16. CONTRUCŢIA ŞI CALCULUL INSTALAŢIILOR DE ALIMENTARE ALE MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ

16.1 Calculul instalaţiilor de alimentare ale motoarelor cu aprindere prin scânteie cu carburator

Formarea amestecului prin carburaţie presupune pulverizarea, vaporizarea şi amestecarea benzinei cu aerul în exteriorul cilindrilor motorului.

- Pulverizarea combustibilului este determinată în primul rând de parametrii geometrici şi funcţionali ai carburatorului.

- Vaporizarea începe în camera de amestec, continuă pe tot traseul de admisie şi în cilindrul motorului până în momentul apariţiei scânteii.

- Amestecarea intimă a vaporilor de benzină cu aerul, distribuţia uniformă a acestora, depind hotărâtor de arhitectura traseului de admisie, de mişcările organizate şi turbulente ale amestecului, în timpul comprimării. Omogenizarea cât mai bună a amestecului vapori de combustibil-aer este însă frânată de raportul volumelor componente (benzină complet vaporizată/aer = 1/50).

16.1.1 Regimurile de funcţionare ale motorului pentru automobile

Infinitatea de regimuri de funcţionare ale motorului poate fi convenţional împărţită în următoarele clase:

1. Regimul de pornire ( ? = 0,2…0,6);2. Regimul de mers în gol încet ( ? = 0,6…0,8);3. Regimul sarcinilor medii ( ? = 0,9…1,1);4. Regimul sarcinilor mari şi maxime ( ? = 0,8…0,9);5. Regimul acceleraţiilor bruşte.Caracteristică tuturor acestor regimuri de funcţionare este formarea calitativă a amestecului.

Cantitatea aerului aspirat şi viteza unghiulară a clapetei de acceleraţie determină valoarea coeficientului de exces de aer - ?.

16.1.2 Principii de proiectare

Proiectarea instalaţiei de alimentare a unui motor cu aprindere prin scânteie trebuie să pornească de la funcţiile de bază ale acesteia:

a) păstrarea, filtrarea şi debitarea combustibilului;b) filtrarea aerului şi amortizarea zgomotului indus la curgerea acestuia;c) pregătirea amestecului carburat de calitatea concordantă cu regimul de funcţionare a motorului.În particular, carburatorului îi revin următoarele funcţii:1. Funcţia de dozare a benzinei şi aerului în raport cu turaţia şi sarcina motorului;2. Funcţia de pulverizare, vaporizare şi parţial, amestecarea vaporilor de combustibil cu aerul;3. Asigurarea pornirii sigure a motorului chiar în condiţii climatice dificile;4. Funcţia de reglare a dozajului în concordanţă cu starea tehnică a motorului şi cu parametrii

climatici (presiune, temperatură, umiditate).Criteriile de proiectare ale instalaţiei de alimentare prin carburaţie pot fi sintetizate prin descrierea

conceptului de "carburator ideal".Carburatorul care asigură caracteristicile de reglare optime (din punct de vedere dinamic,

economic şi ecologic) la toate regimurile de funcţionare ale motorului, inclusiv cele nestaţionare, se numeşte "carburator ideal". Funcţionarea carburatorului ideal este caracterizată de caracteristicile de turaţie şi sarcină ale acestuia ce se pot stabili pornind de la analiza caracteristicilor de reglaj ale motorului funcţie de compoziţia amestecului.

Pentru obţinerea caracteristicii de turaţie la sarcină totală a carburatorului este necesar un set de caracteristici de reglaj la cel puţin trei turaţii:

- turaţia minimă de funcţionare;- turaţia de moment maxim;- turaţia nominală.În figurile 16.1. şi 16.2. se prezintă caracteristicile de reglaj funcţie de consumul orar, respectiv de

compoziţia amestecului, la sarcină totală.

270

( = max , - unghiul de deschidere a clapetei de acceleraţie), pentru cele trei turaţii. Amestecurile pentru care se obţine puterea maximă se numesc "amestecuri de putere" (caracterizate de lp) iar cele pentru care se obţine economicitatea maximă se numesc "amestecuri de economicitate" (caracterizate de le).

Transpunând valorile ?p, ?e ca funcţii 1 se obţine caracteristica de

turaţie la sarcină totală a carburatorului (figura 16.3).Domeniul cuprins între ?p = f(n) şi ?e = f(n) caracterizează calitatea amestecului carburant la orice

turaţie de funcţionare şi la sarcină maximă.În figura 16.4. se prezintă limitele de variaţie ale calităţii amestecului carburant funcţie de sarcina

motorului. Cum un motor trebuie să funcţioneze în condiţii de economicitate, rezultă că în domeniul sarcinilor medii (în care acesta funcţionează în majoritatea timpului de exploatare) - trebuie să i se furnizeze amestecuri apropiate de curba 1, de economicitate maximă, iar în domeniul sarcinilor mari - când motorului i se cere puterea maximă - să i se furnizeze amestecuri apropiate de curba 2 de putere maximă. În domeniul sarcinilor mici sunt necesare de asemenea amestecuri bogate.

O variaţie ?=f() de forma 3 satisface criteriile expuse mai sus şi este caracteristică carburatorului ideal.

16.1.3 Proiectarea unor elemente ale instalaţiei de alimentare

a) Proiectarea pompelor de alimentare cu carburantPompele de alimentare au rolul de a aspira combustibilul din rezervor şi de a-l furniza sistemului

de formare a amestecului (în particular carburatorului).Acţionarea mecanică a pompei de alimentare se face de la arborele de distribuţie al motorului.Debitul pompei de alimentare trebuie să fie 4…10 ori mai mare decât debitul maxim necesar

funcţionării motorului pentru a asigura:- amorsarea rapidă a instalaţiei;- necesarul de combustibil la aceelerări bruşte;- eliminarea bulelor de gaze din circuit;- debit corespunzător chiar la uzuri importante ale elementelor pompei.În instalaţiile de alimentare sunt utilizate cu predilecţie următoarele tipuri de pompe de alimentare:

Fig.16.1.Caracteristica de reglaj funcţie de consumul orarFig.16.2.Caracteristica de reglaj funcţie de compoziţia amestecului

271

- pompe cu membrană;- pompe cu piston;- pompe rotative cu palete radiale;- pompe electromagnetice.Dimensionarea pompelor cu membrană În figura 16.5. este reprezentată schema unei pompe cu membrană.Notaţiile au următoarele semnificaţii:1-membrana; 2-corpul pompei; 3-tija de acţionare a membranei; 4-arcul central al pompei; 5-

capacul cu supapa de aspiraţie "SA" şi supapa de refulare "SR"; 6-amortizorul pulsaţiilor de presiune; 7-sistem de fixare a tijei pe membrană; 8-pârghia de acţionare a membranei; 9-excentricul de pe arborele de distribuţie.

Pompa cu membrană trebuie să asigure un debit de 3-5 ori mai mare decât debitul maxim necesar motorului la funcţionarea în regim nominal la sarcină totală.

Volumul combustibilului aspirat şi refulat de pompă în timpul unei curse Sp a pompei se aproximează prin volumul a două trunchiuri de con de înălţime Sp/2 ca în figura 16.5. în care: da- diametrul armăturii de fixare a tijei de membrană; dp - diametrul membranei pompei.

Se poate deci scrie:

2 (16.1)

sau:

3 (16.2)

Notând 4 rezultă în continuare:

Fig.16.4.Limitele de variaţie ale calităţii amestecului funcţie de sarcinăFig.16.3.Caracteristica de turaţie la sarcină totală a carburatorului

Fig.16.5.Pompa de combustibil cu membrană

272

5 (16.3)

unde: 6 -statistic, pentru construcţiile actuale.

Ţinând seama de coeficientul de debit al pompei 7, se obţine volumul real de combustibil refulat de pompă la o cursă completă a membranei:

8 (16.4)

Notând cu C consumul orar de combustibil al motorului la regim nominal şi sarcină totală, cu ? numărul de timpi ai motorului şi cu nn turaţia nominală a motorului, debitul de combustibil consumat pe ciclu va fi:

9 (16.5)

Dacă ?c este densitatea combustibilului, volumul acestuia consumat pe ciclu va fi:

10 (16.6)

Egalând 16.6. cu 16.4. se obţine relaţia de dimensionare a diametrului membranei pompei:

11 (16.7)

Pentru proiectarea efectivă a sistemului de alimentare prin adoptarea unei pompe cu membrană existente la un motor nou se porneşte de la relaţia (figura 16.5):

12 (16.8)

Din relaţiile (16.8) se pot corela dimensiunile constructive ale sistemului de acţionare al pompei cu membrană.

În relaţia 16.7. nn=2.nc (nc - turaţia arborelui de distribuţie). Se recomandă ca raportul lp/lc să ia valori în intervalul (0,6…0,7).

Proiectarea dimensională a pompelor de alimentare cu piston Sunt utilizate mai puţin la motoarele cu aprindere prin scânteie fiind în schimb folosite pe larg la

motoarele cu aprindere prin comprimare.Diametrul pistonului pompei dp şi cursa acestuia Sp sunt elementele geometrice principale ale

calculului de dimensionare funcţională.Construite în două variante constructive (fig.16.7. şi 16.8.) pompele cu piston pot fi:- cu simple efect (acţiune);- cu dublu efect.Indiferent de varianta constructivă, pompa cu piston trebuie să asigure un debit de (6…8) ori mai

mare decât debitul motorului la regim nominal. Unele firme constructoare impun amplificări ale debitului de până la 30 ori faţă de cerinţele motorului la regim nominal şi sarcină totală.

La pompa cu simplu efect (fig.16.6.) partea principală a dozei de combustibil este refulată în timpul cursei descendente a pistonului; în cursa ascendentă a pistonului cea mai mare parte a debitului ce trece prin supapa de refulare "SR" ajunge în volumul de sub piston.

În cursa ascendentă este refulat deci numai volumul corespunzător volumului tijei pistonului.Se poate deci scrie:

13 (16.9)

273

unde: dp - diametrul pistonului;Sp - cursa pistonului;dt - diametrul tijei pistonului;?v - randamentul pompei.

Volumul de combustibil consumat pe ciclu de funcţionare este:

14 (16.10)

Din (16.9) şi (16.10) rezultă:

15 (16.11)

În cazul pompei cu dublu efect, volumul refulat la o cursă dublă a pistonului este:

16

(16.12)Din (16.12) şi (16.10) se obţine:

17 sau

18 (16.13)

Se recomandă următoarele valori:?v = 0,93…0,96;Sp/dp = 0,25…0,65.

Valori uzuale în cazul motoarelor de medie cilindree: Sp = 8 [mm]; dp = 22 [mm].Dimensionarea pompei cu palete radiale Schema de calcul pentru acest tip de pompă (cu aspiraţie exterioară şi simplă acţiune) este

prezentată în figura 16.8. Notaţiile din fig. au următoarele semnificaţii:

D - diametrul statorului pompei;d - grosimea paletei;e - excentricitatea pompei;?p - viteza unghiulară a rotorului;Vt - viteza tangenţială a paletei la raza r măsurată faţă de centrul rotorului O1.

