suport curs mas

59
1.SISTEMUL DE ALIMENTARE CU COMBUSTIBIL LA M.A.S. 1.1. Principii de formare a amestecului la m.a.s. Formarea amestecului omogen în fază gazoasă aer+vapori de combustibili este o condiţie esenţială pentru desfăşurarea optimă a proceselor de ardere din motor. Combustibilul rămas în picături mari nu poate arde ca atare, decât după ce trece în stare de vapori Fig. 1.1. Difuzia picăturilor de combustibil în aer Amestecul de combustibil la motoarele cu aprindere prin scânteie depinde de procedeul de introducere a acestuia în motor. Marea majoritate a motoarelor cu aprindere prin scânteie utilizează un amestec omogen specific injecţiei indirecte sau un amestec stratificat specific injecţiei directe de combustibil în camera de ardere. Trecerea combustibilului lichid în fază de vapori şi formarea amestecului omogen se face parcurgând următoarele etape: -pulverizarea combustibilului -vaporizare combustibilului -amestecarea cu aerul -distribuţia uniformă pentru toţi cilindrii Pulverizarea combustibilului se asigură mărind viteza relativă dintre combustibil şi aer şi astfel s-au dezvoltat două principii: difuzie vapori aer picătură combustibil

Upload: ciumegu-jmecher

Post on 08-Apr-2016

36 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

moatoare scanteie

TRANSCRIPT

Page 1: Suport Curs Mas

1.SISTEMUL DE ALIMENTARE CU COMBUSTIBIL LA M.A.S.

1.1. Principii de formare a amestecului la m.a.s.

Formarea amestecului omogen în fază gazoasă aer+vapori de combustibili este o condiţie esenţială pentru desfăşurarea optimă a proceselor de ardere din motor.

Combustibilul rămas în picături mari nu poate arde ca atare, decât după ce trece în stare de vapori

Fig. 1.1. Difuzia picăturilor de combustibil în aer

Amestecul de combustibil la motoarele cu aprindere prin scânteie depinde de procedeul de introducere a acestuia în motor. Marea majoritate a motoarelor cu aprindere prin scânteie utilizează un amestec omogen specific injecţiei indirecte sau un amestec stratificat specific injecţiei directe de combustibil în camera de ardere.

Trecerea combustibilului lichid în fază de vapori şi formarea amestecului omogen se face parcurgând următoarele etape:

-pulverizarea combustibilului-vaporizare combustibilului-amestecarea cu aerul-distribuţia uniformă pentru toţi cilindrii

Pulverizarea combustibilului se asigură mărind viteza relativă dintre combustibil şi aer şi astfel s-au dezvoltat două principii:

a) carburaţia, atunci când viteza aerului este mărită muzlt peste cea a combustibilului, wa>>wcomb;

b) injecţia, atunci când viteza combustibilului este mărită peste cea a aerului, , wa<<wcomb.

Carburaţia este un procedeu apărut înaintea celui prin injecţie fiind mai simplă, echipamentul de formare a amestecului (carburatorul) fiind mai simplu din punct de vedere constructiv.

Din punct de vedere al evoluţiei sistemelor de carburaţie putem aminti câteva etape ale dezvoltării acestuia:

-1814 italianul Luigi di Cristophorus este menţionat ca şi creatorul unui motor cu ardere prin scânteie alimentat cu benzină de un “vaporizator”

difuzie vapori

aer

picătură combustibil

Page 2: Suport Curs Mas

Daniel Ostoia-1838 inginerul englez Wiliam Barnett obţine primul patent pentru un

carburator-1875 austriacul Siegfried Marcus patentează carburatorul perie (figura 2)

Fig. 1.2. Carburatorul perie

-1893 Wilhelm Mazbach construieşte primul carburator cu jiglaj -1895 Karl Benz patentează un carburator cu baie încălzită şi preluare

superficială a vaporilor de benzină (figura 3)

Fig. 1.3. Carburatorul Karl Benz-1900 Maybach construieşte primul dispozitiv de carburaţie prin jiglaj care a

prefigurat construcţia carburatoarelor actuale (figura 4)

Fig.1.4. Carburatorul Maybach

-1908 M. Bavery dezvoltă pentru firma Zenith primul carburator cu compensare hidraulică

-1952 se încearcă formarea amestecului cu ajutorul ultrasunetelor-1984 firma Pierburg realizează primul carburator cu comandă electronică.Formarea amestecului prin injecţie a fost aplicată iniţial în aviaţie , pentru

tracţiunea rutieră a fost utilizată în anul 1935 pe un motor Offenhauser [__].Din punct de vedere al priorităţilor de performanţă ale motoarelor şi sistemele de

alimentare cu combustibil au avut o evoluţie asemănătoare. Perfecţionarea lor a fost stimulată mai întâi în obţinerea unor puteri cât mai mari, apoi reducerea noxelor şi implicit a consumului de combustibil.

În ultima etapă a dezvoltării lor, principiul omogenităţii amestecului este abandonat, fiind de interes câteva variante:

-folosirea unui amestec sărac stratificat, realizat în dorinţa măririi globale a coeficientului de dozare λ, ca metodă de reducere a consumului de combustibil (s-a realizat astfel carburatorul cu mai multe secţiuni caracterizate de amestecuri cu diverse valori ale lui λ

-controlarea procesului chimic de formare a amestecului nu numai controlarea formării fizice a acestuia. Astfel firma Siemens a studiat posibilitatea de realizare a unui carburator care să livreze motorului un amestec de combustibil-aer în care benzina să fie deja cracată catalitic în metan, oxid de carbon şi hidrogen. Înstalaţia complicată permite reducerea noxelor, existând posibilitatea de mărire a raportului de comprimare al motoarelor şi folosirea unor combustibili cu cifra octanică inferioară.

Vaporizarea combustibilului începe din momentul impactului combustibilului cu aerul, fiind începută de componentele uşor volatile din benzine şi către sfârşit cu cele greu volatile. Astfel această etapă este continuată şi în colectorul de admisie apoi în canalul de admisie şi ideal ar fi să se încheie în poarta supapei de admisie deaorece orice picătură lichidă ajunsă în camera de ardere ajunge pe pereţi spală fimul de ulei şi produce frecarea uscată între piston-segmenţi-cilindrii accentuând uzura motorului.

8

Page 3: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.IDacă cantitatea de benzină este mai mare în stare lichidă (specifică anotimpului rece) ea scapă pe lângă segmenţi în carterul motorului şi diluează uleiul din baie compromiţând ungerea întregului motor.

Vaporizarea în cazul combustibililor de tip motorine se realizează numai în înteriorul cilindrului când temperatura din camera de ardere tc>(300-400)oC depăşeşte temperatura de fierbere (vaporizare) a motorinei.

Amestecarea vaporilor cu aerul la motoarele cu aprindere prin scânteie este asigurată de difuzia mare a vaporilor de benzină în aer dar şi de mişcările de turbulenţă ale aerului pe traseul de admisie. În cazul injecţiei directe de combustibil în camera de ardere timpul de formare a amestecului este de aproximativ 10 ori mai scurt la aceeaşi turaţi, mişcarea aerului fiind intens organizată în camera de ardere, rezultând construcţii speciale ale acestor camere de ardere.

Distribuţia uniformă a amestecului pe cilindrii ridică o problemă mai ales în cazul carburatoarelor sau injecţiei monopunct existând abateri ale dozajului pe cilindrii de ±30%, (Δλ±30%). Acest lucru este evitat în cazul sistemelor de injecţie multipunct deoarece dozajul amestecului se face pentru fiecare cilindru în parte.

1.2. Regimurile funcţionale ale motoarelor cu aprindere prin scânteie

Motoarele cu aprindere prin scânteie destinate tracţiunii rutiere funcţionează într-o gamă largă de regimuri, caracterizate de câte o pereche de valori ale turaţie şi sarcinii. Mulţimea acestor stări funcţionale poate fi împărţită convenţional în:

-regimuri stabilizate, în timpul cărora parametrii definitorii amintiţi se păstrează la niveluri constante o anumită perioadă de timp;

-regimuri tranzitorii caracterizate de permanenta modificare a turaţiei şi a sarcinii.

În regimurile stabilizate se includ:-regimul de mers în gol şi cel al sarcinilor inferioare (care intervin când

motorul funcţionează fără a i se aplica un efort exterior sau când valoarea acestuia nu întrece 10-15% din încărcarea maximă.

-regimul sarcinilor mijlocii şi cel al sarcinilor superioare sau suprasarcină când motorul este încărcat cu mai mult de 80-85% din sarcina maximă.

În regimurile tranzitorii se înscriu:-pornirea motorului (trecerea de la starea de nefuncţionare la mersul în

gol );-repriza sau progresiunea (aducerea motorului de la mersul în gol la

funcţionarea cu sarcni mijlocii);-accelerarea (caracterizată de tranziţia de la un regim de sarcină mijlocie

la altul mai ridicat);-decelerarea ca şi proces invers accelerării-mersul în gol forţat, în timpul căruia motorul nu este încărcat şi în plus

primeşte energie din exterior, acest un regim se confundă uneori cu decelerarea deşi este distinctiv şi intervine în timpul rulajului inerţial sau la coborârea unei pante.

9

Page 4: Suport Curs Mas

Daniel OstoiaPentru obţinerea unor înalţi parametrii economici şi de poluare, cilindrilor

motorului trebuie să li se livreze la fiecare regim funcţional un amestec perfect dozat cantitativ şi relativ.

Acest amestec ce vizează compoziţia amestecului, este determinant la realizarea performanţelor amintite. El se ia în considerare valoric prin coeficientul de dozaj λ sau coeficientul excesului de aer:

(1.1)

unde: este dozajul amestecului admis în cilindrii;

dt-valoarea dozajului corespunzătoare amestecului stoichiometric sau teoretic;Ca, Cc –cantităţile de aer şi respectiv de combustibil prezente în amestecCat, Cct-cantităţile de aer şi respectiv de combustibil caracteristice amestecului

stoichiometric.Parametrul λ mai poartă denumirea de coeficient al excesului de aer iar

inversul valorii sale se mai denumeşte şi coeficent de îmbogăţire.Pentru realizarea unui echipament de alimentare corespunzător normelor de

consum şi de poluare este necesară cunoaşterea cerinţelor motorului , exprimate de regulă , prin caracteristica de dozaj, care precizează valorile coeficientului de dozaj impuse la fiecare pereche de valori sarcină-turaţie pentru regimurile stabilizate. În plus este necesară şi analiza condiţiilor impuse echipamentului de alimentare pentru regimurile tranzitorii.

1.3. Caracteristica de dozaj la regimurile stabilizate

Cercetările experimentale au relevat că viteza de ardere a combustibililor hidrocarbonaţi este o funcţie care depinde, printre alţie parametrii de dozaj şi temperatură:

Wr=f(λ,T) (1.2.)În figura 1.5 se arată acestă dependenţă şi se poate observa un maximum în

zona amestecurilor bogate (λ<1) şi două situaţii extreme denumite şi limite de inflamabilitate, în care procesul chimic devine aproape imposibil.

10

Page 5: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.I

Fig. 1.5. Variaţia vitezei de ardere Wr în funcţie de coeficientul de dozaj şi de temperatura T

În mod similar va varia şi presiunea din interiorul camerei de ardere, maximul realizându-se tot în domeniul amestecurilor bogate.(figura 1.6.)

