Calculul Si Constructia Sistemului de Racire de la Un Motor cu Aprindere Prin Scanteie

CUPRINS

Introducere

CAPITOLUL I

1.1. Subansamblele sistemului de răcire ale unui motor termic cu puterea Pn = 50 [kW] la turația nn = 5200 [rot/min

CAPITOLUL II

2.1. Pompa de vehiculare lichid de răcire. Calcule de proiectare pentru un motor cu puterea Pn = 50 [kW] la turația nn = 5200 [rot/min

2.2. Lucrul mecanic efectuat de pompă

2.3. Căderea de presiune intrare – ieșire din pompă

2.4. Debitul pompei

2.5. Lățimea paletelor

2.6. Viteza lichidului de răcire prin pompa de lichid

2.7. Puterea consumată de pompa de lichid

CAPITOLUL III

3.1. Reparațiile și întreținerea sistemului de răcire al motorului MAC, cu puterea Pn = 50 [kW] la turația nn = 5200 [rot/min

3.2. Lichidul de răcire 

3.3. Radiatorul 

3.4. Pompa de lichid

3.5. Racorduri și furtune

3.6. Ventilatorul

3.7. Termostatul

 3.8. Vasul de expansiune 

BIBLIOGRAFIE

Introducere

Momentu motor generat de un motor termic cu ardere internă, este rezultatul transformării prin ardere, a energiei chimice în energie mecanică. Doar o parte a căldurii rezultate în urma arderii combustibilului este transformată în lucru mecanic, aproximativ 25 procente la motoarele pe bezină și 32 procente la motoarele diesel.

Un procent semnificat al cantității de căldură este absorbită de piesele mecanice ale motorului. Din acest motiv, pentru ca temperatura maximă a organelor motorului să fie ținută sub o valoare critică (aprox. 95 °C), este necesară răcirea forțată a acestora.

Temperatura optimă (nominală) de funcționare a motorului se situează într-o plajă foarte strânsă, de aproximativ 85 – 90 °C. În jurul acestor temperaturi funcționarea motorului este optimă, consumul de combustibil și performanțele dinamice fiind nominale.

Sistemul de răcire al motorului trebuie să asigure atingerea într-un timp cât mai scurt a temperaturii nominale de funcționare, precum și menținerea acestei valori în timpul funcționării motorului.

    Motoarele termice moderne, utilizează instalații de răcire cu lichid datorită avantajelor acestora, comparativ cu motoarele răcite cu aer:

– răcire uniformă a pieselor motorului

– încălzirea accelerată a motorului la pornire, fiindcă încălzira lichidului în volum de câțiva litri, comportă un interval de timp ma lung (10 – 30 min)

– puteri litrice superioare (5 – 10 %), pentru că răcirea puterilo dezvoltate se face mai rapid, decât cu aer

– solicitări termice mai reduse ale pieselor, fiindcă gradientul încălzirii pieselor mecanice, este în limite reduse

    Sistemul de răcire cu lichid al motorului realizează două funcții majore: transportul căldurii de la piesele solicitate termic și disiparea căldurii în atmosferă, de aceea un motor termic nu are un randament prea mare.

    Transportul căldurii se realizează prin intermediul lichidului de răcire, cu ajutorul pompei de apă, conductelor și canalelor de curgere și a termostatului. Disiparea căldurii este realizată de radiator, asistat de ventilatorul electric sau mecanic antrenat.

La pornirea motorului pompa de apă pune în mișcare lichidul de răcire care circula în circuitul format între blocul motor și radiatorul de încălzire a habitaclului .După ce motorul a atins temperatura nominală de funcționare (85 – 90 °C), termostatul se deschide și permite lichidului să treacă prin radiatorul unde se disipă căldura. Fluxul de aer ce trece prin radiator poate fi natural, datorită mișcării automobilului, sau forțat, cu ajutorul ventilatorului acționat electric, sau mecanic. Temperatura lichidului de răcire scade în radiator datorită schimbului de căldură cu mediul. După răcire, lichidul este reintrodus în motor, cu ajutorul pompei de apă.

Când temperatura lichidului de răcire (motorului) ajunge la 85 °C termostatul începe să se deschidă permițând lichidului de răcire să circule prin radiator. Deschiderea completă a termostatului se realizează la aproximativ 92 °C. În acest caz tot lichidul de răcire trece prin radiator. Poziția termostatului se stabilizează la temperaturi de 85 – 90 °C, unde rămâne parțial deschis, doar o parte a lichidului de răcire fiind trecut prin radiator. În acest mod se asigură menținerea temperaturii motorului în zona aproape optimă de funcționare.

CAPITOLUL I

1.1. Subansamblele sistemului de răcire ale unui motor termic cu puterea Pn = 50 [kW] la turația nn = 5200 [rot/min]

Sistemul de răcire cu lichid al motorului cu ardere inernă, realizează două funcții majore:

–  transportul căldurii de la piesele solicitate termic

– disiparea căldurii în atmosferă, de aceea un motor termic, nu are un randament mecanic prea mare.

    Transportul căldurii se realizează prin intermediul lichidului de răcire, care în general este bazat pe apă, cu aditivi anti îngheț, cu ajutorul pompei de apă, conductelor și canalelor de curgere și a termostatului. Disiparea căldurii se face prin radiator, asistat de ventilatorul electric sau mecanic antrenat. Căldura dezvoltată la producerea lucrului mecanic, este disipată în atmosferă, fără o posibilitate de înmagazinare.

La pornirea motorului pompa de apă pune în mișcare lichidul de răcire care circula în circuitul format între blocul motor și radiatorul de încălzire al cabinei șoferului. .După ce motorul ajunge la temperatura nominală de funcționare (85 – 90 °C), termostatul se deschide dar nu cu deschiderea maximă și permite lichidului să treacă prin radiatorul, unde se disipă căldura. Fluxul de aer ce trece prin radiator poate fi natural mai ales în timpul iernii, datorită mișcării automobilului, sau forțat, cu ajutorul ventilatorului acționat electric sau mecanic prin curea de ventilator dințată sau lisă.

Temperatura optimă (nominală) de funcționare a motorului se situează într-o plajă foarte strânsă, de aproximativ 85 – 90 °C. În jurul acestor temperaturi funcționarea motorului este optimă, consumul de combustibil și performanțele dinamice fiind nominale.

În componența sistemului de răcire al unui motor termic, este prezentat un radiator modern, aplasat în circuitul normal de răcire al unui automobil.

La pornirea motorului, pompa de apă acționată prin curea dințată, pune în mișcare lichidul de răcire, care circulă în circuitul format între blocul motor și radiatorul de încălzire al cabinei șoferului.

Fig. 1.1. Sistem de răcire cu un singur radiator exterior

După ce motorul ajunge la temperatura nominală de funcționare (85 – 90 °C), termostatul se deschide dar nu cu deschiderea maximă și permite lichidului să treacă prin radiatorul, unde se disipă căldura și energia termică, cu greu obținută, din arderea benzinei.

Fig. 1.2. Componentele sistemului de răcire cu

lichid a motorului unui autovehicul

radiator răcire motor, 2-pompă de apă, 3 – ventilator

, 4 – termostat, 5 – radiator încălzire habitaclu, 6 – supapă, 7 – motor termic,

8 – flux de aer

Repartițiile pierderilor de căldură în sistemul de răcire după tipul de motor și în cele patru timpuri ale motorului de lucru, sunt date în Tabelul 1 și 2. Trebuie afirmat, după exploatări de circa 50 de ani, că motoarele MAC cu cameră separată, nu se mai construiesc, pentru că au câteva dezavantaje, printre care pornirea la rece pe timp de iarnă, este foarte dificilă.

TABEL 1.1. , Pierderi termice, funcție de motor

TABEL 1.2, Pierderi termice, funcție de timpii motorului

TABEL 1.3, Pierderi termice, funcție de timpii motorului (continuare)

La pornirea motorului, nu trebuie automat să fie pornit sistemul de răcire,

pentru că la rece un motor cu ardere internă poluează, pentru că arderea nu se desfășoară în cele mai bune condiții, pompa de apă pune în mișcare lichidul de răcire care circula în circuitul format între blocul motor și radiatorul de încălzire al cabinei șoferului numai după ce motorul are o încălzire de 850C .După ce motorul ajunge la temperatura nominală de funcționare (85 – 90 °C), termostatul se deschide dar nu cu deschiderea maximă și permite lichidului să treacă prin radiatorul, unde se disipă căldura. Fluxul de aer ce trece prin radiator poate fi natural mai ales în timpul iernii, datorită mișcării automobilului, sau forțat, cu ajutorul ventilatorului acționat electric sau mecanic prin curea de ventilator dințată sau lisă.

Fig. 1.3. Traseul apei pentru răcirea chiulasei cu doi arbori cu came, este dificil de trasat, iar

proiectanții de motoare, au un efort de gândire laborios

Forțat, cu ajutorul ventilatorului acționat electric sau mecanic prin curea de ventilator dințată sau lisă, duce la pierderea unei fracțiuni din puterea totală a motorului.

TABEL 1.4, Limitele de variație a rezistențelor hidraulice di sistemul de răcire

După cum ne arată Tabel 4, pierderile de presiune ale lichidului de răcire, se produc pe diverse căî de transport ale acestuia.

Fig. 1.4. Un motor modern (Audi) de 6 cilindrii, răciți cu un radiator de mari dimensiuni

Fig. 1.5. Rezistențele hidraulice în circuitul de lichid

Fig. 1.6. Radiatoare pentru răcirea uleiului de motor

Fig. 1.7. Influența presiunii asupra temperaturii de fierbere ale unor lichide de răcire a);

. Influența temperaturii asupra fluxului de căldură preluat de sistemul de răcire b).

Se știe, că lichidele de răcire sunt amestecuri de apă cu glicoli chimici, care ridică temperatura de fierbere, funcție și de presiunea de deasupra lichidului.

Aceste lichide de răcire trebuie să adere la suprafețe metalice, fără zone neaderente, pentru răcirea corespunzătoare a motorului. Vara se poate utiliza ca lichid de răcire și apa cu grad de puritate bună. Este de neadmis, folosirea unor lichide de răcire care îngheață iarna la – 20 0C, pentru că se sparge blocul motor sau radiatorul, sau pompa de lichid, sau termostatul etc.

În comerț sunt lichide numite antigel, care au înscris pe flacon limita de temperatură fără înghețare.

Fig. 1.8. Locuri de etanșare în sistemul de răcire cu lichid țn zona radiator

cu conexiuni la pompa de lichid

Fig. 1.9. Punctul de îngheț pentru amestec antigel

1 – spirt etilic, 2 – etilenglicol, 3 – spirt metilic

La fabricare radiatoarelor de răcire a lichidului, se folosesc mai multe profile, din diferite materiale. Un radiator se confecționează destul de laborios, de aceea este destul de costisitor. În ultimul timp se folosesc cu precădere materialul din aliaje ale aluminiului.

Fig. 1.10. Diferite profile din care sunt fabricate radiatoarele

sistemului de răcire

La pornirea motorului, pompa de apă acționată prin curea dințată, pune în mișcare lichidul de răcire, care circulă în circuitul format între blocul motor. După ce motorul ajunge la temperatura nominală de funcționare (85 – 90 °C), termostatul se deschide și permite lichidului să treacă prin radiatorul, unde se disipă căldura și energia termică, cu greu obținută, din arderea motorinei

La pornirea motorului, pompa de apă de și este antrenată în rotație, aceasta transportă lichid rece, care îi trebiue un timp de câteva minute să se încălzească care circulă în circuitul format între blocul motor și radiatorul de încălzire al cabinei șoferului. După ce motorul ajunge la temperatura nominală de funcționare (85 – 90 °C), termostatul se deschide dar nu cu deschiderea maximă și permite lichidului să treacă prin radiatorul, unde se disipă căldura și energia termică, cu greu obținută.

Fig. 1.11. Sistem de răcire pentru motorul din tema de Proiect de diplomă

1 – radiator răcire motor, 2-pompă de apă, 3 – ventilator

, 4 – termostat, 5 – radiator încălzire habitaclu, 6 – supapă, 7 – motor termic,

8 – flux de aer

Fig. 1.12. Supapa de siguranță la suprapresiune

1 –carcasă, 2 – traseul lichidului de răcire spre exterior, 3 – disc, 4 – garnitură cauciuc, 5 – resort, 6 – spre vas de expansiune, 7 – evacuare

TABEL 1.5, Evoluția construcției de radiatoare

CAPITOLUL II

2.1. Pompa de vehiculare lichid de răcire. Calcule de proiectare pentru un motor cu puterea Pn = 50 [kW] la turați nn = 5200 [rot/min]

Fig.2.1. Pompa de lichid de răcire a) și soluția de etanșare ax rotativ b)

Pentru pompă – 1 – carcasă, 2 – rotor, 3 – palete, 4 – evacuare, 5prin radiatorul, unde se disipă căldura și energia termică, cu greu obținută.

Fig. 1.11. Sistem de răcire pentru motorul din tema de Proiect de diplomă

1 – radiator răcire motor, 2-pompă de apă, 3 – ventilator

, 4 – termostat, 5 – radiator încălzire habitaclu, 6 – supapă, 7 – motor termic,

8 – flux de aer

Fig. 1.12. Supapa de siguranță la suprapresiune

1 –carcasă, 2 – traseul lichidului de răcire spre exterior, 3 – disc, 4 – garnitură cauciuc, 5 – resort, 6 – spre vas de expansiune, 7 – evacuare

TABEL 1.5, Evoluția construcției de radiatoare

CAPITOLUL II

2.1. Pompa de vehiculare lichid de răcire. Calcule de proiectare pentru un motor cu puterea Pn = 50 [kW] la turați nn = 5200 [rot/min]

Fig.2.1. Pompa de lichid de răcire a) și soluția de etanșare ax rotativ b)

Pentru pompă – 1 – carcasă, 2 – rotor, 3 – palete, 4 – evacuare, 5 – intrare lichid

Pentru etanșare -1- garnitură, 2 – resort, 3 – șaibă, 4 – inel, 5 – carcasa pompei

  Cuplul generat de un motor termic este rezultatul transformării, prin ardere, a energiei chimice în energie mecanică. Doar o parte a căldurii rezultate în urma arderii combustibilului este transformată în lucru mecanic. Un procent semnificat al căldurii

Fig. 2.2. Desen explicativ al unei palete de pe rotorul ăpompei de lichid,

pentru dimensionarea pompei de lichid

2.2. Lucrul mecanic efectuat de pompă (Fig. 2.2 ), este:

; (1.1)

Prin înlocuirea valorilor din tema de Proiect de Diplomă, obținem:

; (1.2)

2.3. Căderea de presiune intrare – ieșire din pompă:

; (1.3)

; (1.4)

– sunt vitezele lichidului la intrarea pe paletă și respectiv, la ieșirea de pe paleta rotorului pompei.

Relația lui Bernoulli:

; (1.5)

; (1.6)

sunt presiunile lichidului la intrarea pe paletă, respectiv la ieșirea de pe paleta rotorului pompei.

ml – masa lichidului

– este viteza unghiulară a rotorului pompei

Forța centrifugă a lichidului pe rotor:

; (1.7)

Întrucât sub acțiunea paletelor energia totală a lichidului crește cu cantitatea Lp, rezultă:

; (1.7)

2.4. Debitul pompei, este:

; (1.3)

Prin înlocuirea valorilor din tema de Proiect de Diplomă, obținem:

; (1.7)

unde:

ci = 1…..2,5 [m/s]

= 0,8…0,9

r1 =17….38 [mm]

r2 =31….55 [mm]

= 0,6…0,7

= 25…. 350

= 8…120

= 40….550

= 35……500

z = 4…8

= 3…5 mm

b1 = 12….35 mm

b2 = 10….25 mm

Viteza periferică:

; (1.4)

Prin înlocuirea valorilor din tema de Proiect de Diplomă, obținem:

; (1.7)

2.5. Lățimea paletelor:

[mm]; (1.5)

Prin înlocuirea valorilor din tema de Proiect de Diplomă, obținem:

; (1.7)

2.6. Viteza lichidului de răcire prin pompa de lichid:

; [m/s]; (1.6)

Prin înlocuirea valorilor din tema de Proiect de Diplomă, obținem:

; (1.7)

2.7. Puterea consumată de pompa de lichid:

; (1.7)

Prin înlocuirea valorilor din tema de Proiect de Diplomă, obținem:

; (1.7)

TABEL 2.1., Relații matematice pentru calculul pompei de lichid

Căldura este absorbită de piesele mecanice bune conducătoare de căldură, ale motorului. Din acest motiv, pentru ca temperatura maximă a organelor motorului să fie ținută sub o valoare critică (aprox. 95 °C), este necesară răcirea forțată a acestora.

 Volumul de lichid din vasul de expansiune trebuie să fie între limitele specificate de constructor, care sunt inscripționate prin min – max. Dacă nivelul de lichid este insuficient, în circuit poate pătrunde aerul, eficiența răcirii motorului fiind afectată, iar după un timp se distruge ambielajul motorului. De asemenea, dacă nivelul de lichid este peste limita maximă (la temperatura ambiantă, 25 °C), când temperatura lichidului ajunge la o valoare ridicată, volumul poate crește peste limita admisă ceea ce conduce la creșterea peste limită a presiunii și chiar la scăpări de lichid de răcire.

TABEL 2.2., Relații matematice pentru calculul pompei de lichid (continuare)

    Lichidul de răcire este un amestec de apă distilată și lichid antigel. Lichidul de răcire este agentul de transport al căldurii generate de motor. Antigelul are rol multiplu în ceea ce privește sistemul de răcire al motorului, fiindcă
previne înghețarea lichidului de răcire la temperaturi scăzute (min. -35 °C)

– asigură lubrifierea pompei de apă

– are caracter antispumant și previne depunerile pe suprafețele în contact cu lichidul de răcire

– conferă protecție anticorozivă față de metale și este neutru față de componentele din plastic sau cauciuc

    Starea lichidului de răcire este deosebit de importantă pentru buna funcționare a sistemului. Nivelul lichidului de răcire trebuie verificat periodic pentru a evita funcționarea motorului mai ales cu nivel insuficient. După perioade lungi de utilizare lichidul de răcire se degradează și-și pierde proprietățile. Din acest motiv se recomandă înlocuirea regulată a lichidului de răcire.

 În vecinătatea radiatorului de răcire a motorului, în funcție de automobil mai sunt amplasate: radiatorul de răcire a aerului comprimat, radiator de răcire a uleiului motorului, radiator de răcire a uleiului transmisiei automate, condensatorul instalației de aer condiționat.  Din aceste motive automobilele sunt echipate cu martori luminoși care avertizează conducătorul auto în cazul în care temperatura motorului trece peste a anumită valoare maximă (95 – 100 °C).

     Verificarea stării de funcționare a unui termostat se face relativ simplu. După ce se demontează, termostatul se introduce în apă la temperatura ambiantă (aprox. 25 °C). La acestă temperatură termostatul trebuie să fie complet închis. Apoi se încălzește apa până atinge temperatura de 95 – 98 °C. Termostatul introdus în apa încălzită trebuie să se deschidă complet într-un timp relativ scurt. În caz contrar, termostatul este defect și trebuie înlocuit.

     Radiatorul este componenta sistemului de răcire care permite scăderea temperaturii lichidului de răcire prin disiparea căldurii către mediul exterior. Radiatorul este prevăzut cu o serie de lamele profilate sudate între ele. Aceste lamele preiau căldura din lichidul de răcire și au rolul de a extinde suprafața de contact cu aerul pentru o disipare mai eficientă a căldurii.

 În cazul în care termostatul se blochează pe poziția închis, motorul poate suferi defecte majore și ireversibile. Creșterea peste limită a temperaturii poate conduce la topirea unor componente, la reducere capacității de lubrifiere a uleiului și la fierberea lichidului de răcire.   

Termostatul este o supapă mecanică controlată în funcție de temperatură. În interiorul cilindrului se află o substanță pe bază de ceară. Odată cu creșterea temperaturii lichidului de răcire ceara se topește, își mărește volumul și apasă pe un piston, de care sunt atașate cele două supape de recirculare și către radiator.

Dacă temperatura lichidului scade, substanța ceroidă, se solidifică, volumul se reduce și arcul elicoidal aduce cele două supape în poziția inițială.  Când temperatura lichidului de răcire din interiorul motorului ajunge la 85 °C, termostatul începe să se deschidă permițând lichidului de răcire să circule prin radiator, dar cu un debit subunitar, cosiderând debitul maxim 1. Deschiderea completă a termostatului se realizează la aproximativ 92 °C. În acest caz tot lichidul de răcire trece prin radiator. Poziția termostatului se stabilizează la temperaturi de 85 – 90 °C, unde rămâne parțial deschis, doar o parte a lichidului de răcire fiind trecut prin radiator. În acest mod se asigură menținerea temperaturii motorului în zona optimă de funcționare. La pornirea motorului pompa de apă, pune în mișcare lichidul de răcire care circula în circuitul format între blocul motor, și radiatorul de încălzire a habitaclului. După ce motorul a atins temperatura nominală de funcționare (85 – 90 °C), termostatul se deschide și permite lichidului să treacă prin radiatorul unde se disipă căldura. Fluxul de aer ce trece prin radiator poate fi natural, datorită mișcării automobilului, sau forțat, cu ajutorul ventilatorului acționat electric. Temperatura lichidului de răcire scade în radiator datorită schimbului de căldură cu mediul. După răcire, lichidul este reintrodus în motor, cu ajutorul pompei de apă.

 Temperatura optimă (nominală) de funcționare a motorului se situează într-o plajă foarte strânsă, de aproximativ 85 – 90 °C. În jurul acestor temperaturi funcționarea motorului este optimă, consumul de combustibil și performanțele dinamice fiind nominale.

    Sistemul de răcire al motorului trebuie să asigure atingerea într-un timp cât mai scurt a temperaturii nominale de funcționare, precum și menținerea acestei valori în timpul funcționării motorului.

     Motoarele termice moderne utilizează instalații de răcire cu lichid datorită avantajelor acestora, comparativ cu motoarele răcite cu aer:

– răcire uniformă a motorului

– încălzirea accelerată a motorului la pornire

– puteri litrice superioare (5 – 10 %)

– solicitări termice mai reduse ale pieselor

    Sistemul de răcire cu lichid al motorului realizează două funcții majore: transportul căldurii de la piesele solicitate termic și disiparea căldurii în atmosferă.

    Transportul căldurii se realizează prin intermediul lichidului de răcire, cu ajutorul pompei de apă, conductelor și canalelor de curgere și a termostatului. Disiparea căldurii este realizată de radiator, asistat de ventilatorul electric.

uplul generat de un motor termic este rezultatul transformării, prin ardere, a energiei chimice în energie mecanică. Doar o parte a căldurii rezultate în urma arderii combustibilului este transformată în lucru mecanic. Un procent semnificat al căldurii este absorbită de piesele mecanice ale motorului.

CAPITOLUL III

3.1. Reparațiile și întreținerea sistemului de răcire al motorului MAC, cu puterea Pn = 50 [kW] la turația nn = 5200 [rot/min]

3.2. Lichidul de răcire este un amestec de apă distilată și lichid antigel. Lichidul de răcire este agentul de transport al căldurii generate de motor. Antigelul are rol multiplu în ceea ce privește sistemul de răcire al motorului, fiindcă
previne înghețarea lichidului de răcire la temperaturi scăzute (min. -35 °C)

– asigură lubrifierea pompei de apă

– are caracter antispumant și previne depunerile pe suprafețele metalice, în contact cu lichidul de răcire

– conferă protecție anticorozivă față de metale și este neutru față de componentele din plastic sau cauciuc

    Starea lichidului de răcire este deosebit de importantă pentru buna funcționare a sistemului de răcire. Nivelul lichidului de răcire trebuie verificat periodic, pentru a evita funcționarea motorului mai ales cu nivel insuficient. După perioade lungi de utilizare lichidul de răcire se degradează și-și pierde proprietățile. Din acest motiv se recomandă înlocuirea regulată a lichidului de răcire.

 În vecinătatea radiatorului de răcire a motorului, în funcție de automobil mai sunt amplasate: radiatorul de răcire a aerului comprimat, radiator de răcire a uleiului motorului, radiator de răcire a uleiului transmisiei automate, condensatorul instalației de aer condiționat.  Din aceste motive automobilele sunt echipate cu martori luminoși care avertizează conducătorul auto, în cazul în care temperatura motorului trece peste a anumită valoare maximă (95 – 100 °C).

     Transportul căldurii se realizează prin intermediul lichidului de răcire, cu ajutorul pompei de de lichid, conductelor și canalelor de curgere și a termostatului. Disiparea căldurii este realizată de radiator, asistat de ventilatorul electric.

Cuplul generat de un motor termic este rezultatul transformării, prin ardere, a energiei chimice în energie mecanică. Doar o parte a căldurii rezultate în urma arderii combustibilului este transformată în lucru mecanic. Un procent semnificat al căldurii este absorbită de piesele mecanice ale motorului. Din acest motiv, pentru ca temperatura maximă a organelor motorului să fie ținută sub o valoare critică (aprox. 95 °C), este necesară răcirea forțată a acestora.

Fig. 3.1. La autoturime, este montat și un sistem Climatoric,

care cere să se monteze încă un radiator

Temperatura optimă (nominală) de funcționare a motorului se situează într-o plajă foarte strânsă, de aproximativ 85 – 90 °C. În jurul acestor temperaturi funcționarea motorului este optimă, consumul de combustibil și performanțele dinamice fiind nominale.

     Sistemul de răcire al motorului trebuie să asigure atingerea într-un timp cât mai scurt a temperaturii nominale de funcționare, precum și menținerea acestei valori în timpul funcționării motorului.

     Motoarele termice moderne utilizează instalații de răcire cu lichid datorită avantajelor dar și dezavantaje, ale acestora:

– răcire progresivă, dar dăunătoare adatorită dilatațiilor termice ale organelor motorului

– încălzirea accelerată a motorului la pornire

– puteri litrice superioare (5 – 10 %)

– solicitări termice mai pregnante la încălzireale pieselor

    Sistemul de răcire cu lichid al motorului realizează două funcții majore:  de la piesele solicitate termic și  în atmosferă, adică o risipire a energiei dezvoltate de motorina aprinsă în cilindru.

