Contrucția și Calculul Instalațiilor de Alimentare ale Motoarelor cu Ardere Internă

16. CONTRUCTIA SI CALCULUL INSTALATIILOR DE ALIMENTARE ALE MOTOARELOR CU ARDERE INTERNA

16.1 Calculul instalatiilor de alimentare ale motoarelor cu aprindere prin scânteie cu carburator

Formarea amestecului prin carburatie presupune pulverizarea, vaporizarea si amestecarea benzinei cu aerul în exteriorul cilindrilor motorului.

- Pulverizarea combustibilului este determinata în primul rând de parametrii geometrici si functionali ai carburatorului.

- Vaporizarea începe în camera de amestec, continua pe tot traseul de admisie si în cilindrul motorului pâna în momentul aparitiei scânteii.

- Amestecarea intima a vaporilor de benzina cu aerul, distributia uniforma a acestora, depind hotarâtor de arhitectura traseului de admisie, de miscarile organizate si turbulente ale amestecului, în timpul comprimarii. Omogenizarea cât mai buna a amestecului vapori de combustibil-aer este însa frânata de raportul volumelor componente (benzina complet vaporizata/aer = 1/50).

16.1.1 Regimurile de functionare ale motorului pentru automobile

Infinitatea de regimuri de functionare ale motorului poate fi conventional împartita în urmatoarele clase:

1. Regimul de pornire ( ? = 0,2…0,6);

2. Regimul de mers în gol încet ( ? = 0,6…0,8);

3. Regimul sarcinilor medii ( ? = 0,9…1,1);

4. Regimul sarcinilor mari si maxime ( ? = 0,8…0,9);

5. Regimul acceleratiilor bruste.

Caracteristica tuturor acestor regimuri de functionare este formarea calitativa a amestecului. Cantitatea aerului aspirat si viteza unghiulara a clapetei de acceleratie determina valoarea coeficientului de exces de aer - ?.

16.1.2 Principii de proiectare

Proiectarea instalatiei de alimentare a unui motor cu aprindere prin scânteie trebuie sa porneasca de la functiile de baza ale acesteia:

a) pastrarea, filtrarea si debitarea combustibilului;

b) filtrarea aerului si amortizarea zgomotului indus la curgerea acestuia;

c) pregatirea amestecului carburat de calitatea concordanta cu regimul de functionare a motorului.

În particular, carburatorului îi revin urmatoarele functii:

1. Functia de dozare a benzinei si aerului în raport cu turatia si sarcina motorului;

2. Functia de pulverizare, vaporizare si partial, amestecarea vaporilor de combustibil cu aerul;

3. Asigurarea pornirii sigure a motorului chiar în conditii climatice dificile;

4. Functia de reglare a dozajului în concordanta cu starea tehnica a motorului si cu parametrii climatici (presiune, temperatura, umiditate).

Criteriile de proiectare ale instalatiei de alimentare prin carburatie pot fi sintetizate prin descrierea conceptului de "carburator ideal".

Carburatorul care asigura caracteristicile de reglare optime (din punct de vedere dinamic, economic si ecologic) la toate regimurile de functionare ale motorului, inclusiv cele nestationare, se numeste "carburator ideal". Functionarea carburatorului ideal este caracterizata de caracteristicile de turatie si sarcina ale acestuia ce se pot stabili pornind de la analiza caracteristicilor de reglaj ale motorului functie de compozitia amestecului.

Pentru obtinerea caracteristicii de turatie la sarcina totala a carburatorului este necesar un set de caracteristici de reglaj la cel putin trei turatii:

- turatia minima de functionare;

- turatia de moment maxim;

- turatia nominala.

În figurile 16.1. si 16.2. se prezinta caracteristicile de reglaj functie de consumul orar, respectiv de compozitia amestecului, la sarcina totala.

(w = wmax , w - unghiul de deschidere a clapetei de acceleratie), pentru cele trei turatii. Amestecurile pentru care se obtine puterea maxima se numesc "amestecuri de putere" (caracterizate de lp) iar cele pentru care se obtine economicitatea maxima se numesc "amestecuri de economicitate" (caracterizate de le).

Fig.16.1.Caracteristica de reglaj functie de consumul orar

Fig.16.2.Caracteristica de reglaj functie de compozitia amestecului

Transpunând valorile ?p, ?e ca functii se obtine caracteristica de turatie la sarcina totala a carburatorului (figura 16.3).

Domeniul cuprins între ?p = f(n) si ?e = f(n) caracterizeaza calitatea amestecului carburant la orice turatie de functionare si la sarcina maxima.

În figura 16.4. se prezinta limitele de variatie ale calitatii amestecului carburant functie de sarcina motorului. Cum un motor trebuie sa functioneze în conditii de economicitate, rezulta ca în domeniul sarcinilor medii (în care acesta functioneaza în majoritatea timpului de exploatare) - trebuie sa i se furnizeze amestecuri apropiate de curba 1, de economicitate maxima, iar în domeniul sarcinilor mari - când motorului i se cere puterea maxima - sa i se furnizeze amestecuri apropiate de curba 2 de putere maxima. În domeniul sarcinilor mici sunt necesare de asemenea amestecuri bogate.

O variatie ?=f(w) de forma 3 satisface criteriile expuse mai sus si este caracteristica carburatorului ideal.

16.1.3 Proiectarea unor elemente ale instalatiei de alimentare

a) Proiectarea pompelor de alimentare cu carburant

Pompele de alimentare au rolul de a aspira combustibilul din rezervor si de a-l furniza sistemului de formare a amestecului (în particular carburatorului).

Actionarea mecanica a pompei de alimentare se face de la arborele de distributie al motorului.

Debitul pompei de alimentare trebuie sa fie 4…10 ori mai mare decât debitul maxim necesar functionarii motorului pentru a asigura:

- amorsarea rapida a instalatiei;

- necesarul de combustibil la aceelerari bruste;

- eliminarea bulelor de gaze din circuit;

- debit corespunzator chiar la uzuri importante ale elementelor pompei.

În instalatiile de alimentare sunt utilizate cu predilectie urmatoarele tipuri de pompe de alimentare: