Sinteza Vlad Vornicu 20170830 [631630]

1

PROIECT DE CERCETARE

Sisteme de propulsie pentru autovehicule

Doctorand: [anonimizat]. Vlad -Alexandru VORNICU

Conducător științific ,
Prof. Univ. Dr. Ing. Edward R AKOȘI

Iași – 2017
ROMÂNIA
MINISTERUL EDUCAȚIEI NA ȚIONALE
Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi‖ din Iași
FACULTATEA DE
MECANICĂ

2
C U P R I N S

Cap. 1. Sisteme de propulsie pentru autovehicule ………………………… ………. …………………. 4
1.1. Structură. Evoluție ……………………………………………………………………… …………….. 4
1.2. Sisteme convenționale și neconvenționale. Motorul cu ardere internă –
principala sursă energetică în structura sistemelor de propulsie ……………….. …….. 6
1.3. Alternative energetice de propulsie în raport cu motorul cu ardere internă cu
piston …………………………………………………………………………………….. ………………… 9
1.3.1. Motoare rotative. Avantaje și dezavantaje …………………………………………………….. 9
1.3.2. Motoare cu turbină cu gaze. Avantaje și dezavantaje ……………………………………… 12
1.3.3. Motoare alimentate cu combustibili neconvenționali ……………………………………… 13
1.3.4. Sisteme de propulsie cu motoare electrice. Avantaje și dezavantaje. Problema
autonomiei de funcționare ……………………………………….. ………………………………… 15
Cap. 2. Îmbunătățirea performanțelor sistemele actuale de propulsie prin utilizarea
transmisiilor moderne …………….. …………………………………………………………………. 18
2.1. Utilizarea transmisiilor mecanice moderne …………………………………………………… 18
2.2. Utilizarea transmisiilor hidraulice ……………………………………………………………….. 19
Cap. 3. Sisteme de propulsie hibride – alternativa cea mai răspândită față de sistemele
convenționale. Evoluție ………. …………………………………………………………………….. 24
3.1. Structură. Componență ………………………………………………… ……………………………. 24
3.2. Tipuri de sisteme hibride ……………………………………………………………………………. 25
3.3. Motorul cu ardere internă – rol major în sistemele hibride actuale …………………… 27
3.4. Motorul cu aprindere prin scânteie – rolul din cadrul sistemelor hibride recente .. 27
Cap. 4. Regimuri de lucru ale motoarelor cu ardere internă. Definire, reglare …….. ……….. 30
Cap. 5. Soluții de ameliorare a funcționării și performanțelor motoarelor cu ardere
internă din structura sistemelor de propulsie a autovehiculelor ……… ……………….. 36
5.1. Introducerea mecanismelor de distribuție variabilă în procesele de schimbare a
gazelor ……………….. ……………………………………………………………………………………. 36
5.2. Utilizarea colectorului cu geometrie variabilă în cadrul sistemului de admisie ….. 41
5.3. Motoare cu ardere internă cu ciclu de funcționare în 5 timpi ………………………….. 42
5.4. Dezvoltarea variantelor ciclului Atkinson ……………………………………………………. 43
5.5. Îmbunătățirea randamentului mecanic, componentă a creșterii performanțelor
motorului. Ameliorarea contactului cuplei camă – tachet ……………………………….. 44
5.6. Impactul sistemelor de propulsie cu motoare cu ardere internă asupra mediului.
Problematica ameliorării performanțelor de poluare ………………………………………. 48
Cap. 6. Analiza funcționării motoarelor de propulsie în diverse regimuri prin
intermediul caracteristicilor ……… ………………………………………………………………… 51
6.1. Introducere ……………………………………………………………………………………………….. 51
6.2. Caracteristica de reglare în funcție de consumul orar de combustibil ……………….. 51
6.3. Caracteristica de reglare în funcție de avansul la producerea scânteii electrice ….. 52
6.4. Caracteristica de reglare în funcție de avansul la injecție ………………………………… 54
6.5. Caracteristica de detonație ……………………………………………………… ………………….. 55
6.6. Caracteristica de dozaj ……………………………………………………………………………….. 56
6.7. Caracteristica de sarcină …………………………………………………………………………….. 57
6.8. Caracteristica de turație la sarcină totală și la sarcină plină …………………………….. 59
6.9. Caracteristica de turație la sarcini parțiale ……………………………………………………. 61
6.10. Caracteristica de turație la sarcină nulă ………………………………………………………… 62
6.11. Caracteristica de propulsie. Corelări ……………………………………………………………. 63

3
6.12. Caracteristici complexe ……………………………………………………………………………… 64
6.13. Corelarea cu ciclurile de încercare ………………………………………………………………. 68
Cap. 7. Modele matematice de simulare a funcționării motoarelor cu ardere internă din
sistemele de propulsie ale autovehiculelor ………………….. ……………………………….. 70
7.1. Modele matematice generale ale funcționării motoarelor ……………………………….. 70
7.2. Modele matematice ale dinamicii motorului …………………………………………………. 78
7.3. Studiul comparativ al performanțelor și solicitărilor motorului ……………………….. 80
7.4. Modelarea și simularea comportării ansablului sistemului de propulsie ……………. 82
Cap. 8. Concluzii ………………….. ……………. ……….. ……………………………… ……………… ……… 91
Cap. 9. Obiective și direcții de cercetare. Necesitatea optimizării funcționării motorului
cu ardere internă utilizat în propulsia autovehiculelor …………….. ……………. ………. 93
Bibliografie………………………………………………………. ………………. ……………. ………. 95

4

C a p i t o l u l 1

Sisteme de propulsie pentru autovehicule

1.1. Structură. Evoluție
Sistemele de propulsie joacă cel mai important rol în cadrul unui autovehicul, prin structura și
performanțele sale influențând direct propulsarea vehic ulului, fapt constatat atât de utilizatorii
finali, dar și de specialiști. În accepțiunea majorității lu crărilor de specialitate, sistemul de
propulsie al automobilului este ansamblul constituit, în principal, din motor, transmisie și
trenul de rulare cu roțile motoare, cu rol major în procesul de acționare și deplasare al acestuia
[10].
Materializând u-se într-un ideal constant al societății umane, realizarea unor vehicule
propulsate a stimulat în permanență capacitățile creatoare ale tehnicienilor și inovatorilor din
toate timpurile. Realizarea primei mașini termice, care să transforme căldura în lucru meca nic
(motorul cu abur sau motorul cu ardere internă) s -a bazat pe experimentările lui Denis Papin,
îmbunătățirile lui Thomas Newcomen (1711) și realizarea mașinii cu abur cu piston, cu
simplu efect (1765) și apoi cu dublu efect, de către James Watt [8]. Tot lui Watt i se datorează
paralelogramul articulat, care face posibilă mișcarea verticală a tijei pistonului, sertărașul ca și
organ principal al distribuției, regulatorul cu contragreutăți cu rol în reglarea automată a
parametrilor funcționali ai mașinii,p recum și volantul, care uniformizează mișcarea de rotație.
Primul autovehicul, echipat cu motor cu abur a fost realizat, așa cum indică literatura de
specialitate, în anul 1769 de către inginerul artilerist Joseph Cugnot ( figura 1 .1).

Figura 1 .1. Sistemul de propulsie cu abur al automobilului realizat de J. Cugnot
Aproximativ în aceeași perioadă, în Anglia, Murdock, în anul 1784 a construit o locomotivă
rutieră, în timp ce Trevithick realizează în anul 1798 o locomotivă cu trei roți, iar în America,
Evans, în anul 1797 obține autorizația de a construi vehicule cu ab ur de înaltă presiune. Ceva

5
mai târziu, în anul 1839, Johan Dietz realizează primul tren rutier, constituit dintr -un
remorcher cu șase remorci, care depășea viteza de 15 km/oră.
Vizând realizarea unor motoare care să înlăture dezavantajele celor cu abur, E tienne Lenoir
brevetează și construiește primul motor cu ardere internă la 24 ianuarie 1860.
Beau de Rochas, care a urmărit realizările lui Lenoir, înțelegând importanța comprimării
amestecului carburant înainte de aprindere, brevetează în 1862 ciclul în p atru timpi, ciclu care
se află, așa cum se cunoaște, la baza funcționării motoarelor cu aprindere prin scânteie. În
1867, la expoziția universală de la Paris, Nikolaus Otto și Eugen Langen prezintă un motor cu
ardere internă având ciclul de funcționare în doi timpi, cu precomprimarea amestecului,
caracterizat printr -un randament de 16%, motor care obținea medalia de aur. Ceva mai târziu,
adică în 1876, Otto și Langen, construiesc și primul motor cu ardere internă în patru timpi,
aprinderea realizându -se cu un tub incandescent cu flacără exterioară permanentă [3]. Rudolf
Diesel, brevetează și construiește în anul 1893, motorul cu ardere internă cu aprindere prin
comprimare.
Un mai târziu, în anul 1884, Gottlieb Daimler a construit primul motor monocilindric p entru
un automobil (caracterizat prin dimensiuni mici și putere relativ mare), la care amestecul
carburant (pe bază de petrol) era realizat de un carburator elementar, cu antrenare și
vaporizare vacuumatică ( figura 1.2). Distribuția era mixtă: supapa de ad misie cu arc,
funcționa prin depresiunea aerului din cilindru iar cea de evacuare era comandată de un arbore
cu camă, aprinderea realizîndu -se cu un tub incandescent, iar răcirea forțată se asigura printr –
un ventilator.

Figura 1.2. Motorul Daimler și sistemul de antrenare al roții motoare

În 1894, profesorul Enrico Bernardi construiește un motor monocilindric, având supapele
plasate în capul cilindrului, comandate prin came, carburator cu cameră de nivel constant și
jiclor, pompă de ulei și radia tor tubular, pe care îl montează pe o trăsură cu trei roți .

6

Figura 1.3. Automobil Mercedes propulsat cu motor Maybach

În funcție de anumite particularități constructive, dar și de tipul combustibilului utilizat sau
de natura energiei convertite, sistemele de propulsie se pot diferenția după tipul motorului și
după tipul transmisiei asociate acestuia.
La ora actuală, în domeniul automobilelor, cele mai răspândite sunt încă sistemele de
propulsie cu motor termic cu ardere internă cu piston, cu mișcare rectilinie alternativă, ce
utilizează combustibili petrolieri lichizi și transmisii mecanice, manuale sau automate, în
trepte sau continue, precum și transmisii hidraulice; ele sunt consi derate, din acest motiv,
sisteme de propulsie convenționale.

1.2. Sisteme convenționale și neconvenționale. Motorul cu ardere internă –
principala sursă energetică în structura sistemelor de propulsie
Așa cum arată literatura tehnică din domeniu, sistemul de p ropulsie este în mod indisolubil
legat de automobilul pe care este montat [43]. Alegerea, dimensionarea și proiectarea sa se fac
în strânsă legătură cu tipul, destinația și regimul de exploatare al automobilului căruia îi este
destinat. Principalul criteriu de clasificare îl constituie tipul mecanismului motor. Din a cest
punct de vedere, distingem motoarele cu ardere internă cu piston, ca și sistem de propulsie
convențional. Acesta utilizează un mecanism motor de tip bielă manivelă, prevăzut cu pisto n,
așa cum se arată în figura 1.4, în care sunt indicate și câteva dintre componentele sale. Aceste
motoare se bucură de o tehnologie de fabricație foarte bine pusă la punct. Datorită acestui
aspect, precum și altor avantaje importante, la ora actuală, în construcția de automobile se
folosesc, într -o majoritate covârșitoare, motoarele cu ardere internă cu piston, astfel încât, la
nivel mondial există o foarte mare disponibilitate de astfel de unități energetice.

7

Figura 1.4. Schema motorului cu mecanism de tip bielă manivelă

Motorul este de fapt, mai precis definit prin noțiunea de grup motor, care include motorul
propriu -zis precum și instalațiile sale auxiliare (instalațiile de alimentare, aprindere, pornire,
răcire, ungere) [10].
Motorul cu ardere internă (MAI) este un motor termic care transformă parțial energia termică,
rezultată prin reacții chimice de oxidare a unui combustibil, în energie mecanică (lucru
mecanic), folosind ca fluid motor sau agent de lucru gaze rezultate prin arderea ciclică a
amestecului aer -combustibil într -un volum variabil, limitat parțial de elemente ale
mecanismului motor.
Motoarele cu ardere internă cu piston (MAIP) folosesc ca mecanism motor mecanismul
piston -bielă -manivelă [10, 40] .
În funcție de natura combustibilului utilizat se întâlnesc MAI cu combustibili lichizi ușori
(benzină, alcooli), cu combustibili lichizi grei (motorină, păcură, uleiuri minerale sau
vegetale), cu combustibili gazoși (gaze com primate sau lichefiate, biogaz) [36]. De ase menea,
întâlnim și motoare cu alimentare mixtă, la care combustibilul de bază este gazos, iar pentru
aprindere și pentru pornire se utilizează co mbustibili lichizi și MAIP poli carburate la care ce
se pot utiliza, după disponibilități, diferiți combustibili lichizi.
Referitor la modul de formare a amestecului, motoarele cu ardere internă pot avea formare a
amestecului în exteriorul camerei de ardere (motoare cu carburator \ motoare cu gaze și
motoare cu injecție de benzină în conducta de admisie), fie formare a amestecului în camera de
ardere (motoare cu injecție de benzină sau combustibili lichizi grei în camera de ardere și
motoare cu gaze cu adaos de combustibil lichid sau gazos la începutul comprimării) . De
asemenea, se regăsesc și motoare cu amestec strati ficat la care se asigură amestecuri de dozaje
diferite în diferite zone ale camerei de ardere.

8
Evidențiind modul de ap rindere a amestecului carburant, putem discuta despre motoare cu
aprindere prin scânteie (MAS – motoare cu carburator, cu injecție de ben zină, cu gaze),
motoare cu aprindere prin comprimare (MAC – motoare cu injecție de motorină, motoare cu
hidrogen, cu ule iuri vegetale) [4, 6, 7] , motoare cu pre -cameră și aprindere prin flacără
(aprinderea de la scânteie se realizează într -o cameră cu ames tec bogat, iar flacăra rezultată
aprinde amestecul sărac din cilindru) și motoare cu aprinderea combustibilului gazos prin
inițierea aprinderii unei mici cantități de combustibil lichid ce ia foc prin comprimare).
Motoarele cu aprindere prin comprimare se pot, de asemenea , ramifica în funcție de tipul
camerei de ardere în motoare cu injecție directă sau cu cameră unitară, motoare cu antecameră
și motoare cu cameră de turbionare.
Fazele ciclului funcționa l conduc la o nouă ramificare a motoarelor cu ardere internă cu
piston, acestea grupându -se în motoare în patru timpi (ciclul de lucru se realizează pe durata a
patru curse complete ale pistonului) și motoare în doi timpi (ciclul funcțional se realizează pe
durata unei singure curse complete a pistonului) [10].
Referitor la principiul de realizare a umplerii cilindrilor, putem menționa faptul că există
motoare cu ardere internă cu piston cu umplere normală (cu aspirația aerului din atmosferă) și
cu supraalimentare (cu comprimarea prealabilă a aerului sau amestecului carburant de către
un compresor). Motoarele cu supraalimentare pot fi cu compresor acționat de către o turbină
ce utilizează energia gazelor de evacuare ale motorului cu piston (cu turbosuflanta), cu
compresor acționat prin transmisie mecanică de la arborele cotit și cu două compresoare,
dintre care unul acționat mecanic, iar celălalt cu turbosuflantă.
Sistemul de ră cire care echipează motoarele conduce la o nouă clasificare , acestea din urmă
utilizând răcirea cu lichid , respectiv răcirea cu aer.
Sistemele de propulsie care au în componenta lor pe langa un sistem convențional cu motor
cu ardere internă încă cel puțin unul capab il să furnizeze cuplu de tracțiune la roțile
automobilului, pe de o parte, și să recupereze o parte din energia cinetică, în fazele de
decelerare, pe de alta parte, pot fi încadrate în categoria sistemelor de propulsie
neconvenționale [1].
Se apreciază că funcționarea eficientă a motorului cu ardere internă pe automobil ar fi posibilă
numai daca automobilul ar fi prevăzut și cu un sistem electric de propulsie, care să furnizeze
puterea necesară la roată, pe intervale scurte de timp, la deplasarea în zonele aglomerate sau
în orase [1, 14] . Într -o astfel de configurație (motor cu ardere internă, transmisie adaptivă,
generator/motor electric) motorul cu ardere internă ar funcționa numai la regimul economic,
sau în preajma acestuia, iar in rest ar fi oprit sau ar funcționa la ralanti.
Cel mai frecvent, cel de -al doilea sistem care însoțește motorul cu ardere internă este unul
electric, dar poate fi și hidraulic sau pneumatic. O caracteristică importantă a sistemelor
hibride de propulsie este aceea că necesită ce l puțin două sisteme de stocare a energiei. Primul
și cel mai cunoscut este rezervorul de combustibil, în care energia este stocată într -o formă
foarte concentrată, iar în cel de -al doilea energia poate fi extrasă, dar și acumulată, în funcție
de cerințele automobilului. Cele mai potrivite sunt bateriile electrice ( figura 1.5), dar și

9
supercondensatorii, acumulatorii cinetici sau hidraulici [12]. Un acumulator deosebit de
avantajos il constituie bateriile de mare putere pe baza de Litiu, care au o capacitat e moderata
de stocare și o durata de viață excepțională (>240.000 km).

Figura 1.5 . Bateria de 288 V cu sistem de ventilare destinată
prototipul ui Volkswagen Touareg Hybrid 2009

1.3. Alternative energetice de propulsie în raport cu motorul cu ardere internă cu piston
Utilizarea altor tipuri de combustibili lichizi sau gazoși, a altor tipuri de motoare termice
decât cele cu piston, cum este cazul motoarelor cu pistoane rotative, sau a motoarelor cu
turbină, a motoarelor electrice, a sistemelor hibride, rezultate prin asocierea motoarelor
termice cu cele electrice, sau a celulelor de combustie, se constituie în sisteme
neconvenționale de propulsie [7, 8, 12] .
În anumite situații, se pot folosi și alte tipuri de mecanisme decât în cazul motorului cu ardere
internă cu piston. În literatura de specialitate, tipul mecanismului motor poate constitui și unul
dintre criteriile de clasificare. Prin urmare, principalul criteriu de clasificare îl constituie tipul
mecanismului motor. Din acest punct de vedere, se pot distinge, pe lângă sistemul
convențional cu mecanism bielă -manivelă -piston, menționat la capitolul anterior și alte tipuri
de soluții constructive, cum ar fi motoare rotative, motoar e cu turbină cu gaze, fie motoare
alimentate cu combustibili neconvenționali.

1.3.1. Motoare rotative. Avantaje și dezavantaje
Motoarele cu ardere internă rotative au în componența lor un mecanism ce conduce, în
principiu, la o mișcare rotativă continuă [57]. Se poate obține astfel avantajul unei mișcări
uniforme, al unei puteri litrice crescute și al unei compactități mărite. Ele sunt realizate sub
diverse variante constructive, cum sunt, de pildă, motoarele Wankel, Kauertz sau Meyer.

10
Dintre acestea, cel mai cunoscut este motorul Wankel, însă, în general, aceste motoare sunt
foarte puțin răspândite datori -tă unor dezavantaje ce nu au putut fi depășite, precum și
datorită unor probleme tehnologice. Schema constructivă și fazele de lucru ale motorului
Wankel sunt prezentate în figura 1.6, în timp ce în figura 1.7 este arătat ansamblul de
propulsie destinat unui automobil, format dintr -un motor Wankel și cutia de viteze [1].

Figura 1.6. Schema și fazele de lucru ale motorului Wankel

Figura 1.7. Ansamblu de propulsie cu motor Wankel

11
Figura 1.8 conține schema de lucru în cazul motorului Kauertz, cu pistoane rotative, destinat
echipării automobilelor.

Figura 1.8. Schema de lucru a motorului rotativ Kauertz

Ca și avantaje ale motoarelor rotative, acestea sunt considerabil mai ușoare, mai simple și
conțin cu mult mai puține piese în mișcare decât motoarele cu piston de putere echivalentă. În
plus, deoarece rotorul se mișcă direct pe un rulment mare de pe arborele de ieșire, nu există
biele și nici arbore cotit. Toate aceste elemente îi conferă motorului o fiabilitate mai mare, un
flux lin de putere și un raport putere -greutate bun [1].

Problema raportului suprafață/volum este atât de complexă încât nu se poate face o
compara ție directă între un motor cu piston normal și un motor Wankel, însă se pot compara
motoarele cu putere egală. Wankel are o eficiență volumetrică mai mare și o pierdere mai
mică de pompare, prin lipsa supapelor. Din cauza cvasi -suprapunerii timpilor motori , motorul
Wankel reacționează mai prompt la schimbările tranzitorii, prin urmare accelerare a va fi mai
rapidă, el fiind capabil să ofere rapid putere atunci când este cerută, în special la turații mai
mari. Alături de sistemul de propulsie cu care este echipat autoturismul, acest tip de motor
aduce o ameliorare considerabilă a întregului sistem. Motorul Wank el este construit cu un
rotor din aliaj de oțel într-o carcasă din aluminiu, care are un coeficient mar e de expansiune
termică. Acest lucru arată că un Wankel chiar și supraîncălzit nu se poate gripa, cum ar fi
posibil să apară într -un motor supraîncălzit cu piston. Acesta este un beneficiu substanțial care
conferă siguranță pentru utilizarea la aeronave [1].

Din păcate însă, timpul necesar pentru a injecta combustibilul într -un motor Wankel este
semnificativ mai scurt decât cel pentru un motor cu piston în patru timpi datorită modului în
care se rotesc cele trei camere. Amestecul aer -combustibil nu poate fi st ocat, neexistând nici o
supapă de admisie. Deasemenea motorul Wankel are un ciclu cu 50% mai lung decât un
motor cu piston. Cele 4 cicluri Otto sunt de 1080° la Wankel, iar la motorul cu piston de doar
720°. Cu sistemul convențional de două bujii sau o buj ie și amestec omogen, presiunea
comprimării împiedică flacăra să se propage în partea posterioară a camerei de ardere, în
intervalele de medie și de mare viteză ale motorului. Acesta este motivul pentru care poate

12
exista o cantitate mai mare de monoxid de carbon și de hidrocarburi nearse în evacuarea de la
motorul Wankel. La Mazda 26B s -a evitat această problemă cu un sistem de aprindere cu 3
bujii. La toate motoarele rotative Wankel produse de Mazda, inclusiv la Renesis de la RX -8,
arde o cantitate mică de ulei de proiectare; acesta este utilizat în camera de ardere pentru a
păstra etanșeitatea la vârfuri. Proprietarii adaugă periodic cantități mici de ulei care duc la
creșterea costurilor de funcționare ale automobilului. Din cauza dezavantajelor precum
poluarea intensă, etanșeitatea precară și consumul mare de ulei nu trebuie să ne mai întrebăm
de ce Mazda a renunțat la acest motor o dată cu ieșirea din producție a modelului Mazda RX –
8.

Utilizarea altor tipuri de combustibili lichizi sau gazoși, a altor tipuri de motoare termice
decât cele cu piston, cum este cazul motoarelor cu pistoane rotative, sau a motoarelor cu
turbină, a motoarelor electrice, a sistemelor hibride, rezultate prin asocierea motoarelor
termice cu cele electrice, sau a celulelor de com bustie, se constituie în sisteme
neconvenționale de propulsie.
Așa cum arată literatura tehnică din domeniu, sistemul de propulsie este în mod indisolubil
legat de automobilul pe care este montat. Alegerea, dimensionarea și proiectarea sa se fac în
strânsă legătură cu tipul, destinația și regimul de exploatare al automobilului căruia îi este
destinat.

1.3.2. Motoare cu turbină cu gaze . Avantaje și dezavantaje
O turbină cu gaze este o turbină termică, care utilizează căderea de entalpie a unui gaz sau a
unui amest ec de gaze pentru a produce prin intermediul unor palete care se rotesc în jurul unui
ax o cantitate de energie mecanică disponibilă la cupla turbinei. Turbina cu gaze mai este
cunoscută și sub denumirea de instalație de turbină cu gaze (ITG) [42].
Din punct de vedere termodinamic o turbină cu gaze funcționează destul de asemănător cu
motorul unui automobil. Aerul din atmosferă este admis într -un compresor cu palete, unde
este comprimat, urmează introducerea unui combustibil, aprinderea și arderea lu i într -o
cameră de ardere. Gazele de ardere se destind într -o turbină, care extrage din ele lucrul
mecanic, iar apoi sunt evacuate în atmosferă. Procesul este continuu, iar piesele execută doar
mișcări de rotație, ceea ce pentru o putere dată conduce la o masă totală a instalației mai mică.
Ca urmare, turbinele cu gaze s -au dezvoltat în special ca motoare de aviație, însă își găsesc
aplicații în multe alte domenii, unul dintre cele mai moderne fiind termocentralele cu cicluri
combinate abur -gaz. Figura 1.9 surprinde schema de lucru a motorului cu turbină cu gaze, cu
doi arbori, destinat echipării automobilelor.
Ca și avantaje, se pot menționa faptul că dimensiunile sunt reduse, având și un foarte bun
raport putere/greutate, timp de pornire scurt, mișcare de rotație uniformă (nu alternativă),
echilibrare foarte bună, implicit vibrații reduse în funcționare. La ITG energetice, costul
investiției și timpul de dare în funcțiune sunt mult mai mici în comparație cu instalațiile cu
turbine cu abur. Motoarele cu turb ină cu gaze pot funcționa fără apă de răcire, important în
zone unde apa este deficitară, de exemplu în deșert.

13
Ca orice sistem de propulsie, turbinele cu gaze prezintă și dezavantaje, precum randament
termic scăzut, scăderea pronunțată a randamentului și performanțelor în regimuri diferite de
regimul pentru care au fost proiectate, (la sarcini parțiale), o oarecare inerție la modificarea
turației, fabricație dificilă, necesită tehnologii înalte, materiale speciale, rezistente la
temperaturi înalte, scumpe, întreținere pretențioasă, sesiuni de reparații și întreținere dese
[39].
Cea mai simplă turbină cu gaze este formată dintr -un compresor, care este montat pe același
ax cu o turbină. Compresorul absoarbe aerul din atmosferă și îl comprimă la presiunea de
câțiva bar. Aerul comprimat ajunge într -o cameră de ardere, în care este introdus și un
combustibil. Aici are loc arderea la presiune constantă, cu creșterea temperaturii și a
volumului gazelor produse prin ardere. Gazele de ardere se destind în turbină, pr oducând
lucru mecanic, iar apoi sunt evacuate în atmosferă.

Figura 1.9. Schema de lucru a motorului cu turbină cu gaze cu doi arbori
din structura sistemului de propulsie pentru automobile

1.3.3. Motoare alimentate cu combustibili neconvenționali
Una dintre tendințele remarcate de ani de zile, dar în același timp și actuală este utilizarea
combustibilor neconvenționali, în principal pentru reducerea consumului de combustibil fosil,
ameliorarea poluării și a performanțelor energetice. Cel mai cunos cut și utilizat combustibil
neconvențional durabil este biodieselul. Directiva Europeană pentru biocombustibili indică
drept țintă pentru ponderea biocombustibililor în totalul consumului de carburanți un procent
de 2%, la 1 octombrie 2005, respectiv 5,75% , în 2010. Exemplu pentru reacția statelor
membre este Germania, unde producția de biodiesel a crescut de la 265 000 t, în 2005, la 2,3
milioane tone, la sfârșitul anului 2006, urmând să ajungă la 3,2 milioane tone, la sfârșitul
anului 2007 [4, 6, 35] . Biodieselul se fabrică din grăsimi vegetale sau animale, extrase direct
sau recuperate, reciclate, pe baza reacției de esterificare cu metanol (schema tehnologică
generală din figura 1.10).
O altă categorie importantă de biocombustibili o reprezintă biog azul. Soluțiile tehnice actuale
cunosc mai multe variante de obținere a biogazului. În schema din figura 1.11 se prezintă o
schemă generală de obținere și valorificare eficientă a biogazului.

14

Figura 1.10. Schema tehnologică de bază pentru obținerea biodieselului

Cele mai bune randamente de transformare se obțin la exploatarea unor sisteme prin
cogenerare care furnizează energie electrică dar și termică (apă caldă și căldură). Se face
precizarea că în blocul de conversie energetică poate fi utilizat drept combustibil și uleiul
vegetal, care nu corespunde ca materie primă pentru biodiesel, consumul de ulei fiind de 273
g pentru un kW energie electrică (vândut apoi cu 10 eurocenți).

Figura 1.11. Schema generală de obținere și valorificare a biogazului

15
1.3.4. Sisteme de propulsie cu motoare electrice. Avantaje și dezavantaje. Problema
autonomiei de fu ncționare
Criza energetica, corelata cu iminenta epuizare a produselor petroliere, pe de o parte, precum
si restrictiile impuse de poluarea din ce în ce mai puternica a aerului cu gazele de evacuare,
mai ales în marile aglomerari urbane, pe de alta parte au generat permanente preocupari de
înlocuire a motorului clasic cu ardere interna. În acest context se poate afirma ca i deea
folosirii unor automobile cu motoare electrice este veche [1, 17] . Punctul de plecare se pare ca
îl constituie, prin avantajele puse în evidenta, tractiunea electrica feroviara, în egala masura
existând începuturi clare în domeniul transportului urban cu tramvaie electrice.
La automobilele propulsate cu motoare electrice, propulsia se realizeaza doar cu ajutorul
motoarelor electrice, sursa de energie pentru alimentare constituind -o bateriile de acumulatori
sau pilele de combustibil.
Propulsia electric a presupune existenta la bordul autovehiculului a unei surse de curent
electric. În principiu, structura actuala a unui automobil cu tractiune electrica, include
urmatoarele subansambluri, puse în evidenta în figura 1.12.

Figura 1.12. Schema de principiu a unui autovehicul electric
2-motor electric ; 3-bloc de comandă și control; 5-baterie

Trebuie mentionat ca exista si variante constructive la care fiecare roata motoare este
actionata de catre un motor propriu, prin intermediul unui reductor, asa cum se vede în figura
1.13. Deoarece bateriile electrice necesită încarcare periodică s -a încer cat găsirea unor soluții
de obținere directă a energiei electrice din energie chimică, fără a se trece prin alte faze de
transformare intermediară [13].

16

Figura 1.13. Antrenarea directa a rotii de catre motorul electric. Schema de principiu și vederea
ansamblului motor -roată
1,.1'-motoare electrice; 2 -baterie;
3-bloc electronic de comanda si control; 4 -pedala de acceleratie.

Astfel, printre diversele procedee de obținere directă a energiei electrice din energie chimică
se pot cita utilizare a convertizoarelor termoelectrice, a convertizoarelor termoionice, a
generatoarelor magnetohidrodinamice sau, mai recent și mai raspândit, a pilelor de
combustibil.
În concluzie, a vantajele majore ale automobilului electric sunt consumul redus, poluare
aproape de zero în afara producției, eficiență/randament foarte mare, accelerare instantă,
zgomot foarte redus, întreținere ușoară prin eliminarea unei mari părți a motorului clasic Otto,
democratizarea transportului prin lărgirea bazei de producție a sursei energetice până la
consumator.
Dezavantajele despre care putem discuta sunt prezente în număr mare. Printre acestea, putem
aminti costul ridicat, timpul de încărcare al acumulatorului relativ mare, autonomia redusă de
max. 160 km în cazul modelelor Leaf și Volt (în cazul Tesla ca. 200 -400 km). Acumulatorii
își reduc capacitatea până la 50% și chiar mai mult la temperaturi sub 10 °C și peste peste 40
°C și tind să se supraîncălzească și chiar să explodeze în unele condiții. De asemenea pot
apărea diverse pro bleme legate de pornire în situații de temperatură foarte scăzută. De
asemenea, una dintre problemele principal e care trebuie avută în vedere este reprezentată de
autonomia de funcționare. După cum se știe, autonomia autovehiculelor propulsate cu sisteme
de propulsie electrice este scăzută, iar timpul de încărcare ridicat. Din aceste considerente, în
prezent se lucrează la optimizarea duratei de descărcare a acumulatorilor cu care sunt echipate
autovehiculele electrice.
Cu privire la autonomie, la ora actu ală putem menționa câteva exemple de autovehicule care
au reușit performanța de a își ridica considerabil perioada de funcționalitate de după încărcare.
Printre acestea, Renault Zoe (figura 1.14) a atins performanța de a își dubla autonomia,
ajungând la 2 40 km, fiind echipat cu o baterie de 40 kWh, alături de un motor electric de 92
CP, mașina fiind omologată cu o autonomie maximă teoretică de 400 km, în condiții ideale.

17

Figura 1.14. Renault Zoe
Figura 1.15. Volkswagen e -Golf
Volkswagen e -Golf ( figura 1.15) este un alt exemplu pozitiv în direcția creșterii autonomiei
cu peste 50% în doar doi ani. Fiind echipat cu o baterie de 35 kWh și un motor electric de 136
CP, autovehicul ul poate parcurge până la 300 km, față de 190 km cât putea parcurge acum doi
ani.
Un alt exemplu de apreciat este automobilul BMW i3 ( figura 1.16), care a reușit performanța
de a atinge o autonomie de 300 km, caracteristică versiunii i3 94Ah.

Figura 1.16. Automobilul cu propulsie
electrică BMW i3 94Ah

Figura 1.17. Automobilul Tesla Model S
Automobilul Tesla Model S (figura 1.17) a atins în anul 2016 o autonomie de 630 km,
demonstrând de departe faptul că tehnologia se îndreaptă către dezvoltare în direcția
autovehiculelor electrice.

18

Capitolul 2

Îmbunătățirea performanțelor sistemele actuale de
propulsie prin utilizarea transmisiilor moderne

2.1. Utilizarea transmisiilor mecanice moderne
Motorul care echipează autovehic ulul este susținut și prin utilizarea unor transmisii moderne,
prin contribuția cărora performanțele generale ale autovehic ulului cresc considerabil [19, 29,
31, 33] . O soluție de pionierat în acest sens o constituie transmisia automată Smiths,
prezentată în figura 2.1. Ea se caracterizează prin simplitate constructivă și preț redus, fiind în
întregime mecanică, fără elemente hidraulice. Se asigura în acest mod un randament ridicat,
precum și posibilitatea adaptării la transmisiile obișnuite. Practic, această transmisie se
compunea dintr -un ambreiaj electromagnetic cu pulbere și o cuti e de viteze mecanică, clasică.
Modificarea treptelor de viteză se realiza acționând asupra tijelor de comandă a furcilor cu
ajutorul levierelor 3, prin intermediul camelor solidare pe axul 2, antrenat la rândul său de
motorul electric 1.

Figura 2.1. Transmisia automată Smiths

Schema de principiu a unui sistem actual de acționare automată a unei cutii de viteze
secvențiale este prezentată în figura 2.2. Din figură se observă că sistemul primește informații
legate atât de funcționarea motorului (sarc ină, turație), cât și de condițiile de deplasare ale
autovehiculului (viteză, treaptă de viteză, frână). În funcție de aceste informații, schimbarea
treptelor de viteză se realizează automat, ținând cont și de stilul de conducere (un stil de
conducere mai puțin sportiv va conduce la schimbarea treptelor la turații mai mici ale
motorului, iar cutia de viteze va fi menținută, pe cât este posibil, în treptele superioare de

19
viteză). Cu ajutorul levierului schimbătorului de viteză se realizează preselectarea unu ia dintre
regimurile de funcționare ale cutiei de viteze, adică: P, R, N, D, 2*.

Figura 2.2. Sistem de acționare automată a cutiei de viteze

A-modulul electronic al motorului ; B-modulul electronic al tran smisiei; 1 -semnal poziție
levierul schimbător viteze; 2 -semnal preselectare treptă viteză; 3 -semnal sarcină motor ; 4-
semnal pentru poziția pedalei de frână; 5 -semnal pentru turația arborelui secundar al cut iei
de viteze; 6 -traductor treapta de viteză; 7 -semnal afișare treptei de viteză; 8 –semnal
dispo zitiv schimbare treaptă viteză; 9-semnal pentru modificarea cuplului motorului .

Figura 2.3. Cutie de viteze Opel Easytronic , cu mufe de cuplare acționate electric
1-sistem de schimbare a treptelor; 2 -sistem de acționare a ambreiajului

2.2. Utilizarea transmisiilor hidraulice

Integrarea transmisiilor hidraulice în cadrul sistemelor de propulsie atrage o serie întreagă de
avantaje, precum folosirea mai completă a puterii motorului, maniabilitatea mai ușoară a

20
vehiculului și, evident, productivitate de lucru mai bună, în cazul diverselor vehicule și utilaje
de construcție, terasiere sau agricole.
Dezavantajul principal al transmisiilor hidraulice constă, pe de o parte în faptul că sunt mai
complicate din punct de vedere constructiv, fii nd astfel mai scumpe și pe de altă parte că
necesită o întreținere mai dificilă. În același timp, trebuie precizat însă că transmisiile
hidraulice, mai ales convertizoarele hidraulice, spre deosebire de cele mecanice au un
randament mai redus [31, 33] .
Din punct de vedere al sarcinii hidraulice, transmisiile hidraulice utilizate în mod curent sunt
de două tipuri și anume, transmisii hidrodinamice și transmisii hidrostatice.
Transmisiile hidrodinamice lucrează cu o sarcină hidraulică realizată în principal de presiunea
dinamică, care are valori cuprinse între 0,3,…,0,5 [MPa] și viteze de 20,…,30 [m/s] la nivelul
lichidului de lucru. Ele se utilizează mai ales la automobile, dar și la tractoare, în special la
cele de transport, precum și la diverse utilaj e de construcție, terasiere etc. O transmisie
hidrodinamică cuprinde de fapt, după caz, fie un ambreiaj hidrodinamic, fie un convertizor
hidraulic, adică un transformator hidraulic, în serie cu o transmisie mecanică cu 3,…,6 trepte,
din acest motiv numindu -se și transmisie hidromecanică.
Transmisiile hidromecanice pot fi cu un singur flux de putere sau cu două fluxuri de putere
[34]. Cele mai răspândite transmisii de acest tip, având un singur flux de putere sunt obținute
prin asocierea dintre un convertiz or complex sau polifazat cu o cutie de viteze în trepte,
formată dintr -un grup planetar; ele se folosesc cu precădere la autoturisme și mai rar la unele
autobuze urbane, la care predomină însă transmisiile hidromecanice cu două fluxuri de putere.
Transmisi ile hidromecanice se utilizează pe scară largă la autoturismele americane, precum și
la toate modelele europene, dar într -o proporție mult mai mică.
Pe de altă parte, transmisiile automate hidromecanice se pot întâlni la autocamioanele foarte
grele, precum și la vehiculele militare speciale, ușurând manevrarea acestora și în același timp
degajând conducătorul de sarcini complementare.
În același timp, trebuie menționat că automatizarea conducerii autobuzelor urbane a preluat și
adaptat construcțiile folosit e la autoturisme, pe când, la majoritatea autobuzelor interurbane
nu se utilizează cutii de viteze automate, frecvența schimbărilor de regim nejustificând acest
lucru. Totuși, la unele modele de autobuze echipate cu transmisii hidromecanice complexe, în
timpul circulației interurbane se blochează funcționarea hidroconvertizorului, fluxul de putere
trecând în acest caz prin cutia de viteze mecanică, care asigură un randament mai bun.
În figura 14 este sugerată schema de principiu a unei transmisii hidrodinam ice cu ambreiaj
hidrodinamic. După cum se observă, motorul 1 al autovehiculului acționează pompa P a
ambreiajului hidrodinamic 2, care la rândul său, prin intermediul lichidului antrenează turbina
T, dispusă pe arborele condus al ambreiajului. Așa cum s -a arătat anterior, ambreiajul
hidraulic introduce în acest caz o serie de avantaje, printre care:
 protejează motorul și transmisia de suprasarcinile ce apar la modificarea bruscă a
regimului de lucru al autovehiculului;
 atenuează vibrațiile torsionale din tr ansmisie;
 asigură pornirea lină a autovehiculului;
 creează posibilitatea reducerii vitezei de deplasare, practic până la valoarea nulă, fără
decuplarea transmisiei;

21
 aceste tipuri de ambreiaje nu au nevoie de reglări pe durata exploatării, neexistând
uzură între elementele componente.
Principalul dezavantaj este generat de faptul că ele nu asigură practic o decuplare totală a
motorului de transmisie, ceea ce impune intercalarea unui ambreiaj mecanic, cu fricțiune, care
să asigure schimbarea vitezelor. În plu s, existența unor patinări între pompă și turbină poate
reduce viteza de deplasare a autovehiculului, mărind consumul de combustibil. Pentru
eliminarea acestor dezavantaje s -au introdus cutii de viteze planetare care, prin intermediul
frânelor și ambreiaje lor pe care le au în componență, suplinesc ambreiajul mecanic cu
fricțiune, introdus în mod suplimentar.

Figura 2.4. Scheme de principiu ale transmisiilor hidrodinamice

În figura 2.5. sunt reprezentate două scheme de principiu ce reprezintă variante de transmisii
hidrodinamice cu convertizor hidraulic, utilizate în cadrul autovehiculelor cu roți. Avantajul
major apare, în acest caz, deoarece convertizorul hidraulic întrunește toate cal itățile
ambreiajelor hidrodinamice, asigurând în același timp atât modificarea automată a vitezelor
cât și a forțelor de tracțiune, în funcție de condițiile de lucru ale vehiculului. Pe această
schemă se observă că motorul 1 antrenează convertizorul 2, com pus din pompa P, turbina T și
reactorul R, convertizor care transmite mișcarea cutiei de viteza 3, după care, prin
diferențialul 4 și transmisiile finale 5 ea ajunge la roțile motoare 6 ale automobilului.

Figura 2.5. Schema cinematică a transmisiei hidrodinamice

22
folosită la un tractor pe șenile

Din punct de vedere al rapoartelor de transmisie, convertizoarele hidraulice realizează însă un
diapazon îngust. În această situație, pentru lărgirea gamei de rapoarte, precum și pentru
obținerea treptei de „mers înapoi‖ se introduce în serie o cutie de viteze mecanică cu 2,…,4
trepte.
Transmisiile hidrostatice se utilizează în general la tractoare și la mașini agricole
autopropulsate, precum și la anumite automobile g rele. La transmisiile hidrostatice, sarcina
hidraulică este constituită majoritar de presiunea statică, cu un ordin de mărime de 10,…,25
[MPa], lichidul circulând cu viteze de cca. 3,…,5 [m/s]. În acest caz, avantajul major constă în
obținerea unui rap ort de transmisie mare, având valori i = 50,…,60.
Schema de principiu a unei transmisii hidrostatice este prezentat în figura 16. Ea are drept
principale componente o pompă hidrostatică 1, de regulă cu pistoane axiale, antrenată de
motorul autovehiculul ui și un motor hidrostatic 2, în general cu palete radiale, care antrenează
în mod direct sau prin intermediul unei transmisii mecanice, roțile motoare ale
autovehiculului. Pompa 1 refulează lichidul sub presiune, prin conducta de înaltă presiune 3,
la mot orul hidrostatic 2, energia hidraulică transformându -se în lucru mecanic. Returul
lichidului de la motorul hidrostatic la pompă se efectuează prin conducta de joasă presiune 4.
Pompa auxiliară cu roți dințate 5 , trimite lichid, prin intermediul filtrului 6 și al blocului cu
supape 7, în conducta 4, în care este menținut la o presiune de 1 ,…,1,2 [MPa]. Limitarea
presiunii maxime a lichidului în circuitul sistemului pompă – motor hidrostatic se face prin
intermediul supapei 8.

Figura 2.6 Schema de principiu a transmisiei hidrostatice
În cazul acționării automate a cutiei de viteze, se pot întâlni două moduri de funcționare:
 schimbarea treptelor de viteză fără intervenția conducătorului;
 preselectarea treptei de viteză de către conducător; schimbarea efectivă a treptei are
loc automat, în funcție de condițiile de deplasare.

Majoritatea cutiilor de viteze pot realiza ambele moduri de funcționare [34, 43] . Din motive
legate de simplificarea construcției sistemului de comandă, acționarea automată se utilizează,
de regulă, fie la cutii de viteze cu comandă secvențială și arbori cu axe fixe, fie la cutii de
viteze cu mecanisme planetare. În cel de al doilea c az, acționarea cutiei de viteze se
realizează, de obicei, prin intermediul convertizorului hidraulic de cuplu, situație deja

23
prezentată, ceea ce permite micșorarea numărului de trepte ale cutiei de viteze și a
dimensiunilor acesteia.

24

Capitolul 3

Sisteme de propulsie hibride – alternativa cea mai răspândită
față de sistemele convenționale. Evoluție

3.1. Structură. Componență

Se apreciază că funcționarea eficientă a motorului cu ardere internă pe automobil ar fi posibilă
numai dacă automobilul ar fi prev ăzut ș i cu un sistem electric de propulsie, ca re sa furnizeze
puterea necesară la roată , pe intervale scurte de timp, la depla sarea în zonele aglomerate sau
în orașe. Într-o astfel de configurație (motor cu ardere internă, transmisie adaptivă ,
generator/motor electric) motorul cu ardere intern ă ar funcț iona numai la regimul economic,
sau în preajma acestuia, iar î n rest ar fi opr it sau ar funcț iona la ralanti [1, 13] .
Sistemele de propulsie care au în componența lor pe lângă un sistem conven țional cu motor
cu ardere intern ă încă cel pu țin unul capabil sa furnizeze cupl u de tracțiune la roț ile
automobilului, pe de o parte, și să recuper eze o parte din energia cinetică, î n fazele de
decelerare, pe de alta parte, sunt cunoscute sub denumirea de transmisii hibride [7].
Cel mai frecvent, cel de -al doilea sistem este unul electr ic, dar poate fi ș i hidraulic sau
pneumatic. O caracteristică importantă a sistemelor hi bride de propulsie este aceea că necesită
cel pu țin două sistem e de stocare a energiei. Primul și cel mai cunoscut este rezervorul de
combustibil, în care energia este stocat ă într-o formă foarte concentrat ă, iar î n cel de -al doilea
energia poate fi extrasă, dar si acumulată, în funcție de cerinț ele automobilului. Cele mai
potrivite sunt bateriile electrice, dar ș i supercondensatorii, acumulatorii cinetici sau hidraulici.

În funcție de modalitatea de transmitere a puterii la roțile automobilului se pot identifica două
familii de transmisii hibride – HEV (Hybrid Electric Ve hicle):
 Transmisii hibride la care motorul termic este asistat de o masina electrica;
 Transmisii hibride la care puntile sunt actionate de catre un motor electric alimentat de
un generator electric.
În functie de puterea masinii electrice se disting transmisii micro hibride (42 V si functionare
pornire/oprire. Ex. Toyota Crown), mediu hibride (100 -250 V cu asistarea motorului termic
cu ISG -Integrated Starter Generator, ex. Honda Insight) si total hibride – full hybrid (+250 V,
cu antrenarea rotilor si multan s au alternativ cu motorul termic, e x. Toyota Prius). Principala
diferenta dintre aceste tipuri este data de puterea dezvoltata de componentele electrice.
În figura 3.1. sunt evidențiate două exemple de algoritmi, primul al funcționării modulului de
monitorizare și control a stării bateriei, iar cel de -al doilea, pentru funcționarea comenzii
motorului electric.

25

Figura 3.1. Schemă bloc funcționare modul de monitorizare și control a stării bateriei

3.2. Tipuri de sisteme hibride
În funcție de modalitatea de interconectare a motoarelor electrice și a motorului termic , se pot
disting e două configurații de hibridizare totală de bază:
 Transmisii hibride serie (numele provine de la modalitatea de conectare a
componentelor), la care numai motoarele electrice sunt conectate la roțile
automobilului, motorul cu ardere internă actionează un generator electric care
alimenteaza motoarele electr ice prin intermediul conectorilor electrici.
Curentul produs alimenteaza motoarele electrice care acționează roțile. Un astfel de sistem se
întâlnește la Toyota Coaster. Totuși această soluție este foarte rar întâlnită la automobile.
 Transmisii hibride pa ralele, la care ambele su rse de putere – motorul termic și masina
electrică – sunt conectate la roț ile motoare prin intermediul unor leg ături mecanice
adecvate.
Motorul termic și masina electric ă pot actiona punț ile motoare simultan sau ind ividual,
separa t (o punte) sau împreuna (ambele punți), ele putănd fi cuplate î ntre ele. Un exemplu de
utilizare a acestei tehnologii este Honda IMA (Integ rated Motor Assist) pe Insight ș i Civic.
Indiferent de configurație, elementele componente fundamentale sunt aceleaș i: motorul
termic, mașinile electrice, convertoarele electronice de putere și sistemele electrice de stocare
a energiei.

26

Figura 3.2. Motorul Honda cu sistem integrat de asistare

Prin interconectarea adecvată a acestor componente (ambreiaje, curele, lanțuri, transmisii
planetare și articulatii cardanice) există posibilitatea realizării unor transmisii hibride capabile
să se comporte atât serie, cât și paralel, fie alternativ (combined hybrids), ori simultan (mixed
hybrids). Transmisiile hibride mixte, denumite si cu ramificare de putere (split hybrid),
utilizează sisteme electromecanice sau electromagnetice pentru a controla optim ramificarea
puterii de la sursă și transmiterea ei roților motoare în funcție de cerințele de tractiune și de
performanțele dorite [1].
Criteriile de selectare a unei transmisii hibride sunt determinate de mai multe aspecte:
 Scopul urmărit (performanțe de tractiune, mobilitate și exploatabilitate fără limite).
 Cerințele standardelor în vigoare (emisiile de noxe și de CO2, reciclabilitate și
compatibilitate cu mediul).
 Cerințele pieței (costul ciclului de viață și de întreținere, infrastructură disponibilă).
 Percepția utilizatorului (confort, maniabilitate/dinamicitate).
Transmisiile hibride paralele sunt mult mai flexibile din punct de vedere al modului de
utilizare. Puterea si dimensiunea masinii electrice pot fi astfel alese incat sa se asigure un bun
compromis intre cost/complexitate si eficienta (consum de combustibil, poluare).

27
3.3. Motorul cu ardere internă – rol maj or în sistemele hibride actuale
Optimizarea motorului cu ardere internă poate aduce avantaje suplimentare [40, 26] , dar
aceasta nu constituie prima prioritate. Performanțele și funcțiile pot fi îmbunătățite gradual în
funcție de creșterea puterii electrice pe automobil (36V) și de puterea sistemelor auxiliare (aer
condiționat, încălzirea catalizatorului, supape de control, comenzi prin fir – by wire).
În cazul transmisiilor hibride paralele există o multitudine de variante de dispunere a
motorului electric in raport cu motorul termic, ambreiajul si cutia de viteze.
Motorul electric poate antrena roțile singur sau împreună cu motorul termic pentru a asigura
eficiență maximă. În cadrul soluțiilor constructive actuale, motorul cu ardere internă prezintă
un rol maj or în conlucrarea sa cu automobilul, alături de soluția electrică utilizată.

3.4. Motorul cu aprindere prin scânteie – rolul din cadrul sistemel or hibride recente
Nu este suficient că un motor cu ardere internă poate funcționa pe stand, la anumite regimuri,
cu consum de combustibil și poluare reduse, ci ar fi de dorit ca acesta să poata funcționa pe
automobil la regimurile economice, indiferent de viteza de deplasare.
Se apreciază că funcționarea eficientă a motorului cu ardere internă pe automobil ar fi pos ibilă
numai daca automobilul ar fi prevăzut și cu un sistem electric de propulsie, care să furnizeze
puterea necesară la roți, pe intervale scurte de timp, la deplasarea în zonele aglomerate sau în
orașe. Într -o astfel de configurație (motor cu ardere inte rnă, transmisie adaptivă,
generator/motor electric) motorul cu ardere internă ar funcționa numai la regimul economic,
sau în preajma acestuia, iar în rest ar fi oprit sau ar funcționa la relanti [23, 24, 30] .
La soluțiile actuale de autovehicule hibride, m otoarele termice cele mai frecvent utilizate sunt
cele cu aprindere prin scânteie, datorită dimensiunilor reduse și a capacității acestora de
conlucrare cu motorul electric din cadrul sistemului hibrid.
Adevăratul creier al mașinii este computerul care con trolează propulsia. Acest sistem
inteligent poartă denumirea de sistem ―drive -by-wire‖, iar toate comenzile utilizatorului, fie
de accelerație sau de frână, trec de la pedală la acest calculator. În funcție de tipul acționării
pedalei de accelerație, siste mul decide dacă să pornească sau nu și motorul cu aprindere prin
scânteie sau dacă să frâneze prin modul de recuperare a energiei, fie să acționeze și discurile
de frână (care convertesc energia roților în căldură și deci aceasta se pierde). Motorul termic ,
în această situație cu aprindere prin scânteie, trebuie întâi încălzit, ca orice motor, pentru a îl
aduce la parametri săi de funcționare care asigură utilizarea la capacitate maximă și uzuri
minime. Cel electric și acumulatorii trebuie răciți și ținuți la un nivel optim de încărcare
pentru a le obține o durată cât mai mare de viață, deoarece cicluri extreme de încărcare –
descărcare pot termina rapid o baterie.
În figura 3.3. este prezentat principiul de bază al propulsiei hibride, alături de arhitecturile
hibride serie și paralel. Așa cum s -a relatat și la capitolele anterioare, motorul termic asigură

28
fie propulsarea autovehiculului separat de motorul electric, cel din urmă fiind doar o
alternativă, fie încărcarea acumulatorilor și alimentarea motoarelor e lectrice prezente la roțile
motoare ale autovehicului.

Figura 3.3. Arhitecturile fundamentale ale
sistemelor de propulsie hibride pentru autovehicule

În prezent, majoritatea autovehiculelor sunt propulsate doar de către motoare cu ardere
internă, (MAI). Motoarele cu ardere internă, (MAI) sunt însă utilizate și în structura
autovehiculelor hibride, (AH), acestea find propulsate, în principiu, cu două ti puri de energie:
convențională provenind din arderea combustibililor fosili (benzină, motorină, GPL, etc.),
respectiv energie electrică. Prin urmare, la bordul unui astfel de vehicul energia va proveni
din cel puțin două din următoarele variante:
 sursă de energie.
 sistem de înmagazinare a energiei.
 convertor de energie.
În cazul AH, utilizând mai multe surse de propulsie, randamentul global de funcționare poate
fi mărit tocmai printr -o selectare judicioasă a celei mai eficiente sursei de putere,
corespunză toare unui anumit regim de funcționare a automobilului [56, 57] . Acesta este de
altfel și obiectivul primar al strategiei de control a AH, deoarece nivelul tehnologic actual al
bateriilor de acumulatori impune ca aproape toată energia utilizată pentru prop ulsia
autovehiculului (cu o autonomie rezonabilă) să provină din combustibilul (benzină sau
motorină) disponibil la bord.
Autovehiculele hibride reprezinta o punte între actualele vehicule propulsate de MAI și
autovehiculele caracterizate de un nivel aproa pe de zero (EZEV=Equivalent -to-Zero –
Emission -Vehicle, respectiv ULEV (Ultra -Low-Emission -Vehicle) sau, în anumite situații

29
chiar fără poluare (ZEV=Zero -Emission -Vehicle) așa cum se preconizează a fi vehiculele
propulsate electric prin celule de combustie a limentate cu hidrogen. Este foarte important să
fie amintit faptul că fără a parcurge treptele tehnologiei hibride nu se va putea atinge nivelul
superior care îl reprezintă tehnologia propulsiei cu ajutorul pilelor de combustie (fuel cell).
Autovehiculele electrice, (AE), sunt superioare MAI deoarece neutilizând combustibili fosili
sunt complet lipsite de emisii poluante, iar zgomotul generat la propulsie are un nivel extrem
de scăzut. În schimb, necesitatea de a stoca energia electrică mărește drastic spaț iul necesar
bateriei de acumulatori sau a bateriei de condensatori. Cu cât se dorește o autonomie de
funcționare mai crescută cu atât este mai mare gabaritul dispozitivului de stocare a energiei
electrice.
Specificul primelor două tipuri de propulsie const ă în utilizarea unui singur tip de
combustibil.
Privit din punct de vedere al integrării elementelor componente, AH reprezintă, comparativ cu
soluția automobilului propulsat doar prin MAI un spor de complexitate de aproximativ 25%,
în timp ce din punctul de vedere al sistemului de control, aportul de hardware și programe
software este cel puțin dublu. Aceste noi elemente fac ca și prețul unui astfel de autovehicul
să fie mai ridicat comparativ cu cel al unuia propulsat numai prin MAI.
Într-un AH strategia primară de control constă în selectarea sursei forței de propulsie (MAI
sau ME) în funcție de sarcina specifică fiecărui regim de funcționare al autovehiculului, astfel
încât acesta să ruleze în permanență cu un randament maxim. De regulă, regimul de
randa ment maxim se află plasat în domeniul sarcinilor mari, astfel încât într -un AH, MAI este
forțat să lucreze în regimuri de sarcină și turație crescute. MAI funcționează cu un randament
scăzut în regimuri de turație redusă atât în cazul unor sarcini mari cât și la sarcini reduse sau
la mersul în gol, în regimurile tranzitorii de accelerare sau decelerare precum și în cazul
pornirii mai ales la temperaturi scăzute. Strategiile de control ale AH urmăresc evitarea
acestor regimuri prin algoritmi complexi de util izare a tuturor resurselor energetice de la
bordul autovehiculului, în final scopul fiind minimizarea consumului și nivelului emisiilor
poluante [15].
Când cuplul de ieșire al MAI depășește pe cel necesar propulsiei, surplusul de putere se
utilizează pentr u antrenarea unui generator și refacerea stării de încărcare a bateriei (SIB).
Aceeași situație se regăsește în cazul frânării sau funcționării în regim de frână de motor când
energia rezultată din decelerare este utilizată pentru antrenarea generatorului și încărcarea
bateriei. Există situații în care starea bateriei este bună, astfel încât regenerarea energiei
rezultată dintr -un regim de decelerare nu se justifică. Pentru a asigura funcționarea eficientă
cu un randament superior, în astfel de situații MAI este oprit.

30

Capitolul 4

Regimuri de lucru ale motoarelor cu ard ere internă.
Definire, reglare

În general, autovehiculele lucrează în regimuri de funcționare diverse, acestea incluzând pe
de-o parte, regimuri de funcționare la viteze stabilizate, iar pe de altă parte regimuri de
funcționare tranzitorii [23].
Funcționarea unui motor poate fi caracterizată prin valorile celor trei mărimi care definesc
regimul său de funcționare, numit și regim funcțional. Aceste trei mărimi sunt temperatura, ce
definește starea termică a motorului, turația motorului și sarcina acestuia. Dintre aceste
mărimi, ultimele două sunt considerate mărimi fundamentale.
Starea termică a motorului sau regimul său termic reprezintă ansamblul de temperaturi care
precizează gradul de încălzire, sau starea de temperatură a pieselor sale componente, în
special al organelor mecanismului motor. Regimul termic poate fi precizat pr in temperatura
fluidului de răcire a motorului sau prin temperatura gazelor evacuate. În cazul motoarelor de
automobil, turația acestora este dependentă, majoritar, de viteza de deplasare, deoarece, la un
raport de transmisie constant, ele sunt reciproc pr oporționale. Astfel, considerând exemplul
din figura 4.1., curbele 1, 2 și 3 indică variația cuplului rezistent, Mrez pentru trei condiții
diferite de drum (de exemplu, trei pante diferite, sau alte condiții). Curbele a și b arată două
caracteristici de tu rație ale motorului de propulsie, exprimate prin momentul efectiv al
motorului, M e, pentru același reglaj al acestuia (același debit de combustibil sau aceeași
poziție a clapetei de admisie). În mod evident, viteza automobilului se determină prin punctul
de intersecție al curbelor M e și M rez. Dacă motorul este reglat să funcționeze pe caracteristica
a, iar automobilul se deplasează cu viteza v 1, odată cu micșorarea rezistenței la o valoare
caracterizată prin curba 2, turația motorului crește și deci viteza automobilului se mărește la
valoarea v 2. În continuare, la reducerea rezistenței la înaintare la valoarea dată de curba 3,
turația crește, iar viteza devine v 3. Rezultă clar de aici, că același moment rezistent se poate
aplica arborelui cotit la diferite t urații ale acestuia.

31

Figura 4.1. Condițiile variabile de funcționare ale motorului de automobil

Pe de altă parte, așa cum se observă din figura 4.1., la o turație dată, motorul poate dezvolta
diferite valori ale momentului efectiv. Acestea pot varia între valoarea nulă și valoarea
maximă posibilă. Valoarea nulă, adică M e = 0, semnifică că motorul nu este încărcat, deoarece
momentul rezistent este, la rândul său nul, M rez = 0. O astfel de situație atrage două stări
posibile. Prima este starea banală, c ând arborele cotit este în repaus deoarece motorul nu
funcționează. A doua stare se regăsește atunci când arborele cotit este în mișcare și ea
generează regimul de funcționare în gol, numit și regim de sarcină nulă.
Având în vedere că, așa cum s -a mențion at anterior, turația și sarcina constituie mărimi
fundamentale în precizarea unui regim de funcționare a motorului, dacă se ține seama de
gradul de echipare a acestuia, precum și de durata pe care se dezvoltă performanțele sale se
pot defini în continuare regimurile sale de referință.
Astfel, puterea efectivă, P e, reprezintă puterea dezvoltată la arborele motorului, la o turație
oarecare, cu specificarea modului de echipare a motorului; rezultă astfel, în funcție de gradul
de echipare a motorului, două modu ri de exprimare a puterii efective și anume, puterea
efectivă brută și puterea efectivă netă, numită uneori și putere efectivă de exploatare, P e exp. Ea
semnifică puterea efectivă la arborele motorului, la un regim de funcționare oarecare, motorul
fiind co mplet echipat.
Puterea efectivă continuă, P e cont este puterea maximă pe care o poate realiza în mod continuu
motorul la o turație dată, fără a -și modifica starea tehnică un timp îndelungat, adică păstrându –
și indicii tehnico – economici și gradul normal d e uzură [23].
Puterea efectivă nominală, P e n, sau pe scurt puterea nominală este puterea efectivă continuă
maximă pe care o realizează motorul la cea mai ridicată turație utilizabilă sau la o turație
limitată prin cerințe speciale. Turația la care se obține această putere se numește turație
nominală, n n. Trebuie subliniat că regimul nominal, exprimat prin puterea nominală și prin
turația nominală, adică prin perechea de parametri (P e n, nn ) constituie regimul de calcul al
motorului, la care se efectuea ză calculul termic și calculul organologic al motorului, fiind, în
general, indicat de uzina constructoare.

32
Puterea efectivă intermitentă, P e int este reprezentată de puterea efectivă maximă pe care o
poate realiza motorul la o turație dată, scurt timp, f ără modificarea stării sale tehnice.
Experiențele au demonstrat că limita maximă a suprasarcinilor este de aproximativ 110% , …,
120%, în condițiile în care puterea efectivă continuă este considerată 100%. Denumirea de
putere intermitentă, a unei puteri din regimul suprasarcinilor, este justificată prin faptul că
motorul nu poate suporta decât scurt timp o astfel de încărcare; în caz contrar, indicii tehnico –
economici se înrăutățesc, iar durabilitatea motorului este compromisă. Durata intermitentă
poate f i, de exemplu, tip de 1 h, o dată la 6, 10 sau 12 h sau timp de numai 15 min. o dată la 1
h, cazul din urmă fiind specific motoarelor cu aprindere prin scânteie pentru automobile.
Prin putere efectivă maximă, P e max sau vârful puterii trebuie să se înțele agă valoarea cea mai
mare a puterii efective utilizabile, deci valoarea cea mai mare a puterii efective intermitente.
Valoarea turației la care se produce puterea efectivă maximă trebuie precizată. Fiecărei puteri
definite mai sus i se asociază noțiunea co respunzătoare de moment sau de cuplu, în
concordanță cu regimul respectiv. Dintre acestea, cele mai semnificative sunt: momentul
motor efectiv continuu, M e cont , reprezentat prin valoarea momentului motor efectiv,
corespunzătoare puterii efective continue la turația respectivă; momentul motor efectiv
intermitent, M e int, care este valoarea momentului motor efectiv, corespunzătoare puterii
efective intermitente, la aceeași turație și momentul motor efectiv nominal, M e n, sau
momentul nominal, dat de valoarea momentului motor efectiv la turația nominală,
corespunzătoare deci puterii nominale. Momentul motor efectiv maxim, M e max, este valoarea
cea mai mare a momentului motor intermitent și se produce la o anumită turație a motorului,
nM, inferioară turației no minale, adică n M < n n. Raportul acestor două turații, care este în mod
evident subunitar, definește coeficientul de elasticitate al motorului. În raport cu cele
prezentate, în continuare se apreciază că este convenabil să se exprime sarcina motorului prin
intermediul gradului de încărcare a motorului, la o anumită turație, față de o încărcare,
considerată de referință. Din acest motiv, gradul de încărcare se mai numește și sarcină
relativă. Sarcina relativă se definește ca raportul dintre momentul motor dez voltat, Me și un
moment motor de referință, ambele mărimi fiind precizate, conform definiției, la aceeași
turație. Este comod ca încărcarea de referință să fie cea corespunzătoare momentului efectiv
continuu al motorului, Me cont la turația dată. Având în vedere proporționalitatea mărimilor,
raportul are aceeași valoare, atât pentru puterile efective, cât și pentru presiunile medii
efective. Atribuindu -i acestui raport și denumirea de coeficient de sarcină, notat cu χ , el
devine:

toate rapoartele fiind definite la aceeași turație, n. În aceste condiții, denumirea completă este
coeficient de sarcină la turația n. Coeficientul de sarcină se poate exprima prin valori absolute,
adică fracțiuni, sau prin procente, din încărcarea de refe rință [23]. Aceste valori ale sale
diferențiază categorii distincte de sarcini, în cadrul regimurilor motorului, definite și eșalonate
în tabelul următor:

33
Denumirea sarcinii Valorile caracteristice
Sarcină nulă  = 0
Sarcini parțiale 0 <  < 1
Sarcină plină (sarcină continuă)  = p = c = 1
Suprasarcină (sarcini intermitente) 1 < i < 1,1 … 1,2
Sarcină totală  = t = 1,1 … 1,2
Tabel ul 6.1 Valorile caracteristice ale sarcinilor

Aceste sarcini tipice, întâlnite în funcționarea motorului, caracterizate prin valorile precizate
ale coeficientului de sarcină se definesc în mod complet, în continuare. Astfel, sarcina nulă se
obține la un coeficient de sarcină nul, χ = 0 și , așa cum s -a arătat mai sus, corespunde
regimul ui de mers în gol, când motorul nu este încărcat, momentul sau puterea la arborele
motorului fiind nule.
Sarcina plină, corespunzând sarcinii continue a motorului se obține la valoarea χ = 1 și se
poate defini ca admisia plină, înțelegându -se prin aceasta consumul de combustibil, notat Cep,
fixat de uzina constructoare, pentru realizarea puterii efective continue, la turația respectivă.
Sarcinile parțiale sunt date de mulțimea valorilor χ, cuprinse între 0 și 1; sarcinile parțiale sunt
deci multitudinea sa rcinilor incluse între sarcina nulă și sarcina plină, reprezentând fracțiuni
din sarcina plină.
Sarcina totală, reprezentată prin valoarea χ = 1,1 sau 1,2, poate fi definită ca admisia totală,
înțelegându -se prin aceasta consumul de combustibil, notat Cet, fixat de uzina constructoare,
în vederea realizării puterii efective intermitente a motorului, la turația considerată.
Regimurile de suprasarcini, corespunzând sarcinilor intermitente ale motorului sunt definite
de mulțimea valorilor χ, cuprinse între 1 ș i 1,1 ,…, 1,2, adică multitudinea sarcinilor situate
între sarcina plină și sarcina totală.
Trebuie arătat că, la motoarele de autovehicule χt = χp = 1, în timp ce la motoarele de
tractoare, χ t ≠ χp.
Pe baza celor expuse se poate sublinia faptul că, la o turație dată, sarcina poate fi ilustrată, în
afară de valoarea momentului motor efectiv, mai ales la MAS și prin valoarea puterii efective.
În același timp, în special la MAC, sarcina se poate exprima, de asemenea, prin valoarea
presiunii medii efective .
Deoarece momentul motor efectiv, M e, care definește sarcina motorului este proporțional cu
lucrul mecanic efectiv, Le, în condițiile în care randamentul efectiv, χ e se consideră constant,
modificarea sarcinii la turație constantă se realizează prin modificarea cantității de
combustibil consumate de motor, adică a dozei de combustibil. Din acest motiv, valoarea
sarcinii, pentru un motor dat, se poate exprima și prin m ărimea consumului de combustibil,
Ch, al motorului.

34
Așadar, reglarea sarcinii la o turație constantă înseamnă reglarea dozei de combustibil. S -au
dezvoltat două metode de bază pentru reglarea dozei de combustibil (două metode elementare
de reglare a sarc inii) și anume: metoda de reglare cantitativă și metoda de reglare calitativă.
Metoda de reglare cantitativă se aplică la motoarele cu formarea amestecului în exterior, adică
la MAS care admite în cilindru simultan aer și combustibil. Organul de reglare es te o clapetă,
numită și obturator, care se așează în calea amestecului. Pentru a reduce doza de combustibil
se obturează parțial canalul, ceea ce reduce inevitabil și cantitatea de aer. Reglarea sarcinii
prin reglarea cantității de amestec aer -combustibil a generat denumirea de reglare cantitativă
[23].
Metoda de reglare calitativă se aplică la motoarele cu formarea amestecului în interior, adică
la MAC, care admite în cilindru numai aer. Cantitatea de combustibil pe ciclu și cilindru este
dozată, în gener al, de o pompă, iar organul de reglare este o pârghie, denumită generic
cremalieră, care variază doza de combustibil refulată de pompă. Teoretic, cantitatea de aer
admisă în cilindru rămâne invariabilă cu sarcina, iar cantitatea de combustibil variază lini ar.
Ca urmare, se modifică proporția de combustibil în amestec, adică se variază calitatea
amestecului, de unde denumirea de reglare calitativă .
În mod frecvent, sarcina se definește prin poziția organului de reglaj. La MAS, poziția
clapetei este definită de unghiul ales convențional. Modificarea sarcinii se face deci prin
modificarea poziției organelor de reglare a admisiei combustibilului, astfel la MAS prin
modificarea poziției unghiulare φș a obturatorului.
În continuare, după stabilirea acestor element e de reglaj, se precizează din nou faptul că, prin
sarcină constantă la turație variabilă se înțelege poziția invariabilă a organelor de reglare a
consumului de combustibil al motorului, la variația turației.
Regimurile de funcționare se pot grupa în mai m ulte clase. Astfel, în raport cu variația în timp
a valorilor factorilor de definiție, deosebim regimul stabilizat al motorului, atunci când
valoarea acestor factori nu variază în timp și regimul tranzitoriu, care apare în perioada
trecerii de la un regi m stabilizat la un alt regim stabilizat și în care se înregistrează o variație a
turației, sarcinii și temperaturii fluidului de răcire sau a temperaturii gazelor evacuate.
Pe de altă parte, în raport cu durata de funcționare a motorului se disting, așa cu m s-a arătat
deja în cadrul definițiilor privind puterile și momentele efective, regimuri de funcționare
continuă și regimuri de funcționare intermitentă.
O altă clasă de regimuri are în vedere modul de serviciu al motorului. Prin modul de serviciu
al mot orului se înțelege modul de utilizare în timp a acestuia. Astfel, serviciul continuu este
acela în care motorul funcționează neîntrerupt durate mari de timp, atât în sarcini parțiale
reduse, cât și în sarcini mari, pe când serviciul intermitent se caracter izează prin funcționarea
cu numeroase întreruperi și staționări, cu durate, uneori relativ mari.
În primul mod de serviciu, adică serviciul continuu se înscriu, în special numeroasele tipuri de
utilizări staționare, precum și cele de tracțiune feroviară, n avală, agricolă etc.

35
În cadrul celui de al doilea mod de serviciu, constituit de serviciul intermitent se pot include o
serie întreagă de exemple reprezentative, cum sunt acelea ale motoarelor de rezervă (de
intervenție) din centralele electrice, motoarelo r utilizate pe grupurile de pompaj etc., precum
și acelea ale motoarelor autovehiculelor utilitare cu deplasare în așa numitul sistem „din –
poartă -în-poartă‖ (cazul autovehiculelor destinate colectării gunoiului menajer, a
autovehiculelor de aprovizionare cu alimente, sau a celor de distribuție a presei etc.)

Figura 4.2. Regimurile de funcționare a motorului de automobil în trafic urban intens
1 – variația poziției obturatorului; 2 – depresiunea din traseul de adm .; 3 – turația motorului

36

Capitolul 5

Soluții de ameliorare a funcționării și performanțelor
motoarelor cu ardere internă din structura sistemelor de
prop ulsie a autovehiculelor

5.1. Introducerea mecanismelor de distribuție variabilă în procesele de schimbare a
gazelor

Variația continuă a sarcinii fără obturare , în cazul motoarelor de propulsie , alături de
tehnologia modernă de tratare c atalitică a gazelor de evacuare constituie metoda cea mai bine
definită de reducere a consumului de combustibil și a emisiilor poluante pentru vi itoarele
generații de motoare cu ardere internă. În cazul motoarelor cu aprindere prin scânteie, fazele
de distribuție fixe se constituie într -un compromis care nu permite valorificarea potențialului
complet la oricare regim de funcționare. De aceea, neces itatea utilizării unui sistem de
distribuție complet variabil a fost subliniată de specialiști, conferind propulsorului avantaje
precum posibilitatea funcționării fără obturarea admisiei, conducând la îmbunătățirea
considerabilă a economicității la sarcin i parțiale, sarcini cele mai des întâlnite, la care
lucrează motoarele care echipează autovehiculele. Un alt aspect pozitiv conferit de distribuția
variabilă îl reprezintă recircularea internă a gazelor de evacuare, care poate fi reglată în
concordanță cu cerințele și condițiile limită de funcționare. De asemenea, ditribuția variabilă
permite controlul cantității gazelor reziduale astfel încât turația regimului de relanti să poată fi
redusă semnificativ, conducând la o reducere a consumului de combustibil. Putem menționa și
faptul că motorului îi va fi permis să lucreze la o presiune constantă în sistemul de admisie,
ceea ce conduce la un răspuns eficient în regimuri dinamice și emisii reduse în regimuri
tranzitorii.
Un alt aspect introdus de distribuția var iabilă este posibilitatea dezactivării cu ușurință a
supapelor, ceea ce permite suspendarea cilindrilor la sarcini parțiale de funcționare. Referitor
la procedura de pornire a motorului, aceasta poate fi îmbunătățită prin activarea consecutivă a
cilindrilo r [59, 1, 17] .
Distribuția poate fi considerată variabilă atunci când durata de deschidere și înălțimea de
ridicare a supapelor sunt variabile și, de asemenea, momentele de deschidere și de închidere
ale acestora nu sunt fixe.

37

Figura 5. 1 Implicațiile distribuției variabile

Cel mai mare avantaj al distribuției variabile constă în evitarea pierderilor de pompaj prin
eliminarea obturatorului. În cazul motoarelor care utilizează comandă convențională a
sarcinii, presiunea din cilindru este redusă cu ajutorul unei clapete obturatoare montată pe
traseul de admisie. La sarcini reduse și la turația de relanti a motorului, presiunea din cilindru
este considerabil redusă, odată cu aceasta pierderile de obturare se măresc corespunzător,
ajungând chiar și până la 50% din performanța indicată [16].
La turații mari și sarcini reduse, controlul sarcinii prin sistemul preferabil Early Intake
Closing devine i naplicabil, din cauza intervalului de timp foarte scurt de intervenție a
electromagnetului de acționare. Într -o astfel de situație, cantitatea de amestec proaspăt
necesară poate fi reglată prin intermediul Late Intake Closing, alături de dezactivarea
supap elor și suspendarea cilindrilor. Utilizarea distribușiei variabile este impusă și de nevoia
reducerii emisiilor poluante. Durata suprapunerii deschiderii supapelor de admisie și evacuare
în același timp, controlată cu ajutorul distribușiei variabile, influ ențează semnificativ
cantitatea de gaze reziduale care evoluează în ciclul motor următor, și prin aceasta
comportamentul din punct de vedere al emisiilor poluante.
Viteza aerului în poarta supapei la diferite turații de funcționare a motorului este evidenț iată
în figura 5.2., masa de aer urmând semnificativ mișcarea pistonului. De aceea, la valori
scăzute ale turației, aerul este forțat înapoi în admisie, după ce pistonul a depășit punctul mort
exterior (PME). Momentul optim de închidere a supapei de admisi e ar trebui să fie când
pistonul se află în PME.

38

Figura 5.2. Viteza de curgere în poarta supapei la diferite turații ale motorului

La turații mari, aerul continuă să intre în cilindru și după ce pistonul a trecut de PME, dacă
supapa de admisie rămâne derschisă. Prin urmare, închiderea cu întârziere a supapei de
admisie favorizează umplereas inerțională, și odată cu aceasta, performanțele motorului.

Sistemele de distribuție variabilă se pot întâlni sub diverse forme, corespunzător figurii 5.3.

Figura 5. 3. Tipuri de sisteme de distribuție variabilă

Cel mai simplu sistem de distribuție variabilă este cel la care se realizează deplasarea în avans
sau în întârziere a deschiderii supapei de admisie, păstrând nemodificată durata deschiderii.

39
Acesta este cunoscut sub denumirea de Variable Cam Phasing System – VCP. Este întâlnit la
mai multe modele, printre care Alfa Romeo, Nissan, Mercedes, Ford [59].
Schema sistemului cu dispozitiv elicoidal este prezentată în figura 5. 4. Pinionul de antrenare
este m ontat pe arborele cu came prin intermediul unui ansamblu format dintr -o cameră de
presiune, fixată pe pinion și un piston care are posibilitatea de a se deplasa axial pe o canelură
în formă de spirală practicată pe arborele cu came. La deplasarea axială a pistonului, arborele
cu came este forțat să se rotească față de pinion, asigurând modificarea fazelor de distribuție.

Figura 5. 4. Sistemul VCP cu dispozitiv elicoidal

Schema sistemului cu varierea lungimii ramurilor curelei de antrenare a arborelui cu came, cu
ajutorul unui dispozitiv montat în întinzătorul de curea, este prezentată în figura 5. 5.

Figura 5. 5. Sistemul VCP cu dispozitiv de reglare în întinzătorul de curea

Sistemul de distribuție variabilă Variocam Plus este compus din două dispozitive, unul de
variere a fazelor, cu ajutorul unui piston care rotește arborele cu came față de pinionul de

40
antrenare, iar cel de -al doilea de selectare a două legi de ri dicare a supapei, prin intermediul
unui tachet reglabil, corespunzător figurii 5. 6.

Figura 5. 6. Sistemul VarioCAM Plus de la Porsche

Un alt tip de mecanism care are capacitatea de a asigura nu doar faze variabile de distribuție,
ci și înălțimi maxime de ridicare a supapei a fost dezvoltat de Honda și poartă denumirea
oficială de VTEC – Variable valve Timing and lift Electronic Control s ystem. Acționarea
celor 4 supape pe cilindru se face prin intermedfiul a șase came, conform figurii 5. 7.

Figura 5. 7. Sistemul VarioCAM Plus dezvoltat de firma Porsche

41

Figura 5. 8. Legile de ridicare ale supapelor la distribuția variabilă VTEC

5.2. Utilizarea c olector ului cu geometrie variabilă în cadrul sistemului de admisie
În vederea îmbunătățirii umplerii cilindrilor motorului cu ardere internă în timpu l procesului
de admisie, a fost dezvoltat colectorul de ad misie variabil, având două lungimi posibile,
utilizate la sarcini parțiale, sarcini cel mai des regăsite în utilizarea autovehiculelor (figura
5.9). Primele soluții constructive asigurau un traseu de admisie prelungit, pentru a favoriza
regimurile de cuplu ridicat, și un traseu scurtat, pentru regimurile de putere ridicată. [17]

Figura 5. 9. Colector de admisie variabil cu două poziții predefinite

Soluții mai moderne au fost dezvoltate de BMW, asigurând varierea continuă a colectorului
de admisie. Colectorul de admisie variabil continuu , împreună cu fazele sale de lucru, este
prezentat în figura 5 .10.

42

Etapa 1 – Regimuri de viteza joase Etapa 2 – Regimuri de viteza medii

Etapa 3 – Regimuri de viteza ridicate

Figura 5 .10. Colector de admisie variabil în mod continuu

Reprezentarea variației curbelor momente lor în funcție de turație, dezvoltate de motorul care
utilizează un astfel de sistem cu galerie de admisie variabilă sunt evidențiate în figura 5 .11.

Figura 5 .11. Curba momentelor pentru diferite turații

5.3. Motoare cu ardere internă cu ciclu de funcționare în 5 timpi
Motorul cu ardere internă în cinci timpi a fost creat de inginerii americani de la firma Ilmor
Engineering Inc. , dar în stadiu de concept. Acesta ar putea asigura o creștere a randamentului
cu până la 20 %. Motorul nu utilizează un sistem de supraalimentare și este capabil să

43
dezvolt e o putere de până la 96 [kW] și un cuplu de 151 [Nm], valori duble față de
propulsoarele existente care funcționează în patru timpi. Acest motor include în structura sa ,
ilustrată în figura 5 .12, doi cilindri de înaltă presiune și un cilindru de presiune joasă . Cei doi
cilindri evacuează gazele arse în cilindrul central, care desparte procesele de destindere și de
comprimare, realiz ând raportul optim de destindere în mod independent față de raportul de
comprimare al motorului.

Figura 5 .12. Configurația m otorul ui Ilmor

5.4. Dezvoltarea variantelor c iclului Atkinson
Ciclul Atkinson a fost folosit pentru a descrie o modificare a ciclului motor Otto, în care
supapa de admisie este ținută deschisă mai mult decât în mod normal, pentru a permite un
flux invers de aer în galeria de admisie. Raportul de comprimare este redus (pentru un timp,
aerul părăsește cilindrul liber, mai degrabă decât să fie comprimat), iar raportul de expansiune
este neschimbat. Acest lucru înseamnă că raportul de comprimare este mai mic dec ât rata de
expansiune. Căldura acumulată de la arderea de combustibil crește presiunea, astfel forțând
pistonul să se deplaseze, mărind volumul de aer atunci când procesul de comprimare începe.
Scopul ciclului Atkinson modern este de a permite presiunii di n camera de ardere, la sfârșitul
cursei de destindere, de a fi egală cu presiunea atmosferică. Atunci când se întâmplă acest
lucru, toată energia disponibilă este obținută din procesul de ardere. Pentru oricare cantitate de
aer dată, raportul de destindere este mai mare, permițând mai multă energie pentru a fi
convertită din căldură în energie mecanică utilă.
Dezavantajul motorului în patru timpi care utilizează ciclul Atkinson, comparativ cu ciclul
Otto, este acela că se reduce densitatea de putere. Din ca uza unei curse mai mici de compresie

44
dedicată comprimării amestecului proaspăt, motorul care utilizează ciclul Atkinson nu permite
admisia unei cantități de aer similare cu cea a motorului care urmează ciclul Otto .
Motoarele în patru timpi de acest tip, cu acelaș i tip de mișc are a supapei de admisie, dar cu un
compresor în vederea compensării pierderii densităț ii de putere sunt cunoscute ca motoare cu
ciclu Miller.
Constructiv, un motor diferențial care utilizează ciclul Atkinson, poate fi ilustrat în figur a
5.13, prin mișcăril e succesive realizate de piston.

Figura 5 .13. Motorul Atkinson

5.5. Îmbunătățirea randamentului mecanic, componentă a creșterii performanțelor
motorului. Ameliorarea contactului cuplei camă – tachet
Ameliorarea funcționării motorului din cadrul sistemului de propulsie a autovehiculelor poate
fi obținută și prin încercări de a modifica anumite sisteme auxiliare care echipează motorul,
cum ar fi sistemul de răcire sau sistemul de ungere.
În ceea ce priv ește sistemul de ungere, s -a pornit de la considerația că este necesară găsirea
unui mod unitar de analiză a condițiilor de contact camă -tachet. Astfel, colectivul de cercetare

45
[5] a luat în considerare un model fizico -matematic complex care să poată perm ite selectarea
celor mai importanți factori ce afectează condițiile de contact, în ideea evidențierii unor soluții
pentru reducerea uzurii și micșorarea pierderilor prin frecare. Simularea fenomenelor
caracteristice a fost, de asemenea, considerată utilă î n cadrul acestor cercetări. Din cauza
complexității proceselor implicate a fost dezvoltat un nou concept, denumit stare de contact a
cuplei camă -tachet, menit să evalueze global funcționarea sistemului de distribuție a
motoarelor cu ardere internă. Acest c oncept ia în considerare multitudinea de procese care au
loc în interiorul cuplei, cu accent pe complexitatea și interdependența acestora, facilitând
astfel metodele de analiză a acestui contact. În scopul de a introduce conceptul menționat
anterior s -a definit o matrice Γ= (Γ 1, Γ2, Γ3, Γ4) care să cuprindă evoluția unor parametri
considerați.

în care, Γ1 este parametrul geometric al stării de contact, Γ2 este parametrul tensiunilor
principale din cuplă, particularizat pentru cazul contactelor liniare de tip camă – tachet cu

46
rolă și camă – tachet plan, Γ3 este parametrul tensiunilor termice iar Γ4 este parametrul care
reflectă condițiile de contact indus e de starea de lubrificație dintre camă și tachet [ 19].
Detalierea noțiunilor utilizate în definirea acestor parametri precum și mersul de calcul se
regăsește în lucrările colectivului [ 17, 20, 21 ].
Parametrii specifici Γ1, Γ2, Γ3, Γ4 și tipul de contact au fost evaluați prin intermediul modelelor
virtuale [ 18] prezentate în figura 5 .14. și prin simulări ale fenomenelor de ungere și de uzură
din cuplă. Analiza acestor modele a relevat factorii principali [22 ] care afectează uzura
cuplului camă -tachet precum și influența acestora asupra pierderilor prin frecare. Ca rezultat
al acestor studii și simulări a fost dezvoltată o metodă originală pentru reducerea uzurii și
frecărilor la nivelul contactului studiat, metodă care presupune o lubr ifiere suplimentară cu
jeturi de ulei direcționate în zona de contact cu efect direct privind eliminarea fenomenului de
starvare. Colectivul de cercetare a denumit acest procedeu LUJET (Lubrication Jet).
Implementarea LUJET s -a făcut cu rezultate promițăt oare prin modificarea unui motor
existent, modificări care nu au presupus costuri ridicate.

Figura 5 .14. Modelul virtual al cuplei camă -tachet

Prin măsurători succesive, înainte și după ciclurile de lucru, în conformitate cu programul de
testare, uzura a fost evaluată prin intermediul modificărilor în cursa tachetului. Rezultatele
testelor experimentale sunt prezentate în figura 5 .15 și figura 5 .16. A fost studiat de
asemenea și efectul uzurii asupra parametrilor cinematice ai mecanismului [35, 37 , 38].
Astfel, diminuarea uzurilor a condus la aplatizarea vârfurilor de variație a vitezei și
accelerației tachetului, cu efecte favorabile asupra scăd erii forțelor de inerție, aspecte
prezentate în figura 5.17 și figura 5.18. Viabilitatea soluției propuse este confirmată și de
reducerea uzurilor pentru ambele came. Astfel, în cazul camei de admisie se pune în evidență
o reducere a uzurii de 30% pentru p artea ascendentă a profilului și de 26% pentru zona
descendentă a profilului, în timp ce la cama de evacuare reducerea este de 34% pe partea
ascendentă a profilului și de aproximativ 24,5% pentru zona descendentă a profilului.
Rezultatele sunt prezentate sintetic în figura 5.19 și figura 5.20. Deoarece efectul rugozității
suprafeței asupra uzurii nu a fost luat în considerare în modelul teoretic, autorii au încercat să
evalueze variația rugozității camelor în timpul încercărilor, variație vizibilă în figur a 5.21. Se
constată că rugozitatea după aplicarea procedeului LUJET se modifică mai puțin decât în
cazul absenței ungerii suplimentare, con firmând o scădere a uzurilor [20, 2 1].

47

Figura 5.15. Evoluția uzurii în cazul
camei de admisie
Figura 5 .16. Evoluția uzurii în cazul
camei de evacuare

Figura 5 .18. Influența uzurii asupra accelerației
tachetului în cazul camei de admisie

Figura 5 .19. Influența uzurii asupra
accelerației tachetului în cazul camei de
evacuare

Figura 5 .20. Reducerile de uzură ale MFRM față
de MFRS în cazul camei de admisie

Figura 5.21. Reducerile de uzură ale MFRM
față de MFRS în cazul camei de evacuare

48
5.6. Impactul sistemelor de propulsie cu motoare cu ardere internă asupra mediului.
Problematica ameliorării performanțelor de poluare
Așa cum se cunoaște din literatura de specialitate, efectele cele mai periculoase ale poluării
produse de motoarele cu ardere internă se manifestă la nivelul atmosferei prin emisiile de
gaze nocive [14, 15, 58] . Dintre motoarele cu ardere internă, motorul cu aprindere prin
scânteie este considerat ca fiind cel mai reprezentativ poluant, nu atât datorită principiului de
funcționare comparativ cu motorul cu aprindere prin comprimare, cât da torită populației
foarte mari de motoare de acest tip în trafic. Din totalul de 100% noxe eșapate, 20% revin
evaporării, 20% gazelor de carter, iar 60% gazelor de evacuare.
În 1997 a fost aprobat Protocolul de la Kyoto (PK) care este un acord internațional privind
reducerea gazelor cu efect de seră. Acordul prevedea, pentru țările industrializate, o reducere
a emisiilor poluante cu 5,2% în perioada 2008 -2012 în comparație cu cele din 1990.
Protocolul de la Kyoto, semnat în 1997 și intrat în vigoare în 2005, este singurul contract
juridic util privind limitarea emisiilor de gaze cu efect de seră, printre care si CO 2, aflate la
originea încălzirii globale.
Concentrația actuala de gaze cu efect de sera pare sa fie cea mai ridicata din ultimii 160.000
de ani. S -au prevazut, în funcție de modelul de simulare ales, creșteri ale temperaturilor
cuprinse intre 1,4°C zi 5,8°C, pana în 2100. Marja mare de variație dintre cele doua cifre este
cauzata de lipsa de informații cu privire la anumite fenomene fizice și cu pol iticile de
protecție a mediului care ar putea fi adoptate. Procesul de încălzire nu va fi uniform, fiind mai
intens în cazul latitudinilor polare și tropicale și mai pronunțat pe continente decât pe oceane.
Acest fenomen va accentua topirea ghețarilor și s eceta din zonele care au deja un grad ridicat
de ariditate. Pana in 2030 emisiile globale de dioxid de carbon vor creste cu peste 39%, daca
nu se vor infiinta noi reguli si nu se vor incheia alte protocoale pentru a stopa incalzirea
globala. Fara un acord nou in care sa fie sustinute tehnologiile emergente, precum energia
solara sau eoliana, ingroparea dioxidului de carbon sub pamant etc., emisiile de gaze din
intreaga lume ar putea atinge 40,4 miliarde de tone metrice pana in 2030, fata de 29 miliarde
de tone metrice, înregistrate in 2006.

49

Figura 5.22. Evoluția concentrațiilor de gaze cu efect de seră în perioada 1978 -2010

În vederea respectării poziției de lider mondial în promovarea politicii în domeniul
schimbărilor climatice și pentru a da un exemplu celorlalte state referitor la eforturile de
reducere a emisiilor de GES, Uniunea Europeană a promovat în anul 2007 și apro bat în anul
2009 pachetul legislativ Schimbări Climatice – Energie .
Motorul cu ardere internă este motorul care transformă energia chimică a combustibilului prin
ardere, în interiorul motorului, în energie mecanică. Căldura degajată în camera de ardere se
transformă în mișcare mecanică ciclică, de obicei rectilinie, după care în mișcare de rotașie
uniformă, obținută de obicei la arborele cotit.
Căldura introdusă în ciclul care se efectuează în cilindri motorului se obține prin arderea
combustibilului, de o bicei un combustibil ca: benzina, motorina sau gazul petrolier lichefiat,
dar se pot folosi și combustibili gazoși, cum este gazul natural, sau chiar solizi, ca praful de
cărbune.
Oxigenul necesar arderii se obține din aerul atmosferic. Combustibilul în am estec cu aerul se
numește amestec carburant. Prin arderea carburanților rezultă diferite produse de ardere, cu o
temperatură de aproximativ 2000°C. Majoritatea acestor produse se prezintă sub formă
gazoasă. Pentru o ardere completă se asigură combustibilul ui o cantitate de oxigen dozată
astfel încât să producă oxidarea integrală a elementelor sale componente (pentru arderea unui
litru de benzină este necesar oxigenul conținut de aproximativ 10 m3 de aer). Structura
noxelor înregistrate la arderea unui kilogram de combustibil este prezentată în tabelul
următor:

50
Denumire CO NO x CmHm SO 2
Benzină
(g/1kg
combustibil) 465 23 4 0,8
Tabel ul 8.01 Structura noxelor înregistrare la arderea unui kg de combustibil

Cel mai important element în analiza proceselor care se desfășoară în motoarele cu ardere
internă este acela că arderea combustibilor nu este ideală, evidențiindu -se compușii prezentați
în figura 5.23.

Figura 5.23. Produșii de ardere specifici motoarel or cu ardere internă

Efectul poluant cel mai important al motoarelor cu ardere internă se datorează emisiilor de
gaze nocive existente în gazele de evacuare, emisii care apar datorită arderii defectuase,
incomplete, a combustibilului. O masură studiată de reducere consistentă a oxizilor de azot
din gazele de evacuare o reprezintă injecția de apă, având ca efect direct răcireainterioară a
cilindrului prin evaporarea ap ei. Măsura este eficace, dar nu este aplicată pe scară largă,
deoarece trebuie gospodărie de apă separată, iar apa prezintă anumite dezavantaje precum
faptul că este corozivă, contaminează uleiul și îngheață.

Figura 5.24. Efectele injecției de apă

51

Capitolul 6

Analiza funcționării motoarelor de propulsie în diverse
regimuri prin intermediul caracteristicilor

6.1. Introducere
Caracteristicile motoarelor cu ardere internă constituie reprezentări grafice ale variației unor
indici și mărimi ale acestora, în funcție de o altă mărime, care influențează performanțele lor
energetice și de economicitate. [ 23]. În general, aceste caracteristici se determină
experimental, pe un stand de încercări, în conformitate cu prevederile din STAS 6635 -87.
Dintre cele mai imp ortante caracteristici ale motoarelor cu ardere internă care echipează
autovehiculele rutiere din prezent, putem menționa caracteristicile de reglare, obținute prin
reprezentarea grafică a indicilor specifici în funcție de un factor de reglare, cum ar fi a vansul
la producerea scânteii electrice, avansul la injecție, dozajul, și caracteristicile funcționale,
acestea constituindu -se în ilustrări ale mărimilor specifice, în funcție de un factor funcțional al
motorului, constituit din sarcină sau turație.
Pe lâ ngă aceste două mari categorii se utilizează, de asemenea, și alte tipuri de caracteristici.
Astfel, în vederea estimării pierderilor datorate rezistențelor proprii ale motorului se folosește
caracteristica de pierderi. Pentru studiul corelării motorului c u vehiculul (utilizatorul) se
introduc caracteristicile de propulsie, iar caracteristicile complexe pun în evidență
interdependența mai multor indici de apreciere a calităților motorului.

6.2. Caracteristica de reglare în funcție de consumul orar de combustibil
În cazul MAS -ului, caracteristica de reglare în funcție de consumul orar de combustibil este
evidențiată în figura 6. 1, conține reprezentări ale variației puterii efective a motorului,
consumului specific efectiv de combustibil și excesului de aer, în funcție de consumul orar de
combustibil, ceilalți factori, reprezentați prin turația și sarcina motorului, fiind constanți.
Pe = f(C e), c e = f(C e) și λ = f(C e)

52

Figura 6. 1. Caracteristica de consum orar la MAS

Aceste caracteristici de reglare la MAS, în funcție de consumul orar de combustibil, pentru
diferite sarcini și turații stau la baza determinării condițiilor calitative de formare a
amestecului. De aceea, se recomandă ridicarea cât mai multor caracteristic i de acest fel, la
sarcini și turații diferite. Astfel, se pot determina cu ușurință, valorile economice ale
consumurilor orare de combustibil, Ceec, corespunzătoare coeficienților de exces de aer
economici, λec, care generează consumurile de combustibil specifice efective minime, cemin,
precum și valorile consumurilor orare de combustibil Cep, corespunzătoare dozajelor de
putere, λp, susceptibile să producă puterile maxime dezvoltate de motor la diferite regimur i, cu
consumuri specifice efective maxime, Cemax [23].

6.3. Caracteristica de reglare în funcție de avansul la producerea scânteii electrice

Este o caracteristică tipică motorului cu aprindere prin scânteie, care pune în evidență
modificarea puterii efective a motorului și a consumului specific efectiv de combustibil odată
cu variația valorii avansului la aprindere, , la turație și sarcină con stante ( n = const. și  =
const.). Se poate astfel pune în evidență, pentru fiecare regim de funcționare, valoarea optimă
a avansului la aprindere, opt, ce reprezintă valoarea avansului la care, pentru regimuri de
funcționare constante, rezultă puteri ma xime ale motorului, așa cum se indică în figura 6.2.

53
Figura 6. 2. Caracteristica de reglare în funcție de avansul la producerea scânteii electrice

Ținând seama însă de constanța consumului orar de combustibil, în condițiile în care asupra
reglajului acestuia nu se acționează, se observă că atunci când puterea efectivă dezvoltată este
maximă, consumul specific efectiv de combustibil va fi minim, ceea ce indică, că la același
avans se obține și economicitatea maximă.

Determinând avansurile optime, opt, la mai multe turații, pentru aceeași sarcină ( figura 6.3,
a) rezultă variația avansului optim în funcție de turație la sarcină constantă, adică opt = f(n)
la  = const ., așa cum se pune în evidență în figura 6. 3, b.

Figura 6.3. Modalitatea de determinare a avansului optim la aprindere
în funcție de turație la sarcină constantă

Prin repetarea determinărilor pentru diferite sarcini ( 1 ,…, n), între sarcina de mers în gol,
mg și sarcina totală, t, rezultă variația avansului optim cu turația și sarcina, așa cum se arată
în figura 6. 4.

Figura 6. 4. Variația avansului optim cu turația și sarcina

54
6.4. Caracteristica de reglare în funcție de avansul la injecție
Caracteristica de acest tip este specifică motorului cu aprindere prin comprimare. Ea se
determină printr -o metodologie similară cu cea de la MAS, modificându -se însă valoarea
avansului la injecție, inj, la turație și sarcină constante; se obține astfel valoarea optimă a
avansului la injecție, inj.optim , pentru o anumită turație și o anumită sarcină. În mod analog
cazului anterior, cel al motorului cu aprindere prin scânteie, avansul optim la injecție se
definește ca fiind valoarea avansului la care puterea efectivă și economicitatea motorului sunt
maxime pentru regimul de funcționare dat. Se menționează că economicitatea maximă este
reprezentată prin valoarea minimă a consumului specific efectiv de combus tibil. Această
caracteristică este prezentată în figura 6.5.
Repetând încercările la mai multe turații și diferite sarcini, considerate constante se obține
modul de variație a avansului optim la injecție în funcție de turație, la sarcină constantă, așa
cum se arată în figura 6.6, observându -se în același timp, că avansul crește cu sarcina [2 4].

Figura 6. 5. Caracteristica de reglare în
funcție de avansul la injecție Figura 6.6. Variație a avansului optim la injecție în
funcție de turație, la sarcină constantă

Se menționează că la unele motoare cu injecție directă, utilizarea avansului optim la injecție,
inj optim poate conduce, fie la o valoare a presiunii maxime a gazelor în timpul arderii, pmax,
prea mare pentru o construcție ușoară a motorului, ceea ce afectează fiabilitatea acestuia, fie
la un gradient p/  prea ridicat, ceea ce afectează mersul liniștit al motorului. Din acest
motiv, dacă la inj optim presiunea maximă este mai mare decât presiunea maximă limită, pmax
> p max lim , se va reduce avansul până la o valoare 1 < inj optim. Dacă și pentru acea stă valoare
a avansului la injecție, mersul motorului este totuși brutal, se reduce în continuare avansul la
valoarea 2 < 1, corespunzător valorii limite a gradientului presiunii, (p / )lim. O astfel de
reglare, pentru orice regim de funcționare, nu trebuie însă să ducă la o sacrificare
inacceptabilă a puterii și a economicității motorului.

55
6.5. Caracteristica de detonație
Această caracteristică se folosește în scopul indicării înclinării la detonație a motorului, a
cifrei octanice și a avansului la producerea scânteii electrice, în vederea evitării apariției
fenomenului detonației. Ea reprezintă variația avansului la limita de detonație, în funcție de
turație, ld = f(n) și este prezentată în figura 6. 7.
Deoarece detonația apare cu precădere la sarcină plină, curbele ( ld – n) se determină cu
obturatorul complet deschis, deci:  = max = const ., utilizând benzine cu diferite cifre
octanice [23].

Figura 6. 7. Caracteristica de detonație

Pe această rețea se suprapune avansul dat de dispozitivul care echipează motorul,
determinându -se grafic cea mai mare cifră octanică necesară funcționării motorului fără
detonație ( figura 6.8). Ea se numește cifră octanică necesară , prescurtat CON [24].

Figura 6.8 Caracteristica de detonație

56
6.6. Caracteristica de dozaj
Caracteristica de dozaj se determină numai la motoarele cu aprindere prin scânteie. La aceste
motoare, stabilirea valorilor necesare ale dozajului amestecului pentru toate regimurile stabile
de funcționare ale motorului este esențială [23]. Acest lucru se obține pe baza caracteristicilor
de reglare în funcție de consumul orar de combustibil, descrise anterior. Determinând aceste
caracteristici pentru mai multe valori, notate generic 1, 2, 3 ale poziției obturatorului, la o
anumită turaț ie, n = const . se obțin rezultatele exprimate prin diagramele din figura 6.9.
Dacă, la turația n = const . aleasă, se dorește, pentru orice poziție a obturatorului, obținerea
puterilor maxime, atunci excesul de aer, , trebuie să varieze după curba ( B1 – B2 – B3) din
diagrama IV, care corespunde dozajelor bogate, de putere, p. Această variație derivă din
punctele B1, B2, B3 care corespund puterilor maxime pe diagrama I.
Dacă însă se dorește funcționarea la orice poziție a obturatorului cu economicitatea maximă,
atunci excesul de aer trebuie să varieze după curba ( A1 – A2 – A3) din diagrama IV, de dozaje
sărace, economice, ec, deoarece ea derivă din punctele A1, A2, A3 de consumuri specifice
minime în diagrama II.

Figura 6. 9. Construcția caracteristicii de dozaj

Trebuie menționat, mai ales în cazul motorului de automobil, că la orice sarcină, în afară de
cea totală (obturatorul complet deschis) se impune funcționarea cu dozaje sărace, economice,

57
în vederea obținerii economic ității maxime; acest lucru se impune deoarece, în regimul
sarcinilor parțiale se urmărește obținerea economiei maxime și nu a puterii maxime.
Îmbogățirea dozajului la turație constantă ( n = const .) datorită creșterii sarcinii, trebuie să se
facă treptat; astfel, se înlocuiește curba ideală A1B1 cu EB1. În timp, posibilele obturările
parțiale ale orificiilor de combustibil pot conduce la sărăcirea amestecului.
Din acest motiv, pentru a se putea fo losi dozaje economice se va utiliza un reglaj după curba
ED, practicându -se o ușoară îmbogățire care este favorabilă și din punct de vedere al
regularității funcționării, deoarece la dozaje mai bogate dispersia ciclurilor este mai redusă.

6.7. Caracteristica de sarcină
Caracteristica de sarcină se determină prin variația încărcării motorului, modificând sarcina,
de la mersul în gol, adică sarcina nulă, până la sarcina totală, menținând însă turația constantă.
Pentru fiecare sarcină se măsoară co nsumul orar de combustibil, Ce și se calculează consumul
specific efectiv de combustibil, ce. De asemenea, se recomandă determinarea și a dozajului
sau a coeficientul de exces de aer, .
În cazul motorului cu aprindere prin scânteie, caracteristica de sarcină este prezentată în
figura 6.10. Se poate constata că dozajul se menține în zona valorilor sale economice, în
apropierea sarcinii pline. La reducerea sarcinii sub sarcina plină, consum ul specific efectiv de
combustibil, ce, crește mult, pe de o parte datorită reducerii randamentului mecanic, m și pe
de altă parte ca o consecință a micșorării randamentului termic, t, produs de înrăutățirea
arderii, datorită obturării admisiei.
Odată cu depășirea sarcinii pline, amestecul se îmbogățește treptat, până la valoarea p, astfel
încât, în momentul deschiderii complete a obturatorului să se obțină puterea maximă posibilă
la această turație, ceea ce conduce însă la o nouă creștere a consumului s pecific.
Îmbogățirea în continuare a amestecului, în domeniul suprasarcinilor, atrage o înrăutățire a
randamentului termic, înregistrându -se o creștere a consumului specific precum și a
solicitărilor termice și mecanice ale motorului. Din acest motiv se re comandă o folosire de
scurtă durată a acestui regim.
Variația consumurilor specifice și a randamentului mecanic în raport cu sarcina motorului se
poate urmări mai clar în figura 6 .11.
Așa cum s -a arătat, la MAC variația sarcinii se realizează prin modifica rea poziției organului
de reglaj al debitului de combustibil al pompei de injecție, poziție notată generic cu l. Sarcina
poate fi apreciată prin aceleași mărimi ca și în cazul MAS -ului, adică fie prin coeficientul de
sarcină, , sau prin puterea efectivă, Pe, fie prin valoarea presiunii medii efective, pe. Trebuie
remarcat că, la acest motor, între caracteristica de reglare în funcție de consumul orar de
combustibil și caracteristica de sarcină nu există o deosebire esențială.

58

Figura 6.10. Caracteristica de sarcină la MAS

Figura 6.11. Variația consumurilor specifice și
a randamentului mecanic în raport cu sarcina motorului

În continuare, după stabilirea regimului limită de putere, Pe lim, se determină puterea
intermitentă maximă, Pe int, în vecinătatea aceleia limită. Se evită astfel posibilitatea depășirii
regimului limită al motorului.
În vederea stabilirii puterii continue maxime, Pe cont se procedează ca și la MAS, ținându -se
deci seama că același regim de sarcină plină trebuie s ă asigure o supraîncărcare posibilă a
motorului de 10 – 20%, definită printr -un coeficient de sarcină.

59

Pe de altă parte, iar, pe de altă parte, să fie poziționat în vecinătatea punctului economic
maxim, adică a consumulu i specific efectiv minim.
Înrăutățirea arderii la depășirea sarcinii pline se datorează îmbogățirii amestecului în
combustibil, rezultând astfel o creștere a consumului specific efectiv de combustibil, ce.
Pe de altă parte, la reducerea sarcinii sub valoa rea la care se realizează consumul specific
efectiv minim de combustibil, ce min, randamentul termic t se îmbunătățește datorită
micșorării cantității de combustibil injectat în aceeași cantitate de aer, existând astfel
posibilitatea arderii mai bune a co mbustibilului, ceea ce poate conduce la o tendință de
micșorare a consumului specific de combustibil. Pe de altă parte însă, datorită faptului că la
reducerea sarcinii randamentul mecanic al motorului, m, scade, din păcate destul de puternic,
în final, co nsumul specific efectiv de combustibil, ce crește, dar mult mai lent. Acest lucru
este consecința acțiunii contrare a creșterii randamentului termic, t, rezultând astfel o alură
de variație a consumului specific de combustibil mult mai plată decât la MAS, aspect
avantajos totuși pentru motorul de automobil și în general pentru motorul de tracțiune.
La sarcini parțiale foarte reduse însă, în vecinătatea regimului de mers în gol, valorile foarte
scăzute ale randamentului mecanic, m, precum și înrăutățirea arderii ca urmare a alterării
caracteristicilor de injecție, manifestată prin micșorarea randamentului termic, t, au drept
consecință creșterea puternică a consumului specific efectiv de combustibil, ce.

6.8. Caracteristica de turație la sarcină totală și la sarcină plină
Acest tip de caracteristici se obține prin variația turației motorului, cu păstrarea constantă a
sarcinii respective și se p rezintă, pentru MAS în figura 6 .12. Cele două regimuri, de sarcină
totală, respectiv de sarcină plină, la fiecare turație se cunosc din caracteristica de sarcină. Regimul de
sarcină totală, adică regimul intermitent maxim, reprezentat în figură cu linie plină, corespunde
deschiderii totale a obturatorului. Similar, la o deschidere corespunzătoare a obturatorului se ob ține
regimul de sarcină plină, adică regimul continuu maxim, reprezentat în figură prin curbele cu linii
întrerupte.
Puterea efectivă maximă posibilă a motorului, Pe max , precum și momentul motor efectiv
maxim, Me max , se vor obține la regimul intermitent maxim, adică la sarcina totală, obținută
prin deschiderea completă a obturatorului, la turația np, respectiv la turația nM.

60

Figura 6.12. Caracteristica de turație a MAS -ului

Economicitatea maximă a motorului, reflectată prin consumul specific efectiv de combustibil
minim, ce min, se obține în regim continuu maxim al motorului, adică la regimul de sarcină
plină (dacă acest regim a fost fixat la economicitate maximă, pe caracter istica de sarcină) la
turația nec, (acest lucru se cunoaște din caracteristica de sarcină, unde s -a înregistrat consumul
specific minim, la o sarcină mai redusă decât cea totală, înaintea momentului începerii
îmbogățirii amestecului).
De obicei, la precizarea unui singur regim nominal al motorului, se alege ca turație nominală,
nn, o valoare cuprinsă între nec și nP. Corespunzător, se aleg pe caracteristicile continue
maxime, valorile nominale ale puterii efective, Pe n, ale momentului motor efectiv, Me n, ale
consumului specific efectiv, ce n etc. Acestea sunt valorile ce definesc regimul maxim garantat
la funcționarea de durată a motorului. Ele trebuie comunicate de către constructor și la ele se
raportează indicii teh nico-economici ai motorului.
Turația maximă a motorului, nmax, considerată și turația admisibilă, se limitează, astfel încât
solicitările determinate de forțele de inerție să nu depășească valorile admisibile pentru
organele în mișcare ale motorului, ea fi ind superioară turației corespunzătoare puterii maxime,
nP. Pe de altă parte, trebuie observat că turația minimă stabilă de funcționare la aceste sarcini
este uneori cu puțin mai redusă decât aceea de moment maxim.
Avându -se în vedere dependența următoare, faptul că puterea efectivă atinge un maxim și
apoi scade odată cu creșterea turației este urmarea scăderii accentuate a momentului motor,
consecință a înrăutățirii umplerii și a desfășurării arderii, cât și a creșterii pierderilor proprii,
mai ales a celo r prin frecări.

61
În cazul motoarelor de autovehicule sarcina totală se asimilează cu sarcina plină ( t=p=1),
astfel încât încercarea se va face la sarcină totală. În același timp, s -a stabilit că puterea
intermitentă maximă are un c aracter limitat, fie pentru a nu se ajunge la o desfășurare
inacceptabilă a arderii, fie pentru a nu se supraîncărca termic sau mecanic anumite organe ale
motorului.
La turații relativ reduse, limita este impusă de înrăutățirea arderii, manifestată în exterior prin
fum vizibil în gazele de evacuare, în timp ce la turații mai mari, limita impusă de o bună
ținută de serviciu a supapelor care se supraîncălzesc puternic, mai ales cele de evacuare. La
turații și mai mari apare o limitare oarecum prematură, i ntrodusă de supraîncărcarea termică a
pistonului.

6.9. Caracteristica de turație la sarcini parțiale
Caracteristica de turație la sarcini parțiale conține curbe similare celor prezentate la punctul
precedent, dar pozițiile organelor de reglare a puterii (obt urator, organ de reglare a debitului
pompei de injecție) sunt diferite și corespunzătoare unor fracțiuni din sarcina plină,
considerând -o pe aceasta ca 100%. Sarcinile parțiale pot fi fixate, conform recomandărilor din
STAS 6635 – 87, la valorile de 85%, 7 0%, 55%, 40% și 25%; se menționează că aceste valori
pot fi completate, în special în domeniul sarcinilor mici, în funcție de scopul propus sau de
caracterul determinărilor. Aceste fracțiuni se raportează de fapt la valoarea puterii la sarcina
plină de la turația nominală a motorului, așa cum se arată în figura 6.13.

Figura 6.13. Definirea sarcinilor parțiale în
raport cu valoarea puterii la sarcină plină

Acest tip de caracteristici, pentru un MAS sunt prezentate în figura 6 .14.

62

Figura 6.14. Caracteristici de turație la sarcini parțiale la MAS

6.10. Caracteristica de turație la sarcină nulă

Caracteristica de turație la sarcină nulă, numită și c aracteristică de mers în gol, reprezintă
variația consumului orar de combustibil, Ce, în funcție de turație, fără încărcare exterioară a
motorului. Ea este prezentată în figura 6 .15.

Figura 6 .15. Caracteristica de mers în gol

63
Valoarea turației minime de mers în gol, nmin g, este importantă, deoarece ea servește la
reglarea instalației de alimentare cu combustibil a motorului. Turația minimă de mers în gol
trebuie să fie stabilă și redusă, astfel încât să conducă la un consum orar de mers în gol, Ce g,
cât mai redus.
Pe de altă parte este necesară și cunoașterea valorii turației maxime de mers în gol, nmax g,
astfel încât să nu se depășească limitele admisibile de supraîncărcare, determinate de forțele
de inerție generate în interiorul organelor în mișcare ale motorului [ 25, 26].

6.11. Caract eristica de propulsie. Corelări
Cu ajutorul caracteristicilor de propulsie se poate urmări variația puterii, a momentului motor,
a consumului orar și a consumului specific de combustibil, în condiții reprezentative în raport
cu tipul de exploa tare la care este supus motorul, manifestate prin regimuri medii cu cea mai
lungă durată de funcționare.
Pentru un anumit tip de utilizare, de exemplu tracțiunea terestră (de tip rutier sau de tip
feroviar), puterea PP cerută motorului la diferite turații, n, corespunzătoare vitezelor de
înaintare, w, ale vehiculului, pentru condiții medii de înaintare, are următoarea variație,
prezentată în figura 6.16 . Motorul trebuie să furnizeze, în regimul respectiv, tocmai aceste
puteri PP, care constituie caracteristica de propulsie a vehiculului. La diferite turații, puterea
de propulsie va fi furnizată de motor prin funcționarea sa pe diverse caracteristici de sarcină
parțială. La turația maximă, nmax, la care se obține viteza ma ximă a vehiculului, wmax, motorul
va funcționa, evident, la sarcină totală pe caracteristica intermitentă. Pe baza acestui
raționament și a reprezentării din figură, rezultă modul de determinare a consumului orar de
propulsie, CP și a celui specific de pr opulsie, ceP .

64

Figura 6.16. Caracteristica de propulsie

6.12. Caracteristici complexe
Pentru un studiu mai amănunțit, au fost introduse caracteristicile complexe, constituind
reprezentări grafice ale interdependenței mai multor parametri tipici motorului. Ele se obțin
suprapunând peste câmpul diagramelor rețele de curbe izoparametrice ale unor mărimi
diferite, ca de exemplu cele ale consumului specific de combustibil. Curbele i zoparametrice
sunt familii de curbe, în care fiecare curbă este formată din valori identice ale mărimilor
reprezentate. Exemplificări ale unor caracteristici complexe sunt ilustrate în figura 6.17 și
figura 6.18 .

65

Figura 6.17 Caracteristică complexă ce conține
curba M e Figura 6.18 Caracteristică complexă ce
conține curba P e

Pe caracteristica din figura 59, în centrul rețelei de curbe izoparametrice de consum specific
efectiv constant apare cea mai mică valoare a acestuia, ad ică consumul specific minim
minimorum, ce min min , valoare numită și pol economic al motorului. Polul economic constituie
un punct reprezentativ, deoarece el este de fapt o mărime fundamentală în cadrul celor care
cuantifică performanța motorului, evidenți ind perfecțiunea proceselor din interiorul acestuia.
Polul economic se obține la un singur regim, pe caracteristica continuă a motorului, la o
sarcină de aproximativ 80 ,…, 85% din sarcina totală, pentru un reglaj economic, caracterizat
prin dozajul ec  P.
Caracteristica complexă din figura 6.18, care conține curba de variație a puterii efective
intermitente a motorului, peste care s -a suprapus rețeaua de curbe izoparametrice de consum
specific efectiv constant, prezintă o importanță deosebită, d eoarece cu ajutorul ei se poate
determina consumul specific de propulsie cP, așa cum reiese din figura 6.19 a, b.
Analizând figurile 61 a, b se observă că, în vederea realizării unor consumuri specifice
minime de propulsie, în condițiile unui serviciu medi u de tracțiune, este necesară o anumită
structură a rețelei de curbe de izoconsum specific de combustibil. Astfel, pe de o parte, polul
economic trebuie să fie plasat cât mai aproape de curba puterii de propulsie PP, iar pe de altă
parte, rețeaua acestor c urbe izoparametrice de consum specific trebuie să fie axate, pe cât
posibil, de -a lungul curbei puterii de propulsie, așa cum este sugerat în fig ura 61 a.
În figura 61 b se exemplifică o situație defavorabilă, deoarece poziția polului economic,
precum și orientarea rețelei curbelor izoparametrice nu satisfac criteriile expuse mai sus, ceea
ce conduce la valori ridicate ale consumului specific de propulsie. Rezultă astfe l, că într -o
situație de acest tip, în condițiile de exploatare medie nu se poate beneficia de consumurile
specifice reduse pe care motorul le realizează, dar la cu totul alte regimuri funcționale decât
cele propuse.

66

Figura 6.19. a, b Diferite structuri ale rețelei
de curbe de izoconsum specific de combustibil

Se constată astfel, cât de importantă este arhitectura rețelei izoparametrice în raport cu
consumul specific de propulsie. În principiu, rețeaua curbelor de consum specific efectiv de
combustibil depinde în mare măsură de fazele de distribuție, dar în cazul motorului cu
aprindere prin scânteie și de dozajele furnizate la diferite regimuri, precum și de caracteristica
de avans la aprindere, în timp ce la motorul cu aprindere p rin comprimare ea este influențată
de avansurile la injecție.
Modul de construcție al unei caracteristici complexe este redat în figura 6.20 a, b, c . Astfel,
după determinarea experimentală a caracteristicilor de turație la sarcină totală ( notate cu i ) și
la sarcini parțiale ( notate cu j și k ), pe figura 62 b se trasează dreptele ce1 = const ., ce2 =
const ., …, cen = const .
Pentru fiecare dintre aceste drepte trasate se va obține un anumit număr de puncte de
intersecție cu curbele de consum specific efectiv. Aceste puncte de intersecție se vor deplasa
apoi în fig ura 62 a și figura 62 c, corespunzător sarcinilor respective ( i,…, j,…,k ). Unind între
ele punctele generate de o anumită dreaptă se va obține curba de izoconsum specific efectiv
constan t de valoare corespunzătoare. Pe această figură, construcția de acest tip se exemplifică
prin dreapta ce4 = const ., pentru care se obțin punctele de intersecție 1, 2, 3, 4, 5, 6 și care, la
rândul lor, în diagrama Pe – n, sau Me – n, generează curba de izo consum specific efectiv
constant ce4. În continuare se repetă acest algoritm până la trasarea întregii rețele de curbe
izoparametrice și localizarea polului economic [2 4, 25 ].

67

Figura 6.20. Modul de construcție al unei caracteristici complexe

O variantă mai simplificată a construcției, utilizând doar două diagrame, și anume ce – n și Me
– n, dar mai multe sarcini se prezintă în figura 6.21.

Figura 6.21. Variantă simplificată de obținere a curbelor izoparametrice

68
În figurile 6.22 a, b sunt exemplificate caracteristici complexe ale unor motoare de
automobile.

Figura 6.22. Caracteristici complexe ale unor motoare diferite

6.13. Core larea cu ciclurile de încercare

Pentru un studiu complet al comportării motorului cu ardere internă de automobil s -au
introdus așa numitele cicluri de încercare, în funcție de zona de influență caracteristică –
Statele Unite ale Americii, Uniunea Europeana. Datorită faptului că motorul de automobil
lucrează permanent într -un regim variabil, aceste cicluri s -au constituit prin prelucrări
statistice ale acestor regimuri, rezultând așa zisa regimometrie [23, 2, 39] .
Înainte de încercările ansamblurilor pe automobil în condiții de drum sau în paralel cu acestea,
se constată necesitatea de a verifica funcționare a ansamblurilor principale ale automobilelor în
condiții de laborator, utilizând standuri special amenajate în acest scop. Principalul avantaj al
încercării pe stand este constituit de precizia mare cu care se pot determina performanțele
obiectului testat, fiind posibilă înlăturarea influenței parametrilor care nu se studiază.
Regimurile de încercare ale ansamblurilor automobilului se pot alege în funcție de scopul și
caracterul încercării propriuzise. În situația în care se efectuează încercări de fiabilit ate și
durabilitate, regimurile sunt alese pe baza spectrelor de solicitare înregistrate în timpul
exploatării sau pe pistele unor poligoane special amenajate în acest sens.
În cazul încercării motorului de automobil, în afară de rodaj și testarea sa după asamblare,
executată în laboratoarele producătorilor, pe stand se fac încercări pentru determinarea
diferiților parametri ce caracterizează performanțele motorului sau a unor mărimi
caracteristice ce sunt foarte dificil de măsurat în timpul deplasării aut ovehiculului.
Schema bloc a unui lanț caracteristic de încercare a unui motor cu ardere internă este
prezentată în figura 6.23.

69

Figura 6.23. Schemă încercare motor

În vederea efectuării unei încercări pe motor, una dintre posibilitățile de montaj a sistemului
de testare poate fi considerat cel din figura 6.24 .

Figura 6.24. Schemă bloc instalație experimentală

70

Capitol 7

Modele matematice de simulare a funcționării motoarelor cu
ardere internă din sistemele de propulsie ale autovehiculelor

7.1. Modele matematice generale ale funcționării motoarelor
Ideea principală confirmată deja de practica exploatării conduce la necesitatea studierii cu
preponderență al regimurilor tranzitorii ale motoarelor cu care sunt echipate autovehiculele.
Cu toate acestea, surprinde existența în literatura tehnică de specialitate a unor abordări mai
puțin numeroase ale dinamicii motoarelor la încercările acestora pe s tand. La încercările de pe
stand, este necesar să fie vizate mai mult regimurile tranzitorii decît cele staționare, având
scopul de a oferi date inițiale pentru studiul dinamicii autovehiculelor echipate cu motorul
încercat. Așa cum se cunoaște, majoritate a firmelor care construiesc motoare oferă doar
caracteristici statice ale acestora, precum cea de turație, de sarcină, de regulator, pe baza
cărora se poate aborda în mod indirect dinamica autovehicul ului. [44].
Un aspect care nu trebuie trecut cu vederea este acela că trecerea de la studiul regimurilor
staționare la cele tranzitorii este facilitată de producător, prin faptul că oferă inclusiv valorile
presiunii gazelor din cilindru, conform cu diagrama indicată, dar și ale presiunii
combustibilului din conducta de înaltă presiune. Ambele diagrame menționat au ca abscisă
unghiul α de rotație a arborelui cotit al motorului, prin urmare timpul t, corelat cu unghiul de
rotație al arborelui ctit prin prisma turației n.

Un exemplu poate fi ilustrat în figura 7.1, pentru varianta unui motor cu aprindere prin
scânteie studiat, „m6 -2200 ‖.

71

Figura 7.1 Presiunea din cilindru și cea din conducta de refulare, varianta “m6-2200”

Așadar, în primul rând, practica exploatării autovehiculelor scoate în evidență necesitatea
abordării teoretice a dinamicii motoarelor cu ardere internă, motivația rezultând din faptul că
funcționarea motorului aparține de categoria generală de procese. Orice proces a cărui
varia bilă independentă este timpul este considerat un proces dinamic. Prin urmare, în
dinamica motoarelor, orice mprime variază în timp.
Procesele tranzitorii reprezintă un caz particular al proceselor dinamice, constituit din
reuniunea unor regimuri tranzitorii. Un proces tranzitoriu este un proces dinamic de trecere
printr -o evoluție deterministă, de la un regim staționar inițial la unul final, cele două regimuri
putând fi identi ce sau diferite [45]. Un proces dinamic în general, cel tranzitoriu în p articular,
constituie o caracteristică dinamică a unui sistem oarecare, prin urmare și a motorului cu
ardere internă. Caracteristica exterioară , ca de exemplu graficul de variație a puterii efective
în funcție de turație, conține regimuri staționare la car e toate mărimile se consideră constante
– turație, sarcină, temperatură lichid răcire, consum de combustibil. În realitate așadar, pe
timpul deplasării autovehicul elor, nu există regimuri staționare în strictul înțeles al noțiunii,
chiar și la menținerea u nei viteze constante de deplasare. Mai mult de atât, nici la încercările
pe stand ale motorului, mărimile nu sunt strict constante atunci când se dorește ridicarea unei

72
caracteristici statice. Din aceste considerente, se consideră oportună acceptarea
cvasi constanței mărimilor funcționale pe timpul unui anumit număr de cicluri de funcționare,
obținându -se astfel un punct de regim cvasistaționar al caracteristicii statice, care se
completează apoi și cu alte puncte.
Conform celor prezentate, rezultă că un mot or poate funcționa la regimuri staționare
(cvasistaționare mai corect) sau tranzitorii. În consecință, în cadrul lucrării se va apela la
caracteristicile statice ale motorului, stabilite pe stand, pentru a prezenta comparativ
performanțele acestuia în diferite variante de echipare. Î n plus, se vor utiliza diagramele de
variație ale presiunii din cilin dru și din conducta de refulare. Ambele presiuni au o evoluție
temporală, variabila independentă fiind timpul (prin unghiul de rotație a arborelui cotit). După
cum se remarcă, la un regim considerat staționar (un punct din caracteristica statică), există
mărimi care de fapt variază în timp; chiar și numai din această observație, se poate intui că de
fapt nu există regimuri staționare pure, ci este o convenție ad optată pentru a reuși ridicarea pe
stand a unei caracteristici statice [45]. Mai trebuie prezentat încă un aspect de care se va ține
cont în cadrul lucrării. Așa cum au arătat și experimentările, funcționarea autovehiculelor este
insoțită de apariția unor procese aleatoare, perturbațiile externe având acest caracter; spre
exemplu, este cunoscut faptul că două experimentări considerate absolut identice oferă două
rezultate diferite. Rezultă necesitatea completării unei tratări deterministe a regimurilor
funcționale ale motorului cu o abordare probabilistică. Din acest motiv, în cadrul lucrării se
vor viza și caracteristicile statistice, care sunt proprii proceselor aleatoare. Astfel, se vor avea
în vedere caracteristicile statistice de ordinul I și ordinul al II-lea. În plus, vor fi abordate și
caracteristici statistice de ordin superior; un rol important în furnizarea de informații îl au
momentele și cumulanții de ordin superior. Utilizând datele experimentale, în cadrul lucrării
vor fi prezentate performanțe le obținute la diferite variante constructive și de reglaj ale
motorului, precum și solicitările ce decurg de aici (prețul obținerii acestor performanțe).
Această prezentare, de tip comparativ, va utiliza atât datele primare, cât și cele obținute prin
calcule, inclusiv cele specifice cinematicii și dinamicii motorului, aferente regimului termic
etc. În acest ultim caz, a l rezultatelor din calcule, se vor stabili variația în timp a temperaturii
fluidului motor, legea de ardere (și implicit cantitatățile de c ombustibil ars și nears), forța de
presiune a gazelor, forțele de inerție, forțele normale pe cilindru și pe maneton (care
influențează uzura acestora), momentul motor instantaneu etc. De asemenea, asupra datelor
experimentale se vor aplica analizele în ti mp, în frecvență și în timp -frecvență ( figura 7.2).
Aceste prelucrări vor oferi informații referitoare la corelația temporală a datelor, spectrul de
frecvenț acstora, amplitudinea diferitelor componente armonice și armonice in tie al mp a
acestora, depista rea componentelor armonice cu aport energetic ridicat.

73

Figura 7.2. Diagramele analizelor în timp, frecvență și timp -frecvență

Atenția principală a fost îndreptată spre stabilirea modelelor matematice pe baza datelor
experimentale, prin utilizarea conceptelor și algoritmilor proprii identificării sistemelor. Așa
cum s -a menționat anterior, studiul teoretic al oricărui proces dinam ic necesită cunoașterea
descrierii matematice a acestuia. Întrucât se vizează procese dinamice, pentru stabilirea
modelelor matematice s -au utilizat cele două diagrame experimentale cu mărimi ce evoluează
în timp, respectiv variația presiunii din cilindru și variația presiunii din conducta de refulare.
De asemenea, s -a pornit de la o premisă logică, aceea că procesele energetice din cilindru sunt
influențate de presiunea din conducta de refulare; cât și cum influențează este rolul
identificării sistemelor.
Literatura de specialitate de peste hotare din ultimii ani abordează tot mai mult și mai frecvent
problematica descrierilor matematice neliniare ale funcționării motoarelor, în principal
pornind de la dispersia ciclică [ 46, 47, 48 ]. Studiul teoretic al si stemelor neliniare are
particularități specifice, este mai dificil de abordat din punct de vedere matematic, dar, așa
cum se consideră, descrie mai bine comportarea reală a acestora. Dinamica sistemelor
neliniare prezintă fenomene specifice precum bifurcaț ii, bazine de atracție, cicluri limită
stabile sau instabile și atractori. În cazul motoarelor, este cunoscut faptul că un punct din
caracteristica statică se – obține prin medierea valorilor unui număr adoptat de cicluri
funcționale, fiecare din acestea a vând mărimi caracteristice distincte (valori diferite ale
turației, momentului motor efectiv etc.). În mod real deci, pentru un punct din caracteristica

74
statică există de fapt o dispersie ciclică, de care se ține cont din ce în ce mai mult la ora
actuală. Luarea în considerare a dispersiei ciclice a evidențiat existența evoluțiilor dinamice
de tipul celor menționate anterior; spre exemplu, în figura 7.3 se constată apariția unor
bifurcații în graficul ce redă legea de ardere la un motor cu aprindere prin sc ânteie [ 49]. În
figura 7.4 se prezintă traiectoria de stare aparținând presiunii indicate p, ce arată dispersia
ciclică pentru 20 cicluri, iar în figura 7.5 traiectoria de fază (graficul de variație la care pe axa
absciselor este presiunea indicată, iar pe ordonată derivata acesteia, deci gradientul de
presiune), ambele pentru varianta „m2 -2300".

Figura 7.3. Diagrama de bifurcații pentru legea de
ardere în cazul unui motor cu aprindere prin scânteie

Figura 7.4. Traiectoria de stare aparținând presiunii indicate

75

Figura 7.5. Traiectoria de fază, varianta “m2-2300”

Cu privire la stabilirea modelelor matematice pe baza datelor experimentale, se constată în
mod frecvent că cercetările experimentale efectuate pe standuri și desfășurate cu motoare cu
ardere internă decurg la regimuri staționare; chiar și firmele construc toare oferă beneficiarilor
numai caracteristici statice, care conțin regimuri staționare (la turație sau sarcină constante).
Prezintă deci interes elaborarea de modele matematice care să descrie funcționarea motorului
în regim dinamic, mai ales că pe timpu l exploatării regimurile tranzitorii sunt cele
preponderente [ 24, 51]. De asemenea, prezintă interes să se stabilească modele matematice
care să ofere variația în timp a unor mărimi mai dificil de măsurat în funcție de altele mai facil
de instrumentat; toate aceste modele de funcționare în regim dinamic utilizează o bază de date
inițiale, printre care și caracteristicile statice ale motorului. Acestea sunt principalele
considerente care stau la baza demersurilor din prezenta lucrare, al cărei scop princi pal constă
în stabilirea unor modele matematice pentru studiul dinamicii motorului 8VSA2T2 și
variantelor sale prin utilizarea caracteristicilor statice ridicate pe stand, deci pe baza datelor
experimentale avute la dispoziție la regimuri stationare [ 52, 5 3, 54, 55 ]; stabilirea modelelor
matematice pe baza datelor experimentale constituie apanajul identificării sistemelor [ 56, 57 ],
în acest caz particular motorul.
În toate domeniile tehnice, pentru studiul teoretic al unui sistem oarecare se stabilește mai
întâi modelul matematic, aplicând principii și legi cunoscute, algoritm ce descrie funcționarea
sistemului în condițiile existenței unor perturbații impuse sau apreciate de specialist. La
stabilirea modelului matematic Je regulă ecuații diferențiale (în do meniul continuu) sau
ecuații cu diferențe (în domeniul discret), se adoptă ipoteze simplificatoare și se fac
aproximații asupra parametrilor sistemului analizat. Ipotezele adoptate și aproximatiile făcute
conduc la descrieri matematice incomplete (așa -numi ta dinamică neglijată) și care se
depărtează de realitatea comportării sistemului vizat. Din aceste motive, in mod frecvent
stabilirea modelului matematic se prefigurează teoretic și se definitivează pe baza datelor
experimentale [ 56; 57 ].

76
Prin urmare, es te foarte important să se cunoască algoritmul de descriere matematică al
sistemului vizat, ca forma de exprimare cea mai sintetică pentru orice sistem tehnic, care să
poată fi utilizat la diferite abordări teoretice, cu confirmare prin cercetările experime ntale ce
nu pot fi în volum oricât de mare. Rezultă în mod implicit că stabilirea modelului matematic
pe baza datelor experimentale constituie singura posibilitate de a valida valorile care se adoptă
teoretic. De asemenea, prin experimentări se poate stabi li și dacă forma adoptată pentru
modelul matematic este cea mai indicată.
Procedeele de identificare a sistemelor sunt numeroase; dintre acestea, cele mai importante se
referă la [56; 57]:
– identificarea continuă sau discretă. În prima situație mărimile au o evoluție continuă în timp,
iar în a doua au o evoluție discretă; rezultatele identificării vor fi modele continue, respectiv
discrete;
– identificarea folosind un model liniar sau unul neliniar. În primul caz evoluția în timp a
ieșirilor sistemului în funcție de intrările sale poate fi reprezentată printr -un sistem liniar de
ecuații diferențiale sau ecuații cu difereme; în al doilea caz sistemul de descriere matematică
este neliniar;
– identificarea parametrică sau neparametrică. În primul caz rezul tatul identificării îl constituie
un model parametric, descris prin ecuații diferențiale, ecuații cu diferențe, ecuații cu derivate
parțiale, funcții de transfer etc.; rezultatul identificării neparametrice este un model
reprezentat prin curbe, tabele cu v alori, caracteristici de frecvență, caracteristici de timp –
frecvență etc.;
– identificarea deterministă sau statistică. În prima situație reprezentarea sistemului este în
domeniul determinist, deci nici o mărime nu este aleatoare; în a doua situație repre zentarea
sistemului este în domeniul stocastic, mărimile fiind de tip aleator, cu caracter probabilistic;
– identificarea în domeniul timpului, în domeniul frecvenței sau în domeniul timp -frecventă.
În prima situație se obțin descrieri matematice prin ecu atii diferențiale, ecuații cu diferențe
etc.; în al doilea caz se obțin caracteristici de frecventă, iar al treilea rezultă car acteristici de
timp-frecvență;
– identificarea teoretică, experimentală sau combinată. La ora actuală mod frecvent se
utilizează identificarea combinată a sistemelor dinamice, caz in care cea teoretică furnizează
informații apriorice procedurii de identificare experimentală. Ca urmare, identificarea
sistemelor trebuie să asigure o coincidență cât mai bună a mărimii de ieșire obținu tă prin
modelare (mărime e stimată ) cu valorile experimentale ale acesteia (mărime măsurată).
Cu privire la identificarea parametrică liniară, în multe cazuri, pentru descrierea unui proces
se utilizează modele parametrice liniare, ce sunt caracterizate pri ntr-un vector al coeficienților
notat cu ϴ, modelul corespunzător fiind notat cu M(ϴ). Când vectorul ϴ parcurge un set de
valori realizabile (posibile) se obține un set de modele sau o structură de model M. Dacă
modelul matematic al procesului este parametrizat prin vectorul ϴ, problema identificării se
reduce la determinarea sau estimarea parametrilor acestuia utilizând datele experimentale ale

77
variabilelor de intrare și de ieșire ale sistemului sau elemen tului analizat. Trebuie menționat
faptul că, de regulă, pentru estimarea parametrilor se utilizează o jumătate din datele
experimentale, iar pentru validarea modelului se folosește cealaltă jumătate de valori; așadar,
cu jumătate din date se construiește m odelul, iar cu cealaltă jumătate se face verificarea
acestuia. Validarea modelului (calitatea identificării) beneficiază de mai multe criterii; spre
exemplu, la cel bazat pe metoda celor mai mici pătrate, funcția obiectiv ce se minimize ază
este:

∑[ ]

unde n este numărul datelor experimentale, y(t) seria dinamică experimentală, iar y(t|ϴ) seria
dinamică estimată, obținută prin identificare, adică pe baza modelului matematic stabilit. În
plus, în expresia anterioară z(t) = [y(t) u( t), cu u(t) mărimea de intrare și y(t) mărimea de
ieșire, ambele constituind vectori cu valori discrete, așa cum sunt datele experimentale.
Rezultă condiția de minimizare a funcției anterior prezentate, scrisă așadar sub forma:

Pentru un sistem monovariabil la intrare și monovariabil la ieșire (SISO — Single Input
Single Output), forma generală a modelului liniar utilizat pentru ide ntificarea parametrilor
este [54; 55 ]:

în care y(t) — mărimea de i eșire în timp discret (deci este un vector); u(t) — mărimea de
comandă în timp discret (un vector); e(t) — perturbația, care simbolizează acțiunea exterioară
necunoscută, deci termenul aferent așa -numitei dinamici neglijate (se folosește și termenul de
rezidual); t — variabila timp discret (număr valori), cu valori în mulțimea numerelor întregi.
in plus, în expresia anterioară mai intervin cinci polinoame de argument q, ai căror coeficienți
rezultă prin identificare (a se vedea polinomul B):

78
7.2. Modele matematice ale dinamicii motorului
Se stabilesc în continuare diverse modele matematice parametrice liniare care descriu
funcționarea motorului 8VSA2T2 variantelor sale în regim dinamic. Drept un prim exemplu,
se va stabili ecuația diferențială care stabilește variația în timp a presiunii indicate în funcție
de presi unea din conducta de refulare, adoptând un model matematic parametric liniar. În
acest caz se are în vedere că pe timpul experimentărilor se consideră că pentru un punct din
caracteristica statică se consideră turația ca fiind constantă. Această ipoteză nu este reală și, în
consecință, la stabilirea modelului matematic se adoptă un algoritm de identificare cu două
mărimi de intrare (în acest caz presiunea din conducta de refulare pr și turația motorului n,
aceasta din urmă aparținând dinamicii neglijate) și o mărime de ieșire (în această situație
presiunea indicată p):

Ca urmare, fiind două mărimi de intrare, se adoptă algoritmul de identificare ARMAX
prezentat anterior; deci se impune ca în relația de mai sus să se adopt e mărimile astfel:

În plus, se adoptă ordinul optim al ecuației cu diferențe, adică cel care asigură minimizarea
funcției obiectiv anterioare:
na = 2 (se obține o ecuație cu diferențe de ordinul al II -lea), nb = 2, nc = 2 (nb ≤ na, nc ≤na),
nk = 0; acest ordin îl indică toolboxul „Identificarea sistemelor" din Matlab și este prezentat
în figura 7.6.

Figura 7.6. Caracteristici de turație la sarc ini parțiale la MAS

79
Adoptând algoritmul ARMAX pentru diferite variante, se obține funcția de transfer care dă
variația presiunii indicate în funcție de variația presiunii de refulare, deci de fapt raportul
polinoamelor B(q) și A(q) din expresiile de mai sus, de exemplu pentru varianta „st -2300":

Pentru patru variante, în figura 7.7. se prezintă cele două serii dinamice: originală
(experimentală) și rezultată prm calcul pe baza modelului matematic stabilit (estimată); din
grafice se constată corectitudinea modelului matematic obținut, valorile erorii fiind foarte
mici (la varianta „st" de 0,24% la COV).

Figura 7.7. Valori experimentale și calculate pentru
presiunea indicată, diferite variante, la 2300 [rpm ]

Corectitudinea modelului matematic obținut rezultă și din figura 7.8, funcția de corelație a
rezidualului ( figura 7.8 a) și funcția de intercorelație dintre nizirimea de intrare și rezidual
(figura 7.8 b) încadrându -se în plaje de erori impuse de 5% (intervale de încredere de 95%),
rămânând în final într -o semiplajă din cele două și tinzând către valoarea nulă. Acest grafic se
interpretează astfel :
– deoarece funcția de autocorelație a rezidualului (definit anterior) respectă condițiile
menționate, înseamnă că se confirmă autocorelarea temporală a rezidualului (în acest caz
turația) și deci există garanția că valorile sale sunt corect detet minate;

80
– deoarece funcția de intercorelație a mărimii de intrare ș i a rezidualului respectă condițiile
arătate, înseamnă că nu mai există încă o mărime de intrare semnificativă care să nu fi fost
luată în consdiderare, deci structura modelului matematic este corectă. (na = 2, nh = 2, nc = 2,
nk = 0).

Figura 7.8. Verificarea corectitudinii modelului matematic adoptat pentru presiunea indicată,
diferite variante, la 2300 [rpm]

Ideea de a stabili variația unor mărimi pe baza modelelor matematice de functionare în orice
regim dinamic a motorului și dispunând doar de variația presiunii din conducta de refulare
permite, în primul rând, o instrumentare de serie facilă, având în vedere că măsurarea turației
nu prezintă o dificultate. Această idee mai are și avantajul că permite diverse extrapolări, de
exemplu pentru aprec ierea solicitărilor motorului.

7.3. Studiul comparativ al performanțelor și solicitărilor motorului
Printre cerințele impuse motoarelor autovehiculelor sunt și cele referitoare la performanțele
acestora [2]. Cum un motor poate funcționa la regimuri stationare sau tranzitorii, rezultă că
interesează performanțele în ambele situații. Performanțele la regimuri staționare (de fapt, așa
cum s -a mai precizat, cvasistaționare) sunt cele corespunzătoare caracteristi cilor statice ale
motoarelor. Spre exemplu, din caracteristicile de turație furnizate de firmele constructoare
rezultă mărimile efective precum puterea, momentul motor, consumul specific de combustibil
etc. Performanțele la regimuri tranzitorii sunt cele a ferente funcționării motorului în regim

81
dinamic, la care mărimile variază în timp; aceste performanțe se determină experimental sau
prin calcul, ultimul caz în situația în care se dispune de modelul matematic ce descrie
dinamica motorului. Obținerea unor p erformanțe însemnate este totdeauna însoțită de
solicitări mecanice și termice mari ale motorului. Din acest motiv, problema performanțelor
trebuie abordată concomitent cu cea a solicitărilor motorului; pentru motoarele
autovehiculelor militare, cărora li se impun puteri și dinamicitate ridicate, aspectul menționat
trebuie cu atât mai mult luat în considerare la analiza funcționării acestora.
Performanțele și solicitările la regimuri tranzitorii se determină pe baza modelelor matematice
care descriu funcțio narea motorului în regim dinamic, stabilite așa cum s -a prezentat anterior.
Pentru stabilirea performanțelor dinamice se procedează în modul cunoscut din literatura de
specialitate din domeniul teoriei sistemelor și anume prin aplicarea la intrarea acestor a a unor
mărimi -tip (mărimi standard) și constatarea modului în care răspund acestea la excitația
considerată. Dintre mărimile -tip utilizate, cele mai folosite sunt:
– funcția tip impuls δ(t), caz în care se obține răspunsul ponderal al sistemului. Expresia
analitică a acestei mărimi este:
{
[ ]

rezultă o arie unitară a suprafeței aferente ( figura 7.9). În figura 7.9 a se prezintă cazul t 0
= 0 (începutul aplicării în origine, fiind cazul uzual folosit), iar în figura 7.9 b se redă
cazul t 0 ≠ 0 0 (începutul aplicării în dreapta originii timpului).

Figura 7.9. Reprezentarea funcției tip impuls δ(t)

În continuare sunt redate rezultatele obținute în urma efectuării calculelor. Astfel, în
figura 7.10 se prezintă răspunsurile in diciale la 2300 rot/min ale presiunii indicate pentru
nouă variante de motor experimentate, stabilitc pe baza modelelor matemati ce deduse prin

82
procedeul de identificare ARMA. Spre exemplu, varianta „k 1" este descrisă de funcțiile de
transfer următoare:

Figura 7.10. Răspunsurde indiciale ale presiunii indicate in funcție de variația presiunii de refulare
cu evidențierea timpului de răspuns, diferite variante la [2300 rpm ]

7.4. Modelarea și simularea comp ortării ansablului sistemului de propulsie
Un model matematic de optimizare și modelare a comportării sistemelor de propulsie este
elaborat și în teza de doctorat din bibliografie [5] .
Având în vedere complexitatea fenomenelor care apar pe durata funcționării sistemului de
propulsie al automobilului, precum și faptul că până în prezent în literatura de specialitate nu
s-a conturat o tratare unitară a acestei problematici, în cadrul acest ei lucrări se propune, într -o
manieră proprie, adoptarea unor criterii menite să contribuie la optimizarea funcționării
sistemelor de propulsie ale automobilelor.
În esență, criteriile propuse încearcă să țină seama de multitudinea fenomenelor care apar l a
propulsia automobilelor, precum și de complexitatea și interdependența lor, facilitând astfel
analiza și optimizarea sistemelor de propulsie. aceste criterii sunt grupate și definite generic,
în mod sintetic, cu ajutorul matricei coloană [ I ], denumită în continuare matrice de
optimizare.

83
[ ] [

]
ale cărei elemente ξi pun în evidență fenomenele caracteristice luate în considerare;
dezvoltarea acestora în cele ce urmează conduce la obținerea unui model fizico -matematic
complex.
Astfel, elementul ξ1 al matricei definește, în principal, criteriul stabilității și în general
comportarea sistemelor de propulsie pe durata funcționării lor.
Cel de al doilea element al matricei, ξ2 definește criteriul economicității, corelând consumul
specific de propulsie minim cu caracteristica de propulsie a automobilului.
Elementul ξ3 definește, la rândul său, criteriul poluării, prin el luându -se în considerare gradul
minim al poluării chimice generate de sistemul de propulsie al automobilului, în regimurile de
funcțion are optimă. Având în vedere dificultățile estimării pe cale teoretică a gradului de
poluare, criteriul ξ3 devine prin excelență un criteriu experimental, cu caracter complementar
restrictiv.
Evaluarea problematicii sub aspectele evidențiate de criteriul ξ1 conduce la următoarea formă
de abordare, convenabilă din punct de vedere a obiectivelor lucrării.
Astfel, în vederea studierii comportării sistemului de propulsie este utilă o modelare,
ceea ce presupune construirea unui model mecanic echivalent, precum și a modelului
matematic aferent.
Prin particularizări ale modelului matematic se pot defini mai complet următoarele aspecte:
 regimurile de funcționare stabilizate ale sistemelor de propulsie;
 regimurile de funcționare tranzitorii specifice sistemelor de propulsie,
precum și poziția punctului de funcționare.
Pe de altă parte, prin analiza modelului matematic se pot obține informații privind
evoluția modelului echivalent și, în funcție de ipotezele adoptate, evoluția întregului sistem de
propulsie.
În același timp, evoluția modelului pe parcursul proceselor tranzitorii poate evidenția aspecte
suplimentare, utile în analiza și studiul comportării sistemelor de propulsie ale automobilelor,
adică:
 solicitările dinamice suplimentare,
 durata acestora,
 cond ițiile de obținere a unor puncte de funcționare stabile.
Ca și primă ipoteză, de bază, în cadrul acestei modelări, se consideră că ansamblul
sistemului de propulsie al automobilului reprezintă un sistem mecanic, constituit din corpuri
solide, cu legătu ri interioare și exterioare, având o mișcare de rigid, așa cum se pune în
evidență în figura 7. 11, în care I reprezintă momentul de inerție redus al elementelor cu
mișcare de rotație din motorul de propulsie, I’ momentul de inerție redus al roților motoare,
iar I” este momentul de inerție redus al elementelor cutiei de viteze și transmisiei principale.

84

Figura 7 .11. Sistemul mecanic echivalent al
ansamblului sistemului de propulsie al automobilului

În vederea studierii mișcării de rigid, în faza inițială, este necesară generarea modelului
mecanic echivalent sistemului de propulsie, ceea ce presupune calculul maselor reduse în
diferite puncte ale sistemului real, cât și a încărcărilor reduse corespunzăto are.
Astfel, pentru calculul masei reduse se propune utilizarea criteriului echivalenței energiei
cinetice [ 27, 28, 29 ], metodă aplicabilă când sistemul real este constituit din elemente legate
cinematic între ele, prin legături având raport de transmitere independent de încărcări. Cu
aceste ipoteze întregul sistem mecanic echivalent al ansamblului sistemului de propulsie al
automobilului se înlocuiește printr -o masă echivalentă, așa cum se arată în figura 7 .12.

Figura 7 .12. Modelul mecanic echivalent al sistemului de propulsie

În acest caz, pentru calculul încărcărilor reduse se utilizează principiul lucrului mecanic
virtual [ 27, 28]. Rezultanta obținută prin reducerea tuturor încărcărilor din fața punctului de
reducere v a reprezenta încărcarea motoare, în timp ce rezultanta obținută prin reducerea
încărcărilor din spatele punctului de reducere constituie încărcarea rezistentă.
Diagramele încărcărilor motoare și rezistentă, în funcție de mărimi referitoare la funcționarea
întregului ansamblu (de exemplu viteza), reprezintă caracteristici funcționale de ieșire din
motor, respectiv de intrare în transmisia sistemului de propulsie.

85
Studiul modelului mecanic echivalent sistemului de propulsie a fost realizat prin adaptarea și
dezvoltarea unui model general, specific antrenării cu motoare t ermice ca și sursă energetică
[27, 28, 29, 30 ]. În aceste condiții, particularitățile sistemelor de propulsie pentru automobile
impun alegerea punctului de reducere la nivelui arborelui motor. Momentul de inerție masic,
I, al masei reduse se calculează [28 ] conform criteriului de echivalență enunțat mai sus, cu
relația de mai jos.

în care:
Ij este momentul de inerție masic al masei în rotație j;

j – viteza unghiulară a masei j;
mi – masa elementului i aflat în mișcare de translație;
vi – viteza masei mi;
nr – numărul de mase în mișcare de rotație;

– viteza unghiulară a masei reduse I (egală de regulă cu viteza unghiulară a arborelui la
care se face reducerea).
Trebuie de remarcat că, în acest caz, singurul grad de libertate al masei reduse, având
momentul de inerție I este conferit de rotirea sa, măsurată prin unghiul , pus în evidență, de
asemenea, în figura 7 .12. Se precizează că valoarea momentului de inerție masic redus I se
poate determina și experimental, după o metodologie cunoscută, descrisă pe scurt în
continuare [ 28]. Astfel, pentru determinarea experimentală a momentului de inerție masic se
procedează în conformitate cu următorul algoritm:
 se trasează experimental diagrama (t) pentru valoarea necunoscută I1, determinându –
se T1;
 se modifică valoarea momentului de inerție masic I1, cu o valoare cunoscută I3;
 se trasează experimental diagrama (t), pentru noul moment de inerție masic:

determinându -se constanta de timp a regimului tranzitoriu, notată T2. Cum însă constanta de
timp T1 se definește prin raportul:

Rezultă așadar valoarea constantei T2:

86
În cadrul acestor relații, T reprezintă, la modul general, constanta de timp a regimului
tranzitoriu, iar ∆ panta tangentei caracteristicii funcționale a sistemului de propulsie, elemente
ce vor fi puse în discuție ulterior.
Rezultă astfel:

ceea ce reprezintă mărimea momentului de inerție masic, echivalent sistemului de propulsie,
necesar a fi determinată. Pentru dezvoltarea modelului se consideră, pe de altă parte, că
momentul motor aplicat masei cu moment de iner ție I este momentul motorului de propulsie.
Se consideră, de asemenea, că acest moment este dependent de o serie de factori funcționali,
în special viteza unghiulară
 a arborelui motor, cantitatea de combustibil introdusă pe ciclu
de funcționare al motorului
 1, temperatura
 2 și presiunea
 3 a mediului ambiant etc. În
aceste condiții, momentul motor Mm apare ca o funcție care depine de mai multe variabile,
adică:

în care
 1,…,
 s reprezintă s parametrii suplimentari de influență asupra momentului motor.

Figura 7 .13 Particularizări în plan ale caracteristicilor
funcționale de ieșire obținute prin schimbare de variabilă

Reluând o idee anterioară, graficul funcției Mm se mai numește caracteristica funcțională de
ieșire a motorului termic. Prin particularizare, în figura 7 .13 este prezentată variația
momentului motor Mm, în funcție de viteza unghiulară
 a arborelui de ieșire și de cantitatea
de combustibil
 1 introdusă în decursul ciclului de funcționare [ 28].
Pe de altă parte, momentul rezistent Mr, la nivelul arborelui de intrare în transmisia mecanică
este, de asemenea, dependent de mulți factori funcționali și anume: viteza unghiulară
 ,
raportul de transmisie specific treptei din cutia de viteze
 1, raportul de transmisie al
transmisiei centrale
 2, geometria roții motoare
 3, proprietățile și natura căii de rulare
 4,

87
randamentul transmisiei
 5 etc. Printr -o exprimare similară celei anterioare, funcția va avea
forma:

Graficul funcției Mr reprezintă caracteristica funcțională de intrare în ansamblul format din
transmisie, diferențial și tren de rulare. În figura 7 .14 este reprezentată variația momentului
rezistent la intrarea în transmisia mecanică.

Figura 7 .14. Particularizări în plan ale caracteristicilor funcționale de intrare
în ansamblul sistemului de propulsie obținute prin schimbare de variabilă

Așa cum se cunoaște, arborele de intrare în transmisie este antrenat de arborele motorului, iar
arborele de ieșire din transmisie antrenează puntea motoare. Datorită acestui fapt, regimul de
funcționare al transmisiei depinde de regimul de funcționare al m otorului, iar regimul de
mișcare al automobilului depinde, la rândul său, de regimul de funcționare al transmisiei.
Cuplul transmis la arborele primar reprezintă pentru motor un cuplu rezistent. Acest cuplu
trebuie să corespundă funcționării stabile și ec onomice a motorului cu transmisia. În decursul
funcționării sistemelor de propulsie apare un număr foarte mare de regimuri stabilizate de
funcționare. Astfel, în raport cu modificările cuplului motor și a celui rezistent se pot
ident ifica trei cazuri princ ipale [20 ] și anume:
 modificarea sarcinii datorită modificării rezistențelor la înaintare a automobilului,
motorul menținându -și caracteristica de cuplu ( figura 7 .15); în acest caz locul
geometric al punctelor de intersecție se suprapune peste caracteristi ca cuplului motor;
 pentru o aceeași caracteristică a cuplului rezistent se modifică caracteristica motorului
prin modificarea sarcinii acestuia ( figura 7 .16), locul geometric al punctelor de
intersecție suprapunându -se peste caracteristica cuplului reziste nt;
 dacă în același timp se modifică ambele caracteristici, atât cea a motorului cât și cea a
cuplului rezistent, situație întâlnită în exploatarea automobilului, redată în figura 7 .17,
locul geometric al punctelor de intersecție este în acest caz aria aa‖ c‖ca.

88

Figura 7 .15. Modificarea rezistențelor la înaintarea automobilului

Figura 7 .16. Modificarea
sarcinii motorului
Figura 7 .17. Modificarea ambelor
caracteristici
Pentru ca un sistem mecanic să poată funcționa într -un regim staționar, funcționarea trebuie să
fie stabilă. Se reamintește că prin stabilitate se înțelege, în general, proprietatea unui sistem
tehnic care se găsește în stare de echilibru, de a avea o evoluție ulterioară în care mărimile
caracteristice să fie mărgini te sau să tindă spre zero [31, 20, 32 ]. Pe de altă parte, un sistem
care nu prezintă stabilitate se numește instabil sau labil.
Ținând seama de rapiditatea de variație a mărimilor putem lua în discuție o stabilitate statică
și o stabilitate dinamică. În această accepțiune, stabilitatea statică este proprietatea sistemului
tehnic de a continua funcționarea normal, atunci când trece de la un regim de funcționare la
un alt regim de funcționare, trecerea realizându -se lent, cu variații mici ale mărimilor
caracteristi ce, în raport cu constantele de timp. Proprietatea unui sistem de tehnic de a rămâne
în stare de funcționare normală când sistemul este supus la perturbări mai mult sau mai puțin
violente definește stabilitatea dinamică a sistemului. În acest caz mărimile care caracterizează
funcționarea se modifică foarte repede de la valorile inițiale la valorile care corespund stării
noi. Într -o astfel de stare, cuplurile mecanice ale sistemului de propulsie, a căror variație este
influențată de inerția instalațiilor aux iliare ale motorului, nu au timpul necesar să se adapteze
și în consecință între cuplul motor și cuplul rezistent nemaiexistând echilibru, sistemul capată
o mișcare accelerată sau decelerată.
Regimul dinamic de funcționare a sistemelor de propulsie este re prezentat prin modificarea în
timp a punctului de funcționare cauzată fie de modificarea rezistențelor la înaintare, fie de
modificarea reglajului motorului sau transmisiei. Pe de altă parte, fenomenele dinamice în

89
sistemele de propulsie, pot fi cauzate și de perturbații sau defecțiuni, care sunt însă
considerate situații anormale.
Datorită importanței pe are o au în funcționarea sistemelor de propulsie ale automobilelor,
fenomenelor dinamice li se acordă, în cadrul acestei lucrări, o importanță aparte în c ontextul
modelării și analizei făcute. Astfel, fenomenele dinamice din prima categorie pot fi grupate
[27, 33, 20 ], în vederea analizei, în modul următor:
 pornirea, adică trecerea sistemului de propulsie din repaus într -un anumit regim
stabilizat. Acest re gim se poate referi la motor, la transmisie și la automobil;
 reglarea regimului de funcționare, prin modificarea caracteristicii mecanice a
motorului, modificarea caracteristicii transmisiei și menținerea constantă a sarcinii
(rezistențelor la mers);
 menți nerea regimului motorului și transmisiei și variația sarcinii datorită modificării
rezistențelor la înaintare;
 frânarea, adică întreruperea legăturii dintre motor și punte și crearea unui cuplu
rezistent de frânare;
 oprirea, adică operația inversă de trece re liberă dintr -un regim stabilizat în repaus.
Pentru automobil, regimul dinamic prezintă un interese deosebit din mai multe puncte de
vedere, ca de pildă:
 variații de accelerație, care pot provoca patinarea roților motoare, apariția unor cupluri
și forțe de tracțiune ridicate. Accelerațiile mari sunt dăunătoare atât persoanelor cât și
mărfurilor transportate;
 creșteri de cuplu, datorită momentelor mari de inerție chiar la accelerații mici;
 valori mari ale vitezelor periferice, determinând forțe centrifuge periculoase.
În realitate, funcționarea automobilelor nu poate fi încadrată într -un regim strict determinat,
modificarea continuă a rezistențelor la înaintare impunând trecerea alternativă a sistemului de
propulsie printr -o infinitate de regimuri tranzito rii. Un astfel de regim tranzitoriu este în mod
uzual [ 27, 28, 34, 20] caracterizat prin constante de timp, care reprezintă durata de trecere
dintre două regimuri stabilizate de funcționare. Studiul acestor regimuri se face cu ajutorul
ecuațiilor dinamice ce caracterizează funcționarea elementelor componente ale fluxului
energetic pe traseul sistemului de propulsie.
În continuare se prezintă, spre exemplificare, o primă situație simulată și analizată, în cadrul
acestei lucrări. Aceasta are în vedere echipa rea de bază a sistemului de propulsie, ceea ce
presupune un motor având valoarea puterii efective de 64 [kW] (87 [CP]), asimilată în cadrul
modelului cu puterea motorului (Pe=Pm) și roți cu diametrul jantei de 15‖ (381 [mm]). Prin
atribuirea valorii 4 pent ru raportul transmisiei principale, i 0, variațiile din figura 7. 18
evidențiază un punct de funcționare stabil, la viteza maximă de 149 [km/h], caracterizat în
plus și printr -o valoare acceptabilă a consumului specific efectiv de combustibil, respectiv
291,7 [g/kWh].

90

Figura 7.18 Condiții de funcționare stabilă a sistemului
de propulsie – puse în evidență prin simulare

91

Capitolul 8

Concluzii

În urma analizei principalelor condiții de funcționare și a calităților și performanțelor
sistemelor de propulsie ale automobilelor se pot sintetiza anumite concluzii, considerate
importante pentru dezvoltarea în continuare a lucrării .
 Funcționarea motoru lui din sistemul de propulsie al automobilelor, ca și sursă
energetică este caracterizată, în p rimul rând , prin regimul său de l ucru, numit și regim
funcțional.
 Situația ideală în propulsia automobilului presupune dezvoltarea unei puteri constante
la toate regimurile, această dependență definind de fapt ecuația unei hiperbole
echilatere care reprezintă caracteristica ideală a motorului de propulsie, funcționarea
unui motor după această cara cteristică ideală fiind stabilă.
 În cadrul sistemelor de propulsie c onvenționale, reglarea funcționării motorului pe
durata exploatării, prin variația momentului motor și implicit a consumului specific
este nerațională, conducând la scăderea economicității și a productivității
automobilului.
 Pentru ca automobilul să poată funcționa economic la diverse forțe de tracțiune, în
structura sistemului său de propulsie se prevede cutia de viteze, care are rolul de a
modifica raportul total de transmisie .
 Pe durata deplasării automobilului, momentul rezistent la roțile motoare varia ză în
limite foarte largi, în funcție de condițiile de deplasare, în timp ce momentul motor are
limite destul de restrânse între care poate varia, ceea ce impune ca raportul de
transmisie a forțelor de tracțiune și a momentul motor să se modifice într -o gamă
suficient de largă; în configurația actuală a sistemelor de propulsie, acest rol este
preluat de către cutia de viteze care, suplimentar, asigură și creșterea performanțelor
dinamice și a economicității prin menținerea unor regimuri avanta joase în funcț ionarea
motorului.
 Definirea condițiilor de funcționare, a calităților și performanțelor sistemelor de
propulsie convenționale aferente automobilelor se poate face pe baza analizei
caracteristicilor motoarelor, a caracteristicilor de propulsie și a caracte risticilor
complexe.
 Motoarele cu aprindere prin scânteie, caracterizate printr -un coeficient de elasticitate
mai mare, au zona de stabilitate mai extinsă, în același timp fiind mai suple, motiv
pentru care sunt recomandate pentru echiparea sistemelor de p ropulsie a

92
autoturismelor și mai puțin a sistemelor de propulsie destinate auto utilitarelor și
autocamioanelor.
 Studiile teoretice și determinările experimentale pun în evidență faptul că ponderea
sarcinilor și turațiilor mari în funcționarea motorului din sistemul de propulsie este
redusă, predominând sarcinile parțiale mici și regimul de mers în gol, ceea ce din
punct de vedere economic este total dezavantajos pentru automobil .
 În cazul sistemelor de propulsie ce includ transmisii hidraulice, în vederea t rasării
caracteristicilor dinamice și de tracțiune ale vehiculelor echipate cu astfel de transmisii
este necesară cunoașterea caracteristicilor acestora.

93

Capitolul 9

Obiective și direcții de cercetare. Necesitatea optimizării
funcționării motorului cu ardere internă utiliz at în propulsia
autovehiculelor

Obiectivele și direcțiile de cercetare au în vedere premisa că literatura de specialitate nu
abordează din punct de vedere teoretic o comportare a motorului de automobil în dif erite
regimuri de funcționare . Din acest motiv nu s -au putut determina parametrii energetici
caracteristici, în special puterea și consumul de combustibil, la diversitatea de regimuri
impuse de funcționarea automobilului.

În acest context, a utorul are în vedere dezvoltarea unui model de calcul original ce își propune
să abordeze procesele specifice din motorul cu aprindere prin scâteie în contextul în care ele
determină evoluția ansamblului ciclului de funcționare al motorului și ulterior performanțele
acestuia.

Modelul are în vedere diferite le regimuri funcționale ale motorului de propulsie, introducând
în calcul modificări ale principalilor parametri de infuență , odată cu schimbarea regimului de
funcționare al motorului.

În lucrare se va face o analiză și o modelare, la nivelul motorului cu aprindere prin scânteie, a
factorilor ce influențează umplerea și comprimarea amestecului proaspăt. În egală măsură se
vor avea în vedere și procesele de ardere și de destindere din motor.
Toate aceste procese vor fi modelate la modificarea sarcinii motorului și la diverse turații.
Dificultatea problemei constă în faptul că reglajul sarcinii se obține prin modificarea poziției
obturatorului motorului cu aprindere prin scânteie din cadrul sistemului de p ropulsie al unui
automobil . Acest reglaj influențează semnificativ valoarea presiunii de la sf ârșitul procesului
de admisie, prin aceasta umplerea cilindrilor și performanțele motorului.
Pentru dezvoltarea acestui model teoretic se impune introducerea unor ipoteze de bază. În
principal se asumă aproximația că la schimbarea regimului funcțional, randamentul de
umplere al cilindrului, în cazul motorului cu aprindere prin scânteie este afectat exclusiv de
modificarea sarcinii motorului.
În același timp, în cadrul modelului propus spre dezvoltare se va adopta o anumită variație a
coeficientului gazelor arse restante din cilindrul motorului, în funcție de sarcina acestuia.

94
Modelul va conduce la obținerea funcțiilor ce pun în evidență variaț ia presiunilor și a
temperaturilor la finele fiecărui proces din ciclu motorului, odată cu modificarea sarcinii
motorului de propulsie a automobilului, la diferite turații din domeniul de funcționare.
Principalele rezultate obținute va deriv a din simularea ce va fi efectuată privind modificarea
acestor parametrii definitorii. Ace astă modificare a parametrilor va fi exprimată și analizată
prin intermediul graficelor ce ilustr ează variația acestor parametri .
Datorită modificării complexe a parametrilor ce int ervin în calculul ciclului de funcționare,
precum și a influenței mai reduse a turației motorului pentru anumiți indici, modelul va lua în
considerare proritar variația cu sarcina și nu cu turația a unor factori de influență.

Se apreciază că modelu l teore tic care va fi elaborat în cadrul lucrării va fi util în vederea
îmbunătățirii conlucrării dintre motor și automobil, printr -o mai bună estimare a
perfor manțelor sistemului de propulsi e.

95
B I B L I O G R A F I E

[1] Ioan Mircea Oprean, Sistem de propulsie hibrid (termicelectric) inovator pentru
automobile, București, 2008
[2] Călin Hilohi, Marin Untaru, Iosif Soare, Gheorghe Druță, Metode și mijloace de încercare
a automobilelor, Editura Tehnică, București, 1982
[3] Dorin Ion Dumitrașcu, Teza de doctorat: Managementul proiectului unui motor
monocilindric performant, Brașov, 2011
[4] Dumitru Țucu, Dumitru Mnerie, Combustibili neconvenționali – o soluție pentru energia
durabilă, The Bioenergy Internațional, No. 24 , 1-2007, AEBIOM
[5] Florin Popa, Teza de doctorat: Contribuții la analiză criteriilor cosntructiv funcționale ale
sistemelor de propulsie ale automobilelor, Iași, 2012
[6] Frenken K., Hekkert M., Godfroij P., R&D portfolios în environmentally friendly
automotive propulsion: Variety, competition and policy implications, Technological
Forecasting&Social Change, 71 -2004, pp. 485 -507
[7] Gott, Philipp, Linna, Jan -Roger, Melo, The evolution of powertrain technology 2008 and
beyond: Engines, hybrids, battery electric, fuel cells and trasmissions, Fisita World
Automotive Congress, 2004, Spain
[8] Heisler, Heinz, Advanced Vehicle Technology, Elsevier Science, Reed Educațional and
Professional Publishing, 2002
[9] Motoc I., Popescu I., Autobuze cu motoare Diese l orizontale, Ed. Tehnică, București,
1979
[10] Roșca R., Rakosi E., Manolache Gh., Roșu V., Elemente de tehnologia autovehiculelor,
Ed. Politehnium, Iași
[11] Noreikat, K.E., Antriebstechnik, die die Welt (nicht) braucht, VDI -Berichte, nr.1704, 24 –
25 Ok tober, 2002
[12] Rovera, Giuseppe, Vittorio, Ravello, Scenario and Trends on Hybrid Propulsion
Technologies, AȚă, 56, ¾, 2003
[13] Morgan D., A handbook for EMC testing and measurement, Peter Perepinus -IEE, 1992
[14] Amalia Dascăl, Florian Ivan, Control ul și reducerea poluării la autovehiculele rutiere, Ed.
PIM, Iași, 2014
[15] Virgiliu Dan Negrea, Veneția Sandu, Combaterea poluării mediului în transporturile
rutiere, Ed. Tehnică, București, 2000
[16] Alboteanu R., Petcu Cr., Andreescu Cr., Oprean M., Engine charging control by using
full variable valves timing, EAEC Congress, June 16 -18, 2003, Paris, Paper C120

96
[17] Ioan Mircea Oprean, Automobilul modern. Cerințe, restricții, soluții, Ed. Academiei
Române, 2003
[18] Bățagă, N. s.a., Rodarea, uzarea, testarea și reglarea motoarelor termice, Ed. Tehnică,
București, 1995
[19] Grotstollen H., Optimal design of motor and gear for drives with high acceleration by
consideration of torque -speed and torque -acceleration product, IEEE Trans. Ind. Appl.
2011;47( 1), pp. 144 -152
[20] Popa A., Locomotive și automotoare cu motoare termice, Editura Didactică și
Pedagogică, București, 1984
[21] Popa F., Rakosi E., Manolache Ghe., Modeling A Car Powertrain System With Stable
Operation, Proceedings of 5th Internațional Conference Advanced Concepts on
Mechanical Engineering, ACME 2012, 14 -15 Iunie 2012,―Gheorghe Asachi‖ Technical
University of Iași, Mechanical Engineering Faculty, Iași, România, ISSN 285 -2301,
format electronic
[22] Powell M.J.D., An Efficient Method for Finding the Minimum of a Function of Several
Variables without Calculating Derivatives, Computer Journal, 7 (4), 1964, pp. 15 5-162
[23] E. Rakosi, Curs: Procese și caracteristici ale motoarelor cu ardere internă
[24] Aramă C., Grunwald B.: Motoare cu ardere internă, Ed. Tehnică, București, 1966
[25] Aramă C., s.a., Instalații pentru alimentarea cu combustibil a motoarelor cu ardere
internă, Ed. Tehnică, București, 1966
[26] STAS 6635, Motoare cu ardere internă pentru autovehicule rutiere și tractoare. Reguli și
metode de încercare pe banc, IRS, 1987
[27] Atanasiu, M., Mecanică, Editura Didactică și Pedagogică, București, 197 3
[28] Calotă N., Acționarea cu motoare termice a instalațiilor petroliere, Editura Tehnică,
București, 1988
[29] Ding J., Evolutionary design optimization on automated mechanical transmission of
automobile, 2011
[30] Heisler H., Advanced Vehicle Techno logy, Elsevier Science, Reed Educațional and
Professional Publishing, 2nd edition, 2002
[31] Beardsley R.A., Pringle C.O., Machine design lab: Using automotive transmission
examples to reinforce understanding of gear train analysis, ASEE, Annual Conferenc e
and Exposition, Conference Proceedings, 2011
[32] Voicu, M., Teoria sistemelor, Editura Academiei Române, București, 2008
[33] Brecher C., Gorgels C., Hesse J., Hellmann M., Dynamic transmission error
measurements of a drive train, Production Engineeri ng, Volume 5, Number 3, 2011, pp.
1-7
[34] Gao P., Chen S.H., Wu J., Control system of automotive transmission test line based on
PLC and HMI, 2012

97
[35] Golgotiu E., Rakosi E., Manolache Ghe., Popa F., Inorganic fuels mixtures for
automotives propulsion engines, „Ovidius‖ University Annals of Chemistry, Volume
XXIII, number 1, year 2012, ISSN 1223 -7221, pp. 99 -102
[36] Golgotiu E., Rakosi E., Manolache Ghe., Popa F., Study concerning the inorganic fuels
mixtures influences în order to reduce vehicles pro pulsion engines emissions, Lucrările
Conferinței Internaționale UgalMat 2011, 21 -22 Octombrie 2011, Universitatea Dunărea
de Jos, Galați, România, ISSN 1848 -5807, pp. 186 -190
[37] Manolache Ghe., Rakosi E., Talif S., Popa F., Ways to improve conditions în mineral oil
lubrication of the internal combustion engines, „Ovidius‖ University Annals of
Chemistry, Volume XXIII, number 1, year 2012, ISSN 1223 -7221, pp. 103 -109
[38] Rakosi E., Manolache Ghe., Talif S., Popa F., Two Steps For An Environmental Friendl y
Propulsion Engine, The Annals of ―Dunărea de Jos‖ University of Galați, Fascicle IX,
Metallurgy and Materials Science, Year XXIX (XXXIV), June 2011, no. 2, ISSN 1453 –
083X, pp. 15 -19
[39] Stratulat M., Andreescu C., Diagnosticarea automobilului, Societat ea „Știință și Tehnică‖
SĂ, București, 1997
[40] Urdăreanu T., Gorianu M., Vasiliu C., Cânta T., Propulsia și circulația autovehiculelor cu
roți, Ed. Științifică și Enciclopedică, București, 1987
[41] Volvo – ECT – Environmental Concept Truck, Volvo Truc k Corporation, Göeteborg,
Sweden, 1997.
[42] Grunwald B., Teoria, calculul și construcția motoarelor pentru autovehicule rutiere, Ed.
Didactică și Pedagogică, București, 1980
[43] Frățilă Gh., Noutăți în automobilism, Ed. Tehnică, București, 1968
[44] C opae I., Teza de doctorat: Contribuții privind regimurile funcționale ale autovehiculelor
militare cu senile, București, 1995
[45] Copae I., Teoria reglării automate cu aplicații la autovehiculele militare. Performanțele
sistemelor automate, Ed. Academiei Tehnice Militare, 1997
[46] Green B., Time Irreversibility and Comparison of Cyclic -Variability Models, SAE
Internațional Congress, Detroit, Michigan, 1998
[47] Green B., Time Irreversibility of Cycle -by-Cycle Engine Combustion Variations, Oak
Ridge Național Laboratory, 1998
[48] Norris S. E., Cyclic Variability în a Dual Fuel Diesel Engine, University of Auckland,
1990
[49] Wagner R. s.a., Origin Cyclic Di spersion Patterns în Spark Ignition Engines, University
of Missouri -Rolla, 1998
[50] Instrumentare motor, instalare pe stand și ridicare caracteristici motor îmbunătățit, Tema
de cercetare, Institutul de Mașini Termice MASTER S.A., București, 1995

98
[51] M odernizarea și creșterea fiabilității motorului pentru vehicul greu prin optimizarea
acordării cu agregatul de supraalimentare, Tema de cercetare, faza 2, Institutul de Mașini
Termice MASTER S.A., București, 1995
[52] Modernizarea și creșterea fiabilități i motorului pentru vehicul greu special prin
optimizarea acordării cu agregatul de supraalimentare, Tema de cercetare, faza 3,
Institutul de Mașini Termice MASTER S.A., București, 1995
[53] Modernizarea și creșterea fiabilității motorului pentru vehicul g reu special prin
optimizarea acordării cu agregatul de supraalimentare, Tema de cercetare, faza 4,
Institutul de Mașini Termice MASTER S.A., București, 1995
[54] Copae I., Stabilirea modelului matematic pe baza datelor experimentale, a XXIX -a
Sesiune de C omunicări Științifice cu Participare Internațională, Academia Tehnică
Militară, București, 2001
[55] Ljung L., System Identification Toolbox for Use with Matlab, 2000
[56] Esch H.J., Brustle C., Dorsch H., Lightweight Engines with High Specific Power Out put,
FISITA Congress, Beijing, 1994
[57] Khmer C., Kabza H., Seger P., Wagener A., System Alternatives for Efficient Vehicle
Drives —Hybrid System Architectures aș a Promising Approach to Emission Reduction,
EAEC Congress, Barcelona, 1999, Paper 99C422
[58] Bătăuș M., F. Oprean, Evaluating the Influence of Key Parameters Responsible for the
Vehicle Fuel Economy, The 7th Internațional Conference ESFA 2003, Rîd Economy,
Safety and Reliability of Motor Vehicles, Bucharest, 2003, Paper ESFA 2003, E 03, Vol.
1, p. 35 -46
[59] Demmelbauer -Ebner Wolfga ng, Hans Peter Lenz, Variable Va lve Actuation — a Modern
Engine Technology, SIAR -Conference, Sept. 7 -12, 1992, Bucharest