La motorul cu aprindere prin compresie (MAC) vaporizarea combustibilului are loc n cilindrul motorului; la aceste motoare o alt soluie nici nu este posibil, deoarece temperatura ridicat de fierbere a hidrocarburilor care alctuiesc motorina nu poate

LICEUL TEHNOLOGIC ,, UDREA BALEANU,,

P R O I E C Tde certificare a calificarii profesionale nivel 3

calificarea mecanic agricol

Elev : MATU GEORGE Coordonator; STANCU CRISTINA

2015

T E M A POMPA DE INJECTIE D110CAPITOLUL IPOMPA DE INJECTIE D110

ROL FUNCTIONALLa motorul cu aprindere prin compresie (MAC) vaporizarea combustibilului are loc n cilindrul motorului; la aceste motoare o alt soluie nici nu este posibil, deoarece temperatura ridicat de fierbere a hidrocarburilor care alctuiesc motorina nu poate fi atins dect n cilindrul motorului, la sfritul cursei de comprimare. Deci, la MAC amestecul aer-combustibil se realizeaz n cilindrul motorului, de aceea aceste motoare se mai numesc i motoare cu formarea amestecului n interior. n camera de ardere a motorului Diesel aerul este comprimat la 2,54,5 MPa i nclzit la peste 500C, astfel nct combustibilul introdus sub form pulverizat este vaporizat, amestecat cu aerul i apoi aprins i ars, procesul avnd loc ntr-o mic fraciune de timp .

Performanele motorului sunt maxime atunci cnd combustia este complet la un exces maxim de aer. Afar de aceasta, n timpul unui ciclu de ardere, cantitatea de combustibil trebuie dozat dup o anumit lege, numit lege de injecie care ine seama c n perioada de formare a amestecului trebuie s se injecteze o anumit cantitate de combustibil, ca apoi, dup aprinderea amestecului, cantitatea de combustibil s fie astfel dozat nct presiunea n cilindru n timpul arderii s rmn ct mai constant posibil. Sfritul injeciei trebuie s fie scurt i fr injecii posterioare. Rezult c sarcinile echipamentului de injecie sunt foarte dificile, avnd n vedere faptul c se injecteaz pe ciclu o cantitate de combustibil de numai civa milimetri cubi, la presiuni care pot atinge 5060 MPa i care se repartizeaz pe numai 2030 grade de rotaie a arborelui motor, dup o lege prescris, asigurnd totodat o anumit caracteristic de pulverizare . Pentru a se putea realiza aceste condiii, att la pompa de injecie, ct i la injectoare, exist asamblri cu jocuri funcionale de numai 1,52,5 m, calitatea suprafeelor fiind foarte fin, iar geometria lor extrem de precis. Din aceste motive aparatura de injecie este foarte sensibil la condiiile de exploatare i ntreinere. Instalaia de alimentare a motoarelor cu aprindere prin compresie (MAC) cuprinde dou pri: partea de nalt presiune, prin care combustibilul circul la presiuni de zeci i sute de MPa, numit sistemul de nalt presiune sau sistemul de injecie, i partea de joas presiune, prin care combustibilul circul la presiuni joase, de cteva zecimi de MPa, numit i sistemul de joas presiune. Sistemul de injecie trebuie s ndeplineasc o seam de funciuni, precum: o s dozeze cantitile de combustibil n concordan cu ncrcarea motorului. La motoarele de tractoare doza de combustibil pe ciclu variaz ntre 30...100 mm 3 , la sarcin plin; o s pulverizeze combustibilul i s asigure distribuia lui corespunztoare n camera de ardere; o s creeze o presiune nalt n injector, pentru a asigura pulverizarea. n raport cu tipul camerei de ardere, presiunea de injecie variaz ntre 8...200 MPa; o s introduc combustibilul n cilindru, ntr-un interval de timp specificat, ntr-o faz determinat a ciclului i conform unei legi optime; o s asigure uniformitatea dozei de combustibil pentru toi cilindrii. Cercetri privind degradarea i restabilirea strii de funcionare a elemenilor pompelor de injecie.

Funciunile de dozare i refulare a combustibilului la presiuni ridicate sunt preluate de pompa de injecie; funciile de pulverizare i distribuire a combustibilului n camera de ardere sunt preluate de injector. Celelalte funciuni sunt preluate parial de pomp, parial de injector.Pentru o injecie pistonul efectueaz dou curse: una de aspiraie i una de refulare. Antrenarea pistonului n cursa de refulare poate fi rigid sau elastic. Antrenarea rigid, prin cam, prezint ca avantaj principal posibilitatea alegerii legii de micare a pistonului n concordan cu cerinele procesului de injecie. La antrenarea elastic, prin arc, legea de deplasare a pistonului nu poate fi controlat, n schimb, la o sarcin dat, presiunea de injecie nu depinde de turaie, iar construcia se simplific.CAPITOLUL IIConstrucia i funcionarea instalaiilor de alimentare

Motoarele moderne posed n circuit o pomp de alimentare cu piston sau cu membran, acionat de la arborele cu came al pompei de injecie, care absoarbe combustibilul din rezervor i l pompeaz prin filtrele de motorin n canalul de alimentare din capul pompei de injecie. Debitul de combustibil furnizat de pompa de alimentare este cu mult mai mare dect cel necesar cilindrilor motorului, de aceea n canalul din capul pompei de injecie sau pe capacul filtrului de motorin este prevzut o supap de retur, reglat la valoarea presiunii care trebuie meninut constant n capul pompei de injecie. Construcia pompei de injecie cu piston-sertar. Pompele de injecie cu pistonsertar au o mare rspndire n domeniul motoarelor de tractoare, deoarece au construcia simpl, siguran sporit n funcionare, se deservesc uor i asigur o uniformitate relativ ridicat a debitului de combustibil. Pompele cu pistonsertar sunt de tipul cu aspiraie invariabil i descrcare parial. Pentru simplificarea construciei funcia supapei se aspiraie comandate este preluat de nsi pistonul pompei, care a primit denumirea de pistonsertar, ntruct distribuie combustibilul n cilindrul pompei n raport cu sarcina motorului. Funcionarea pompei de injecie cu piston-sertar este explicitat n figura 1.8. Cilindrul 4 se umple cu combustibil la finele cursei de coborre, cnd pistonul 2 descoper orificiile de ncrcare 3 i 4 (poz. 1 i 2). Cnd pistonul se ridic pompa nu refuleaz, deoarece, iniial, orificiile de legtur cu canalul de joas presiune sunt deschise, astfel c cilindrul se descarc (poz. 3), iar pistonul execut prima curs moart, pn n poziia 4, cnd acoper complet orificiile i izoleaz cilindrul fa de exterior. Fig .1Teoretic, cursa de refulare ncepe din poziia 4 i dureaz pn cnd rampa elicoidal atinge marginea inferioar a orificiilor de ncrcare (poz. 5). Din acest moment, combustibilul din cilindru are acces spre canalul de joas presiune, prin canalul i gulerul practicate pe capul pistonului (poz. 6), astfel c pompa nceteaz refularea, dar pistonul continu nc s se ridice, efectund cea de a doua curs moart. Pistonul n-are voie s depeasc poziia 6, deoarece, din acest moment (poz. 7) izoleaz din nou cilindrul de exterior i ncepe o nou curs util (poz. 8), ceea ce nu este permis. Rolul supapei de refulare. Supapa de refulare ntrerupe legtura dintre conducta de nalt presiune i cilindrul pompei de injecie n intervalul dintre dou curse utile.

Cnd cursa de refulare nceteaz, supapa se aaz pe scaun sub aciunea resortului i mpiedic aspiraia combustibilului din conducta de nalt presiune, aspiraie care ar face imposibil reluarea injeciei. Supapa de refulare ndeplinete i o a doua funciune: descarc conducta de nal presiune de presiunile reziduale ridicate, ceea ce reduce solicitarea conductei ntre dou injecii, dar mai ales asigur ntreruperea brusc a injeciei, ameliornd astfel fenomenul de picurare.

CAPITOLUL IIIInfluena undelor de presiune asupra procesului de injecie Dac fluidul este incompresibil, creterea vitezei pistonului determin o cretere de presiune n masa fluidului, care se transmite instantaneu n toat conducta. n realitate, fluidul este compresibil, astfel nct perturbaia produs de pistonul pompei nu se transmite instantaneu, ci din aproape n aproape, sub forma unei unde care se deplaseaz prin conduct cu viteza sunetului. Cnd perturbaia ajunge ntr-un punct al conductei, regimul de presiune i vitez se modific.

Cum pistonul pompei se deplaseaz continuu cu viteze variabile, el introduce continuu perturbaii noi n coloana de lichid. Ca urmare, presiunea i viteza fluidului vor varia n timp n fiecare seciune a conductei. Astfel, regimul de scurgere a combustibilului prin conduct devine un regim variabil, caracterizat prin variaia n timp i spaiu a mrimilor caracteristice.

Propagarea undelor n conduct are consecine importante, precum: ntrzierea la injecie din cauza primei faze;

modificarea legii de injecie din cauza fazei a treia;

picurarea combustibilului din cauza fazei a patra.

Pompa de injecie este antrenat de ctre un arbore cu came 1 (fig. 2), care primete micarea de la arborele cotit al motorului printr-un angrenaj cu raportul de transmitere de 1:2, astfel nct turaia pompei este jumtate din turaia motorului.

Fiecare cam corespunde cte unei seciuni de pompare, camele fiind astfel decalate nct s asigure ordinea de injecie necesar. Arborele cu came 1 se sprijin n corpul pompei 2 pe doi rulmeni cu role conice. La captul opus antrenrii se monteaz regulatorul de turaie, antrenat la rndul su de arborele cu came. Pompa are atia elemeni de pompare ci cilindri are motorul. Funcionarea lor este identic. Fiecare element se compune dintr-un pistona 6, care gliseaz ntr-o buc. Jocul dintre buc i pistona este foarte mic, astfel nct s se asigure etaneitatea la presiuni ridicate. Pistonaul este ridicat de cama respectiv de pe arborele cu came prin intermediul unui mpingtor cu role 8, iar coborrea lui se face cu ajutorul resortului 7.

Pistonaul elementului de pompare este prevzut cu o ramp nclinat la partea superioar, prin care se comand sfritul cursei de refulare. La partea inferioar a elementului se afl un manon care are posibilitatea de a antrena pistonaul ntr-o micare de rotaie fa de buc. Aceast micare este imprimat de o cremalier 12, care angreneaz cu un sector dinat solidar cu manonul. Printr-un sistem de prghii, cremaliera este legat la regulator, micarea ei fiind comandat de acesta.Buca elementului (fig. 2, seciunea A-A) este nchis la partea ei superioar de o supap de refulare 25, meninut pe un scaun conic de resortul su. Deasupra supapei se afl racordul de conexiune 24, care comunic prin intermediul conductei de nalt presiune cu injectorul. Etanarea este asigurat de o garnitur aflat ntre scaunul supapei i racordul de conexiune (refulare).

Fig .2Supapa este deschis de fora de presiune a combustibilului refulat, cursa ei fiind limitat de un limitator montat n partea superioar a supapei. n momentul n care rampa nclinat de pe pistona descoper orificiul de alimentare, presiunea din camera de refulare de deasupra pistonaului scade brusc, iar supapa de refulare este mpins de resort pe scaunul su. Ca urmare, refularea nceteaz. Supapa de refulare are o construcie special, cu o centur de descrcare, plasat sub conul de nchidere. naintea aezrii supapei pe scaunul su, datorit acestei centuri de descrcare, care este etan n alezajul corpului supapei, n spaiul de deasupra supapei se produce o detent rapid, ceea ce duce la reducerea brusc a presiunii din conducta de nalt presiune i deci la oprirea brusc a injeciei.

Pentru a opri buca elementului s se roteasc, ceea ce ar produce dereglarea pompei de injecie, este prevzut un tift presat n corpul pompei astfel nct s ptrund ntr-un canal frezat din buc. Deasupra acestui tift se gsete un dop deflector, fixat nedemontabil n corpul pompei n dreptul orificiului de alimentare din buc. Rolul su este de a prelua ocul undei de presiune a combustibilului, care ia natere atunci cnd rampa nclinat de pe pistona ncepe s descopere orificiul din buca elementului pompei de injecie. Celelalte notaii din figura 1.15 reprezint: 3 - pompa de alimentare; 4 - pompa de amorsare; 5 - corpul regulatorului; 9 - capac de vizitare; 10 - capac de acces; 11 - racord de refulare spre filtre; 13 - tampon de plin sarcin; 14 - dop control nivel ulei; 15 - dop golire regulator; 16 - arc auxiliar de mers n gol; 17 - dop golire pomp; 18 - tampon oprire; 19 - capac; 20 - bolul prghiilor; 21 - prghie principal; 22 - dop de acces; 23 - racord de filtre.

