CUPRINS
PAGE
CUPRINS
41.INTRODUCERE
41.1.Rezumatul lucrarii
51.2.The summery of the document
62.MECANISMUL DE DISTRIBUTIE AL GAZELOR
62.1.Generaliti privind schimbul de gaze la motoarele n patru
timpi
62.2.Rolul si funciile mecanismului de distribuie al gazelor
72.3.Construcia sistemului de distribuie
82.3.1.Supapele
82.3.2.Ghidurile de supape
92.3.3.Arcurile supapelor
92.3.4.Scaunul supapei
92.3.5.Tacheii
102.3.6.Arborele cu came
112.4.Diagrama de distribuie a motorului si curbele de ridicare
ale supapelor
133.CI DE PERFECIONARE A MOTOARELOR ACIONND LA NIVELUL
MECANISMULUI DE DISTRIBUIE
143.1.Optimizari
153.2.Reducera pierderilor prin pompaj
163.3.Controlul cantitatii gazelor recirculate
173.4.Posibilitatea sporirii caracteristicilor de adaptabilitate
si elasticitate
184.MECANISMUL DE DISTRIBUTIE VARIABILA A GAZELOR
184.1.Descrierea sistemului si modul de funcionare
204.2.Necesitatea mecanismului de distributie variabil
214.3.Rolul si clasificarea sistemelor de deistributie
variabila
224.4.Metode de variatie
234.4.1.Variatia calajului
244.4.2.Variaia nlimii maxime de ridicare a supapelor
254.5.Sisteme existente, implementate pe motoarele cu ardere
interna
254.5.1.Sistemul Valvtronic de la BMW
284.5.2.Sistemul VEL de la Nissan
294.5.3.Sistemul VTEC de la Honda
314.5.4.Sistemul MIVEC de la Mitsubishi
324.5.5.Sistemul Vario-Cam Plus de la Porsche
334.5.6.Sistemul Audi Valvelift
344.5.7.Sistemul Delphi VVA Variable Valve Actuated
354.5.8.Sistemul FIAT UniAIR MultiAIR
375.CALCULUL MOTORULUI TERMIC
375.1.Studiu de nivel
395.2.Calculul termic al unui motor cu aprindere prin
scanteie
395.2.1.Alegerea parametrilor iniiali
405.2.2.Parametrii procesului de schimbare a gazelor
405.2.3.Parametrii procesului de comprimare
405.2.4.Parametrii procesului de ardere
425.2.5.Destinderea
435.2.6.Parametrii principali ai motorului
445.2.7.Dimensini fundamentale ale motorului
445.2.8.Diagrama indicat
495.2.9.Cinematica mecanismului biel-manivel
545.2.10.Calculul dinamic al mecanismului biel-manivel
67Calculul momentului total al motorului
795.2.11.Caracteristica extern
815.3.Calculul organologic
815.3.1.Blocul motor si chiulas
825.3.2.Calculul cilindrului motorului
845.3.3.Calculul pistonului
865.3.4.Calculul boltului de piston
925.3.5.Calculul segmenilor
945.3.6.Calculul bielei
1035.3.7.CALCULUL ARBORELUI COTIT
1115.3.8.Calculul mecanismului de distribuie
1165.4.Calculul instalaiei de rcire cu lichid
1165.4.1.Fluxul de cldur evacuate prin instalaia de rcire
1185.4.2.Calculul radiatorului
1205.4.3.Calculul pompei de de lichid
1235.4.4.Calculul ventilatorului
1265.5.Calculul instalatiei de ungere
1325.6.Procesul tehnologic de fabricare a bielei
1346.CONCLUZI
136BIBLIOGRAFIE
1. Introducere1.1. Rezumatul lucrariiLucrarea este structurat n
ase capitole, dezvoltate ntr-o succesiune corespunztoare pentru c
expunerea s fie ct mai sistematic i logic.
Capitolul nti este un capitol introductiv, destinat prezentrii
obiectivelor urmrite n lucrare i enunrii coninutului.
n capitolul al doilea se prezint un studiu asupra mecanismelor
de distribuie i influenelor acestora asupra performanelor
motoarelor cu ardere intern. Studiul cuprinde rolul i funciile
mecanismului de distribuie clasic, dup care sunt enumerate i
definite piesele componente ale acestuia. n acest capitol mai este
prezentat i diagrama de distribuie a fazelor i legea de ridicare a
supapelor.
Capitolul 3 prezint cile de perfecionare a motoarelor acionnd la
nivelul mecanismului de distribuie. n acest capitol sunt prezentate
modalitile de optimizare mecanismului de distribuie clasic,
modalitile de reducere a pierderilor prin pompaj ct i posibilitatea
sporirii caracteristicilor de adaptabilitate i elasticitate.
n capitolul 4 se prezint mecanismul de distribuie variabil. n
acest capitol avem i descrierea acestui sistem i modul de
funcionare, necesitatea acestor sisteme i rolul i clasificarea
sistemelor de distribuie variabil. Apoi s-a trecut la prezentarea
metodelor de variaie a nlimii de ridicare a supapelor sau variaie a
timpului de deschidere a supapelor. Studiul cuprinde i o trecere n
revist a diferitelor soluii de sisteme moderne de reglare a
distribuiei din motoarele cu ardere intern existente i realizarea
unei clasificri a acestora.
Capitolul 5 prezint calculul motorului termic. Acest este un
motor cu aprindere prin scnteie cu o putere de 110 kW la 6000 de
rot/min.
Capitolul 6 prezint concluziile finale ale lucrrii precum i
contribuiile originale ale acesteia.
De asemenea, lucrarea conine i anexe, urmate de lista autorilor
i lucrrilor consultate pentru elaborarea acestei lucrri.
1.2. The summery of the document
The document is structured in six chapters, developed in a
sequence corresponding to the exposure to be as systematic and
logical.
The first chapter is an introductory chapter, in the document
for presentation objectives and content enunciation.
The second chapter presents a study on the mechanisms of
distribution and their influence on the performance of internal
combustion engines. The study includes the role and functions of
the classic distribution mechanisem, then listed and defined
components of its parts. This chapter is presented and the
distribution diagram of the phases and legeade valvelift.
Chapter 3 presents ways to improve the motor acting on the
mechanism of distribution. In this chapter the ways of optimizing
the classic distribution mechanism ways to reduce pumping losses
and the possibility of increasing adaptability and resilience
characteristics.
In Chapter 4 presents variable valve timing mechanism. In this
chapter we also have the describtion of the system and operation,
role and need for these systems and mainframe systems
classification variable distribution. Then passed to the
presentation methods of height variation or variation valvelift
valve opening time. The study includes a review of various modern
control systems solutions, distribution of existing internal
combustion engines and achieve their classifications.
Chapter 5 presents the calculation of the heat engine. This is a
spark ignition engine with the power of 110 kW at 6000 rot
/min.
Chapter 6 presents the final conclusions of the work and
contributions of its original.
Also, this document contains a number of appendices, followed by
the list of authors and works consulted during the preparation of
this document.2. Mecanismul de distributie al gazelor
2.1. Generaliti privind schimbul de gaze la motoarele n patru
timpi
Parametrul folosit n evaluarea perfeciunii procesului schimbului
de gaze la un motor n patru timpi aspirat, este randamentul
umplerii (sau randamentul volumetric), definit ca raport ntre mas
de aer reinut n cilindri i masa teoretic ce ar putea fi introdus n
volumul egal cu cilindreea unitar, n condiii ambientale
normale:
iar valorile uzuale pentru m.a.s. aspirat sunt
0,8...0,9.Randamentul umplerii este influenat i de calitile
sistemului de evacuare a gazelor arse din motor. Curentul de gaze
aspirate i evacuate are caracter pulsatoriu, dar n cele mai multe
analize, o mare parte din aspectele legate de studiul dinamic al
acestora se studiaz pe baze cvasi-constante.
Cderea de presiune pe traseul de admisie depinde de turaia
motorului, de rezistentele gazodinamice ale elementelor sistemului,
de seciunea transversala de a lungul traseului pe care curge
ncrctura proaspt i de densitatea acestei ncrcturi. Practica obinuit
de explicare a procesului schimbului de gaze este combinarea
diagramei indicate cu diagrama de variaie a cursei supapei n funcie
de unghiul de rotaie a manivelei arborelui cotit.
2.2. Rolul si funciile mecanismului de distribuie al gazelor
Sistemul de distribuie reprezint ansamblul organelor motorului
care asigur umplerea periodic a cilindrilor cu ameste carburant sau
aer i evacuarea gazelor de ardere din cilindrii motorului, ntr-o
anumit ordine de lucru.
Sistemul de distribuie este alctuit din trei pri:
mecanismul care comand deschiderea i nchiderea periodic a
orificiilor de admisiune i evacuare ale cilindrilor;
colectorul de gaze care distribuie i transport gazele proaspete
ntre cilindrii motorului i colecteaz gazele de ardere din
cilindrii, transportndu-le n atmosfer;
amortizorul de zgomot.
Dup procedeul de comand se deosebesc mecanisme de distribuie
prin supape i mecanisme de distribuie prin sertare. Mecanismele de
distribuie prin supape au cea mai mare aplicabilitate datorit
simplitii lor i a siguranei n exploatare.
Sistemele de distribuie clasice asigur umplerea optim a
cilindrilor numai n anumite regimuri de funcionare, datorit reglrii
n prealabil a mecanismului de distribuie i a formei invariabile a
camelor de pe axul cu came. Dac motorul funcioneaz n afara acestor
regimuri, scade coeficientul de umplere i efectul de baleaj, ceea
ce duce la scderea randamentului motorului din punct de vedere a
performanelor dinamice ct i a arderilor influennd implicit i
cantitatea de poluani.
2.3. Construcia sistemului de distribuieDin punct de vedere
funcional, organele sistemului de distribuie se mpart n dou grupe:
grupa supapei, cuprinznd: supapa, ghidul supapei, arcurile i
piesele de fixare;
grupa organelor de acionare a supapei, cuprinznd: arborele cu
came. Tachetul, tija i culbutorul2.3.1. Supapele
Supapele sunt organe ale sistemului de distribuie cu ajutorul
crora se deschid i se nchid orificiile de intrare a gazelor
proaspete i de ieire a gazelor de ardere. Supapele au un rol
diferit care depinde de destinaia lor sunt: de admisie pentru
deschiderea i nchiderea orificiului de intrare a amestecului
carburant sau aerului i de evacuare pentru expulzarea gazelor arse.
Deschiderea lor are loc cnd camele atac tacheii i transmit micarea
prin celelalte organe componente, iar nchiderea lor se face datorit
arcurilor supapelor. Prile componente ale supapei sunt: talerul 1,
tija 2 cu raza de racordare ntre ele, faet 3 de aezare a talerului
pe scaun (contrascaun) cu un unghi de 45 (mai rar 30); tija este
prevzut cu o degajare pentru piesele de fixare. Tija are rol de
ghidare a supapei i culiseaz n ghidul supapei; capul ei de contact
cu culbutorul se trateaz termic pentru durificare.
Talerul supapei poate fi plat, concav (pentru supapele de
admisie) sau convex (pentru supapele de evacuare) cruia i se aplic
un strat de stelit pe contrascaun (stelitat) sau cu cavitate
interioar pentru umplerea cu sodiu sau alte substane, care
diminueaz supranclzirea supapelor. Fig. 2.2 SupapaPrin
contrascaunele lor, supapele etaneaz perfect orificiile de admisie
i evacuare. Supapele se confecioneaz din oel aliat, cele de
evacuare coninnd i siliciu n compoziie, pentru micorarea dilatrii
termice. De obicei, talerul supapelor de admisie are diametrul mai
mare ca la cele de evacuare.
2.3.2. Ghidurile de supape
Permit culisarea tijelor supapelor n timpul deplasrii lor
axiale. Sunt sub form de buce, din fonta, pentru nlocuire n caz de
uzur. Jocul dintre tija supapei i ghid este de 0,05-0,01 mm pentru
supapele de admisie i 0,008-0,012 mm pentru cele de evacuare.
Fig.2.3 Ghidurile supapelor2.3.3. Arcurile supapelorMenin
supapele pe scaunul lor cnd sunt nchise i un contact ntre supape i
came, prin intermediul celorlalte organe ale distribuiei, n timpul
deschiderii i nchiderii lor. Ele se confecioneaz din oel arc, de
forma elicoidala; la unele motoare (D 797-05 i D 2156 HMN 8) se
monteaz dou arcuri concentrice la fiecare supap, petru mrirea
siguranei i reducerea dimensiunilor. Fig. 2.4 Arcurile
supapelorArcul se monteaz prin mai multe procedee: cu disc de
sprijin (taler) 19 i semibucse conice 20 din oel (D 797-05 i D 2156
HMN 8, Dacia 1300); cu disc de sprijin i pn introdus n orificiul
din captul supapei; cu disc secionat, care se sprijin pe captul
tijei supapei.2.3.4. Scaunul supapei
Pot fi aezate i frezate direct n chiulasa, sau amovibile, din
fonta sau oel refractar, presate n locaurile din chiulasa; sunt
frezate la 45 grade i rodate cu supapele respective cu past pentru
etanare limea lor, uneori stelitata este 1,2-1,6 mm.
Fig. 2.5 Scaunul de supapa2.3.5. Tacheii
Comand deschiderea supapelor, datorit micrilor axiale imprimat
de profilul camelor de pe arborele cu came; ei transmit micarea
prin intermediul tijelor mpingtoare i culbutorilor (la distribuia
superioar).La motoarele cu arborele cu came pe chiulasa, acetia
lipsesc, comanda supapelor fiind direct. Ei au o form
cilindrica-uneori cu taler n partea inferioar, n mpingtoare.
Tacheii culiseaz n ghidurile lor din blocul motor, care pot fi
alezate direct, sau amovibile, au poziie
Fig. 2.6 Tachet decalat axial fa de cama, pentru a le imprima n
timpul funcionarii i o micare de rotaie, pe lng cea de translaie n
vederea uzurii uniforme i deci prelungirii duratei lor de
funcionare.
Tacheii se execut din oel sau fonta special i se trateaz termic.
