Motivația, obiectivele, importanța, actualitatea situației privind emisiile poluante ale motoarelor cu ardere internă…pag. 3 [305266]

[anonimizat], importanța, actualitatea situației privind emisiile poluante ale motoarelor cu ardere internă………………………………pag. 3

STADIUL ACTUAL AL CUNOAȘTERII ÎN DOMENIUL EMISIILOR POLUANTE ALE MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ

Economia de combustibil………………………………………………….pag. 6

Cerințe pentru limitarea noxelor. Toxicitatea substanțelor poluante….pag. 19

Geneza noxelor la motoare cu aprindere prin scânteie………………pag. 11

Geneza noxelor la motoare cu aprindere prin comprimare…………pag. 13

Metode de reducere a toxicității la M.A.C…………………………..pag. 14

Poluarea fonică……………………………………………………………..pag. 16

Concept constructive actuale de motoare cu ardere internă mai puțin poluante………………………………………………………….………….pag. 20

Motorul Wankel………………………………………………………………………pag. 20

Sistemul de control complet variabil al supapelor MultiAir…………..pag. 22

Aprindere omogenă cu încărcare prin compresie HCCI………………..pag. 25

Supraalimentarea motoarelor cu ardere internă…………………………pag. 27

Principii de realizare a supraalimentării………..…………….….….pag. 27

Diagrama indicată și fazele optime de distribuție la motorul supraalimentat………………………………………………………….pag. 32

[anonimizat]………………………………………………..………….….pag. 35

Sistemele hibride de propulsie………………………………………….…pag. 36

Propulsia hibridă a autovehiculelor……………..………………..…pag. 38

Arhitectura sistemelor hibride de propulsie a autovehiculelor……..pag. 40

Versiunea românească a [anonimizat]……….pag. 43

Soluțiile existente la ora actual………………………………………pag. 44

Parametrii sistemelor hibride……………………………………….pag. 44

Funcționarea motoarelor cu ardere internă la regimuri tranzitorii…….pag. 46

Cicluri similare de lucru…………………………………………….pag. 48

Regimul de accelerare a motorului…………………………………pag. 50

Influența avansului la injecție………………………………………pag. 52

Regimul de pornire a motorului cu ardere internă………………….pag. 54

CONTRIBUȚII PROPRII

Analiza evoluției emisiilor poluante și a conceptelor constructive ale motoarelor cu ardere internă……………………………………..……….pag. 56

Norme europene de poluare………………………………………….pag. 57

Standard europene de emisii pentru motoare Diesel………..……….pag. 59

Evoluția standardelor de emisii diferențiată de poluanți…………….pag. 61

Evoluția conceptelor constructive de motoare cu ardere

internă………………………………………………………………………………………..pag. 62

Studii privind analizorul de gaze și efectuarea practică de măsurători la un atelier service autorizat în efectuarea inspecției tehnice periodice ale autovehiculelor……………………………………………………..………pag. 71

Probleme legate de poluarea automobilelor……………….……..….pag.71

[anonimizat]……………………………………………….…………………..pag. 74

[anonimizat], Euro-Gas 8020……..…….pag. 75

[anonimizat], Smoke Module 9010…….…pag. 79

Viitorul motorului cu ardere internă în propulsia autovehiculelor…….pag. 82

Hidrogenul, combustibil pentru motoarele viitorului………..……..pag. 82

Viitorul sistemelor de injecție……………………………………………………pag. 84

Primele stații de hidrogen în Norvegia……………………………………….pag. 86

Factori de emisie și calcule pentru aprecierea noxelor în traficul rutier.…………………………………………………………………………………………pag. 87

Metodologia Corinair……………………………………………….pag. 87

Date concrete măsurate la stație I.T.P. pentru următoarele tipuri de motoare……………………………………………………………………………………..pag. 92

CONCLUZII

POST-SCRIPTUM

BIBLIOGRAFIE

INTRODUCERE

MOTIVAȚIA, OBIECTIVELE, IMPORTANȚA ȘI ACTUALITATEA SITUAȚIEI PRIVIND EMISIILE POLUANTE ALE MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ

Automobilul constituie una din principalele surse de poluare ale mediului înconjurător, contribuția la poluarea globală fiind cuprinsă între 20 și 45% în țările industrializate. 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 rotație uniformă, obținută de obicei la arborele cotit.Căldura introdusă în ciclul care se efectuează în cilindrii motorului se obține prin arderea combustibilului, de obicei 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 amestec cu aerul se numește amestec carburant. Arderea poate fi inițiată prin punerea în contact direct a amestecului carburant cu o sursă de căldură sau se poate produce aproape instantaneu în toată masa amestecului caz în care se numește detonație și are un caracter exploziv.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 combustibilului 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 în aproximativ 10 metri cubi de aer.

În aceste condiții se impune ca emisiile poluante ale autovehiculelor să fie reglementate prin norme naționale și internaționale.

Prima reglementare a apărut în legea din 3 februarie 1910 din Germania care stipula că vehiculele trebuie să fie sigure și să fie construite în așa fel încât să nu provoace nici o daună publicului prin fum sau miros.

În Europa, în anul 1961 un comitet franco-german a luat în studiu posibilitățile de reducere a emisiilor de CO și HC nearse. În Franța emisiile de fum au fost reglementate în 1963, emisiile de gaze de carter în 1964, emisiile de CO₂ la relanti în 1969.

Automobilele produc anumite efecte nocive direct sau indirect asupra omului, cu multiplele evenimente nedorite, de la accidentele care provoacă morți, răniți, invalizi, la afecțiuni mai mult sau mai puțin grave- surzenie, intoxicații, maladii pulmonare, nervoase, cardiovasculare, boala canceroasă determinată de poluarea ternică a atmosferei ca și de poluarea sonoră produse de automobil. Mediul însuși, prin substanțele nocive emise de motorul automobilului este supus degradării, cu consecințe importante pentru generația de azi și generațiile viitoare. Automobilul pare să atenteze la epuizarea rezervelor de țiței ale planetei, dăunează vegetației, degradează operele de artă, construcțiile. Prin emisiunea de bioxid de carbon (concentrația de CO₂ în atmosferă a crescut, datorită arderii, de la 290 cm³/m³ în anul 1900 la 322 cm³/m³ în anul 1970 și se estimează să ajungă la 368 cm³/m³) s-ar putea produce o schimbare a climei, cu creșterea temperaturii aerului atmosferic-efectul de seră. Se vor topi ghețurile eterne și icebergurile, iar unii au și văzut continentul european pe jumătate înecat în apă.

Un sondaj făcut în toamna anului 1986, cu prilejul celui de-al 73-lea salon al automobilului de la Paris arată o schimbare de mentalitate a publicului față de performanțele automobilului. La întrebarea „când cumpărați un automobil, care sunt, în afara prețului, trei caracteristici care contează cel mai mult?”, performanțele supuse atenției s-au ordonat în raport cu răspunsurile după cum urmează: 1) consumul de combustibil (68%); 2) confortul și silențiozitatea (52%); 3)durata de viață (47%); 4) țara producătoare (21%); 5) frumusețea liniei (20%); 6) prețul posibil de revânzare (16%); 7) puterea (13%); 8) viteza (4%). S-au evidențiat diferențe sensibile pe categorii de indivizi. Femeile (74%, față de 61% bărbați) și tinerii între 18 și 24 ani (71%) au accentuat prima performanță. Pentru ambele categorii menționate puterea și viteza automobilului au rămas pe ultimele locuri ( numai 2% dintre femei și 7% dintre tineri au evidențiat viteza ca o caracteristică prioritară).

S-a calculat că automobilele introduc în atmosferă aproximativ 4 tone CO₂ – pe an și km². Din aproximativ cele 1000 de substanțe distincte existente în gazele de evacuare, din cauza efectului nociv dovedit, prin reglementări legislative s-au limitat următoarele: hidrocarburile, monoxidul de carbon, oxizii de azot, fumul, ca măsură a efectului vizibil produs de gazele arse. Structura noxelor înregistrate la arderea unui kilogram de combustibil motorină și benzină este prezentat în tabelul 1.

Tabelul 1

STADIUL ACTUAL AL CUNOAȘTERII ÎN DOMENIUL EMISIILOR POLUANTE ALE MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ

ECONOMIA DE COMBUSTIBIL

Folosirea rațională a combustibililor și a energiei reprezintă un obiectiv prioritar al cercetării științifice și a dezvoltării economiei țărilor noastre.

Ținând seama de rezervele limitate de combustibili convenționali pentru autovehicule și având în vedere consumurile rapid crescătoare de astfel de purtători de energie în condițiile unor ritmuri ridicate de dezvoltare a activităților economice și sociale, cercetarea științifică trebuie să rezolve unele probleme fundamentale la nivel macroeconomic sau pe ramuri cum ar fi:

optimizarea consumului general de energie pe locuitor și de combustibili petrolier în special să nu conducă la risipă, dar nici să nu frâneze progresul economico-social și creșterea calității vieții;

analiza avantajelor și dezavantajelor diferitelor mijloace de obținere și furnizare a energiei pentru nevoile industriei, transporturilor, pentru încălzit și iluminat și alegerea unor soluții având în vedere resursele disponibile;

optimizarea distribuției sistemelor de transport individual și în comun din punctul de vedere al duratei deplasărilor, confortului, siuguranței, protecției mediului înconjurător și al asigurării rezervelor de creștere a mobilității populației și de circulație a mărfurilor;

să se cerceteze posibilitățile și eficiența utilizării combustibililor neconvenționali în exclusivitate sau ca adaosuri de combustibilii petrolier convenționali;

cercetarea posibilităților de extindere a tracțiunii electrice la unele activități de transport, sau utilizarea tracțiunii combinate prin propulsie cu motoare Diesel pentru manevrele din punctele de descărcare-încărcare și prin propulsi electrică pe traseele cu linii de alimentare, punându-se economisi importante cantități de combustibil petrolier lichizi.

La motoarele actuale, cu toate progresele realizate, o proporție relativ modestă din energia eliberată de combustibil în cilindrul motorului se livrează sub formă de energie mecanică utilă pentru propulsie sau tracțiune.

Pierderile cu adevărat proprii motorului în structura actuală sunt cele datorate frecării la piesele aflate în mișcare, energiei consumate pentru antrenarea echipamentelor auxiliare, scăderea randamentului la unele regimuri de funcționare datorită înrăutățirii schimbului de gaze, formării amestecului și arderii, necorelării condițiilor de răcire și de ungere cu regimuri de sarcină și turație sau cu caracteristicile mediului înconjurător. De asemenea trebuie avut în vedere și rezervele de creștere a randamentului la motoarele realizate în structura actuală prin supraalimentare.

Constituie o sursă importantă de pierderi și energia disipată prin bloc la elementele de suspensie ale motorului pe șasiul vehiculului, ca urmare a vibrațiilor produse de dezechilibrul forțelor și momentelor forțelor de inerție ale echipamentelor mobile ale motorului și de vibrațiile gazelor din cilindru în timpul arderii.