Fig.1.6. Variaţia presiunii de ardere p în funcţie de coeficientul de dozaj

Deoarece între presiunea maximă a ciclului, aria pozitivă a cestuia şi putere există o dependenţă de directă proporţionalitate, curba din figura 1.7. va reprezenta la o

Wr[m/s]

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 λ2,0

T=3000

C

T=1500C

T=500C

T=00CT=-300C

1,0 λ

pT=const.

11

Page 6: Suport Curs Mas

Daniel Ostoiascară convenabilă şi variaţia puterii indicate Pi în funcţie de coeficientul de dozaj figura 1.8.

Fig.2.3. Variaţia puterii indicate Pi şi a consumului specific indicat în funcţie de coeficientul de dozaj λ

Pentru un punct X al acestei curbe se poate scrie: ;

unde cu indicele x s-au notat mărimile referitoare la starea X iar c i este consumul specific indicat . Cu această relaţie s-a trasat şi funcţia c i=f(λ), variaţia consumului specific indicat fiind invers proporţională cu cea a ariei A a patrulaterului pixXλx0.

Perechea de curbe din graficul precedent conferă coeficientului de dozaj două valori caracteristice: una λp corespunzătoare obţinerii puterilor maximale şi una λec , care realizează consumuri specifice minime. Prima valoare se plasează în domeniul amestecurilor bogate iar cea de a doua se realizează cu amestecuri sărace. După cum se vede poate observa cele două situaţii sunt antagonice din punct de vedere a compoziţiei amestecului.

Ridicarea diagramei anterioare din figura 2.3. a fost obţinută la regim stabilizat, motorul funcţionând la sarcină şi turaţie constantă. Dacă turaţia n se menţine constantă şi se modifică sarcina luată în consideraţe prin coefiecientul de sarcină χ atunci se obţin două famili de curbe, una de putere şi alta de consum, distribuite ca şi-n figura 2.4.

Fig. 2.4. Variaţia caracteristicilor motorului (Pi şi ci) în funcţie de sarcina χ şi coeficientul de dozaj λ la turaţie constantă

Locul geometric al consumurilor specifice minimale, linia AB, deplasează reglajul amestecului carburant spre amestecuri sărace pe măsura creşterii sarcinii; din cauza creşterii vitezei de reacţie prilejuită de mărirea presiunii iniţiale fapt care permite micşorarea coeficientului de dozaj şi micşorarea consumului specific-ultimul efect fiind favorizat şi de reducerea pierderilor prin pompaj.

Variaţia caracteristicilor motorului impune două posibilităţi extreme de reglare a instalaţiei de alimentare. Una conform linei AB care asigură fucţionarea economică şi alta DC permite obţinerea performanţelor de putere. Pentru motoarele de tracţiune rutieră uzuale procedeul de reglaj se realizează după linia AB, realizarea puterilor maximale făcându-se prin deplasarea reglajului după linia complementară BC., acest procedeu de reglaj fiind specific autovehiculelor de mare performanţă din domeniul motorsport.

Linia de reglaj ABC din graficul precedent se va repeta pentru fiecare regim nou de turaţie, ea se va deplasa în zona amestecurilor mai sărace şi a consumurilor mai mici odată cu creşterea turaţiei. Mutaţiile menţionate sunt efectul creşterii vitezei de ardere care permite o micşorare a coeficientului de dozaj îmbunătăţind randamentul termic.

12

Page 7: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.IRezultatul îl constituie un reglaj spaţial în coordonate λ-χ-n, fiecare din

punctele suprafeţei reprezentând stări funcţionale ale motorului şi cerinţa impusă sistemului de alimentare( fig.2.5). Aceasta constituie în esenţă cerinţa fundamentală a reglajului pe care instalaţiile de alimentare trebuie să-l reproducă cât mai fidel în timpul funcţionării motorului la regimurile stabilizate.

Fig. 2.5 Caracteristica spaţială de reglaj

Pentru simplificare se poate substitui uneori, sarcina şi turaţia, cu depresiunea Δp din amontele elementului de reglare cantitativă a debitului de fluid proaspăt (clapeta obturator), observând că mărirea celor doi parametrii conduce la creşterea corespunzătoare a depresiunii menţionate. Se obţine astfel o caracteristică plană fig.2.6. sub foram unei linii cu două segmente AD şi BC corespunzătoare celor din figura 2.4.

Prin urmare, plecând de la mersul în gol şi regimurile de sarcină inferioară şi travesând domeniul regimurilor de sarcină mijlocie, se impune alimentarea cilindrilor cu un amestec care să fie permanent sărăcit o dată cu creşterea turaţiei şi a sarcinii (zona AC), realizarea regimurilor de puteri maximale (zona CD) obţinându-se prin reducerea coeficientului de dozaj, deci prin renunţarea la regimul economic.

Pentru autovehiculele din categoria motorsport economia de combustibil şi gradul de poluare nu sunt primordiale ca interes, factorul cel mai important fiind puterea specifică. De aceea reglajul nu se realizează după curba ABC (fig.2.4.), ci după linia DC care corespunde dozajelor de puteri maximale realizate însă în condiţii neeconomice.

Fig.2.6. Caracteristica plană de reglaj

Din punct de vedere al prezenţei substanţelor în gazele de evacuare, acestea se reduc în domeniul amestecurilor sărace adică în zona unde se realizează şi funcţionarea economică a motorului aşa cum se observă în figura 2.7. Nivelul concentraţiilor de oxid de coarbon (CO) şi oxizi d azot NOx nu ating plafonul cel mai coborât, aşa cum se întâmplă în cazul hidrocarburilor CHx , dar ele pot satisface normele de poluare impuse.

Fig. 2.7. Influenţa compoziţei amestecului asupra noxelor

1.4. Condiţii necesare alimentării la regimurile tranzitoriiPornirea la rece a motorului presupune reuşita formării unui amestec omogen, cu

o compoziţie plasată în domeniul de inflamabilitate care, depinde foarte mult de influenţa temperaturii. La temperaturi inferioare formarea amestecului corespunzător se bazează pe volatitilitatea diferită a componentelor hidrocarbonate ale benzinelor. Compuşii cu punct de fierbere mai coborât se vor vaporiza mai uşor, ceilalţi vor rămâne în faza lichidă. Pentru a obţine un amestec în fază gazoasă de dozaj corespunzător, la pornirea la rece este nevoie de a suplimenta cantitatea de combustibil

13

Page 8: Suport Curs Mas

Daniel Ostoiafuncţie de temperatura ambiantă. Practic la pornirea la rece amestecul livrat ar trebui să fie de 5-10 ori mai bogat decât cel preparat pentru sarcini mijlocii; gradul de îmbogăţire trebuie să fie adaptat temperaturii motorului, fiind invers proporţional cu aceasta. Pe de altă acest reglaj calitativ trebuie să fie foarte fin şi precis deoarece la temperaturi coborâte domeniul de inflamabilitate se îngustează şi abatere mică în reglajul dozajului face imposibilă inflamarea amestecului, tentativa de pornire sfârşind cu aşa numita înecare a motorului.

După pornire temperatura motorului începe să crească, ceea ce face ca grosimea peliculei de combustibil lichid, formată din compuşii mai puţin volatili, să se reducă iar participarea lor la formarea amestecului să se accentueze. Ca urmare dozajul începe să crească impunând măsuri de reglare progresivă a îmbogăţirii amestecului. Reglarea optimă se poate realiza prin intermediul calculatorului autovehiculului (ECU), variantele de reglare mecanice fiind imprecise mai ales din punct de vedere a noxelor rezultate în urma arderii amestecului carburant.

La funcţionarea motorului la repriză şi accelerare se impune o mărire bruscă a debitului de amestec carburant livrată cilindrilor. Această valoare suplimentară a cantităţii de combustibil trebuie coroborată şi cu alţi parametrii care contribuie la formarea unui amestec optim dar şi de perturbaţii de compoziţie provocate de factori inerţiali.

În timpul exploatării autovehiculelor regimurile tranzitorii sunt cele prin excelenţă responsabile de gradul mărit de poluare datorită necesităţii îmbogăţirii accentuate a amestecului. Din această cauză soluţiile tehnice adoptate la alimentarea motoarelor la aceste regimuri trebuie adaptate în concordanţă cu posibilitatea de reducere a gradului de poluare.

1.5. Formarea amestecului la m.a.s. prin carburaţie

Performanţele unui motor cu aprindere prin scânteie depind în mare măsură de foramarea unui amestec omogen aer-combustibil până-n poarta supapei de admisiune exceptând cazul formării stratificate a amestecului acest caz fiind specific injecţiei directe de benzină.

Carburatorul este echipamentul care realizează formarea amestecului bazându-se ca şi semnal de comandă doar pe depresiunea din camera de carburaţie. Din această cauză acest echipament este insensibil la variaţiile condiţiilor ambiante (temperatură, presiune atmosferică, umiditate), la condiţiile de stare a motorului şi a altor parametrii care pot influenţa reglajul. Cea mai mare problemă constă în imposibilitatea existenţei unui sistem de autocorecţie a dozajului ceea ce a făcut imposibilă corelarea dintre calitatea amestecului carburant şi gazele obţinute în urma arderii. Acest impediment a făcut ca normele de poluare impuse să nu mai poate fi obţinute, iar carburatorul ca şi echipament de alimentare să nu mai poată fi montat pe motoarele moderne de tracţiune rutieră.

Traseul de admisie este pentru un motor cu aprindere prin scânteie iar formarea amestecului se face prin carburaţie este cu format din :

-filtru de aer -FA

14

Page 9: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.I-carburator C.-obturator Ob

-colector admisie Co

-suprafaţa caldă (pata caldă)-Pc

-canal admisie chiulasă Ca

-supapă admisie SA-camera ardere CA

Combustibilul lichid de debit mc furnizat de unul din dispozitivele echipamentului se pulverizează cu ajutorului aerului care este accelerat în secţiunea minimă a difuzorului D.

Masa combustibilului care se evaporă:

(1..) –Legea lui Dalton

Unde : -masa vaporilor formaţi în kg/s

k-coeficientul de difuzie al vaporilor de combustibil în aer[kg/(m2s)

A suprafaţa norului de picături lichide[m2]

gaze

CA

ma,pa, Ta

15

Page 10: Suport Curs Mas

Daniel Ostoia Ps-presiunea de saturaţie a vaporilor de combustibil la limita de

fază pam -presiunea amestecului vapori –aer

Coeficientul de difuzie k depinde de natura combustibilului ce se evaporă, de temperatura acestuia şi a aerului şi foarte mult de viteza de curgere a aerului, de exemplu crescând viteza de la 40 la 80 m/s , coefientul k a crescut de 1,5 ori.

Suprafaţa picăturilor A creşte cu cât picăturile sunt de diametre mai mici respectiv cu creşterea suprafeţei de contact cu aerul.

Forţa specifică care contribuie la ruperea jetului lichidFs=k ρa wa

2 (1…) Creşterea acestei aparent forţe se face la motoarele aspirate prin creşterea

densităţii aerului aspirat ρa , această posibilitate fiind mai restrânsă, există însă avantaje la motoarele supralimentate, factorul decisiv fiind viteza aerului şi la această creştere de viteză de mai sus s-a constatat o intensificare a evaporării cu 35-40%.

Raza picăturii formate

(1...)