Cerinele mari impuse fa de uniformitatea debitrii combustibilului n cilindrii motoarelor Diesel, precum i existena filtrelor pentru filtrarea (grosier i fin) motorinei, care opun o rezisten hidraulic foarte mare, au dus la necesitatea pomprii combustibilului spre pompa de injecie la o anumit presiune. S-a stabilit prin ncercri c randamentul volumic al pompelor de injecie (adic raportul dintre cantitatea de combustibil efectiv debitat de pomp i volumul teoretic de combustibil corespunztor cursei active a pistonului elementului) este destul de mare i urmeaz anumite legi, atunci cnd combustibilul este pompat spre pompa de injecie. Randamentul volumic devine mai mic i are variaii foarte mari, n cazul cnd combustibilul nu este trimis prin pompare i ajunge la pompa de injecie prin cdere liber. n complexul instalaiei de alimentare a motoarelor Diesel, pompa de combustibil mai este necesar i pentru a nvinge rezistena hidraulic pe care o opun filtrele de combustibil la trecerea combustibilului, pentru asigurarea unui randament volumic stabil al pompei de injecie, precum i pentru nvingerea rezistenei hidraulice mrit a filtrelor, pe msur ce acestea se colmateaz.CAPITOLUL IVConstrucia i funcionarea elemenilor pompelor de injecie Pistoanele elemenilor pompelor de injecie n linie ce echipeaz motoarele D -103 (D-110) au doi umeri de care se leag sectoarele dinate care angreneaz direct cu cremaliera. Aceste sectoare pot fi rotite pe pistonul elementului ntr-o parte sau alta, n scopul modificrii debitului de combustibil. La determinarea dimensiunilor elemenilor pompelor de injecie se pornete de la urmtoarele principii:

diametrul pistonului elementului trebuie s fie de minimum 6 mm, pentru a se evita dificultile de uzinare (de prelucrare a pistonului i cilindrului elementului);

raportul ntre cursa pistonului elementului i diametrul su trebuie s fie cuprins ntre 1,0...1,7;

- fiecare element de pomp de injecie trebuie s aib o rezerv de volum de combustibil debitat, care s depeasc debitul maxim efectiv al combustibilului n motor de 2...4 ori. Aceast rezerv este necesar pentru acoperirea pierderilor de combustibil prin neetaneiti i prin eliminarea influenei randamentului volumic al spaiului de deasupra pistonului elementului, care n condiii nesatisfctoare, poate s ajung pn la 0,6;

viteza pistonului elementului n perioada de injecie a combustibilului trebuie s creasc i s fie n medie egal cu 0,5...1,5 m/s

Oelurile pentru rulmeni, utilizate la fabricarea elemenilor pompelor de injecie, n stare clit sau durificat superficial trebuie s fie capabile s rspund la solicitri locale nalte de traciune, compresiune, forfecare, oboseal i de rezisten la uzare. Vrfurile de tensiune pot atinge n anumite situaii, 100...300 MPa.

Elemenii pompelor de injecie se execut, de obicei, din oeluri de calitate, aliate, laminate la cald (RUL1, RUL2), clite n ulei, revenite i tratate la -50C- 75C. Duritatea stratului superficial al elemenilor dup tratamentul termic trebuie s fie de 62 65 HRC. Durata de meninere la revenire a oelurilor RUL 1 i RUL 2 trebuie s fie suficient pentru a asigura stabilizarea dimensiunilor pieselor finite.