Locaurile tacheilor sunt acoperite cu capace cu garnituri de
etanare. Ghidurile, construite din fonta, sunt presate n canale
practicate n blocul cu cilindri; menin tacheii n aceeai poziie pe
timpul micrii rectilinii-alternative.
2.3.6. Arborele cu came
Arborele cu came sau arborele de distribuie este organul care
primete micarea de la arborele cotit i otransmite supapelor,
prinintermediul tijelor mpingtoare i aculbutorilor.
Arborele cu came se monteaz n blocul motorsau n chiulasa, n
paralel cu arborele cotit. Este prevzut cu fusurile de sprijin 1
ntre care se gsesc camele 2, care se prelucreaz n modobinuit din
materialul arborelui. Roata dinat 3 servete la acionarea
ruptor-distribuitorului i a pompei deulei. Pe arbore se monteaz
roata dinat 4 care primete micarea de la pinionul amplasat
pearborele cotit i excentricul 5 pentru acionarea pompei de
combustibil. Uneori, acest excentric seexecuta direct din
materialul arborelui cotit.
Fig. 2.7 Constructia arborelui cu cameProfilul camelor se
stabilete avndu-se n vedere:
- Ridicarea i coborrea uniform, fr ocuri, a supapei;
- Meninerea ei n poziiedeschis un timp suficient pentru
admisiune sau evacuare;
- Realizarea unui unghi de ridicare ct mai mare posibil i
reducerea la maximum a efortuluilateral pe tachet.
Camele sunt decalate ntre ele cu un unghi ce depinde de numrul
cilindrilor i de ordinea defunctionare a acestora. Camele de acelai
nume (admisiune sau evacuare) sunt decalate cu 90pentru motoarele
cu patru cilindri , cu 60pentru motoarele cu ase cilindrii cu
45pentrumotoarele cu opt cilindri.
Fusurile arborelui cu came se rotesc nlagre cu alunecare, care
sunt nite buce cptuite cualiaje antifriciune 14, montate nlocaurile
pereilor transversali ai carterului.
Numrul lagrelor este determinat de lungimea motorului i de
eforturile pe care trebuie s lesuporte arborele cu came de la
ansamblul pieselor pe care lepune n micare.Arborele cu came se
execut prin turnare sau forjare dinfonta sau oel. Pentru mrirea
duritii, suprafeelor active ale camelor i fusurilor se trateaz
termic, nainte deoperatiile de rectificare finale.
2.4. Diagrama de distribuie a motorului si curbele de ridicare
ale supapelorFazele distribuiei sunt reprezentate de momentele de
ncepere a deschiderii i nchiderii supapelor, exprimate n grade
unghiulare de rotirea a arborelui cotit.
Fazele distribuiei pot fi reprezentate grafic sub forma unei
diagrame (Fig. 2.8) numit Diagrama fazelor de distribuie.
Deschidere i nchiderea supapelor trebuie s se fac cu un anumit
decalaj, fa de cele dou puncte moarte, pentru a se obine un
coeficient de umplere, cu amestec carburant, ct mai mare i un
coeficient de evacoare, al gazelor arse, ct mai mic..
Fig. 2.8 Diagrama fazelor de distributienceputul deschiderii
supapei trebuie s se fac u un avans de 5...30 pentru c n momentul n
care pistonul a ajuns la P.M.S., supapa de admisie s fie complet
deschis. P.M.S. este folosit i pentru suprapunerea timpilor
supapelor, necesar n palierul de turaii pentru cuplu, avnd n vedere
c se reuete o golire optim a camerei de ardere de gaze reziduale
rmase de la combustia anterioar.
Fig. 2.9 ADA
ntrzierea la nchiderea supapei de admisie de 40...70 face
posibil mrirea coeficientului de umplere a cilindrului, deoarece,
datorit ncetiniri curentului de gaze i a depresiunii din cilindru,
admisia va continua i dup ce pistonul a trecut de P.M.I.
Fig. 2.10 IIA Pentru a se permite c evacuarea gazelor arse s
nceap nainte ca pistonul s ajung la P.M.I., adic n timpul detentei,
supapa de evacuare se deschide cu avans de 35 ...70 . n acest mod
se face evacuarea gazelor mai repede, deoarece se profita de
presiunea exitenta n cilindru i se micoreaz lucrul mecanic efectuat
n acest scop, adic pistonul ntmpin o rezisten mai mic n deplasare
sa ascenden ce are loc n timpul evacurii.
Fig. 2.11 ADE
Pentru a se folosi ineria i presiunea din cilindru, care este
mai mare dect presiunea atmosferic, supapa de evacuare se nchide cu
ntrziere de 2 30 , respectiv dup ce pistonul a trecut de P.M.S. n
acest fel se realizeaz o curire mai bun a cilindrului de gaze
arse.
Fig. 2.12 IIEPentru a aprecia mai bine deschiderea progresive i
apoi a nchidera supapelor de admisie i evacuare, precum i momentul
deschiderii simultane al acestora este ilustrat foarte bine n figur
2.13. n aceast figur vedem i foarte bine momentul n care supapa de
admisie respectiv evacuare este atacat de cama i legea dup care se
deschid i se nchid supapele. Putem observa i momentul n care ambele
supape sunt deschise (aproximativ la 0 RAC).
Fig. 2.13 Diagrama de deschidere a supapelor3. Ci de
perfecionare a motoarelor acionnd la nivelul mecanismului de
distribuieDistribuia variabil este una dintre cile cele mai
accesibile de satisfacere a unor astfel de cerine din ce n ce mai
drastice referitoare la consumul de combustibil, dar mai ales la
emisiile poluante. Avantajele cele mai importante se refer la
controlul direct al umplerii cilindrilor prin varierea fazelor
supapelor, reducerea pierderilor de pompaj prin eliminarea
obturatorului, controlul calitii prin varierea vitezei de curgere
turbulent
3.1. OptimizariCutrile din aria distribuiilor variabile trebuie
privite prin prisma satisfacerii celor mai bune compromisuri intre
calitile pe care le pot conferi motorului, n special i
automobilului, n general. Se cunoate faptul c utilizarea
amestecurilor srace (care atrag economicitate) genereaz cantiti
mari de emisii de oxizi de azot. Figura 3.1 este reprezentativ
pentru evidenierea punctelor de funcionare a unui motor pe un
automobil n diferite condiii de drum (care pretind diferite
niveluri constante de putere) pentru care se traseaz curba ideal de
economicitate (realizabil numai cu turaii foarte reduse, dar cu
momente motoare de valori foarte ridicate, extrem de dificil de
obinut cu transmisiile actuale), curba ideal de emisii de oxizi de
azot , ntre care se situeaz curba ideal de emisii de hidrocarburi
nearse.
Randamentul efectiv al m.a.s.-ului se reduce pe msura reducerii
sarcinii, iar n cazul autoturismelor exploatate preponderant n
trafic urban, predomin zona regimurilor funcionale caracterizate de
sarcini mici (moment motor redus, comparativ cu momentul maxim
realizabil la funcionarea cu sarcin plin) i ntr-o gam de turaii mai
reduse dect turaia de moment maxim (Fig 3.2).
Fig. 3.1
Curbele ideale pentru satisfacerea economicitii, emisiei reduse
de HC i de NOx ale unui m.a.s. de autoturism
Fig. 3.2
Curbe de izorandamente i zona regimurilor celor mai frecvente
din funcionarea unui m.a.s. de autoturism
3.2. Reducera pierderilor prin pompaj
Randamentul efectiv al m.a.s.-ului se deterioreaz puternic la
scderea pronunat a sarcinii, ndeosebi datorit micorrii gradului
real de comprimare a ncrcturii. La scderea presiunii corespunztoare
sfritului cursei de comprimare se micoreaz i presiunea maxim n
cilindru(concomitent cu diminuarea ariei utile a diagramei
indicate), n timp ce aria diagramei de pompaj se mrete. Reducerea
ariei diagramei de pompaj se realizeaz pe dou ci:- fie prin
nchiderea cu anticipaie a supapei de admisie, nainte ca pistonul
s-i ncheie cursa de admisie, n poziii care s corespund reinerii n
cilindru a unei cantiti de aer (amestec) necesar obinerii nivelului
de putere comandat (procedeu simbolizat cu IASA, fig. 3.3);
Fig. 3.3 Principiul parializrii sarcinii prin Fig. 3.4
Principiul parializrii sarcinii prin metoda IASA metoda IISA - fie
prin nchiderea cu ntrziere a supapei de admisie (IISA), astfel c n
cilindru se admite o cantitate de aer (amestec) corespunztoare
sarcinii totale, iar prin pstrarea deschisa a supapei de admisie i
pe o parte a cursei de comprimare, n tubulatura de admisie va fi
contrarefulat o cantitate cu att mai mare de ncrctur, cu ct supapa
va fi nchis mai trziu (fig. 3.4)
Avantajele teoretice introduse de procedeul IASA sunt estompate
de faptul c modificrile fazelor de distribuie la sarcinile reduse
altereaz stabilitatea arderii (dac parializarea sarcinii prin
supape nu e nsoit de corelaii cu redimensionarea canalizaiilor de
admisie, a modului de furnizare a combustibilului, a procedeelor de
control al arderii).3.3. Controlul cantitatii gazelor
recirculate
n cazul motoarelor care folosesc cte un arbore de distribuie
pentru camele de admisie i altul pentru camele de evacuare, exist
patru posibiliti de modificare a fazelor de distribuie:
- numai prin modificarea calrii arborelui de admisie (numai
admisie)
- numai prin modificarea calrii arborelui de evacuare (numai
evacuare);
- prin modificarea calrii egale a ambilor arbori (dual
egal);
- prin modificarea calrii independente a fiecrui arbore (dual
independent).
Folosirea ultimei metode introduce avantajul variaiei continue a
cantitii de gaze reziduale reinute n cilindru (EGR variabil), din
care deriv posibilitatea modificrii proceselor de admisie, ardere i
evacuare. Un volum mai mare de gaze arse recirculate reduce
temperatura degajat prin ardere, deci contribuie la reducerea
emisiei oxizilor de azot. Aceast reinere a gazelor arse se face pe
cale intern, o ncruciaremai mare a supapelor contnd ca metod de
reaspirare a gazelor arse n cilindru, pe cursa de admisie, astfel
c, implicit, scade i emisia HC. Alte avantaje ale variabilitii
permise de distribuiile adaptive constau n reducerea puterii
consumate prin pompaj, intr-o corecie favorabila a curbei
momentului motor, de unde avantaje n privina maniabilitii
automobilului.3.4. Posibilitatea sporirii caracteristicilor de
adaptabilitate si elasticitate
Curba de variaie a momentului motor prezint un maxim la o turaie
a crei valoare este circa 1/2 din valoarea turaiei maxime. Cderea
pronunat a momentului n zona turatilor mici este dat de
omogenitatea redus a amestecului, viteza incrcturii fiind mic.
Supapa de admisie ar necesita inchidere chiar la PME, pentru a se
retine n cilindru aer mai mult, sporind astfel gradul real de
comprimarei implicit, randamentul efectiv. La turatii meri, supapa
trebuie sa se inchida cu mare intarziere dupa PME, pentru a
beneficia de efectul inertiei curgerii. Fig. 3.5 arat efectul
distributiei adaptive n aplatisarea curbei de moment pe o zona
extinsa de variatie a turatiei.
Fig. 3.5 Comparaie ntre curbele de moment de vrfpentru diferite
regimuri de funcionare
4. MECANISMUL DE DISTRIBUTIE VARIABILA A GAZELORDeficienele
sistemelor de distribuie clasic foreaz fabricile de autovehicule
pentru dezvoltarea mecanismului cu distribuie variabil. Acestea
difer n multe privine variabilitatea realizat de ele este la fel de
diferit. Aceste sisteme au ca i parte comun faptul c ele mbuntesc
umplerea cu fluid motor a cilindrilor i n acelai timp optimizeaz
umplerea pentru turaii i sarcini diferite. Analiznd mecanismele cu
distribuie variabil (VVA, Variable Valve Actuation) fabricate n
serie observm c dup sistemul realizat prin defazarea n dou trepte a
arborelui de distribuie corespunztor supapelor de admisie, folosit
pentru simplicitatea lui, apar alte sisteme mai noi, mai scumpe,
care realizeaz un consum i o poluare redus prin variabilitatea de
ridicare ale supapelor de admisie i a celor de evacuare (Honda
VTEC, Mitsubishi MIVEC, BMW VNOS, etc).
Fig. 4.1 Distributia variabila 4.1. Descrierea sistemului si
modul de funcionare
n cazul sistemelor de reglare a ridicrii supapelor schimbarea
fluidului motor este realizat prin dou sau mai multe came de
profile diferite. Prin utilizarea unor perechi de came (pentru
admisie i evacuare) cu profile diferite se obin anumite
caracteristici de funcionare a motorului att de diferite ca i cum
am avea mai multe motoare diferite. La supapele de admisie i
evacuare se folosesc urmtoarele metode: schimbarea nlimii de
ridicare i a momentului de deschidere / nchidere a supapelor
respectiv scoaterea din funciune a supapelor i a cilindrilor.
Sistemul de reglare n dou trepte a nlimii de ridicare a
supapelor a fost folosit prima dat la autovehiculele sport, apoi a
fost introdus i pe motoarele de serie de ctre Honda prin sistemul
numit VTEC ( Variable Valve Timing and Lift Electronic Control
System ). Acest motor are particularitatea c la fiecare cilindru
pentru supapele de admisie i de evacuare sunt cte trei tachei cu
cte trei came de profile diferite. Cele dou elemente extreme ale
grupurilor de came de la admisie i evacuare au profile asemntoare,
dar realizeaz nlimi de ridicare diferite ( admisie: 5 i 7,16 mm,
evacuare: 4.5 i 7.5 mm ). Camele corespunztoare acestor grupuri
permit un timp scurt de deschidere i sunt avantajoase la turaii mai
mici. Elementul din mijloc are rolul de a asigura distribuia la
turaii mari cu ajutorul unor came care realizeaz o nlime de
ridicare mai mare ( admisie: 11,6 mm, evacuare: 9.5 mm ) i un timp
de deschidere mai mare (Fig. 4.2.).
Fig. 4.2 Poziiile pistonaului de comand al sistemului VTEC
La turaii mici i mijlocii ( sub 3500 4000 rot/min ) cei trei
tachei se mic independent unul fa de altul, cel din mijloc se mic n
gol iar ceilali doi acioneaz cte o supap. Este interesant faptul c
la turaii mici nu se realizeaz suprapunerea supapelor. Aceast
soluie constructorii au dezvoltat-o pentru influenarea gazelor
reziduale din cilindrii. La turaii mijlocii proporional cu creterea
turaiei crete i viteza gazelor la evacuare, astfel supapa de
evacuare, care nchide mai repede introduce rezistene mai mari, deci
crete cantitatea de gaze reziduale rmase n cilindrii, astfel se
mbuntesc parametrii de consum i de poluare.
Ajungnd la turaia de cuplare (de 4000 rot/min) calculatorul de
bord (ECU) (fig. 4.3), pe baza semnalelor primite - turaie, sarcin,
viteza autoturismului i temperatura lichidului de rcire decide
cuplarea , atunci alimenteaz cu tensiune supapa electromagnetic 1
unde pe canalul eliberat de aceast supap ptrunde ulei din circuitul
de ungere al motorului acionnd asupra supapei de comand 2
deschiznd-o, iar uleiul ptrunde n spatele pistonaelor de comand
cuplnd cei trei tachei astfel ca acetia s formeze o singur unitate.
Important este faptul c sistemul nu are o pomp de ulei separat ci
folosete presiunea uleiului din circuitul de ungere al
motorului.
Fig. 4.3
Sistemul de acionare electrohidraulic
1-supap electromagnetic;2-supap de comand;3-bulb de presiune
Pentru controlul presiunii de ulei necesar cuplrii tacheilor ECU
folosete semnalul primit de la bulbul de presiune 3. Pentru
protejarea motorului cuplarea nu se realizeaz la vitez mai mic de
30 km/h i la o temperatur de sub 60 de grade a lichidului de rcire.
Din momentul cuplrii important este legea de micare a camei din
mijloc deoarece cei doi tachei extremi nu mai ating camele
corespunztoare turaiilor joase (adic cele extreme).4.2. Necesitatea
mecanismului de distributie variabil
Legea de ridicare a supapelor nu permite schimbarea optim a
gazelor dect ntr-un domeniu restrns de turaii i sarcini. n afara
acestui domeniu umplerea i golirea cilindrilor este compromis,
valoarea coeficientului de umplere scade. Umplere i golirea
cilindrilor influeneaz n mod direct ntreg ciclul de funcionare a
motorului.
Dac umplerea nu se face n condiii optime rezult c, cantitatea de
amestec care intr n cilindru este mai redus, ceea ce nseamn o
putere i moment motor mai redus. De asemenea, dac nu se umple
complet cilindrul se nrutesc condiiile arderii, scade randamentul
motorului i cresc cantitile de elemente poluante din gazele de
evacuare.
Dac evacuarea este compromis ne putem afla n dou situaii. Pe de
o parte se poate ntmpla ca n cilindru s rmn gaze de evacuare, crete
coeficientul gazelor reziduale i se nrutesc condiiile arderii
amestecului proaspt, ceea ce duce la efectele mai sus amintite:
scade randamentul arderii i crete cantitatea de poluani evacuai din
cilindru. Pe de alt parte s-ar putea ntmpla s scape amestec proaspt
din cilindru prin supapa de evacuare deschis ceea ce nseamn consum
de combustibil mrit i n plus polueaz atmosfera.
La sarcini reduse cantitatea de amestec proaspt este mai redus.
Pentru a obine un amestec omogen este nevoie de o turbulen ridicat,
care se poate obine fie prin profilarea corespunztoare a
pistonului, fie prin micorarea unghiului-seciune, fie prin
combinaia celor dou procedee (de exemplu la motoarele cu aprindere
prin scnteie i injecie direct, cu amestec srac). La sarcini i
turaii mari ns avem nevoie de un unghi-seciune ct mai ridicat
pentru a permite intrarea (respectiv evacuarea) ct mai rapid a unei
cantiti mari de gaze.
Din aceast cauz este necesar modificarea legii de ridicare a
supapelor n funcie de regimul de funcionare a motorului, ceea ce se
poate realiza prin dou ci principale:
modificnd nlimea de ridicare a supapelor,
modificnd fazele de distribuie.De asemenea cele dou soluii mai
sus amintite se pot combina ntre ele, obinnd astfel mai multe
variante, caracterizate prin eficien sporit, dar i prin
complexitate ridicat, determinnd costuri mai ridicate i fiabilitate
sczut.
Efectul primei soluii este evident. Modificnd nlimea de ridicare
a supapelor se modific aria maxim a seciunii oferite de supap, se
modific unghiul-seciune, permind intrarea unei cantiti mai mari sau
mai reduse de amestec proaspt n cilindru.
Efectul modificrii fazelor de distribuie a gazelor va fi descris
detaliat n subcapitolele urmtoare unde se vor studia efectele
distribuiei variabile asupra puterii motorului i asupra emisiilor
de poluani.4.3. Rolul si clasificarea sistemelor de deistributie
variabila
Rolul primordial al acestuia este de a defini legea de evoluie a
seciunilor de curgere spre i dinspre cilindrii motorului, prin care
trec amestecul proaspt i gazele arse. Un alt rol este i acela de a
asigura etaneitatea cilindrilor n fazele de comprimare i destindere
ale motorului.
Influena sistemului de distribuie este hotrtoare asupra
performanelor dinamice, economice i de depoluare ale motorului
deoarece desfurarea procesele de admisie i de evacuare sunt direct
legate de parametrii mecansimului de distribuie.
n funcie de modul de acionare a supapelor se disting sisteme cu
acionare direct (electric sau hidraulic) i indirect.
Sistemele cu acionare indirect a supapelor (cele cu cam) pot
fi:
cu cam variabil sau profil variabil: cu tachet variabil: cu faze
variabile; - mecanic cu rotaie; - hidraulic. cu cam spaial;
cu dou came diferite.Daca comparam ntre ele diferitele sisteme
de distribuie variabil existente, n funcie de influena asupra
consumului de combustibil, a emisiilor poluante, a presiunii medii
efective i al comportrii n timpul funcionrii, s-au evideniat n mod
deosebit, sistemul cu comand electromagnetic a supapei i cel care
asigur concomitent nlime de ridicare i durate de deschidere
variabile.4.4. Metode de variatieSe poate spune c o distribuie este
variabil cnd cel puin unul din parametrii si de baz poate evolua n
mod continuu sau discret. Totodat, gradul de flexibilitate al
distribuiei este accentuat cnd este posibil variaia simultan i
independent a ct mai multor parametri ce definesc diagrama de
distribuie .Funcie de realizrile din domeniul distribuiei variabile
n figura 4.4 sunt ilustrate principalele metode de variaie a
parametrilor si:a. variaia nlimii de ridicare a supapelor cu
meninerea constant a duratei
b. variaie simultan de nlime i durat
c. variaia simultan a nlimii de ridicare i a momentului de
nchidered. variaia simultan a nlimii de ridicare i a momentului de
deschidere
Fig. 4.4
Exemple de metode pentru variaia parametrilor distribuiei
4.4.1. Variatia calajului
Astzi, defazorul este considerat un element indispensabil al
MAS-ului, avndu-se n vedere obiectivele internaionale n materie de
emisii poluante i CO2, justificarea fiind aceea c aceast tehnologie
ofer prestai acceptabile cu costuri reduse.