Unde -reprezintă tensiunea superficială a lichiduluiη-vâscozitatea dinamică

Cele două proprietăţi ale lichidului sunt funcţie de temperatură şi anume scad cu creşterea acesteia rezultă că una din soluţii care ar favoriza pulverizarea ar fi încălzirea combustibilului, procedeu care nu se foloseşte însă din cauza pericolului de incendiu, alte soluţii ar putea fi procdeele “reci” de exemplu : câmp sonor sau electrostatic când ambii parametrii se reduc, procedeul fiind însă costisitor.

Există însă şi posibilitatea de încălzire a aerului aspirat şi acest procedeu nu trebuie împins la extrem pentru că scade densitatea aerului şi se reduce masa de amestec aspirată în motor, motorul nu dezvoltă astfel putere.

Un procedeu avantajos este folosirea punctelor calde (pată caldă sau “hot spoot”), care pe o suprafaţă limitată a colectorului de admisie trasnferă un flux termic spre combustibilul existent în pelicula formată sau rezultat din căderea picăturilor mari pe această suprafaţă. Soluţia este indicată pentru a preveni pătrunderea picăturilor lichide în camera de ardere, mai ales la regimurile de pornire sau sau când temperatura este scăzută. Dealtfel peste 50% din uzurile unui motor se datoresc pornirilor repeate la rece.

Presiunea de saturaţie ps

16

Page 11: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.I

Pentru substanţele chimic pure de exemplu: apa, alcool, hidrocarburi, există o curbă de dependenţă între presiunea de saturaţie a vaporilor şi temperatura lichidului p=f(t); t=f(p);

Pentru o anumită temperatură T îi coresounde o presiune de saturaţie ps

Există asemenea curbe şi pentru combustibilii uzuali:

Aer pa

Vapori pvT

ps

lichid

T

p

ps

T

alcool

hexan

heptan

M

17

Page 12: Suport Curs Mas

Daniel Ostoia

Aceste curbe calitative care prezintă numai comparativ combustibilii între ei arată că la o anumită temperatură creşte şi presiunea de saturaţie a combustibilului. De exemplu benzina este de 30-40ori mai evaporabilă decât motorina la aceeaşi temperatură.Ex.: considerăm o substanţă pură (alcool) la 24oC

ps=50 mmHgpam=760 mmHg

-participarea volumică

La saturaţie deci

Vs=7%T=24oCPam=760mmHg

În aerul de 24oC participarea vaporilor de alcocl la saturaţie este maxim 7% restul fiind în stare lichidă.

Dacă pi <ps întreaga cantitate de alcool va fi în stare de vaporiPresiunea de vaporizare

Unde şi pam=pv+pa

benzină

motorină

p

T

18

Page 13: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.Icantitatea reală de aer Lmin

iar

Când presiunea vaporilor scade, evaporarea se intensifică.-presiunea amestecului scade, acest lucruse întâmplă pe măsura închiderii

obturatorului , adică la scăderea presiunii;-coeficientul excesului de aer λ ar trebui să crească adică amestecul să tindă

spre amestec sărac dar la motoarele cu aprindere prin scânteie λ nu poate depăşi o anumită valoare critică deoarece la limită motorul se poate opri.

-Presiunea amestecului mai poate scade şi la altitudine, pentru motor evaporarea este mai intensă dar aerul fiind rarefiat densitatea este redusă şi atunci pentru a suplini această deficienţă se poate introduce un echipament de supralimentare, mărind artificial densitatea aerului.

Căldura latentă de vaporizareCăldura latentă de vaporizare influenţează în mod esenţial desfăşurarea

procesului de evaporare pe traseul de admisiune. Cu cât această căldură este mai mare, cu atât viteza de evaporare e micşorează, deoarece scade temperatura aerului aspirat, prin cedarea a unei cantităţie mai mari de căldură, necesare evaporării combustibilului. Temperatura finală a amestecului, în condiţii de evaporare completă, adiabatică, a combustibilului se poate calcula din bilanţul termic.

unde-căldura specifică a combustibilului lichid-căldura specifică la presiune constantă a vaporilor de combustibil

-căldura specifică la presiune constantă a aerului

combustibil

aer amestec

aapca T,c,m

Tam

19

Page 14: Suport Curs Mas

Daniel Ostoiar-căldura lantentă de vaporizareT1,a; T1,c–temperatura aerului respectiv a combustibilului înainte de amestecareT2-temperatura fianlă a amestecului,după terminarea evaporării

(1.....)T1a=T1,c=T1

Se obţine scăderea de temperatură datorită evaporării:

folosind coeficientul excesului de aer λ:

Răcirea amestecului ΔT datorită evaporării depinde de căldura de vaporizare r şi de coeficientul excesului de aer λ.

1.6. Formarea amestecului la m.a.s. prin injecţie

1.6.1. Aspecte introductiveFormarea amestecului prin injecţie spre deosebire de carburaţie se realizează

prin accelerarea vitezei combustibilului în raport cu aerul.Principalul motiv al introducerii injecţiei de benzină la motoarele cu aprindere

prin scânteie a fost îmbunătăţirea performanţelor de putere şi consum dar mai ales reducerea noxelor motorului.

Metoda a fost aplicată cu succes în anii 30 la motoarele Daimler Benz DB 601 şi AD 103 de 100 CP respectiv 2500 CP destinate propulsiei aparatelor de zbor, dar metoda a fost aplicată şi la motorul M 196 ce echipa autoturismul Mercedes Benz SL Goldwing cu performanţe deosebite în ceea ce priveşte puterea şi consumul de combustibil.

Ca şi echipament de injecţie firma Bosch a fost printre primele firme ce au construit echipamente de injecţie pentru motoarele de aprindere prin scânteie, dat fiind specializarea acesteiea în echipamente de injecţie pentru motoare diesel, problema cea mai importantă din punct de vedere al fiabilităţii echipamentelor o constituia ungerea pieselor în mişcare în locurile unde se produce injecţia şi durata injecţiei, benzina principalul carburant în cazul motoarelor cu aprindere prin scânteie nu poate realiza ungerea elementelor aflate în mişcare relativă.

Avantajele create odată cu perfecţionarea din punct de vedere constructiv au făcut ca aceste ehipamente de injecţie să fie implementate pe majoritatea motoarelor cu aprindere prin scânteie , datorită posibilităţii controlului formării amestecului şi implicit posibilitatea de reduce consumul de combustibil şi reducerea noxelor.

Principalele avantaje ale utilizării echipamentelor de injecţie la m.a.s. sunt: Uniformitatea sporită a dozei de combustibil;

20

Page 15: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.I Creşterea gradului de umplere al motorului; Creşterea efectivă a puterii motorului cu 10-15%; Scăderea consumului de combustibil; Reducerea emisiilor de noxe .

Specific motoarelor cu aprindere prin scânteie alimentate prin injecţie de benzină este corelarea debitului de benzină cu debitul de aer la toate regimurile caracteristice de funcţionare. De regulă pentru reglarea debitului de benzină există două procedee:

a) reglarea debitului de benzină în funcţie de presiunea din galeria de admisie sau poziţia obturatorului (reglaj mecanic)

b) reglarea debitului de benzină în funcţie de debitul de aer aspiratPentru regimurile tranzitorii echipamentele de injecţie sunt prevăzute cu

dispozitive speciale care modifică debitul de benzină în conformitate cu cerinţele menţionate. Aceste corecţii ale debitului de benzină pot fi completate şi de alţi parametrii : temperatura lichidului de răcire, temperatura aerului, presiunea aerului, cantitatea de oxigen din gazele de evacuare, etc.

SCURT ISTORIC DESPRE APARIŢIA SISTEMELOR DE INJECŢIE

Injecţia de benzină, îşi are începuturile între anii 1898-1901, când firma Deutz foloseşte pentru prima dată instalaţii pentru injectarea benzinei la motoarele de serie. Sistemul este apoi adoptat de constructorii de avioane, care îl aplica între anii 1906-1910 la motoarele de avion Antoinette şi Wright, iar apoi la motoarele Junkers.

În anul 1937 s-a construit prima motocicletă cu injecţie de benzină şi injectoare electromagnetice, în timp ce uzinele Daimler-Benz şi Auto-Union echipează câteva automobile cu injecţie de benzină.

Injecţia de benzină se impune constructorilor motoarelor de automobile abia în anii 1950, datorită rezultatelor obţinute de firma Mercedes-Benz cu modelul MB300SL. În această perioadă, marile firme constructoare de automobile Daimler-Benz, Opel, BMW, Porshe, VW/Audi, GM, Citroen, Peugeut, Renault, Saab, Volvo, Jaguar, Nissan, Datsun, Toyota, realizează în serie automobile cu injecţie de benzină.

Dezvoltarea echipamentelor pentru injecţia benzinei era frânată, pe la mijlocul anilor ’60, de numărul mare şi complexitatea elementelor componente ale întregii instalaţii de alimentare şi de costul ridicat al acesteia. Echiparea M.A.S.-urilor cu carburatoare complexe sau cu carburatoare multiple nu a reuşit să asigure performanţele de putere şi reducerea emisiilor poluante preconizate. În plus, diferenţa de preţ dintre o astfel de instalaţie de alimentare şi instalaţia care utiliza injecţia de benzină devenise mai puţin sensibilă. Pentru creşterea în

21

Page 16: Suport Curs Mas

Daniel Ostoiacontinuare a puterii litrice a M.A.S.-ului, reducerea consumului de combustibil şi mai ales pentru reducerea severă a emisiilor poluante din gazele de evacuare, impusă de legislaţia internatională, se preferă injecţia de benzină la care, însă, precizia de dozare a benzinei trebuia ameliorată pentru toate regimurile de funcţionare ale motorului.

Orice echipament de injecţie destinat motoarelor cu ardere internă, trebuie să fie astfel realizat încât să asigure:

-comprimarea combustibilului la presiuni suficient de mari, necesare pulverizării fine a acestuia;

-dozarea cantitaţii de combustibil pe ciclu;-declanşarea controlată a injecţiei;-introducerea combustibilului în cilindrii motorului sau în colectorul de

admisie şi pulverizarea acestuia;-distribuţia combustibilului între cilindrii motorului, cu grad sporit de

uniformitate.Injecţia de benzină comandată electronic, sau injecţia electronică de

benzină, a putut răspunde dezideratelor menţionate. În plus, pentru autovehicule echipate cu motoare cu injecţie electronică de benzină, s-a obţinut şi un spor de securitate în conducere.

Comprimarea combustibilului la presiuni de injecţie de 0,2…0,4 MPa, necesare pulverizării benzinei, nu poate fi realizată direct de către vreun dispozitiv electronic. Această funcţie este realizată cu ajutorul pompelor de alimentare, care, pentru debite şi presiuni mici de refulare, pot fi antrenate cu ajutorul unor motoare electrice alimentate de la bateria de acumulatoare a autovehiculului. În acest caz, motorul electric de antrenare poate fi comandat de către unitatea electronică de control.

Dozarea combustibilului poate fi făcută la admisia acestuia în pompă sau la refulare. În ambele cazuri, participarea electronicii este posibilă, fie comandând corespunzător o electrovalvă montată la admisiunea combustibilului în pompă, fie acţionând diferite elemente de execuţie, activate de unitatea electronică de comandă şi control. În cazul utilizarii injectoarelor electromagnetice, dozarea combustibilului injectat pe ciclu se face prin reglarea timpului de deschidere a acestora, controlând durata semnalului electric emis de unitatea centrală.

