Burnete Motoare-Cu-Ardere-Interna PDF [PDF]

Zitiervorschau

MINISTERUL ÎNVĂŢĂMÂNTULUI Prof. dr. ing.

Nicolae BĂŢAGA

Conf. dr. ing. loan

RUS

Şef tucr. ing.

Nicolae BURNETE Prof. dr. ing. Sorin

SOPA

Prof. dr. ing.

Aurica CĂZILĂ Şef lucr. ing. Ioan

TEBEREAN

MOTOARE CU ARDERE INTERNĂ

Editura Didactică şi Pedagogică, R.A. Bucureşti,

Copyright © 1995, Editura Didactică şi Pedagogică Toate drepturile asupra acestei ediţii sunt rezervate editurii.

Adresa: Editura Didactică şi Pedagogică Str. Spiru Haret nr. 12 Bucureşti, România

Redactor: ing. Tudor Oancea Tehnoredactor: Dan Lupu Coperta: Olt Mariana

Bun de tipar: 4 decembrie 1995 ISBN 973 - 30 - 4922 - 0

Coli tipar 17

PREFAŢĂ în economia naţională motoarele cu ardere internă sunt utilizate pe automobile, tractoare, locomotive etc, constituind o componentă principală a unei economii moderne. Apare necesar ca specialiştii din domeniul transportului auto să posede cunoştinţe temeinice privind teoria, construcţia, funcţionarea şi reglarea optimă a motoarelor cu ardere internă. In prezenta lucrare autorii, având ca bază de plecare programa analitică a discipli nei "Motoare cu ardere internă" pentru studenţii mai multor secţii de specialitate, au căutat să cuprindă cunoştinţele actuale şi de perspectivă necesare pregătirii de bază a viitorilor ingineri mecanici, insistând în mod deosebit asupra aspectelor funcţionale cu valabilitate generală, particularizând în acelaşi timp şi cazurile mai importante din problematica tratată. în cele 13 capitole s-au dezvoltat: procesele funcţionale ale motoarelor cu piston; indicii principali ai acestora; caracteristicile şi încercarea motoarelor; dinamica motoarelor; construcţia mecanismului motor şi a părţilor fixe, precum şi sistemele auxiliare ale motoarelor, accentuând în fiecare caz factorii principali care favorizează funcţionarea, cu parametrii energetici şi economici optimi. S-au prezentat, de asemenea, realizările din domeniul motoarelor cu ardere internă şi

caracteristicile funcţionale ale acestora, precum şi unele tendinţe in dezvoltarea motoarelor pentru automobile şi tractoare. Cursul se adresează studenţilor de la secţiile Mecanică agricolă; Autovehicule rutiere şi Ingineria Sistemelor de Circulaţie Rutieră, fiind util şi altor studenţi, de la alte secţii, precum şi altor specialişti.

AUTORII

CUPRINS

1. INTRODUCERE........................................................................................................................9

1.1............................................................................................................ Princ ipiile funcţionale ale motoarelor cu ardere internă......................................................................9

1.2..........................................................................................................Clasific area motoarelor cu ardere internă. Noţiuni fundamentale........................................................ 10

2. PROCESELE FUNCŢIONALE ALE MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ............................................................................................................... 18

2.1..........................................................................................................Bazele teoretice ale motoarelor cu ardere internă................................................................................ 18 2.2..........................................................................................................Proces ele reale ale motoarelor cu ardere internă................................................................................ 27

2.2.1................................................................................................ Proc esele de schimbarea gazelor............................................................................................. 28 2.2.2................................................................................................ Proc esul de comprimare.......................................................................................................... 45 2.2.3................................................................................................ Proc esul arderii....................................................................................................................... 47 2.2.4................................................................................................ Proc esul de destindere............................................................................................................ 78

3. INDICII PRINCIPALI Al MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ . . .

80

3.1..........................................................................................................Dimen siunile principale ale motorului. . ............................................................................................ 80 3.2..........................................................................................................Indicii principali ai ciclului funcţional ( parametrii indicaţi)............................................................... 80 3.3....................................................................................................Indicii funcţionali care caracterizează funcţionarea motoarelor (parametrii efectivi) ................ 84 3.4..........................................................................................................Indicii de competitivitate ai motoarelor.............................................................................................. 85 3.5..........................................................................................................Costul energiei produse de motor ...................................................................................................... 87 3.6..........................................................................................................Bilanţu l energetic al motorului............................................................................................................ 88

4. CARACTERISTICILE ŞI ÎNCERCAREA MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ............................................................................................................... 91 4.1. Caracteristicile motoarelor cu ardere internă.................................................................... 91 4.1.1................................................................................................ Cara cteristici de reglaj .......................................................................................................... 91 4.1.2................................................................................................ Cara cteristici funcţionale........................................................................................................ 94 4.2. încercarea motoarelor cu ardere internă...........................................................................102 4.2.1................................................................................................ Scop ul, clasificarea şi programul încercărilor..........................................................................102 4.2.2. Instalaţii, aparate şi traductoare pentru încercarea motoarelor cu ardere internă.................................................................................103 4.2.3. Prelucrarea rezultatelor încercărilor......................................................................132 5. DINAMICA MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ......................................................134

5.1..........................................................................................................Cinema tica mecanismului motor.........................................................................................................134 5.2..........................................................................................................Forţele şi momentele mecanismului motor..........................................................................................135 5.3..........................................................................................................Elemen te privind teoria echilibrării motoarelor cu ardere internă........................................................144 5.3.1................................................................................................ Echil ibrarea motoarelor monocilindrice...................................................................................145 5.3.2................................................................................................ Echil ibrarea motoarelor policilindrice.....................................................................................147 5.4. Oscilaţiile arborelui cotit..........................................................................................157

6. MECANISMUL MOTOR......................................................................................................160 6.1. Pistonul.......................................'...................................................................................160 6.1.1.................................................................................................Anal iza funcţională a pistonului..............................................................................................160 6.1.2.................................................................................................Cons trucţia pistonului ............................................................................................................166 6.1.3.................................................................................................Mate riale pentru pistoane.........................................................................................................175 6.1.4................................................................................................ Calc ule de verificare...............................................................................................................180 6.2. Segmenţii.........................................................................................................................182 6.2.1................................................................................................ Anal iza funcţională a segmenţilor...........................................................................................182 6.2.2................................................................................................ Cons trcţia segmenţilor.............................................................................................................186 6.2.3................................................................................................ Mate riale pentru segmenţi.......................................................................................................186 6.2.4................................................................................................ Calc ule de verificare ale segmenţilor......................................................................................187 6.3. Bolţul...............................................................................................................................189 6.3.1................................................................................................Anal iza funcţională a bolţului.................................................................................................198 6.3.2................................................................................................Cons trucţie, materiale şi calcule de verificare.........................................................................189 6.4. Biela................................................................................................................................192 6.4.1................................................................................................ Anal iza funcţională a bielei ..................................................................................................192

6.4.2................................................................................................ Cons trucţia bielei.....................................................................................................................193 6.4.3................................................................................................ Mate riale pentru biele..............................................................................................................195 6.4.4................................................................................................ Calc ule de verificare ale bielei................................................................................................1% 6.5. Arborele cotit...................................................................................................................197 6.5.1. Aspecte funcţionale ale arborelui cotit...................................................................197 6.5.2 Construcţia arborelui cotit......................................................................................199 6.5.3................................................................................................ Mate riale pentru arborele cotit.................................................................................................201 6.5.4................................................................................................ Calc ule de verificare ale arborelui cotit..................................................................................203 6.6. Părţile fixe ale mecanismului motor.................................................................................203 6.6.1................................................................................................ Func ţiuni şi părţi componente.................................................................................................203 6.6.2................................................................................................ Chiu lasa 203 6.6.3................................................................................................ Bloc ul cilindrilor.....................................................................................................................204 6.6.4................................................................................................ Cart erul 206 7. ALIMENTAREA MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ..............................................207 7.1 Rolul şi clasificarea instalaţiilor de alimentare..................................................................207 7.2. Elemente comune ale instalaţiilor de alimentare...............................................................209

7.2.1................................................................................................ Reze rvorul dc combustibil.......................................................................................................209 7.2.2................................................................................................ Pom pe de alimentare..............................................................................................................209 7.2.3................................................................................................ Filtr e de aer ...........................................................................................................................211 7.2.4................................................................................................ Filtr e de combustibil ............................................................................................................211 7.3. Alimentarea MAS...........................................................................................................214 7.3.1................................................................................................Alim entarea prin carburaţie a MAS........................................................................................214 7.3.2................................................................................................Alim entarea MAS cu injecţie de benzină................................................................................233 7.4. Alimentarea cu combustibil a MAC................................................................................234 7.4.1................................................................................................ Pom pe de injecţie cu clemenţi in linie ..................................................................................235 7.4.2................................................................................................ Pom pe de injecţie cu distribuitor rotativ.................................................................................237 7.4.3................................................................................................ Reg ulatoare de turaţie............................................................................................................241 7.4.4................................................................................................ Disp ozitive de corecţie a debitului de combustibil..................................................................345 7.4.5................................................................................................ Injec toare 246 7.4.6..............................................................................................Verific area şi reglarea instalaţiei de alimentare a MAC.......................................................... 250

8. DISTRIBUŢIA GAZELOR....................................................................................................255 8.1. Dsitribuţia prin supape ...................................................................................................255 8.1.1................................................................................................ Siste me de distribuţie prin supape...........................................................................................255 8.1.2................................................................................................ Piese le de acţionare ale supapelor............................................................................................255 8.1.3................................................................................................ Calc ulul şi verificarea distribuţiei gazelor prin supape...........................................................261 8.2..........................................................................................................Distrib uţia prin sertare........................................................................................................................265 8.3..........................................................................................................Distrib uţia prin lumini şi supape.........................................................................................................266 8.4..........................................................................................................Colecto are de gaze...............................................................................................................................266 8.5..........................................................................................................Atenua toare de zgomot.......................................................................................................................266 9. INSTALAŢIA DE APRINDERE A MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ...............................................................................................................271 9.1. Particularităţi constructive şi funcţionale ale instalaţiilor de aprindere . . 271

9.1.1................................................................................................ Insta laţia de aprindere clasică.................................................................................................271 9.1.2................................................................................................ Insta laţia de aprindere electronică .........................................................................................274