Debitul elementar antrenat de suprafaţa elementară a paletei are forma:

19 (16.14)

În relaţia (16.14) B este lăţimea paletei (sau lăţimea interioară a statorului pompei) iar dS este suprafaţa elementară a paletei.

Fig.16.7 Pompa de alimentare cu dublu efectFig.16.6.Pompa de alimentare cu simplu efect

Fig.16.8. Schema de calcul a pompei de alimentare cu palete radiale

274

Ţinând seama de relaţia 20, (16.14) devine:

21 (16.15)

Integrând:

22 (16.16)

Dacă pompa are z palete şi se ţine seamă de grosimea paletelor şi de randamentul pompei ?v

(16.16) devine:

23 (16.17)

Pompa trebuie să asigure un debit de (3-5) ori mai mare decât consumul orar al motorului astfel încât:

24 (16.18)

sau

25 (16.19)

Din relaţia (16.19) se poate obţine valoarea parametrului necesar calculului de proiectare.Se recomandă pentru pompele cu palete radiale:

26

b) Proiectarea carburatorului

275

În figura 16.9. se prezintă schema unui carburator monocorp, vertical, inversat. Semnificaţiile notaţiilor sunt:1-clapeta dispozitivului de pornire; 2-orificii de aer pentru sărăcirea amestecului; 3-supapă; 4-canal

pentru accesul benzinei în dispozitivul de mers în gol încet; 5-pistonul pompei de acceleraţie; 6-resort; 7,14,15,16- sistem pârghii pentru acţionarea pompei de acceleraţie; 8-supapă alimentare cameră economizor; 9-economizor cu comanda pneumatică; 10-membrană economizor; 11-resort; 12-canal de combustibil; 13-tub de comandă pneumatică a economizorului; 18-jiclor economizor; 19-clapeta de acceleraţie; 20-orificiul acces emulsie aer-benzină prin dispozitivul de mers în gol încet; 21-supapă de control a debitului de emulsie aer-combustibil; 22-orificiu de progresiune; 23-tubul emulsor al dispozitivului principal de dozare; 24-puţul tubului emulsor; 25-difuzor; 26-pulverizatorul dispozitivului principal de dozare; 27-canal acces emulsie aer-benzină; 28-jiclorul de benzină al pompei de acceleraţie; 29-jiclorul de aer al dispozitivului de mers în gol încet; 30-jiclorul dispozitivului principal de dozare; 31-canal acces benzină; 32-jiclorul de benzină al dispozitivului de mers în gol încet; 33-supapă; 34-jiclorul de aer al dispozitivului principal de dozare; 35-jiclor de aer; 36- plutitor.Alegerea diametrului secţiunii de intrare (d) în motor a amestecului aer-vapori de benzină (practic diametrul interior al flanşei de montaj pe colector a carburatorului) este o primă problemă a dimensionării sistemului de alimentare prin carburaţie. Pentru carburatoarele monocorp firma Solex indică următoarele relaţii:

27 - pentru motoarele cu patru cilindri;

28 - pentru motoarele cu şase cilindri;

29 - pentru motoarele cu opt cilindri.

În relaţiile de mai sus Vt este cilindreea totală a motorului iar nn turaţia nominală a acestuia.Dimensionarea difuzorului Difuzorul carburatorului este un ajutaj convergent-divergent în a cărui secţiune minimă

depresiunea aerului admis spre cilindri motorului atinge valoarea capabilă să asigure aspiraţia benzinei din camera de nivel constant; viteza aerului la trecerea prin difuzor trebuie să determine pulverizarea fină a jetului de benzină.

Depresiunea aerului în difuzor (?pd) este diferenţa dintre presiunea mediului ambiant po şi presiunea statică din difuzor pd:

Fig.16.9. Schema de principiu a carburatorului

a) b)Fig.16.10. a) Dependenţa depresiunii din difuzor (?pd) de turaţia motorului;

b) Dimensiunile difuzorului

276

30 (16.20)

Depresiunea (?pd) depinde de turaţie (fig.16.10,a).La turaţii nominale de peste 3200 rot/min depresiunea în difuzor ajunge la 1500 mm coloană H2O.

Statistic, depresiunea din difuzor are valori cuprinse între 1200…2000 mm coloană H2O. ( 1 mm H2O = 9,80665 Pa). Viteza aerului în difuzor wad se determină cu ajutorul ecuaţiei lui Bernoulli. Scriind ecuaţia Bernoulli la intrarea în difuzor (secţiunea O-O) şi în secţiunea minimă a acestuia (secţiunea d-d), în ipotezele incompresibilităţii aerului şi a diferenţei neglijabile de nivel în lungul difuzorului se obţine:

31 (16.21)

Se admite că în secţiunea O-O, 32, deci:

33 (16.22)

Înlocuind 34 şi notând 35 se obţine:

(16.23)

În relaţiile de mai sus:w= 0,85 - coeficientul pierderilor de viteză în difuzor;r0 = 1,29 [kg/m3] - densitatea aerului la 00C şi 760 mm Hg;

Viteza aerului în difuzor se poate determina şi cu ajutorul relaţiei:

36 (16.24)

care provine din expresia vitezei la curgerea aerului printr-un ajutaj convergent-divergent.Pentru carburatoarele existente wad=80…170 [m/s]37Debitul masic al aerului ce trece prin difuzor se determină cu ecuaţia continuităţii:

38 (16.25)

unde:?d - coeficient de contracţie la curgerea prin ajutaj;Sd - suprafaţa secţiunii minime a difuzorului.

Înlocuind (16.23) în (16.25) şi notând ?d=?d.w39- coeficientul de debit al difuzorului, rezultă:

40 (16.26)

Dacă se ţine seamă de compresibilitatea aerului (prin factorul c) se poate scrie expresia debitului de aer corectată:

41 (16.27)

Dacă se introduce în ecuaţia (16.26) densitatea aerului în difuzor 42în

locul densităţii r0 rezultă expresia aceluiaşi debit corectat Cad.

Fig. 16.11 Determinarea valorilor ?dFig. 16.12. Carburator cu difuzoare multiple

277

Coeficientul de debit ?d depinde de mărimile geometrice ale difuzorului dar mai ales de depresiunea din difuzor:

43 (16.28)

Valorile ?d şi c pot fi citite din nomograma (16.11).Presupunând că admisia amestecului aer-combustibil în cilindri motorului se face strict pe durata

corespunzătoare la 1800 RAC, rezultă că la motoarele cu numărul de cilindri mai mare ca patru admisia amestecului carburant se interferează la câte doi cilindri (consecutivi în ordinea de aprindere). Deci prin difuzorul carburatorului va trebui să treacă (pe durata corespunzătoare la 180o RAC) un debit de aer mai mare decât cel necesar unui singur cilindru. Se introduce în acest scop coeficientul de corecţie c care are următoarele valori:

- c=1 pentru i=1…4 (i numărul de cilindri);- c=1,15 pentru i=5;- c=1,3 pentru i=6;- c=1,6 pentru i=8;

Debitul masic de aer care intră într-un cilindru în timpul admisiei (pe 180o RAC) este:

44 (16.29)

Dacă ţinem seamă de interferenţa alimentării la motoarele cu i > 4:

45 (16.30)

Pentru a determina diametrul secţiunii minime a difuzorului se egalează (16.27) cu (16.30), rezultând:

46 (16.31)

unde z este numărul camerelor de amestec ale carburatorului:Alegerea dimensiunilor difuzorului se poate face utilizând indicaţiile din figura 16.10,b.Pentru obţinerea unei pulverizări fine a benzinei şi la turaţii mai scăzute decât turaţia nominală,

fără a folosi un difuzor puternic strangulat, care ar mări rezistenţele gazodinamice la turaţii ridicate, se utilizează difuzoare multiple (fig.16.12) formate din două sau trei difuzoare concentrice. Difuzorul central cu cea mai mică secţiune de trecere se mai numeşte şi centrator.

În secţiunea minimă a centratorului viteza de curgere a aerului va fi mai mare cu 20% iar depresiunea cu 50%; prin secţiunea dintre difuzoare trece un debit de 66-83% din debitul total.

Dimensionarea jiclorului de combustibil Schema de calcul este prezentată în figura 16.13. Scriind ecuaţia lui Bernoulli pentru secţiunile O-

O şi j-j, rezultă:

47 (16.32)

sau:

Fig.16.13. Schema de calcul a jiclorului de combustibilFig.16.14.Determinarea valorii coeficientului ?j

278

48 (16.33)

unde: ?c = 750 [Kg/m3] - densitatea benzinei;? - coeficientul care ia în considerare pierderile prin frecarea cu pereţii şi distribuţia

neuniformă a vitezei în secţiunea de curgere.

Considerând w0 » 0 şi notând 49 din 16.33 se obţine expresia vitezei benzinei la

curgerea prin jiclor:

50 (16.34)

Depresiunea (pj-pd) care asigură curgerea benzinei trebuie să fie capabilă să ridice coloana de benzină în tubul pulverizator pentru a o deversa spre camera de amestec învingând în acelaţi timp tensiunea superficială care se opune curgerii benzinei; tensiunea superficială poate fi asimilată ca valoare convenţională cu presiunea dată la o coloană de benzină de înălţime hs. Se poate astfel scrie:

51 (16.35)

sau:

52 (16.36)

Rezultă:

53 (16.37)

Înlocuind (16.37) în (16.34) se obţine:

54 (16.38)

Notând 55, se obţine:

56 (16.39)

Viteza benzinei la curgerea prin jiclor are valori de (3…5) m/s fiind de 25…30 ori mai mică decât viteza aerului la curgerea acestuia prin difuzor.

Debitul masic al benzinei prin jiclor poate fi scris sub forma:

57 (16.40)

unde: ?j - coeficient de contracţie al orificiului jicloruluiSj = p.dj

2/4 - suprafaţa orificiului jiclorului.Introducând (16.39) în (16.40) rezultă:

58 (16.41)

în care: 59 - coeficientul de debit al jiclorului (se poate citi valoarea funcţie de ?pd din

figura 16.41; A este forma din stânga figurii).

Valorile uzuale ale mărimilor ?h şi hs sunt: 60

Se consideră că întreaga cantitate de combustibil adică consumul orar de benzină C trece în totalitate prin jiclor (ipoteză acoperitoare).

Dacă i este numărul de cilindri ai motorului Cj = 4.C/i, deoarece fiecare cilindru este alimentat

numai în cursa de admisie, ţinând seama că 61 rezultă din (16.41):

62 (16.42)

Pentru predimensionare se poate folosi relaţia empirică:

63 (16.43)

279

Dimensionarea elementelor dispozitivului principal de dozare cu frânare pneumatică a combustibilului şi tub emulsor

Schema de calcul este prezentată în figura 16.15.Nivelele corespunzătoare înălţimilor h1 şi h2 corespund orificiilor din tubul emulsor.Într-o primă etapă a funcţionării dispozitivului nivelul combustibilului h variază în intervalul (0,h1)

sau 0<h<h1. Nu există (în această etapă) comunicare între aerul din exterior şi interiorul puţului tubului emulsor 4.