Energia mecanică furnizată de motorul transmisiei autovehiculului este utilizată atât pentru învingerea rezistențelor la înaintare ale acestuia cât și pentru acoperirea unor pierderi inerente din transmisia și sistemul de rulare al autovehiculului. Prin urmare în activitatea de concepție se abordează și problemele reducerii energiei necesare pentru învingerea rezistențelor la înaintare ale autovehiculelor, respectiv reducerea pierderilor din transmisie, din sistemul de rulare și cele provocate de direcții, pierderilor de energie prin vibrații disipate în elemnetele suspensiei.

La M.A.S se apelează la următoarele mijloace de intervenție asupra formării amestecului și arderii care asigură scăderea concentrației de CO și CH și reducerea consumului de combustibil:

se intensifică turnbionarea amestecului în camera de ardere și se mărește durata și puterea scânteii electrice pentru lărgirea domeniilor regimurilor de funcționare a motorului cu amestecuri sărace;

mărește temperatura pereților camerei de ardere și se micșorează suprafața acesteia pentru a micșora volumul de amestec din straturile în care se stinge flacăra pe pereți și, ca urmare, să se reducă emisiile de hidrocarburi.

Reducerea consumului, diminuarea toxicității gazelor de evacuare și a gradului de fum la M.A.C. se realizează intervenind asupra proceselor de formare a amestecului și de ardere. Reducerea emisiilor de oxizi de azot și a gradului de fum se realizează prin îmbunătățirea pulverizării combustibilului, perfecționarea formării amestecului și a arderii. Au anumite perspective aplicarea injecției în trepte a combustibililor, reciclarea gazelor arse și utilizarea aditivilor antifum. De asemenea, se apelează la limitarea unghiului de avans al injecției.

O importanță hotărâtoare pentru scăderea emisiilor de oxizi de azot o are scurtarea perioadei de întârziere la autoaprindere a combustibilului, prin aceasta micșorându-se viteza de creștere a presiunii, viteza de degajare a căldurii la începutul arderii și ca urmare, și temperatura maximă a gazelor în zona de ardere.

Micșorarea unghiului de avans la injecție conduce de asemenea, la scăderea temperaturii maxime și la reducerea emisiilor de oxizi de azot, dar micșorarea avansului la injecție poate mării consumul de combustibil și gradul de fum printr-o ardere incompletă.

Scăderea duratei întârzierii la autoaprindere se realizează și în cazul injecției în trepte și aceasta poate fi privită ca una din metodele cele mai eficiente de diminuare a emisiilor de oxizi de azot și a gradului de fum fără înrăutățirea economicității.

Pentru îmbunătățirea pulverizării combustibilului trebuie să se mărească presiunea de injecție, asigurându-se în acest fel micșorarea gradului de fum și a consumului de combustibil, mai ales la turațiile mici ale motorului.

O micșorare a gradului de fum din gazele de evacuare se realizează cu ajutorul unor aditivi organometalici care conțin bariu de magneziu. O mare parte din bariu se combină cu sulful conținut de combustibil și se precipită cu gazele de evacuare în atmosferă sub formă de sulfat de bariu care nu este dăunător.

CERINȚE PENTRU LIMITAREA NOXELOR. TOXICITATEA SUBSTANȚELOR POLUANTE

Noxele care se regăsesc în atmosferă și care sunt o consecință a funcționării motoarelor cu ardere internă pot fi structurate în două categorii principale:

substanțe poluante primare, din care fac parte: oxidul de carbon, hidrocarburile, oxizii de azot, oxizii sulfului, bioxidul de carbon și particulele de carbon și hidrogen sau de plumb;

substanțe poluante secundare din care face parte smogul fotochimic, cunoscut și sub denumirea de smog albicios sau smog californian.

Smogul fotochimic este caracteristic zonelor cu un grad mare de motorizare și se bucură de o radiație solară intensă.

Formarea smogului fotochimic se poate explica printr-o suită de 13 ecuații chimice înlănțuite. Substanțele ce au o contribuție decisivă la apariția smogului fotochimic sunt hidrocarburile și oxizii de azot. Smogul fotochimic este format din trei componente: ozonul O₃ , aldehidele RCHO și peroxinitratul acil RCO₃NO₂.

Geneza noxelor la motoare cu aprindere prin scânteie

Originea oxidului de carbon.

Oxidul de carbon constituie una din principalele noxe ale motoarelor cu aprindere prin scânteie. Apariția lui în gazele de evacuare și de carter este cauzată de:

arderea incompletă, datorită oxigenului insuficient din camera de ardere, confirmă creșterea concentrației de CO în gazele de evacuare

disocierea bioxidului de carbon, la depășirea unui anumit prag de temperatură.

Oxidul de carbon este un gaz incolor și inodor, de aceea el poate fi detectat numai cu aparatură specială. Masa unui kmol de CO este de 28 kg, iar a unui kmol de aer este de 28,9 kg; datorită acestui lucru oxidul de carbon are un coeficient de difuziune foarte mare în aer.

Oxidul de carbon poate fi neutralizat în prezența razelor ultraviolete și a apei:

CO+H₂O→H-COOH

Influența negativă a oxidului de carbon aupra organismului uman se poate ilustra prin următoarea constatare: 50 ppm de CO modifică rezistența la monotonie, acuitatea vederii și provoacă creșterea frecvenței apariției infarctului. La nivelul țesuturilor, CO se combină cu hemoglobina din sânge, formând un compus foarte stabil carboxihemoglobina, blocând transportul oxigenului; dacă în sânge se află 0,1% CO, jumătate din hemoglobina va fi blocată.

Originea hidrocarburilor din gazele de evacuare.

Existența hidrocarburilor din gazele de evacuare este o consecință directă a arderii incomplete a amestecului carburant în cilindrii motorului. Arderea incompletă a amestecului carburant este determinată de fenomenul de întrerupere a propagării flăcării, deci de „stingerea” reacțiilor de ardere.

Cauzele care provoacă întreruperea propagării flăcării sunt multiple:

răcirea locală intensă a amestecului, cunoscută și sub denumirea de stingerea flăcării la pereți;

diluarea excesivă a amestecului cu gaze reziduale;

îmbogățirea excesivă a amestecului;

sărăcirea excesivă a amestecului.

Analiza chimică a gazului de evacuare a arătat că în masa acestora se găsesc hidrocarburi care nu au fost conținute inițial în compoziția combustibilului; formarea de noi hidrocarburi în cilindrii motorului, în special a celor nesaturate, are o mare importanță pentru ca acestea au o reactivitate mai mare la formarea smogului fotochimic.

Influanța hidrocarburilor asupra organismelor vii se manifestă astfel: la concentrații mari de etan și metan ( 35 g/m³) încep să apară turburări de respirație; pentanul și hexanul în concentrații de 45 g/m³ provoacă narcoza; hexanul în concentrație de 141 g/m³ determină moartea animalelor mici; se pare că unele hidrocarburi sunt cancerigene.

Originea oxizilor de azot.

Azotul poate avea cu oxigenul următoarele combinații posibile: protoxidul de azot N₂O; oxidul de azot NO; bioxidul de azot NO₂; trioxidul de azot N₂O₃; tetraoxidul de azot N₂O₄; pentaoxidul de azot N₂O₅. În gazele de evacuare se regăsesc cu precădere doar oxidul de azot NO și bioxidul de azot NO₂, care se notează cu NOx.

Bioxidul de azot N0₂ este un gaz roșiatic și foarte toxic, el este de circa 4 ori mai toxic decât oxidul de carbon; în prezența apei are tendința să se transforme în acid azotic care atacă elementele fine ale plămânilor. Global se apreciază că emisia de oxizi de azot NOx are o toxicitate mult mai mare decât a oxidului de CO; astfel inhalarea a 100 ppm NOx în timp de o oră determină îmbolnăvirea organismului uman, iar 700 ppm NOx inhalate în timp de o oră constituie doză letală.

Originea aldehidelor.

În gazele de evacuare ale motoarelor cu aprindere prin scânteie se găsesc cu precădere aldehida formică HCHO și acroleina C₂H₃CHO; ele sunt produse ale arderii incomplete, formâdu-se la temperaturile joase ale reacțiilor cu flacără rece. Aldehidele conferă gazelor de evacuare un miros specific puțin plăcut, precum și proprietăți iritante.

Originea particulelor.

Particulele solide care se elimină prin gazele de evacuare au surse diferite, cum ar fi: plumbul, fosforul, aditivii organici din benzină și din uleiul mineral etc. Particulele cu dimensiuni de la zeci de microni până la câțiva milimetri. Particulele cu dimensiuni mari conțin de obicei 60-65 % săruri de plumb 30-35 % oxid de fier și 2-3 % carbon. Particulele fine conțin în preponderență carbon.

O atenție deosebită se acordă particulelor de plumb care odată ajunse în organism tulbură funcția hematopoietică; copiii, în special, sunt foarte afectați de emisia de plumb, ei devin sensibili la infecții banale de genul gripei și guturaiului.

Geneza noxelor la motoare cu aprindere prin comprimare

În gazele de evacuare ale motoarelor cu aprindere prin comprimare pot fi identificate următoarele substanțe poluante: hidrocarburi; aldehide; oxid de azot; oxid de carbon; bioxid de sulf; în plus, la M.A.C.-uri apar ca poluanți specifici fumul și mirosul.

Originea fumului la motorul cu aprindere prin comprimare

Fumul care însoțește motorul cu aprindere prin comprimare este de trei feluri: fumul alb (fumul rece); fumul albastru; fumul negru (fumul cald).

Fumul alb

apare la pornirea motorului și la mersul în gol încet când motorul este rece. Fumul alb este construit din picături de combustibil nears sau oxidat parțial, iar în cazul limită, când combustibilul injectat nu se poate autoaprinde, întreaga cantitate de combustibil este evacuată în întregime sub formă de fum alb; diametrul mediu al particulelor din compoziția fumului alb depășește 1 μm.

Fumul albastru

apare la regimuri termice normale de funcționare, în domeniul sarcinilor mici și mijlocii și conține pe lângă combustibil nears și fracțiuni de ulei ars în camera de ardere, ca urmare a unor defecțiuni mecanice. Particulele de fum albastru au dimensiuni medii de cca. 0,5 μm culoarea albastră rezultând din dispersia luminii la lungimi de undă reduse produse de particulele foarte mici.

Fumul negru

se formează în urma reacțiilor de oxidare și de cracare a hidrocarburilor din jetul de combustibil. Cercetările experimentale arată că reacțiile de oxidare sunt mai intense la dozaje mai sărace, iar la dozaje bogate racția de cracare este foarte activă. Se poate aprecia că fumul negru ia naștere în flacără, particulele de fum fiind apoi oxidate în zona de ardere. Cu cât particula de fum este mai mare, cu atât ea se oxidează mai greu.

Originea mirosului. Originea mirosului neplăcut al gazelor de evacuare la M.A.C.-uri este o problemă încă discutată, incomplet elucidată. Dacă inițial se aprecia că aldehidele determină mirosul gazelor de evacuare este dat de oxidarea parțială a motorinei în zonele de amestec sărac, la aceasta adăugându-se și produșii de cracare și compușii organici oxigenați, cu greutăți moleculare mari, care dau senzația de vomă.

Metode de reducere a toxicității la M.A.C.

