se folosesc pompele cu diafragma (fig.6.13).Unele automobile folosesc pompe electrice de tip submersibil, montate in rezervor, sau nesubmersibile, montate pe conducta dintre rezervor si filtru, in special pentru automobilele cu benzina., iar altele, pompe antrenate pneumatic.

Pompa cu diafragma (membrana) (fig. 6.13) este de tip aspiro-respingatoare si se compune din: corpul 1 cu diafragma 3, arcul de actionare 4, tija 5 si mecanismul de comanda (pirghia 6, arcul de readucere 7 si parghia de amorsare manuala 8) si capacul 2, care contine camera de combustibil pentru amorsarea pompei, sita de filtrare si supapele de aspiratie 9 si evacuare 10. Pompa este pusa in functiune de excentricul 11 de pe arborele cu came.

Fig. 6.13. Pompa de alimentare cu diafragma. a schema; b - sectiune.Functionare: cand excentricul II ataca parghia 6, tija 5 trage membrana 3 in jos, creand depresiune in camera de combustibil 2 si deschide supapa de aspiratie 9, absorbind benzina din rezervor; dupa ce excentricul s-a rotit, arcul 4 readuce membrana si parghia 6 in pozitia initiala, refuland combustibil prin supapa de refulare in circuit prin conducta de legatura la carburator (pentru MAS) sau la filtrele de combustibil (pentru D 797-05). Arcul membranei este tarat la o presiune de refulare de 1,2-1,5 bari.Pompa de alimentare cu membrana se autoregleaza, astfel la un consum redus in conducta din circuitul de refulare a pompei de alimentare se creaza o suprapresiune, care se transmite in camera de deasupra membranei, deformind-o. Ca urmare cursa activa se micsoreaza si debitul se reduce.

Se monteaza pe blocul motor si este actionata de excentricul de pe arborele cu came (Dacia. D 797-05), sau direct la capatul arborelui cu came (OLTCIT, Renault).2.2. Sistemul de alimentare a motorului cu injector.4. Injector electromagnetic. Destinatia, constructia si principiul de functionare.Injectorul are rolul de a injecta combustibilul n stare pulverizat, cu picturi fine. uniforme n camera de ardere. Motoarele cu injecie direct necesit o distribuie mai uniform a jetului de combustibil, datorit lipsei de turbulen a aerului n camera de ardere. Spre deosebire de acestea, la motoarele cu injecie indirect, pulverizarea combustibilului se impune a. fi sub form de jet conic, corespunztor formei camerei de ardere auxiliare, i de o finee mai redus a picturilor, datorit existenei turbulenei.Constructia injectorului electromagnetic de benzina depinde in principal de locul de amplasare a lui (in poarta supapei, cate unul pentru fiecare cilindru, sau in avalul obturatorului cand se foloseste un injector pentru toti cilindrii), care determina de fapt si valoarea presiunii de injectie, limitata inferior din conditia evitarii formarii dopurilor de vapori de benzina in injector si in conductele de legatura a lui cu pompa de alimentare.

Un injector folosit de firma Bosch inca de la prima instalatie comandata electronic (D-Jetronic) este cel prezentat in sectiune in figura 4.5.1

Injectarea benzinei se produce prin ridicarea acului 1 de pe sediul sau practicat in duza de pulverizare 4, in momentul cand bobina 3 este strabatuta de un curent. In acel moment armatura 2 este atrasa de forta electromagnetica spre centrul bobinei, pana tamponeaza opritorul format de prelungirea stiftului 6, prin care se introduce benzina.