Defazorul reprezint o soluie de ameliorarea a performanelor
motorului cu posibiliti relativ limitate n special datorit faptului
c acesta nu poate modifica durata de deschidere a supapelor.
Fig. 4.5 Clasificarea defazoarelorAstfel, constructorii de
motoare s-au orientat suplimentar i spre alte soluii de distribuii
variabile, mai flexibile, care s satisfac cerinele din ce n ce mai
ridicate de performane dinamice ale motoarelor dar cu consumuri de
carburant i nivele de poluare reduse.
4.4.2. Variaia nlimii maxime de ridicare a supapelorn cazul
distribuiei clasice, ridicarea maxim a supapelor este constant i
stabilit n general din condiia ca la regimul de turaie maxim al
motorului s se obin o anumit eficien volumetric n cazul admisiei i
un pompaj minim pentru situaia evacurii. Pentru situaia procesului
de admisie se va constata c odat cu reducerea regimului funcional
ar fi mai potrivit o diminuare a ridicrii maxime a supapei, care ar
conduce spre o serie de avantaje dintre care cele mai
reprezentative sunt urmtoarele:
- sporirea vitezei ncrcturii proaspete la nivelul cilindrului;-
reducerea duratei procesului de ardere;- controlul judicios al
debitului de fluid motor ce curge nspre i dinspre cilindru-
diminuarea pompajului la admisie,- reducerea frecrilor din
mecanismul de distribuie,
Fig. 4.6 Clasificarea soluiilor cu nlimi i/sau durate ale
supapelor variabileAstfel de sisteme sunt astzi, aproape n
totalitate, acompaniate de prezena defazorului i sunt pe cale de a
deveni un standard al MAS-ului. n figura 4.6 este prezentat
schematic o clasificare a celor mai cunoscute sisteme, ce apeleaz
la modificarea simultan a nlimilor de ridicare ale supapelor i a
duratelor sale.4.5. Sisteme existente, implementate pe motoarele cu
ardere interna
4.5.1. Sistemul Valvtronic de la BMWn anul 2001, firma lanseaz
sistemul de distribuie variabil Valvetronic, care permite
funcionarea motorului fr intervenia clapetei obturator, controlul
sarcinii fcndu-se prin variaia continu i simultan a nimilor de
ridicare i a duratelor de deschidere pentru supapele de
admisie.
Sistemul de distribuie este completat cu duetul de defazoare
Double VANOS plasate la nivelul arborilor cu came de admisie i
evacuare.inta numrul unu a acestui rafinat sistem o reprezint
diminuarea considerabil a pierderilor prin pompaj la admisie, ce
caracterizeaz regimurile joase ale MAS-ului.
Sistemul Valvetronic se compune dintr-un levier intermediar
dispus ntre arborele cu came de admisie i supapele aferente
acestuia, figura 3.29.Meninerea n poziie a levierului intermediar
este asigurat de ctre un excentric, cama aferent, culbutorul cu rol
i arcul de rapel. Prin modificarea poziiei prii superioare a
levierului, partea inferioar a acestuia va ataca n mod diferit
culbutorul cu rol i, n final, supapele de admisie, rezultnd variaia
nlimilor de ridicare i a fazelor de deschidere ale acestora.
Trebuie menionat faptul c partea inferioar a levierului prezint
un profil specific, asemntor cu cel al unei came, figura 4.7, legea
de micare a profilului transmindu-se parial sau integral la nivelul
supapelor de admisie.Acest principiu este denumit n literatura de
specialitate principiul Lost Motion Micare Pierdut. Micarea pierdut
este absorbit de ctre arcul de rapel al levierului intermediar.
Levierul este piesa cheie n cadrul mecanismului i de aceea trebuie
s-i se acorde o mare atenie din punct de vedere tehnologic,
(toleranele de fabricaie sunt de ordinul 8 m). Fig. 4.7 Arhitectura
soluiei Valvetronic
n figura 4.8. se redau alurile legilor de ridicare ale supapelor
de admisie, corespunztoare tandemului Valvetronic Double Vanos.a.
sistem Valvetronic b. sistem Valvetronic - Double VANOS Fig.4.8
Legile de micare ale distribuiei BMWPrin intermediul sistemului
Valvetronic, nlimea de ridicare a supapelor de admisie este ajustat
de o manier continu ntre 0,27 mm i 9,7 mm, n acelai sens fiind
modificat i durata de deschidere.
Din figura 4.8 b se poate observa c strategia principal de lucru
adoptat de constructorul german pentru supapele de admisie este de
nchidere timpurie a acestora EIVC, cumulat cu o reducere simultan
de nlime. Dup cum se tie, aceast combinaie ofer posibilitatea
controlului sarcinii motorului prin sistemul de distribuie i
totodat conduce la reduceri importante ale pierderilor prin pompaj.
Figura 4.9 prezint cele dou poziii extreme ale mecanismului
Valvetronic, corespunztoare ridicrii minime, respectiv maxime
pentru supapele de admisie.
a. nlime minim de ridicare 0,3 mm b. nlime maxim de ridicare 9,7
mmFig.4.9 Situaiile limit pentru mecanismul ValvetronicComanda
excentricului ce acioneaz levierul, figura 4.9, este realizat prin
intermediul unui mecanism reductor de tip melc roat-melcat i al
unui motor electric de curent continuu gestionat via ECU. Pentru un
control riguros, se face apel la feed-back, prin plasarea la
nivelul axului excentricului a unui captor de poziie de nalt
rezoluie.
n cazul ralentiului, utilizarea strategiei EIVC a condus la
degradarea semnificativ a combustiei, ceea ce a orientat
constructorul german spre abordarea strategiei de deschidere
ntrziat a supapelor de admisie LIVO, care s faciliteze
intensificarea micrii ncrcturii proaspete. Acest lucru impune, ns,
utilizarea nlimilor foarte mici de ridicare ale supapelor de
admisie, care n situaia ralentiului de 700 rot/min sunt de 0,27
mm.
Printr-o astfel de abordare, lucrul mecanic necesar ralentiului
este redus cu cca. 2,5% comparativ cu situaia motorului
convenional, n ciuda pierderilor prin pompaj uor sporite datorate
nlimilor de ridicare ale supapelor sub 1mm. Acest ctig este pus n
special pe seama frecrilor diminuate din mecanismul de distribuie.
Simultan, reducerea consumului de carburant este maxim, atingnd
23%.4.5.2. Sistemul VEL de la Nissan
Firma Nissan devine, n anul 2009, al doilea productor de
MAS-uri, dup constructorul BMW, care pot funciona fr aportul
clapetei de acceleraie, controlul motorului fiind posibil numai
prin intermediul supapelor de admisie.Din punct de vedere
constructiv, soluia VEL se bazeaz pe acionarea supapelor de admisie
prin came oscilante.Pentru cazul unui motor prototip V6 cu
arhitectur DOHC, patru supape pe cilindru i cilindree de 3.0 litri,
pe care s-a experimentat tehnologia VEL, supapele de admise prezint
o variaie de nlime cuprins ntre 0 mm i 11,1mm, figura 4.10,
caracteristic ce permite dezactivarea supapelor i a cilindrilor.
Fig. 4.10 Sistemul VEL n acelai timp, durata maxim de deschidere a
supapelor de admisie atinge valoarea de 280RAC, lucru care
faciliteaz obinerea unei performane de 80 KW/litru.
Fig. 4.11 Familia legilor de ridicare pentru supapele de
admisie, n cazul ralentiului, nlimea de ridicare minim a supapelor
de admisie de 1,4 mm, combinat cu o durat de ridicare de 120RAC,
contribuie la reducerea frecrilor din sistemul de distribuie cu
70%, comparativ cu cel de baz, iar consumul de carburant este
diminuat cu 11%.4.5.3. Sistemul VTEC de la HondaAcest sistem
modific att ridicarea supapei, ct i fazele de distribuie (VTEC=
Variable Valve Timing and Lift Electronic Control Sytsem = sistem
electronic de control al fazelor i ridicrii supapelor). Asemntor
sistemelor prezentate anterior, i acest mecanism se poate adapta la
motoare existente.
Funcionarea distribuiei VTEC va fi prezentat n cazul variantei
SOHC-VTEC, celelalte sisteme funcionnd n mod similar. Principiul de
funcionare se poate deduce din figura 4.12. Cele dou supape de
admisie sunt comandate de trei came ale arborelui cu came. Camele
laterale au acelai profil i realizeaz o deschidere mai mic a
supapelor, durata deschiderii fiind de asemenea mic. Acestea sunt
camele destinate regimurilor caracterizate turaii joase. Cama din
mijloc determin o ridicare mai brusc i de amplitudine mai mare a
supapelor, ceea ce confer o conduit sportiv autovehicolului.
Sistemul VTEC-E este proiectat pentru reducerea polurii.
Sistemul funcioneaz pe acelai principiu ca sistemul REV (Revolution
Modulated Valve Control=distribuie variabil n funcie de turaia
motorului). Sub turaia de 2500 rot/min motorul VTEC-E funcioneaz
numai cu o singur supap de admisie (cei doi culbutori nu sunt
legai), ceea ce amplific turbulena, putndu-se folosi amestecuri mai
srace. Peste aceast turaie crete presiunea hidraulic, cei doi
culbutori vor fi legai, iar motorul funcioneaz cu dou supape de
admisie, necesare umplerii optime la turaii mari.
Fig. 4.12 Principiul de funcionare a sistmului VTEC
1- `supape de admisie; 2,4- came pentru turaii joase; 3-cam
pentru turaii ridicate; 5- ax cu came; 6-tachet oscilant;
7-reazem.
n figura 4.13 este prezentat diagrama fazelor de distribuie de
la sistemul VTEC
Fig. 4.13 Diagrama fazelor de distribuie la sistemul VTECDup ce
a dezvoltat o palet impresionant de versiuni de distribuii
variabile avnd la baz celebra tehnologie VTEC, Honda trece la un
nivel superior n acest domeniu prin soluia Advanced VTEC. Brevetat
n anul 2005 i testat pe motoare de 2,4 litri, soluia permite
variaia simultan a nlimilor de ridicare i a duratelor de deschidere
pentru supapele de admisie de o manier continu, n concordan cu
cerinele funcionale ale motorului.
Sistemul, capabil de a modifica nlimile de ridicare ale
supapelor de admisie ntre 0 mm i o valoare maxim, este completat de
un defazor cu rolul de a optimiza momentul de deschidere al
supapelor, combinaie ce face posibil ncadrarea vehiculului Honda
Accura n normele de poluare.
Graficul din figura 4.14 red alura legilor de ridicare ale
supapelor de admisie, corespunztoare celor dou poziii limit ale
mecanismul de distribuie variabil i, totodat, este pus n eviden
utilizarea strategiei EIVC ce permite controlul sarcinii motorului
fr aportul clapetei de acceleraie.
Constructorul japonez dorete ca ncepnd cu anul 2011 s ofere spre
comercializare vehicule dotate cu tehnologia Advanced VTEC,
continund astfel activitatea de peste 20 de ani n sfera distribuiei
variabile.
Fig. 4.14 Advanced VTEC4.5.4. Sistemul MIVEC de la MitsubishiDup
cum arat i prescurtarea, acest sistem funcioneaz n mod asemntor
sistemului VTEC (MIVEC-MD=Mitsubishi Innovative Valve Timing and
Lift Electronic Control System + Modulated Displacement). Acest
sistem intervine n dou moduri:
- la anumite regimuri dezactiveaz anumii cilindri, pentru a
reduce pierderile schimbului de gaze;
- folosete dou came cu profile diferite pentru comanda
supapelor.
Acest lucru este posibil prin realizarea mecanismelor din figura
4.15. Att cama pentru turaii mari, ct i cama pentru turaii mici are
cte un culbutor separat. Supapele sunt acionate simultan de un
culbutor n form de T. Culbutorii supapelor pot fi solidarizate cu
culbutorul T cu ajutorul pistonaelor acionate hidraulic.
Cnd un anumit cilindru este dezactivat, nici unul dintre
culbutorii camelor nu este solidarizat cu culbutorul 1, ei se vor
mica liber, supapele nefiind acionate. La funcionarea motorului la
turaii joase, crete presiunea uleiului n circuitul culbutorului
camei pentru turaii joase, pistonaul se va deplasa, solidariznd
culbutorul T cu culbutorul camei. La depirea unui prag de turaii
sistemul electronic va comanda scderea presiunii uleiului n acest
circuit, i creterea ei n cellalt circuit, supapele micndu-se n
acest caz conform profilului camei pentru turaii mari. Fig. 4.15
Schema sistemului de distribuie MIVEC1 - cam pentru turaii joase; 2
- cam pentru turaii ridicate; 3 - ax cu came; 4,8 - culbutor; 5 -
axul culbutorilor; 6 - supape de admisie; 7 - culbutor n T.
Fig 4.16 Seciune prin sistemul de distribuie Mitshubishi
MIVEC
4.5.5. Sistemul Vario-Cam Plus de la Porsche
Tehnologia Porsche Variocam Plus acioneaz la nivelul supapelor
de admisie i a fost implementat pe motoare cu arhitectur DOHC
aspirate dar i turbosupraalimentate, ncepnd cu anul 2000; de regul,
aceast tehnologie este acompaniat de un defazor cu funcionare
continu.Prin utilizarea a dou profile de cam, comutabile, cu nlimi
maxime de ridicare de 3,6 mm, respectiv de 11 mm, acompaniate de
faze i durate diferite, se poate fraciona funcionarea motorului n
dou moduri, i anume unul specific regimurilor joase i medii, unde
economicitatea, depoluarea i dimamica motorului sunt optimizate,
iar cellalt, unde motorul i demonstreaz capacitatea maxim de
putere.