Declanşarea injecţiei, precum şi precizia momentului producerii acesteia pe ciclu pot fi comandate electronic, uşor şi cu precizie. În acest sens se folosesc semnale electrice de declanşare, în corelaţie cu turaţia şi ordinea de aprindere a motorului, de către unitatea electronică, după un program dinainte memorat.

22

Page 17: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.IIntroducerea combustibilului în cilindrii motorului sau în colectorul de

admisie se pretează, deasemenea, în cazul utilizarii injectoarelor electromagnetice, la comandă şi control electronic. Prin ridicarea acului injectorului, cu ajutorul unui solenoid activat de unitatea electronică, combustibilul care traversează injectorul are acces la motor. Pulverizarea combustibilului depinde de geometria orificiului de pulverizare şi de presiunea existentă în amontele acestui orificiu; funcţia de pulverizare nu poate fi controlată electronic.

Utilizarea sistemelor de injecţie în locul carburatoarelor, a dus, pe lângă reducerea emisiilor de noxe eşapate, la o mulţime de îmbunătăţiri în funcţionarea motorului, din care enumerăm:

-economie de combustibil, prin adaptarea precisă a cantitaţii de combustibil injectat la condiţiile de lucru ale motorului;

-răspuns rapid la apăsarea clapetei de acceleraţie;-flexibilitate mai mare a motorului la trecerea de la un regim la altul;-îmbunătăţirea pornirii la rece şi a incălzirii motorului;-controlul precis al turaţiei de ralanti;-întreruperea alimentării cu combustibil în timpul deceleraţiei;-eliminarea fenomenului de givrare care apare iarna, uneori, la motoarele

echipate cu carburator;-diagnosticare rapidă;-prezintă o mare precizie în funcţionare, datorită construcţiei lor relativ

simple şi comenzilor electronice de care dispun.Superioritatea injecţiei electronice de benzină se manifestă şi prin precizia

de dozare a benzinei, uniformitatea sporită a dozării acesteia între cilindrii motorului. Deasemenea, injecţia electronică oferă avantaje în sensul posibilităţilor de reproducere a unor dependenţe complexe şi variate, cum ar fi a cantităţii de benzină injectată pe ciclu în funcţie de depresiunea din colectorul de admisie, temperatura aerului din colectorul de admisie, temperatura fluidului de răcire, turaţia etc, preciziei sporite, costului şi dimensiunilor de gabarit reduse.

Avantaje suplimentare apar şi din faptul că se pot introduce un număr însemnat de mărimi de corecţie pentru toate regimurile de funcţionare ale motorului.

În Europa, primul echipament electronic de injecţie a fost produs în anul 1967 şi montat pe un automobil VW cu 4 cilindri şi cilindreea de 1,6 l. Zece ani mai târziu, peste un milion de autovehicule au fost echipate cu sisteme electronice de injecţie de tip K si L – Jetronic, produse de firma Bosch, devenită leaderul mondial în acest domeniu. Este o dovadă a faptului că injecţia

23

Page 18: Suport Curs Mas

Daniel Ostoiaelectronică a devenit o necesitate pentru conjunctura în care se cerea un autoturism economic şi nepoluant.

Răspândirea injecţiei de benzină a fost „temporizată” de competiţia cu carburatorul care implică preţuri de cost mai reduse. Lansarea injecţiei de benzină se datorează noilor relaţii „om-natură-automobil” şi necesităţii realizării (în condiţiile crizei de combustibil) a unor autovehicule mai economice.

1.1. CLASIFICAREA SISTEMELOR CU INJECŢIE DE BENZINĂ

1.1.1. PROCEDEE DE INJECŢIE A BENZINEI

Indiferent de variantele constructive ale instalaţiilor de injecţie, ele realizează pulverizarea combustibilului direct în cilindrii motorului sau pe traiectul admisiei. Se disting astfel:

- procedeul de injecţie directă - când pulverizarea combustibilului are loc în cilindrii motorului;

Figura 1

24

Page 19: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.I- procedeul de injecţie indirectă - când pulverizarea combustibilului are loc în

exteriorul cilindrului.

Figura 2

La rândul lui, procedeul de injecţie indirectă poate fi:-monopunct, când injecţia combustibilului se realizează într-o singură zonă

situată în amontele ramificării tubulaturii de admisie;-multipunct, când injecţia combustibilului se realizează în poarta supapei de

admisie a fiecărui cilindru.

Se folosesc trei metode de modificare a debitului masic de benzină injectată în exteriorul camerei de ardere:

- prin modificarea presiunii de injecţie, când injecţia este continuă;- prin injectare intermitentă, momentul declanşării ei fiind bine precizat în raport

cu fazele distribuţiei motorului (injecţie intermitentă fazată);- prin injectare intermitentă, fără precizarea momentului declanşării ei (injecţie

discontinua, nefazată).

25

Fig.3 Procedee de injecţie a benzineia) directă; b) indirectă în canalul de admisie; c) indirectă în poarta supapei

Page 20: Suport Curs Mas

Daniel OstoiaÎn cazul procedeului cu injecţie directă, presiunea de injecţie ajunge la unele

motoare la valoarea de 10 MPa şi, din această cauză, instalaţia lucrează cu zgomot, piesele componente fiind supuse unei uzări mai intense. Injectoarele au o construcţie mai complexă şi sunt mai sensibile datorită contactului direct cu gazele fierbinţi. Există deasemenea pericolul potenţial al spălării peliculei de ulei de pe oglinda cilindrului. Dat fiind faptul că vaporizarea benzinei se produce în întregime în cilindru, temperatura la sfârşitul comprimării scade considerabil, iar cantitatea de amestec combustibil reţinut în cilindru creşte. Jetul de combustibil poate fi dirijat spre bujie, astfel încât se poate realiza o stratificare avantajoasă a amestecului.

În S.U.A. au apărut primele m.a.s.-uri experimentale la care stratificarea s-a realizat prin injecţie directă (Ford Proco). Reglementările internaţionale privitoare la protecţia mediului au avut în vedere influenţa bioxidului de carbon asupra „efectului de seră”, de aceea emisia de CO2 a fost limitată, ceea ce, în cazul folosirii combustibililor obtinuţi prin rafinarea petrolului, revine la a limita consumul de combustibil. Cele mai avansate, în aplicarea la motoarele de serie a injecţiei directe cu scopul stratificării încărcăturii şi, implicit, al reducerii consumului de combustibil, sunt firmele japoneze Toyota si Mitsubishi, care folosesc controlul electronic al injectoarelor.

Instalaţiile pentru injecţie directă sunt folosite, în cea mai mare parte, la motoarele automobilelor de formulă sau de sport. În anul 1997, corporaţia BOSCH a elaborat pentru M.A.S. un sistem de injecţie directă, care a îmbunătăţit economia de combustibil cu 20-25%, permiţând utilizarea procedeului şi la unele autoturisme de serie. Sistemul foloseste o pompă şi un injector de înaltă presiune, acţionat electromagnetic, ce corespunde cerinţelor dinamice înalte şi oferă o mare stabilitate in funcţionare. Presiunea de lucru este de 5...10 MPa. Firma MITSUBISHI MOTORS a echipat motorul tip 4G93 (i = 4, V = 1,384 l, ε = 12) cu un sistem de injecţie directă şi l-a instalat pe autoturismele Mitsubishi Galant, Space, Runner, Carisma. Sistemul lucrează cu presiuni de injecţie de 5 MPa, combustibilul fiind injectat la finele comprimării, cu puţin înainte de aprindere. La început, o parte din combustibil este amestecat cu aerul, formând local un amestec bogat şi, datorită unei forme speciale a pistonului, este adus lângă bujie unde se aprinde usor. Motorul funcţionează cu amestecuri aer-combustibil sarace, cu un raport de 40:1 fără pierderi de putere, câştigând în economicitate datorită arderii stratificate a amestecului.

Folosirea injecţiei directe a permis mărirea raportului de comprimare al motorului de la 10,5 până la 12 pentru combustibil cu aceeaşi cifră octanică, fără detonaţie, datorită răcirii parţiale a amestecului produsă de vaporizarea combustibilului în cilindru.

Marea majoritate a automobilelor cu injecţie de benzină folosesc la ora actuală procedeul injecţiei indirecte, datorită avantajului oferit de presiunile de injecţie mai scăzute, precum şi de modificările constructive mai mici faţă de variantele cu carburator. În acest caz, presiunea de injecţie este de numai 0,3-3 MPa. M.A.S.-urile cu injecţie indirectă prezintă o sensibilitate mai mică la schimbarea avansului la injectarea combustibilului. Instalaţiile pentru injecţia indirectă a benzinei prezintă o mare varietate. Din punct de vedere al modului de realizare a presiunii de injecţie instalaţiile de injecţie pot fi grupate în:

26

Page 21: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.I- instalaţii cu pompe de injecţie cu mai multe pistonaşe (Simmonds,

Fuelcharger Corp, Bosch) cu elemente în linie.- instalaţii monocilindrice cu piston distribuitor (American Bosch, Lucas,

Holley, Marvel-Schebler, Borg-Warner).

După locul unde are loc injecţia de benzină, deosebim:- instalaţii cu injecţie directă, în camera de ardere (General Motors,

Fuelcharger, Rocheste);- instalaţii de injecţie în exteriorul cilindrului; se folosesc trei metode de

modificare a debitului masic de benzină injectată în exteriorul camerei de ardere:• prin modificarea presiunii de injecţie când injecţia este continuă;• prin injectare intermitentă, fără precizarea momentului declanşării ei

(injecţie discontinuă, nefazată);• prin injectare intermitentă, momentul declanşării eifiind bine precizat în raport cu fazele distribuţiei motorului (injecţie intermitentă fazată).

După modul în care se reglează debitul injectat pe ciclu, există două mari categorii de instalaţii de injecţie:

- cu dozare mecanică (Kugelfischer-Schaefer, Daimler-Benz, K-Jetronic);- cu dozare electronică ( KE-Jetronic, L-Jetronic, LH-Jetronic, Mono-Jetronic,

Motronic, Hitachi, Lucas).

1.2. INSTALAŢII PENTRU INJECŢIE DE BENZINĂ ASISTATE ELECTRONIC

Sarcina principală a echipamentului electronic de injecţie constă în corelarea cantitaţii de benzină injectată pe ciclu cu cantitatea de aer aspirat în motor , astfel încât să rezulte dozajul optim pentru fiecare regim de funcţionare al motorului.

Rezolvarea nemijlocită a unei astfel de sarcini întâmpină dificultăţi deosebite din punct de vedere tehnic. Din acest motiv se recurge la măsuri auxiliare, care permit exprimarea unor dependenţe cunoscute între cantităţile de aer şi de benzină şi o serie de parametri funcţionali ai motorului (depresiunea din galeria de admisie, turaţia, temperatura motorului, poziţia obturatorului etc).

Cantitatea de aer aspirat în motor poate fi exprimată în funcţie de parametrii funcţionali menţionaţi. La exprimarea cantitaţii de benzină în funcţie de aceiaşi parametri, trebuie ţinut seama, însă, de presiunea de injecţie (presiunea de refulare din avalul pompei de alimentare), secţiunea de curgere din injector şi durata injecţiei (timpul de deschidere a injectorului electromagnetic). Pentru valori constante ale presiunii de injecţie şi secţiunii de curgere din injector, modificarea cantitaţii de benzină injectată pe ciclu, în concordanţă cu regimul de functionare al motorului, se poate realiza prin schimbarea duratei injecţiei. Partea electronică de comandă a echipamentului de injecţie asigură modificarea timpului de deschidere a injectorului electromagnetic fără dificultate şi cu suficientă precizie.