Corpul injectorului 5, fixeaza prin bordurare la partea superioar stutul 6 si la partea inferioara duza 4. Acul 1 este prevazut la varf cu o portiune profilata de formare a unei panze conice de benzina pulverizata si cu zone cilindrice de ghidare in duza 4. El se insurubeaza n armatura 4 si e perforat axial de un canal pentru a permite aductiunea benzinei in zona din jurul scaunului de etansare. Cursa foarte redusa a acului 1, de numai 0,10 mm, este impusa de frecventa de ridicare relativ mare, corespunzatoare turatiei maxime (de exemplu, daca injectorul se deschide o singura data la un ciclu, la turatia de 6000 rot/min sunt necesare 50 de curse duble), ca si a duratelor foarte reduse alocate deschiderii (circa 12 ms la sarcina totala si la temperatura de regim a motorului). Forta electromagnetica creste cu patratul cursei armaturii, de aceea reducerea ei conduce la reducera numarului de amperi-spira (reducerea gabaritului injectorului i a consumului lui de putere). O perfectionare a acestui tip de injector consta in reducerea volumului de benzina retinut in interiorul injectorului (care este expus riscului de dilatare si deci reducerii densitatii benzinei).

In figura 4.5.2 se prezinta constructia unui asemenea tip de injector, la care benzina se introduce lateral si spala infasurarea bobinei 3 pe care o raceste. Injectorul e inseriat cu celelalte injectoare (comporta doua orificii, unul de intrare si celalalt de iesire a benzinei sub presiunea de lucru).

Referitor la forma jetului de benzina, trebuie mentionata diversitatea solutiilor adoptate. In figura 4.5.3 se prezinta patru variante constructive de duze de pulverizare, varianta a) fiind specifica obtinerii panzei conice de picaturi de benzina, cu injectoare avand ac si duza de constructia celor prezentate in figurile anterioare.

Prin interpunerea unei diafragme notate A n care se practic un orificiu, se obine un jet cilindric unic (fig.a), iar dac se folosete o diafragm-sit, se obine o multitudine de jeturi fine (fig.c). n fig. d s-a reprezentat diafragma cu dou orificii care permite obinerea a dou jeturi.Se obtine o solutie de imbunatatire a calitatii pulverizarii benzinei furnizate de injector prin combinarea jetului de benzina cu un jet de aer la o viteza apropiata de cea a sunetului, cules dintr-o zona a traseului de aer situata in amontele obturatorului. Injectorul comporta un cilindru 1 care imbraca exteriorul duzei de pulverizare, conectat printr-un stut 2 cu aerul la viteza sunetului, jetul pulverizat fiind de fapt un jet de aer-benzina, aer care nu e controlat de obturator. Prin modul de formare a jetului de aer, care presupune existenta unei diferente accentuate de presiune intre avalul si amontele obturatorului (deci la sarcini partiale), efectul jetului este efectiv numai la sarcini partiale.Avand in vedere conditiile de lucru ale injectoarelor de joasa presiune, materialele din care se executa elementele componente ale acestora sunt oteluri obisnuite. Supapele si scaunele lor se supun tratamentelor termice si prelucrarilor mecanice de finete.2.3. Sistemul de alimentare a motorului cu gaz.

5. Sistemul de alimentare gazo-diesel, constructia, principiul de functionare, destinatia si rolul functional a partilor componente.