Tabelul 2

Comparație între motorul Otto și motorul Diesel.

POLUAREA FONICĂ

Zgomotul este un complex de sunete fără un caracter periodic cu insurgență dezagreabilă aleatoare , care afectează starea psihologică și biologică a oamenilor și a altor organisme din natura . Aceste noxe acustice afectează toate colectivitățile umane . Ele sunt prezente mai ales în mediu urban . Transporturile terestre și aeriene, șantierele de construcții și industriale degajează în atmosfera zgomote insuportabile cu o mare variabilitate decibelică. Datorită lor locuitorii orașelor sunt supuși unui stres aproape permanent.

La peste 90 decibeli, oboselii, lipsei de atenție li se adaugă leziuni ale organului auditiv extern (leziuni ale timpanului), crește tensiunea arterială intracraniană, diminuează reflexele, determină tulburări ale sistemului cardiovascular cu instalarea hipertensiunii cronice, tulburări fiziologice ale aparatului digestiv de cele mai multe ori cu apariția ulcerului, tulburări ale glandelor endocrine, se accelerează pulsul și ritmul respirației etc.

Ponderea cea mai mare în zgomotul urban o deține transportul rutier. Creșterea puterii motoarelor cu care se echipează autovehiculele și creșterea vitezei de deplasare a acestora, corelate cu creșterea numărului de autovehicule sunt de natură să complice problema combaterii zgomotului în orașele mari. Principalele surse de zgomote și vibrații la autovehicule sunt motoarele și caroseriile.

Poluarea sonoră sau zgomotul produs de automobile se analizează în funcție de cele trei ipostaze în care omul se poate afla față de acestea:

– ca ocupant, când este expus zgomotului din interiorul automobilului;

– ca pieton, când este supus efectelor acustice ale automobilelor implicate în circulația rutieră;

– ca locuitor sau lucrător în zone apropiate de drumuri sau străzi, aflat sub incidența zgomotului global produs de mijloacele de transport.

Zgomotul motoarelor este determinat în principal de sistemele de admisie și de evacuare. Cele mai zgomotoase sunt motoarele cu răcire cu aer, cele în doi timpi precum și motoarele Diesel. Nivelurile globale maxime ale zgomotelor de motoare sunt de 110…112 dB.

Frecvențele componentelor de nivel ridicat în spectrul de zgomot al motoarelor sunt date de expresiile:

În care: k = 1,2,3,…; n reprezintă turația arborelui cotit al motorului:

i = numărul de cilindrii;

τ = 1- pentru motoare în doi timpi;

τ = 2- pentru motoare în patru timpi.

Cea mai intensă sursă de zgomot la autovehicule o constituie sistemul de evacuare. Distribuția spectrală și nivelul componentelor sale depind de numărul de cilindrii, de numărul de timpi, de cilindree de puterea motorului, de fazele de distribuție a gazelor, de construcția sistemului de evacuare. Pentru reducerea zgomotului în sistemele de evacuare se pot folosi atenuatoare (țevi de eșapament) active, reactive și combinate. Atenuatoarele active se bazează pe principiul absorbției energiei acustice. Atenuatoarele reactive (filtre acustice) conțin în construcția lor rezonatori și camere de detentă.

Nivelul acustic a zgomotului emis de automobil se măsoară în două situații: în mișcare și în staționare. Măsurările se efectuează cu un sonometru de precizie, înainte și după măsurări aparatul se va etalona cu ajutorul unei surse etalon de zgomot ( pistonfon ).

Zona de măsurare va fi amplasată pe un teren degajat în care nivelul acustic produs de surse străine ( zgomotul de fond ), inclusive zgomotul datorat vântului, să fie cu cel puțin 10 dB mai mic decât rezultatul încercărilor. Partea centrală a zonei de măsurare trebuie să fie orizontală și acoperită cu asfalt sau beton. Măsurările nu se vor efectua în condiții meteorologice nefavorabile ( precipitații sau descărcări electrice).

După verificarea reglajelor, se aduce motorul în condițiile normale de lucru stabilite de întreprinderea constructoare. Microfonul sonometrului se așează către orificiul de ieșire al gazelor de eșapament. Turația motorului în timpul măsurării se va stabiliza la 0,75 din turația maximă la motoarele cu aprindere prin scânteie sau la motoarele diesel cu altfel de regulator decât mecanic, sau la turația de reglare de mers în gol când acestea din urmă sunt prevăzute cu regulatoare mecanice. Pentru fiecare punct de măsurare se vor efectua cel puțin trei determinări, reținându-se valoarea cea mai ridicată.

CONCEPTE CONSTRUCTIVE ACTUALE, DE MOTOARE CU ARDERE INTERNĂ MAI PUȚIN POLUANTE

Motorul Wankel

Figura 4.1

Motorul rotativ este, principial, un motor obișnuit, exact ca cel de pe orice mașină, dar construcția și funcționarea lui este complet diferită de cea a motorului cu ardere internă convențional.
Într-un motor cu piston, același volum (cilindrul), face pe rând 4 operații diferite: admisia, compresia, aprinderea si evacuarea. Într-un motor rotativ, toate aceste operații sunt făcute în paralel, fiecare în camera ei, datorită variației de volum a camerei, determinată de rotirea rotorului.
Exact ca un motor cu piston, motorul rotativ folosește puterea dezvoltată de arderea amestecului aer-combustibil. Într-un motor cu piston, presiunea dezvoltată de arderea combustibilului, forțează mișcarea oscilatorie a pistonului, care este transformată în mișcare de rotație de sistemul bielă-manivelă compus din bielele pistoanelor și manivelele arborelui cotit.

La motorul rotativ, presiunea de combustie, este dezvoltată între cameră, între rotor și peretele cilindrului, determinând rotirea acestuia. Rotorul urmează o cale ce seamănă cu ceva creat cu un spirograf. Această traiectorie îi permite rotorului să mențină un contact permanent cu pereții cilindrului, creând 3 camere separate, al căror volum se modifică în timpul unei rotații complete a motorului. Această modificare de volum, aduce aer și combustibil în motor, îl comprimă, utilizează energia gazelor și în final le evacuează. Motorul rotativ, are de asemenea, exact ca un motor cu piston, nevoie de un sistem de alimentare și de unul de aprindere.

Motorul rotativ a fost inventat de Dr. Felix Wankel în 1924, primul brevet fiind obținut în 1929 (DRP 507 584). Din acest motiv, acest motor mai e numit și Motor Wankel sau Motor Rotativ Wankel.

Așa, cum se poate observa și în figură, rotorul, are 3 fețe convexe, fiecare din ele comportându-se ca un piston. Fiecare față a rotorului, are o adâncitură pentru a mări "cilindreea" motorului, permițând mai mult spațiu pentru amestecul aer-combustibil.

La “vârful” (marginea) fiecărei fețe, o plăcuță de metal izolează camerele formate de rotor între ele. Această plăcuță poate fi considerată a fi corespondentul segmenților de la motorul cu piston. De asemenea există inele de oțel de fiecare parte a rotorului, pentru a etanșa extremitățile camerei de ardere.

Rotorul are la interior o parte dințată care angrenează cu dinții de pe arborele fixat în cilindru și determină traiectoria și direcția rotorului. La trei rotații ale arborelui de ieșire, rotorul se rotește o singura dată.

Forma cilindrului e oarecum ovală (de fapt este epitrochoid). Această formă a fost proiectată astfel încât cele 3 “vârfuri” ale rotorului să fie în contact permanent cu cilindrul formând cele 3 camere etanșe ale motorului. Arborele de ieșire are camele dispuse excentric.

Arborele de ieșire e prevăzut cu came excentrice față de axa lui. Fiecare rotor se așează pe una din aceste came. Camele acționează asemănător cu arborele cotit al unui motor cu piston. Rotorul învârtindu-se în carcasa lui, apasă pe aceste came. Cum camele sunt excentrice față de axul de ieșire, forța cu care acționează rotorul asupra camelor creează o forță de rotație în arbore, determinând rotirea acestuia. Arborele are două came dispuse în părți opuse din considerente de echilibraj. Datorită mișcării rotorului (o vom analiza mai detaliat în continuare), întotdeauna se folosesc minim două rotoare pe același arbore. Evident aceste rotoare se vor afla mereu în contrafază pentru a se echilibra reciproc.

În comparație cu motorul cu ardere internă cu piston, avantajele motorului Wankel sunt compactitatea și vibrațiile mai reduse. Dezavantajele acestui motor sunt randamentul mai mic, ceea ce duce la un consum de combustibil mai mare pentru aceeași putere furnizată, emisia sporită de poluați, ceea ce duce la necesitatea instalațiilor de denoxare mai complexe, fabricare și întreținere pretențioase, deci mai scumpe.

Figura 4.2

Ciclul Wankel

Sistemul de control complet variabil al supapelor UniAir numit și MultiAir

Grupul Schaeffler introduce începând cu 2009 în producția de serie primul sistem hidraulic de control complet variabil al supapelor. O componentă esențială a viitoarelor motoare. Dezvoltat în colaborare între Fiat Powerbrain și Grupul Schaeffler, și produs de Schaeffler sistemul de control a supapelor UniAir va intra în producția de serie pe Alfa MiTo 1.4 Multi Air. Compacta Alfa Romeo este primul vehicul al grupului Fiat ce va fi echipat cu noua tehnologie inovativă. Sistemul permite reducerea consumului de carburant și a emisiilor C02 cu până la 25 de procente. De asemenea sunt evidente îmbunătățirile pornirii la rece, comportamentului accelerației și cuplului, în timpul perioadei de încălzire a motorului, de exemplu, emisiile de hidrocarbon (HC) sunt cu până la 40 de procente mai scăzute iar emisiile de oxid de nitrogen (NOx) scad cu până la 60 %. în același timp, UniAir crește plăcerea de a conduce – datorită puterii crescute, cuplului mai mare și răspunsului optimizat al motorului.

Sistemul UniAir vine în primul rând ca răspuns la normele de poluare din ce în ce mai stricte impuse de UE și SUA. Sistemul oferă o opțiune atractivă datorită adaptabilității pe motoarele existente. Fiat a profitat deja de aceasta: Sistemul UniAir este folosit atât pe motoarele mici în doi cilindrii cât și pe cele în patru . Mai mult, pe lângă motoarele pe benzină, sistemul va fi de asemenea disponibil și pe motoarele diesel.

Figura 4.3

Sistemul UniAir este acționat de came, electrohidraulic. Controlul complet variabil al supapelor poate fi folosit atat pe motoarele pe benzină cât și cele diesel, și este posibil datorită sistemului deja existent de recirculare a uleiului. UniAir permite controlul supapelor cu ajutorul software-ului pe toată plaja de turații a motorului pe benzină.

Mai mult, pentru prima oară, UniAir/MultiAir permite nu numai variația deschiderii supapei, ci și numărul de deschideri pe ciluu, în momente diferite.