La verificarea strii suprafeelor elemenilor pot fi constatate urmtoarele aspecte:

existena unor rizuri mari, izolate i a unor zone mate pe suprafaa cilindric i n partea de mijloc a pistonului elementului, care au aprut din cauza murdririi ntmpltoare sau a griprii pistonului n buca elementului.

existena unor canale longitudinale fine pe partea cilindric activ a capului elementului, care indic uzura pistonului din cauza unui combustibil impur; existena unei benzi mate n lungul muchiei elicoidale a pistonului elementului, care indic uzura i eroziunea metalului datorate circulaiei unui combustibil murdar;

existena unor locuri tirbite pe muchiile frontale i elicoidale ale capului pistonului elementului, formate din cauza funcionrii elementului cu combustibil murdar;

mrirea uzurii, i existena zgrieturilor pe umrul pistonului elementului (locul de aezare a sectorului dinat care angreneaz cu cremaliera);

existena unor zone mate pe suprafaa cilindric interioar a cilindrului, datorate uzurii sau griprii pistonului n cilindru elementului;

existena sau lipsa de rizuri cu o anumit direcie predominant, pe suprafaa frontal a cilindrului, ceea ce indic netezirea incomplet a suprafeei frontale n contact cu supapa de refulare; existena unor rizuri i zgrieturi circulare pe suprafaa frontal a cilindrului, care arat c piesele s-au montat murdare;

existena unor rizuri ntr-o anumit direcie predominant pe planul frontal al scaunului supapei de refulare (reinere), care indic rodarea imperfect a feei frontale, existena unor rizuri i zgrieturi circulare pe planul frontal al scaunului supapei de reinere, care indic montarea unor piese murdare;

existena rizurilor i a zonelor mate pe suprafaa de aezare a scaunului supapei de reinere cauzate de uzur sau de rodarea greit a supapei;

existena unor rizuri n lungul supapei de reinere i teirea muchiilor brului de descrcare, datorate uzurii sau splrii cu combustibil murdar;

existena rizurilor i a zonelor mate pe partea de nchidere a supapei de reinere (refulare), rezultate din uzura sau rodarea imperfect a supapei pe scaunul su.

Scopul acestei verificri a pieselor de precizie const n sortarea prealabil a pieselor n bune, recondiionabile i reformate.

Dup constatare, fiecare ansamblu piston-cilindru care nu a fost trimis ctre recondiionare sau reformare se supune probei hidraulice. Dac ansamblul nu corespunde cerinelor de la proba hidraulic, el trebuie trimis la atelierele specializate n recondiionarea elemenilor pompelor de injecie.

Influena presiunii de injecie asupra fineii de pulverizare este considerabil deoarece ea determin viteza de curgere a combustibilului, totodat crete penetraia, ntruct jetul posed o energie cinetic sporit. Creterea turaiei conduce la o sporire a presiunii de injecie, ntruct variaz viteza medie a pistonului-sertar al pompei de injecie. Aceast mprejurare capt o deosebit importan la motoarele de automobile i tractoare care funcioneaz n regim de turaie variabil.

CAPITOLUL V

Starea de nefuncionare a elemenilor pompelor de injecie i

cauzele care o produc Instalaiile de alimentare ale motoarelor Diesel funcioneaz cu presiuni nalte de injectare a combustibilului n camera de ardere (8,0...60,0 MPa). Aceste presiuni pot fi realizate numai cu pompe la care jocul dintre pistonul i cilindrul elementului este foarte mic. La elemenii pompelor de injecie bine rodai acest joc este 0,001...0,0025 mm.

Funcionarea pompelor de injecie i a injectoarelor are loc n condiii normale atunci cnd combustibilul conine impuriti mecanice cu dimensiuni mai mici dect jocul de asamblare al pieselor de precizie. n caz contrar, suprafeele de lucru ale pieselor de precizie se vor uza din cauza aciunii abrazive a particulelor solide aflate n suspensie n combustibil.

Particulele mecanice dure ptrund mpreun cu combustibilul i provoac la nceput tirbirea muchiilor, iar apoi se depun n interstiii i sunt antrenate de piesa n micare, provocnd n acest fel gripri pe poriunile cele mai importante ale suprafeelor pieselor de precizie.

Consecinele uzrii pieselor de precizie ale instalaiei de alimentare a motoarelor Diesel vor fi:

ntrzierea nceperii i accelerrii injectrii combustibilului, adic reducerea duratei de injecie, la aceeai poziie a pistonului n buca elementului; mrirea pierderilor de combustibil prin jocul dintre pistonul i cilindru elementului, adic micorarea debitului de combustibil n cilindrul motorului, din cauza micorrii randamentului volumic al elementului de pomp;

nrutirea calitii pulverizrii combustibilului i creterea picurrii combustibilului prin pulverizator;

micorarea presiunii remanente n conducta de nalt presiune i nrutirea corespunztoare a condiiilor de debitare prin injector. Toate acestea influeneaz direct funcionarea motorului, micorndu-i puterea, mrind consumul de combustibil i accelernd uzura altor piese ale motorului . Se constat c, n cazul uzurii pieselor de precizie ale instalaiei de alimentare, funcionarea motorului se nrutete cu deosebire la turaii reduse i la pornire.

Pentru a asigura condiii normale de funcionare instalaiei de alimentare a motoarelor Diesel, trebuie s se tind ca nainte de alimentarea cu combustibil, s se elimine particulele mecanice de peste 0,0015...0,0025 mm . Impuritile din aer, combustibil i ulei micoreaz sigurana n funcionare i durabilitatea sistemului de injecie .

Pentru aceasta, combustibilul care se introduce n rezervorul tractorului trebuie s fie n prealabil trecut printr-un filtru special pentru filtrare fin.

Una dintre problemele fundamentale ale proiectrii filtrelor o constituie determinarea corect a pragului de filtrare, adic a diametrului maxim al particulelor care pot trece prin filtru. Necesitatea prelungirii duratei de utilizare a echipamentului de injecie a impus utilizarea unor filtre de motorin mai fine, care ns introduc o rezisten hidraulic mai mare n circuitul de alimentare.

Particulele mecanice din combustibil produc uzarea organelor de precizie ale sistemului de injecie, pe mai multe ci, n raport cu dimensiunile lor. Jocul dintre pistonul-sertar i cilindrul elementului pompei de injecie nu trebuie s depeasc 1,02,5 m, pentru a realiza presiuni de injecie ridicate. Particulele cu diametre mai mari dect acest joc sunt prinse ntre muchiile pistonului-sertar i marginile orificiilor de ncrcare (fig. 3, a) i sunt sfrmate . Dac duritatea lor este mai mare dect a pistonului i a cilindrului, marginile se teesc, ceea ce antreneaz o reducere a cursei utile a pistonului-sertar i a avansului la injecie.

O parte din achiile particulei ajung ntre pistonul-sertar i cilindru, determinnd o aciune abraziv. Restul achiilor mpreun cu alte particule care s-au strecurat prin orificiul de ncrcare ajung la supapa de refulare i la acul injectorului. Ele produc o uzur de eroziune, datorit presiunii i vitezei de curgere a combustibilului, precum i o uzur de distrugere local la aezarea celor dou organe pe scaun (fig. 3. a, b, c), ceea ce compromite etanarea.

Fig.3 Particulele care au dimensiuni mai mici sau egale cu jocul ajung ntre pistonul-sertar i cilindru i exercit o uzur abraziv, atenuat n parte de substanele rinoase din combustibil, care datorit adsorbiei le nvelesc .Rezult c uzura principal a organelor de precizie o provoac particulele mai mari dect jocul dintre pistonul-sertar i cilindru. Dac la aceasta se adaug preul ridicat al filtrelor care rein particulele mai mici de 2 m, rezult c pragul de filtrare a motorinei trebuie limitat la 2,0...2,5 m. La motoarele de automobile i tractoare procesul de filtrare se desfoar cu ntreruperi frecvente. La funcionarea filtrului cu ntreruperi, durata de serviciu calculat nu coincide cu cea determinat n exploatare. Aceast diferen este provocat de un fenomen, cunoscut n literatura de specialitate sub denumirea de efect de filtrare. S-a observat c la filtrarea unui combustibil lichid pur rezistena membranei filtrante crete, ceea ce pare nejustificat. Dac se ntrerupe filtrarea, la reluarea procesului rezistena de filtrare este mai mic. Fenomenul care const n creterea rezistenei la filtrare la trecerea unui fluid pur se numete efect de filtrare. Se numete sedimentare depunerea particulelor dispersate ntr-un fluid sub aciunea forei de gravitaie. Separarea particulelor solide din combustibil prin sedimentare, n timpul funcionrii motorului, nu este interesant, deoarece procesul are loc cu vitez redus, aceasta avnd importan n perioada de nefuncionare a motorului, urmat de operaiile de mentenan preventiv .