Fig. 3.2. La motorul de autoturime, lichidul circulă pe traseele figurate

  Motoarel cu ardere internă moderne, utilizează instalații de răcire cu lichid datorită avantajelor acestora, comparativ cu motoarele răcite cu aer:

– răcire uniformă a motorului, blocul cilindrilor și chiulasa

– încălzirea accelerată a motorului la pornire, care depinde de cantitatea de lichid din sistem

– puteri litrice superioare (5 – 10 %)

– solicitări termice mai reduse ale pieselor, cu condișia ca sistemul de răcire să asigure temperaturi aprox. 85 – 90 0C

Fig. 3.3. Ventilatorul electric de la sistemul de răcireal

motorului de autoturime

Sistemul de răcire cu lichid al motorului realizează două lucruri majore:  de la piesele solicitate termic și  în atmosferă, adică o risipire a energiei dezvoltate de motorina aprinsă în cilindru.

Fig. 3.4. Legături, racorduri și coliere în zona termostatului

   În cazul în care termostatul se blochează pe poziția închis, motorul poate suferi defecte majore și ireversibile. Creșterea peste limită a temperaturii poate conduce la topirea unor componente, la reducere capacității de lubrifiere a uleiului și la fierberea lichidului de răcire.   

Fig. 3.5. Ventilator de răcire motor din tema de

Proiect de Diplomă, văzut din spate

  3.3. Radiatorul este componenta sistemului de răcire care permite scăderea temperaturii lichidului de răcire prin disiparea căldurii către mediul exterior. Radiatorul este prevăzut cu o serie de lamele profilate sudate între ele. Aceste lamele preiau căldura din lichidul de răcire și au rolul de a extinde suprafața de contact cu aerul pentru o disipare mai eficientă a căldurii.

Fig. 3.6. La motorul de autoturime spațiile prin care trece lichidul de

răcire, se vede în blocul cilindrilor și în chiulasă

Fig. 3.7. La motorul de autoturime, pompa de lichid, precum și racordurile

din cauciuc pânzat, sunt înghesiute

Fig. 3.8. La motorul de autoturime, antrenarea pompei de lichid, a alternatorului, al pompei de climatronic, al pompei de injecție, sunt în spații mici

Fig. 3.9. Radiatorul livrat de firme constructoare,

are câteva dimensiuni importante

Fig. 3.10. Componentele de montaj și întreținere

al radiatorului de răcire lichid

Fig. 3.11. Subansamblul pompei cu palete curbe

de vehiculare lichid de răcire, adoptat pentru Proiectul de Diplomă

Fig. 3.12. Radiatorul aqdoptat pentru intalația de răcire

motorul din tema de Proiect de Diplomă

Fig. 3.13. Pe axul ventilatorului este dispusă

pompa de vehiculare ulei pentru răcire

Fig. 3.14. Radiator pentru răcirea unui motor de mici

dimensiuni, format din trei secții

Fig. 3.15. În vasul de expansiune se înlocuiește

periodic lichidul de răcire

Fig. 3.16. Radiatoare de răcire uleiul din motor

Fig. 3.17. Vasul de expansiune trebuie să aibă inscripționate nivelurile

min și max pentru lichidul de răcire

Fig. 3.18. Garnitura de etanșare a pompei de licgid,

se țnlocuiește dacă se scurge lichid

Fig. 3.19. Piesele de racord se construiesc din mase plastice, care în timp

se pot produce crăpături, se vor înlocui

3.4. Pompa de lichid

În interiorul cilindrului termostatului cu tijă, se află o substanță pe bază de ceară. Odată cu creșterea temperaturii lichidului de răcire ceara se topește, își mărește volumul și apasă pe un piston, de care sunt atașate cele două supape – de recirculare și către radiator. Dacă temperatura lichidului scade, ceara se solidifică, volumul se reduce și arcul elicoidal aduce cele două supape în poziția inițială.  Când temperatura lichidului de răcire ajunge la 85 °C termostatul începe să se deschidă permițând lichidului de răcire să circule prin radiator.

Deschiderea completă a termostatului se realizează la aproximativ 92 °C. În acest caz tot lichidul de răcire trece prin radiator. Poziția termostatului se stabilizează la temperaturi de 85 – 90 °C, unde rămâne parțial deschis, doar o parte a lichidului de răcire fiind trecut prin radiator. În acest mod se asigură menținerea temperaturii motorului în zona optimă de funcționare. La pornirea motorului pompa de apă pune în mișcare lichidul de răcire care circula în circuitul format între blocul motor și radiatorul de încălzire a habitaclului. După ce motorul a atins temperatura nominală de funcționare (85 – 90 °C), termostatul (4) se deschide și permite lichidului să treacă prin radiatorul unde se disipă căldura. Fluxul de aer ce trece prin radiator poate fi natural, datorită mișcării automobilului, sau forțat, cu ajutorul ventilatorului acționat electric. Temperatura lichidului de răcire scade în radiator datorită schimbului de căldură cu mediul. După răcire, lichidul este reintrodus în motor, cu ajutorul pompei de lichid.

3.5. Racorduri și furtune

Fig. 3.20. Pe acest racord este montat și un senzor de

temperatură pentru calculatorul de bord

Fig. 3.21. Racord, care are o ieșire arbore rotativ, a cărei

etanșare cu simering se verifică periodic

Fig. 3.22. Traseul lichidului în chiulasă și în blocul motor

și garnitura chiulasei se verifică periodic

Fig. 3.23. La ateliere speciale se verifică sistemul de răcire prin aplicarea

unei suprapresiuni în traseul lichidului

Fig. 3.24. Garnitura pompei de lichid, poate ceda

lăsând să se piardă lichid de răcire

Fig. 3.25. Garnitura pompei de lichid, se înlocuiește

numai cu una originală

Fig. 3.26. Starea rotorului se deteriorează în timp, de aceea se

sablează pentru a se putea folosi din nou

Fig. 3.27.Dacă corpul pompei de lichid este deformată,

se corectează prin frezare sau se înlocuiește

Fig. 3.28. Fiecare model de pompă de lichid, are garnituri

proprii, care trebuie înlocuite periodic

Fig. 3.29. În acestă schemă a sistemului de răcire, se pot observa,

câte racorduri și trasee ale lichidului sunt necesare

Fig. 3.30. Un sistem de răcire al unui motor cu ardere înternă MAC, are multe

componente, care trebuiesc verificate periodic

Fig. 3.31. Piese de schimb livrate de firme specializate

pentru sisteme de răcire

3.6. Ventilatorul

Fig. 3.32. Tipuri de ventilatoare de răcire a radiatorului cu lichid

TABEL 3.1, Valori practice pentru calculul ventilatorului de răcire foțată

Temperatura optimă (nominală) de funcționare a motorului se situează într-o plajă foarte strânsă, de aproximativ 85 – 90 °C. În jurul acestor temperaturi funcționarea motorului este optimă, consumul de combustibil și performanțele dinamice fiind nominale.

Fig. 3. 33. Componentele sistemului de răcire cu aer a motorului unui autovehicul

Fig. 3.34. Un sistem de răcire cu două radiatoare

3.7. Termostatul

Verificarea stării de funcționare a unui termostat se face relativ simplu. După ce se demontează, termostatul se introduce în apă la temperatura ambiantă (aprox. 25 °C). La acestă temperatură termostatul trebuie să fie complet închis. Apoi se încălzește apa până atinge temperatura de 95 – 98 °C. Termostatul introdus în apa încălzită trebuie să se deschidă complet într-un timp relativ scurt. În caz contrar, termostatul este defect și trebuie înlocuit.

Fig. 3.35. Termostat modern

 La pornirea motorului pompa de apă (2) pune în mișcare lichidul de răcire care circula în circuitul format între blocul motor (7) și radiatorul de încălzire a habitacului.

Fig. 3.36. Componente termostat motor termic

1. supapă (către radiator), 2. cilindru cu ceară, 3. supapă recirculare (retur în pompă)

4. arc elicoidal, 5. suprafață de etanșare

 Când temperatura lichidului de răcire (motorului) ajunge la 85 °C termostatul începe să se deschidă permițând lichidului de răcire să circule prin radiator. Deschiderea completă a termostatului se realizează la aproximativ 92 °C. În acest caz tot lichidul de răcire trece prin radiator. Poziția termostatului se stabilizează la temperaturi de 85 – 90 °C, unde rămâne parțial deschis, doar o parte a lichidului de răcire fiind trecut prin radiator. În acest mod se asigură menținerea temperaturii motorului în zona optimă de funcționare.

Fig. 3.37. Termostat defect (corodat)

După ce motorul a atins temperatura nominală de funcționare (85 – 90 °C), termostatul (4) se deschide și permite lichidului să treacă prin radiatorul (1) unde se disipă căldura. Fluxul de aer (8) ce trece prin radiator poate fi natural, datorită mișcării automobilului, sau forțat, cu ajutorul ventilatorului acționat electric (3). Temperatura lichidului de răcire scade în radiator datorită schimbului de căldură cu mediul. După răcire, lichidul este reintrodus în motor, cu ajutorul pompei de apă.

Fig. 3.38. Modul de funcționare al termostatului

A – racord de recirculare (către pompă), B – racord de la motor, C – racord către radiator

Termostatul este parcurs tot timpul de lichidul de răcire al motorului. Datorită acestui fapt, după o funcționare îndelungată combinată cu utilizarea unui lichid de răcire degradat, termostatul se poate coroda și se poate bloca. În funcție de poziția în care s-a blocat termostatul, simptomele motorului sunt diferite:

TABEL 3.2.

    În cazul în care termostatul se blochează pe poziția închis, motorul poate suferi defecte majore și ireversibile. Creșterea peste limită a temperaturii poate conduce la topirea unor componente, la reducere capacității de lubrifiere a uleiului și la fierberea lichidului de răcire.

.

Fig. 3.39. Martor luminos din bordul automobilului

pentru supraîncălzirea motorului

    Din aceste motive automobilele sunt echipate cu martori luminoși care avertizează conducătorul auto în cazul în care temperatura motorului trece peste a anumită valoare maximă (95 – 100 °C).

     Verificarea stării de funcționare a unui termostat se face relativ simplu. După ce se demontează, termostatul se introduce în apă la temperatura ambiantă (aprox. 25 °C). La acestă temperatură termostatul trebuie să fie complet închis. Apoi se încălzește apa până atinge temperatura de 95 – 98 °C. Termostatul introdus în apa încălzită trebuie să se deschidă complet într-un timp relativ scurt. În caz contrar, termostatul este defect și trebuie înlocuit.

     Radiatorul este componenta sistemului de răcire care permite scăderea temperaturii lichidului de răcire prin disiparea căldurii către mediul exterior. Radiatorul este prevăzut cu o serie de lamele profilate sudate între ele.

Aceste lamele preiau căldura din lichidul de răcire și au rolul de a extinde suprafața de contact cu aerul pentru o disipare mai eficientă a căldurii.

Fig. 3.40 . Radiator răcire rmotor termic

    Radiatoarele moderne sunt prevăzut cu un racord de intrare (în partea superioară), un racord de ieșire (în partea inferioară) și un orificiu pentru eliminarea lichidului de răcire. Este important ca suprafața radiatorului să nu prezinte deformații majore, în caz contrar eficiența acestuia va fi mai redusă datorită unei suprafețe de contact cu aerul mai mică.

    În vecinătatea radiatorului de răcire a motorului, în funcție de automobil mai sunt amplasate: radiatorul de răcire a aerului comprimat (intercooler), radiator de răcire a uleiului motorului, radiator de răcire a uleiului transmisiei automate, condensatorul instalației de aer condiționat.

Fig. 3.41. Radiator motor plus radiator ulei motor

    Pompa de lichid are rolul de a recircula lichidul de răcire în instalației pentru a face permite transportul continuu al călduri de la motor la radiator.

Fig. 3.42. Pompă de apă mecanică

     Pompa de lichid are construcție formată din cmponentele, fiind constituită dintr-o carcasă, un rotor cu palete și o rolă de antrenare. Acționare pompei de apă se face direct de la arborele cotit prin antrenarea cu o curea dințată sau trapezoidală.

    În cazul pompelor de lichid antrenate de motorul termic, debitul lichidului de răcire depinde de turația motorului. La turații scăzute ale motorului și sarcini ridicate, debitul unei pompe mecanice poate fi insuficient pentru a permite răcirea eficientă a motorului. Din acest motiv motoarele cu performanțe dinamice ridicate pot fi echipate cu pompe de apă acționate de motoare electrice.

Fig. 3.43. Pompă de lichid de răcire electrică

    Acționarea electrică a pompei de lichid conferă flexibilitate în ceea ce privește regimul termic al motorului, debitul lichidului de răcire fiind independent de turația motorului termic.

    Combinarea controlului electronic al pompei de apă, acționată de către calculatorul de injecție, cu un management termic avansat al motorului, poate conduce la scăderea consumului de combustibil cu aproximativ 3% și îmbunătățirea confortului pasagerilor printr-o mai bună gestiune a sistemului de încălzire.

   3.8. Vasul de expansiune al sistemului de răcire are rolul de a compensa variațiile de volum ale lichidului de răcire datorită variației temperaturii. Vasul de expansiune se montează mai sus decât radiatorul pentru a permite returul lichidului din vas în instalația de răcire. Prin vasul de expansiune lichidul de răcire circulă continuu și se transportă vaporii de apă și eventualele bule de aer.

Fig. 3.44. Vas de expansiune al unui sistem de răcire motor termic

    Volumul de lichid din vasul de expansiune trebuie să fie între limitele specificate de constructor. Dacă nivelul de lichid este insuficient, în circuit poate pătrunde aerul, eficiența răcirii motorului fiind afectată. De asemenea, dacă nivelul de lichid este peste limita maximă (la temperatura ambiantă, 25 °C), când temperatura lichidului ajunge la o valoare ridicată, volumul poate crește peste limita admisă ceea ce conduce la creșterea peste limită a presiunii și chiar la scăpări de lichid de răcire.

BIBLIOGRAFIE

[1]. Abăinntăcei, D.,– Fabricarea motoarelor pentru autovehicule, Univ. din Brașov, 1987.

[2] Grunwald, B. – Teoria, calculul și construcția motoarelor pentru autovehicule rutiere, Ed.Did. și Pedagogică, București, 1988.

[3]. Marincaș, D., Abăinntăcei, D. – Fabricarea și repararea autovehiculelor rutiere, Bucureștu, Ed. Did. și Pedagogică, 1982.

[4]. Rădulescu, R. ș.a. – Fabricarea pieselor auto și măsurări mecanice,Ed. Did. și Pedagogică, 1983.

[5]. Picoș, C. ș.a. – Proiectarea tehnologiilor de prelucrare prin așchiere, Vol. I și II, Ed. Universitas, Chișinău, 1992

[6]. Soare, I. ș.a. – Tehnologia reparării automobilelor, Univ. din Brașov, 1974.

[7]. Abăinntăcei, D., Soare, I. ș.a. – Fabricarea și repararea autovehiculelor, Univ. din Brașov, 1987.

www/ Automobile Diesel Volkswagen și Skoda cu P = 120 [kW]

www/ Sisteme de alimentare la automobileMAC, Volkswagen și Skoda cu Pn = 50 [kW]

BIBLIOGRAFIE

[1]. Abăinntăcei, D.,– Fabricarea motoarelor pentru autovehicule, Univ. din Brașov, 1987.

[2] Grunwald, B. – Teoria, calculul și construcția motoarelor pentru autovehicule rutiere, Ed.Did. și Pedagogică, București, 1988.

[3]. Marincaș, D., Abăinntăcei, D. – Fabricarea și repararea autovehiculelor rutiere, Bucureștu, Ed. Did. și Pedagogică, 1982.

[4]. Rădulescu, R. ș.a. – Fabricarea pieselor auto și măsurări mecanice,Ed. Did. și Pedagogică, 1983.

[5]. Picoș, C. ș.a. – Proiectarea tehnologiilor de prelucrare prin așchiere, Vol. I și II, Ed. Universitas, Chișinău, 1992

[6]. Soare, I. ș.a. – Tehnologia reparării automobilelor, Univ. din Brașov, 1974.

[7]. Abăinntăcei, D., Soare, I. ș.a. – Fabricarea și repararea autovehiculelor, Univ. din Brașov, 1987.

www/ Automobile Diesel Volkswagen și Skoda cu P = 120 [kW]

www/ Sisteme de alimentare la automobileMAC, Volkswagen și Skoda cu Pn = 50 [kW]