Benefitiile tehnologiei MultiAir putem însuma beneficiile aduse de această tehnologie după cum urmează:

– Puterea maximă a aescut cu 10% datorită adoptării profilului camei mecanice orientată spre putere;

– Cuplul la turații scăzute a crescut cu 15% datorită etapelor de închidere timpurie a supapelor de admisie, ceea ce maximizează masa de aer cuprinsă în cilindrii;

– Eliminarea pierderilor de pompaj aduce cu sine o reducere de 10% a consumului de carburant și a emisiilor C02, atât pentru motoarele aspirate cât și pentru cele turbo;

– Control optim al supapelor în timpul încălzirii motorului realizat prin redeschiderea supapelor de admisie în timpul evacuării, rezultatul fiind reducerea emisiilor cu până la 40% pentru HC/CO și 60% pentru Nox.

Aprindere omogenă cu încărcare prin compresie HCCI

HCCI, este "termenul" de la care se așteaptă să revoluționeze industria de automobile. HCCI, în mai multe cuvinte înseamnă Homogeneous Charge Compression Ignition (Aprindere Omogenă cu încărcare prin Compresie), tehnologie cu care Bosch încercă să aducă împreună avantajele motoarelor pe benzină cât și a celor pe motorină într-un singur propulsor: emisii și consum scăzut. Toata lumea este de acord că emisiile de gaze poluante și de C02 ale autovehiculelor trebuie reduse în viitorul apropiat. Practic, aceste obiective intră în conflict unul cu celălalt. Dacă unul este redus atunci inevitabil celălalt crește. O dată cu intrarea în vigoare a normelor Euro 5 în 2010, acest conflict nu mai poate fi rezolvat prin simpla creștere a proporției de motoare diesel în circulație.

Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) crește eficiența astfel micșorând emisiile de C02 și de combustibil la motoarele pe benzină. Pe de altă parte, în cazul motoarelor diesel, reduce emisiile brute. Acest nou procedeu de combustie face posibilă încadrarea în limitele impuse de Euro 5, chiar și fără sisteme sofisticate de tratare a gazelor, însă numai atunci când motorul este în sarcină parțială.

Figura 4.4

Consumul și emisiile unui motor sunt influențate direct de procedeul de combustie. Un combustibil ce arde incomplet este evident utilizat necorespunzător, și hidrocarburile nearse sunt evacuate ca poluanți. În injecția directă a benzinei sau a motorinei, combustibilul este atomizat foarte fin pentru a se asigura o combustie totală și cât mai uniformă. Aceasta ar fi o parte a problemei.
Cealaltă ar fi natura combustiei, care de asemenea influențează emisiile de poluanți. Dacă jetul de combustibil arde ca o flacără, oxizii de nitrogen sunt formați în zonele periferice mai fierbinți ale flăcării în timp ce funinginea este formată în părțile cu temperatură mai scăzută ale flăcării. Această combustie neomogenă este cauza problemelor. Astfel, cercetătorii de la Bosch caută metode de a face combustia cât mai omogenă cu putință. O metodă posibilă ar fi: sistemul de injecție care injectează o doză calculată de combustibil în cilindru. Ulterior, combustibilul și aerul au timp să se amestece în camera de combustie, formând un amestec aproape uniform. Apoi, pistonul comprimă acest amestec, făcând ca temperatura și presiunea să crească până în momentul aprinderii, aprindere ce este aproape uniformă – fără flacără, oxizi de nitrogen sau funingine.

Cercetătorii Bosch vor să folosească tehnologia HCCI pentru a înlocui această metodă risipitoare ce combustie. Procesul de combustie ar trebui să se producă cât mai uniform cu putință, în toată camera de ardere. În motoarele 'Viitorului" combustia nu va crea o flacără vizibilă, și va avea loc simultan în toată camera de combustie. Ca rezultat, emisiile de funingine și oxizi de nitrogen vor fi reduse.

În designul motorului cât și în managementul acestuia se așteaptă astfel reducerea emisiilor suficient de mult astfel încât sistemele adiționale de tratare a gazelor să fie foarte economice, printre alte beneficii. Din moment ce filtrele de particule reprezintă echipament standard pe motoarele diesel, metoda de combustie de exemplu, poate fi reglată astfel încât să minimizeze emisiile de oxizii de nitrogen.

SUPRAALIMENTAREA MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ

Principii de realizare a supraalimentării

Prin supraalimentare se înțelege mărirea presiunii încărcăturii proaspete la o valoare ce depășește presiunea mediului ambiant po, pentru a mări densitatea încărcăturii proaspete reținute în cilindrii.

Supraalimentarea se aplică motoarelor în scopul măririi puterii litrice și pentru compensarea pierderii de putere în cazul funcționării motorului la altitudine sau în cazul în care se urmărește recircularea unei părți din gazele de ardere pentru scăderea conținutului de NOx în gazele de evacuare.

Prin mărirea presiunii încărcăturii proaspete la intrarea în cilindrii se realizează creșterea cantității de amestec carburant proaspăt reținut în cilindrii motorului și care determină în fnal sporirea puterii motorului. Pornind de la expresia coeficientului de umplere se poate observa influanța presiunii încărcăturii proaspete asupra cantității încărcăturii proaspete reținute în cilindrul motorului:

Rezultă:

ηv- coeficientul de umplere;

G- cantitatea reală de încărcătură proaspătă reținută în cilindrii motorului;

Go- cantitatea teoretică de încărcătură proaspătă reținută în cilindrii motorului în condițiile în care pierderile gazotermo-dinamice sunt nule.

Dacă se înglobează termenii constanți într-o constantă “k”, se poate scrie:

G=kּps

Relația arată dependența cantității de amestec proaspăt reținute în cilindrii motorului de presiunea cu care se introduce încărcătura proaspătă în cilindrii motorului.

După presiunea de supraalimentare “ps” se disting următoarele tipuri de supraalimentare:

supraalimentarea de joasă presiune: ps= ( 0,12…0,15) MPa, supraalimentare ce se poate aplica la orice motor cu umplere normală fără a-i diminua durabilitatea, realizându-se de regulă, cu ajutorul unui compresor antrenat mecanic de la arborele cotit al motorului;

supraalimentare de presiune medie: ps= (0,15…0,2) MPa. Supraalimentarea de presiune medie determină apariția unor eforturi mărite în organele motorului, de aceea trebuie luate măsuri constructive și tehnologice pentru asigurarea rezistenței necesare. În general, acest tip de supraalimentare se realizează cu ajutorul unor agregate, numite turbocompresoare ( un compresor centrifugal antrenat de o turbină acționată de gaze de evacuare);

supraalimentarea de presiune înaltă: ps= ( 0,2…0,35) MPa, care se caracterizează prin comprimarea încărcăturii proaspete în trepte și răcirea ei intermediară;

de supraalimentarea de foarte înaltă presiune: ps= ( 0,35…0,6) MPa, se utilizează la generatoarele de gaze cu pistoane libere.

După modul cum se realizează, supraalimentarea aceasta poate fi:

supraalimentarea naturală (sau acustică) se realizează fără compresor și are la bază utilizarea fenomenelor dinamice din colectorul de admisie al motorului.

supraalimentarea forțată este procedeul cel mai utilizat și impune prezența compresorului.

Fig. 5.1 Schema de supraalimentare a-compresor mecanic; b-cu turbină de gaze; c-combinată; 1. compresorul; 2. angranajul de antrenare; 3. arborele cotit; 4. turbina.

Supraalimentarea motoarelor se poate realiza cu sau fără utilizarea energiei gazelor de evacuare. Antrenarea compresorului de către arborele cotit al motorului cu ardere internă se utilizează, în general, la motoarele mici. Acest sistem se numește supraalimentare cu compresor antrenat mecanic. Complexitatea mecanismului de antrenare, precum și consumul de lucru mecanic, impune limite în calea utilizării acestei soluții.

Fig. 5.2 Schema (a) și principul de lucru al schimbătorului de unde „Comprex” (b, c): 1-conducta intrare în cilindru a aerului comprimat; 2- conducta admisie aer; 3- conducta admisie gaze de evacuare; 4- conducta ieșire gaze de evacuare; 5- fulie de acționare a rotorului; a, a΄- aer; b,b΄- aer comprimat; c,c΄- debitarea aerului comprimat în cilindri; d,d΄-expulzarea gazelor arse; e,e΄-umplerea canalului rotorului cu aer.

Transformarea energiei cinetice a gazelor de ardere în lucru mecanic de compresiune se realizează prin intermediul agregatului turbocompresor. Supraalimentarea cu ajutorul turbocompresorului nu implică consumarea unei energii suplimentare datorită faptului că energia gazelor de evacuare este suficientă pentru antrenarea turbinei și a compresorului.

De aceea, acest mod de supraalimentare a devenit unul din cele mai utilizate procedee de supraalimentare. Majoritatea motoarelor în patru timpi supraalimentate utilizează pentru supraalimentare turbocompresorul, întrucât ameliorează randamentul motorului.

Turbocompresorul se adaptează automat la debitul și temperatura gazelor de evacuare.

Supraalimentarea motoarelor cu ajutorul turbocompresorului se proate clasifica după anumite criterii: utilizarea energiei gazelor de evacuare, sau construcția agregatelor etc.

1. Clasificarea după modul de utilizare a energiei gazelor de evacuare distinge două variante:

a) utilizarea energiei cinetice a gazelor de ardere, turbina agregatului putând folosi o parte din energia cinetică a gazelor de ardere. În acest caz turbina lucrează cu presiune variabilă în fața ajustajelor fixe și se numește turbină de presiune variabilă;

b) cazul în care gazele evacuate din motor se frânează și turbina lucrează cu presiune constantă.

Sistemul care utilizează energia cinetică a gazelor de evacuare necesită ampalsarea turbinei cât mai aproape de cilindri. La motoarele policilindrice se utilizează mai multe colectoare, fiecare din ele colectând gazele de evacuare de la doi sau trei cilindrii și anume: de la acei cilindii ale căror evacuări se succed cu cel mai mare decalaj. În cazul în care se utilizează turbine de presiune constantă în amontele acesteia se prevede un colector K, în care se creează o contrapresiune la evacuarea din motor prin frânarea gazelor.

2. Clasificarea după scopul urmărit deosebește supraalimentarea pentru restabilirea puterii mororului și supraalimentarea pentru mărirea acestora. Primul caz corespunde, în general, moroarelor care lucrează la altitudine, compresorul având rolul de a restabili densitatea normală a încărcăturii proaspete, iar cel de al doilea caz corespunde situației când supraalimentarea este utilizată pentru mărirea puterii motorului și scăderea consumului specific de combustibil, întrucât scad pierderile mecanice și termice considerate procentual față de căldura dezoltată în cilindrii motorului.

3. Clasificarea din punct de vedere constructiv a supraalimentării cu turbocompresor se face după numărul de trepte folosite, după răcirea aerului admis cât și după tipul constructiv al turbocompresorului. Astfel, comprimarea aerului și destinderea gazelor evacuate se poate realiza într-o treaptă sau mai multe trepte. Aerul admis în cilindru poate fi răcit după ieșirea lui din compresor sau nu, supraalimentarea fiind cu răcirea intermediară a aerului sau fără răcire.

La agregatele de supraalimentare se utilizează, de obicei, compresoare centrifugale, mai rar axiale și turbine axiale, radial-axiale sau radiale.

4. După modul de antrenare a compresorului se poate întâlni supraalimentarea cu agregat turbocompresor sau supraalimentarea mixtă (agregat turbocompresor și compresor antrenat mecanic), soluție utilizată, în special, la motoarele în doi timpi.

Diagrama indicată și fazele optime de distribuție la motorul supraalimentat

În cazul supraalimentării unui motor se modifică condițiile de funcționare ale acestuia față de un motor cu aspirație normală. Mărind cantitatea de încărcătură proastă admisă și temperatura acestuia fiind mai mare decât cea a mediului ambiant, se modifică valorile presiunii și temperaturii în fiecare evoluție.

Fig. 5.3 Supraalimentarea cu turbocompresor.

Fig.5.4 Supraalimentarea mixtă:

a- turbocompresor și compresor mecanic;

b-compresor cu două trepte;

c- turbocompresor cu antrenare mecanică.

În figura 5.5 se prezintă diagrama indicată teoretică a unui M.A.C. supraalimentat.

În cazul motorului supraalimentat presiunea de admisiune este mai ridicată decât presiunea atmosferică, ceea ce îmbunătățește umplerea motorului și lucrul mecanic (de pompaj) delimitat de curbele de admisiune și evacuare devine pozitiv, contribuind astfel la mărirea randamentului.

Presiunea de admisie pA este mai mică decât presiunea de supraalimentare ps din cauza pierderilor gazodinamice. În cazul supraalimentării cu ajutorul unei suflante antrenate mecanic presiunea în pp este cu mult mai scăzută decât presiunea de supraalimentare ps, atunci lucrul mecanic de pompaj Lp, fiind pozitiv, mărește lucrul mecanic indicat al diagramei.

La motoarele în patru timpi supraalimentate diagrama indicată este influențată de fazele de distribuție, optimizarea acestora fiind diferită de cea a motoarelor cu umplere normală.

Procesul de schimbare a încărcăturii la motoarele în patru timpi este constituit din fazele de evacuare, baleiaj și admisie. Fenomenul durează mai mult decât o rotație completă a arborelui cotit.

Evacuarea gazelor arse din cilindru se face în două etape și anume: evacuare liberă (scăpare) și evacuare forțată.

Fig. 5.5 Diagtama indicată (a) și pompajul (b) unui M.A.C.

supraalimentat.

Prin micșorarea contrapresiunii din colectorul de evacuare nu se obține o evacuare sensibil îmbunătățită, deoarece în timpul scăpării în porțiunea curgerii supracritice se elimină aproximativ 70 % din cantitatea totală de gaze arse, aflate în cilindru. Ca urmare a faptului că în timpul evoluției de evacuare forțată presiunea variază mai puțin, scăderea contrapresiunii duce la micșorarea destul de mică a lucrului mecanic rezistent.

În p.m.i. presiunea în cilindru este mai mică decât presiunea de supraalimentare, de aceea încărcătura proaspătă poate pătrunde în cilindru și după p.m.i. ceea ce justifică închiderea cu întârziere a supapei de admisie.

În cazul în care presiunea din colectorul de evacuare este constantă mărimea presiunii de supraalimentare are ca efect sporirea vitezelor de curgere ale gazului în cilindru.

Din această cauză închiderea supapei de admisie trebuie să se realizeze cu întârziere mai mare, pentru a compensa căderea de presiune mărită și pentru a utiliza complet energia coloanei de gaz în mișcare.

Dacă presiunea din colectorul de evacuare variază în același raport cu presiunea de supraalimentare, momentul de închidere a supapei de admisie nu se modifică, deoarece viteza gazelor și pierderile gazodinamice nu variază.

Pentru că în motorul supraalimentat este arsă o cantitate sporită de combustibil, va rezulta o încărcare termică mai mare a pieselor în jurul camerei de ardere față de motorul cu aspirație naturală, astfel se impun măsuri suplimentare pentru răcirea pereților cilindrului, capului pistonului, chiulasei și supapei de evacuare.

Problemele forțării prin turbosupraalimentare, prin supraalimentare mixtă și combinată

Creșterea presiunii la admisie în motorul supraalimentat duce la majorarea cu 30-40 % a presiunii maxime pe ciclu. Valoarea maximă admisă pentru aceste presiuni este dată de construcția motorului. Mărirea puterii duce la creșterea solicitării lagărelor arborelui cotit, care, de asemenea, este limitată. Datorită temperaturilor mai înalte, cu care aerul intră în motorul supraalimentat, cresc și temperaturile gazelor de evacuare.

Astfel pe lângă solicitarea mecanică apare și una termică. Materialele folosite pentru supape, pistoane și turbină limitează temperatura maximă a gazelor. Micșorarea regimului termic din motor se poate obține prin răcirea aerului admis, trecerea printr-un radiator de aer-aer.

Fig. 5.6. Variația presiunii maxime în cilindrii motoarelor

797-05 cu aspirație naturală și 798-05 turbosupraalimentat.

Fig. 5.7. Denumirea temperaturii unor piese ale motorului

turbosupraalimentat prin răcirea aerului.

Folosirea turbosuflantelor perfecționate asigură creșterea cu 18-30 % a puterii și cu 20-43 % a cuplului motor pe unitatea de cilindree, precum și reducerea cu 12-15 % a consumului specific de combustibil.

Cercetările efectuate pe motoarele de construcție românească au permis să se pună în evidență avantajele supraalimentării forțate (creșterea puterii și cuplului, randamentului efectiv și a coeficientului exces de aer, precum și reducerea consumului specific de combustibil).

SISTEMELE HIBRIDE DE PROPULSIE

În prezent, numărul de autovehicule rutiere este din ce în ce mai mare, în mod special în mediul urban, iar cantitatea emisiilor de gaze, care pune în pericol viața oamenilor și calitatea mediului, este în continuă creștere. Deocamdată, nu se poate vorbi de reducerea numărului de autovehicule rutiere. Pe de altă parte, se știe că resursele de combustibili fosili sunt limitate și neregenerabile și că, în acest secol, ele se vor epuiza.

Pe plan mondial, preocuparea constructorilor de autovehicule pentru reducerea consumului de combustibil și reducerea emisiilor poluante s-a materializat, in ultimul deceniu, prin dezvoltarea de vehicule puțin poluante și cu consum redus de combustibil [1]. Din categoria acestora, pe lângă cele care utilizează gazul natural lichefiat, metanolul sau energia electrică, fac parte și vehiculele hibride .

Constructorii de autovehicule consideră că, în acest sens, una dintre soluțiile radicale este schimbarea profundă a modului de propulsie al autovehiculelor, prin promovarea sistemelor hibride de propulsie, considerate ca soluții de viitor pentru reducerea substanțială a consumului

de combustibil și a emisiilor poluante. Sistemele de propulsie care au în componența lor, pe lângă un sistem convențional cu motor cu ardere internă, cel puțin încă unul capabil sa furnizeze cuplu de tracțiune la roțile automobilului și care să recupereze o parte din energia cinetică în fazele de decelerare, sunt cunoscute sub denumirea de sisteme hibride regenerative.

Pentru redarea energiei recuperate, sistemele de acționare sunt de tipul: hidromecanice (hidrostatice sau hidrodinamice), electromecanice(curent continuu sau alternativ) si mecanice.

O concurență deosebita se dezvolta între sistemul hibrid termo-electric, care pe lângă motorul termic mai are și un sistem electric, și sistemul hibrid termohidraulic care, pe lângă motorul termic de acționare mai are si un sistem hidraulic de propulsie. INOE 2000-IHP, împreună cu partenerii săi: INCDMF București, INMA București, Universitatea „Politehnica” București si ROMFLUID București, derulează un proiect de amploare, in cadrul Programului Cercetare de

Excelență – CEEX, care vizează realizarea de sisteme și echipamente mecatronice complexe pentru recuperarea energiei cinetice, în fazele de frânare, la autovehicule rutiere și redarea acesteia în fazele de demarare/accelerare, în scopul reducerii substanțiale a consumului de

combustibil și a poluării mediului. Soluția tehnică de realizare, pe care partenerii au ales-o, este aceea a unui sistemul hibrid termohidraulic paralel, care utilizează o mașină hidraulică capabilă să funcționeze atât în regim de pompă, în faza de frânare, cât și în regim de motor, în faza de accelerare/demarare.

Propulsia hibridă a autovehiculelor

Într-un ciclu de lucru al autovehiculului, format dintr-o perioadă de accelerare, una de rulare cu viteză constantă și una de decelerare (figura 1), se constată că puterea necesară, în prima fază, este mult mai mare decât cea necesară rulării cu viteză constantă. Se admite ipoteza că, în faza de frânare, motorul termic funcționează la turația de mers încet în gol. Prin frânarea automobilului, energia cinetică dobândită prin accelerare se transformă în energie calorică în sistemul de frânare și se pierde ireversibil. Se pune problema dacă, în faza de frânare, energia cinetică a automobilului nu s-ar putea recupera și stoca în acumulatoare de energie.

Datorită faptului că energia poate fi extrasă din aceste acumulatoare și utilizată din nou, se spune că avem de-a face cu sisteme „regenerative” de recuperare. Figura 2 evidențiază ponderea surprinzător de mare a energiei cinetice disipate pe parcursul unui ciclu urban mediu european EE 15, [3], pentru a realiza funcția de oprire sau încetinire a automobilului. În unele cazuri, această pondere ajunge până spre 50% din energia totală, așa cum se poate observa în figura 2, unde Emot este energia necesară a fi furnizată de motor pentru propulsarea autovehiculului, Edis este energia disipată în timpul decelerării, iar Emin este energia necesară pentru propulsie în cazul recuperării totale a energiei disipate.

Se poate trage concluzia că se pot realiza aceleași cicluri de deplasare în regim urban cu un motor mai mic – de unde și așa-numitul fenomen de „downsizing”. În prezent, preocuparea constructorilor de autovehicule pentru reducerea consumului de combustibil și reducerea emisiilor poluante s-a materializat în dezvoltarea de vehicule puțin poluante și cu consum redus de combustibil.

Din categoria acestora, pe lângă cele care utilizează gazul natural lichefiat, metanolul sau energia electrică drept surse de energie, fac parte și vehiculele hibride.

Fig. 6.1. Ciclul de lucru al autovehiculelor [2].

Fig. 6.2. Ponderea energiei disipate [3].

Sistemele de propulsie care au în componența lor, pe lângă un sistem convențional cu motor cu ardere internă, cel puțin încă unul capabil să furnizeze cuplu de tracțiune la roțile automobilului și să recupereze o parte din energia cinetică din fazele de decelerare, sunt cunoscute sub denumirea de sisteme hibride regenerative, [4], [5].

În comparație cu vehiculele electrice, caracterizate printr-o autonomie redusă de deplasare, vehiculele hibride au multe avantaje, datorită cărora a început dezvoltarea lor pe scară din ce în ce mai largă. Un autovehicul echipat cu un sistem hibrid de propulsive realizează o economie importantă de combustibil și reduce poluarea prin recuperarea unei părți importante din energia de frânare.

Arhitectura sistemelor hibride de propulsie a autovehiculelor

Arhitectura unei transmisii hibride poate fi realizată în două variante de bază, serie și paralel, după cum se prezintă în figura 3.

La o transmisie hibridă serie, motorul termic nu este conectat mecanic la roțile motoare, puterea necesară deplasării automobilului fiind transmisă prin sisteme hidraulice sau electrice.

La o transmisie hibridă paralelă, se păstrează legătura mecanică între motorul termic și roțile motoare, însă, în această transmisie, poate fi introdusă și energia provenită de la agregatul secundar de antrenare. Principial, schemele celor două variante, serie și paralel, pot fi urmărite în figura 3.

Trebuie menționat faptul că, la rândul lor, transmisiile hibride paralele se întâlnesc la automobile într-o mare diversitate de configurații. De exemplu, în cazul sistemului hibrid termoelectric serie, motorul cu ardere internă acționează un generator electric care, la rândul său, acționează un motor electric, iar în cazul sistemului hibrid termo-electric paralel, cele două motoare pot funcționa separat sau în același timp pentru a propulsa autovehiculul. Pentru un hibrid termo-electric, cele două variante pot fi urmărite în figura 3.

Fig. 6.3. Tipurile de sisteme hibride serie și paralel

Hibrid de serie.

În acest caz antrenarea roților motoare se face numai prin intermediul motorului electric, alimentat cu energie electrică în mod alternativ, de la grupul motor termic – generator sau baterie de acumulatoare. La această variantă motorul termic furnizează puterea medie cerută de generator, iar bateria de acumulatoare acoperă vârfurile de putere în regim de accelerare și absoarbe puterea debitată de motor în regim de frânare prin recuperare de energie.

Conceptul de hibrid în serie prezintă următoarele particularități:

nu există legătură mecanică între motorul termic și roțile motoare;

nu este necesară utilizarea unei cutii de viteze mecanice;

sunt necesare două mașini electrice de puteri mari;

pierderi mari cauzate de desele transformări energetice în condițiile unor puteri electrice ridicate.

Hibrid paralel.

Antrenarea roților motoare, la această variantă se realizaează alternativ de către motorul termic prin intermediul unei cutii de viteze mecanice, sau de electromotor alimentat cu energie electrică de la bateria de acumulatoare. În acest caz motorul electric este utilizat numai pentru a furniza puterea suplimentară în perioada de accelerare și a recupera energia în timpul frânării, pentru încărcarea bateriei de acumulatoare.

Particularitățile sistemului hibrid în paralel, sunt:

roțile motoare sunt antrenate în paralel de către motorul termic și motorul electric;

este necesară cutia de viteze mecanică;

este necesară numai o mașină electrică ( de turație redusă, cu un cuplu ridicat)

este posibilă cuplarea concomitentă a celor două surse energetice.

Sistemele de convertire a energiei mecanice pot fi:

mecanice;

mechano-inerțiale,

mecano-electrice;

mecano-hidraulice;

mecano-pneumatice.

Sistemele de stocare a energiei

Se pot realiza în mai multe moduri, în funcție de componentele tehnice implicate în acest proces. Principalele tipuri de component utilizate pentru stocarea energiei recuperate sunt clasificate în:

Tipuri de sisteme pentru stocarea și redarea energiei recuperate:

acumulatoare electrochimice

acumulatoare capacitive

acumulatoare hidropneumatice

acumulatoare inerțiale

elemente elastice mecanice

Tipuri de sisteme de acționare pentru redarea energiei recuperate:

hidromecanic: hidrostatic, hidrodinamic

electromecanic: curent continuu, curent alternative

mecanic

Sistemele de convertirea energiei stocate în energie mecanică, transmisă către roțile motoare la autovehiculelor, se pot realiza utilizând, de asemenea, mai multe tipuri de sisteme, de diverse naturi, prezentate, schematic.

Versiunea românească a unui sistem hibrid termo-hidraulic

Versiunea românească propune realizarea unui sistem hibrid de propulsie termo-hidraulic paralel, cu cu recuperarea energiei în faza de frânare, prin convertirea energiei cinetice a autovehiculului în energie hidrostatică, stocarea acestei în acumulatoare hidropneumatice și reutilizarea acesteia pentru demararea/accelerarea autovehiculului, al cărui model conceptual este redat în figura 6.

Pentru implementarea sistemului, s-a prevăzut utilizarea unui autovehicul rutier de tipul ARO–243 cu tracțiune 4×4, care, prin construcția sa specifică, permite extrapolarea soluției cercetate și la autovehicule rutiere grele, condiția esențială fiind existența unui arbore cardanic lung la puntea din spate.

Modelul conceptual evidentiază elementele fizice esențiale ale sistemului de recuperare a energiei de frânare și anume: transmisia hidromecanică la mașina hidraulică (UH), bateria de acumulatoare hidropneumatice (AC1 si AC2), traductoarele de moment și turație principale (TMR), precum și motorul termic (MD) șicutia de viteze (CV), existente pe autovehiculul experimental.

Fig. 6.4. Modelul conceptual al sistemului hibrid de propulsie cu

recuperarea energiei.

Sistemul hibrid de propulsie termo-hidraulic a fost conceput ca un sistem mecatronic și se compune din următoarele subsisteme caracteristice: subsistemul mecano- hidraulic, subsistemul electronic de monitorizare și control și subsistemul informatic de conducere a procesului pe baza unui soft dedicat aplicației, [6] si [7].

Subsistemul mecano-hidraulic de propulsie se compune, la rându-i, din următoarele părți:

– transmisia hidro-mecanică, formată dintr-o transmisie mecanică, prevăzută cu un traductor de cuplu și turație TMR și o unitate/mașină hidraulică UH, care funcționează atât ca pompă, cât și ca motor;

– stația hidraulică propriu-zisa, SH, care conține rezervorul și blocurile hidraulice necesare funcționării;

– bateria de acumulatoare hidro-pneumatice, care permit stocarea energiei hidrostatice și alimentarea motorului hidraulic în faza de demarare a autovehiculului.

Soluțiile existente la ora actuală.

Transmisiile hibride existente la ora actual urmăresc diferite concepte. Variantele mai recente prezentate de firmele Chrysler ( autoturism de curse) și Volvo ( autocamion și autocar) sunt construite în varianta de serie la care sursa primară este o turbină cu gaze care alimentează un sistem de stocare (baterie electrică sau volant) sistem de la care este alimentat motorul electric. Aceată arhitectură este indicată ca soluție de viitor și de grupul Peugeot- Renault.

Variantele de transmisii hibride la care se utilizează motoare convenționale, scad în general consumul direct de combustibil dar, cresc semnificativ consumul de energie electrică. Schema transmisiei este de obicei de tip paralel. Astfel de variante aparțin în special firmelor germane VW, Audi, BMW.

Parametrii sistemelor hibride

Tabelul 3

Aceste particularități ale traficului urban îmbunătățesc semnificativ potențialul economic și reducerea noxelor pentru sistemele hibride ale autovehiculelor utilitare urbane în comparație cu autoturismele private, deoarece:

apariția unor resurse ridicate de energie de frânare recuperabilă la roată, ca urmare a numeroaselor întreruperi ale rulării ( pană la 60 % din energia furnizată de motor) reprezintă un potențial calitativ interesant de economisire a energiei;

pe baza traseelor lungi ( aprox. 200 km/zi la autobuzele urbane) potențialul de reducere, atinge din punct de vedere al consumului și financiar, ordine de marime interesante, cu efect pozitiv asupra relației costuri – beneficiu al sistemului de propulsie;

o relație pozitivă costuri- beneficii ar putea ușura introducerea sistemului hibrid pe piață și o răspândire rapidă a sa.

FUNCȚIONAREA MOTOARELOR CU ARDRERE INTERNĂ LA REGIMURI TRANZITORII

Regimul de funcționare a motorului la care turația, cuplul și temperature variază continuu în timp, se numește tranzitoriu sau nestaționar.

Pentru aprecierea regimului nestaționar de funcționare a motorului se urmărește variația în timp a unuia din parametri următori: turația arborelui cotit, durata procesului, puterea efectivă sau cuplul efectiv.

Cele mai răspândite regimuri nestaționare de funcționare a motoarelor le reprezintă regimurile tranzitorii care încep de la un regim staționar și se sfârșesc la alt regim staționar. Denumirea regimului tranzitoriu al motorului poartă de obicei denumirea regimului tranzitoriu al întregului autovehicul. Spre exemplu, regimurile tranzitorii de funcționare a motorului la accelerarea vehiculului poartă numele de regimuri de accelerare, iar cele de creștere a sarcinii se numesc regimuri de preluare a sarcinii.

Pentru ca sistemul motor-autovehicul să treacă de la un regim de funcționare staționar la unul nestaționar este necesară aplicarea unui impuls momentului forțelor, valoarea căruia trebuie să depășească componenta periodică a momentului motorului corespunzătoare regimului staționar. Sursa acestui impuls poate fi motorul, când se acționează asupra organelor sale de comandă, sau vehiculul prin variația puterii absorbite. În primul caz apariția impulsului momentului de forțe este datorată modificării debitului de combustibil pe ciclu. În al doilea caz apariția impulsului este provocată de schimbarea debitului de combustibil pe ciclu sub acțiunea sistemului regulator al pompei de injecție (pentru M.A.C.) sau a conducătorului auto. Este posbiliă apariția concomitentă a impulsului forțelor și la motor și la autovehicul, având chiar și mărime egală.

Dintre multiplele forme ale regimurilor tranzitorii de funcționare a motoarelor, cea mai mare importanță o au cele de care depind performanțele energetice, economice și ecologice. Aceste regimuri se numesc regimuri determinate și sunt legate de regulă de cela mai mari variații ale debitelor de combustibil. Câteva asemenea regimuri sunt: accelerarea autovehiculului de la o viteză mică la viteza nominală, funcționarea motorului la o putere constantă la învingerea de către autovehicul a unei rezistențe de deplasare crescătoare, pornirea motorului.

Pentru a se putea studia desfășurarea diferitelor fenomene care au loc în motor, trebuie făcută comparația cu parametri care descriu funcționarea motorului la regimuri staționare.

În general, pentru perioada de funcționare în regim tranzitoriu, poziția organelor de reglare și viteza unghiulară a arborelui cotit se modifică permanent. Din acest motiv condițiile de desfășurare a ciclurilor succesive se deosebesc între el.

La motoarele cu aprindere prin comprimare echipate cu pompe de injecție cu distribuitor rotativ, după deplasarea pârghiei de comandă a pompei de injecție până la limitator și încetarea acțiunii sistemului automat de reglare a turației, debitarea combustibilului și durata acesteia se produc în condițiile schimbării de la ciclu la ciclu a presiunii gazelor în cilindru și a vitezei unghiulare a arborelui cotit.

Ca urmare a schimbării presiunii remanente, apar diferențe față de regimul staționar în privința fazelor de injecție, calității pulverizării și a mărimii debitului de combustibil pe ciclu. Diferența debitelor de combustibil poate reprezenta cel mult 20 %.