9.2..........................................................................................................Bujia 275

9.3..........................................................................................................Verific area şi reglarea instalaţiei de aprindere....................................................................................277 10. UNGEREA MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ......................................................288

10.1....................................................................................................... Condiţi ile ungerii motoarelor cu ardere internă...................................................................................288 10.2. Particularităţile constructive şi funcţionale ale sistemelor de ungere . . . 288 10.2.1..............................................................................................Pom pa de ulei.........................................................................................................................289 10.2.2..............................................................................................Filtre de ulei 290 10.3....................................................................................................... Particul arităţile uleiurilor pentru motoarele cu ardere internă..............................................................292 10.4....................................................................................................... Ventilaţ ia carterului ...........................................................................................................................292 11. RĂCIREA MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ.......................................................295 11.1. Necesitatea răcirii. Calcului căldurii preluate de fluidul de răcire..................................295 11.2 Răcirea cu lichid..............................................................................................................297 11.2.1..............................................................................................Parti cularităţi ale sistemelor de răcire cu lichid ....................................................................297 11.2.2..............................................................................................Radi atorul 298

Tabelul 9.1 Timpii dintre două închideri ale ruptorului şi numărul de Întreruperi pentru unele MAS, la tura Un nominală Tipul motoruluiTuraţia [rot/min]Nr.de cilindriTimpul dintre doua închideri ale ruptoruluiNr. de întreruperi ale ruptorului pntr./minjDacia 1300525040,0057110500AROL25420040,007148400OLTCIT CLUB625040,0048012500OLTCIT SPECIAL525020,011425250

Contactele ruptorului trebuie să aibă o rezistenţă de contact cât mai mică, să calce pe toată suprafaţa (fig. 9.2,b), iar forţa cu care contactul mobil apasă asupra celui fix să fie cât mai mare. Dacă suprafaţa unui contact este înclinată faţă de a celuilalt (fig. 9.2,c), rezistenţa de contact se măreşte, favorizând formarea unor scântei mai puternice la deschiderea lui, care pot provoca topirea straturilor superficiale ale contactelor. Evitarea topirii contactelor se face prin utilizarea unor aliaje speciale, bogate în wolfram. Contactele se confecţionează sub forma unor pastile, care se sudează pe un suport metalic cu cupru electrolitic (fig. 9.2,d). în timpul funcţionării ruptorului se produce un transport de material de la contactul legat la polul pozitiv, către contactul legat la polul negativ (fig. 9.2,e). Reglarea distanţei între contacte este indicat a se face numai după netezirea suprafeţelor. Condensatorul 7 (v. fig. 9.1) are rolul de a reduce formarea scânteilor între plati-nile ruptorului, ceea ce conduce la diminuarea oxidaţii contactelor şi reducerea transportului de metal de la un contact la altul.

Avansul la producerea scânteii electrice se reglează prin intermediul ruptoarelor sau al distribuitoarelor, care sunt prevăzute cu dispozitive speciale, acţionate manual sau automat.

Ki Fig 9.1. Schema unei Instalaţii de aprindere. & 9 i Schtma funcţională a ruptorului şi anele sltuaUi caracteristice ale contactelor.

Reglarea manuală a.avansului se face prin rotirea rup-torului împreună cu carcasa distribuitorului (fig. 9.3). Pentru mărirea avansului, carcasa distribuitorului se roteşte în sens contrar celui de rotire a camei, iar pentru micşorarea avansului se roteşte în celălalt sens. Reglarea automată a avansului la aprindere se face prin intermediul dispozitivelor automate de avans, care pot fi sub forma regulatoarelor centrifuge (în funcţie de turaţie) şi a regulatoarelor pneumatice (în funcţie de sarcina motorului). Unghiul de avans momentan depinde de secţiunea comună a celor două regulatoare. In figura 9.4 se redă principiul de funcţionare al unui regulator centrifugal. Pe măsura creşterii turaţiei, forţa centrifugă a contramaselor 2, învinge rezistenţa arcurilor 4 4, rotind placa mobilă 1, cu un anumit unghi (fig. 9.4.C). Din această cauză proeminenţele Fig. 9.3. Schema camei-disc, care se găsesc pe axul 3, desfac contactele ruptorului mai unui distribuitor: 1 devreme şi astfel avansul la producerea scânteii electrice se produce în contacte fixe; 2 concordanţă cu turaţia motorului. borna centrală; Curba caracteristică de avans centrifugal f (n), pentru 3capacul motorul autoturismului Dacia 1300 este redată în figura 9.4.d. distribuitorului; Principiul de funcţionare al regulatorului pneumatic este redat în 4- contact mobil; 5 figura 9.5. - rotor. La creşterea sarcinii, respectiv la deschiderea clapetei obturatoare 1, depresiunea care acţionează asupra membranei 2 scade, iar sub acţiunea arcului 3 şi tirantu-lui 4, discul 5 al ruptorului se roteşte, în sensul de rotaţie al camei 6, având loc o reducere a anvansului la producerea scânteii electrice. Odată cu reducerea sarcinii (închiderea clapetei obturatoare - clapetei de acceleraţie), depresiunea de deasupra membranei creşte, iar membrana comprimă arcul, având loc rotirea discului în sensul măririi avansului la aprindere. Curba caracteristică de avans pneumatic (vacuumatic), /?vid = f ( pv) pentru motorul autoturismului Dacia 1300, este redată în figura 9.5.b. La mersul în gol, cla-peta obturatoare (de acceleraţie), fiind închisă, asupra membranei acţionează depresiunea pv maximă, avansul având valoarea maximă. La sarcini medii, clapeta obturatoare este parţial deschisă, depresiunea pv asupra membranei se reduce, ca urmare scade şi avansul vacuumatic. Când motorul funcţionează la sarcină plină, depresiunea pv este aproape nulă, iar avansul vacuumatic nu intră în funcţiune.

16

0 5 00 1400 2000 Turaţia distribuitoruluilrot/min] Fig. 9.4. Regulator centrifugal şl curba caracteristica de avans (motorul autoturismului Dacia 1300).

17

Fig. 9.5. Regulator pneumatic ţi curba caracteristică de avans (motorul autoturismului Dacin ' '00).

Unghiul de avans real depinde şi de aşa-numitul unghi de avans corespunzător montării pe motor a carcasei distribuitorului şi care se modifică la trecerea de la o cali tate a combustibilului la alta, deci: /^avans = /^centrif + /^vid /^regl ■ în timpul funcţionării pot apărea dereglări ale dispozitivului de avans, din diferite cauze. Una din acestea constă în obosirea arcurilor şi a membranei elastice. Pierderea caracteristicilor elastice ale acestor elemente duce la modificări greu sesizabile ale avansului. Regulatorul pneumatic de avans este foarte sensibil faţă de gradul de etanşare. O cât de mică intrare de aer fals modifică funcţionarea corectă a dispozitivului.

9.1.2. Instalaţia de aprindere electronică într-o instalaţie de aprindere electronică, elementul principal este tranzistorul 2 (fig. 9.6). Un tranzistor este format din trei părţi: partea centrală numită baza B şi cele două părţi exterioare, emitorul E şi colectorul C. Când se aplică un curent mic în sens direct la circuitul dintre emitor şi bază, el închide circuitul dintre emîtor şi colector, prin care poate trece un curent mult mai mare. Prin conectarea unei diode Zener între colector şi bază, prin care curentul poate trece numai într-o singură direcţie, aceasta acţionează ca o supapă de siguranţă, prin faptul că, dacă tensiunea între aceste părţi ale tranzistorului depăşeşte valoarea dată, dioda Zener devine conducătoare, protejând tranzistorul de acţiunea unei tensiuni prea mari. Din punct dc vedere al metodei de comandă a momentului producerii scânteii, ins talaţiile electronice de aprindere pot fi cu contacte (reperul 3, fig. 9.6) şi fără contacte. Deşi durata de funcţionare a contactelor la instalaţiile electronice este aproape dublă faţă de instalaţiile clasice, totuşi, acestea necesită întreţineri periodice, de asemenea, funcţionarea la turaţii mari este limitată. Instalaţiile de aprindere electronice fără contacte, înlătură aceste dezavantaje, dând şi posibilitatea de a comanda pe cale electronica avansul la producerea scânteii electrice. în figura 9.7 este redată schema unei instalaţii fără contacte, cu impuls magnetic în acest caz, cuplarea tranzistorului 2 se face cu ajutorul unor bobine de inducţie 3, câte una pentru fiecare cilindru. Tranzistorul 2 transformă curentul de la bateria 1 în

Fig. 9.6. Schema unei instalaţii de aprindere e-leclronlcă, cu contacte: 1 - bateria de acumulatoare; 2 - tranzistor; 3 ruptor; 4 - bobina de inducjie; 5 distribuitor, 6 - bujie.

Fig. 9.7. Schema unei instalaţii de aprindere electronică fără contacte.

curent de înaltă frecvenţă, care prin intermediul bobinei de inducţie (mult mai simplă decât la instalaţiile clasice), se transformă în curent de înaltă tensiune, distribuit prin distribuitorul 4 la bujiile 5, în funcţie de ordinea de funcţionare a cilindrilor. Impulsul necesar pentru producerea scânteii electrice este comandat de generatorul de impulsuri 6. Instalaţiile de aprindere electronice prezintă o serie de avantaje faţă de sistemele clasice: porniri instantanee chiar pe timp foarte rece, mărirea duratei de funcţionare a contactelor, îmbunătăţirea funcţionării bujiilor, reducerea într-o anumită măsură a consumului de combustibil. Dintre dezavantaje, se amintesc: preţul de cost mai ridicat, posibilitatea mai mare de defectare datorită greşelilor de exploatare, aparatură de verificare şi reglare mai complexă.

9.2. BUJIA Bujia are rolul de a conduce curentul de tensiune înaltă în camera de ardere şi de a produce aprinderea fluidului motor prin scânteia care apare intre electrozi. în timpul funcţionării motorului, părţile principale ale bujiei, în special izolatorul 1 şi electrodul central 2 se încălzesc (fig. 9.8). Solicitările termice ale bujiei sunt cauzate de diferenţa de temperatură care există între partea care intră în camera de

Fig. 9.8. Elementele principale ale unei bujii şi variaţia

ardere şi partea expusă mediului ambiant, precum şi de variaţiile de temperatură ale gazelor pe ciclu, cuprinse între 50.. ,120°C în perioada admisiei şi 2000.. .2800°C în perioada arderii. în timpul funcţionării, fluxul termic se transmite prin radiaţia fluidului motor, prin conducţie chiulasei şi prin radiaţie şi convecţie mediului exterior. Funcţionarea optimă a bujiei are loc atunci când partea inferioară a izo latorului are o temperatură în jur de

50O...60O°C, când se asigură aşa-zisa autocurăţire a bujiei (depunerile se ard). La temperaturi de peste 800.. .900°C ale'izolatorului şi ale electrodului central au loc aprinderi secundare (preaprinderi) ale fluidului motor. în acest caz motorul pierde din putere şi funcţionează cu bătăi. In unele cazuri aprinderea amestecului poate avea loc chiar în timpul aspiraţiei, apărând "împuşcături" în carburator şi chiar pericol de incendiu Alegerea bujiei corespunzătoare este deci de mare importanţă. Aceasta presupune cunoaşterea valorii termice* a bujiei, care reflectă capacitatea bujiei de a transmite căldura din camera de ardere către mediul exterior. Se deosebesc bujii calde, cu partea inferioară a izolatorului mai lungă şi bujii reci, cu partea inferioară a izolatorului mai scurtă. Bujiile calde au valori termice mici, iar bujiile reci valori termice mari. Valorile termice standardizate ale bujiilor, simbolizarea veche, sunt: 95,145,175, 195,225,240,260,280,310,340,360,370,400. Prin utilizarea unor electrozi centrali cu miez din cupru şi manta din nichel-crom (fig. 9.9) [121], se obţin o serie de avantaje. O astfel de bujie acoperă un domeniu mai larg de valori termice (cel puţin două valori termice ale bujiilor normale). Aceste bujii numite şi "Super-termo-elastice" asigură porniri mai rapide (la pornire într-un timp scurt ating temperatura de regim), iar la funcţionarea motorului în sarcină sau suprasarcină nu se supraîncălzesc (miezul din cupru asigură un bun transfer al căldurii). în funcţionare bujia trebuie să reziste şi la solicitări electrice, mecanice şi chimice. Solicitările electrice apar din cauza tensiunilor ridicate 4...S kV la regimul normal şi 11... 15 kV la pornirea motorului rece . Solicitările mecanice se datoresc variaţiei presiunii Buje normală gazelor din cilindri, cât şi vibraţiilor şi şocurilor care apar în timpul funcţionării. Bujiile trebuie să fie astfel Electrod Manta construite încât să W6iiW5 W4s Ni-Cr asigure etanşeitatea la a E■• •i io.1 Ni-Cr presiunea de funcţionare. Solicitările chimice se referă în special la electrozi, care se Valori termice ancrasează în cazul unor materiale Fig. 9.9. Varorile termice ale bujiilor având electrozi centrali cu miez de cupru, comparativ cu necoresp unzătoare.

bujiile clasice.

Valoarea termică a bujiei se exprimă în secur.de şi reprezintă timpul de la pornirea în stare rece a motorului până la apariţia aprinderii secundare a fluidului motor, de la izolatorul fierbinte, în condiţii anumite de funcţionare.

Conform STAS 5518-80 bujia trebuie să reziste la 22 kV, ceea ce îi conferă siguranţă în funcţionare. Evitarea poluării aerului (asigurarea arderii complete a fluidului motor) presupune tensiuni şi mai mari, chiar peste 30 kV. Echivalenţa dintre diferite tipuri de bujii rezultă din tabelul 9.2. în programul de fabricaţie al întreprinderii "Sinterom" din Cluj-Napoca se disting două moduri de notare a bujiilor. Simbolizarea veche ca de exemplu M14-225 (M - filet metric; 14 - filetul în mm; 225 - valoarea termică a bujiei) şi simbolizarea nouă ca de exemplu, 14 N-18 (14 - filet metric; M 14x1,25; N - filet cu lungimea (normală) de 12,5 mm; 18 - valoarea termică). Corespondenţa între cele două simbolizări ale bujiilor rezultă din tabel (v. tabelul 9.2). Principalele defecţiuni datorate bujiei şi posibilităţile de remediere sunt redate în tabelul 9.3.

9.3. VERIFICAREA ŞI REGLAREA INSTALAŢIEI DE APRINDERE

Deoarece circa 50% din defecţiunile care se produc la MAS se datoresc instalaţiei de aprindere, verificării acesteia i se acordă o importanţă deosebită. Verificarea se face de obicei cu testere electronice, care permit verificarea avansului la producerea scânteii electrice a diferenţei unghiurilor de avans între cilindri, a unghiurilor corespunzătoare deschiderii şi închiderii contactelor ruptorului pentru fiecare cilindru, a stării condensatorului şi a bobinei de inducţie, precum şi a înfăşurărilor primare şi secundare, a tensiunii maxime produse de bobina de inducţie la mersul în gol şi în sarcină. De asemenea, se pot verifica bujiile, diferenţa de putere între cilindri etc Dintre testerele utilizate mai frecvent, se amintesc cele ale firmelor: SUN, ELKON, BOSCH, PALTEST, SOURIAN [73], [102]. Pentru a putea efectua o verificare corectă, este necesar să se cunoască modul de variaţie a intensităţii curentului şi a tensiunii în instalaţia de aprindere. în figura 9.10 sunt redate curbele teoretice de variaţie a intensităţii curentului din circuitul primar Ip, a tensiunii din circuitul primar Up (la condensator) şi a tensiunii în circuitul secundar Us. Porţiunea 0-1 corespunde unghiului de închidere a contactelor ruptorului; 1-2 redă durata şi natura descărcării prin scânteie; 2-3 redă oscilaţiile corespunzătoare disipării energiei remanente din bobina de inducţie şi condensator, iar 3-4 corespunde situaţiei în care procesele oscilatorii s-au încheiat, însă contactele _L ruptorului sunt încă deschise.

inia_ scânt Fig. 9,10. Curbele caracteristice eii teoretice pentru circuitul primar şl secundar al instalaţiei de aprindere.

Tabelul

Echivalenţa diferitelor MMI ROM AC FranţaCURM AMACHAMPION AngliaNGKEYQUEMMarca tipuri deS.U.A.KI.C bujii autoturismuluiSimbol nouSimbol vechi Simbol nouSimbol vechi

12345678910NM 14-145W12AW45 TI■14 N 12L 14F2020M 14-175 45 FW10AW95 TI L 1014 N 15H 4 II M14-195W 9 AW 125 TI1.90F50W SAW 145 TIL88A \i5 HS50 B14N18 M14-22544FF70 Dacia 1300L86 502 YW7A W 175 TIL7 70 B14N21 M14-24043Fl 751J6HS Dacia 1400, ARO 10 si 240L85 75 B14N24 M 14-260L81 F80W5A W225T1B 7 HS14N27 L5 755Citroen-AcadianeM 12-280AW4A2W 240 TIU N 30W4A W 250 TIli 8 HSFiat 500 GiardinieroNP 14 NP 12L 15 Y

9.2

Tabelul 9.2 (continuare)

Tabelul 9.2 1234567891014 NP 15L95 YM 14 P-225W 8 BW145T35(.92 Y 14 NP 1844 FSDacia 1310W7B W 175 (continuare/ T 3514NP21 43 FS65 PDAF 55; MazdaL 87 Y705 SW6B W 200 T 3514NP24 82 YF 85 PBP 7 HSMonza 2,8; O Record-E42 FS755 SW52B W 225 T 3514 NP 27Citroen CX InjcctionL81 YF95P W 4 132W240T35 14 NP 30LM 14 L-145N21 FE 3014 L 1247 XLFE50M 14 L175W10CW95T2N18 14L15 FE 70B4F M 141.-19546 XLW 9 CW 125'!'2N8 60 LM 14 L225W8C W 145 T 214L18 45 XLN6 FE 75B5ES Chevroct 7,4 Ltr.W 160 T 2705 L14L21M 14 L-24044 XLW 175 T 2N 5B6ES Mitsubishi 160014L24 43 XL75 LBW5C W 225 T 2

12.14567891014L2740 XLN4FE80Fellow Max 550 Serie8ES755W 4 C2W 240 T 280 LW14 L 3041 XI.ll.il-Kitsu V.ItSS: M;vaI;j KX ^[,P14 LP 1246 XLSW IODW 95 T 30N 16 Y14 I.P 15BP4EW9DW 125X30N 14 YFE45045 XLSW8D W145 T30N 13 YP 5 SE60 LS14 LP 18N 12 YGTV 2,5M 14 LP24c44 XLSW160T30N 11 YFE55P707 LS43 XLSW 7 DW !75 T30N 10 YBP6ES14LP21N9Y 75 LSAlfasaud 1,342 XLSW6D W 200 X 30N8Y FE65PW6D1 W 215X30N 7 Y14 LP 24M14 LP-26041 XLSBP7ES80 LSGiardinetta 130014 LP 2741-2 XLSW225 T30GX 1600JimiorW5D1 W 23(1 T 30N6Y re 95 PBP81-;14 LP 30M 14 LP-280CLP14 CLP 24BN 9YCitroen Cx2014 CLP 27LTS42H 5 DCBN6Y Citroen Visa14 CLP 30

Cuplul de înşurubare recomandat: la bujiile cu scaun conic 20-40 Nm (strângere fermă, cu mâna +90° cu cheia), iar la cele cu scaun conic 15-25 Nm (strângere fermă cu mâna +15° cu cheia).

