PCMAI - calculul termic al MAI

Tema de proiect

Sa se proiecteze calculul termic al motorului cu ardere interna (MAI) cu piston în 4 timp cu aprindere prin scânteie

Ce se echipeaza un/o autoturism are urmatoarele caracteristicile:

- puterea maxim efectiv Pe=75 kW CP

- turatia corespunzator puteri maxim np=5600 rot/min

- nr cilindri i=4

Cap.1 Studiu.

1) Sistemul de injectie Common Rail de la Denso

Denso a realizat primul sistem de injectie cu rampa comuna pt autocamioane, a carui productie de serie a început la sfârsitul anului 1995, modelul ECD-U2 [47]. La vremea aceea sistemul utiliza un injector cu supapa cu trei cai si pompa de înalta presiune cu elemente în linie.

DaimlerBenz si Fiat au lansat sistemul de injectie cu rampa comuna pt autoturisme în anul 1997. Sistemul utilizat un injector cu supapa cu doua cai si o pompa de distributie rotativa cu pistoane radiale cu trei elemente.

Denso si Toyota au realizat sistemul ECD-U2P , care utiliza un injector cu supapa cu doua cai, cu suprafata de etansare plata si pompa de injectie cu masurarea debitului la intrare (admisie), pt a preveni încalzirea combustibilului din rezervor. Principalele componente ale sistemului ECD-U2P sunt reprezentate în fig.1: injectorul comandat electronic; pompa de distributie de înalta presiune cu masurarea debitului la intrare; rampa cu traductorul si limitatorul de presiune; unitatea electronica de control (ECU) si unitatea electronica de actionare a injectorului (EDU).

Fig.1 Principalele componente ale sistemului Common Rail EDU-U2P de la Denso

Combustibilul, dupa ce este comprimat la presiunea de 1,6 MPa de catre pompa de transfer a pompei de injectie, este dozat în cantitatea dorita, cu ajutorul supapei de dozare, si apoi transferat în camera de înalta presiune a pompei de injectie. Aici combustibilul este comprimat la presiunea 135 MPa de catre pistonasele plunjer si transferat în rampa

Injectorul permanent alimentat cu motorina la presiune înalta, dar momentul si du-rata injectiei sunt comandate de catre ECU. Tot ECU poate controla supapa cu doua cai a injectorului prin deschiderea sau închiderea electromagnetului instalat în partea superioara a injectorului. Momentul injectiei optimizat sincronizarea cu momentul pomparii de catre pompa de înalta presiune. Sincronizarea procesului de injectie cu cel de presurizare contribuie la precizia cantitatii injectate, iar prin controlul feedback se detecteaza scaderea de presiune dupa fiecare injectie. Controlul feedback înseamna ca senzorul de presiune detecteaza scaderea de presiune din rampa, iar ECU calculeaza pierderea de combustibil si activeaza pompa de înalta presiune pt a reface presiunea din rampa

Este foarte important ca injectoarele usor de comandat, compact si fiabil. Utilizarea unui injector cu suprafata plana de etansare s-a facut din doua motive: primul este pt ca se reduce scurgerile de combustibil de la injector si, al doilea,pt ca se îmbunatateste rezistenta injectorului. În cazul etansarii cu bila, contactul de etansare este liniara în loc sa fie o suprafata. Aceasta înseamna ca durabilitatea este diminuata, îndeosebi din cauza impuritatilor din combustibil. De aceea, pt. a îmbunatati durabilitatea supapei si a reduce scurgerile de combustibil, bila este prelucrata astfel în cât sa i se creeze o suprafata plana care va etansa pe o alta suprafata plana. Durabilitatea supapei creste, pe de-o parte, datorita posibilitatilor de durificare a suprafetei de contact prin nitrurare (TiN sau CrN)

Forta de deschidere a supapei poate fi micsorata prin diminuarea ariei suprafetei de contact, prin practicarea unor canale descarcare în suprafata plana pe care se aseaza bila. Forta de deschidere a supapei se reduce la un sfert (1/4) prin practicarea acestor canale circulare si radiale de descarcare. Aceasta permite proiectarea unui electromagnet mai compact. Marirea durabilitatii supapei cu bila se face prin realizarea acesteia din ceramica, iar orificiul este acoperit cu material ceramic.

Din punct de vedere al controlului debitului injectat exista doua tipuri de pompe. Pompele care refuleaza în permanenta debitul maxim, indiferent de regimul motorului, la care combustibilul neconsumat este refulat în rezervor.

Pompele care refuleaza debit în functie de consum, la care cantitatea de combustibil necesar în rampa comuna este asigurata de catre pompa de alimentare, apoi comprimat la presiunea de injectie de câtre pompa de înalta presiune, se numesc pompe cu reglare debitului la intrare. Pierderile de antrenare sunt mai mici si, de asemenea, cresterea de temperatura este mai mica

Pompa cu reglare debitului la intrare necesita un cuplu de antrenare dependent de cantitatea injectata. Aceasta înseamna ca la sarcini partiale cuplul de antrenare este mai mic decât la plina sarcina si cu aceasta consumul este mai redus. Mai mult, pompa cu reglarea debitului la intrare nu necesita deversarea spre rezervor a surplusului de combustibil si, deci, nu influenteaza temperatura combustibilului din rezervor . Prin urmare nu este necesar un racitor pt combustibil, care ar afecta costul sistemului.