Construcția și Calculul Instalațiilor de Alimentare pentru Motoarele cu Aprindere prin Comprimare

17. CONSTRUCTIA SI CALCULUL INSTALATIILOR DE ALIMENTARE PENTRU MOTOARELE CU APRINDERE PRIN COMPRIMARE

17.1 Probleme generale ale instalatiilor de alimentare a motoarelor cu aprindere prin comprimare

În general instalatia de alimentare cu motorina a unui m.a.c. cuprinde urmatoarele elemente (fig.17.1. a si b): rezervorul de combustibil, pompa de alimentare, filtru de motorina (sau bateria de filtre), pompa de injectie, conductele de înalta presiune, conductele de joasa presiune, injectoare.

a) b)

Fig.17.1. Scheme functionale ale instalatiilor de alimentare

Rezervorul, pompa de alimentare, filtrul, conductele de joasa presiune, sunt componentele partii de joasa presiune a instalatiei de alimentare. Pompa de injectie, conductele de înalta presiune si injectoarele sunt partile sistemului de înalta presiune al instalatiei de alimentare sau echipamentului de injectie.

În functie de domeniul de utilizare, de caracteristicile constructive si functionale ale elementelor componente, exista variante diferite ale schemelor instalatiilor de alimentare.

Astfel, de exemplu, pentru instalatia de alimentare din figura 17.1.b. s-a prevazut o conducta separata de colectare a scaparilor de motorina din pompa de injectie, aceasta pompa dezvoltând presiuni mai mari decât cea similara din fig.17.1.a.

17.1.1 Functiile sistemului de înalta presiune.

Sistemul de înalta presiune (echipamentul de injectie) trebuie sa îndeplineasca urmatoarele functii:

1- dozarea cantitatii de combustibil pe ciclu si pe cilindru (doza sau ). În functie de sarcina motorului = 20…180 mg, = 25…200 mm3;

2- realizarea presiunii de injectie necesara pulverizarii motorinei (pimax = 8,0…140,0 MPa);

3- pulverizarea cât mai fina a combustibilului si distribuirea acestuia în camera de ardere în conformitate cu cerintele formarii amestecului aer-combustibil;

4- asigurarea avansului la injectie (10…300RAC), durata injectiei si legea de injectie a combustibilului (caracteristica de injectie);

5- realizarea uniformitatii debitarii combustibilului pe cilindri. Aceasta poate fi apreciata prin coeficientul sau "gradul de neuniformitate" a distribuirii motorinei d : La regimul de ralanti d£7%, iar la regim nominal d£2…4%.

17.2 Principii de proiectare a pompelor de injectie.

Principalele functii ale sistemului de înalta presiune sunt asigurate de pompa de injectie. Astfel, presiunea de injectie, dozarea cantitatii de combustibil pe ciclu si cilindru, avansul la injectie, durata injectiei ca si caractersitica de injectie optima sunt realizate de pompa de injectie.

Pompele de injectie se clasifica dupa mai multe criterii:

I. În functie de modul de deservire a cilindrilor motorului se pot deosebi:

a) pompe individuale;

b) pompe injector;

c) pompe cu distribuitor rotativ;

d) pompe în linie; caracteristica acestei clase consta în aceea ca fiecare cilindru al motorului este deservit de câte un element de refulare.

II. Dupa metoda de reglare a dozei de motorina:

a) prin aspiratie invariabila si refulare partiala (exemplu- pompele cu piston-sertar);

b) prin aspiratie variabila si refulare totala (pompele cu distribuitor rotativ);

III. Dupa modul de actionare a elementului de pompare:

a) actionare mecanica (cama);

b) actionare electromagnetica;

Problema esentiala a pompelor de injectie o constituie realizarea presiunilor mari de injectie. Valori de pâna la 140 MPa ale presiunii de injectie maxime pot fi asigurate numai de pompele cu piston. Marimea presiunii de injectie implica cerinte ridicate fata de precizia de executie a pistonului si cilindrului elementului de pompare ca si fata de etansarea acestui cuplu de piese fata de mediul exterior. Aceste exigente au condus la reducerea jocului functional dintre piston si cilindru la valori de 1,5…3,0 mm si realizarea unor constructii cu lungimea pistonului sporita în raport cu diametrul sau.

Aceasta executie presupune operatii de rectificare fina, cu abateri de forma, de la calitatea suprafetelor si de la pozitia lor reciproca extrem de restrânse, precum si operatii de rodare si de împerechere a pistonului cu cilindrul. Cuplul piston-cilindru astfel obtinut are drept componente piese neinterschimbabile.

17.2.1 Proiectarea pompelor de injectie cu piston sertar

Constructiv un element al pompei de injectie (fig.17.2) se compune din cilindrul 1 (bucsa) în interiorul caruia se deplaseaza pistonul plonjor actionat în cursa de refulare de cama 5, contactul permanent între piston si cama fiind asigurat de arcul 8. Cilindrul 1 are la partea superioara orificiile laterale 3 prin care comunica cu canalul de combustibil 4 practicat în corpul pompei. Elementul de pompare este prevazut la partea superioara cu supapa de refulare 6, retinuta pe sediul sau de arcul 7. Pistonul sertar 2 este prelucrat special; capul acestuia fiind prevazut cu o muchie elicoidala si un canal care face legatura între spatiul de deasupra pistonului si gulerul de diametru mai mic al acestuia. Pistonul 2 poate fi rotit fie de piciorul 9 fie de un sector dintat actionat de cremaliera pompei de injectie (organul de comanda al debitului).

În cursa de coborâre a pistonului sertar 2 spatiul din cilindrul 1 se umple cu motorina aspirata prin orificiul (sau orificiile) de aspirare.

În cursa ascendenta a pistonului se produce o descarcare a volumului de combustibil din cilindrul 1 pâna când orificiile 3 sunt acoperite. Cursa de refulare dureaza din momentul obturarii orificiilor de descarcare 3 pâna când muchia elicoidala atinge marginea inferioara a acelorasi orificii. Pistonul se deplaseaza însa mai departe în cursa ascendenta pâna când tachetul cu rola ajunge pe vârful camei. Cursa de refulare este astfel pozitionata între doua curse moarte ale pistonului, deci în zona vitezelor mari ale acestuia, ceea ce implica scapari minime de combustibil prin jocuri în timpul cursei de refulare. De asemenea, presiunea de injectie este o functie de viteza pistonului; amplasând cursa activa în domeniul vitezelor ridicate se evita presiunile mici la începutul si sfârsitul cursei de refulare, realizându-se astfel o pulverizare de buna calitate.

Fig.17.2. Constructia elementului de pompare

La constructia exemplificata mai sus prima cursa moarta este constanta, în timp ce a doua cursa moarta si cursa activa sunt variabile în functie de pozitia organului de comanda (cremaliera). Sunt si constructii la care toate cele trei curse sunt variabile.