Tabelul 9.2 (continuare)

Tabelul 9.3 AspectCauzeConsecinţeRemedieri01234Electrozii curaţi de culoare gri-gălbui,şibej până la maroMotor bine reglat, in Defecţiunile bujiei, cauze, consecinţe remedieri stare bună de funcţionareRandament maxim al motoruluiîntreţinerea corespunzătoare a motorului şi bujiilorAncrosarea uleioasă, depuneri uleioase de culoare neagrăConsum mare de ulei datorită uzurii segmenţilor, cilindrilor, ghid uri lor de supapePorniri grele, accelerări dificile, ralanti defectuosînlăturarea uzurii motorului, curăţarea mai frecventă a bujiilor, folosirea temporară a unor bujii mai calde

Tabelul 9.3 (continuare)

0 H
*/t MAS

■

(2.8)

Din comparaţia ciclurilor teoretice de referinţă ale MAS şi MAC rezultă că este raţional a lua ca bază de comparaţie cazul care presupune aceleaşi solicitări termo-mecanice, când apar mai economice motoarele cu aprindere prin compresie. Aceasta presupune că motoarele trebuie astfel executate încât piesele componente să reziste în condiţii de siguranţă deplină la solicitările mecanice şi termice care apar în timpul funcţionării, evitându-se supradimensionarea motoarelor. Ciclul teoretic al motoarelor supraalimentate. Prin supraalimentare se înţelege creşterea cantitativă a fluidului motor proaspăt pe calea măririi densităţii specifice, cu ajutorul creşterii presiunii de admisie (ps > p0). în figura 2.8, e se redă diagrama indicată , ciclul teoretic (fig. 2.8, a) şi schema de principiu a unui MAC supraalimentat (fig, 2.8, f). Gazele arse, după ieşirea din MAC, se destind în continuare în turbina T până la presiunea atmosferică p0. Energia mecanică produsă de turbină (echivalentă cu aria p t-b-b'-p0, fig. 2.8, c) serveşte la antrenarea suflantei S care comprimă aerul ce intră în MAC, de la presiunea p 0 la ps (consumând o energie echivalentă cu aria p0-a-a'-ps, fig. 28, b). Ciclul teoretic al motorului supraalimentat se compune deci din trei cicluri: ciclul motorului propriuzis a'-c-y-z-b-a', ciclul turbinei cu gaze pj-b-b'-pnşi ciclul suflantei pp-a-a'-p^ rezultând în final ciclul aa'-c-y-z-b-b'-a echivalent cu lucrul mecanic L, (fig. 28, d). Randamentul termic al ciclului pentru MAC supraalimentat este: Jfp

x

-l

IŢE

£(

X-l (j c -

1) +

X

(2.9)

x ( p - 1)

. ps în care mai apar notaţiile: Xs = — - gradul de creştere a presiunii în suflantă: a Va V a £t = y = y. v = E S E ~ raportul total de compresie, (£s - raportul de compresie V

-

125

al suflantei; £ - raportul de compresie al motorului propriu ris;

1 (regim economic). La MAC, din cauza timpului foarte scurt pentru formarea amestecului este necesar a se asigura un exces de aer la toate regimurile, deci X > 1 ( X = 1,3 ...2,5). Coeficientul de exces de aer serveşte şi la precizarea limitelor de aprindere. Prin limite de aprindere (tnflamabilitate) se înţeleg limitele de variaţie a compoziţiei amestecului combustibil-aer pentru care este posibilă aprinderea. Se deosebeşte o limită inferioară de aprindere, determinată de amestecul sărac minimum X- şi o limită superioară de aprindere Ag care delimitează intervalul în care este posibilăaprinderea. Limitele de aprindere depind de temperatură (fig. 2.39). Limitele dc aprindere pentru amestecul benzină-aer variază de laAs = 0,5 şi X , = 1,23 pentru O °C Ia As = 0,4 şi \ = 0,86 pentru 300°C. t

Starea finală a arderii se caracterizează printr-o anumită compoziţie a gazelor de ardere. în cazul arderii complete (perfecte, când X - 1), în compoziţia gazelor de ardere apar: C02,H20şi N2. Când X > 1, apare în plus şi oxigen. La arderea incompletă (când de obicei X < 1) apar C02, H20, N2 şi CO (component care posedă o anumită energie chimică). în tabelul 2.7 se redau relaţiile de calcul ale compoziţiei gazelor arse pentru cazul arderii complete şi incomplete. | Disocierea este un fenomen care apare la temperaturi înalte, când moleculele se descompun în atomi şi grupuri dc atomi. Acest fenomen este endotermic şi se întâlneşte în special la MAS, unde în timpul arderii se obţin temperaturi mai ridicate. Cu ponderea cea mai mare apare disocierea bioxidului de carbon, după reacţia:

2 C0 2 - ^2 CO +- 02 . Variaţia gradului de disociere a CO2 în funcţie de temperatură rezultă din figura 2.40, de unde se poate aprecia că gradul de disociere Ia MAC este sub 10%, iar la MAS acesta ajunge până la 50%. Disocierea vaporilor de apă are loc după reacţia:

2 H2 0 ^ 2 H2 + 0 2 . Deşi în gazele arse mai sunt şi alte componente care pot disocia, ponderea acestora fiind mică, de obicei sc neglijează.

163

Influenţa disocierii unor componente din gazele arse sc manifestă prin reducerea temperaturii şi presiunii maxime a ciclului, ca urmare randamentul termic la MAS scade cu 1 ... 3% pentru X ~ 1. La MAC influenţa disocierii asupra randamentului termic este neglijabilă. — Geneza produşilor poluanţi din gazele de ardere. Gazele de ardere evacuate dc către motoarele termice contribuie la poluarea atmosferei cu substanţe gazoase (oxid dc carbon CO, axizi de azot NO x, hidrocarburi CmHn etc.) numite noxe şi particule solide (funingine sau fum) [53]; [58]; [66]; [108].

t

Fig. 239. Variaţia limitelor de aprindere în funcţie de coeficientul de exces de aer.

2000 | 2500 J3Q00 T[K) 2>iOD Fig. 2.40. Gradul de disociere a C02 în funcţie de temperatură.

Tabelu Relaţii de "alcul a l 2. '> ComponenteArdere completăAr fiert incompletă componentelur gazelor arse kmol comp. kg-comb.kg ■ comp. kg ■ comb.kmol ■ comp, kg-comb.kg ■ comp. kg-comb.C0 2c 1211^[c- 5,04(1 -A)!^;y[c- 0,173(1 -A)Lmin"CO--^[5,04(1-A)Lmin]| [0,173(1-^)1^]h2oh 29hh 29 h o20,21 (A - 1) Lmin0,23 (A -1) Lmin--N20,79 A Lm;n0,77 A Lmin0,79 A Lmin0,77 A LminCantitatea totală de gaze arseLmin(A-0,21)+^ + |0,79 Lmin + ^ + | -

La funcţionarea unui MAS sursele de produşi poluanţi sunt: gazele dc evacuare circa 669?, carterul 20% (care se datoreşte în cea mai mare măsură tot gazelor pătrunse în carter), carburatorul 9% şi rezervorul dc combustibil 6%. Deoarece circa 85% din produşii poluanţi se datoresc gazelor de evacuare este necesar a explica geneza acestora, pentru a facilita luarea unor măsuri eficiente de diminuare sau reducere totală a produşilor poluanţi. f f f \ Oxidul de carbon sc formează în timpul procesului de destindere J108]: C02 + H

CO + OH.

Oxidul de carbon poale reacţiona cu hemoglobina, rezultând carboxihcmoglobina: CO + Hb «* HbCO, substanţă suficient de stabilă, care poate bloca ţesuturile omului, împiedicând oxigenarea acestora. Intoxicaţia cu CO poate provoca dureri de cap, oboseală, judecată tulburată, colaps şi sincopă în caz dc efort, oprirea respiraţiei şi efect letal dacă nu se iau măsuri de dezintoxicare. ^ft Oxizii (ţe a?o' ttQ% se formează în motor prin oxidarea azotului la temperaturi înalte. Se deosebesc următoarele tipuri mai importante dc oxizi de azot: oxidul azotos (hcmioxidul de azot) N 20, oxidul de azot NO şi bioxidul de azot N02. Oxidul azotos este un component stabil la 500°C şi rezultă dintr-o reacţie fotochi-mică sau ca urmare a combinării azotului cu oxigenul atomic în prezenţa unei molecule inerte M [53]; [108]: 02 + hv*) sau q SJ*^ O + N2 + M = N20 + M.

JP* Oxidul dc azot NO se consideră că

sc formează după reacţii de forma: O + N2 -* NO + N; 02 4- N -* NO + O; N2 + 02^ NO. Bioxidul dc azot apare sub forma: 2 NO + 02 = 2 N02. Dintre combinaţiile azotului cu oxigenul oxidul dc azot arc un efect ilariant asupra omului, putând provoca paralizia centrilor respiratori. Bioxidul de azot provoacă tulburări respiratorii trecătoare. Cercetările t :x]u:rinu: n i a l p a ţaţă c>\ î n aceeaşi eaniitaic bioxidul de a/ol cs. lc . " ■■ -i— : Aldehide p.p.m.1) 10 21) 20 10 ^ părţi pe milion

Accelerare MAS

MAC

1,8 urme 0,1 0,01 650 250 10

10

Deeelerare MAS

MAC

2,0 urme 1,0 0,03 20 30 300

30

fj}. Elemente de teoria cinetică a arderii. Propagarea flăcăii. Ecuaţiile de ardere ale carbornTluinfidrog^^ iniţial şi final al reacţiilor. între aceste stadii elementele care participă la reacţii trec printr-o succesiune de stări inter mediare. Cinetica arderii pune în evidenţă mecanismul acestor stadii, precul şi factorii de influenţă care permit controlul şi dirijarea reacţiilor de ardere. Conform teoriei cinetice a arderii viteza dc desfăşurare a unei reacţii este proporţională cu numărul ciocnirilor dintre moleculele activate care participă la reacţie in unitatea de timp. Deci, prin viteză de reacţie se înţelege variaţia în unitatea dc timp a concentraţiei substanţelor participante la reacţie. Considerând C concentraţia unei substanţe iniţiale, viteza instantanee dc reacţie este: | f dC n *n wr = -—. * (2.26) Semnul minus arată că în timp concentraţia substanţelor reactante scade. Asupra vitezei de reacţie influenţează o serie de factori: energia de activare*), concentraţia C, presiunea p şi temperatura T, conform relaţiei [1]; [54]:

wr=f(-C,p,T).

(2.27)

Viteza de reacţie poate fi influenţată şi de alţi factori. Astfel, o anumită categorie de catalizatori măreşte viteza de reacţie, o alta (de exemplu azotul din aer) frânează •)

Energia necesară intrării în reacţie este în general superioară energiei cinetice medii moleculare. Acest surplus de energie este denumit energic de activare.