La motoarele cu aprindere prin scânteie, la deschiderea clapetei obturatoare crește depresiunea în difuzorul carburantului. Viteza de pătrundere a combustibilului în difuzor are o creștere mai puțin pronunțată decât viteza aerului datorită inerției mai mari a combustibilului în canalizațiile carburatorului. În același timp în canalizația de admisie crește presiunea și ca urmare se înrăutățesc condițiile de vaporizare a combustibilului. În consecință crește cantitatea de combustibil nevaporizat care pătrunde în cilindru sub formă de peliculă și picături, acestea având o viteză mai mică decât amestecul de combustibil vaporizat. Ca urmare, sărăcirea amestecului în condiții similare la regimuri nestaționare poate fi mai mare de 10 %.

În timpul desfășurarii proceselor tranzitorii, se modifică și starea termică a motorului. Transferul de căldură de la gazele de la pereții cilindrului este și el variabil, temperatura pieselor și mediului de lucru nereușind să urmărească procesul degajării de căldură datorat arderii unor doze variabile de combustibil pe ciclu.

Temperaturile scăzute ale lichidului de răcire și uleiului favorizează creșterea pierderilor prin frecare, fenomen care, împreună cu înrăutățirea condițiilor de spălare a cilindrului de gaze arse, duce la scăderea cu până la 12 % a randamentului mecanic.

La motoarele aspirate, datorită valorilor diferite ale accelerației pistonului, în cilindru pătrund cantități diferite de încărcătură proaspătă. La accelerații unghiulare pozitive umplerea cilindrilor va fi mai redusă, iar la accelerații unghiulare negative va fi mai bună. Influențe majore asupra uniformității umplerii cilindrilor exercită și variațiile cronosecțiunii, rezistențele gazodinamice și procesele oscilatorii ale sistemului de schimbare a gazelor.

La motoarele combinate (motor termic cu piston și turbină cu gaze) cu legătură prin gaze, variația presiunii de supraalimentare la regimurile tranzitorii depinde de momentul de inerție al rotoarelor turbosuflantei și disponibilitățile energetice ale gazelor arse la intrarea în turbina de gaze. Creșterea temperaturii și cantității de gaze arse pe măsura măririi debitului de combustibil pe ciclu, permite mărirea disponibilităților energetice ale gazelor. Datorită arderii incomplete a combustibilului și intensificării transferului de căldură de la gaze la pereții camerei de ardere și conductei de evacuare, creșterea disponibilităților energetice este suficientă pentru mărirea turației turbosuflantei.

Cicluri similare de lucru

Ciclurile de lucru realizate în condiții similare de funcționare a motorului la regimuri staționare și nestaționare sunt numite cicluri similare de lucru.

Parametrii ciclurilor la regimurile staționare sunt luați ca etalon (ciclurile de lucru de la regimurile staționare nominale ating un grad înalt de perfecționare) pentru evaluarea perfecțiunii ciclurilor la regimurile tranzitorii.

La motoarele cu aprindere prin comprimare, cantitatea de căldură utilizată la vaporizarea cantității mărite de combustibil crește (în raport cu consumul de combustibil pe ciclu) și de asemenea cresc și pierderile de căldură prin pereții camerei de ardere. Aceste fenomene conduc la obținerea unor temperaturi mai mici ale amestecului în raport cu cele de la ciclurile similare la regim stabilizat. Ca efect, crește perioada de întârziere la aprindere a combustibilului a cărei valoare poate atinge și chiar depăși durata debitării combustibilului, cu creșterea emisiilor de compuși ai azotului.

La motoarele combinate cu legătură prin gaze debitul de aer pe ciclu în perioada deplasării cremalierei pompei de injecție este determinat de accelerația arborelui cotit, deoarece presiunea de supraalimentare rămâne practic neschimbată. Cauzele constau în disponibilitățile energetice insuficiente ale gazelor de evacuare la intrarea în turbină și în faptul că inerția rotorului turbosuflantei este relativ ridicată.

Prezența în cilindru a unor zone cu dozaj bogat provoacă arderea combustibilului în timpul destinderii. Acest lucru duce la creșterea gradului de fum și a toxicității gazelor de evacuare mai ales la motoarele combinate care lucrează cu coeficientul de exces de aer (λ <1,2…1,3)

În figura 5.1 se prezintă variația parametrilor ciclurilor de lucru după pornirea unui motor cu șase cilindri în linie, precum și la funcționarea acestuia la regimuri staționare, pe caracteristica de turație exterioară.

Fig. 7.1. Parametrii ciclurilor similare la n=1500 rot/min: regim static,

pornire la rece, pr- presiune medie indicată, pc- presiunea din cilindru,

dp- gradientul de creștere a presiunii, α- momentul aprinderii.

La motoarele cu aprindere prin scânteie ciclurile de lucru la deschiderea clapetei de accelerație se realizează la temperaturi mici la sfârșitul comprimării față de ciclurile similare la regimuri staționare, deoarece umplerea cilindrilor în acest caz este mai redusă. Unghiul de avans la aprindere nu corespunde dozajului sărac, care împreună cu temperatura inferioară mărește întârzierea la aprindere.

Fig. 7.2. Parametrii indicați ai ciclurilor similare: regim staționar;

regim de accelerare; hs- sarcina; pi- presiunea medie indicată;

η- randamentul indicat;

Prin înrăutățirea turbulenței datorată vitezei mai mici a amestecului în traseul de admisie, scade viteza de propagare a flăcării. Cu mărirea perioadei de întârziere la aprindere se mărește viteza de creștere a presiunii deoarece trebuie un timp mai îndelungat pentru formarea frontului de flacără, se îmbunătățește omogenitatea amestecului și gradul de pregătire a sa pentru aprindere.

Regimul de accelerare a motorului

Pornirea de pe loc și ridicarea vitezei de circulație a autovehiculelor sunt situațiile în care motorul este supus accelerării. Deci accelerarea are loc pornind de la un regim stabilizat caracterizate de o turație constantă și se termină cu un alt regim stabilizat, caracterizat de o turație constantă mai ridicată decât cea anterioară.

Din analizele statistice se trage conculzia că accelerarea se realizează cel mai frecvent cu începere de la turații medii sau joase și ajunge la turații care reprezintă 70…85 % din turația nominală.

Parametrul definitoriu al regimului de accelerare este durata procesului măsurată din momentul acționării pedalei de accelerație și până la atingerea turației corespunzătoare regimului stabilizat consecutiv.

Durata accelerării depinde în mare măsură de starea tehnică a motorului ( inclusiv de starea tehnică a echipamentului de injecție, reglaje etc.) și de sarcina pe care trebuie să o învingă.

Pentru a analiza procesele care se desfășoară în timpul accelerării trebuie să avem în vedere reacția regulatorului de turație al pompei de injecție înainte și după acționarea pârghiei de comandă ( pedalei de accelerație).

În figurile 7.3 și 7.4 se prezintă curbele depalsării pârghiei de comandă a pompei de injecție, deplasării cremalierei sub acțiunea regulatorului precum și a turației arborelui cotit.

Fig. 7.3. Deplasarea pârghiei și cremalierei

pompei de injecție;

Fig. 7.4. Evoluția turației în procesul

de accelerare;

Influența avansului la injecție

Avansul la injecție afectează în mare măsură durata procesului de accelerare. În figura 5.6 sunt prezentate trei procese de accelerare la mers în gol dar la trei avansuri diferite ( 15, 19, 23 RAC). Pe abscisă avem numărul de rotații ale arborelui cotit iar pe ordonată cursa cremalierei pompei de injecție [mm].

La început debitul de combustibil pulverizat în camera de ardere este cel al regimului stabilizat corespunzător turației de 1200 min¯¹ și este mai mare sau mai mic în funcție de sarcina pe care trebuie să o învingă motorul.

Fig. 7.5. Evoluția cursei cremalierei pompei de injecție

la trei avansuri diferite

Imediat după ce se acționează pârghia de comandă a pompei de injecție, cremaliera, acționată de regulator, se deplasează până la poziția cursei maxime. Urmează o perioadă în care cremaliera rămâne în palier și debitează spre cilindrul motorului cantitatea maximă de combustibil pe care îl poate furniza elementul de pompare al pompei de injecție. Odată cu ridicarea turației și creșterii puterii motorului poziția cremalierei continuă să se mențină la valoarea maximă. La un moment dat regulatorul de turație comandă deplasarea mai mult sau mai puțin lentă a cremalierei spre poziția corespunzătoare debitului necesar turației regimului stabilizat consecutiv.

Perioada în care pompa de combustibil furnizează debitul maxim este interesantă datorită faptului că în acel timp motorul funcționează cu amestecuri foarte bogate și ca urmare produce cantitatea cea mai mare de gaze poluante.

În tabelul 5.1 se prezintă durata, în număr de cicluri ale motorului în care cremaliera s-a aflat în poziția corespunzătoare furnizării debitului maxim. Datele corespund încercărilor la avansuri și sarcini diferite.

Astfel, se demonstrează că la accelerarea fără sarcină a motorului de 15 RAC este cel mai avantajos, la sarcină medie este mai avantajos avansul de 19 RAC iar la sarcini mari trebuie preferate avansurile mari.

Durata menținerii cremalierei la debit maxim

Tabelul 4

Creșterea sarcinii nu determină în mod constant mărirea duratei în care cremaliera rămâne în palier. Se observă că avansurile mici nu sunt cele mai avantajoase, ajungându-se ca la presiune medie efectivă de 0,51 MPa cel mai bun avans la injecție să fie de 23 RAC.

Regimul de pornire a motorului cu ardere internă

La pornirea motoarelor cu ardere internă variază continuu turația arborelui cotit și temperatura diferitelor componente. Din acest motiv regimul de pornire este considerat regim tranzitoriu.

La motoarele cu aprindere prin comprimare se pune foarte serios problema pornirii la rece. La antrenarea motorului cu ajutorul demarorului, turația arborelui cotit este variabilă de la viteza unghiulară zero la viteza unghiulară care poate fi realizată în această situație.

Pornirea la rece este influențată de următorii factori:

temperatura redusă a aerului la sfârșitul cursei de comprimare;

parametrii jetului de combustibil pulverizat în cilindru se modifică datorită vâscozității mărite a motorinei reci;

debitarea de combustibil începe numai după ce arborele cotit a atins o anumită turație;

scăpările de aer pe lângă grupul piston-segmenți-cilindru sunt mari datorită contracției termice și a lipsei peliculei de ulei pe pereții cilindrului;

starea tehnică (uzura) a motorului și starea bateriei de acumulatori.

Fig.7.6. Variația scăpărilor de gaze din cilindru

în funcție de turație;

În figura 5.14 se prezintă influența turației asupra nivelului scăpărilor. Din analiza acestei diagrame rezultă că la turații mici pierderile de gaze reprezintă cel puțin 10 %. Ca efect, viteza de vaporizare a combustibilului scade. Acest fenomen se suprapune cu viteza redusă de mișcare a aerului în cilindru și împreună împiedică autoaprinderea rapidă a combustibilului.