27

Page 22: Suport Curs Mas

Daniel OstoiaCel mai adesea, se preferă ca durata de deschidere a injectorului electromagnetic

să fie în funcţie de depresiunea din colectorul de admisie. Aceasta, întrucât cantitatea de benzină injectată pe ciclu se corelează cu cantitatea de aer aspirat pe ciclu, a cărei mărime depinde de depresiunea din colectorul de admisie; dependenţa de turaţie, în acest caz, este mai redusă.

Prin urmare, la majoritatea echipamentelor electronice de injecţie, reglarea cantităţii de benzină injectată pe ciclu se face, cu precădere, în funcţie de depresiunea din colectorul de admisie, urmând să fie aplicate corecţii în funcţie de turaţie (atunci când acest lucru este necesar).

Reglarea cantitaţii de benzină injectată pe ciclu în funcţie de poziţia obturatorului atrage, în cazul injecţiei electronice, inconvenientul apariţiei a două marimi de reglare : poziţia obturatorului şi turaţia. La o poziţie dată a obturatorului, umplerea cu aer a cilindrului depinde foarte mult de turaţie, astfel încât cantitatea de benzină trebuie reglată în funcţie de turaţie. La o turaţie dată, umplerea cu aer a cilindrului nu prezintă acelaşi grad de dependenţa faţă de poziţia obturatorului. Ca atare, trebuie introduse corecţii suplimentare în ceea ce priveşte reglarea cantitaţii de benzină (cum ar fi temperatura aerului aspirat şi altitudinea).

Corecţii ale debitului de benzină injectată în cilindru sunt reclamate şi de o serie de regimuri tranzitorii de funcţionare a motorului, precum şi de temperatura lichidului de răcire.

Ţinând seama de toate acestea, la realizarea echipamentelor de injecţie se utilizează urmatoarea schemă constructiv-funcţională:

28

Injectoare electromag

netice

Pompă de alimentare

Unitateelectronicăde comandă

Regulatorde

presiune

Rezervor Motor

1 2 3

Fig.4 Schema constructiv-funcţională a sistemelor de injecţie

Page 23: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.I

= Turaţia = Depresiunea din colectorul de admisie = Alte corecţii (temperatura motorului, avansul la aprindere, altitudine, sarcină etc.)

Pompa de alimentare aspiră benzină din rezervor şi o refulează către injectoarele electromagnetice. Presiunea benzinei în amontele injectoarelor este menţinută constantă cu ajutorul unui regulator de presiune care permite returnarea către rezervor a excesului de benzină refulată de pompa de alimentare.

Injectoarele electromagnetice, asociate fiecărui cilindru al motorului, sunt deschise prin impulsuri de electrice provenite de la unitatea electronică de comandă. Durata impulsurilor de comandă depinde de depresiunea din colectorul de admisie, turaţia motorului, precum şi de o serie de alte mărimi de corecţie. Aceste mărimi sunt sesizate cu ajutorul traductoarelor mecano-electrice, fiind transmise unitătii electronice de comandă sub formă de marimi electrice.

După acest principiu de bază poate fi dezvoltată o varietate însemnată de echipamente de injecţie cu comandă electronică, în stare să răspundă atât cerinţelor de sporire a performanţelor de putere ale motoarelor, reducerii consumului de combustibil şi a emisiilor de produşi poluanţi din gazele de evacuare, cât şi cerinţelor de preţ de cost scazut, fiabilitate, durabilitate, adaptabilitate etc. Indiferent de tipul lor constructiv, sistemele de injecţie controlate electronic sunt dezvoltate după structura unui sistem tehnic de control, care este de fapt o ordonare pe trei grupe mari de obiecte fizice : bloc de intrare, bloc de procesare şi bloc de ieşire-execuţie.

Turaţie motor Poziţie obturator

Temperatură motor

Concentraţie O2

29

Interfaţă de

intrareInterfaţ

ă deieşire

Traductor deturaţie

Traductor depoziţie a obtu-

ratorului

Traductor detemperatura

Sondă lambda

Procesor desemnale digitale

Grupa I de injectoare

Grupa II deinjectoare

Pompa de alimentare

Priza de di-agnosticare

123

Figura 5. Schema bloc a unui sistem de control electronic

Page 24: Suport Curs Mas

Daniel OstoiaBlocul de intrare e constituit din traductoare ce convertesc mărimi mecanice,

termice sau chimice în mărimi electrice.Blocul de procesare a semnalelor de intrare, care conţine şi interfaţa de intrare

cu rol de formare a semnalelor de intrare, efectuează operaţii de integrare, derivare, sumare, comparare a acestor semnale, în vederea generării unor comenzi către elementele de execuţie electro-mecanice.

Interfaţa de ieşire adaptează semnalele de ieşire din circuitele de procesare la valori majorate din punctul de vedere al valorilor curenţilor capabili să comande circuitele din blocul de ieşire.

Blocul de ieşire-execuţie conţine elementele cu rol de execuţie a unor procese şi cu rol de afişare-vizualizare a unor caracteristici sintetice pentru supravegherea si diagnosticarea sistemului.

Actualele sisteme de injecţie de benzină controlate electronic se bazează pe utilizarea unui bloc electronic de comandă care foloseşte un microprocesor conceput sa lucreze în sistem de codificare binară; de aceea toate semnalele recepţionate şi emise de el vor fi de tip digital. Interfaţa de intrare mai are rolul ca pe lângă operaţiile de filtrare, limitare a amplitudinii etc, să transforme semnalele de tip analog în semnale de tip digital. La ieşirea din microprocesor, interfaţa de ieşire trebuie să transforme marimile digitale emise spre ieşire, în semnale de tip analog, pe care le amplifică la valoarea care asigură acţionarea elementelor de execuţie (injectoare, relee electromagnetice etc.)

1.2.1. STUDIUL CONSTRUCTIV-FUNCŢIONAL AL PRINCIPALELOR SISTEME DE INJECŢIE DE BENZINĂ ASISTATE ELECTRONIC

Instalaţiile de alimentare prin injecţie de benzină cu comandă electronică sunt derivate din instalaţiile de injectie cu comandă mecanică, la care s-au înlocuit injectoarele mecanice cu injectoare electromagnetice şi s-au introdus dispozitive şi unitaţi electronice de comandă, pentru comanda deschiderii injectoarelor şi reglarea automata a duratei de deschidere a acestora.

Avantajele majore ale instalaţiilor de alimentare cu comandă electronică sunt:

-dozajul foarte precis pentru orice regim de funcţionare al motorului; -flexibilitatea mare în strategia dozarii, conform unor prioritaţi derivate din

modificarile standardelor privind incadrarea în anumite limite de poluare, economicitate, compatibilitate cu turboalimentarea, procedeele de recirculare a gazelor arse, controlul distribuţiei variabile, controlul aprinderii;

-posibilitatea cumulării unor funcţii multiple de supraveghere a unor sisteme şi instalaţii ale motorului cu utilizarea unor mărimi de intrare comune;

-substituirea antrenării de tip mecanic, direct de la motor, prin acţionări electrice care permit amplasarea raţională a unor dispozitive, fără modificări constructive ale motorului;

-întreţinerea facilă (nu necesita reglaje), iar depanarea este înlesnită de conceperea unor programe de autodiagnosticare; la defectarea unor componente este

30

Page 25: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.Iposibilă deplasarea pe distanţe scurte prin furnizarea de catre B.E.C. (blocul electronic de comandă si control) a unor valori medii ale mărimilor ce nu mai pot fi controlate.

În cele ce urmează se vor prezenta cele mai reprezentative instalaţii de injecţie controlate electronic produse de firma Robert BOSCH -Germania, care echipează peste 70% din autoturismele fabricate în prezent şi dotate cu injecţie de benzină.

INSTALAŢIA DE INJECŢIE MONO-JETRONICSchema celui mai simplu echipament electronic pentru injecţia benzinei este

reprezentată în figura 6. Echipamentul combină singurul injector de benzină 6, cu care este dotat,

regulatorul de presiune 7, obturatorul 9, întrerupătorul obturatorului 10 şi regulatorul pentru turaţia de mers în gol 8, într-un ansamblu unic, constituind o unitate compactă de formare a amestecului aer-benzină, care, aşa cum s-a precizat se montează pe colectorul de admisie al motorului. Injectorul 6 se montează în centrul unităţii de formare a amestecului, jetul de benzină distribuindu-se în zona cu secţiune minimă de curgere a aerului către cilindrii motorului (unde viteza de curgere a aerului are viteza maximă). Se realizează astfel un amestec aer-benzină mai omogen, care se distribuie către cilindri în ordinea în care aceştia se succed la aprindere.

Presiunea de injecţie în amontele injectorului este menţinută riguros constantă cu ajutorul regulatorului de presiune 7, excesul de benzină de la injector este returnat, prin regulatorul de presiune, către rezervorul 1.

Reglarea cantităţii de benzină injectată pe ciclu, pentru diferite regimuri de funcţionare ale motorului, se face în funcţie de cantitatea de aer aspirat. În acest sens, pe debitmetrul de aer 5, este montat un traductor care transmite informaţiile cu privire la debitul de aer, unităţii centrale electronice 4. Alte traductoare transmit informaţii pentru corectarea cantităţii de benzină injectată pe ciclu în regimuri tranzitorii de funcţionare (accelerare, decelerare, îmbogaţirea amestecului la sarcină plină sau la pornirea la rece, etc). Completat şi cu o sonda lambda, echipamentul Mono-Jetronic este deosebit de eficient în ceea ce priveşte reducerea emisiilor de poluanţi. Aceasta se montează în colectorul de evacuare şi este capabilă să detecteze oxigenul conţinut în gazele de evacuare, care nu a participat la ardere. Semnalul emis de traductorul de oxigen este transmis unităţii centrale de comandă şi control. În funcţie de mărimea semnalului (proporţional cu procentul de oxigen detectat), unitatea centrală modifică volumul de benzină injectat pe ciclu. Este posibil astfel un control riguros al consumului de benzină şi al emisiilor de produşi poluanţi. Pentru reglarea turaţiei de mers în gol este prevazut regulatorul electronic 8.

31

Page 26: Suport Curs Mas

Daniel Ostoia

De menţionat că reglajul în buclă închisă folosind traductor sensibil numai într-un interval foarte restrâns de variaţie în jurul valorii λ=1 este singurul în măsură să satisfacă tratamentul eficace al gazelor arse, indiferent de toleranţele de fabricaţie ale motoarelor echipate cu această instalaţie şi de cele apărute în exploatare. Totuşi, controlul în buclă închisă cu traductor Lamda nu pote acţiona decât suprapus unui control de bază independent, cu reglare fină individuală care operează în buclă deschisă la care se adiţionează compensări dictate de variaţia densităţii aerului şi cele datorate modificării parametrilor injectorului sau motorului pe durata exploatarii. Proiectanţii instalaţiei Mono-Jetronic au avut în vedere trei categorii importante de modificări ce pot surveni în exploatare:

- modificări induse de alterarea densitătii aerului (prin modificarea altitudinii);- modificări induse de aspirarea aerului prin orificii apărute în exploatare în

avalul obturatorului (aer fals), suplimentar aerului considerat prin poziţia unghiulară a obturatorului şi obturarea parţială şi momentană a acestor orificii (de exemplu datorită particulelor de „murdarie”);

- modificări induse de slăbirea parametrilor magnetici ai injectorului care pot prelungi durata injecţiei.

Corespunzător acestor modificări „mapa caracteristicilor” se subdivide în sectoare în care fiecare dintre cele trei categorii au influenţe decisive, astfel:

32

FIGURA 6. SCHEMA DE PRINCIPIU A INSTALAŢIEI DE ALIMENTARE PRIN INJECŢIE DE BENZINĂ, COMANDATA ELECTRONIC MONO-JETRONIC.

1-rezervor de combustibil; 2-pompa electrică de alimentare ; 3-filtru de combustibil; 4-unitate electronică; 5-debitmetru de aer; 6-injector; 7-regulator de presiune; 8-regulator electronic; 9-obturator; 10-intrerupator obturator; 11-colector admisie; 12-motor; 13-traductor de temperatură; 14-ruptor-distribuitor.

Page 27: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.I- modificarea densitătii aerului are efect asupra întregii arii a mapei de

caracteristici şi asupra ei va acţiona un „factor de multiplicare” pentru debitul de aer;- modificările în sărăcirea dozajului de aer „fals” devin semnificative numai la

turaţiile apropiate turaţiei de mers în gol, iar termenul calculat este un termen cu caracter de adiţionare (nu de multiplicare);

- modificările de la o injecţie la alta (de la un impuls la altul) devin sesizabile numai la durate de injectare foarte scurte, iar corecţia este tot de tip „adiţional”.

Acest control în buclă deschisă este cunoscut sub numele de „reglarea variabilă a amestecului”, iar principiul constă în modificarea duratei injecţiei pâna la obţinerea dozajului stoichiometric, ori de câte ori este sesizată o deviaţie de la dozajul mediu prescris, prin intervenţie asupra unei variabile. Variabila este corectată prin aplicarea unui factor de ponderare specific unui sector al mapei de caracteristici. Variabila adoptată se modifică în „paşi” de funcţionare (care se manifestă prin trepte de amplitudine ale variabilei şi trepte de amplitudine ale dozajului, suprapuse variaţiei impuse de reglarea în buclă inchisă a sondei lambda).

INSTALAŢIA DE INJECŢIE K-JETRONIC Instalaţia de injecţie K-Jetronic a început să fie produsă de firma Bosch în anul 1973. Face parte din categoria construcţiilor cu injecţie continuă în poarta supapelor şi reglare prin măsurarea debitului de aer cu o clapetă cu deplasare axială. Benzina, aspirată din rezervorul 2 de către pompa electrică 3 este dirijată spre dozator-distribuitorul 13 după ce, mai întâi, trece prin filtrul 5 si acumulatorul 4. Acesta este introdus în sistem pentru amortizarea oscilaţiilor de presiune produse de pompa electrică şi pentru menţinerea circuitului de alimentare sub presiune, atunci când pompa electrică este oprită (se asigura astfel pornirea motorului fără dificultaţi); prin caracteristica arcului, în acumulator, presiunea benzinei se menţine la 1,5...2,5 daN/cm2. În dozator-distribuitorul 13 benzina ajunge mai întâi în camera inferioară a elementului de reglare cu membrană. Aici, presiunea benzinei este menţinută constantă, la valoarea de 4,7 daN/cm2, de către regulatorul de presiune 6, de reglare a presiunii de alimentare. Acesta controlează un orificiu prin care surplusul de combustibil din camerele inferioare ale elementelor de reglare este returnat în rezervor. Din camera inferioară a elementului de reglare, benzina ajunge printr-o fantă de dozare, în camera superioară şi, de aici, prin conducta de injecţie, la injectorul 7, montat în galeria de admisie în faţa supapelor de admisie. Presiunea de deschidere a injectorului este reglată la 3,3 daN/cm2. Reglarea debitului de benzină în concordanţă cu debitul de aer livrat de dozator-distribuitorul 13, se realizează cu ajutorul talerului 1.La capătul opus acestuia, se află o contragreutate de echilibrare. Braţul pârghiei se află în legatură cu pistonul-sertar al dozator-distribuitorului. Mişcarea talerului produsă de curgerea aerului aspirat spre motor, determină deci deplasarea pistonului sertar al dozator-

33

Page 28: Suport Curs Mas

Daniel Ostoiadistribuitorului. Acesta modifică secţiunea de curgere a fantelor şi, în consecintă, debitul de benzină livrat injectorului. În distribuitor este practicat un număr de fante egal cu numarul cilindrilor motorului echipat cu un astfel de sistem de injecţie.

În dreptul fantelor, presiunea este menţinută riguros constantă de regulatorul de presiune 6, de reglare a presiunii de alimentare, precum şi de elementele de reglare cu membrana din corpul dozator-distribuitorului.

Pornirea motorului la rece este asigurată de un injector special 9, care funcţionează numai la pornire pe baza semnalului transmis de termocupla 10, privind temperatura lichidului de răcire. Injectorul de pornire este montat pe traseul de admisie, în amontele injectorului principal. Alimentarea acestuia cu benzină se face din camera inferioară a elementului de reglare din corpul dozator-distribuitorului. Aerul auxiliar necesar pornirii motorului rece (amestec îmbogaţit) este furnizat de dispozitivul auxiliar de aer 15.Construcţia dozator-distribuitorului 13 şi a dispozitivului de reglare a debitului de aer 15, este astfel gândită, încât la o variaţie lineară a debitului de aer, corespunde o variaţie lineară a debitului de benzină. Se asigură astfel dozajul optim pentru toate regimurile de funcţionare caracteristice M.A.S.-ului.

Pentru regimul de mers încet în gol, reglarea debitului de benzină se realizează cu ajutorul unui şurub aflat între pârghia clapetei 1 şi pârghia ce comandă axul dozator-distribuitorului.

34

Figura 7. Schema instalaţiei de alimentare prin injecţie de benzină K-Jetronic1-CLAPETA DEBITMETRULUI DE AER; 2-REZERVOR; 3-POMPA ELECTRICĂ; 4-ACUMULATOR HIDRAULIC; 5-FILTRU DE COMBUSTIBIL; 6-REGULATOR DE PRESIUNE; 7-INJECTOR; 8-ŞURUB PENTRU REGLAJUL TURAŢIEI; 9-INJECTOR DE PORNIRE; 10-RELEU TERMIC; 11-REGULATOR DE AER; 12-REGULATOR DE PRESIUNE; 13-DOZATOR-DISTRIBUITOR; 14-OBTURATOR; 15- BY-PASS. 16- RELEU; 1 7-SONDĂ LAMBDA.

Page 29: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.IInjectoarele sunt de tip semideschis şi se află montate în poarta supapei. Din

1980, firma Daimler-Benz a început să folosească, pentru acest sistem de injecţie, injectoare cu aducţie de aer din amontele obturatorului.

La motoarele cu reactor catalitic, instalaţia de injecţie K-Jetronic utilizează un senzor λ, în acest caz în instalaţie fiind înglobat un bloc electronic şi o supapă (nefigurate în schemă). Supapa este montată în dozator-distribuitorul 13, pe conducta de retur, înaintea rezervorului 2, putând modifica presiunea din amontele distribuitorului. Când amestecul este prea bogat, blocul electronic închide supapa, făcând ca presiunea combustibilului aflat sub diafragmele supapelor din distribuitor să crească; din această cauză, diafragmele se ridică şi limitează curgerea benzinei spre injectoare, reducând debitul. Când amestecul este prea sărac, procesul are loc invers, supapa deschizându-se şi permiţând drenarea combustibilului spre rezervor. Supapa are o funcţionare pulsatorie, de câteva oscilaţii pe secundă; frecvenţa ei determină valoarea presiunii medii a combustibilului (care este invers proportională cu acestă frecvenţă).

INSTALAŢIA DE ALIMENTARE KE-JETRONICAcest tip de instalaţie foloseşte structura reglajului existentă la K-Jetronic, dar

înlocuieşte regulatoarele de presiune mecanice, cu altele comandate electronic. În sistemul de alimentare apare un bloc electronic 11 (fig.8) care comandă regulatorul de presiune 4; acesta este un dispozitiv electromagnetic care modifică presiunea aplicată pe membranele supapelor distribuitorului în funcţie de comanda primită; când este acţionat, el închide pasajul de curgere a benzinei spre regulatorul de presiune 5 şi deci spre rezervor, reducând debitul de combustibil spre injectoare.

Blocul electronic modelează semnalele de comandă şi în funcţie de temperatura lichidului de răcire (senzorul 14), poziţia obturatorului (pentru ralanti şi sarcină plină - contactul 12) şi dozajul amestecului (senzorul λ -15).

Regulatorul de aer pentru încălzirea motorului 10 este acţionat şi el tot de blocul electronic în funcţie de informaţiile furnizate de senzorul 14. Termo-releul de timp 13 actionează injectorul de pornire 2. În rest, funcţionarea este identică cu cea a dipozitivului K-Jetronic. BEC-ul este informat prin traductoare despre starea principalilor parametri care precizează regimul de funcţionare al motorului:

- turaţia, prin semnalul dat de ruptor;- debitul volumetric de aer, printr-un traductor potentiometric acţionat de

platoul-sondă de aer 6;- poziţia obturatorului printr-un dispozitiv de tip cursor 12, viteza de

deschidere a obturatorului, tendinţa de decelerare; - presiunea şi temperatura aerului aspirat;- temperatura motorului, prin traductorul 14 (termistor NTC);- prezenţa oxigenului în gazele arse, prin sonda λ -15.

35

Page 30: Suport Curs Mas

Daniel Ostoia

INSTALAŢIA DE INJECŢIE L-JETRONIC

Produsă de firma Bosch în anul 1973, instalaţia L-Jetronic este cu injecţie intermitentă şi foloseşte ca element principal de reglare un debitmetru de aer cu palete rotitoare. În compunerea ei intră grupul de alimentare cu combustibil, cel care asigură alimentarea cu aer, precum şi un complex electronic.

Din primul grup fac parte rezervorul 6 (figura 9), pompa de benzină 11, filtrul de benzină 13, regulatorul de presiune 2, injectoarele 14 si injectorul de pornire la rece 3. La variantele construite pentru Japonia, acest circuit mai conţine un amortizor de pulsaţii montat după pompă.

Pompa de benzină 11 este de tipul cu role şi este prevazută cu o supapă care se deschide la o valoare a presiunii de refulare cuprinsă între limitele 0,3...0,45 MPa; tot ea limitează scăderea de presiune care s-ar produce în sistem după oprirea motorului, ce ar putea duce la dificultaţi în momentul pornirii. Regulatorul de presiune 2 controlează presiunea de injectie astfel încât între presiunea combustibilului si cea din colectoruul de admisie să nu se producă o diferenţă mai mare de 0,25MPa. Surplusul

36

FIGURA 8. SCHEMA INSTALAŢIEI DE ALIMENTARE PRIN INJECŢIE DE BENZINĂ, CU COMANDĂ ELECTRONICĂ KE-JETRONIC

1-INJECTOR PRINCIPAL; 2-INJECTOR DE PORNIRE; 3-DISTRIBUITOR; 4-REGULATOR DE PRESIUNE; 5-REGULATOR; 6-DEBITMETRU DE AER; 7-FILTRU DE COMBUSTIBIL; 8-POMPA ELECTRICĂ; 9-ACUMULATOR HYDRAULIC;10- REGULATOR DE AER; 11-BLOC ELECTRONIC; 12-SESIZOR POZITIE OBTURATOR; 13-RELEU TERMIC; 14-SENZOR DE TEMPERATURĂ; 15-SONDĂ LAMBDA.