169

reacţiile. Dintre modelele de reacţii care explică într-o anumită măsură mecanismul a-tomo-molecular al

arderii în motoare sunt reacţiile înlănţuite şi reacţiile cu lanţuri ramificate. cO Rmcjiile înlănţuiţi presupun existenţa unor elemente reactive (atomi sau radicali liberi), care având una sau două valenţe libere, reacţionează la orice ciocnire cu sub i iţele I iale sau intermediare. Iniţierea reacţiilor este condiţionată de formarea, printr-i nijloc oarecare, a elementelor reactive care iniţiază lanţurile dc reacţii. Un lanţ c acţii se întrerupe când elementul reactiv sc ciocneşte cu o moleculă inertă,C\I uit element reactiv sau cu un perete (fig. 2.42). f Modelul reacţiilor înlănţuite stă la baza explicării limitelor de aprindere sau de in- / flamabilitatc pentru amestecuri omogene (cazul MAS). * k ) Reac(iile_cu lanţuri ramificate. Modelul unor astfel de reacţii (fig. 2.43) presupune că numărul de clemente reactive sporeşte, apărând aşa-numitele lanţuri ramificate / sau catenare. O astfel de reacţie sc desfăşoară cu viteză de reacţie mult mai mare decât / reacţiile Înlănţuite, chiar şi la temperatură constantă. Modelul reacţiilor cu lanţuri ramificate permite să se explice fenomenele care apar la autoaprinderea combusitibilului (cazul MAC) (54]. Propagarea flăcării. în studiul arderii termice, momentul apariţiei flăcării şi modul de propagare a acesteia are o importanţă deosebită asupra eficienţei totale a ciclului, precum şi asupra poluării chimice, sonore şi a durabilităţii unui motor termic. Nucleul iniţial dc flacără se formează prin aprindere sau autoaprindere. Nucleul de flacără, o dată format, se dezvoltă şi se propagă sub formă de flacără în amestecul combustibil-aer. Flacăra reprezintă deci zona in care au loc reacţiile de ardere a elementelor combustibile C, H etc, fiind însoţită, in general, de luminozitate. în cazul unor amestecuri combustibil-aer cu mişcare laminară, reacţiile arderii au loc intr-o zonă îngustă, numită front de flacără, care se propagă după normala la suprafaţă [58); [54]. Reacţii iniţiale

Readii iniţiale Reacţii înlănţuite

Reacţii ra mit cate

Molecule

iner ta Ciocnire cu element reactiv

ret e

Reacţii de S întrerupere

Fig. 2.43. Schema desfăşurării reacţiilor cu lanţuri ramificate. 170

Reacţii de *>întrerupere Fig. 2.42. Schema desfăşurării reacţiilor înlănţuite.

171

Viteza frontului dc flacără în raport cu amestecul combustibil-aer se numeşte viteza normală a flăcării un (fig. 2.44, a). Când amestecul combustibil-aer are o mişcare turbulentă, acesta este delimitat de gazele arse de un front de aprindere, care iniţiază arderea (fig. 2.44, b). Variaţia concentraţiei unor elemente care participă la reacţii, precum şi variaţia temperaturii în adâncimea zonei de ardere este redată în figura 2.44,c.

Fig. 2.44, Schema propagării flăcării în regim laminar (a); tulburent (b); variaţia concentraţiei C071

CCO2

£' temperaturii (c).

Arderea turbulentă reprezintă o succesiune de autoaprinderi. Conform acestei teorii, elementele de volum combustibil-aer se amestecă prin turbulenţă cu gazele arse şi se autoaprind. Elementele de volum care ard se amestecă în continuare cu volume de combustibil-aer (mai reci), astfel încât primele se sting prin răcire, iar ultimele se autoaprind. Autoaprinderea şi stingerea succesivă conferă un caracter pulsa-tor arderii. Viteza de propagare a flăcării*) turbulente u t este influenţată, pe lângă factorii care determină viteza de reacţie (v. relaţia 2.27) şi de intensitatea turbulenţei. La intensităţi mai mari ale turbulenţei influenţa acesteia asupra vitezei u, devine hotărâtoare. Pentru MAC, unde combustibilul nu este amestecat în prealabil cu aerul, (spre deosebire de MAS, unde amestecul este aproape omogen în momentul declanşării arderii - producerii scânteii electrice de la bujie), arderea este determinată de formarea amestecului, care are loc prin difuzia reciprocă a combustibilului pulverizat şi vaporizat, respectiv a aerului. Arderea, în acest caz, are loc în zone cu concentraţii optime, fiind numită ardere difuzivă, O caracteristică a acestei arderi este tendinţa de formare a particulelor solide de funingine ca urmare a descompunerii termice a *)

172

Din punct dc vedere al deplasării flăcării se disting flăcări deflagranie (subsonice) şi flăcări deto-nante (supersonice).

hidrocarburilor în zonele cu temperatură ridicată şi concentraţie redusă de oxigen. Funinginea rămasă nearsă la sfârşitul procesului de ardere se regăseşte în gazele de evacuare sub formă de fum c. Cerinţele desfăşurării arderii în motorul termic. Procesul arderii combustibilului în motorul termic cu piston presupune: Cr o ardere cât mai completă a combustibilului, deoarece o ardere incompletă, pe lângă faptul că micşorează economicitatea funcţionării motorului, are ca urmare şi poluarea mediului înconjurător cu produşi poluanţi (oxid de carbon CO, oxizi de azot NOx, hidrocarburi CmHn, fum etc); f3)arderea să conducă la o transformare cât mai eficientă a căldurii în energie mecanică, ceea ce presupune ca arderea să fie concentrată în jurul pms; arderea combustibilului să sc desfăşoare cu viteze moderate, pentru a reduce trepidaţiie şi zgomotul de funcţionare al motorului. Existând deosebiri esenţiale ale procesului de ardere în funcţie de modul de formare a amestecului şi de declanşare a arderii, este necesar a se studia separat procesul arderii pentru MAS şi MAC. Viteza dc ardere se poate aprecia pe baza vitezei de creştere a presiunii în timpul arderii, conform diagramei indicate desfăşurate (fig. 2.45). în acest caz viteza instantanee de creştere a presiunii este exprimată prin panta tangentei la curba presiunii, iar expresia vitezei medii de creştere a presiunii în timpul arderii este Ap Pmax ~ Pc - ■ , . . . - ,. .

Fig. 2.45. Elementele de calcul ale vitezei de creştere a presiunii in timpul arderii. —*- =------------------, a cărei valoare trebuie sa fie cat mai moderata. 173

2.2.3.2. Arderea în motorul cu aprindere prin scânteie. La MAS arderea începe în momentul producerii scânteii electrice, într-un moment determinant al ciclului, care asigură apariţia nucleului de flacără şi răspândirea flăcării în toate direcţiile, până la cuprinderea în întregime a amestecului combustibil-aer (considerat ca amestec omogen). Producerea flăcării cu viteze moderate se numeşte ardere normală, care determină o eficienţă economică ridicată, asigurând o durabilitate şi funcţionare de lungă durată a motorului. ti

Arderea normală poate fi studiată pe baza diagramei indicate (fig. 2.46, a), în spe cial a celei desfăşurate (fig. 2.46,b) care măreşte precizia investigaţiei. Scânteia electrică se produce în punctul S cu avansul fts faţă de pms. Unghiul /3S se numeşte avans la producerea scânteii electrice. După producerea' scânteii electrice are loc prima perioadă a arderii 1 se numesc motoare su-prapătrate. La MAS este avantajoasă formula motorului subpătrat, care-i conferă o încărcare termică şi a tendinţă de detonaţie mai redusă, o umplere mai bună a cilindrilor la tu raţii ridicate şi o înălţime mai redusă (aspect important mai ales la autoturisme). Mai trebuie amintită creşterea rigidităţii arborelui cotit prin reducerea razei r = —, ceea ce contribuie la mărirea durabilităţii. La MAC avantajele amintite sunt de mică importanţă, în schimb cursele scurte prezintă un mare dezavantaj prin creşterea forţei datorită măririi presiunii gazelor, care solicită suplimentar mecanismul motor. Pentru MAC este deci avantajoasă formula motorului suprapătrat.

3.2. INDICII PRINCIPALI AI CICLULUI FUNCŢIONAL (parametrii indicaţi) Aceşti indici (parametri) se referă la ciclul funcţional real al motorului (diagrama indicată). Diagrama indicată se obţine pe cale experimentală (pentru motoare existente) sau pe cale teoretică în urma unui calcul termic (pentru motoare în faza de proiectare). Parametrii indicaţi sunt: lucrul mecanic indicat, presiunea medie indicată, puterea indicată, randamentul indicat şi consumul specific indicat. 208

Lucrul mecanic indicat L; este efectuat în cursul unui ciclu funcţional, obţinându-se prin diferenţa dintre ariile aj şi a2 (fig. 3.1). Li = a = ai - a2

(3.1)

209

Presiunea medie indicată reprezintă lucrul mecanic indicat al unităţii de cilindree:

=—m=b Li a

.

m

rdaN-i L c m 2 J

(3.2) în care: Vs este cilindreea, în cm3; a - aria diagramei indicate, în mm2, echivalentă cu aria unui dreptunghi de dimensiuni 1 şi b; m - scara presiunilor, în daN/cm2* mm. Aria diagramei indicate se obţine prin planimetrare cu planimetrul polar. Valorile orientative ale presiunii medii indicate sunt redate în tabelul 3.1.

Fig. 3.1. Diagrama indicată şi modelul de calcul al lucrului

©

0 = 0- —

°l- a 2

mecanic indicat

[mtif J

Puterea indicată este raportul dintre lucrul mecanic al ciclului şi timpul X, corespunzător

Tabelu Valorile presiunii medii indicate la l 3.1 2 Tipul motoruluipiregimul 10 5 [N/m ]MASCombustibil lichidstaţionare şi dc nominal tracţiune6,4-10,8 de avioncu admisiune normală8,8 -10,8 supraalimentat19,6-24,5MACîn patru timpicu admisiune normală6,4-9

* fl-Q L k W h J ' sau 3600 r kg i în care Qj e»te puterea calorică inferioară a combustibilului, în kcal/kg, respectiv în kJ/kg. în tabelul 3.3 se redau valorile consumului specific indicat de combustibil.

