Instalații Anexe ale Motoarelor pentru Autovehicule Rutiere

CAPITOLUL 1

ELEMENTE PRIVIND FORMAREA AMESTECULUI LA

MOTORUL CU APRINDERE PRIN SCÂNTEIE PENTRU AUTOMOBILE

1.1 PARTICULARITATI ALE FORMARII AMESTECULUI LA MOTORUL CU

APRINDERE PRIN SCÂNTEIE

Obtinerea unui amestec omogen dintre aer si combustibil, într-o anumita proportie bine

determinata, constituie o conditie cheie a bunei functionari a motorului cu aprindere prin scânteie.

În cazul motoarelor policilindrice alimentate cu combustibili lichizi, omogenizarea

amestecului în stare gazoasa se realizeaza prin intermediul unui mecanism complex ce cuprinde

pulverizarea fina a combustibilului, vaporizarea sa rapida prin amestecarea cu aerul si apoi

distributia uniforma catre toti cilindrii motorului.

Pulverizarea combustibilului în motorul cu ardere interna se poate realiza principial prin

marirea vitezei relative dintre combustibil, care constituie un mediu lichid si aer, ca mediu gazos.

Pulverizarea combustibilului, care presupune divizarea sa în picaturi foarte fine, depinde în mod

direct de viteza relativa dintre cele doua fluide. Astfel, cu cât viteza relativa dintre cele doua fluide

este mai mare, cu atât frecarea care se manifesta la suprafata de contact dintre vâna de combustibil

si aer devine mai însemnata, intensificând procesul de divizare a combustibilului în picaturi foarte

mici [3, 4, 65] .

În spiritul acestui principiu, marirea vitezei relative dintre cele doua medii fluide se poate

obtine pe doua cai si anume, prin marirea vitezei curentului de aer în raport cu vâna de combustibil,

adica prin carburatie sau prin marirea vitezei unui jet de combustibil în raport cu aerul, procedeul

numindu-se injectie. Instalatiile corespunzatoare se numesc, din acest motiv carburator, respectiv

injector.

Carburatia este un procedeu simplu, tipic motoarelor cu aprindere prin scânteie, a carui

raspândire a fost facilitata de calitatile legate de foarte buna volatilitate a combustibilului utilizat,

adica a benzinei.

Injectia combustibilului, fata de carburatie, constituie un procedeu mai complex de

pulverizare, utilizat initial la motoarele cu aprindere prin comprimare, la care s-a impus, în

principal, datorita volatilitatii reduse a motorinei. În paralel, s-au facut numeroase încercari de

extindere a pulverizarii prin injectie si la motoarele cu aprindere prin scânteie, prefigurându-se

avantajele cunoscute astazi [67].

Vaporizarea combustibilului constituie, asa cum s-a aratat, o a doua faza în procesul de

omogenizare a amestecului. În cazul utilizarii carburatiei, vaporizarea începe în carburator,

continuând în colectorul si în galeria de admisie, definitivându-se însa în cilindrul motorului, pe

durata curselor de admisie si de comprimare.

Asa cum se va arata pe parcursul acestei lucrari, injectia de benzina la motoarele cu

aprindere prin scânteie poate avea loc atât în galeria de admisie, cât si în cilindrul motorului.

Ultimele etape ale formarii amestecului, adica distributia sa uniforma între cilindrii precum

si omogenizarea sa se obtin la motorul cu formarea amestecului în exterior atât prin intermediul

colectorului si galeriei de admisie, cât si prin turbulenta creata în interiorul încarcaturii proaspete.

Se poate obtine o omogenizare suplimentara, destul de eficienta, prin crearea unor curenti dirijati în

cadrul amestecului.

Tocmai de aceea dintre toate particularitatile constructive ale motorului, arhitectura

colectorului de admisie este cea care îsi manifesta cel mai pregnant influenta asupra calitatii

amestecului.

În cazul motorului policilindric cu carburator, asa cum s-a aratat, în interiorul colectorului

de admisie are loc cea mai importanta parte a formarii amestecului dintre combustibil si aer, etapa

care începe practic în momentul intrarii în camera de amestec a carburatorului. Ceata de picaturi

lichide patrunde în colectorul de admisie unde combustibilul lichid se vaporizeaza, dupa care

amestecul este transportat si distribuit la cilindri, în ordinea aprinderilor acestora. Functia complexa

de pregatire si distributie a amestecului confera colectorului de admisie un rol important în

realizarea calitatilor energetice ale motorului.

În cazul unui colector de admisie comun pentru mai multi cilindri, unii dintre acestia sunt

mai apropiati de carburator, în timp ce altii sunt plasati mai îndepartat. În ceata de picaturi lichide

de combustibil din colector exista unele picaturi mai mari, datorita în special continutul lor mai

ridicat de hidrocarburi grele care sunt mai greu volatile. Picaturile care au un continut mai mare de

fractiuni usoare trec mai repede în stare de vapori, având astfel marimi mai reduse, rapid

descrescatoare pe traseul de admisie.

Marimile diferite ale picaturilor le determina un raspuns diferentiat la schimbarile bruste ale

curentului de amestec care se distribuie spre diversi cilindri. Exemplificând pentru un motor cu

patru cilindri, admisiile se pot succede de exemplu în ordinea 1-3-4-2. Astfel, dupa terminarea

admisiei în cilindrul 1 (fig. 1.1) curentul de amestec trebuie sa-si schimbe complet sensul miscarii,

dirijându-se spre cilindrul 3. Amestecul gazos va raspunde practic instantaneu schimbarii de

directie; picaturile de dimensiuni mici vor fi rapid si usor antrenate, în timp ce picaturile mari vor

întârzia nemaiajungând în cilindrul 3 la timp util, adica în perioada în care acesta efectueaza

admisia. Exista posibilitatea ca un numar mare de picaturi sa poata ajunge în colector în dreptul

cilindrului 3 dupa ce acesta a finalizat perioada de admisie. Deoarece imediat se declanseaza

admisia la cilindrul 4, în mod evident picaturile mari vor continua sa circule în acelasi sens în

colector si vor patrunde cu facilitate în acest cilindru. În consecinta în cilindrul 4 va patrunde o

cantitate mai mare de combustibil fata de cilindrul 3, astfel încât dozajul global din cilindrul 4 va fi

Fig. 1.1. Abaterile dozajului între cilindrii motorului

mai bogat în raport cu cel din cilindrul 3.

Situatii de acest gen apar evident între toti

cilindrii motorului. În aceste conditii

diferentele de dozaj depind de ordinea

proceselor de admisie, fiind accentuate de

inegalitatea distantelor dintre carburator si

diferitii cilindri precum si de gradul de

preîncalzire si în consecinta de cel de

vaporizare din colectorul de admisie. Pentru

a pune în evidenta acest aspect, în fig. 1.1

se ilustreaza deosebirile dintre dozajele

încarcaturii proaspete din cilindri, notate

cil, si din carburator,
carb. Acest fenomen

de distributie neuniforma a amestecului aercombustibil

la diferiti cilindri, numit

maldistributie îmbraca în egala masura

aspecte calitative si cantitative.

Maldistributia cantitativa provoaca

diferente la nivelul lucrului mecanic indicat

între cilindrii motorului în timp ce, maldistributia calitativa, care se exprima prin dozaje diferite,

afecteaza desfasurarea arderii în fiecare dintre cilindri si implicit economicitatea motorului.

În ideea acestor consecinte pe care le provoaca, maldistributia se poate estima [3, 4] prin

diferenta dintre dozajul amestecului generat în carburator si cel pe care îl primeste fiecare cilindru

în parte: