UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOV FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ PROGRAMUL DE STUDII: AUTOVEHICULE RUTIERE PROIECT DE DIPLOMĂ TEMĂ DE PROIECT Să se un motor cu aprindere prin comprimare avand urmatoarele caracteristice: Puterea nominală P n = 129 kW 174,44 CP Turaţia nominală n n = 3750 rot/min Numărul de cilindrii i = 4 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOVFACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
PROGRAMUL DE STUDII: AUTOVEHICULE RUTIERE
PROIECT DE DIPLOMĂTEMĂ DE PROIECT
Să se un motor cu aprindere prin comprimare avand urmatoarele caracteristice:
Puterea nominală Pn = 129 kW 174,44 CP
Turaţia nominală nn = 3750 rot/min
Numărul de cilindrii i = 4
Conducător ştiinţific: Absolvent:
BRAŞOV2012
1
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Noţiuni introductive
Definiţie: Se numeşte motor cu combustie internă orice dispozitiv care
obţine energie mecanică direct din energie chimică prin arderea unui
combustibil într-o cameră de combustie care este parte integrantă a
motorului(spre deosebire de motoarele cu ardere externă unde arderea are
loc în afara motorului.).
Exista de fapt patru tipuri de bază de motoare cu ardere internă dupa cum
urmează: motorul Otto,motorul Diesel, motorul cu turbină pe gaz şi motorul
rotativ.
La inceput, motorul Diesel a fost folosit acolo unde vibraţiile si
zgomotul care-i insoţeau funcţionarea nu deranjau pe nimeni, dar, treptat,
constructorii si-au dat seama de potenţialul pe care-l are si au inceput, incet-
incet, sa-l perfecţioneze.
Părţile esenţiale ale unui motor Otto şi Diesel coincid. Camera de
ardere este formată dintr-un cilindru inchis la un capăt si un piston care
alunecă de sus în jos.
Printr-un sistem bielă manivelă pistonul este legat de un arbore cotit
care transmite lucrul mecanic spre exterior(de obicei cu ajutorul unei cutii de
viteze). Rolul arborelui cotit este acela de a transforma mişcarea de “du-te
vino” a pistonului în mişcare de rotaţie.
Un motor poate avea de la unu până la 28 de cilindri(pistoane) care pot fi
aşezate aşa zis în linie sau în V. Sistemul de alimentare cu combustibil
constă dintr-un rezervor o pompă şi un sistem pentru vaporizarea
combustibilului care l-a motorul Otto poate fi carburator sau la maşinile de
construcţie recentă sisteme de injecţie. Aceste sisteme de injecţie sunt
gestionate electronic iar eficienţa lor a făcut ca ele să fie folosite pe
2
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
majoritatea automobilelor (din 2000 până şi amărâta noastră de
Dacie foloseşte injectoare în loc de carburator).
Aerul din ametecul carburant precum şi gazele evacuate sunt
gestionate de supape actionate mecanic de un ax cu came. La toate
motoarele este necesar un sistem de aprindere a combustibilului care la
motorul Otto este o bujia. Conform principiului al doilea al termodinamicii
un motor trebuie să cedeze căldura; în general acest lucru este realizat în
două moduri, prin evacuarea gazelor rezultate din arderea carburantului şi
prin folosirea unui radiator. În timpul deplasării unui vehicul echipat cu un
motor cu ardere interna simpla deplasare generează un flux de aer rece
suficient pentru a asigura menţinerea temperaturii motorului în limite
acceptabile dar pentru ca motorul să poată funcţiona şi când vehiculul stă,
radiatorul este echipat cu unul sau mai multe ventilatoare. De asemenea se
mai folosesc şi sisteme de răcire cu apă mai ales pentru bărci.
Spre deosebire de turbine sau motoarele cu aburi motoarele cu aburi,
motoarele cu ardere internă nu generează cuplu atunci când sunt pornite
deci pentru a le porni este necesar un alt dispozitiv. La primele automobile
pornirea motorului se făcea utilizând mijloace mecanice umane, sau mai pe
româneşte bietul şofer avea de învârtit la o coarbă de obicei destul de mult.
Astăzi pornirea se face cu ajutorul electromotorului, dar metoda anterioară
poate fi folosită, nu se poate să nu fi văzut mai ales în zilele mai reci cum
unii încearcă să-şi pornească maşinile împingându-le. Sistemul manual de
pornire se mai foloseşte acum doar la motoarele cu capacitate cilindrică
mică, de exemplu la drujbe sau maşini de tuns iarba.
3
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
1. Studiu de nivel
Acest studiu a fost realizat pe un număr de nouă autoturisme, din aceeaşi
clasa, având aceleaşi caracteristici tehnice ale motoarelor, datele lor fiind
folosite pentru a compara rezultatele obţinute în calculele efectuate pentru
Coeficientul de siguranţă conform ciclului simetric de încărcare
47
diEbddi
ddi
22
22
fc
tm
668,4422
22
dide
didepf
531,31222
2
dide
dipf
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Se alege oţel aliat cu
σt = 370
βk = 1
ε = 0,8
γ = 0,7
ψ = 0,12
σa = 1
Deformaţia piciorului
I =
I = 383,72 mm4 (momentul de inerţie al piciorului bielei)
IEb
ArFjp m
6
23
10
908
δ = 0,028 mm (deformaţia bielei datorita forţelor de inerţie)
48
12
3hpa
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
4.7.2. Calculul corpului bielei:
Fig.4.7. Schema de calcul a bielei
Dimensiunile caracteristice
HII = 0,75 ∙ db mm
HII = 24.375mm
HIII = 1,35 ∙ HII
HIII = 32,906 mm
49
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
B = 0,75 ∙ HII
B = 18.281mm
mp = 0,882 kg (masa pistonului)
mb = 1,434 kg (masa bielei)
m1b = 0,275 ∙ mb
m1b = 0,394 kg (masa piciorului)
m2b = 0,725 ∙ mb
m2b = 1,04 kg (masa capului)
mcp = 0,3 ∙ m2b
mcp = 0,312 kg (masa capacului de biela)
r = 31 ∙ 10-3 m (raza manetonului)
n = 4000 rot/min (turaţia nominală)
6,3
1
4.7.3.Calculul la intindere şi compresiune:
mj = (m1b + mp)
mj = 1,276 kg
F =
F = - 8584,67 N
Fcp =
Fcp = 90797,101N
A = 362 mm2 (aria secţiunii care se calculează)
σc =
σc = 250,821MPa
σi =
50
130
2n
rmj
130
max4
22 nrmjp
D
A
Fcp
A
F
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
σi = - 23,715 MPa
σadm = 150 - 300 MPa
4.7.4.Calculul la flambaj:
Fig4.8. Schema de flambaj
σf =
σf = 275,903 MPa σadm = 150 - 300 MPa
4.7.5.Calculul coeficientului de siguranţă:
σ1t = 450 MPa
β = 1
51
A
Fcp1,1
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
ε = 0,7
ψ = 0,2
γ = 1,1
σmax = σf
σmin = σi
σa =
σa = 149,8 MPa
σm = 126,1 MPa
c =
c = 2,048 (c recomandat = 2 – 2,5)
4.7.6.Efort unitar de întindere în secţiunea dinspre picior
σt = 20,03 MPa
4.7.7 Calculul capului bielei:
Capul bielei se verifica la întindere sub acţiunea forţei de inerţie
52
2
minmax
ma
t
1
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Ipotezele de calcul sunt :-forţa de inerţie se repartizează pe capac dupa o lege sinusoidala. -secţiunea periculoasă se află in dreptul locaşurilor şuruburilor de biela-capul bielei este o bară curbă continua, capacul fiind montat cu strangere.-cuzineţii se deformează împreună cu capacul bielei preluând o parte din efort proporţional cu momentul de inerţie a
Fig4.9.Capul bielei
secţiunii transversale.În această situaţie efortul unitar de întindere în fibra interioară este :
Fjc =
Fjc = - 12415,418 N
Icp = 5716,66 mm4 (momentul de inerţie al capacului)
Ic = 32,5 mm4 (momentul de inerţie al cuzinetului)
Acp = 328 mm (aria secţiunii capacului)
Ac = 72,6 mm2 (aria secţiunii cuzinetului)
Wcp = 816,66 mm3 (modulul de rezistenţă al capacului)
lp = 77,7 mm (distanţa dintre axele şuruburilor bielei)
AcAcpWcp
Icp
Ic
lpFjc
4,0
1
023,0
MPa (σadm = 160 - 300 MPa)
4.7.8.Calculul coeficientului de siguranţă pentru ciclul pulsator:
c =
c = 1,919 (c recomandat = 2.5-3)
53
mcpbmbmmpn
r
211
30
564,141
1max
12
t
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Calculul deformaţiei:
IcIcoEb
lpFjc
20024,0
mm
4.7.9. Calculul şuruburilor de biela:
z = 2
χ = 0,15
Fi = Fjc
Fi = z
Fi
Fi = - 6207,7 N
Fsp = 2 ∙ Fi1
Fsp = - 12415,4 N
Fs = Fsp + χ ∙ Fi1
Fs = - 13346,6 N
cc = 2 (coeficient de siguranţă)
c1 = 1,3 (factor ce ţine seama de solicitările la torsiune)
c2 = 1,2 (factor ce ţine seama de curgerea materialului)
ds =
σc = 1200 MPa (limita de curgere a materialului şuruburilor)
ds = 7,95 mm (daimetrul şurubului)
Se adoptă ds = 8 mm
d’s =
54
0004,0
c
Fs
c
ccc
2
14
c
Fscc
4
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
d’s = 8,4 mm (diametrul părţii nefiletate)
Se adoptă d’s = 9 mm
Calculul coeficientului de siguranţă:
As =
As = 49,63 mm2 (aria şurubului la diametrul fundului filetului)
As
Fsmax
As
Fspmin
235,221max MPa
8,205min MPa
2
minmax m
2
minmax v
517,213m MPa
717,7v MPa
β = 5,2
ε = 0,85
γ = 1,2
ψ = 0,2
σ1 = 600 MPa
c =
c = 3,82 (c recomandat = 2.5-4)
55
4
2ds
mv
1
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
4.8. Calculul arborelui cotit:
Având în vedere condiţiile de funcţionare, prin calcul, arborele cotit se
verifică la presiune specifică şi încălzire, la oboseală şi la vibraţii de
torsiune.
Calculul arborelui cotit are un caracter de verificare, dimensiunile lui
adoptându-se prin prelucrarea statistică a dimensiunilor arborilor cotiţi
existenţi.
4.8.1.Calculul braţului arborelui cotit
Fig.4.10 Braţul arborelui cotit
dm = 57,92 mm
lm = 0,7 ∙ dm diametrul fusului maneton
lm = 32,8 mm lungimea fusului maneton
56
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
dp = 0,87 ∙ D
dp = 80,04 mm fusului palier
h = 0,35 ∙ dm
h = 22,5 mm grosimea braţului
Se adoptă următoarele mărimi:
dm = 57,5 mm (diametrul fusului maneton)
lm = 32,3 mm (lungimea fusului maneton)
dp =80 mm (diametrul fusului palier)
lp = 35,5 mm (lungimea fusului palier)
b = 100 mm (laţimea braţului)
h = 23 mm (grosimea braţului)
a = 26 mm
Rmmax = 46621N (forţa maximă ce încarcă fusul maneton)
Rpmax = 38274 N (forţa maximă ce încarcă fusul palier)
pmmax =
pmmax = 25.102 MPa
ppmax =
ppmax = 13.477 MPa
Rmm = 6579 N (media aritmetică ale forţelor care încarcă fusurile
manetoane)
Rpm = 12548 N (media aritmetică ale forţelor care încarcă fusurile
paliere)
pm =
pm = 3.542 MPa
pp =
57
lmdm
Rm
max
lpdp
Rp
max
lmdm
Rmm
lpdp
Rpm
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
pp = 4,418 MPa
ξ = 1,06
Km =
Km = 2714521,246
Kp =
Kp = 4975191,294
4.8.2. Verificare la oboseală:
4.8.2.1. Verificarea fusurilor la presiune şi încălzire
Fig.4.11. Sensul forţelor pe fusurile arborelui cotit
Mpmin = -3023,6 N · m
58
3
60
ndmpm
3
60
ndppp
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Mpmax = 5107,42 N · m
Wp =
Wp = 50265,482 mm3
Wp
Mpp
310minmin
153,60min MPa
609,101max MPa
τ1 = 180
2
minmax pppa
2
minmax pppam
γ = 1,2
x = 2,5
τ0 = 1,8 ∙ τ1
ψr =
Cp =
Cp = 1,054 (coeficient de siguranţă pentru solicitarea la încovoiere)
4.8.2.2. Calculul fusului maneton la oboseală:
Mtmax = 505560 N · m
Mtmin = -262876 N · m
Wpm =
59
32
3dp
Wp
Mpp
310maxmax
0
012
pmrpax
1
3
16dm
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Wpm = 37327,888 mm3
Wpm
Mt maxmax
544,13max MPa
Wpm
Mt minmin
042,7min MPa
βτ = 2
εr = 0,7
ψr = 0,1
γt = 1,1
τ1 = 180
τa =
τ m =
Cτ =
Cτ = 6,652 (coeficientul de siguranţă pentru solicitarea la torsiune)
Mimax = 492823 N · m
Mimin = - 379376 N · m
Wm =
Wm = 37327.888 mm3
Wm
Mi maxmax
MPa
60
2
minmax
2
minmax
mrart
1
3
16dm
203,13max
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Wm
Mi minmin
MPa
βσ = 2
εr = 0,7
ψr = 0,1
γσ = 0,8
σ1 = 280
σm =
Cσ =
Cσ = 6,686 (coeficientul de siguranţă pentru solicitarea de încovoiere)
Cm =
Cm = 4,716 (coeficienul de siguranţă global)
4.8.3.Calculul braţului arborelui cotit:
61
163,10min
2
minmax
mrar
1
22 CC
CC
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Fig.4.11. Sensul forţelor pe fusurile arborelui cotit
Bzmax = 76423
Bzmin = 65924
hbhb
aBz
16maxmax
2
596,258max MPa
hbhb
aBz
16minmin
2
07,223min MPa
σm =
σa =
γσ = 1,1
ψσ = 0,1
x = 1,5
σ1 = 280
62
2
minmax
2
minmax
max
1
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Cσ =
Cσ = 5,796 (coeficientul de siguranţă pentru solicitarea de încovoiere)
K = 0,27
Tmax = 23545
Tmin = - 9854
2
max5,0max
hbK
Ta
MPa
MPa
MPa
2
minmax m
2
minmax a
x = 2
ψt = 0,1
γt = 1,1
Ct =
Ct = 6,37 (coeficientul de siguranţă pentru solicitarea la torsiune)
Cbr =
Cbr = 4,287 (coeficientul de siguranţă global)
4.9. Calculul mecanismului de distribuţie:
63
43,21max
2
min5,0min
hbK
Tam
969,8min
mtat
x
1
22 CtC
CtC
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Fig.4.13. Fazele de distribuţie
Fig.4.14 Supapa
4.9.1. Parametri principali ai distribuţiei:
da = 38 mm (diametrul talerului supapei de admisie)
dca = 0,925 ∙ da
64
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
dca = 33,15 mm (diametrul canalului de admisie)
de = 33 mm (diametrul talerului supapei de evacuare)
dce = 0,865 ∙ de
dce = 28.5 mm (diametrul canalului de evacuare)
δ = 6,5 mm (diametrul tijei supapei)
Wm =
Wm = 12 m/s (viteza medie a pistonului)
i = 2 (numărul supapelor de admisie şi evacuare)
Wca =
Wca = 42,559 m/s (viteza gazelor la admisie - se recomandă să fie
între limitele 40..80 m/s)
Wce =
Wce = 65,734 m/s (viteza gazelor la evacuare - se recomandă să fie
între limitele 70..100 m/s)
Aca = 937,194 mm2 (aria secţiunii efective de trecere la admisie)
Ace
Ace = 606,773 mm2 (aria secţiunii efective de trecere la evacuare)
h =9 mm (înălţimea maximă de ridicare a supapelor)
45
Asamax =
Asamax = 792,721 mm2
Asemax =
Asemax = 660,668 mm2
Wsa =
65
30
10 3 nS
Wmidca
D
)( 22
2
Wmidce
D
)( 22
2
22
4dce
2
180cos
180sin
180cos
hdcah
2
180cos
180sin
180cos
hdceh
iAsa
DWm
max4
2
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Wsa = 65,709 m/s (viteza gazelor la admisie pentru înălţimea
maximă de ridicare a supapelor – se recomandă să fie între limitele
70..90 m/s)
Wsea =
Wse = 78,67 m/s (viteza gazelor la evacuare pentru înălţimea maximă
de ridicare a supapelor - se recomandă să fie între limitele 80..100 m/s)
4.9.2. Determinarea profilului camei:
Se foloseşte o camă profilată dupa metoda polinomială
a = 8
p = a + 2
q = p + a
r = q + a
s = r + a
hm = 0,004
30
n
180900
18090
180
89
... 180
90
Cp = psprpqp
srq
2
2
Cq = qsqrpqq
srp
2
2
66
iAse
DWm
max4
2
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Cr = rsqrprr
sqp
2
2
Cs = rsqspss
rqp
2
2
C2 = 2222
srqp
srqp
srqp
CsCrCqCpChmhs00000
212
1111
0000022
0
srqp
CssCrrCqqCppChmvs
2
222
2
2
01
01
01
0122
0 s
rqp
Csss
CrrrCqqqCpppC
hmas
67
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
4.9.3. Calculul de rezistenţă al pieselor mecanismului:
md’ = 40 g/cm2
md = md’ ∙ Aca ∙ 10-2
68
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
md = 374,878 g (masele reduse ale mecanismului)
4.9.4.Calculul arcurilor supapei
ps = 1,4 ∙ 105 N/m2 (presiunea de supraalimentare)
pr = 1,1 ∙ 105 N/m2 (presiunea în cilindru în timpul evăcuarii)
kr = 2 (coeficient de rezervă)
Fga =
Fga = 29,11 N
F0 = 25 N
Fmax = Kr ∙ F0
Fmax = 50 N
Dr = 0,9 ∙dca
Dr = 28,82 mm (diametrul arcului)
γ = 1,24
τ = 500 MPa (rezistenţa admisibilă pentru oţelul de arc)
d =
d = 3,017 mm (diametrul sârmei de arc)
G = 8,1 ∙ 104 MPa (modulul de elasticitate transversal)
ir =
ir = 5,153
i = ir + 2
i = 7,152 (numărul spirelor active)
6,0min mm (jocul minim între spirele arcului)
69
prpsdca
4
1023
DrF max8
Dr
FdG max
minmax
ir
Fd
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
t =
t = 5,251 mm (pasul arcului)
4.9.5. Calculul arborelui de distribuţie:
Fig.4.15. Arborele de distributie
Fr = 15,6 N
Fjmax = 16,5 N
Fg = 13,2 N
ls = 41 mm
l1 = 50 mm
lt = 104 mm
b = 21 mm
Ft =
rb
EFt
418,0
188,26 MPa σadm=600..1200 MPa)
70
lt
lsFgFjFr max
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
l = 125 mm
d =28 mm (diametrul arborelui)
f =
f = 0,079 mm (săgeata de încovoiere)
5.Calculul instalatiilor de racire si ungere
5.1.Calculul instalatiei de racire
Puterea nominală Pe = 129 kW
Turaţia nominală nn= 3750 rpm
Instalaţiile de răcire au rolul de a evacua spre exterior o anumită
cantitate de caldură dezvoltată prin arderea amestecului carburant în scopul
asigurării unui regim termic normal de funcţionare a motorului.
5.1.1Calculul cantităţii de căldură evacuată prin sistem
Fracţiunea de caldură evacuată prin sistemul de răcire:
fr = 20 - 25 % [M.A.C.]
71
4
22 118,6
dlE
lllFt
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Fluxul termic notat cu Qr este parametrul de bază utilizat pentru
calculul
instalaţiei de răcire.
Valoarea lui se stabileşt e astfel:
cu ajutorul relaţiei:
se adoptă "criteriul de încărcare specifică" qr = 2000 (kJ/kWh)
( 220000(kJ/h)
5.1.2.Calculul radiatorului
Radiatorul este un schimbător de căldură cu curenţi încrucişaţi aşa
cum reiese din figura
72
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Fig.5.1 Radiatorul
Se adoptă urmatoarele mărimi:
Temperatura aerului la intrare (tia) 40°C
Temperatura aerului la ieşire (tea) 52°C
Temperatura lichidului la intrare (til) 98°C ..(1)
Temperatura lichidului la ieşire (tel) 92°C
Folosind aceste notaţii se pot stabili următorii parametrii:
Temperatura medie a aerului în radiator (tma)
Temperatura medie a lichidului în radiator (tml)
Radiatorul trebuie sa preia fluxul de căldură conform legii:
73
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Se adoptă Krad = Caer = 250(kJ/m2hk) (85…500)
K rad - Coeficientul global de schimb de căldură
Suprafaţa de schimb de căldură în contact cu aerul :
1817,25 m2
5.1.3.Debitul de lichid ce trebuie sa treacă prin radiator pentru a prelua
căldura:
12643,68 (l/h)
unde:
Se adoptă viteza de curgere a lichidului prin radiator
w1 = (0.4…0.8) m/s
w1= 0,7 = 2520 m/h
5.1.4.Calculul numărului de tuburi
Se adoptă raza tubului r = 3,5 mm
74
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
At = 38,485 mm2 = 0,0385 m2
Numărul de tuburi (it)
130.37 tuburi
Se adoptă it = 130 tuburi
Suprafaţa de răcire în contact cu lichidul
se adoptă hrad = 600 mm Înălţimea radiatorului
1,715m2
Coeficientul de nervurare
9,76 (admis între valorile 7…10)
Statistic s-a constatat că
(0.15…0.2) (m2/kW)
0,16 (m2/kW)
5.1.5.Capacitatea sistemului de răcire
V1 se determină din condiţia că numarul de treceri ale lichidului prin
5.2.3.2. Preluarea cantităţii de căldură care trebuie disipată prin ulei
Vu2 = 10 ∙ Pe
Vu2 = 1100 l/h
Capacitatea instalaţiei de ulei
Este volumul uleiului ce trebuie să existe în baia de ulei şi se determină
din ipoteza că uleiul trebuie să efectueze 100 ... 250 treceri pe oră.
Vuc = Vu2/200 200
2Vu
Vuc = 5.5 l
85
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
5.2.3.3. Calculul pompei de ulei
Debitul pe care trebuie să-l asigure pompa de ulei se stabileşte ţinând
seama că el trebuie să fie mai mare decât cel ce se scurge prin
magistrală, pentru că o parte trece prin supapele de siguranţă.
Vpu = 1,5 ∙ Vu2
Vpu = 1650
ηpu = 0,85 - randamentul volumentric al pompei de ulei
h = 10 - înălţimea dintelui
npu = 1750 - turaţia pompei de ulei
Wpu = 5 - viteza periferică a roţii dinţate
Wpu < (5-6) m/s
Dp = - diametrul de divizare
l =
l = 38,824 mm - lăţimea roţii dinţate
z = 10 - numărul de dinţi
p =
p = 6,286 - pasul roţii dinţate
p
m
m = 1 - modul roţii dinţate
86
npu
Wpu
310
punpuhDp
Vpu
310
z
Dp
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Puterea necesară angrenării pompei de ulei
ηm = 0,85 - randamentul mecanic
Δpu = 5 ∙ 10-3 2m
N
Δpu - căderea de presiune în instalaţie
Ppu =
Ppu = 0,337 Kw
6.Consideratţii privind sistemul de alimentare
Instalaţia de alimentare la M.A.C. este alcătuită,în general
din următoarele elemente: rezervor de combustibil, pompă de
alimentare, pompă de injecţie, injectoare, conducte de joasă şi
înaltă presiune, regulator de turatie.
Instalaţia de alimentare trebuie să asigure dozarea cantitaţii de
combustibil pe ciclu în funcţie de incărcarea motorului,crearea
unei presiuni ridicate la injector,necesară pulverizării
combustibilului în raport cu camera de ardere potrivit cerinţelor
de formare a amestecului; declansarea injecţiei combustibilului la
un moment determinat pe ciclu, precum şi injectarea
combustibilului ce trebuie să se realizeze dupa un anumit crteiriu
stabilit în mod uniform la toţi cilindrii.
87
mpuVpu1
10 3
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
6.1Calculul injectorului
Injectorul este dispozitivul din instalaţia de alimentare, care
asigură introducerea, pulverizarea şi distribuirea combustibilului
în camera de ardere pentru a obţine o ardere completă şi rapidă
a acestuia. Injectorul trebuie să îndeplinească două funcţii
principale: a) să asigure pulverizarea fină a combustibilului;b) să
asigure o distribuţie uniformă a picăturilor de combustibil în
întreaga cameră de ardere.
Pulverizarea fină a combustibilului depinde îndeosebi de
construcţia injectorului, în schimb distribuţia sa uniformă în
camera de ardere depinde atât de construcţia injectorului, cât şi
de miscarea adecvată a aerului în camera de ardere în timpul
procesului de injecţie.
numarul orificiilor de pulverizare
= 0.67...0.7
coeficientul de debit al orificiului
Se adopta
presiunea de injecţie
[grade RAC]
durata injecţiei
puterea efectivă a motorului
Se adopta:
numărul de cilindrii
presiunea la sfârşitul comprimării ( s-a calculat la calculul termic al
motorului) = 2...3 mm
se alege:
88
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Diametrul orificiilor pulverizatorului se calculează cu relaţia:
do = 0.24 mm
F0 - tensiunea iniţială a acului injectorului
F0= 220...320
Se alege
Înălţimea de ridicare a acului injectorului se calculează cu relaţia :
ha = 0.58 mm
ha adm = (0.3....0.7) mm
7.Procesul tehnologic de realizare a pistonului
Condiţii tehnice, materiale, semifabricate
Condiţii tehnice. Asigurarea unei rezistenţe înalte la oboseală şi
rigiditate corespunzătoare determină condiţii tehnice specifice pentru
execuţie.
În ceea ce priveşte geometria pistonului, profilele longitudinale şi
transversale se vor executa conform normei.Se va aplica tratament de
stabilizare(205C timp de cinci ore.După finisare completa se va aplica
stanarea prin imersie în baie de sodiu.Sortarea se va face dupa trei criterii:
-în funcţie de greutate, în grupe de cinci grame
-în funcţie de dimensiunile suprafeţei exterioare în trei grupe de
10μm
-în funcţie de dimensiunile bolţului în două grupe de 2 μm
Referitor la rugozitatea suprafeţelor prelucrate se indică valorile Ra=0.6...0.2 μm pentru suprafaţa exterioara Ra = 1.4...0,8 μm pentru canalele port segment; Ra=0.4...0.2 μm pentru alezajul boltului.
89
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Pentru a asigura uniformitatea echilibrajului diferenţa de
masă a pistoanelor montate la un motor se recomandă să nu depăşească±
0.5...2g şi în general 2...7g.
Pentru a evita şocurile, la montajului cu bolţ flotant se prescriu la
piciorul bielei jocuri foarte strânse de ordinul 5... 10 μm. Acestea se pot
obţine prin sortarea bielelor în grupe dimensionale după toleranţele de
execuţie a alezajului piciorului bielei. dinamometrică după
prescripţiile uzinei constructoare.
Materiale. Cele mai adegvate materiale pentru pistoane pentru
motoare de automobile sunt aliajele de aluminiu deoarece au conductivitate
termică ridicată, densitate mică , proprietaţi antifricţiune, uzinare
usoară.Aceste aliaje pot fi pe bază de: -siliciu – silumin : Al - Si - Cu - Mg -
Ni
- cupru- (aliaj Y): Al - Cu - Ni - MgSemifabricate. Asigurarea unei rezistenţe înalte la oboseală se
realizează printr-o turnare corectă a metalului cu o repartizare
corespunzătoare a fibrelor în semifabricat şi prin metode speciale de
durificare a straturilor superficiale ale pistonului
Semifabricatele pentru pistoane se pot executa în trei variante : în
prima variantă prin turnare în cochila, o adouă variantă este matriţarea (este
necesar un fibraj cât mai continu) iar a treia varianta o reprezinta sinterizarea
Tratamentele termice aplicate pistonului sunt: călire la temperaturi de 500… 520 oC timp 4… 6 h.răcire în apă şi îmbătrânire artificială temperaturi de 170… 190 oC, timp 6…12 ha• Acoperiri de protecţie:
- grafitare: strat 8… 15 μm, grafit coloidal în suspensie în soluţie de alcool metilic 82%, acetat de metil 15% şi nitroceluloză 3%.
- cositorirea sau plumbuirea: strat 5… 30 μm prin galvanizare.
90
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
: 8.Studiu privind tendinţele actuale de dezvoltare a
echipamentelor de injectie la motoarele Diesel.
Continut
-Scurt istoric privind evoluţia sistemelor de alimentare M.A.C.
-Etapa de pionierat
-Etapa de dezvoltare a echipamentelor de injectie clasice
-Etapa de perfectionare a echipamentelor clasice în linie şi
apariţia
celor cu distribuitor rotativ
-Etapa pompelor cu distribuţie de mare performanţă
-Etapa pompelor de injecţe controlate electronic
-Sisteme de injecţie cu pompe cu pistonaşe radiaale şi distribuitor
rotativ
-Construcţie şi funţionare
-Reglarea avansului la inceputul injecţiei
-Gestiunea sistemului de injecţie cu ajutorul reglarii electronice
-Sisteme de injecţie cu acumulare de presiune tip: Common Rail
-Construcţie şi funţionare
-Procesul de injecţie în cazul sistemelor de injecţie cu
acumulator C.R.
-Gestiunea sistemului de injecţie cu ajutorul reglarii electronice
Sisteme de injecţie cu pompe unitare de tip pompa injector
91
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
-Construcţie şi funţionare
-metode constructive
-sisteme de acţionare
8.1.Istoric
În evoluţia echipamentelor de injecţie pot fi distinse mai multe etape :
8.1.1Etapa de pionierat 1895-1925
Este caracterizată de predominanţa sistemelor de injecţie fara pompă
produse într-o mare varietate de producatorii de motoare:
-motorul cu gaz Lenoir 1860
-motorul Brayton 1890
-motorul Akroyd 1890
Pornind de la recomandarile francezului Carnot şi ale elveţianului Isaac
de Rivaz,făcute asupra posibilităţii aprinderii unui amestec format din
combustibil si aer
Doar prin itermediul caldurii de sfarsit de comprimare Rudolf Diesel a fost
primul care a descoperit un motor în care procesul de comprimare este atât
de mult prelungit încât prin căldura degajată de acesta să fie posibilă
autoaprinderea amestecului .Diesel a fost primul care a avut ideea de a dirija
în aşa maniera procesul de ardere, prin procesul de injecţie, astfel încăt
randamentul motorului să atingă valoarea maximă,cea indicată de ciclul
ideal Carnot. În anul 1892 tot el a fost cel care a inventat pulverizatorul
închis şi prima pompă de injecţie la care a întâmpinat mari greutaţi. Au
92
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
urmat în continuare o perioadă de rapidă adaptare a sistemelor
inventate de Diesel, cum ar fi:
-instalaţia de injecţie pentru motoarele cu cameră divizată 1909 Deutz
-pulverizatorul comandat hydraulic 1914 Mckechnie
-sistem pompa injector dupa Diesel 19005
Prima pompă de înaltă presiune cu posibilitatea reglarii debitului a fost
inventată de firma Bosch în anul 1924 şi stă la baza funcţionării pompei de
injecţie în linie, dispunând de un manşon rotativ cu muchie înclinată. Prima
pompă cu distribuitor rotativ a fost concepută în anul 1913 de belgianul
Feyens
8.1.2Etapa de dezvoltare a echipamentelor clasice 1925-1960
Este caracterizată de apariţia şi extinderea echipamentelor de injecţie
cu piston sertar cu rampă înclinată.Etapa a debutat cu concepera în 1925 şi
lansare în fabricaţie de serie în 1927 de catre Robert Bosch a pompei in linie
PE .
93
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Fig 8.1 Pompa de injectie in linie dupa patentul Rorert Bosch - 1927
În paralel mai ales la începutul intervalului au fostdezvoltate şi alte soluţii de
echipamente cu piston:
-pompa individuala Lanz,cu culbutor cu punct de oscilaţie variabil
-pompa individuala Guldner cu derivaţie laminate a refulării
-pompa în linie Hanomag cu elemenţi orizontali şi cu came cu profil
variabil
-pompa Deckel cu supapă de derivaţie comandata
Spre sfârşitul acestei etape , sistemul Bosch cu piston sertar cu rampa
înclinată de descărcare se generlizează, unele firme ieşind din competiţie iar
celelalte adoptând mici modificari sistemului Bosch.
94
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
8.2Etapa de perfecţionare a echipamentului de injecţie
classic în linie şi apariţia pompelor de injecţie cu distribuţie
1960-1975
Etapa se caracterizează prin concentrarea şi tipizarea producţiei în
sistem Bosch (injectoarele şi pulverizatoarele se standardizează),prin apariţia
pompelor în linie compacte şi prin apariţia pompelor cu distribuţie cu
construcţie simplificată, preţ redus, performanţe şi fiabilitate medie.
Această etapă este inugurată de apariţia primei pompe compacte P7 a
firmei Maier în Austria. Prin prelucrarea acesteia Bosch lansează o noua
familie de pompe intre 1962-1979.Acelaşi sistem este adoptat de firma
Ambac la pompa Model 300, iar firmele japoneze Nippondenso şi Kiki
Diesel cumpară licenta pompelor MW, radicând barieră presiunilor de
injecţie la 1000-1200 bari
Apariţia pompelor de injecţie cu distribuţie s-a produs prin conceperea
de către Vernon Roosa în 1950 a pompei cu pistoane radiale opuse, acţionate
de un inel cu came interioare. Firma Stanadyne a lansat în serie modelul
A(dpa) al acestei soluţii perfecţionat în continuare prin:
-pompa D in 1956-cu ax de comanda orizontal şi avans de
sarcină
-pompa DB in 1958- cu rotor 23.35 comun c rotorul PT şi
supapă de refulare centrala unică
-pompa DC in 1964 cu 4 pistoane în cruce
-pompele C si C8 in 1969 de construcţie compactă
-pompa DM in 1972 cu cap hidraulic cu racorduri axiale
95
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
-pompa DB2 in 1977 cu reguator de doua regimui
8.3Etapa pompelor cu distribuitor de mare performanta
şi de perfectionare in continuare a pompelor in linie 1975-
1985
Este caracterizata de apariţia unei noi generaţii de pompe de injecţie
cu distribuţie de construcţie compactă, cu cap hidraulic cu racorduri axiale,
mijloc de control extern al debitului, care permite crectia de supraalimentare
sau cuplu, dispozitive şi sisteme auxiliare de funcţionare optimă la toate
regimurile.
Pompele din această categorie sunt:
-DP 15-Lucas CAV-1975 -VE-Bosch-1975
-PRS-Sigma-1973 -DPS-LucasCAV-1982În ceea ce priveşte pompele în linie, se remarcă apariţia în 1977 a
elementului închis al firmei L’Orange care permite atingerea presiunilor de
injecţie de 1700 bar, apropiind astfel performanţele pompelor în linie de cele
ale pompelor injector, precum şi sistemul de pompe în linie supercompacte
L’Orange, constând din pompe individuale imersate , introduce intr-un corp
comun, care prin această unficare şi tipizare pare a deschide noi perspective
pompelor în linie.
96
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
8.3Etapa pompelor de injecţie cu control electronic
1985-prezent
Se caracterizează prin preocuparea susţinută a marilor firme de a
realiza o electronizare a echipamentelor de injecţie clasice, precum şi altele
neconventionale, de natură să asigure un motor cu funcţionare optimă la
toate regimurile şi în consecinţă nepoluant i economicos.
Echipamentele de acest tip se bazează pe controlul electronic al
debitului (se solicită prezenta obligatorie a echipamentelor de control a
avansului la începutul injecţie, în funcţie de datele primate de la diversi
senzori dispuşi în sistem.Iată câteva pompe lansate în această perioadă:
-pompa în linie cu avans electronic
-pompa în linie cu regulator electronic
-pompă cu distribuitor rotativ şi control electronic
-pompa în linie cu control electronic complet
-pompa injector cu control electronic
În anul 1989, firma Bosch a realizat o pompa de marime P cu reglarea
debitului prin manşon de descărcare, controlată electronic, precum şi o
pompă injector controlată electronic(PDE). În anul 1998 tot firma Bosch a
introdus în fabricaţia de serie doua noi sisteme de injecţie destinate
alimentarii motoarelor de automobile de mic litraj :
-un sistem de injecţie cu pompă de injectie cu pistonaş axial si
distribuitor rotativ gestionată electronic, la care măsurarea cantităţii de
combustibil injectate este realizată de catre o supapă electromagnetică
-un sistem de injecţie UIS(unit injector sistem- o variantă înbunataţită
a pompei PDE) cu o presiune maximă de injeţie de 2000 bari şi cu
97
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
psibilitatea realizării pre-injectării amestecului în scopul reducerii
nivelului sonor.
8.3.1Sisteme de injecţie cu pompe cu pistonaşe radiale cu
distribuitor rotativ
8.3.1.1 Construcţie şi funcţionare
Se folosesc în cazul motoarelor de autoturisme şi utilitare
caracterizate de cilindree mică şi care lucrează la turaţii ridicate.dar şi în
cazul motoarelor care îndeplinesc funcţii stationare;motoare care necesită o
instalaţie de injcţie cu o capacitate ridicată de putere, cu posibilitatea
realizarii de injecţii succesive cu frecvenţe ridicate, masa constructiva
scăzuta şi un volum ocupat redus.
8.3.1.2 Funcţiile sistemului
Un sistem de alimentare cu pompa de injecţie cu pistonaşe radiale şi
distribuitor rotativ dispune de comanda electronică pentru reglarea
electronică Diesel:
-unitate de gestiune electronică pentru pompa de injecţie
-unitate electronică pentru managementul motorului
În timp ce unitatea de gestiune a pompei de injecţie prelucrează datele pe
care le primeşte de la senzorii interni(de turaţie a motorului şi temperatura
combustibilului) pe baza cărora determină punctul de inceput de injecţie,
unitatea de management motor centrală prelucrează semnalele provenite de
la toţi ceilalţi senzori externi(senzori motor şi senzori ambient) şi determină
98
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
(calculeaza )acţiunile de urmat pentru atingerea unui punct de
funcţionare optimizat.
Privind în detaliu, senzorii unitaţii centrale de comandă oferă toate
datele referitoare la regimul de funcţionare al motorului, cum sunt
-temperatura aerului aspirat de motor
-temperatura lichidului de răciere
-temperatura combustibilului
-turaţia motorului
-presiunea de supraalimentare
-pziţia pedalei de acceleraţie
-viteza de deplasare a autovehiculului
Modulele electronice situate la intrarea în unitatea de comanda
pregătesc aceste date pentu ca mai apoi microprocesoarele să calculeze,
ţinând cont de starea de funcţionare(sarcina, turatia, etc.) a motorului,
semnale de reglare ce vor fi trimise actuatorilor, pentu a obţine o stare de
funţionare optimă.
99
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Fig 8.2 Sistem de injecţie cu pompă cu pistonaşe radiale cu distribuitor rotativ
8.3.1.3Funcţiile de bază ale sistemuluiFuncţiile de bază gestionează injecţia combustibilului în momentul
optim, în cantitatea optimă şi cu presiune cât mai mare posibil.Se asigură
astfel o funcţionare economică, lipsită de emisii poluante şi un mers linistit
al motorului
8.3.1.4 Funcţii suplimentare ale sistemului
Funcţiile de comana şi reglarea suplimentare sunt necesare pentru
reducerea emisiilor eşapate, o reducere a consumului de combustibil, o
micşorare a nivelului sonor şi creterea siguranţei în funcţionare şi a
confortului.Printre acestea se numără spre exemplu:
- recilcularea gazelor de evacuare
100
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
-reglarea presiunii de supraalimentare
-reglarea vitezei de deplasare
-Fimobilizarea antifurt electronică.Pompe de injecţie cu pistonaşe
radiale şi cu distribuitor rotativ
2.2 Pompa de injecţie cu pistonaşe radiale şi cu distribuitor rotativ
La pompele de injecţie cu pistonaşe radiale şi cu distribuitor rotativ
combustibilul este livrat de către o pompă de transfer(pompa cu palete
radiale).O pompă cu pistonaşe radiale, cu un inel cu came interioare şi cu 2
pana la 4 elmenţi de pompare dispusi radial preia sarcina ridicării presiunii şi
a refularii.O supapă electromagnetica de presiune ridicată dozează apoi
101
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
cantitatea de combustibil necesară a fi injectata. Începutul refulării la
pompa de injecţie este modificat prin rotirea inelului cu came de către
dispozitivul de avans integrat în corpul pompei de injecţie. Similar cazului
pompei de injecţie cu pistonaş axial şi distribuitor rotativ, cu reglare
electronică prin supapa electromagnetică de dozaj şi pompa de injecţie cu
pistonaşe radiale şi distribuitor rotativ este deservită de doua unitaţi
electronice de comandă(una pentru pompa şi una pentru motor). Turaţia
motorului va fi reglată printr-o comandă adaptată duratei de acţionare a
actuatorului (supapa electromagnetică de presiune ridicată).
8.4 Reglare avansului la începutul injecţiei
În cazul unui început de injecţie constant şi in condiţiile cresterii
turaţiei, se măreşte unghiul de rotaţie al arborelui cotit între inceputul
injecţiei si începutul arderii, astfel încat inţierea arderii nu mai are loc în
momentul optim(raportat la poziţia pistonului motor).o ardere economică şi
o putere maximă a motorului Diesel pot fi obţinute doar în cazul începutului
arderii într-un moment bine definit de o anumită poziţie relativă a arborelui
cotit.
Dispozitivul de modificare a avansului la începutul refulării este acţionat
hidraulic, fiind montat în partea inferioară a corpului pompei de injecţie cu
pistonaşe radiale şi distribuitor rotativ,transversal faţă de axa longitudinală a
pompei de injecţie.
102
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Fig.8.4.1 Dispozitivul de modificare a avansului la începutul refulării
Inelul cu camei interioare (1) este in legatură prin intermediul unui
bolţ sferic cu gaură ,perpendicular practicat în pistonul dispozitivului de
avans (2), astfel încat, mişcarea axiala a pistonului dispozitivului de avans
este transformată în mişcare de rotaţie a inelului camei interioare. În centrul
pistonului dispozitivului de avans este montat un sertar de reglare (3), care
are rolul de a deschide sau de a inchide orificiile de comanda prelucrate în
piston. În acelaşi sens al axaei pistonului este montat un piston de comanda
hidraulic(8), care impune poziţia de obţinut pentru sertaraşul de comandă
(3). Perpendicular faţă de poziţia axei variatorului hidraulic de avans (paralel
cu axa longitudinală a pompei de injecţie ) se află supapa electromagnetică a
variatorului de avans hidraulic. Aceasta are rolul de a influenţa presiunea
combustibilului ce acţioneaza asupra pistonului de lucru,ţinând cont de
103
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
impulsurile de comandă primite de la unitatea electronică de
comanda a pompei de injecţie.
8.4.1.Gestiunea sistemului de injecţie cu ajutorul reglării electronice Diesel (EDC)
Reglarea electronică Diesel EDC a sistemului de injecţie cu pompă de
injecţie cu pistonaşe radiale şi distribuitor rotativ se inpart în trei blocuri
distincte:
-senzorii şi indicatorii valorilor de obţinut,
-de temperatură:
-în cadrul instalaţiei de răcire
-în canalul de admisie al motorului
-în instalaţia de ungere a motorului
-în pompa de injecţie
Fig 8.4.2 Senzorul de temperatura
-de turaţie a arborelui cotit; poziţia pistonului cilindrului motor este importanţă primordială pentru obţinera unui punct de început al
104
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
injecţiei optime. Turaţia motorului oferă informaţia asupra numărului de rotaţii al arborelui cotit efectuate în unitatea de timp, în cazul cel mai des întalnit acesta fiind minutul
.
Fig 8.4.3 Senzorul de turaţie
-unghiului de rotaţie : pe axul de antrenare al pompei de
injecţie este montata fix o roată de semnal foarte fin danturată. Aceasta pe
circumferintă distribuie echidistant ,goluri de o anumită mărime bine
definite, al caror număr corespunde numărului de cilindri ai motorului.
Dinţii şi golurile vor fi testate de către un sensor de unghi de rotaţie
Fig 8.4.4 Senzorul pentru unghi rotaţie
105
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
-de miscare a acului pulverizatorului în cadrul
sistemelor de injecţie cu reglare electronică al avansului la injecţie este
necesară includerea în sistem a unui sensor de mişcarea a acului
pulverizatorului. Acesta determină momentul de început al injecţiei pe bază
deplasării acului pulverizatorului.semnalul generat de către senzorul de
mişcare al acului pilverizatorului este prelucrat de catre unitatea electronică
de comandă a motorului.
Fig 8.4.5 Senzorul de mişcare a pulverizatorului
-debitmtrul de aer –varianta cu film cald debitmetrul de aer cu film
cald (HFM) funcţioneaza ca un sensor de sarcina termică. Acesta este
montat între filtrul de aer al motorului şi agregatul de supraalimentare
(turbosuflanta-in majoritatea cazurilor) şi oferă ca şi informaţie debitul de
aer aspirat de către motor [Kg/h]
106
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
-poziţia pedalei de acceleraţie în contradicîie cu
pompele de injecţie convenţionale (VE,PE),la pompele de injecţie gestionate
electronic, dorinta de accelerare a conducatorului auto nu mai este transmisă
pompei de injecţie prin intermediul unui lanţ cinematic sau prin intermediul
unui cablu flexibil, ci ,prin intermediul unui sensor de poziţie a pedalei de
acceleraţie adusă la cunoştinţă unitaţii electronice de comandă a
motorului(cunoscută şi ca pedala de aceleraţie electronică).
-presiunea de supraalimentare Sezorul presiunii de
supraalimentare este cuplat pneumatic cu conducta de admisie şi măsoară
presiunea absolută din conducta de admisie a motorului în limitele 0.5…3
bari.
8.5.Sisteme de injecţie cu acumulare de presiune de tip
Common Rail
8.5.1 Constructie si functionare
Sistemul de injecţie Diesel cu acumulator de presiune de tip common
rail, destinat motoarelor Diesel moderne cu injecţie directă oferă un potenţial
mult ridicat de flexibilitate la adaptarea acestuia la motorul Diesel
comparative cu cel al sistemelor de injecţie convenţionale:
-un domeniu de aplicativitate foarte întins (de la motoarele Diesel
pentru autoutilitare şi automobile, puterii specifice de până la 30 kw/cil, şi
de la camioane de tonaj ridicat până la aplicaţii navale şi de tracţiune pe cale
ferată, cu puteri de până la 200kw/cil);
-presiune de injecţie ridicată până la circa 1400bar (1650 bar estimate
pentru CR-2)si posibilitatea obţinerii unui inceput de injecţie variabil;
107
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
-posibilitatea de utilizare a injecţiei pilot, a injecţiei principale
şi a post injecţiei controlate;
-presiunea de injecţie adaptată optim la regimul de funcţionare al
motorului.
8.5.2 Funcţiile sistemului
În cazul sistemelor de injecţie cu acumulatori de presiune de tip common-
rail funcţia de ridicare a presiunii şi injecţia combustibilului sunt
decuplate.Presiunea de injecţie este obţinută în mod independent de turaţia
motorului şi de cantitatea de combustibil injectata, aceasta fiind disponibilă
pentru injecţie, la valoarea necesară,în acumulatorul de combustibil a
sistemului (rail).Cantitatea de combustibil necesară a fi injectată este
solicitată de către conducatorul auto, unitatea electronică de comandă
determinând momentul de inceput al injecţiei si valoarea presiunii de
injecţie, pe baza informaţiilor obţinute din câmpul caracteristic memorat de
acesta.
Unitatea electronică de comanda şi secţiunea senzorială cuprinde:
-unitatea electronică de comandă (ECU):
-senzorul de turaţie a arborelui cotit;
-senzorul de turaţie a arborelui cu came;
-senzorul poziţiei pedalei de acceleraţie;
-senzorul presiunii combustibilului aflate in rampă;
-temperatura lichidului de răcire a motorului;
-senzorul debitului de aer aspirat de motor
108
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
8.5.3 Funcţiile de bază ale sistemului
Funcţiile de bază gestionează injecţia combustibilului în momentul
optim, în cantitatea optimă şi cu o presiune cât mai mare posibil
aplicabilă.Se asigură astfel o funcţionare economică lipsită de emisii
poluante şi un mers linistit al motorului.
8.5.4 Funcţiile suplimentare ale sistemului
Funcţiile de comanda şi reglare suplimentare sunt necesare pentru
reducerea emisiilor poluante, o reducere a consumului de combustibil, o
micşorare a nivelului sonor şi cresterea siguranţei în funcţionare şi a
confortului.Printre acestea se numără, spre exemplu:
-Recircularea gazelor de evacuare;
-reglarea presiunii de supraalimentare;
-reglarea vitezei de deplasare;
-imobilizarea antifurt electronică.
8.5.5.Procesul de injecţie în cazul sistemelor de alimentare cu
acumulator de presiune de tip common rail
Pentru a obţine un proces de injecţie ideal, procesului de injecţie
convenţional I se impun unele cerinţe suplimentare:
-Presiunea de injecţie şi cantitatea de combustibil trebuie să
realizeze valori adaptate fiecărui regim de funcţionare a motorului şi
independent una de cealaltă.
-cantitatea de cumbustibil injectata trebuie să fie reletiv mică la
începutul procesului de injecţie (pe durata intârzierii la aprindere, între
momentul de început al injecţiei şi momentul de început al arderii)]
109
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Cu ajutorul sistemului de injecţie common rail, existând
posibilitatea injecţiei pilot şi a postinjecţiei aceste cerinţe sunt
satisfacute.sistemul de injecţie cu accumulator de presiune tip common rail
este construit modular; pentru procesul de injecţie sunt responsabile
urmatoarele componente:
-injectoaele cu comanda electronică amplasate în chiulasa motorului
- acumulatorul de presiune ("Rail") şi,
- pompa de înaltă presiune.
-unitatea electronică de comandă,
- senzorul de turaţie a arborelui cotit,
- senzorul de turaţie a arborelui cu came.
Ca şi pompă de înaltă presiune, pentru aplicaţiile pe automobile este
disponibilă o pompă cu pistonaşe radiale. Presiunea necesară procesului de
injecţie este obţinută independent de procesul de injecţie. Turaţia pompei de
presiune ridicată este cuplată cu turaţia motorului printr-un raport constant
de transmitere. Datorită gradului mare de regularitate a debitării acestei
pompe, funcţionarea acesteia se desfaşoară cu variaţii foarte mici de cuplu
de antrenare, fară vârfuri ale acestuia, nesemnificative în comparaţie cu
sistemele de injecţie convenţionale.