Jiclorul principal se află sub influenţa diferenţei de presiune pd=po-pd. Considerând regimul de curgere al benzinei staţionar, debitul prin jiclorul 1 este egal cu debitul de benzină prin toate orificiile practicate în tubul emulsor. Scriind ecuaţia de conservare a debitului:

64 (16.44)

Împărţind ambii membrii ai relaţiei (16.44) 65cu atunci:

66 (16.45)

În relaţiile (16.44) şi (16.45):?j, ?t - coeficientul de debit al jiclorului principal de combustibil, respectiv al orificiilor practicate în

tubul emulsor.Sjc, St - secţiunea orificiului jiclorului principal, respectiv suma secţiunilor orificiilor prac ticate

în tubul emulsor.Din (16.45) rezultă în continuare:

67 (16.46)

Pentru 0<h<h1, debitul de benzină prin jiclorul principal poate fi scris (conform relaţiei (16.41)):

68 (16.47)

Într-o a doua etapă de funcţionare nivelul combustibilului este între primele două orizonturi (h1<h<h2). Orificiile corespunzătoare primului orizont sunt deschise; în tubul puţului emulsor presiunea aerului p0 se află în relaţia pd<pE<p0 cu pE şi pd.

Diferenţa de presiune pe=p0-pE determină o suplimentare a debitului aerului ce va forma o emulsie aer-benzină deversată prin pulverizator spre camera de amestec.

Curgerea prin jiclorul principal se va realiza sub acţiunea diferenţei de presiune (p0 -pE <p0 -pd adică ?pE < ?pd.

Jiclorul de benzină al dispozitivului va debita mai puţină benzină decât cel similar al carburatorului elementar; se asigură astfel o creştere frânată a debitului benzinei odată cu creşterea sarcinii motorului.

Ţinând seama de consideraţiile de mai sus, scriind bilanţul debitelor fluidelor (aer şi benzină) care intră (ies) din puţul tubului emulsor, se poate afirma că debitul de combustibil însumat cu debitul de aer este egal cu debitul de emulsie:

Cc+Ca=CE (16.48)Explicitând fiecare termen:

Fig.16.15. Schemă pentru dimensionarea sistemului principal de dozare 1- jiclorul principal de combustibil; 2- tubul emulsor; 3- puţul tubului emulsor

280

69 (16.49)

În relaţia (16.49):?t - coeficientul de debit al orificiilor de pe primul orizont al tubului emulsor;St1 - suprafaţa orificiilor primului orizont;?p - coeficientul de debit al pulverizatorului;Sp - suprafaţa găurii pulverizatorului;?E - densitatea emulsiei aer-benzină.

Pornind de la relaţia (16.48)(16.50)

sau:

70 (16.51)

sau

71 (16.52)

Rezultă:

72 (16.53)

Funcţionarea în regim de creştere frânată a cantităţii de benzină din amestec este caracteristică dispozitivului. Tubul emulsor este astfel prevăzut cu orificii dispuse pe trei sau patru nivele.

Coeficientul de exces de aer al amestecului realizat de acest dispozitiv are forma:

73 (16.54)

În expresia de la numitor, debitului de aer prin difuzor i-a fost adăugat şi debitul de aer ce pătrunde "pentru frânare" prin jiclorul de aer.

Adoptând legea de variaţie a coeficientului de exces de aer (funcţie de sarcina motorului, de exemplu) relaţia (16.54) se foloseşte pentru dimensionarea elementelor dispozitivului.

În figura 16.16 sunt prezentate forme constructive de jicloare.Dimensionarea plutitorului Scopul calcului de dimensionare este cel al determinării volumului plutitorului care se găseşte

imersat în benzină. Schema de calcul este prezentată în figura (16.17) unde: q1 - greutatea cuiului (supapei) obturator; q2 - greutatea pârghiei; q3 - greutatea plutitorului; q4 - greutatea volumului de combustibil dislocuit de plutitor; q5 - forţa dată de presiunea benzinei refulate de pompa ce acţionează pe cuiul obturator. Această forţă se determină cu relaţia:

Fig.16.16.Forme constructive ale jicloarelor de combustibilFig.16.17. Schema de calcul a volumului plutitorului

281

74 (16.55)

unde: d - diametrul orificiului de exces a benzinei;pc -presiunea benzinei refulate de pompă cu valori între (0,14…0,25).105 Pa.

Scriind ecuaţia de momente în punctul A:

75 (16.56)

de unde:

76 (16.57)

Volumul plutitorului care se găseşte cufundat în combustibil este:

77 (16.58)

unde: ?c - densitatea benzinei.Se recomandă ca Vpc să prezinte 3/4 din volumul total al plutitorului; Secţiunea plutitorului în planul

nivelului de combustibil din camera de volum constant trebuie să fie cât mai mare pentru obţinerea unei sensibilităţi mai accentuate.

Recomandări privind plasarea camerei de nivel constant şi a clapetei de acceleraţie Ansamblul cameră de nivel constant-pulverizator se montează paralel cu direcţia de înaintare a

autovehiculului (fig.16.18); la accelerare, din cauza inerţiei, combustibilul exercită o presiune suplimentarp asupra jiclorului, îmbogăţeşte pentru scurt timp amestecul şi măreşte dinamicitatea autovehiculului.

Un avantaj asemănător se obţine la deplasarea pe rampă. Cu camera de nivel constant plasată spre direcţia de înaintare se obţine sărăcirea amestecului în pantă sau la decelerare.

Clapeta de acceleraţie se plasează cu axa paralelă cu axa longitudinală a motorului pentru a nu perturba alimentarea identică a cilindrilor cu amestec proaspăt (fig.16.19).

În figura 16.19 este exemplificat grafic regimul de curgere a amestecului pentru două poziţii distincte ale axului clapetei de acceleraţie.

16.1.4 Carburatoare cu comandă electronică. Principii de proiectare

Rolul esenţial al unui carburator este acela de a asigura formarea amestecului aer-combustibil, iar dozajul acestuia este precizat de raportul debitelor celor două fluide. Modificarea acestui raport se obţine în mod firesc prin variaţia unuia din aceste debite. Din acest punct de vedere, sistemele moderne de carburatoare cu comandă electronică pot fi grupate în două mari clase:

a) Carburatoare cu corecţia dozajului prin controlul debitului de aer realizabil prin:- variaţia poziţiei clapetei superioare(BOSCH-PIERBURG);- variaţia secţiunii jiclorului de aer (HONDA, CARTER, HITACHI, NISSAN, FUJI).b) Carburatoare care asigură corecţia dozajului prin controul debitului de combustibil utilizând:- modulator de vid (G.M., FORD);- supape electromagnetice (G.M., FORD. SOLEX, WEBER, AMC);- prin variaţia presiunii în camera de nivel constant (FORD).

282

O soluţie caracteristică primei clase este cea dezvoltată de PIERBURG-BOSCH. Sistemul, denumit ECOTRONIC (fig.16.20) a fost iniţiat în ideea păstrării avantajelor de bază ale carburatorului clasic (construcţie simplă, bună adaptabilitate la motor, siguranţă în funcţionare) completate cu altele ce decurg din utilizarea sistemului electronic de comandă. Construcţia asigură în mod special o îmbunătăţire a funcţionării motorului la regimuri tranzitorii. Astfel, comanda electronică realizează:

- îmbogăţirea dozajului în regim de pornire sau de încărcare;- îmbogăţirea amestecului în regim de accelerare;- stabilirea funcţionării la mersul în gol;- întreruperea alimentării la mersul în gol forţat şi la oprirea motorului.Formarea amestecurilor în regimurile staţionare de funcţionare ale motorului cald este asigurată

de structura clasică a carburatorului.Schema principială este prezentată în figura 16.20.Prin intermediul elementelor de execuţie, utilizând semnalele captate de senzorii de temperatură,

turaţie, poziţie şi presiune a aerului înconjurător, blocul electronic realizează reglarea funcţionării în "buclă închisă". Un microprocesor pe 8 biţi, memoria program (ROM) şi cea operaţională (RAM), împreună cu două convertoare (unul analog-digital la intrare şi altul digital-analog la ieşire) sunt elementele principale ale blocului electronic de reglare. Funcţia de reglare, la funcţionarea motorului în regimurile tranzitorii menţionate, se realizează prin compararea continuă a valorilor curente ale parametrilor de reglaj cu cele din câmpurile de caracteristici ridicate pe standul de probă la funcţionarea optimizată a motorului.

Oprirea alimentării cu combustibil la regimul de mers în gol forţat se realizează prin închiderea completă a clapetei de acceleraţie. Orificiile amestecului de mers în gol se află deasupra clapetei de acceleraţie în domeniul presiunii atmosferice, ceea ce face ca sistemul de mers în gol să fie scos complet din funcţiune. La scăderea turaţiei motorului sub o valoare prestabilită dispozitivul electropneumatic aduce clapeta de acceleraţie în poziţia de mers în gol, orificiul amestecului de mers în gol este pus în legătură cu depresiunea de sub clapeta de acceleraţie (din galeria de admisie) şi debitul de combustibil este restabilit.

Fig.16.18. Plasarea camerei de nivel constant pe motor şi autovehicul

Fig.16.19. Plasarea clapetei de acceleraţie relativ la planul longitudinal al motorului

283

La turaţii superioare turaţiei de prag este acţionată supapa electromagnetică ce pune în legătură dispozitivul electropneumatic cu depresiunea din colectorul de admisie, astfel încât clapeta de acceleraţie este complet închisă.

Controlul funcţionării motorului la mersul în gol se realizează prin reglarea poziţiei clapetei de acceleraţie. Poziţia clapetei este modificată riguros prin intermediul unui dispozitiv electropneumatic prevăzut cu două supape electromagnetice pentru interconectarea presiunilor de acţionare (atmosferică şi depresiunea din colectorul de admisie).

Fig.16.20. Carburatorul PIERBURG-BOSCH 1-potenţiometru; 2-dispozitiv de reglaj poziţie clapetă; 3-clapetă pornire cu servomotor, 4-jiclor de aer pentru compensare la mersul în gol; 5-jiclor principal de

frânare; 6-jiclor pentru mersul în gol; 7-jiclor principal; 8-priză depresiune pentru comanda supapei de aer; 9-clapeta de acceleraţie; 10-traductor poziţie clapetă; 11-comutator pentru mersul în gol; 12-supape

electromagnetice; a-semnal comutator mers în gol; b-semnal poziţie unghiulară a clapetei de acceleraţie; c-pozi-ţionarea clapetei de acceleraţie dată de dispo-zitivul de reglaj; d-turaţie motor; e-semnal nivel

temperatură lichid răcire; I- bloc de prelucrarea informaţiilor; II- bloc electronic pentru mersul în gol forţat; III- bloc mers în gol; IV- bloc pentru comenzi pornire şi încălzire; V-bloc pentru regimul de accelerare; VI-

semnal ieşire comandă poziţie clapetă de acceleraţie; VII- semnal ieşire poziţie clapetă de pornire

284

La mersul în gol se compară turaţia motorului cu o valoare prestabilită rezidentă în memoria ROM. Din diferenţa celor două mărimi blocul de comandă emite semnalul ce conduce la modificarea (în sensul dorit) poziţiei clapetei de acceleraţie.