Fiecare supap de admisie este comandat de un ansamblu de doi
tachei concentrici figura 4.17. Fig. 4.17 Sistemul VarioCam
PlusTachetul central este atacat de o cam central cu parametri
redui, iar cel exterior, de dou came identice cu limi reduse i
parametri importani. Un zvor acionat pe cale electro-hidraulic
poate solidariza n micarea de translaie cei doi tachei concentrici,
solidarizare care conduce la actionarea supapei de admisie de catre
cele doua came exterioare de performanta.
Cnd zvorul nu este comandat cei doi tachei se deplaseaz
independent, supapa fiind comandat de cama central. n acest caz,
deplasarea tachetului exterior este amortizat de resortul plasat la
interiorul ansamblului4.5.6. Sistemul Audi ValveliftDei principiul
de funcionare al distribuiei comutabile Valvelift este acelai cu
cel al soluiilor prezentate anterior, i anume folosirea perechilor
de came, marea noutate const n faptul c de data aceasta ntre supape
i camele de comand nu se afl nici un element suplimentar, din acest
punct de vedere fiind o distribuie clasic. Sistemul dedicat
supapelor de admisie este completat de defazoare plasate att pe
arborii de admisie, ct i pe cei de evacuare (soluia Dual
CamPhaser), ce funcioneaz de o manier continu.Constructiv, la
nivelul arborilor de admisie sunt montate buce ce conin, fiecare,
cte dou perechi de came pentru comanda supapelor de admisie, n
total, patru came pentru fiecare buc. Bucile montate pe exteriorul
arborelui de admisie pot culisa axial n raport cu acesta prin
intermediul unor cuple canelate, figura 4.18, culisarea fiind
produs prin doi pioni pentru fiecare buc, pioni ce sunt comandai de
ctre electromagnei la ordinul ECU.Prin acionarea pionului din
partea stng, acesta intr n contact cu rampa elicoidal aferent din
captul bucei, aciune care o oblig pe aceasta din urm s se deplaseze
axial n poziia extrem stnga, figura 4.18, a. n acest caz, supapele
de admisie vor fi comandate de camele cu parametri redui (came
economice), ceea ce corespunde situaiilor de utilizare a motorul la
regimuri joase i medii. Cele dou came economice de admisie sunt
caracterizate de parametri diferii (nlimi maxime de ridicare de 2
mm, respectiv 5,7 mm), cu scopul de a amplifica micarea de swirl i
de tumble a ncrcturii proaspete cu influene benefice asupra
eficienei combustiei.
a. cazul regimurilor reduse i medii b. cazul regimurilor
nalteFig. 4.18 Funcionarea sistemului Audi Valvelift
n acest fel, motorul cu injecie direct de carburant a putut s se
dispenseze de tehnica voleilor utilizat de motorul de baz n cazul
regimurilor pariale.4.5.7. Sistemul Delphi VVA Variable Valve
ActuatedReputatul furnizor de componente auto Delphi are o vast
experien n domeniul distribuiei variabile ncepnd cu celebrul
defazor pe care l fabric n serie i continund cu distribuiile de tip
comutabile sau cele care permit dezactivarea supapelor.Chiar dac
aceste sisteme nu sunt nc comercializate, firma Delphi a continuat
cercetrile n domeniu distribuiei variabile propunnd i dezvoltnd un
sistem de tip continuu, sub apelativul Delphi VVA, care s
rivalizeze ntr-un fel cu cele deinute de marii productori de
autovehicule. Aceast soluie de distribuie variabil ce permite
variaia continu a fazelor i nlimilor de ridicare pentru supapele de
admisie se bazeaz pe un sistem de leviere care primete micarea de
la un arbore cu came, pentru ca n final aceasta s fie transmis unei
came oscilante.Prin repoziionarea unui culbutor n raport cu axa
arborelui cu came, nlimea de ridicare a supapei este variat ntre 0
9 mm simultan cu variaia duratei de deschidere ntre 0 290RAC,
figura 4.19.Totodat se modific i poziia unghiular corespunztoare
nlimii maxime de ridicare a supapei n intervalul 0 - 80RAC, ceea ce
face ca sistemul de distributie sa se poata lipsi de prezenta unui
defazor la nivelul admisiei. Drept cosnsecinta, calajul dintre
arborele cu came si cel motor este invariabil.
Pentru ridicarea supapelor ntre limitele hmin= 0 mm i hmax= 9
mm, reacia este de aproximativ 300 ms, iar necesarul maxim de
putere cerut de motorul electric de comand este de cca. 250 W.
Fig.4.19 Legile de ridicare ale supapelor de admisie pentru
Delphi VVA4.5.8. Sistemul FIAT UniAIR MultiAIRn anul 2009, Fiat a
anunat nceperea comercializrii unei game de MAS, care vor beneficia
de tehnologia MultiAir, acronim folosit pentru un sistem de
distibuie variabil continu de tip mecano-hidraulic. Pricipiul ce st
la baza soluiei este lost motion i poate realiza variaia continu de
nlime, de faze i de durat pentru supapele de admisie ale
motorului.Un mare avantaj al acestui sistem const n faptul c
parametrii amintii anterior pot fi modificai de o manier
independent rezultnd o mare flexibilitate n funcionare, lucru ce
permite controlul sarcinii motorului numai prin intermediul
supapelor de admisie, fr a se face apel la tehnica defazorului.
Suplimentar fa de sistemele mecanice descrise anterior, soluia
UniAir - MultiAir poate ajusta parametrii distribuiei cilindru cu
cilindru i ciclu cu ciclu, fiind posibile corecii individuale
pentru controlul riguros al ncrcturii proaspete, lucru nentlnit la
competitorii direci. Fig.4.20 Soluia UniAir Principiul de lucru al
distribuiei UniAir este redat n figura 4.20. ntre pistonul
tachetului plat i tija supapei de admisie se afl o camer hidraulic
a crei descrcare este controlat de ctre o electrovan. Cama ce atac
tachetul produce punerea sub presiune a uleiului n camera
hidraulic, presiune prin intermediul creia se transmite legea de
micare, impus de cam supapei.Cnd se dorete ajustarea avansului la
deschiderea supapei i implicit a duratei i nlimii sale de ridicare,
ntre camera hidraulic i acumulatorul de joas presiune se creeaz o
conexiune prin intermediul unei electrovane pilotate de ECU, n
funcie de regimul funcional. Pentru a beneficia de o amorsare rapid
a camerei hidraulice, dar i pentru amortizarea oscilaiilor de
presiune produse la descrcarea acesteia, acumulatorul este dotat cu
un amortizor de tip piston-resort.
Un control riguros al vitezei supapei la aezarea pe scaunul su
este posibil prin folosirea unui dispozitiv de frnare hidraulic. n
felul acesta nivelul de zgomot al sistemului, precum i uzura sa
sunt meninute n limitele unui sistem clasic de distribuie.
Legile de ridicare ale supapelor de admisie se redau n figura
4.21, unde se poate observa flexibilitatea ridicat a sistemului, ce
ofer o diversitate larg de legi pentru ridicarea supapelor. Fig.
4.21 Legile de micare - UniAIRFig. 2.1 Mecanismul de distribuie al
gazelor
EMBED Word.Picture.8
9
_1402041604.doc