Page 31: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.Ide combustibil este dirijat spre rezervor printr-o conductă de drenaj. Regulatorul este montat în paralel cu injectoarele. Când presiunea de refulare este normală, el este inactiv; dacă presiunea din rampă creşte, făcând ca diferenţa de presiune să depaşească limita de 0,25 MPa, atunci combustibilul comprimă arcul regulatorului, se deschide o supapă şi acesta ajunge în rezervor prin conducta de retur. Sensibilitatea regulatorului faţă de presiunea din colectorul de admisie, este conferită de o conducta ce face legatura dintre acestea. Injectoarele 14, plasate în porţile supapelor de admisiune, sunt comandate electromagnetic.

Toate injectoarele sunt activate simultan de câte doua ori la o rotaţie a arborelui cotit, duratele celor două injecţii identice fiind determinate de blocul electronic, proporţional cu sarcina, turaţia şi corecţiile corespunzătoare. O astfel de comandă simplifică arhitectura blocului electronic în comparaţie cu metoda de acţionare secvenţială a injectoarelor, dependentă de de momentul şi durata deschiderii supapelor de admisie. Injectorul de pornire 3 este montat în avalul obturatorului, alimentând la pornire toţi cilindrii, cu un spor de benzină necesar îmbogăţirii amestecului la acest regim, precum şi în perioada de încalzire. Injectorul este de tip închis, cu comandă electromagnetică, controlată în afară de blocul electronic şi de releul termic 15.

37

Figura 9. Schema instalaţiei de alimentare prin injecţie de benzină L-Jetronic1-sonda lambda; 2-regulator de presiune; 3-injector de pornire; 4-şurub pentru mers în gol;

5-surub reglaj CO; 6-rezervor; 7-bloc electronic; 8-debitmetru de aer; 9-senzor temperatura aer; 10-detector poziţie obturator; 11-pompă electrică de combustibil; 12-regulator de aer pentru perioada de încalzire; 13-filtru de benzină; 14-injectoare; 15-releu termic; 16-canalizaţie by-pass.

Page 32: Suport Curs Mas

Daniel Ostoia

Pe lângă filtru, circuitul de aer cuprinde debitmetrul 8, un obturator, canalul de aer şi şurubul pentru mers în gol 4, canalul de aer pentru pentru încălzire 16 cu regulatorul 12, canalul de aer cu şurubul 5 pentru reglajul CO şi galeria de admisie.

Debitmetrul de aer 8 determină cantitatea de aer absorbită în unitatea de timp şi trimite un semnal la blocul de comandă astfel încât acesta poate stabili durata impulsurilor de acţionare a injectoarelor. Pe axul paletelor debitmetrului este montat un potenţiometru şi un ac de reţinere. Motorul va vehicula prin galeria de admisie un debit de aer proporţional cu deschiderea obturatorului şi cu turaţia. Curentul de aer va roti paletele debitmetrului, deformând arcul şi acţionând parghia potenţiometrului. Acesta va trimite blocului de comandă un semnal electric a cărui tensiune corespunde poziţiei paletei dispozitivului. Pentru alimentarea cilindrilor cu aer la mersul în gol, debitmetrul este prevăzut cu un canal by-pass şi un şurub 5, acesta din urmă servind pentru reglajul emisiei de CO.

Regulatorul de aer pentru perioada de încălzire 12 mijloceşte aducţia unui curent suplimentar de aer în timpul încălzirii motorului. Este vorba de fapt, de un sertar care controlează canalizaţia by-pass 16 prin care se introduce curentul de aer mai sus menţionat. Dispozitivul este dotat cu două arcuri: unul obişnuit şi altul bimetalic; acesta din urmă stă în contact cu lichidul de răcire şi este prevăzut cu o rezistenţă electrică alimentată prin contactul pornirii. La pornire, sertarul deschide canalizaţia 16 şi, pe masură ce motorul se încalzeşte, arcul bimetalic închide treptat accesul aerului.

Complexul electric este compus din blocul electronic 7,un releu precum şi dintr-o sumă de traductori (senzori) care oferă semnale electrice pentru urmatoarele mărimi: temperatura aerului la intrarea în galerie, poziţia paletei debitmetrului, poziţia obturatorului, concentraţia de oxigen la evacuare (senzorul λ), precum şi temperatura lichidului din instalaţia de răcire.

Senzorul poziţiei obturatorului 10 se află montat pe axul acestuia şi furnizează blocului electronic informaţii privitoare la unghiul de rotaţie al obturatorului, adică la poziţia pedalei de acceleraţie. În structura sa intră doua seturi de contacte: unul dintre acestea controlează mersul „în gol”, iar celălalt mersul în „sarcină totală” (respectiv completa deschidere a obturatorului). Când prima pereche de contacte se închide, deci la ralanti, sesizorul emite un semnal pentru mărirea debitului de combustibil, necesar îmbogăţirii amestecului în acest regim. Acelaşi lucru se întîmplă la sarcini superioare (când obturatorul se deschide mai mult de 35o). Închiderea celei de-a doua perechi de contacte mijloceşte îmbogaţirea amestecului în vederea obţinerii puterilor maximale. La regimurile de sarcină mijlocie, ambele grupuri de contacte stau permanent deschise.

Blocul electronic 7 controlează timpii de deschidere a injectoarelor în funcţie de informaţiile primite de la potenţiometrul debitmetrului de aer 8, de la înfăşurarea primară a bobinei de inducţie privitor la turaţie, de la sesizorul termic 15, de la sesizorul de poziţie al obturatorului 10, de la sonda λ-1, precum şi de la senzorul temperaturii aerului 9. În serie cu el este conectat un releu dublu care controlează

38

Page 33: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.Ialimentarea cu curent a pompei de benzină, a injectorului de pornire, a blocului electronic şi a regulatorului auxiliar de aer.

Pe chiulasă se mai afla montat un sesizor termic ce furnizează blocului electronic un semnal care determină durata deschiderii injectoarelor în funcţie de regimul termic al motorului. Timpul de deschidere descreşte pe masura ce temperatura motorului se apropie de nivelul normal. De asemenea, el completează circuitul pentru comanda regulatorului de aer în perioada de încalzire, punându-l în funcţiune când motorul este rece. În compunerea sesizorului intră un termistor cu foarte mare sensibilitate la temperaturi joase. Rezistenţa electrică a termistorului scade odată cu creşterea temperaturii.

Releul termic 15 are rolul de a împiedica acţionarea injectorului 3 la pornirea motorului cald, sau când, la temperaturi foarte coborâte, starterul este folosit timp îndelungat şi în mod repetat, pentru a evita „înecarea” motorului. În afară de aceasta, el dezactivează injectorul de pornire într-un interval de timp care este în general cuprins intre 8...15 secunde, după pornirea motorului rece. Releul termic funcţionează pe baza unui contact cu lamelă bimetalică încalzită de o rezistenţă şi este montat în cămaşa circuitului de răcire. Contactul se deschide sau se închide în funcţie de temperatura lichidului de răcire şi trimite semnale de comandă corespunzatoare injectorului de pornire, astfel încât, în funcţie de împrejurări, o cantitate suplimentară de benzină poate fi furnizată la pornire.

În timpul procesului de pornire, înfaşurarea releului termic este pusă sub tensiune şi încălzeşte lamela bimetalică. Dupa maximum 15s, în funcţie de temperatura lichidului de răcire, contactul se deschide; cu cât temperatura este mai coborată, cu atât timpul necesar pentru încălzirea lamelei este mai mare. Când contactul este desfacut, funcţionarea injectorului de pornire încetează.

Sesizorul λ-1 sau traductorul de oxigen măsoară concentraţia de oxigen din gazele de evacuare şi generează un semnal „feed back” spre blocul electronic. Intensitatea semnalului depinde de valoarea coeficientului de dozaj λ cu care variază invers proporţional. Aceste informaţii permit blocului electronic să elaboreze comenzi privitoare la corecţiile de debit necesare funcţionarii optimale a convertorului catalitic. Senzorul λ este scos din circuit de către sesizorul de poziţie al obturatorului la mersul în gol forţat, deoarece semnalele sale ar determina o îmbogaţire masivă a amestecului ca urmare a cantităţii mari de oxigen existentă în galeria de evacuare. Acelaşi sesizor determină dezactivarea senzorului λ şi atunci când obturatorul se deschide cu mai mult de 30o, pentru a preveni reducerea excesivă a temperaturii gazelor de evacuare şi a proteja astfel senzorul şi convertorul catalitic. Blocul electronic comandă funcţionarea senzorului λ în plaja sarcinilor mijlocii, precizată de deschiderea obturatorului în intervalul de la 12o în sus. Traductorul sondă lambda este operaţional numai la sistemele L2-Jetronic.

Pentru anumite pieţe cu diferite pretenţii (în special impuse de legislaţii proprii de poluare) au fost dezvoltate sisteme speciale derivate din cel de bază, care diferă numai în detalii: L.E-Jetronic pentru pieţele din Europa şi L.U-Jetronic pentru pieţele din S.U.A.

39

Page 34: Suport Curs Mas

Daniel OstoiaINSTALAŢIA DE INJECŢIE LH – JETRONIC

În anul 1982 firma Bosch a promovat traductorul debitului masic de aer aspirat de motor, instalaţia L-Jetronic devenind L.H-Jetronic (iniţiala H fiind dată de denumirea traductorului cu fir cald pentru debit masic de aer – Hitzdraht Luftmassenmesser). Prin evaluarea masică a debitului de aer dispare necesitatea corecţiilor cu densitatea aerului, adică dispare necesitatea masurării parametrilor de stare (temperatura şi presiune) pentru aerul introdus în cilindrii şi blocul electronic de comandă se simplifică.

Comanda aerului adiţional necesar controlului turaţiei de mers în gol în sistemul de injecţie L-Jetronic este înlocuită de un sistem ce foloseşte un motor electric (denumit impropriu „de cuplu”) cu rotire mai mica de 360o datorită a două bobine cu efecte antagoniste care precizează poziţia unui sertar rotativ montat în cilindrul prin care circulă aerul adiţional (notat cu 7 în figura 10).

Regulatorul presiunii de injecţie foloseşte ca mărime de comandă presiunea din colectorul de admisie, peste care se suprapune forţa unui arc pretensionat. Presiunea de injecţie a benzinei pi devine astfel dependentă de presiunea din colector pc iar diferenţa dintre ele se menţine constantă. Cantitatea de benzină injectată va depinde numai de durata injecţiei, nu şi de valoarea diferenţei de presiune (pi-pc).

Circuitul de alimentare cu benzină este constituit din aceleaşi elemente ca şi instalaţia L-Jetronic. Toate injectoarele sunt alimentate electric „în paralel” (simultan) şi efectuiază o singură injecţie la fiecare ciclu motor.