La accelerare, în funcţie de viteza de deschidere a clapetei de acceleraţie, se modifică şi poziţia clapetei superioare pentru asigurarea îmbogăţirii amestecului, promptitudinea poziţionării precise a clapetei permiţând o adaptare rapidă şi diferenţiată a calităţii amestecului în funcţie de parametrii funcţionali ai motorului.

Din aceeaşi clasă de carburatoare face parte şi construcţia firmei HONDA care, pentru realizarea dozajelor dorite, utilizează controlul debitului de aer din circuitul dispozitivului principal de dozare cu frânare pneumatică (fig.16.21).

Sistemul este compus dintr-un carburator dublu corp (1) care pe treapta I are un circuit principal şi un circuit de combustibil pentru mersul în gol (3), alimentat din camera de nivel constant (6). Aerul de

Fig. 16.21. Carburatorul HONDA

Fig.16.22. Carburatorul General Motors

285

frânare, necesar controlului excesului de aer, este asigurat printr-un sistem de reglare (11) prin circuitele (7) şi (8). Pe treapta a II-a a carburatorului se află circuitele de combustibil (4) şi (5). Circuitul (4) asigură, împreună cu circuitul de aer (9) controlul dozajului la funcţionare treptei a II-a a carburatorului. Circuitul principal (5) al treptei a II-a cuprinde un jiclor fix al aerului de frânare (10) ce comunică cu filtrul de aer. Dispozitivul de reglare (11) cuprinde trei supape pentru controlul debitului de aer şi un motor pas cu pas.

Blocul electronic (26), primeşte informaţii de la comutatorul lamelar (20) şi de la traductoarele sistemului (sonda Lambda, senzor al presiunii din colectorul de admisie, traductorul pentru temperatura lichidului de răcire, senzorul presiunii atmosferice, traductor de turaţie) şi transmite semnale de comandă motorului pas cu pas al dispozitivului de reglaj.

Reglarea calităţii amestecului se face în sistem buclă deschisă (la deschiderea maximă a clapetei carburatorului, în regim de deceleraţie şi la funcţionarea în gol a motorului) sau în sistem buclă închisă pentru funcţionarea motoruluiîn regimuri de sarcini parţiale.

O a doua clasă de carburatoare utilizează controlul electronic al valorii debitului de combustibil pentru a se asigura dozajul necesar fiecărui regim de funcţionare al motorului.

Modelele Dualjet, Quadrajet şi Varajet produse de G.M. au structura principială prezentată în fig.16.22. O supapă acţionată electromagnetic (1) controlează debitul de combustibil. Traductorul pentru sesizarea poziţiei clapetei de acceleraţie transmite spre blocul de comandă informaţii în legătură cu intenţia conducătorului auto.

Tija (2) acţionată de supapa electro-magnetică (1) variază debitul aerului din circuitul de mers în gol în timp ce tija (3) acţionează asupra parametrilor circuitului principal de dozare. Comanda unui amestec sărac determină o sărăcire a amestecului aer-combustibil în ambele circuite şi, invers, comanda specifică unui amestec bogat determină îmbogăţirea amestecului în amândouă circuitele. Limitele calităţii amestecului sunt fixate prin limitatoarele reglabile (4) şi (5). Frecvenţa de acţionare a supapei electro-magnetice este variabilă, tijele (2) şi (3) parcurgând o cursă completă între (4) şi (5) la fiecare impuls de comandă a supapei electromagnetice.

Principii de proiectare a carburatoarelor cu comandă electronică Obiectivele ce se stabilesc la proiectarea carburatoarelor comandate electronic sunt următoarele:a) asigurarea calităţii necesare amestecului aer-benzină la toate regimurile de funcţionare a

motorului;b) reducerea consumului de combustibil; c) reducerea nivelului emisiilor poluante;d) pornire sigură şi funcţionare stabilă a motorului la temperaturile întâlnite în utilizare;e) schimbarea rapidă a calităţii amestecului la funcţionarea motorului în regimuri tranzitorii;f) funcţionarea sigură a motorului în situaţiile de avarie provocate de defectarea componentelor

electronice.Soluţiile de proiectare specifice care permit atingerea acestor obiective vor fi comentate în cele ce

urmează cu exemplificare directă pe sistemul PIERBURG-BOSCH (fig.16.20). Servomotorul electric de pornire este un motor electric pas cu pas având un cuplu maxim de 7 [N.cm].

Sistemul asigură clapetei superioare un domeniu de reglaj unghiular cuprins în intervalul [0,900], cu viteza de 4,5 m/s şi o variaţie sinusoidală a cuplului ca funcţie de unghiul de rotaţie al clapetei. Precizia de poziţionare unghiulară permite variaţii de cel mult 0,06 din valoarea întregului interval de lucru.

Dispozitivul de reglare a poziţiei clapetei de acceleraţie la mersul în gol este de tip electropneumatic şi are următoarele caracteristici:

- viteză de reglare 25 m/s;- domeniu de reglare [0,18 mm];- modulaţia impulsului de comandă cu sistem adaptiv asigurând curse egale pentru fiecare impuls;- comandă efectivă cu două supape sincronizate;- traductor de poziţie potenţiometric cu caracteristică liniară pe domeniul de lucru;- eroarea de poziţionare 78± 0,3% din valoarea maximă a cursei.Potenţiometrul pentru poziţia clapetei de acceleraţie este realizat de potenţiometru rotativ cu arc

de revenire pentru compensarea jocului funcţional. Datele tehnice sumare sunt:- rezistenţă electrică maximă - 2 k;- curent maxim - 1 mA;- domeniu de măsurare - [0,900].

286

16.2 Instalaţii de alimentare cu injecţie de benzină

16.2.1 K-JETRONIC

Sistemul mecanic de injecţie a combustibilului realizează următoarele funcţii principale:- Măsurarea cantităţii de aer necesar admisiei;- Alimentarea cu combustibil;- Prepararea combustibilului; Funcţionarea sistemului este prezentată schematic în fig. 16.23.

Acumulatorde Combustibil

Filtrude Combustibil

Filtrude AER

ReglareAmestec

Distribuitorde Combustibil

Debitmetrude AER

InjectoareClapetade acceleraţie

Colector deadmisie

AER Combustibil

Camerade ardere

Fig.16.23. Sistemul mecanic de injecţie a combustibilului. Schema de principiu.

287

O pompă acţionată electric extrage combustibilul din rezervor, îl trimite către un acumulator, iar apoi, printr-un filtru fin, către unitatea de cântărire, care este o parte a dispozitivului de amestec sub presiune. Presiunea combustibilului este păstrată constantă în partea de reglare a presiunii din dispozitivul de distribuire, care trimite combustibilul către injectoare.

Injectoarele pulverizează carburantul în mod continuu în colectorul de admisie al motorului ( de unde şi numele sistemului (K=Kontinuierlich).

Elementele principale ale sistemului K de injecţie pot fi urmărite în fig.16.24.Descrierea părţilor componente

16.2.1.1Sistemul de alimentare cu combustibil.

16.2.1.1.1 Pompa electrică de alimentare cu combustibil.

Esta o pompă de tip multicelular cu role metalice cu un debit de câteva ori mai mare decât cantitatea maximă de carburant cerută de motor, iar surplusul este returnat fără presiune în rezervor de către regulatorul de presiune.

Presiunea realizată este de cca 0,47…0,5 MPa.(fig. 16.25)

16.2.1.1.2 Acumulatorul de combustibil fig.16.26.

Realizează următoarele funcţiuni:- Amortizor de zgomot al pompei de alimentare;

Fig.16.24. Elementele principale ale sistemului de injecţie de tip K-Jetronic 1- Rezervor de combustibil; 2- Pompa electrică de alimentare; 3-Acumulator de combustibil; 4- Filtru; 5-

Corector de presiune în faza de încălzire; 6- Injector; 7- Colector de admisie; 8- Injector de pornire la rece; 9- Regulator de amestec; 9a- Secţiunea de măsurare a combustibilu-lui; 9b- Sistem de reglarea presiunii;

10- Debitmetrul de aer; 10a- Talerul debitmetrului; 11- Electrovalvă; 12- Sonda; 13- Termocontact temporizat; 14- Sistem de aprindere; 15- Comanda aerului adiţional; 16- Comutatorul clapetei de

acceleraţie; 17- Releu de comandă; 18- Aparat de comandă; 19- Cheie de contact; 20- Acumulator

Fig.16.25. Secţiune prin pompa electrică de alimentare cu combustibil 1- admisie; 2- supapă de supra-presiune la admisie; 3- pompa cu role; 4- rotor; 5- supapa de refulare; 6- racord refulare. În secţiunea

transversală 1- secţiunea de admisie; 2- discul rotor; 3- role; 4- carcasa pompei; 5- refulareFig.16.26. Secţiune prin acumulatorul de combustibil 1-Camera resortului; 2-Resort; 3-Opritor; 4-Membrană; 5- Volum de acumulare; 6-Deflector; 7-Racord admisie; 8- Racord retur; a- gol; b- plin

288

- Întârzie stabilizarea presiunii în circuitul de alimentare la pornire, ceea ce garantează o poziţie neutră a pistonului de comandă;

- Păstrează un timp presiunea în sistem, după oprirea motorului, asigurând o pornire u[oară la cald, combustibilul fiind la dispoziţia instalaţiei de alimentare prin orificiul calibrat, la o presiune de cca. 0,47 MPa.

- Întărzie stabilizarea presiunii în circuitul de alimentare la pornire, ceea ce garantează o poziţie neutră a pistonului de comandă;

- Păstrează un timp presiunea în sistem, după oprirea motorului, asigurănd o pornire u[oară la cald, combus- tibilul fiind la dispoziţia instalaţiei de alimentare prin orificiul calibrat, la o presiune de cca. 0,47 MPa.

16.2.1.1.3 Filtrul de combustibil.

Fig.16.27. Filtrul de combustibil 1-element filtrant din hârtie; 2-reazem; 3- sită

Fig.16.28. Regulatorul de presiune 1- racordul presiunii de lucru; 2- garnitură; 3- retur la rezervor; 4- piston; 5- resort de reglarea presiunii; a- poziţia motorului oprit; b- poziţia de lucru

Fig.16.29. Injectorul :a- poziţia motorului oprit; b- poziţia de lucru; 1- corpul injectorului; 2- filtru ultrafin; 3- supapa pulverizatorului; 4- scaunul supapei.