Instaltia de alimentare gazo-diesel asigura functionarea motorului Diesel cu amestecuri formate din motorina si gaz natural sau motorina si aer.Particularitatea procesului gazo-diesel consta in reglare calitativa a amestecului carburant: cantitatea de aer aspirat la ciclu este aceeasi, variaza cantitatea de gaz proportional sarcinii motorului.Pornirea motorului si functionarea lui la mersul in gol se efectueaza conform ciclului Diesel, la un consum minim de motorina.Functionarea motorului la regimurile de sarcina, cresterea puterii, este asigurata prin cresterea debitului de gaz. In acest caz aprinderea amestecului aer-gaz natural se executa prin injectarea unei doze de motorina, numita doza (pilot) de aprindere", care reprezinta 15...20% din consumul total de combustibil gazos.Trecerea functionarii motorului de la un tip de combustibil (motorina) la combustibil binar (motorin + gaz) se efectueaza printr-un comutator, care indica tipul combustibilului.In fig. 15 este prezentata schema instalatiei de alimentare conform ciclului gazo-diesel al motorului KamAZ:Fig.15. Schema instalatiei de alimentare cu combustibil conform ciclului gazo-diesel al motorului KamAZ: I - traductor inductiv de turatie; 2 - motor; 3 - pompa de motorina; 4 - limitator doza de aprindere; 5 - supapa electromagnetica cu filtru; 6 - reductor de presiune inalta; 7 - supapa de siguranta; 8 - semnalizator; 9 - incalzitor de gaz; 10 - ventil de consum; 11 ventil de umplere; 12 - ventile; 13 - traductor de presiune al gazului; 14 - manometru; 15 - reductor de presiune joasa; 16- butelie; 17 - dozator de gaz; 18 - amestecator-difuzor; 19 - traductor de blocare a gazului.Funcionarea: Gazul natural comprimat este inmagazinat in 8-10 butelii sub o presiune de 20 MPa. Umplerea buteliilor cu gaz se executa prin intermediul ventilului de umplere II. La deschiderea ventilului de consum 10 gazul este admis spre motor prin ncalzitorul 9 si reductorul de presiune inalta 6. In reductor presiunea gazului este redusa pana la 0,8...1,2 MPa si prin furtunul elastic este admis spre supapa electromagnetica 5, la intrarea careia se afla un filtru de gaz.La deschiderea supapei 5 gazul patrunde in reductorul de presiune joasa 75, in care presiunea este redusa pana la cea atmosferica. In continuare gazul este admis spre intrarea in dozatorul de gaz, care asigura debitarea de gaz necesar in difuzor-amestecatorului 18, instalat in conducta de admitere a motorului Diesel dupa filtrul de aer. Amestecul de aer-gaz din amestecatorul 18 este admis in cilindrii motorului unde este comprimat. La finele comprimarii n cilindru se injecteaza o doza pilot de motorina, astfel incat, doza pilot sa se aprinda inainte de aprinderea gazului si apoi sa inflameze toata masa amestecului aer-gaz.

Motorul 2 este echipat cu o pompa de presiune inalta 3, care functioneaza in trei regimuri. Pe carcasa pompei este instalat limitatorul dozei de aprindere 4 cu actionare electromagnetica.La schimbarea tipului de combustibil limitatorul comuta pompa la regimul de functionare selectat: debitarea dozei de aprindere la functionarea cu gaz; debitarea de motorina la mersul in gol; debitarea de motorina la functionarea motorului in sarcina nominala.Supravegherea functionarii normale a instalatiei de gaz se efectueaza prin intermediul manometrului de presiune joasa, instalat in cabina autovehiculului si manometrului 14, instalat pe prima butelie.Presiunea la iesirea din reductorul de presiune joasa trebuie sa fie de 0,2...0,22 MPa. Semnalizarea despre reducerea presiunii in butelii mai mica de 1,0 MPa o executa semnalizatorul 8, care informeaza conducatorul auto despre presiunea critica a gazului din butelii.Limitarea turatii maxime se efectueaza prin limitarea debitului de gaz la atingerea acestui regim, utilizand un sistem compus din traductor de turatie 1, amplasat pe coroana dintata a motorului, un releu si supapa electromagnetica cu trei cai, care uneste cavitatea difuzorului cu un mecanism cu diafragma al dozatorului de gaz.La regimul turatiei maxime (2600 rot/min,) traductorul de turatie 1 (fig. 15) furnizeaza un semnal releului, care deschide supapa cu trei cai si comuta cavitatea difuzorului cu colectorul de admisie, ca rezultat obturatorul de gaz 6 (fig. 16) al dozatorului este actionat de catre diafragma 2 spre inchidere. La reducerea turatiei releul inchide supapa cu trei cai, astfel reducand influenta depresiunii asupra diafragmei 2 si prin intermediul axului 7 si arcului 9 deschide din nou obturatorul, marind cantitatea de gaz admisa spre cilindrii motorului. In sistemul de alimentare este prevazuta protejarea motorului de la functionarea lui concomitenta cu gaz si motorina cu doza maxima (nu cu doza pilot pentru aprindere).

