Noțiuni de Bază Privind Motoarele ce Echipează Autovehiculele

1. NOŢIUNI DE BAZĂ PRIVIND MOTOARELE

CE ECHIPEAZĂ AUTOVEHICULELE

1.1. Tipuri de motoare ce echipează autovehiculele

Autovehiculele sunt echipate cu mijloace proprii ce asigură propulsia, reprezentate de motoare, care în funcţie de natura energiei transformate pentru obţinerea energiei mecanice necesară deplasării, pot fi:

- motoare termice;

- motoare electrice;

- propulsii hibride (combinaţii de motor termic cu motor electric, ce funcţionează alternativ sau simultan, după necesităţi ).

Cele mai des utilizate motoare, în prezent, în construcţia autovehiculelor sunt cele termice, datorită următoarelor avantaje:

- permit obţinerea de performanţe dinamice ale autovehiculelor;

- diversitatea ridicată a tipurilor de motoare realizate;

- transferul intens de tehnologie dinspre firmele mari producătoare către terţe firme din ţări cu experienţă mai redusă în domeniu şi, ca atare, obţinerea de profituri mari;

- realizarea de performanţe imense în ceea ce priveşte sistemele de injecţie cu implicaţii majore asupra consumului de combustibil şi puterii motorului;

- posibilitatea conducerii electronice a funcţionării motoarelor şi corelarea integrată cu alte sisteme ale autovehiculului;

- implementarea sistemelor de autodiagnosticare cu afişare în timp real la bordul autovehiculului şi existenţa în memoria unităţii centrale a calculatorului de bord a unor programe de rezervă a funcţionării motorului (redundante) în cazul apariţiei unor defecţiuni în programul de bază etc.

Ca dezavantaje ale motorului termic pot fi amintite preţul de cost ridicat, masă mai mare faţă de motorul electric, consum de materiale deficitare, costuri ridicate de mentenanţă, randament scăzut etc., însă inconvenientul principal este reprezentat de emisia de noxe (oxid de carbon, oxizi de azot, hidrocarburi nearse, particule solide de fum), care sunt rezultate din arderea necorespunzătoare a combustibilului în cilindrii şi eliberate în atmosferă.

Cercetările în această direcţie au permis găsirea unor procedee şi tehnici de diminuare a conţinutului de noxe emise, astfel că din urmă cu aproximativ 18-20 ani şi până în prezent normele impuse privind poluarea atmosferică produsă de motoarele autovehiculelor au fost reduse succesiv, şi aplicabile în funcţie de tipul motorului şi anul de fabricaţie. Mai multe aspecte sunt prezentate într-un subcapitol special destinat.

1.2. Scurt istoric al apariţiei motoarelor de autovehicul

Este greu de stabilit cine a emis pentru prima oară ideea unui vehicul fără tracţiune animală, aşadar ideea automobilului luat în accepţia sa etimologică (auto-mobil: care se mişcă prin mijloace proprii).

Totuşi, un pas important, către sfârşitul secolului XV, l-a făcut Leonardo da Vinci, imaginând prin schiţe calculate şi reprezentate la scară un car cu tracţiune mecanică. Acţionarea vehiculului era realizată prin forţa musculară a omului, cu ajutorul unui mecanism ce cuprindea mai multe arcuri ce puteau fi comprimate cu o manivelă şi care prin destindere urmau să pună vehiculul în mişcare.

Experienţele şi realizările care au precedat utilizarea forţei aburului la punerea în mişcare a vehiculelor rutiere au fost numeroase, ideea fiind transpusă în practică numai după ce maşina cu abur s-a dovedit a fi prima maşină termică în care căldura se transformă în lucru mecanic.

Realizatorul automobilului cu abur a fost Nicolas Joseph Cugnot, căpitan în armata franceză şi inginer, în 1769, motorul dezvoltând 2 CP, iar vehiculul deplasându-se cu 4 Km/h.

Sunt interesante trei mari contribuţii româneşti în dezvoltarea automobilelor cu abur. Astfel, în 1880, la Paris, un student român în vârstă de 20 de ani, Dumitru Văsescu, realizează un automobil cu abur, care efectuează probele de circulaţie, fiind primit cu interes de specialişti. De asemenea, inginerul N. Iliescu construieşte înaintea primului război mondial un automobil cu abur, care atingea o viteză de aproximativ 60 Km/h, fiind echipat cu instalaţie de frânare modernă. O contribuţie în acest domeniu o are şi Traian Vuia, care în 1930 montează un generator de abur cu presiune şi temperatură înalte, de concepţie proprie, pe un autovehicul, făcând câteva demonstraţii reuşite la Bruxelles.

În multe tratate de specialitate, strămoşul automobilului modern este considerat a fi vehiculul pe care era montat motorul construit de mecanicul francez Etienne Lenoir în 1860, care îşi prezenta astfel invenţia în memoriul înaintat pentru obţinerea brevetului: „Invenţia mea constă în folosirea gazului de iluminat în amestec cu aerul şi aprinderea prin scânteie electrică, formându-se astfel o forţă motoare prin arderea şi dilatarea considerabilă a amestecului gazos…”. Cu toate că acest motor prezenta un randament scăzut şi consum mare de gaz, datorită faptului că aprinderea gazului de iluminat se făcea la o presiune foarte mică, el este considerat primul motor cu ardere internă.

Un inginer francez, Alphonse Beau de Rochas, observând neajunsurile motorului lui Lenoir, îşi dă seama de necesitatea unei comprimări a amestecului de gaz şi aer din cilindru, înainte de a se produce aprinderea şi brevetează în 1862 un ciclu în patru timpi, cu compresiune prealabilă.

În 1876, inginerul german Nikolaus Otto reuşeşte să construiască un motor care să funcţioneze după ciclul teoretic a lui Rochas, acest motor constituind prototipul motoarelor cu aprindere prin scânteie al automobilelor moderne.

În acest scurt istoric al naşterii automobilului trebuie menţionat şi primul motor cu aprindere prin comprimare, brevetat în 1892 de Rudolf Diesel, motor folosit astăzi pe foarte multe tipuri de autovehicule datorită randamentului său ridicat şi consumului specific redus de combustibil.

1.3. Noţiuni introductive privind procesele ce se petrec în motorul cu ardere internă cu piston

Este motorul care transformă energia chimică a combustibilului, prin arderea acestuia într-un spaţiu de lucru denumit cameră de ardere, rezultând energie calorică a cărei presiune va acţiona asupra pistoanelor, care împreună cu bielele şi arborele cotit, vor produce mişcare mecanică de rotaţie transmisă apoi spre roţile motoare.