Sistemul de injecție common rail la motoarele diesel

In proiectarea si constructia automobilelor moderne se incearca a urmari în primul rând sporirea puterii litrice prin mărirea turaţiei, ceea ce implică utilizarea unui număr mare de cilindri, cu alezaje mici, obţinându-se puteri mari ale motoarelor la mase cât mai reduse ale motorului. Acest obiectiv se obţine şi prin utilizarea aliajelor uşoare pe bază de aluminiu.In vederea obtinerii efectelor dorite se testeaza si se doreste implementarea unor sisteme neconventionale care vor fi in viitor indispensabile automobilelor.

Motoarele termice se impart in 2 categorii :

• motoare cu ardere interna

• motoare cu ardere externa.

Motorul cu ardere internă este motorul care transformă energia chimică a combustibilului prin intermediul energiei termice de ardere, în interiorul motorului, în energie mecanică. Căldura degajată în camera de ardere se transformă prin intermediul presiunii (energiei potențiale) aplicate pistonului în mișcare mecanică ciclică, de obicei rectilinie, după care în mișcare de rotație uniformă, obținută de obicei la arborele cotit.

După felul aprinderii amestecului carburant sunt doua tipuri de motoare cu ardere interna:

• Motor cu aprindere prin scânteie (MAS). După admisia și comprimarea amestecului carburant în cilindrii motorului, în apropierea PMI al pistonului are loc aprinderea. Aceasta se realizează prin producerea unei scântei între electrozii bujiei, care aprinde amestecul carburant. Arderea are loc într-un interval de timp relativ scurt, în care presiunea și temperatura gazelor din cilindru cresc repede până la presiunea de 30 - 40 daN/cm³ și temperatura de 1800 – 2.000 °C. Datorită presiunii gazelor din cilindru, care acționează asupra pistonului, acesta se deplasează spre PMI și rotește prin intermediul sistemului biela-manivela, arborele motor. Această cursă a pistonului, se mai numește și cursă activă sau cursă motoare.

• Motor cu aprindere prin comprimare (MAC). La sfârșitul compresiei, combustibilul este introdus sub presiune în cilindru, fiind pulverizat foarte fin cu ajutorul injectorului, montat în chiulasă. Datorită contactului cu aerul fierbinte din interiorul cilindrului, particulele pulverizate se aprind și ard, iar presiunea din cilindru crește, moderat, menținându-se relativ constantă pe durata arderii. Gazele rezultate în urma arderii apasă asupra pistonului, determinând deplasarea acestuia spre PMI, efectuând cursa activă. Supapele rămân închise până aproape de sfârșitul acestei curse.

Ciclul motor reprezinta totalitatea stărilor succesive prin care trece amestecul carburant într-o transformare, începând dintr-o stare inițială până când revine la starea inițială. Ciclul de funcționare al motorului în patru timpi, se desfășoară în decursul a patru curse ale pistonului, cărora le corespund două rotații ale arborelui cotit.Acesti 4 timpi sunt:

• Timpul I – Admisia, care începe de la PMI al pistonului si se termină la PME. In acest timp supapa de amisie este deschisă, iar cea de evacuare este închisă.

• Timpul II – Compresia, care are loc pe durata cursei pistonului de la PME la PMI. In tot acest timp, supapele de admisie și evacuare sunt închise.

• Timpul III – Detenta (arderea) și destinderea. Când pistonul ajunge aproape de PMI, între electrozii bujiei se produce o scânteie, care aprinde amestecul carburant. Presiunea și temperatura în cilindru cresc brusc, ajungând la 20-40 daN / cm³ respectiv 1800-2000oC. Pistonul se deplasează de la PMI la PME. Deoarece prin destinderea gazelor se produce un lucru mecanic, cursa pistonului corespunzătoare timpului III se numește cursa motoare.

• Timpul IV – Evacuarea, care are loc în timpul cursei pistonului de la PME la PMI, asigură eliminarea gazelor din camera de ardere. In acest timp supapa de admisie este închisă, iar cea de evacuare este deschisă.

Motoarele de automobil se construiesc după două tipuri de cicluri:

• Ciclul cu ardere la volum constant în patru timpi (ciclul Beau de Rochas) și în doi timpi (ciclul Otto), folosit la motoarele MAS.

• Ciclul cu ardere la volum constant și presiune constantă în patru și doi timpi (ciclul Sabathé) folosit la motoarele cu aprindere prin compresie MAC(Diesel).

Motorul in doi timpi

Cel mai simplu motor cu benzina cu cilindri , folosit la unele masini mici si la multe motociclete , este motorul in doi timpi. Pentru fiecare piston ciclul de operare are doua faze . Intai pistonul urca in cilindru pentru a comprima un amestec de combustibil si aer in spatiul de deasupra sa . In acelasi timp , o noua incarcatura de amestec este aspirata pe sub piston . O scanteie produsa de o tensiune inalta ,aprinde amestecul comprimat , si gazele care explodeaza imping pistonul in josul cilindrului . Noul amestec impinge gazele arse in afara printr-un canal de evacuare , si el insusi comprimat cand pistonul urca din nou .Cand se afla sus , pistonul blocheaza canalul de evacuare , astfel gazele dilatate nu pot iesi .Acest canal se deschide cand pistonul ajunge jos . Pozitia pistonului controleaza , de asemenea , canalul de admitere a amestecului de combustibil si aer si canal deversor.Miscarea de sus - jos a pistonului roteste un ax numit arbore cotit cu manivela . De arborele cotit este asezat un volant greu , care continua sa se roteasca dupa ce pistonul a ajuns in pozitia cea mai joasa . Astfel , volantul transforma exploziile de energie provocate de coborarea pistonului , intr-o miscare continua relativ uniforma si impinge pistonul inapoi in sensul cilindrului in a doua parte a fiecarui ciclu.Motoarele in doi timpi sunt relativ ieftine , dar sunt ineficiente in transformarea combustibilului in energie de miscare . Din acest motiv , majoritatea motoarelor mai mari functioneaza pe ciclul mai eficient in patru timpi.

Motorul in patru timpi

La un motor in patru timpi exista patru faze in operarea fiecarui piston . La prima miscare in jos , numita cursa de admisiune,amestecul de combustibil si aer este aspirat deasupra pistonului. Apoi pistonul se misca in sus , comprimand amestecul , aceasta a doua faza fiind numita timp de compresiune . Amestecul comprimat explodeaza datorita unei scantei , impingand pistonul in jos in cea dea treia faza , numita cursa utila sau activa . Apoi pistonul urca din nou ,de data aceasta expulzand gazele arse . Dupa aceasta a patra faza , numita timp de evacuare , procesul se repeta .Desi motorul in patru timpi este mai eficient decat cel in doi timpi , doar in jur de a treia parte din energia combustibilului este transformata in energie utila de miscare . Restul se pierde . Problema principala se datoreaza miscarii oscilante a pistoanelor. Fiecare piston , osciland de mai multe mii de ori pe minut ,consuma o parte din energia asigurata de combustibil.

Transmisia mecanica este un ansamblu cinematic de elemente care au ca scop transmiterea miscarii de rotatie cu sau fara transformarea acesteia insotita de transmiterea energiei mecanice.

Transmisiile mecanice transmit miscari de la arborele motor numit si arbore conductor la arborele condus.