Tabelul 3.3

211

Valorile consumului specific indicat de combustibil la regimul nominal

Tipul motorului MAS MAC

[ kg/kWh 0,244 - 0,340 0,163-0,190 0,177 - 0,245 Cj

în patru şi doi timpi în patru timpi în doi timpi

Relaţii de legătură între indicii principali ai ciclului funcţional (parametrii indicati). Pentru a evidenţia influenţa unor factori asupra indicilor principali ai ciclului funcţional (presiunea medie indicată, puterea indicată, consumul specific indicat şi randamentul indicat) este necesar a exprima aceşti indici în funcţie de factorii de influenţă. Din relaţiile (3.4) şi (3.6) se obţine: 120000 Ch Pi" Vs n i C j Înlocuind peqdin relaţia (3,7) şi pc C a r

*

Vs60nipo?/u

unde: A este coeficientul de exces dc aer; L^jn - cantitatea de aer teoretic necesară pentru arderea unui kilogram de combustibil; Q - cantitatea de aer, în kg/h; V s - cilindreea, în m3; n - turaţia, în rot/min; i - numărul de cilindri; p a - densitatea aerului la admisie, în kg/m3; rj u - coeficientul de umplere, se obţine expresia presiunii medii indicate: _______ Pi _ „ Vi

rN

tf u P o f [~2]. Fi

(3.8)

— "-o T

Pc baza relaţiilor (3.4) şi (3.8) rezultă expresia generală a puterii indicate: Pi = Ţ-^- y Vs i n 7/u £>0 [kWl.

(3.9)

Consumul specific indicat se obţine din relaţiile (3.7) şi (3.8):

« = * pfît^ [&]■

^

precum şi randamentul indicat:

"-^^

p 0 şi T > T0, iar presiunile medii corespunzătoare sunt: Pi = ko Vi Vu P §* Pio = ko Via depinde de condiţiile iniţiale. Făcând raportul

Vuo Po unde k0 nu

ViVuP Pio Vio Vuo Po Pi _

O p T0 »i Vu A / T — (din legea gazului perfect), iar--------------------------------- = V — Po Po 1 Vio Vuo 'o (conform datelor experimentale), sc obţine:

şi ţinând seama că

=

_Pi = _P

_\/x

Po

(3.12)

T0

213

I

Din relaţia (3.12) rezultă că presiunea medie indicată creşte direct proporţional cu presiunea iniţială şi invers proporţional cu rădăcina pătrată a temperaturii iniţiale. Influenţa randamentului indicat rj^ şi a coeficientului de exces de aer A se analizează concomitent. Astfel, la MAS variaţia r\x şi tj-JĂ în funcţie de A este redată în figura 3.2, iar pentru MAC în figura 3.3. Se observă că la MAS dozajul de putere maximă are valoareaA = 0,85... 0,9, iar dozajul de economicitate maximă A es 1,05... 1,1. La MAC regimul de putere maximă este în jurul Aljm (care corespunde momentului de înrăutăţire a formării amestecului şi arderii), iar regimul de economicitate maximă arelocpentruA > A lim.

I 1X

i —r i _ ■am.

1boqat\Xîi

am săraci '

Fig. 3.2. Variaţia principială a randamentului indicat J/işt a raportului V j /X tn funcţie de coeficientul de exces de aer A, pentru MAS.

Fig. 3,3. Variaţia principială a randamentului indicat J/işi a raportului tj\jX în Iu neţi t de coeficientul de exces de aer A, pentru MAC

3.3. INDICII PRINCIPALI CARE CARACTERIZEAZĂ FUNCŢIONAREA MOTOARELOR (parametri efectivi)

Legătura între indicii (parametrii) indicau' (care sunt raportaţi la suprafaţa pistonului) şi parametrii efectivi (raportaţi la arborele cotit) se face prin randamentul mecanic Le Pe *■ = "LT " pT = v

Pe

1V

.

(313)

deci U = VmU,

(3-14)

Pe = »7niPi>

(315)

?e = T } m ? i .

(3.16)

Valorile orientative ale randamentului mecanic sunt redate în tabelul 3.4. Randamentul efectiv este raportul între lucrul mecanic efectiv Le, in kJ, şi consumul de căldură corespunzător Q, in kJ:

214

*° - q - l

TITq

=

(317)

Rezultă deci că randamentul efectiv poate fi influenţat pozitiv prin creşterea randamentului

Tabelul 3.4 Valorile ran da meii lu lui mecanic la regimul nominal Tipul motoruluiMASîn patru timpin = 2000 - 4000 rot/min0,78-0,66 n = 4000 - 8000 rot/min0,85 - 0,75 în doi timpin = 3000 - 5000 rot/min0,80-0,68MACîn patru timpicu admisie normală0,82-0,68 supraalimentat0,90-0,80 în doi timpicu admisie normală0,80-0,70 supraalimentat0,90-0,75 mecanic, randamentului relativ şi a randamentului termic al ciclului teoretic Consumul specific efectiv de combustibil sc exprimă prin cantitatea de combustibil consumată pentru producerea unui kilowatt oră la arborele cotit:

c =

5_U

=

=

JiL = ^60_ = 3600 r_kg_-|

în care: Qi este în kcal/kg, respectiv în kJ/kg. în tabelul 3.5 sc redau valorile orientative ale randamentului şi consumului specific efectiv de combustibil. Tabelul 3.5 Valorile randamentului efectiv şi a consumului specific de combustibil la regimul minimul

Tipul motorului MAS în patru timpi

îndoi timpi

MAC

215

autoturisme n = mm 4500 rot/min autocamioane până la Vt = 3 dm3 n = 2400 - 3000 rot/min autoturisme n = 3500 - 4000 rot/min autocamioane n = 3000 rot/min

[kg/kWh] 0,299 - 0,476 0,21-0,29 0,312-0,475 0,408 - 0,503 0,476-0,544 0,217-0,299 0,29 0.41

I

3.4. INDICII DE COMPETITIVITATE AI MOTOARELOR

Aprecierea calităţii unui motor se face printr-o serie de indici de competitivitate care reflectă gradul de perfecţiune al motorululi din punct de vedere constructiv, economic şi al exploatării. Ca indici constructivi se consideră: compactitatea, puterea volumică (litrică), masa volumică şi masa pe unitatea de putere. Compactitatea înaltă a unui motor (gabaritul redus) este o cerinţă din ce în ce mai stringentă, asigurându-se astfel economii de material şi o mărire a spaţiului util al autovehiculului. Puterea volumică (litrică) se defineşte prin raportul dintre puterea efectivă dezvoltată de motor pe unitatea de cilindree:

216

P_c_n_ kWi L m eonst rJ

(3.19)

sau P| =

r

Vs i

kW

-l

(3.20)

3

Ldm J'

în care: Pe este în kW; Vs în m3 sau în dmJ; pe în N/m2; n în rot/min; i este numărul de cilindri. Masa volumică (litrică) reprezintă masa totală a motorului m M, în kg, raportată la cilindreea totală V i, în m3sau în dm3: [kg] sau [kg] (3.21)

m3

dm3

confecţionarea unui motor de putere unitară, niM _ mv

_kg_ mp ~ Pe

Pv [kW

(3.22)

Masa pe unitatea dc putere ţine seama atât de aspectele constructive şi tehnolo gice cât şi de perfecţionarea proceselor de lucru şi rapiditatea motorului (turaţia fiind mărimea care conferă motorului calitatea de rapiditate). Indicii de economicitate şi exploatare sunt: randamentul efectiv, consumul specific efectiv dc combustibil, costul combustibilului, costul motorului, cheltuielile de reparaţii, cheltuielile de deservire, durabilitatea, siguranţa în funcţionare, deservirea uşoară, silenţiozitatea, mersul liniştit şi uniform, pornirea uşoară, adaptabilitatea la tracţiune şi elasticitatea în funcţionare. Intre randamentul efectiv r/e şi consumul specific efectiv ce există o dependenţă deforma:

* = ffg.

(3.«,

în care: ce este în kg/kWh şi Qj în kJ/kg, din care rezultă că la aceeaşi putere calorică acombustibilului (care este constantă pentru un anumit tip de combustibil, pentru benzine Q, = 43890 kJ/kg, iar pentru motorine Qj s 41800 kJYkg, deci sensibil egală) randamentul efectiv al unui motor este cu atât mai mare cu cât consumul specific efectiv de combustibil este mai redus. In tabelul 3.6 se redau consumurile specifice şi randamentele efective rje pentru o serie de motoare (fabricate în România) la regimul nominal, dc unde rezultă avantajul MAC faţă de MAS. De asemenea,sc observă că şi în cadrul MAC se impun motoarele la care se aplică procedee perfecţionate de ardere etc.

217

I

Tabelul Valarile Ce şi 7/e > ' regimul nominal, pentru unele 3.6 motoare fabricate în România Tipul motoruluiMarca motoruluiCe7e[kg/kWh]0 [ % ] MASARO L25031226,25MACD-1100,25933,2D-115; D-116;D-120,26432,6D135-797-050,22837;7D-21S GHMN80,22438,4D-1270,24535,15 a

Durabilitatea motorului (durata de serviciu) reprezintă calitatea motorului de a-şi păstra performanţele de putere şi consum specific de combustibil un timp cât mai îndelungat. Siguranţa în funcţionare reprezintă calitatea motorului de a funcţiona fără defecţiuni şi fără modificarea esenţială a caracteristicilor iniţiale. Deservirea uşoară presupune lucrările de întreţinere (de prevenire a defecţiunilor, care trebuie prevăzute şi luate în considerare de către constructor). Cu cât deservirea unui motor este mai uşoară cu atât se asigură un grad mai mare de folosire a motorului, fiind mai căutat de către beneficiari. Silenţiozitatea reprezintă calitatea motorului de a nu produce zgomote peste limita admisibilă. Mersul liniştit şi uniform presupune realizarea ciclurilor funcţionale cu creşteri cât mai lente ale presiunii gazelor în timpul arderii, variaţiile de viteză unghiulară ale arborelui cotit să fie reduse, ceea ce presupune o exploatare corectă a motoarelor. Pornirea uşoară a motoarelor, în special a MAC la temperaturi joase, se consideră atunci când sc realizează într-un timp minim (3 -5 s) cu un sistem simplu de pornire. Adaptabilitatea la tracţiune redă calitatea motorului de a furniza o putere superioară în regim de accelerare, de a funcţiona stabil într-un interval cât mai mare de tu raţii, de a asigura creşterea momentului motor la micşorarea turaţiei, toate acestea asigurând o tracţiune optimă a autovehiculului. Elasticitatea unui motor este caracterizată prin intervalul de turaţii dintre puterea maximă şi momentul maxim. Cu cât acest interval este mai mare cu atât motorul este mai elastic, putând învinge o varietate mai mare de rezistenţe fără schimbarea treptelor de viteză.