Protejarea se face in felul urmator: in pozitia regim de functionare Diesel", reazemul mobil se afla la distanta maxima de la limitatorul 4 al dozei pilot si nu poate actiona traductorul electromagnetic de blocare 19, nchizand prin intermediul releului supapa de alimentare cu gaz 5, motorul functionand numai pe motorina.In regimul de functionare gazo-diesel reazemul mobil este deplasat spre limitatorul dozei pilot 4, in pozitia regimului de functionare cu doza limitata de motorina (doza-pilot de aprindere), deschizand supapa de alimentare cu gaz 5. In cazul cand brusc se intrerupe alimentarea cu gaz sistemul de protejare transfera automat functionarea motorului din regim gazo-diesel" in regim Diesel". Pentru excluderea unor astfel de situatii este prevazut traductorul de presiune 75 al gazului, care la presiunea din butelii mai joasa de 0,45 MPa intrerupe alimentarea cu gaz, transferand functionarea motorului in regim Diesel".Dozatorul de gaz (fig. 16) cu obturator este realizat in acelasi rp cu limitatorul de turatie. Pozitionarea obturatorului este dirijata de catre conducatorul auto. Dozatorul de gaz regleaza cantitatea de gaz admisa in amestecator prin intermediul obturatorului 6. La actiunea pedalei, levierul 3, prin axul 4 modifica pozitia obturatorului 6, gazul fiind admis din reductorul de presiune joasa spre amestecator.Fig.16. Dozatorul de gaz:I - capac al limitatorului de turatie; 2 - diafragma;3 - levier al obturatorului;4 - ax; 5 - capac al corpului dozatorului; 6 obturator;7 - ax al obturatorului;8 - corp al dozatorului;9 - arc; 10 - capac.Amestecatorul reprezinta un corp cilindric (fig. 17) in interiorul caruia este instalat un difuzor 1 perforat cu orificii in zona ingusta unite cu o cavitate inelara spre care se admite gazul. Amestecatorul este instalat in conducta de admisie a aerului dupa filtru.Limitatorul de gaz cu diagrama dirijeaza cu modificarea pozitiei obturatorului indiferent de pozitia levierului de acionare 3 (fig.16), de exemplu, inchide obturatorul la turatia maximal a motorului (2600 rot/min).Fig.17. Amestector de gaz: 1 - difuzor; 2 - colector de admisie.

Incalzitorul gazului natural (fig.18). La reducerea presiunii temperatura gazului scade considerabil, provocand dificultati in functionarea reductorului de nalt presiune ca rezultat al congelrii vaporilor de ap aflai n gazul natural.De aceea, gazul natural comprimat inainte de reducerea presiunii trebuie incalzit, utilizand pentru aceasta gazele de ardere sau lichidul din sistemul de racire, incalzitorul autocamioanelor KamAZ este compus din corpul 3, schimbatorul de caldura 4, racordurile 7 i 8, stuturile 1 i 6.

Lichidul cald din sistemul de racire este admis in racordul 7 si, trecand prin cavitatea incalzitorului (vezi directia II-II), incalzeste gazul (vezi directia I-I) si este scurs prin racordul 8 in sistemul de racire.Lichidul cald din sistemul de racire este admis in racordul 7 si, trecand prin cavitatea incalzitorului (vezi directia II-II), incalzeste gazul (vezi directia I-I) si este scurs prin racordul 8 in sistemul de racire.

1 2 3 4 56Fig. 18. Incalzitorul de gaz al automobilului KamAZ.I, II - directii de miscare ale gazului si agentului cald; 1,6- stuturi de admitere siiesire al gazului; 2,5 ~ inele de etansare; 3 - corp; 4 - schimbator de caldura;7,8 - racorduri de intrare si iesire ale agentului cald.

Utilizarea motoarelor Diesel cu alimentare de gaz si pompa de injectie cu regulator de turatie pentru toate regimurile de functionare nu asigura, fara dispozitive speciale, regimul necesar de debitare ciclica a dozei pilot; eficienta de functionare in regim gazo-diesel si pastrarea parametrilor esentiali la functionarea motorului in regim diesel.Astfel, trecerea motorului Diesel cu pompa de injectie cu regulator de turatie pentru toate regimurile este mai complicata fata de motoarele inzestrate cu pompa de injectie cu doua regimuri de reglare a turatiei.Consumul de combustibil, obtinut la incercarile autocamionului KamAZ in diferite conditii de functionare si componenta, este prezentat in tab.1.