Fig.16.30. Injectorul de pornire la rece (activat): 1- conexiune electrică; 2- Admisia de combusitbil, cu filtru fin; 3- Miezul magnetic cu supapa; 4- Înfăşurarea electrică; 5 - Duza de pulverizare;

289

În avalul elementului filtrant care este din hârtie, se află o sită ce reţine eventualele particule de hărtie ce se pot desprinde, deci, la montaj trebuie respectat sensul de curgere indicat pe carcasă.

16.2.1.1.4 Sistemul de reglare al presiunii.

Se află în carcasa dozator-distribuitorului de combustibil şi păstrează constantă presiunea la cca. 0,5 MPa în sistemul de alimentare.

Presiunea din instalaţie se află în echilibru cu arcul de rapel al pistonului regulatorului.

16.2.1.1.5 Injectorul.

Este plasat în colectorul de admisie în poarta supapei, fixarea sa fiind asigurată printr-o piesă din cauciuc, care realizează şi etanşeitatea. Injectorul este tarat la o presiune de autodeschidere de 0,33 MPa, neavănd nici o funcţie de dozaj. La deschiderea injectorului, supapa puverizatorului vibrează cu o frecvenţă relativ mare (audibilă), realizănd o bună pulverizare a carburantului chiar şi la debite foarte mici (la mers în

Fig.16.31. Termocontact temporizat 1- conexiune electrică; 2- Hexagon de străngere; 3- Lamelă bimetalică; 4- Înfăşurare de încălzire; 5- Contact.

Fig.16.32.Funcţionarea sistemului în faza de încălzire a motorului 1- Dozator; 1b- Partea de combustibil; 7- Injector; 15- Aer adiţional; 16- Corectorul de presiune

290

gol).

16.2.1.1.6 Injectorul de pornire la rece.

Prin pornire la rece se înţelege procesul de pierdere a unei părţi din amestecul carburant, prin condensarea combustibilului pe pereţii colectorului de admisie. Pentru a uşura pornirea motorului trebuie ca în momentul startului să se suplimenteze cantitatea de combustibil injectată. Durata de acţionare a supapei injectorului de start este stabilită de un termocontact temporizat, care sesizează şi urmăreşte temperatura motorului. Prin activarea injectorului, amestecul carburant se îmbogăţeşte, factorul ? devenind puţin sub 1.

16.2.1.1.7 Termocontactul temporizat.

291

Controlează durata de deschidere a injectorului de start sau întrerupe funcţionarea lui, cănd temperatura motorului a crescut suficient şi este montat astfel încăt să sesizeze temperatura motorului. Elementul principal îl constituie o lamelă bimetalică ce are la o extremitate un contact electric la masa motorului şi este încălzită de o rezistenţă electrică. La -200C se realizează contactul timp de cca. 8 sec. după care intervine temperatura motorului, contactul desfăcându-se.

16.2.1.2Faza de încălzire a motorului.

Îmbogăţirea amestecului, după pornirea motorului rece are loc prin corectorul de presiune, la valori ? <1 (uzual ? = 0,4), pănă cănd motorul atinge temperatura de regim normal.

Fig.16.33. Corectorul de presiune a- Motor rece; b- Motor în regim termic stabilizat;1- Membrană de comandă; 2- Retur; 3- Presiunea de comandă (din regulatorul de amestec); 4- Arcul

membranei; 5- Bimetal; 6- Înfăşurare de încălzire

Fig.16.34. Caracteristicile corectorului de presiune

Fig.16.35. Secţiune prin controlerul aerului adiţional1- Canalul prin care culisează diafragma; 2- Bimetal; 3- Înfăşurare de încălzireFig.16.36. Ilustrarea principiului unui debitmetru cu corp Hotant

292

16.2.1.2.1 Corectorul de presiune.

Presiunea de comandă are o valoare relativă de 0,05 MPa, cănd motorul este rece şi creşte continuu pentru a atinge cca. 0,37 MPa la sfârşitul fazei de încălzire. În starea rece a motorului, o lamelă bimetelică acţionează în sens opus acţiunii arcului supapei, determinănd o scădere a presiunii de comandă, lucru care se face prin încălzirea lamelei de pornirea motorului.

Datele corectorului de presiune în faza de încălzire a motorului sunt prezentate în figura 16.34.

16.2.1.2.2 Comanda aerului adiţional.

În timpul perioadei de încălzire, pierderile prin frecare, importante în starea rece a motorului, pot fi compensate printr-o îmbunătăţire a umplerii cilindrilor prin introducerea unei cantităţi de aer suplimentar. Aceasta se realizează prin comanda unei diafragme perforate mobile, situată într-o conductă montată în paralel pe clapeta de acceleraţie. Deschiderea diafragmei este controlată de o lamelă bimetalică, încălzită electric.

16.2.1.3Prepararea amestecului.

Calitatea amestecului se poate determina prin măsurarea cantităţii de combustibil căruia îi corespunde o cantitate de aer absorbit. Prepararea amestecului se face în regulatorul de amestec, care este compus dintr-un debitmetru de aer şi un distribuitor de carburant.

16.2.1.3.1 Determinarea cantităţii de aer absorbit.

Metoda utilizată pentru determinarea cantităţii de aer se bazează pe principiul corpurilor flotante: un platou circular se ridică într-un flux de aer de formă conică, pănă când forţa de apăsare a aerului, care se exercită pe faţa interioară a platoului, echilibrează greutatea acestuia. Astfel, poziţia platoului în curentul de aer permite determinarea debitului de aer, şi, prin urmare, cantitatea de combustibil necesară. Ridicarea platoului este proporţională cu debitul de aer:

79 (16.58)

unde: S - suprafaţa corespunzătoare unei ridicări h (vezi fig. 16.36);s - suprafaţa corespunzătoare platorului;

80, aproximativ constantă;

?p = căderea de presiune pe platou (cca.8…10 mm H2O);? = densitatea aerului.

Debitmetrul de aer este prezentat în figurile 16.37 şi 16.38. Platoul debitmetrului este fixat pe o pârghie ce se roteşte în jurul unui ax. Pentru compensarea greutăţii platoului şi a pârghiei este prevăzută o contragreutate (fig.16.37). Prin intermediul pârghiei, pistonul de comandă supus unei presiuni hidraulice (presiunea de comandă) transmite platoului o forţă opusă presiunii aerului. Cantitatea de aer aspirat prin vasul conic de măsură ridică platoul până când presiunea de împingere a aerului şi forţa pe piston ajung la echilibru.

În această poziţie de echilibru, care este funcţie de cantitatea de aer aspirat, pistonul de comandă se plasează într-o poziţie determinată în dozator-distribuitorul de carburant (fig.16.38).

Fig. 16.37. Secţiune prin debitmetrului sistemului a- poziţie de repaus; b- poziţie de lucru; 1- forma conică; 2- platou; 3- secţiune de descărcare; 4- şurub de reglaj al amestecului; 5- contragreutate; 6- ax; 7- pârghie; 8- opritor.

293

Secţiunea dreptunghiulară de trecere a fantei de comandă se plasează într-o poziţie bine determinată faţă de rampa orizontală de distribuţie, lăsând să treacă o cantitate de combustibil spre injectoare (fig.16.39). Lăţimea fantei este de 0,2 mm.

Datorită relaţiei lineare dintre debitmetru şi dozator -distribuitorul de carburant şi datorită pârghiei de acţionare asupra pistonului de comandă, care reuneşte aceste 2 părţi într-o singură unitate, se obţine o adaptare precisă şi stabilă pentru un coeficient de aer constant (?=1).

Corecţia într-un mod foarte precis a coeficientul ?, indispensabilă pentru a satisface prescripţiile asupra gazelor arse, este asigurată prin corectarea conicităţii incintei debitmetrului. Astfel, pentru adaptarea raportului aer/carburant la diferitele regimuri de funcţionare ale motorului (mers încet în gol, sarcini parţiale, plină sarcină), incinta debitmetrului prezintă secţiuni cu pante diferite (con în scară).

Unui profil mai evazat îi corespunde un amestec mai sărac, iar unde panta conului este mai pronunţată, platoul debitmetrului trebuie să se ridice mai mult, obţinându-se astfel, un amestec mai bogat.(fig. 16.37, fig. 16.38).

16.2.1.4Circuitul de comandă.

Circuitul de comandă este derivat din circuitul de alimentare prin jiclorul calibrat 4 şi este situat în dozator-distribuitorul de carburant. Corectorul de presiune livrează combustibilul prin racordul 3 la o presiune de cca. 0,05 MPa cănd motorul este rece până la o valoare de cca. 0,37 MPa, presiune care acţionează asupra pistonului de comandă prin jiclorul amortizor 2. Acest jiclor are un rol aparte; el amortizează mişcările oscilatorii ale pistonului debitmetrului, care apar datorită pulsaţiilor aerului în admisie la turaţii coborăte şi sarcini mari, şi, în acelaşi timp, el determină gradul de ridicare al platoului şi, ca urmare, îmbogăţirea temporară la acceleraţii.

16.2.1.5Regulatorul de presiune diferenţial.

Constituie o supapă cu membrană, şi este compus din două camere - una inferioară şi una superioară, separate printr-o membrană din oţel. Presiunea din camera inferioară este presiunea de alimentare cu o valoare relativă de cca. 0,47 MPa, iar în camera superioară are o valoare de cca. 0,46 MPa. Diferenţa de presiune rezultă datorită resortului care acţionează asupra membranei. Când cantitatea de combustibil, care trece în camera superioară prin fanta de comandă creşte, instantaneu creşte şi presiunea, membrana se deformează iar secţiunea de curgere a combustibilului către injector se măreşte, astfel că pe fanta de comandă se va stabili din nou o presiune diferenţială de 0,01 MPa. Cursa membranei este de căteva sutimi de mm.

16.2.2 KE-JETRONIC

Este un sistem de injecţie de benzină, derivat din sistemul K-JETRONIC cu funcţiuni obţinute mecanic-hidraulic, reglabile electronic pe baza datelor funcţio-nale preluate de la senzori, în vederea

Fig.16.38. Ilustrarea modului de reglaj a cantităţii de combustibil de către debitmetru1- Admisia de aer; 2- Presiunea de comandă; 3- Admisia de combustibil; 4- Către injectoare; 5- Piston de

comandă; 6- Fanta de comandă; 7- Secţiunea de măsurare a combustibilului 8- Debitmetrul

Fig.16.39. Vedere a pistonului de comandă. În medalion - fanta de comandăFig.16.40. Circuitul hidraulic de comandă1- Presiunea de comandă; 2- Jiclorul de amortizare; 3- Către corectorul de presiune la încălzire; 4- Jiclorul

calibrat; 5- Presiunea de alimentare; 6- Presiunea aerului

Fig.16.41. Regulatorul de presiune diferenţial1- Intrarea combustibilului; 2- Camera superioară; 3- Către injector; 4- Piston de comandă; 5- Rampa de

distribuţie; 6- Resortul membranei; 7- Membrana; 8- Camera inferioară

294

optimizării amestecului.Sistemul este prezentat în fig. 16.42, unde se recunosc multe din componentele folosite la

sistemul K-JETRONIC.

16.2.2.1Prelucrarea amestecului carburant.

Semnalele preluate de la diverşi senzori, cum ar fi: potenţiometrul pentru stabilirea poziţiei platoului debit-metrului, termocontactul temporizat, sonda de temperatură, sonda l, sunt prelucrate de un aparat electric pentru pregătirea amestecului şi vor fi influenţate următoarele funcţiuni: îmbogăţirea amestecului la pornire, după pornire, la acceleraţii, la suprasarcini, domeniul de turaţii, reglarea factorului de aer l, corecţie cu altitudinea.

Aceste semnale produc curenţii de comandă, care în final se vor însuma pentru activarea controlerului de presiune (fig.16.43).

O variaţie de curent în bobinele 6 ale controlerului de presiune duce la o variaţie de presiune pe intrările acestuia, ceea ce va conduce la o variaţie de presiune pe fantele pistonului de comandă, în final, rezultând modificarea cantităţii de combustibil de injectoare.

La diferitele regimuri de funcţionare ale motorului (pornire, mers în gol, acceleraţii, suprasarcini) se corectează necesităţile de combustibil în funcţie de abaterile de la valorile normale de funcţionare, care pot fi chiar prescrise în memoria unui microprocesor specializat.

16.2.3 L-JETRONIC

Este un sistem de injecţie de benzină comandat electronic, care acţionează în mod succesiv injectoarele cu acţionare electrică.

Schema principală de funcţionare este prezentată în figura 16.44.

Fig.16.42. Elementele principale ale sistemului de injecţie de tip KE-Jetronic1- Rezervor; 2- Pompa electrică de alimentare; 3- Acumulatorul de combustibil; 4- Filtrul; 5- Regulatorul de presiune; 6- Debitmetrul de aer; 6a- Platoul distribuitorului; 6b- Potenţiometru; 7- Dozator-distribuitorul de

combustibil; 7a- Piston de comandă; 7b- Fanta de comandă; 7c- Camera superioară; 7d- Camera inferioară; 8- Injector; 9- Colector de admisie; 10- Injectorul de start acţionat electric; 11- Termocontact

temporizat; 12- Clapeta de acceleraţie; 13- Comutatorul clapetei de acceleraţie; 14- Sonda l; 15- Sonda de temperatură; 16- Comanda aerului adiţional; 17- Controler de presiune electro-hidraulic; 18- Dispozitivul de

aprindere ; 19- Releul de comandă; 20- Aparatul electronic de comandă; 21- Cheie de contact; 22- Acumulator

295

16.2.3.1Sistemul de alimentare.

16.2.3.1.1 Pompa electrică de alimentare

De acelaşi tip ca la sistemul K, livrează combustibilul la o presiune de cca. 0,25 sau 0,3 MPa. Un circuit electric de siguranţă opreşte funcţionarea pompei la oprirea accidentală a motorului, cu sistemul de aprindere sub tensiune.

16.2.3.1.2 Regulatorul de presiune (fig.16.46)

Este cu membrană elastică şi culege presiunea de referinţă din colectorul de admisie, astfel că presiunea de alimentare este dependentă de presiunea din conducta de admisie. În acest mod se asigură o presiune constantă pe fiecare injector, independentă de poziţia clapetei de acceleraţie.

16.2.3.1.3 Rampa de distribuţie (fig.16.47.)

Are şi funcţia de acumulator de combustibil, cu un volum suficient de mare, astfel că presiunea combustibilului rămăne constantă la deschiderea unui injector. De asemenea, asigură un montaj uşor al injectoarelor.

16.2.3.1.4 Injectorul (fig.16.48)

Plasat în colectorul de admisie în poarta supapei, se deschide prin acţionare electrică, ventilul fiind atras în interiorul unui electromagnet. Deschiderea supapei are o cursă de cca. 0,1 mm. Timpul de acţionare sau de relaxare este de ordinul 1,0…1,5 ms.

Garniturile de etanşare, dintr-un cauciuc special conceput, izolează termic injectorul de motor, în vederea excluderii posibilităţilor de vaporizare a combustibilului în interiorul injectorului şi a formării bulelor de gaze.

16.2.3.1.5 Debitmetrul de aer (fig.16.49)

Este conceput pe principiul aripii volante. Fluxul de aer de admisie modifică poziţia unei clapete de măsură la un anumit unghi, convertit de către un potenţiometru într-o tensiune, care este prelucrată în unitatea de comandă.

O clapetă de compensaţie anulează efectul greutăţii clapetei de măsură, iar un traductor de temperatură urmăreşte modificările de densitate a aerului de admisie.

16.2.3.1.6 Injectorul de pornire la rece (fig.16.50)

Fig.16.43. Controlerul electromagnetic de presiune1- Intrare combustibil; 2- Jiclor; 3- Membrana de comandă; 4- Retur combustibil; 5- Pol magnetic; 6-

Înfăşurarea electrică; 7- Circuitul magnetic; 8- Magnet permanent; 9- {urub de reglaj; 10- Fluxul magnetic rezultant; 11- Piesa mobilă; 12- L1-L4 întrefier

296

Este acţionat electric şi este comandat de termocontactul temporizat. La acţionare, combustibilului i se imprimă o mişcare de rotaţie pentru o mai bună pulverizare.

16.2.3.1.7 Sonda de temperatură (fig.16.51)

Are ca element sensibil o plachetă semiconductoare, care are un coeficient negativ de variaţie a rezistivităţii cu temperatura (NTC). Valorile uzuale ale rezistenţei la 200C sunt cuprinse în gama 1…6 k, scăzănd la 200…300 la 800C.

16.2.3.1.8 Contactorul clapetei (fig.16.52)

Legat pe axul clapetei de acceleraţie sesizează două valori importante ale poziţiei clapetei: pentru mers în gol şi pentru sarcină (clapeta deschisă complet).

16.2.3.2Prelucrarea datelor

Momentul de injecţie, avansul la aprindere şi aprinderea sunt comandate de unitatea electronică centrală.

Durata de injecţie depinde în primul rănd de cantitatea de aer absorbit şi de turaţie. La temperaturi scăzute durata de injecţie este influenţată prin traductoarele de temperatură care sesizează temperatura motorului şi a aerului de admisie.

Comutatorul de plină sarcină, legat la clapetă, face posibil un amestec carburant la supraturaţii prin comanda de oprire a combustibilului, fixănd astfel o limită superioară a turaţiei. Diferenţa de presiune dintre presiunea combustibilului şi presiunea din colectorul de admisie fiind ţinută constantă la 0,25 sau 0,3 MPa, cantitatea de combustibil injectată depinde numai de durata de deschidere a injectoarelor. Se foloseşte o schemă de comutaţie paralel a injectoarelor pentru dimensionarea pierderilor la comutare.

16.2.4 LH-JETRONIC

Este un sistem electronic de injecţie derivat din sistemul L-JETRONIC, deosebirea principală constând în existenţa unui debitmetru de aer care funcţionează după principiul termoanemometriei. Un fir cald încălzit de un curent electric, îşi modifică rezistenţa când este răcit de fluxul de aer de admisie. Măsurarea în mod continuu a acestei rezistenţe oferă o indicaţie proporţională cu debitul aerului aspirat de motor. Rezultatul acestei măsurători este independent de densitatea aerului, dar, dependent de temperatură şi presiune - influenţe ce trebuie compensate pe cale electronică.

16.2.4.1Sistemul de alimentare cu combustibil (fig. 16.53).

16.2.4.2Principiul de funcţionare.

Informaţia asupra turaţiei este dată de instalaţia de aprindere prin blocul de comandă. Contactorul clapetei de acceleraţie furnizează două semnale corespunzătoare poziţiilor clapetei de acceleraţie la mers în gol, respectiv la sarcină plină, prin intermediul blocului de comandă aducându-se motorul într-o stare corectă de funcţionare, după diferite criterii de optimizare.

Combustibil

Pompa dealimentare

Filtru decombustibil

Senzori

Unitatea decomandă

Injectoare

Aer

Debitmetru de aer

Motor

Fig.16.44. Sistemul de injecţie de tip L, comandat electric.Schema principială de funcţionare

297

16.2.4.3Măsurarea cantităţii de aer absorbit de către motor.

Fluxul de aer de admisie trece printr-un tunel în care se află un fir încălzit electric, care este parte dintr-o punte de măsură (fig.16.54). Firul de platină, de cca. 70 mm diametru, este supraîncălzit, iar puntea de măsură va păstra temperatura constantă, la trecerea fluxului de aer, astfel că, urmărindu-se variaţia curentului de încălzire, se poate determina cantitatea de aer absorbit de motor.

Pentru a se înlătura influenţa temperaturii aerului, în puntea de măsură se introduce o termorezistenţă de compensare. Mai recent, firul cald a fost înlocuit cu o rezistenţă peliculară pe suport semiconductor, care are avantajul de a nu-şi modifica propietăţile la colmatarea sa, datorită impurităţilor antrenate de aerul de admisie.

16.2.4.4Determinarea cantităţii de combustibil.

Combustibilul este injectat în poarta supapei prin acţionarea injectoarelor, succesiv, către unul la fiecare ciclu motor. Diferenţa între presiunea combustibilului şi presiunea din colectorul de admisie este păstrată cons-tantă la valori de 0,25 sau 0,30 MPa, astfel încât cantitatea de combustibil injectată este dependentă doar de durata de deschidere a ventilului.

Unitatea centrală creează impulsuri de comandă pentru deschiderea inejectoarelor, a căror durată este dependentă de cantitatea de aer absorbită, de turaţia motorului, precum şi de alte mărimi de intrare furnizate de diferiţi senzori.

16.2.4.5Adaptarea motorului la diferitele stări de funcţionare.

Pentru fiecare regim de funcţionare: pornire la rece sau la cald, faza de încălzire, mers în gol, acceleraţii, suprasarcină, necesarul de combustibil se abate puternic de la condiţiile normale, aşa că este necesară corectarea amestecului.

De exemplu, pentru a obţine o turaţie de mers în gol joasă şi stabilă, controlerul 13 (fig.16.53) lasă să treacă o cantitate de aer mai mare sau mai mică, printr-un by-pass pe clapeta de acceleraţie, cantitate

Fig. 16.45. Elementele principale ale sistemului de injecţie tip L-Jetronic1- Rezervor; 2- Pompa electrică de alimentare; 3- Filtru de combustibil; 4- Conducta de distribuţie; 5-

Regulator de presiune; 6- Unitate electronică de comandă; 7- Injector; 8- Injector de pornire la rece; 9- Şurub pentru reglarea mersului în gol; 10- Contactorul clapetei de acceleraţie; 11- Clapeta de acceleraţie; 12- Debitmetrul; 13- Bloc de relee; 14- Sonda l; 15- Sonda de temperatură; 16- Termocontact temporizat; 17- Dispozitivul de aprindere; 18- Comanda aerului adiţional; 19- Reglajul amestecului la mers în gol; 20-

Acumulator; 21- Cheie contact

298

sesizată de debitmetru, care va comanda prin blocul de comandă modificarea corespunzătoare a duratelor de deschidere a injectoarelor, respectiv a cantităţii de combustibil injectate. Traductorul termic amplasat pe motor sesizează temperatura motorului şi comandă îmbogăţirea amestecului în faza de încălzire.