Injectoarele, care sunt în legătură cu acumulatorul de presiune prin
intermediul unor conducte de injecţie foarte scurte, sunt constituite fiecare în
parte dintr-un pulverizator şi o supapă electromagnetică de presiune ridicată.
Unitatea electronică de comandă actionează prin impulsuri electrice supapa
electromagnetică de presiune ridicată, determinând astfel momentul de
îneput al injecţiei. Prin întreruperea curentului de acţionare se obţine
sfârşitul injecţiei. Cantitatea de combustibil injectată, la o anumită valoare a
presiunii combustibilului, este proportională cu timpul de menţinere a
110
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
alimentării cu curent a electromagnetului supapei de presiune, şi este
independentă de turaţia motorului sau a pompei de presiune (injecţie de
combustibil comandată pe bază de timp).
Timpii de acţionare, de durate foarte mici, se lasă obţinuti prin intermediul
unui circuit de putere de tensiune şi curenţi ridicaţi, şi totodată prin
construţia supapei electromagnetice de presiune.
Momentul de început al injecţiei este comandat pe baza informaţiei primite
de la sistemul incremental de tip unghi-timp al reglării electronice Diesel
EDC. Pentru aceasta sunt responsabili senzorii de turaţie a motorului şi cel
al axei cu came.
8.6 Injecţia pilot
Injecţia pilot poate fi realizată cu un avans de maxim 90°RAC faţă de
poziţia PMS a cilindrului respectiv. Ea constituie un avantaj major în
reducerea zgomotului. Se obţine prin alimentarea de scurtă durată a supapei
electromagnetice de comandă a injectorului, înaintea injecţiei principale.
Fig3.2 Imjectorul piezo-electric
111
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
8.6.1 Gestiunea sistemului de injecţie cu ajutorul reglării electronice
Diesel (EDC)
Blocurile constitutive ale sistemului
Reglare electronică Diesel EDC a sistemului de injecţie cu pompă de
injecţie cu pistonaşe radiale şi distribuitor rotativ se împarte în trei blocuri
distincte:
Senzorii şi indicatori ai valorilor de obţinut, pentru a oferi informaţii asupra
condiţiilor de funcţionare pentru obţinerea unui optim dorit. Aceştia traduc
diverse mărimi fizice în semnale electrice.
0 unitate electronică de comandă a motorului şi o unitate electronică de
comandă a pompei de injecţie, necesare pentru a prelucra informaţiile
primite de la senzori, după procese de calcul bazate legii matematice bine
definite (algoritmi de reglare) sub forma semnalelor electrice de ieşire.
Unităti de executiei (actuatori) pentru a traduce semnalele electrice de ieşire
ale unităţilor electronice de comandă în mărimi fizice (mecanice). Unităţile
electronice de comandă, gestionează actuatorii prin intermediul semnalelor
electrice de ieşire direct prin intermediul etajelor finale de putere integrate în
acestea sau oferă aceste semnale de comandă altor sisteme.
112
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Fig 8.6.1Blocurile constitutive ale sistemului Common Rail
8.6.2. Senzorii sistemului
Senzorii de temperatură
Senzorii de temperatură sunt utilizali în mai multe locuri în cadrul sistemului
de management electronic `al motorului Diesel:
-În cadrul instalaţiei de răcire a motorului, pentru a oferi o informaţie
asupra temperaturii acestuia;
-În canalul de admisie al motorului, pentru a oferi o informaţie asupra
temperaturii aerului aspirat de către motor;
-În instalaţia de ungere a motorului, pentru a oferi o informaţie asupra
temperaturii uleiului motorului;
-În pompa de injecţie, pentru a măsura temperatura combustibilului.
113
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Senzorii lucrează pe principiul modificării rezistenţei electrice odată
cu modificarea temperaturii.
Rezistenţa electrică are un coeficient de variaţie cu temperatura
negativ acesta fiind şi este parte a unui circuit de divizare a tensiunii care
este alimentat cu o tensiune constantă de 5V. Căderea de tensiune pe această
rezistenţă este citită cu ajutorul unui convertizor analog-digital (A/D) şi este
o măsură a temperaturii măsurate. În microprocesorul unităţii electronice de
comandă a motorului este memorată o linie caracteristică, care pentru fiecare
valoare a tensiunii măsurate oferă valoare temperaturii corespunzătoare .
Senzorul de turaţie a arborelui cotit
Poziţia pistonului cilindrului motor este de o importanţă primordială
pentru obţinerea unui punct de îneput al injecţiei optim. Turaţia motorului
oferă informaţia asupra numărului de rotaţii al arborelui cotit efectuate în
unitatea de timp, în cazul cel des întâlnit aceasta fiind minutul. Roata de
semnal incrementală oferă acest semnal. Principiul de funcţionare este cel
prezentat în cadrul sistemului DWS
Senzorul unghiului de rotaţie
Pe axul cu came al motorului este montată o roată de semnal cu (n +
1) dinţi, unde n reprezintă numărul de cilindri ai motorului. Dinţii şi golurile
vor fi tastate de către un senzor de unghi de rotaţie (similar VR). Rolul
acestuia este de a oferi informaţia despre poziţia pistonului şi a ordinii de
funcţionare a motorului (semnal de sincronizare).
Debitmetrul de aer - varianta "eu film cald"
Debitmetrul de aer "cu film cald" (HFM) funcţionează ca un senzor de
sarcină "termic". Acesta este montat între filtrul de aer al motorului şi
agregatul de supraalimentare (turbosuflantă - în majoritatea cazurilor) şi
114
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
oferă ca şi informaţie debitul de aer aspirat de către motor [kg/h]. Principiul
de funcţionare a fost prezentat în capitolul sistemului VR.
Senzorul poziţiei pedalei de acceleraţie
În contradicţie cu pompele de injecţie convenţionale (VE, PE), la
sistemele de injecţie gestionate electronic, dorinţa de accelerare a
conducătorului auto nu mai este transmisă la pompa de injectie prin
intermediul unei timonerii mecanice sau a unui cablu flexibil, ci, prin
intermediul unui senzor de pozitie a pedalei de acceleratie adusă la
cunoştinţa unităţii electronice de comandă a motorului (cunoscută şi ca
"pedală de acceleratie electronică"). În funcţie de poziţia pedalei de
acceleraţie, pe potenţiometrul acesteia ia naştere o tensiune electrică
măsurată. După o linie caracteristică, programabilă, poate fi determinată
pozitia pedalei de acceleratie pe baza acestei tensiuni măsurate.
Senzorul presiunii de supraalimentare
Senzorul presiunii de supraalimentare este cuplat pneumatic cu
conducta de admisie şi măsoară presiunea absolută din conducta de admisie
a motorului în limitele 0,5 ... 3 bar.
Senzorul este împărtit într-o celulă de măsurare a presiunii cu două elemente
senzoriale şi un spaţiu pentru circuitul de prelucrare a datelor. Elementele
active şi circuitul de prelucrare a datelor se află montate împreună pe un
substrat ceramic. Un element senzorial este compus dintro membrană sub
formă de clopot, care mărgineşte un volum de referinţă cu o anumită
presiune interioară. În funcţie de mărimea presiunii de supraalimentare,
115
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
membrană va fi mai mult sau mai puţin curbată. Pe această membrană sunt
amplasate rezistenţe "piezorezistive", a căror conductibilitate se modifică
sub influenţa încărcării mecanice. Elementele piezorezistive sunt legate într-
o punte, astfel încât, la modificarea curburii membranei echilibrul electric al
punţii se modifică. Tensiunea punţii este astfel o măsură a presiunii de
supraalimentare.
Circuitul electronic de al senzorului are rolul de a amplifica tensiunea punţii,
să compenseze influenţa temperaturii şi să alinieze curba caracteristică de
presiune. Mărimea de ieşire a circuitului de valorificare este transmisă
unităţii electronice de comandă a motorului. Cu ajutorul unei linii
caracteristice programabile existente în unitatea electronică de comandă a
motorului se calculeaA presiunea de supraalimentare pe baza tensiunii
măsurate.
9. Sisteme de injecţie de tip pompa injector
În cazul unitaţilor de injecţie tip pompă injector(pe scurt pompe
injector) pompa şi pulverizatorul fac un corp comun. Pentru fiecare cilindru
al motorului ese dispusa in chiulasa o pompa injector, care este antrenata, fie
direct, fie in mod indirect prin intermediul unui culbutor.de cate axul cu
came al motorului
116
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Fig.9.1 Pompă injector
Datorită eliminării conductei de injecţie din componenţa sistemului de
injecţie este posibilă realizarea unor presiuni mult ridicate (cca. 2000 bar) în
comparaţie cu sistemele de injecţie cu pompe de injecţie în line şi/sau cele
cu pompe de injecţie cu distribuitor rotativ. Datorită acestei presiuni de
injecţie ridicate şi a reglării electronice a câmpului de început al injecţiei şi a
duratei injecţiei (implicit şi a cantităţii injectate), este posibilă o reducere
substanţială a emisiilor poluante a motorului Diesel.
Concepte diverse de reglare permit îndeplinirea diferitelor funcţii
suplimentare de către acest sistem.
9.1Sistemul de injecţie pompă-conductă-injector UP
Sistemul de injecţie pompă-conductă-injector UP lucrează pe acelaşi
principiu ca şi sistemul UI. Acesta este un sistem de injecţie modular, de
înaltă presiune. Diferenţa faţă de sistemul pompă injector este includerea în
sistem a conductei de injecţie de lungime redusă. Sistemul de injecţie
117
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
pompă-conductă injector se compune din câte o imitate de injecţie (formată
dintr-o pompă unitară, o conductă de injecţie şi un injector) pentru fiecare
cilindru al motorului, care este antrenată de către arborele cu came al
motorului. 0 conductă de injecţie, de lungime mica şi adaptată sistemului
face legătura dintre pompa de injecţie şi injector.
9.2Funcţionare şi construcţie
Datorita poziţiei de amplasare, în chiulasa motorului antrenarea
pompei injector se poate realiză prin doua metode, în funcţie de poziţia de
asezare a arborelui cu came:
-cand arborele se gaseşte amplasat în blocul cilindrilor se foloseşte
soluţia cu tachet şi tija înpingatoare ,soluţie care prezinta dezavantajele unui
lanţ cinematic lung.
-cand arborele de distribuţie se afla plasat în chiulasa motorului
acţionarea se face direct prin intermediul unui culbutor
118
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Fig9.2.Amplasarea pompei injector şi actionarea acesteia
Principiul de funcţionare care sta la baza pompei injector este unul
relativ simplu .Pe porţiunea de inactivita e a camei 1, sub acţiunea arcului de
rapel 3,pistonul 2 al pompei injector se deplaseaza spre un punct mort
superior creând o depresine sub el.Bobina supapei electromagnetice 9 va fi
alimentata cu un current electric la comanda unitaţii Diesei de control(EDC)
iar campul electromagnetic creat va deplasa acul supapei10, permiţând
motorinei să intre prin conducta de admisie7 în volumul supapei 6 şi mai
departe în volumul pistonului 4. Când cama intra pe porţiuea activa incepe
cursa de comprimare a motorinei . În timpul acestei curse motorina este
trimisă prin canale până in volumul de sub acul injectorului .O a treia fază
este cea de înaltă presiune si de injecţie propriuzisă, când presiunea
combustibilului creste peste 2200 bari şi acul pulverizatorului 11 se ridică
119
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
iniţiând astfel injecţia care dureaza până în momentul în care presiunea
scade şi cursa de comprimare a pistonaşului este terminată
Fig 9.3.Fazele de lucru ale pompei injector
De remarcat este faptul ca metoda anuleaza complet traectul de înltă presiune eliminându-se astfel efectul lor perturbator. Firma Cummins a realizat o instalaţie de alimentare cu pompă injector cu un sistem original de dozare şi a înlocuit conductele cu canale realizate direct în blocul şi chiulasa motorului
120
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Fig 9.4 Metoda Cummins
Concluzii
121
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
- Calculul pieselor mecanismului bielă-manivelă se bazează pe
relaţiile din rezistenţa materialelor şi organelor de maşini. Majoritatea
pieselor motoarelor de automobile şi tractoare lucrează în condiţii variabile
de sarcină şi turaţie, de aceea calculele se execută la rezistenţa statică,prin
acţionarea forţei maxime şi rezistentei la oboseală şi uzură datorită sarcinilor
variabile.
- Coeficientul de siguranţă (n) se calculează pentru fiecare piesă
ţinând cont de: coeficientul concentrării de tensiuni (β); tensiunile locale,
provocate de modificările formei (orifcii, filet etc.) piesei; coeficientul (ε),
care ţine cont de dimensiunile piesei; coeficientul stării suprafeţei (γ);
caracteristica materialului (ψ).
- La funcţionarea motorului, pereţii cilindrului sunt supuşi solicitărilor
mecanice datorită forţei de presiune a gazelor, forţei normale, provocate de
piston şi solicitărilor termice datorită căderii de temperatură.
- În timpul funcţionarii motorului pistonul este supus solicitarilor
mecanice şi termice. Calculul pistonului constă în verificarea la rezistenţă a
părţilor componente şi determinarea jocurilor termice de montaj.
- Calculul segmenţilor urmareşte să stabilească forma segrnentului în
stare liberă şi mărimea rostului, astfel incât, prin strângere pe cilindru,
segmentul să dezvolte o repartiţie de presiune determinat.
- Biela este solicitată de forţa de presiune a gazelor la comprimare şi
flambaj; forţa de inerţie a grupului piston solicită biela la întindere şi
comprimare.
122
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
- Sarcinile aplicate sunt variabile după mărime şi sens, de
aceea condiţia fundamentala a bielei: să posede o rezistenţa mecanica
superioara.
- Datorita maximei siguranţe, care trebuie asigurată bielei, calculele se
fac pentru fiecare din parţile componente.
- Fusurile paliere sunt supuse la torsiune şi încovoiere. Deoarece ele
au lăţimi mici, momentele încovoietoare sunt reduse, motiv pentru care
calculul se face numai la torsiune.
- Motorul cu ardere internă cuprinde în ansamblul său o instalaţie de
ungere, care asigura ungerea suprafeţelor pieselor aflate în mişcare relativă
pentru a diminua frecarea, respectiv uzura; răcirea suprafeţelor şi pieselor
solicitate termic; protecţia împotriva coroziunii. curăţarea suprafeţelor în
mişcare relativa de eventualele patricule metalice sau alte depuneri.
- La funcţionarea motorului, uleiul din instalaţia de ungere este supus
solicitarilor termice (T=100...300°C) şi mecanice (p=50...200 MPa),
contaminat permanent cu gaze şi combustibil, oxidat intensiv de concentraţia
mare de oxigen, îşi pierde capacitatea de onctuozitate şi parţial continutul de
aditivi.
- La M.A.C. problema răcirii cere o analiza riguroasa a câtorva
aspecte deosebite. Admitând o temperatură mai ridicată a chiulasei, se
măreşte temperatura aerului, se uşureaza autoaprinderea şi se micsorează
pierderile prin răcire, sporind economicitatea motorului. Totodată se reduce
rigiditatea funcţionarii, micşorându-se gradientul de creştere a presiunii în
timpul arderii. Creşterea temperaturii chiulasei în anumite limite nu
influenţează hotarator scaderea coeficientului de umplere, avantajele
amintite mai sus fiind preponderente.
123
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
BIBLIOGRAFIA
Ghe. Bobescu, Editura Tehnica, 1998,Motoare pentru automobile si tractoare, Volumul 1,
Radu Ghe. Alexandru, 1988 Calculul si constructia instalatiilor auxiliare ale autovehiculelor Abaitencei Dan, 1981 Motoare pentru autovehicule,
Ghe. Bobescu, Editura Tehnica, 1996 Motoare pentru automobile si tractoare, Volumul II,
Ghe. Bobescu, Editura Tehnica, 2000 Motoare pentru automobile si tractoare, Volumul III,
Dan Abaitencei, Editura Didactica si pedagogica Bucuresti, 1975 Motoare pentru automobile
124
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
Colectia revistelor : Automotive Engineering
Motor Technisce Zeitschrift
Internet
Cuprins
Noţiuni introductive 1
2. Studiu de nivel 4
2. Calculul termic al motorului cu aprindere prin comprimare 5
2.1.Parametrii iniţiali 5
2.2.Parametrii procesului de schimbare a gazelor: 6
2.3.Parametrii procesului de comprimare 7
2.4.Parametrii procesului de ardere 8
2.5.Parametrii procesului de destindere 10
2.6.Parametrii principali ai motorului 10
2.7.Dimensiunile fundamentale ale motorului 11
125
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV PROIECT DE DIPLOMĂ FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
2.8.Diagrama indicată
12
2.9.Caracteristica externă 13
3.Calculul cinematic si dinamic al motorului 15
3.1.Cinematica mecanismului biela-manivelă 15
4.Calculul principalelor piese din mecanismul motor si din mecanismul de
distribuţie 26
Blocul motor si chiulasa 264.1.Date de intrare 284.2. Calculul cilindrului motorului: 28