Tabelul 1. Rezultatele incercarilor automobilului KamAZAutomobilulConsumul de combustibil la 100 km

motorin, /gaz, w'*

KamAZ 53208:individualcu autoremorc

2327

3037

Autotren KamAZ 541183342

Autobasculanta KamAZ 551182430

2.4. Partea practica a lucrarii de laborator.

Partea practica a lucrarii de laborator include: controlul si regalrea nivelului combustibilului in camera cu pluta a carburatorului si reglarea turatiilor de mers in gol a arborelui cotit.Controlul si reglarea nivelului combustibilului in camera cu pluta. Controlul se poate de efectuat prin 2 metode:1) In timpul functionarii motorului la turatii de mers in gol desurubam dopul de control a nivelului.

In caz de reglare corecta a nivelului, o sa vedem combustibil in camera cu pluta, dar el nu trebuie sa curga prin orificiu.

In cazul in care carburatorul este echipat cu ferestruica de control atunci urmarim nivelul combustibilului prin aceasta fereastra (GAZ K127).

2) Desurubam dopul care se afla sub supapa economaiserului cu antrenare mecanica. In locul dopului insurubam un stuter cu o bucata de conducta din cauciuc. In conducta de cauciuc fixam un tub de sticla.

Cu ajutorul pirghiei de la pompa de combustibil umplem camera cu pluta cu combustibil.

Distanta de la nivelul combustibilului pina la planul superior a camerei cu pluta (pina la garnitura) trebuie sa fie in limitele prescrise de uzina producatoare (GAZon: 18-19 mm).

Reglarea: In caz de necesitate e necesar de reglat nivelul combustibilului in camera cu pluta. Reglarea se poate de facut prin indoierea sau dezdoierea suportului acului sau prin schimbarea numarului de garnituri sub scaunul acului supapei de admisie a benzinei in camera cu pluta.

Reglarea turatiilor de mers in gol:Reglarea turatiilor se face la motorul cald cu incredere in faptul ca chiulasa cilindrilor este strinsa normal, jocul termic intre culbutor si supape este optimal, filtru de aer este curat, nivelul in camera cu pluta este normal si unghiul avans de aprindere este la parametrii corespunzatori.

Avem 2 buloane: 1. pentru reglarea cantitatii amestecului;

2. pentru reglarea calitatii amestecului;

Bulonul de reglare a cantitatii il desurubam pina cind obtinem turatii minime posibile. Dupa aceasta se desurubeaza buloanele de reglare a calitatii. Iarasi desurubam bulonul de reglare a cantitatii (turatiile scad). Apoi desurubam bulonul de reglare a calitatii. Operatia se repeta de 2-3 ori. Apasam pe pedala de acceleratie. Motorul trebuie sa reactioneze promt si turatiile sa creasca. Daca nu cresc turatiile sau se opreste, atunci insurubam buloanele de calitate.

Bibliografie.1) Gh. Fratila si altii, Automobile.Cunoastere, intretinere si exploatare. Editura didactica si pedagogica, Bucuresti 2001, pag.455.

2) V. Ene, T. Russu si altii, Tehnologii avansate la alimentarea motoarelor auto. Editura Tehnica, Chisinau 2003, pag.306.

3) G. Bobescu si altii, Motoare pentru automobile si tractoare.Vol.2. EdituraTehnica, Chisinau 1998, pag.409.Fig 4.5.1 Injector cu stift de pulverizare

care benzina se introduae lateral i spal nfurarea bobinei 3 pe care o rcete.

Injectorul e nseriat cu celelalte injectoare (comport dou orificii, unul de intrare i celalalt de ieire a benzinei sub presiunea de lucru.

Fig. 4.5.2 Injector cu volum redus de retinere

Fig. 4.5.3 Tipuri de jeturi de benzina pulverizata de injector