Pentru a obţine un consum de combustibil şi o emisie de noxe minime, se prelucrează electronic un câmp de date sarcină/turaţie şi se controlează raportul aer/combustibil.

16.2.5 MONO-JETRONIC

Constituie un sistem electronic de injecţie de benzină, care utilizează un singur injector electromagnetic situat într-o poziţie centrală în colectorul de admisie, înaintea clapetei de acceleraţie, cu pulverizare intermitentă. Distribuirea carburantului către fiecare cilindru se face prin amestec în colectorul de admisie, arhitectura colectorului jucând un rol important.

16.2.5.1Sistemul de alimentare cu combustibil (fig. 16.55).

Diferenţa dintre presiunea combustibilului şi presiunea colectorului de admisie este ţinută constantă pe injectorul de joasă presiune la o valoare de 0,1 MPa de către un sistem de reglare hidraulic.

16.2.5.2Injectorul (fig.16.56).

Pentru obţinerea unui amestec carburant cât mai omogen şi pentru o distribuţie uniformă a acestuia către fiecare cilindru în parte, injectorul este plasat în amonte de clapeta de acceleraţie în centrul fluxului de aer de admisie. Injectorul de joasă presiune, este prevăzut cu 6 orificii dispuse ordonat-înclinate, prin care combustibilul este pulverizat într-o formă conică. Unghiul de pulverizare al duzei are o astfel de deschidere, încât jetul de combustibil ia o formă de seceră între carcasă şi clapeta de acceleraţie.

16.2.5.3Funcţionare.

Diferiţi senzori detectează toate mărimile reale de funcţionare ale motorului şi transmit semnale către blocul electronic central. Instalaţia de aprindere furnizează semnale de turaţie. Odată cu deschiderea clapetei de acceleraţie, care urmăreşte poziţia pedalei de acceleraţie, se aduce motorul în punctul de funcţionare dorit. Necesarul de aer în acest punct este cunoscut prin poziţia clapetei, urmărită de un potenţiometru şi determină turaţia motorului.

Fig.16.46. Regulatorul de presiune 1- Admisia combustibilului; 2- Retur; 3- Placa supapei; 4- Scaunul supapei; 5- Membrană elastică; 6- Resort; 7- Către colectorul de admisie.

Fig. 16.47. Rampa de distribuţie a combustibilului 1- Admisie combustibil; 2- Rampa de distribuţie; 3- Către injectorul de start; 4- Regulator de presiune; 5- Retur; 6- Injector;

Fig.16.48. Injectorul electro-magnetic 1- Filtru; 2- Conexiune electrică; 3- Înfăşurare electrică; 4- Resort de închidere; 5- Miez magnetic; 6- Acul supapei; 7- Duză de pulverizare

Fig.16.49. Debitmetrul de aer1- Clapeta de acceleraţie; 2- Volum de compensare; 3- Unitate de comandă; 4- Filtru de aer; Ql- Cantitatea de aer la admisie.

299

Temperatura motorului are o influenţă importantă în necesarul de combustibil şi este detectată cu o sondă de temperatură, care generează un semnal către blocul central. Densitatea aerului este şi ea dependentă de temperatură şi de aceea, în colectorul de admisie, în preajma injectorului există un traductor de temperută a aerului absorbit, care compensează influenţa temperaturii.

În final, blocul central furnizează impulsuri de deschidere către injectoare, a căror durată este dependentă şi de tensiunea bateriei; de aceea se aplică corecţii ce ţin cont de tensiunea de lucru şi de schimbarea tipului de injector, pentru a păstra aceiaşi timpi de întârziere la deschidere (fig.16.57).

16.2.5.4Prelucrearea datelor.

Unitatea electronică de comandă prelucrează digital semnalele de intrare şi calculează durata de injecţie, cât şi sfârşitul injectării combustibilului. Ea cuprinde un microprocesor specializat, un program implementat într-o memorie, o memorie de date, un convertor Analog/Digital, un multiplexor de intrare, amplificatoare de intrare şi ieşire.

Unitatea determină o durată de injecţie de bază pornind de la unghiul de deschidere al clapetei de acceleraţie şi de la turaţie.

Fig.16.50. Injectorul de pornire la rece 1- Intrare combustibil; 2- Conexiune electrică; 3- Miez magnetic; 4- Înfăşurare magnetică; 5- Duză.Fig.16.51. Sonda de temperatură 1- Conexiune electrică; 2- Carcasă; 3- NTC.

Fig.16.52. Contactorul clapetei de acceleraţie1- Contactul de plină sarcină; 2- Cama contactorului; 3- Axul clapetei; 4- Contactul de mers în gol

300

Ea cuprinde într-o memorie o bază de date cu 15 unghiuri ale clapetei şi 15 puncte de turaţie. Aceste 225 de puncte de referinţă, memorate pentru ? = 1.0, vor corespunde tot atâtor durate de injecţie de bază. Microprocesorul are implementat un algoritm adaptiv, care va înregistra o abatere sigură de la valorile din baza de date, astfel, toleranţele individuale ale instalaţiei de injecţie sau ale motorului vor fi compensate.

16.2.6 MOTRONIC

Ansamblul Motronic reuneşte sistemul de injecţie elec-tronic (Jetronic), care controlează cantitatea de combustibil şi sistemul electronic de aprindere, care controlează tendinţa la autoaprindere. Ambele procese- aprinderea şi injecţia - asigură în mod egal calitatea arderii şi sunt controlate de un calculator, care realizează colective de criterii de optimizare a arderii.

Fig.16.53. Elementele principale ale sistemului de injecţie de tip LH1- Rezervor; 2- Pompa electrică de alimentare; 3- Filtru; 4- Rampa de distribuţie; 5- Regulator de

presiune;6- Unitate electronică de comandă; 7- Sonda l; 8- Injector; 9- Sonda de temperatură; 10- Clapeta de acceleraţie; 11- Contactorul clapetei; 12- Şurub de reglaj la mers în gol; 13- Controler de mers în gol; 14- Debitmetru cu fir cald; 15- Dispozitiv de aprindere; 16- Acumulator; 17- Cheie de contact; 18- Relee

301

Pe lângă acestea, sunt integrate următoarele funcţii:- Raportul exces de aer ? , cu o precomandă adaptivă;- Reglarea umplerii la mers în gol;- Limita maximă de turaţie, prin întreruperea alimentării- Recircularea gazelor arse;- Controlul cuplului motor în regimuri tranzitorii; iar opţional, următoarele:

Fig.16.54. Principiul de măsurare a debitului de aer prin metoda termoanemometriei

Fig.16.55. Elementele principale ale sistemului electronic de injecţie MONO-JETRONIC1- Rezervor; 2- Pompa electrică de alimentare; 3- Filtru; 4- Regulator de presiune; 5- Injector; 6- Sonda de

temperatura a aerului; 7- Blocul electronic de comandă; 8- Servomotorul clapetei de acceleraţie; 9- Potenţiometrul clapetei; 10- Sonda l; 11- Sonda de temperatură pe motor; 12- Dispozitiv de aprindere; 13-

Acumulator; 14- Cheie de contact;15- Releu

302

- Înclinarea autovehiculului;- Aparatură de securitate;- Starea conducătorului.

16.2.6.1Sistemul MOTRONIC (fig.16.58).

16.2.6.1.1 Pompa electrică de alimentare

Aceeaşi ca la sistemul L, refulează combustibilul la o presiune de 0,25 MPa. Un circuit electronic de supraveghere împiedică refularea combustibilului când aprinderea este sub tensiune şi motorul s-a oprit, de exemplu, în cazul unui accident.

16.2.6.1.2 Filtrul combustibil

Este cu hârtie cu o porozitate medie de 10 mm.

16.2.6.1.3 Rampa de distribuţie

Regulatorul de presiune şi injectoarele sunt aceleaşi ca la sistemul L. Injectoarele sunt legate în paralel şi funcţionează simultan - o dată la o turaţie arbore cotit, adică de două ori pe ciclu motor.

Când supapa de admisie este închisă, carburantul se acumulează în colectorul de admisie, fiind aspirat o dată cu fluxul de aer în camera de combustil, la deschiderea supapei.

16.2.6.1.4 Traductorul de turaţie (fig.16.59)

Este de tip inductiv şi este plasat în dreptul danturii coroanei volantului. Un ştift sau un orificiu poziţionat unghiular pe volantă va genera un impuls electric, care va fi utilizat de blocul central ca referinţă unghiulară pentru calcularea momentului aprinderii.

16.2.6.2Comanda electronică a aprinderii.

16.2.6.2.1 Comanda unghiului de avans.

Fig.16.56. Injectorul electromagnetic1- Conexiune electrică; 2- Înfăşurarea bobinei; 3- Conul supapei; 4- Orificiile înclinate ale duzei; 5- Intrarea

şi returul combustibilului

Fig.16.57.Diagrama impulsurilor de comandă livrate injectoarelor de către blocul de comandă, la un motor de 4 cilindri

303

În figura 16.60. este prezentată cartografia de aprindere, aşa cum este utilizată de către microprocesor, pentru asigurarea comenzii electronice a aprinderii. O astfel de reţea de caracteristici este determinată prin testări pe standul de încercări motoare, apoi este opti-mizată pe autovehicul după criterii date de consum, emisie de noxe şi confortul conducerii.

Acest câmp de date este introdus în memoria unui modul electronic, astfel încât unghiul de avans îşi va păstra evoluţia în mod constant toată perioada de serviciu a motorului.

Unghiul de avans este determinat de microprocesor între două aprinderi succesive, pornind de la informaţiile de cuplu şi de turaţie, transmise de traductoare, prin prelevarea valorii potrivite din cartografia memorată. Calculatorul corectează acestă valoare în funcţie de alţi parametri, cum ar fi temperatura motorului, a aerului de admisie şi poziţia clapetei de acceleraţie, în vederea obţinerii unei adaptări optimale a momentului aprinderii, acest lucru implicând alege-rea unor priorităţi. Astfel, reglajul aprinderii la mers în gol va fi orientat înspre o emisie de noxe scăzută, o turaţie joasă şi stabilă şi cu consum mic, pe când, la sarcini parţiale, consumul şi confortul conducerii sunt predominante. La sarcină plină, se va următii obţinerea unui cuplu maxim, evitând detonaţiile (fig.16.61). La apariţia detonaţiilor unghiul de avans scade (16.62).

Un comutator integrat permite adaptarea la diferite calităţi de combustibil într-o gamă de puteri ridicate, în fig.16.63, observându-se diferenţa la funcţionarea cu un supercarburant, respectiv cu o benzină ordinară.