Traductoarele mărimilor de intrare care fac posibilă funcţionarea economică şi antipoluantă a motorului echipat cu aceasta instalaţie, sunt:

- traductorul cu fir cald al debitului masic de aer;- traductorul de turaţie (ruptorul instalaţiei de aprindere);- traductorul temperaturii agentului de răcire al motorului 11, identic cu cel

folosit la instalaţia L-Jetronic;- traductorul poziţiilor extreme ale obturatorului 6 (mers în gol şi sarcini foarte

mari);- traductorul prezenţei oxigenului molecular în gazele arse – sonda .

40

Page 35: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.I

Injectoarele sunt cele folosite la instalaţia L-Jetronic, cu deosebirea că acestea injectează o singură dată la un ciclu motor. Instalaţia dispune de aceleaşi facilităţi ca şi instalaţia L-Jetronic:

- întreruperea livrării benzinei pe durata acceleraţiilor;- limitarea turaţiei maxime (supraturarea).

Sonda lambda corectează dozajul în aceeaşi masură ca şi la instalaţia L-Jetronic, iar mapa caracteristicilor de dozaj poate fi adaptată legislaţiei ţărilor în care se exploateză automobilul.

INSTALAŢIA DE INJECŢIE MOTRONICEchipamentul de injecţie cu cel mai înalt grad de complexitate este produs de

firma Bosch începând din anul 1979 şi montat iniţial pe autoturismul Porsche 911, sub denumirea de Motronic. El are o construcţie asemănătoare cu instalaţia L-Jetronic, deosebindu-se numai prin prezenţa unui sesizor inductiv plasat pe volant pentru indicarea turaţiei, a unui traductor altimetric, precum şi printr-un bloc electronic ce combină comenzile alimentării şi ale aprinderii, dotat cu microprocesor. Schema de principiu a instalaţiei este prezentată in figura 11. Această instalaţie stă la baza dezvoltării sistemelor complexe de control al funcţiilor multiple ale mas-ului. Instalaţia

41

Figura 10. Schema instalaţiei de alimentare prin injecţie de benzină, cu comandă electronica L.H-Jetronic

1-REZERVOR DE COMBUSTIBIL; 2-FILTRU DE COMBUSTIBIL; 3-POMPĂ ELECTRICĂ DE COMBUSTIBIL; 4-UNITATE ELECTRONICĂ; 5-SESIZOR TEMPERATURĂ AER; 6-DETECTOR POZIŢIE OBTURATOR; 7-REGULATOR DE AER PENTRU PERIOADA DE ÎNCĂLZIRE; 8-REGULATOR DE PRESIUNE; 9-INJECTOR; 10-SONDĂ LAMBDA; 11-RELEU TERMIC; 12-BUJIE; 13-ŞURUB PENTRU MERS ÎN GOL.

Page 36: Suport Curs Mas

Daniel OstoiaMotronic furnizează avans la aprindere pe baza unui program „mapă” memorat de BEC, funcţie de sarcină şi de turaţie, optimizat pentru o minimă poluare şi un consum specific minim de benzină, dar care poate efectua corecţii dacă apare tendinţa de detonaţie. De regulă în prezent, pentru motoarele cu patru cilindrii se foloseşte un traductor de detonaţie, pentru motoarele cu cinci şi şase cilindrii se folosesc două traductoare, iar pentru motoarele cu peste opt cilindrii se folosesc două sau mai multe traductoare.

Schema logică utilizată la calculul avansului la aprindere în instalaţia Motronic este prezentată în figura 12.Determinarea avansului pe baza măsurării parametrilor ce caracterizează regimul de funcţionare a motorului (turaţie, sarcină şi temperatură motor) este în masură să asigure o precizie foarte bună, dar cu toate acestea, e necesară asigurarea unei „gărzi” de siguranţă faţă de valoarea „avansului la limita de detonaţie”, pentru a evita situaţia ca unul dintre cilindrii să poată atinge situaţia funcţionării în regim detonant, sau în apropierea lui. Funcţiile de bază ale sistemului sunt controlul dozajului aer-benzină (durata injecţiei de benzină) şi controlul aprinderii, dar el cumulează şi funcţii auxiliare, cum sunt: controlul turaţiei de mers în gol, controlul oxigenului în gazele arse, controlul sistemului de recuperare a vaporilor de benzină (evaporare recuperativă), controlul detonaţiei, controlul nivelului de gaze arse

42

FIGURA 11. SCHEMA DE PRINCIPIU A INSTALAŢIEI DE ALIMENTARE PRIN INJECŢIE DE BENZINĂ, CU COMANDĂ ELECTRONICĂ TIP MOTRONIC.

1-rezervor ; 2-pompă electrică de alimentare ; 3-filtru de combustibil ; 4-regulator de presiune ; 5-injector electromagnetic ; 6-debitmetru de aer cu traductor de debit ; 7-întrerupătorul obturatorului ; 8-unitatea electronică

centrală ; 9-distribuitor de înaltă tensiune ; 10-bobină de inducţie ; 11-bujie ; 12-traductor de temperatură ; 13-traductor de turaţie ; 14-traductor de p.m.i ;

15-dispozitiv de aer suplimentar ; 16-sonda lambda.

Page 37: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.Irecirculate cu scop de reducere a emisiei oxizilor de azot din gazele eşapate, controlul aerului secundar injectat în scopul reducerii emisiilor de hidrocarburi nearse.

Sistemul a permis şi controlul altor cerinţe speciale cum ar fi controlul în buclă închisă a turbosuflantei ca şi modificarea convenabilă a lungimii traseului de admisie în vederea umplerii dinamice optime a cilindrilor şi sporirii pe această cale a puterii litrice a mas-ului, controlul calării variabile a arborelui de distribuţie în vederea sporirii calităţilor de dinamicitate, economicitate şi depoluare a mas-ului, precum şi controlul detonaţiei în concordanţă cu turaţia motorului şi concomitent cu viteza automobilului (la o anumită treaptă de viteze cuplată) pentru a proteja motorul şi automobilul. Instalaţia e aptă să coopereze şi cu alte instalaţii de automatizare cum ar fi cele folosite în schimbarea automată a treptelor de viteze, realizând reducerea momentului efectiv al motorului pe perioada modificării rapoartelor de transmitere, pentru a nu suprasolicita mecanismele de cuplare a treptelor de viteze. Ea permite şi conlucrarea cu sisteme ASR (controlul momentului de tracţiune transmise roţilor motoare) ca şi sisteme ABS

43

Avansul de bază corespunzător semnalelor de

turaţie şi de sarcină.

Introducerea corecţiilor de temperatură.Corecţii pentru satisfacerea

perioadei de încălzire a motorului

Supraturare

Corecţii premergătoare întreruperii livrării

benzinei către injectoareCorecţii la reluarea

alimentăriiCorectarea unghiului de avans în dependenţă de punctul de funcţionare.

Corecţii necesare controlului transmisiei

Corecţia avansului la detonaţie

Corecţia avansului la mers în gol

Limitarea avansului

AVANSULFigura 12. Schema logică de determinare

a avansului la aprindere (Motronic)

Page 38: Suport Curs Mas

Daniel Ostoia(controlul momentului de frânare pe fiecare roată a automobilului, sau pe fiecare punte a lui).

Circuitul benzinei este format din pompa de benzină 2, care aspiră direct din rezervorul de combustibil benzina şi o refulează prin filtrul 3 către regulatorul de presiune 4, la care se racordează câte un injector 5 pentru fiecare cilindru.

Controlul emisiilor de benzină evaporată din rezervor se realizează cu o butelie ce conţine un absorbant al vaporilor (cunoscut sub numele de canistră cu carbon), capabilă să înmagazineze o mare cantitate de vapori. Aceasta butelie e pusă în comunicaţie cu volumul de deasupra suprafeţei benzinei din rezervor şi vaporii retinuţi pot fi absorbiţi în cilindrii la punerea în funcţiune a motorului, prin colectorul de admisie (în avalul obturatorului de aer), debitul acestor vapori fiind controlat de o electrovalvă (comandată de BEC). Sistemul cuprinde elemente care-i permit o diagnosticare privitoare la neetanşeitatea instalaţiei către atmosferă, printr-un traductor al presiunii diferenţiale a vaporilor din rezervor şi o electrovalvă de comunicaţie cu atmosfera. Controlul aprinderii este realizat de BEC-ul 8 informat de traductor asupra unor parametri funcţionali ai motorului, de starea atmosferică şi de altă natură, iar etajele de putere din BEC furnizează impulsuri bobinei de inducţie 9.

Sistemul de achiziţie a mărimilor de intrare in BEC este ansamblul de traductoare folosite pentru controlul electronic complex al motorului şi cuprinde:

- traductoare pentru aprecierea sarcinii motorului, care în diferite variante Motronic cuprinde un traductor al zonei de sarcină 7 (mers în gol, sarcini reduse, sarcină totală şi reprize), cu rol de traductor secundar de sarcină (care trece în traductor principal dacă accidental acesta se defectează), completat de un traductor principal 6 ce poate măsura fie debitul volumetric, fie cel masic, fie presiunea absolută în colectorul de admisie;

- traductorul pentru turaţia motorului şi poziţiei manivelei arborelui cotit în raport cu PMI - 14, care este de tip inductiv, plasat în faţa unei coroane dinţate divizate în 60 de dinţi, dar din care lipsesc doi pentru a marca poziţia manivelei faţă de PMI la unul dintre cilindrii. De remarcat ca la instalaţia Motronic se pot folosi sisteme speciale de aprindere care nu conţin distribuitor mecanic de scântei (distribuţia fiind realizată in comutaţie statică), de aceea este necesară cunoaşterea cu precizie a momentului cursei finale de compresie a unui cilindru, iar aceasta impune cunoaşterea poziţiei unghiulare a arborelui de distribuţie. Se foloseşte un traductor tip Hall pentru aprecierea acestei poziţii, în conjuncţie cu o roată sincronizată cu arborele de distribuţie;

- traductorul sondă lambda 16, care poate fi instalat în amontele sau în avalul reactorului catalitic, neîncălzită respectiv încălzită electric; el are rolul de a menţine un dozaj stoichiometric pe cea mai mare parte a ariei de sarcini, pe baza măsurării coeficientului de exces de aer;

- traductorul de detonaţie (nefigurat în schemă), cu rol în micşorarea avansului la aprindere la cilindrii predispuşi la detonaţie;

- traductorul temperaturii agentului de răcire a motorului 12, serveşte la aprecierea regimului termic al motorului, necesar corecţiilor de dozaj pe perioada încălzirii motorului pornit rece.

44

Page 39: Suport Curs Mas

Echipamente auxiliare pentru autovehicule-vol.I

1.

2.

3. NOŢIUNI INTRODUCTIVE – DEFINIŢII

Informatica este ştiinţa care se ocupă cu transmiterea, prelucrarea, stocarea, conversia informaţiei.

Observaţii: Etimologic, cuvântul „informatică” provine din limba franceză, prin

compunerea cuvintelor information – automatique. Informatica a devenit un domeniu bine conturat de preocupări, aflat

într-o ascensiune dinamică, sub aspectul ariei şi profunzimii de utilizare.

Numeroasele domenii în care informatica şi-a găsit aplicaţie, a condus la dezvoltarea spectaculoasă a ei. În prezent aceasta este identificată cu aspectul – de altfel dominant – de proiectare, implementare şi utilizare de programe.

Cibernetica este

45