3.5. COSTUL ENERGIEI PRODUSĂ DE MOTOR

Pentru a stabili relaţia care redă costul energiei produsă de un motor termic se notează Cc, în Iei/kg - preţul combustibilului; c e în kg/k Wh - consumul specific efectiv de combustibil; iar prin Ccce lei/k Wh - cheltuielile aferente combustibilului: Qce = Cc^:

[lei/kWh] ,

(3.24)

în care: Qj este în kcal/kg. Luând în considerare şi costul motorului Cra, în lei, durata de serviciu T a, înh, costul reparaţiilor Cp în lei, costul deservirii Cd, în lei; numărul de ore de funcţionare în timpul unui an

218

Td, în h, cât şi faptul că în exploatare motorul dezvoltă o putere medie P em, în kW, se obţine relaţia care permite calculul costului energiei produsă de motor: /kWhl.(3.25) CkWh kWh = 7?eQi cCcPem |^ra rs rjă L J

-^ + -MŞ^ J + ^ + ^0 riei

Din relaţia (3.25) rezultă că un motor va fi cu atât mai eficient cu cât randamentul efectiv este mai ridicat, combustibilul cu care funcţionează este mai ieftin, costul motorului, al reparaţiilor şi al deserviri mai redus. Pe de altă parte sc impun acele motoare care asigură durate rs şi rd cât mai mari.

3.6. BILANŢUL ENERGETIC AL MOTORULUI

Bilanţul energetic al unui motor reprezintă modul de repartizare a căldurii disponibile între căldura echivalentă lucrului mecanic efectiv şi acoperirea diferitelor pierderi. Notând cu Q fluxul termic disponibil; Q e - fluxul termic echivalent lucrului mecanic efectiv; Qr - fluxul termic pierdut prin fluidul de răcire; Qg - fluxul termic pierdut prin gazele evacuate; Qmc fluxul termic echivalent arderii incomplete a combustibilului şi Q rcz - termenul rezidual (pierderile termice dc care nu ţin seama ceilalţi termeni ai bilanţului), se obţine ecuaţia bilanţului energetic: Q = Qe + Qr + Qg + Qinc + Qrez

[vi ■

Raportând componentele bilanţului la căldura disponibilă

219

(3-26)

1

Qe O

Qr Qinc

Qg

se obţine ecuaţia dc bilanţ sub forma: 100% = qe + qr + qg + qinc + qre7. Fluxul termic

(3.27)

disponibil se determină cu relaţia: (3.28) unde: Ch este consumul orar dc combustibil, în kg/h; Q; - puterea calorică inferioară a combustibilului, in kJ/kg. Fluxul termic echivalent lucrului mecanic efectiv:

Qe = 3600 Pc în care: Pe se exprimă în kW.

220

(3.29)

3600 Pc Ch Qi

reprezintă randamentul efectiv al motorului. Raportul— = Fluxul termic pierdut prin fluidul de răcire Qr sc oţine prin măsurarea debitului dc fluid Dfl, în kg/h şi a diferenţei dc temperatură la ieşire tcşi intrare t- a fluidului motor în °C:

Qr = Dfl Cfl (tc - ti) ,

(3.30)

în care: cn este căldura specifică a fluidului de răcire, în kJ/kg- grd. Fluxul termic pierdut prin gazele evacuate se obţine prin diferenţa dintre entalpia gazelor evacuate şi entalpia amestecului (aerului) la intrare în motor: Qg = Cj5 N Ch ( Tgev - TQ) - CpA Lmin Cn (T0 - T„)

kJ

(3.31) h

L J unde: O p şi Cp' sunt căldurile specifice molare ale gazelor evacuate şi a încărcăturii proaspete, în kJ/kg grd; N - numărul dc kilomoli de gaze arse ce rezultă din arderea unui kilomol de combustibil, în kmol/kg; L^n - cantitatea teoretică de aer necesar pentru arderea unui kilogram de combustibil, în kg/kg; Tgev - temperatura gazelor la evacuare, în K; T'0 - temperatura încărcăturii proaspete la intrarea în motor, în K; T0 - temperatura mediului înconjurător, în K.. Dacă Cp s Cp = Cp şi N = ÂLmin se obţine: kJ nm Cf, ( TgCT - Tb ) .

Qg — C

p

—

ALn

Fluxul termic echivalent arderii incomplete,

(3.32)

kJ b

(3.33)

Qinc = 22,4 N Ch Qi + o- fluxul luminos incident pe receptor, când tubul de măsurare al opacimetrului este umplut cu aer curat; * - fluxul luminos pe receptor când tubul este umplut cu gaze de evacuare. Metodele pentru măsurarea gradului de fum (opacităţii gazelor) pot fi: continue, discontinue, masice şi bazate pe absorbţia luminii. Metoda filtrării continue pe baza căreia s-a realizat un fummetru (fig.4.54), la care gazele de evacuare trec într-o cameră încălzită 1, pentru a se elimina condensul, apoi printr-o hârtie de filtru 2, derulată de un mecanism cu mişcare sacadată; este indicată pentru unele măsurări de laborator. Fumul colectat pe hârtia de filtru formează pete (urme) care se compară automat cu pete etalon, într-o anumită scară a gradului de fum. Metoda măsurării discontinue, stă la baza aparatelor construite de firama BOSCH (fig.4.55). Măsurarea discontinuă se realizează aspirând cu o pompă fumul care este obligat să treacă printr-o hârtie de filtru. O condiţie importantă este reproductibilitatea aspiraţiei probelor de fum. Fumul depus pe hârtia de filtru se compară cu scara convenţională, folosindu-se, de obicei, o celulă fotoelctrică. Scara fummetrelor Bosch este de la 0 la 10. Metoda masică presupune o instalaţie (fig.4.56) compusă din sonda 1, robinetul 2, hârtia de filtru 3, contorul 4, exhaustorul 5 şi motorul electric 6. Cunoscând debitul de gaze, se poate raporta cantitatea de particule depuse pe hârtia de filtru la volumul de

270

Fu Fig. 4.55. Fummetru m (opacimetru) cu măsurare discontinuă (tip Bosch): 1 bec; 2 - celulă Fig. 4.54. -Fummetru fotoelectrică; 3 - hârtie de (opaclmetru) cu măsurare

ampermetru elalonat în UB.

gaze măsurat (de obicei măsurarea se face pentru 50 dm3 de gaz).

271

Fig. 4.S6. Schema unei instalaţii pentru măsurarea fumului prin metoda masică.

Metoda absorbţiei luminii. Schema principală a aparatului, care respectă prescripţiile STAS 1047487, este redată în figura 4.57. Fumul este introdus în aparat prin intermediul unei sonde racordate la dispozitivul 1, pentru reglarea presiunii, iar evacuarea fumului din tubul de măsurare 2 este realizată de către ventilatorul 3. Celula fotoelectrică 4 este iluminată de

becul 5, alimentat de la bateria 6. Iluminarea poate fi reglată prin potenţiometrul 7. Curentul fotoelectric este amplificat prin blocul de amplificare 8, iar prin miliamper-metrul 9 se determină opacitatea gazelor. Temperatura coloanei de fum se măsoară cu traductorul 10, blocul de amplificare 11 şi aparatul indicator 12. Tubul de aer 13 serveşte pentru reglarea la zero a aparatului. Tuburile 2şi 3 sunt prevăzute cu capacele 14. Fumul intră in dispozitivul de reglare a presiunii 1, prin racordul 15; supapa 16 asigură menţinerea constantă a presiunii fumului la intrare în tubul de măsurare prin racordul 17. Schema instalaţiei electrice a aparatului (fig.4.58) se compune din becul 1 de 30 W, potenţiometrul 2, bateria de acumulatoare 3 de 12 V, celula fotoelectrică 4. Curentul furnizat de celula fotoelectrică este amplificat de tranzistorul 5, iar la miliamperme-

1 !L V 4 FI i_ 1."'

Fum

272

^-t^

3

1

2

Fig. 4.57. Schema principială a aparatului pentru măsurarea indicelui de fum (opacităţii) pe principiul absorbţiei luminii.

273

Fig. 4.58. Schema instalaţiei electrice a opaclmetruiuL trul mAj se citeşte curentul produs, respectiv indicele de fum (opacitatea gazelor). Dioda 6 şi rezistenţa 7 servesc pentru stabilizarea tensiunii de alimentare. Măsurarea temperaturii în tubul de fum se efectuează prin intermediul unui ter-mistor R 3 montat în punte, iar la miliampermetrul mA2 se citeşte temperatura fumului; R1ţ R2 şi R4 sunt rezistenţe fixe. Debitul de fum care intră în tubul de măsurare se reglează prin intermediul unui i dispozitiv de reglare a presiunii. Celula fotoelectrică s-a ales astfel încât să asigure o dependenţă liniară între curentul fotoelectric If şi iluminarea Iit pentru întreg domeniul de măsurare. Din figura 4.59,a se vede că celula pe bază de seleniu 1, se comportă mai favorabil decât cele pe bază de germaniu 3, sau decât fotorezistenţele 2. Opacitatea gazelor în regim de acceleraţie, se detremină după atingerea regimului termic normal al motorului. Sonda colectoare a probei de fum, în acest caz, se amplasează la o distanţă de minimum 5 cm faţă de secţiunea de ieşire a ţevii de evacuare. Se I/IA) apasă brusc pedala de acceleraţie, până la capăt, testarea re-petându-se de cel puţin 3 ori. înaintea 1) fiecărei testări, indicatorul aparatului se aduce la zero, minarea, Li * prin reglarea potenţiome-trului. llL

A?

Se va urmări ca presiunea fumului să fie cuprinsă între 50...100 mm H20, iar temperatura între 60... 120°C. Rezultatele testării se compară limita de fum admisă.

kl x!

cu

_ 1&0C Lungimea de unda J*ml Fig. 4.59. Variaţia curentul ui fotoelectric în funcţie de iluminare pentru celula fotoelectrică pe bază de seleniu şi germaniu şi pentru foto rezistenţă.

Opacitatea gazelor se determină în regim stabilizat şi în regim de accelerare liberă, coeficientul de absorbţie Kdeterminându-se cu relaţia 4.31. în regim stabilizat coeficientul de absorbţie fC^ se măsoară la diferite regimuri, pe caracteristica de turaţie la sarcină totală. Se execută minimum şase măsurări, şi pentru fiecare turaţie la care se execută măsurarea coeficientului de absorbţie, se calculează debitul nominal de gaze al motorului, astfel: V,n - pentru motoare în doi timpi: Dn =

V,n - pentru motoare în patru timpi: D„ = -j^j

dnr

în care: Vt este cilindeea motorului, în dm3; n - turaţia motorului, în rot/min. Valoarea coeficientului de absorbţie a luminii nu trebuie să depăşească valorile limită date in tabelul 4.5. Tabelul 4.5 Valorile Umilă ale coeficient ului de absorbţie a luminii

Coeficientul de absorbţie (K) K1] 2.26 2,19 2,80 1,985 1,90 1,84 1,775 1,72 1,665 1,62 1,575 1,535 1,495 1,37

Debitul nominal (Dn) Coeficientul de [dm3/s] absorbţie (K) K1] 42 1,345 45 1,32 50 1,30 55 1,27 60 1,25 65 1,225 70 1,205 75 1,19 80 1,17 85 1,155 90 1,14 95 1,125 100 1,11 120 1,095

Debitul nominal (Du) [dm3/s] 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190

în regim de acceleraţie liberă se fac, de asemenea, cel puţin şase măsurări. Valorile coeficientului Kra se iau numai în regimuri de stabilizare (când patru valori se situează într-un interval de 0,25 m"1 şi nu formează un şir descrescător). Coeficientul de absorbţie corectat are o valoare egală cu valoarea cea mai mică rezultată din relaţiile: Kc —K. Kra. rs £ = Kra = 0,5,

(4.33)

în care K\ este valoarea limită a coeficientului de absorbţie conform tabelului 4.5, la debitul nominal de gaze la care s-a obţinut valoarea Kn.

Aparatul pentru măsurarea opacităţii rumului a fost testat pe motoare aflalte pe standul de încercări (la regim staţionar) şi pe autovehicul (la regim de acceleraţie). Pentru experimentări s-a utilizat standul echipat cu motorul SAVIEM şi D-l 10. Ş-au urmărit o serie de parametri cu care s-a ridicat o caracteristică de turaţie. Rezultatele numerice sunt redate în tabelul 4.6, iar caracteristica de turaţie este reprezentată în figura 4.60. Tabelul 4.6 Rezultate experimentale obţinute pe stand

Nr.

F,

cit. [rot/min [rfaN] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1950 1925 1900 1850 1800 1775 1750 1700 1650 1550

1 7,5 10,5 19,0 19,5 23,5 26,0 28,5 28,7 30,5

r,

K,

If

M

1

K]

[%]

[oC]

102 78 68 59 47 42 37 36 37 37

0,24 0,48 0,72 0,94 1,23 1,23 1,42 2,80 2,80 3,30

5 10 15 20 25 25 30 50 50 55

30 35 40 45 55 60 65 65 70 75

Ce,

Pe, [kW] [kg*] 1,43 10,63 14,66 20,39 25,72 30,65 33,47 35,62 34,55 34,72

3,95 4,84 5,65 6,46 8,48 9,29 10,90 10,90 10,90 10,90

kg/kW/h ] 2,75 0,45 0,38 0,31 0,32 0,30 0,32 0,30 0,31 0,14

In tabelul 4.7 se indică limitele de fum în UH impuse la testarea motoarelor diesel în unele ţări europene.

şjkW!

S 0r

Eo3--7XC Fig. 4.60. Variaţia indicelui de fum If, in funcţie de turaţie (caracteristica de turaţie), pentru motorul D-110 la sarcină plină. • m o w o «Ewăă

Rezultate mai favorabile, atât din punct de vedere al poluării mediului ambiant, cât şi al reducerii consumului de combustibil, se obţin în cazul unor limite de fum severe şi diferenţiate în funcţie de cilindreea motoarelor (STAS 10474-87). Tabelul 4.7 Norme şl limite de fum la testarea motoarelor Diesel

Tara Franţa

Anglia Italia Belgia Germania

1 România

Regimul testării

Limita de fum % până ia 1 ian 1993 Accelerare liberă Autocamioane If= 50, t= 191 If = 60, t = 101 If=40 Autocamioane Autoturisme Plină sarcină Autocamioane If= 35 If=70 Autoturisme Accelerare liberă Autocamioane lf= 60 Accelerare liberă Autocamioane If= 50 If= 90 Autoturisme Accelerare liberă STAS 10474-87, în funcţie de debitul nominal de gaze

După 1993 Se Încadrează tn normele CE.E. Se încadrează normele C.E.E. Se încadrează normele CE.E. Se Încadrează normele C.E.E. Se încadrează normele CE.E,

In in in în

4.2.2.7. Măsurarea presiunii. Ridicarea diagramei indicate. Măsurarea presiunii uleiului, a combustibilului etc, se realizează cu aparate cu lichid, cu elemente elastice, electrice, piezoelectrice. Presiunea aerului se citeşte Ia un barometru [107]. Ridicarea diagramei indicate se poate efectua cu indicatoare mecanice şi electrice. Indicatoarele mecanice prezintă dezavantajul unor inerţii mari, în special la motoare cu turaţii ridicate. Indicatoarele electrice la care presiunea se măsoară după convertirea acesteia într-o mărime electrică, înlătură dezavantajul indicatoarelor mecanice. Schema unor traductoare utilizabile pentru convertirea presiunii într-o mărime electrică este redată în figura 4.61. Mai adesea se utilizează traductoare piezoelectrice. Schema unei instalaţii pentru ridicarea diagramelor indicate este redată în figura 4.62.

1 -------+ +**

1

o

?

V

Fig. 4.61. Traductoare pentru convertirea presiunii intr-o mărime electrică: a - magnetoelastic; b - cu doză de cărbune; c - pic/oeleclric; - inductiv; e - capacitiv; f - marcă tensiometrică.

278

Fig. 4.62. Schema unei instalaţii cu traductor piezoelectric pentru ridicarea diagramelor indicate.

Tensiunea furnizată de traductorul piezoelectric 1, proporţională cu presiunea din cilindrul motorului, este amplificată de către amplificatorul 2 şi transmisă la electrozii tubului catodic al oscilografului 3. Prin intermediul traductorului 4, se obţine un semnal proporţional, fie cu cursa pistonului, fie cu unghiul de rotaţie al arborelui cotit, care, după amplificare prin amplificatorul 5, este de asemenea transmis la electrozii tubului catodic Se pot deci obţine diagrame indicate în coordonate p-V sau p-




< > !
trei metode (v. relaţia 7.9): modificarea debitului de combustibil C^ modificarea debitului de aer C a şi modificarea simultană a celor două debite. Metodele cele mai răspândite se bazează pe modificarea debitului de combustibil, prin frânarepneumatică (practic, este procedeul cel mai utilizat) şi prin compensarea debitului de combustibil, în cele două cazuri debitul se modifică sub acţiunea Ap d. Dispozitivul de frânare pneumatică (fig. 7.23) se bazează pe principiul că benzina nu este antrenată sub depresiunea totală din difuzor (Apd) ca Ia carburatorul elementar,

ci sub acţiunea unei depresiuni mai reduse.

Dispozitivul principial cu frânare pneumatică cuprinde: tubul de aer TA care comunică printr-o secţiune calibrată cu atmosfera (prin jiclorul tubului de aer) JTA, tu-

Flg. 7.23. Corectarea tarat (eristic ii carburatorului elementar prin frânare pneumatică. bul de emulsie TE, cu extremitatea în secţiunea minimă a difuzorului şi jiclorului principal de combustibil Jp. în figura 7.23.a s-a redat situaţia în care tubul de aer TA este închis, schema fiind e chivalentă cu schema carburatorului elementar, când dozajul (coeficientul de exces de aer A el) are o variaţie mult îndepărtată de caracteristica optimă A opt. Când secţiunea tubului de aer este prea mare (fig. 7.23.b), în tubul de aer acţionează presiunea atmosferică pD (ca şi în CNC), creind o sărăcire prea pronunţată a amestecului, curba de variaţie a lui Ab îndepărtându-se prea mult de caracteristica optimă. Rezultă că este necesară reducerea secţiunii TA, ceea ce se realizează prin intermediul unui jiclor de aer (fig. 7.23.c), care, dacă este bine calibrat, asigură un dozaj optim la regimul sarcinilor mijlocii. în funcţionarea dispozitivului cu frânare pneumatică se deosebesc două domenii de depresiuni. în primul domeniu, când depresiunea din difuzor satisface relaţia: x-pc Fig. 7.61. Variajia presiunii de Injecţie in funejie de unghiul de rotaţie al arborelui cu came.

opune coborârii acului F'r. La încercarea injectoarelor pe stand se verifică presiunea de ridicare a acului p ira care trebuie să corespundă cu valorile precizate în notiţele tehnice ale motoarelor. Debitul asigurat de către orificiile injectorului (pulverizatorului), pe ciclu, se obţine cu ecuaţia: Cc= lOVoAnW^r

cm-' ciclu

(7.24)

în care: ju0 este coeficientul dc debit al orificiilor pulverizatorului; f*oAo - secţiunea reală de curgere a combustibilului prin pulverizator, în m 2; Wmo - viteza medie a combustibilului în secţiunea Ao, în m/s; X - durata curgerii, în s. Ţinând seama de relaţia de legătură dintre timpul X şi unghiul de rotaţie al arborelui cotit