16.2.6.2.2 Comanda unghiului de camă (Dwell).

Energia înmagazinată în câmpul magnetic al bobinei de inducţie se diminuează pentru un unghi de camă constant, pe măsură ce creşte numărul de aprinderi, ceea ce reduce tensiunea înaltă disponibilă. În scopul obţinerii performanţelor cerute de aprindere, limitând pierderile de energie la nivelul bobinei şi tranzistorului de ieşire, curentul primar trebuie să atingă o valoare bine definită în punctul de aprindere. Ca urmare, trebuie prevăzută modularea bateriei, lucru ce devine posibil având o cartografie a unghiului de camă, cum se poate vedea în fig. 16.64.

Fig.16.58. Elementele principale ale sistemului integral electronic de injecţie de tip MOTRONIC1- Rezervor; 2- Pompa electrică de alimentare; 3- Filtru; 4- Regulator de presiune; 5- Bloc de comandă;6- Bobina de inducţie; 7- Dispozitivul de înaltă tensiune; 8- Bujie; 9- Injector; 10- Clapeta de acceleraţie; 11- Contactorul clapetei; 12- Debitmetru de aer; 13- Sonda de tempera-tură aer; 14- Sonda l; 15- Sonda de temperatură motor; 16- Controler pentru mers în gol; 17- Traductor de turaţie; 18- Acumulator; 19- Cheie

contact; 20- Comutator climatic

304

16.2.6.3Dozajul carburantului.

16.2.6.3.1 Măsurarea debitului de aer de admisie.

Cantitatea de aer aspirat este un parametru exact, care defineşte starea de încărcare a motorului. Microprocesul determină nu numai unghiul de avans optim, plecând de la debitul de aer măsurat şi de la turaţia înregistrată, dar şi durata de injecţie corespunzătoare. Pentru că aerul trece prin debitmetru înainte de a ajunge în motor, semnalul de debitmetru precede umplerea efectivă cu aer a cilindrilor, ceea ce duce, în cazul variaţiilor de sarcină, la optimizarea amestecului în mod instantaneu. Debitmetrul poate fi de tipul celui cu aripă flotantă. Potenţiometrul legat pe axul voletului este astfel realizat din punct de vedere valoric încât reproduce o valoare liniară între volumul de aer aspirat şi tensiunea furnizată de cursor. Blocul de comandă nu prelucrează decât raportul tensiunilor dat de raportul rezistenţelor potenţiometrului, influenţa îmbătrânirii şi fluctuaţiile de temperatură nefăcându-se simţită în exploatarea de lungă durată.

16.2.6.3.2 Calculul duratei de injecţie

Calculatorul determină durata de injecţie plecând de la semnalele de debit de aer, turaţie şi de la factorii de corecţie, transmiţând un semnal pilot etajului final pentru modularea injecţiei.

Factorii de corecţie (fig.16.65) depind de condiţiile de serviciu şi influenţează calculul duratei minime de injecţie, care se stabileşte în scopul evitării formării de hidrocarburi nearse în fazele de evacuare. Valoarea duratei minime de injecţie este dependentă de temperatura motorului şi este necesar să fie independentă de eventua-lele salturi ale tensiunii debitmetrului (la trecerea peste denivelări accentuate), ceea ce ar duce la acceleraţii nepermise.

În figura 16.66 se prezintă schema logică a dozajului de combustibil.

Fig.16.60. Cartografia aprinderii

Fig.16.59. Traductorul de turaţie, cu marcaj de unghi1- Magnet permanent; 2- Carcasă; 3- Carcasa motorulu; 4- Piesă polară; 5- Înfăşurare; 6- Roată dinţată cu

marcaj de unghi

305

16.2.6.4Cartografia coeficientului (fig.16.67)

Este înregistrată electronic în circuitul numeric al blocului central. Câmpul de date este determinat experimental, apoi este optimizat pe vehicul în funcţie de criteriile date de consum, noxe emise, confortul conducerii.

În regim de plină sarcină, calculatorul modelează raportul aer/combustibil în toată plaja de turaţii la valoarea corespunzătoare cuplului maxim (? = 0,85…0,95) evitând apariţia detonaţiilor, prin intermediul unui traductor piezoelectric de vibraţii.

La sarcini parţiale, se adaptează ? la o valoare de consum şi emisii de noxe minime.

Fig.16.61. Domeniul de reglaj al avansului la aprindereFig.16.62. Ilustrarea modului de modificare a avansului

Fig.16.63.Cartografia aprinderii în funcţie de calitatea combustibilului

306

16.2.6.5Cartografia fazei de încălzire (fig.16.68)

307

Înlocuieşte îmbogăţirea clasică, care era dependentă de temperatura motorului. Acest câmp de date capătă importanţă în conceptul arderii amestecurilor sărace şi conduce la o reducere a consumului, mai ales pe trasee scurte, care impun dese regimuri de încălzire a motorului.

Se defineşte un factor de îmbogăţire în faza de încălzire a motorului (fig.16.69).

16.2.6.6Comanda aerului adiţional (fig.16.70)

Reduce fluxul de aer adiţional prin canalul care şuntează clapeta de acceleraţie, pe măsură ce creşte temperatura motorului.

16.2.6.7Funcţii suplimentare

- Limitarea regimului de supraturaţie (fig.16.71). Reglajul stabileşte o plajă de ± 80 rpm în jurul turaţiei maxim admisibile, prin suprimarea impulsurilor de injecţie.

Fig.16.64. Cartografia unghiului de camă

Fig.16.65. Calculul duratei de injecţie

308

- La scăderea turaţiei motorului sub 30 rpm se întrerupe curentul primar prin bobina de inducţie.- Pompa de alimentare nu poate funcţiona decât la pornirea motorului şi cu acesta în stare

normală de funcţionare. Ea va fi întreruptă la oprirea motorului cu circuitul de înaltă tensiune activat.- La decelerarea motorului se întrerup impulsurile de injecţie, obţinându-se o frână de motor

nepoluantă. Starea de decelerare este sesizată prin urmărirea unghiului de avans şi a poziţiei clapetei, cu o anumită temporizare.

- La motoarele supraalimentate se controlează presiunea de supraalimentare în vederea înlăturării detonaţiilor.

- Comanda electronică a cutiei de viteze.- Funcţia stop-start, opreşte complet motorul la mers în gol, pornindu-l automat când

pedala de acceleraţie atinge 1/3 din cursă.- Pedală electronică de acceleraţie.- Recircularea gazelor de eşapament.- Degazarea rezervorului prin absorbţia vaporilor de benzină în colectorul de admisie.- Suprimarea injecţiei la un număr de cilindri, la funcţionarea pe parţiale.

16.2.7 Reglarea factorului exces de aer ?

Prin factorul ? se modifică în mod continuu cantitatea de carburant injectat, în aşa fel încât este posibilă o ardere aproape completă a amestecului aer-car-burant. Acest amestec este caracterizat prin coeficientul ? :

81 (16.60)

- amestec bogat (lipsă aer);- amestec sărac (exces aer).Puterea, consumul, compoziţia gazelor arse ale unui motor depind foarte strâns de ? (fig.16.72).

Fig.16.66. Schema logică a dozajului de combustibil

309

În cazul utilizării benzinei, o combustie completă (? =1) are loc când raportul aer/benzină este de cca. 14/1.

16.2.7.1Construcţia sondei (fig.16.73)

Sonda este constituită dintr-un corp ceramic special - bioxid de zirconiu - ale cărui suprafeţe sunt acoperite de un strat subţire de platină, care formează cei doi electrozi, şi care, sunt permeabili la gaze. Totul este acoperit de un strat de ceramică poroasă pentru protecţie, formând partea care se plasează în fluxul de gaze de evacuare. Partea inferioară comunică cu atmosfera.

În figura 16.74.se prezintă o secţiune prin sonda ?.

16.2.7.2Funcţionare.

Cunoscându-se că emisiile de gaze arse conţin o componentă reziduală de oxigen, chiar dacă se foloseşte drept carburant un amestec bogat, semnalul generat de sonda l, care măsoară acest conţinut în oxigen, permite să se aprecieze calitatea arderii, prin determinarea compoziţiei amestecului.

Ceramica utilizată în construcţia sondei conduce ionii de oxigen începând de la temperaturi minimale de cca. 3000 C.

Fig.16.67. Cartografia coeficientului

Fig.16.68. Cartografia fazei de încălzire

Fig.16.69. Factorul de încălzireFig.16.70. Comanda aerului adiţional

Fig. 17.71 Limitarea regimului de supraturaţie

310

Când conţinutul în oxigen este diferit pe cele două părţi ale sondei, proprietăţile specifice ale materialului utilizat fac să apară pe electrozi un salt de tensiune în jurul valorii l = 1, (fig.16.75).

16.2.7.3Circuitul de reglare (fig.16.76)

Reglarea factorului de aer ? permite să se menţină foarte exact raportul aer/carburant la valoarea ? = 1.0, şi constituie o funcţie adaptivă, care, în principiu, poate completa orice sistem de comandă pe cale electronică a dozajului carburant. Pentru valoarea ?=1, s-a adoptat o tensiune de referinţă de 0,4 V, faţă de care unitatea centrală ia decizii asupra amestecului, de exemplu Ul>Uref = amestec bogat (fig.16.72). În acest caz nu se transmite nici un semnal către alte grupe funcţionale ale sistemului, debitul de injecţie se diminuează, iar amestecul carburant devine mai sărac.

Când amestecul se apropie de ?=1, Ul<Uref iar unitatea centrală livrează impulsuri de comandă către amplificatoarele finale. În timpul reglării, amestecul carburant variază continuu, într-o plajă de toleranţe foarte îngustă în jurul valorii ? =1,0.

16.2.7.4Funcţionarea la diferite regimuri ale motorului

- Pornirea la rece. Funcţionarea regulatorului l nu intervine, întrucât sonda nu dă semnale exploatabile, decât la temperaturi mai mari de 3500 C. Amestecul carburant este adaptat la o valoare medie a lui ?.

- Accelerări şi plină sarcină. Îmbogăţirea amestecului poate fi asigurată de regulator la accelerări, totuşi funcţionarea la regimuri de plină sarcină poate impune alegerea unui ?1; în ambele cazuri, debitul de combustibil poate fi controlat în funcţie de o valoare prereglată.

- Modificarea debitului. Reglarea ? funcţionează într-o plajă operaţională ? = 0,8…1,2 şi compensează perturbaţiile ce pot apare în mod normal în funcţionarea motorului - de exemplu -influenţa altitudinii, cu o precizie de ± 1% în jurul valorii ? = 1,0. Regulatorul dispune de un circuit de supraveghere al sondei ?, care împiedică poziţionarea valorii de reglare deasupra unei valori limită. Într-un asemenea caz, sistemul comută automat pe "comandă aservită", iar motorul va funcţiona cu un ? mediu.

Fig.16.72. Dependenţa de ? a puterii, consumului şi emisiei de noxe

Fig.16.73. Principiul de funcţionare a sondei ?1- Corp ceramic; 2- Electrozi; 3- Contact; 4- Contact la carcasă; 5- Tubulatura de evacuare; 6- Strat

subţire de protecţie

311