CONTRIBUȚII PROPRII

ANALIZA EVOLUȚIEI EMISIILOR POLUANTE ȘI A CONCEPTELOR CONSTRUCTIVE ALE MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ

În ultimii ani, odată cu creșterea numărului de autovehicule și necesității de transport la nivel global, consumul, respectiv cererea de petrol au crescut foarte mult. Proporțional cu acestea este și creșterea de emisii poluante. Chiar dacă industia auto nu are cea mai mare contribuție la emisiile poluante și emisii de gaze răspunzătoare pentru efectul de seră și încălzirea planetară, măsuri trebuie luate în toate domeniile. Următoarele grafice și diagrame ilustrează nivelele actuale și de acum cațiva ani ale cererii și producției de petrol, precum și nivelul alarmant al emisiilor globale de poluanți.

Normele europene de poluare

Normele europene de poluare EURO 1, EURO 2, EURO 3 și EURO 4 nu au prevederi/limitări clare în ceea ce privește emisiile de CO2. Se axează mai mult pe CO, NOx, HC, PM. [9]

Figura 1.4. prezintă nivelul concentrațiilor de NOx și PM din gazele de evacuare ale motoarelor cu aprindere prin scânteie conforme cu legislațiile EURO 1 până la EURO 5. Se poate observa că pentru toate normele nivelul de PM este 0; Emisiile de particule erau specifice motoarelor ce foloseau benzină cu plumb (tetraetil de plumb).

Standardele europene de emisii pentru autoturisme

Standardele europene de emisii pentru autocamioane si autobuse, motoare Diesel, g/kWh

Evoluția standardelor de emisii diferențiată pe poluanți:

Monoxid de carbon (CO)

Hidrocarburi (HC)

Oxid de azot (NOx)

Particulate Matter (PM)

Evoluția conceptelor constructive de motoare cu ardere internă

Un motor termic este un sistem fizic care exercită forțe ce efectuează lucru mecanic atunci când primește căldura. Căldura pe care motoarele termice o transformă parțial în lucru mecanic, se obține prin arderea în motor a unui combustibil (cărbune, păcură, benzină, motorină, hidrogen). Această căldura este transmisa substanței de lucru (aer, abur, gaze de ardere) care își mărește presiunea și apăsa pe pistonul mobil al unui cilindru (sau o paletă în cazul turbinelor) punându-l în mișcare. Se produce astfel lucru mecanic. În funcție de locul în care se produce arderea combustibilului (în exteriorul cilindrului cu piston mobil sau în interiorul acestuia) motoarele termice se împart în două grupe : motoare termice cu ardere externa (locomotiva cu aburi, turbina cu aburi) și motoare termice cu ardere interna (motorul Otto, motorul Diesel, motorul cu reacție).

Motorul Otto este denumit astfel după numele inventatorului sau Nikolaus August Otto.

-Un alt fizician care ne-a atras atenția este Nikolaus Otto care prin modificările aduse invenției lui Lenoir construiește primul motor cu gaz în 1861. Motorul Otto folosește drept combustibil vapori de benzină amestecați cu aer. Acest motor este folosit la majoritatea automobilelor. Este un motor cu aprindere prin scânteie. Camera de ardere este formata dintr-un cilindru închis la un capăt și un piston care alunecă de sus în jos. Printr-un sistem bielă-manivelă pistonul este legat de un arbore cotit care transmite lucrul mecanic spre exterior (de obicei cu ajutorul unei cutii de viteze). Rolul arborelui cotit este acela de a transforma mișcarea de “du-te vino” a pistonului în mișcare de rotație. Un motor poate avea de la 1 până la 28 de cilindri (pistoane) care pot fi așezate în linie sau în V. Sistemul de alimentare cu combustibil constă dintr-un rezervor, o pompă și un sistem pentru vaporizarea combustibilului, care la motorul Otto poate fi un carburetor sau un sistem de injective direct a combustibilului în camera de ardere. Aerul din amestecul carburant precum și gazele evacuate sunt gestionate de supape acționate mecanic de un ax cu came sau hidraulic, cum am văzut mai sus în cuprinsul lucrării. Sistemul de aprindere a combustibilului la motorul Otto este cu așa numitele bujii care asigură scănteia necesară aprinderii amestecului carburant (sistemul de aprindere la ultimile generații de motoare fiind în totalitate gestionat electronic prin aprindere electronic, ultimele generatii fiin asistate prin “computerul de bord”). Conform principiului al doilea al termodinamicii un motor trebuie să cedeze căldura; în general acest lucru este realizat în două moduri, prin evacuarea gazelor rezultate din arderea carburantului și prin folosirea unui radiator. În timpul deplasării unui vehicul echipat cu un motor cu ardere internă simplă se generează un flux de aer rece suficient pentru a asigura menținerea temperaturii motorului în limite acceptabile dar pentru ca motorul să poată funcționa și când vehiculul stă, radiatorul este echipat cu unul sau mai multe ventilatoare. De asemenea se mai folosesc și sisteme de răcire cu apă mai ales pentru bărci. Motoarele Otto e au vitezele arborilor cotiți de circa 2500-18000 rpm. Ele au rate de compresie între 8 la 1 și 12 la 1.

Succesiunea de transformări la care participă substanța de lucru reprezintă ciclul de funcționare al motorului, iar perioada corespunzătoare deplasării pistonului, de la un capăt la celălalt al cilindrului poartă denumirea de timp. Motorul Otto este un motor în patru timpi, iar ciclul de funcționare este format din doua adiabate și doua izocore.

-Numele lui Rudolf Diesel este legat de invenția unui nou tip de motor care ardea inițial praf de cărbune, aprinderea realizându-se prin încălzirea aerului comprimat în cilindru. În 1897 înlocuiește carbunele cu motorina, iar performantele noului model nu s-au lăsat așteptate, el fiind utilizat la nave, locomotive și mai tărziu este adaptat și la automobile

În partea rezervată motorului diesel sunt prezentați de asemenea, pașii importanți în evoluția motorului diesel din 1892 cand este patentat primul motor cu aprindere prin compresie de către Rudolf Diesel păna în 1989 când firma Lucas stabilește noul record mondial de economie la consumul de motorină după cum urmează:

Pași importanți în evoluția motorului diesel
1892-Este patentat primul motor cu aprindere prin compresie de către Rudolf Diesel;
1894-Motorul lui Diesel funcționează pentru prima data;
1897-Este construit la Fabrica de Motoare din Augsburg (cunoscuta acum sub numele MAN) primul motor cu aprindere prin compresie, cu un cilindru, producea 20 cp la 172 rpm și cântarea 5 tone ;
1898-Primul motor diesel staționar este instalat într-un gater din Germania ;
1900-Motorul diesel câștigă Marele Premiu al Expoziției internaționale din Paris;
1904-Prima centrală electrică acționată de un motor diesel construită în Kiev, Ucraina;
1912-Prima călătorie a primului vas, Selandia, propulsat de un motor diesel
-Apariția primului dispozitiv mecanic de injectie, care a înlocuit sistemul de injecție pneumatic, permițând astfel utilizarea motorului diesel la autovehicule;
1914-Motoarele diesel încep să fie folosite de căile ferate germane
1921-Primul motor dezvoltat în colaborare de Dl. Tartrais și Peugeot este prezentat la Salonul Auto din 1921;
-Prototipul Peugeot 156 echipat cu un motor diesel cu 2 cilindri, în 2 timpi, 40 cp, a fost testat pe traseul Paris-Bordeaux realizându-se o viteză medie de 48 km/h
-Aceasta a marcat nașterea autoturismului propulsat cu motor diesel, dar au mai trecut mulți ani până s-au comercializat primele modele;
1922-Se introduce motorul de tractor cu 2 cilindrii, 30 cp., 800 rpm de catre Benz;
1923-Benz introduce primul motor de camion cu injecție indirectă;
1924-Benz introduce motorul de camion cu 4 cilindrii, 50 cp., 1000 rpm. MAN realizează primul motor de camion cu injecție indirecta;
1927-Robert Bosh lansează producția primei serii de pompe de injecție;
1935-Citroen oferă spre vânzare primul autoturism echipat cu motor diesel (Rosalie 10cv) ;
1954-Volvo începe producția de camioane turbo diesel;
1989-Firma Lucas stabilește noul record mondial de economie la consumul de motorină cu Citroen AX diesel (2.5l/100 km).

. -James Watt este fizicianul care a rezolvat problema mașinii lui Newcomen care era extrem de înceată și ineficace. Îmbunătățirile concepute de Watt au făcut ca mașina cu aburi sa fie folosită într-o gamă largă de aplicații.

O scurtă trecere în revistă a evoluției…

În acest context trebuie început prin a se menționa că propunerile de utilizare a energiei chimice în scopuri utile societății, le-au precedat de fapt pe cele care aveau în vedere crearea mașinilor cu abur. Acestea s-au realizat însă mai ușor, anterior construcției primelor motoare cu ardere internă.

Astfel, putem menționa că încă din 1678, abatele de Hautefeuille, făcea să explodeze mici cantități de cărbune într-o camera prevăzută cu supape. Această mașină era de fapt o pompă aspiratoare care funcționa în felul următor: după explozie, aerul din camera de ardere și cea mai mare parte a gazelor produse, părăseau incinta care ramânea astfel încărcata cu gaze calde; prin răcirea acestor gaze ele se contractau provocând aspirația apei dintr-un rezervor aflat la un nivel inferior. Hautefeuille și-a perfecționat această mașină după patru ani, adică în 1682, transformând-o într-o pompă aspiratoare-respingătoare care utiliza, de data aceasta, praful de pușcă. Tot în această perioadă, celebrul fizician Huygens realiza o mașina asemănătoare, introducând însă un piston de lucru ca organ mobil. Lucrul mecanic util era produs în timpul cursei descendente de către forța de greutate a pistonului și forța generată de diferența de presiune de pe cele doua fețe ale lui. Contracția gazelor era accelerată prin răcirea lor cu apă. Motorul lui Huggens a

Figura 1.13 Motorul realizat de catre Dennis Papin

fost perfecționat de catre colaboratorul său, Dennis Papin. El a înlocuit supapele cilindrului prin supape-clapete, plasate în piston și închiderea cu șurub a camerei de explozie printr-una cu contragreutate, jucând astfel și rolul unei supape de siguranță (fig. 1.13). Ulterior, Papin a obținut ridicarea pistonului în cilindrul său, prin vaporizarea apei, iar depresiunea obținută prin condensarea vaporilor cu ajutorul apei injectate în cilindru cobora pistonul, inventând astfel prima mașină cu aburi (fig. 1.14).

Newkomen si Polzunov au perfecționat mașinile cu abur separând cazanul de cilindru, iar James Watt a realizat condensarea vaporilor într-o camera distinctă, a introdus mecanismul motor cu balansier, precum și regulatorul centrifug. Mașinile cu abur extinzându-se în industrie în transportul terestru și naval au oprit, pentru aproape 200 de ani, adica pâna în a doua jumatate a secolului al XIX-lea, dezvoltarea motoarelor cu ardere internă.

Figura 1.14 Mașina cu abur a lui Dennis Papin

Pe de altă parte, mașinile cu abur n-au putut fi timp îndelungat competitive, ocupând mult spațiu și prezentând pericolul permanent de explozie. În vederea acționării mașinilor unelte din micile ateliere, Lenoir a construit în 1860 primele motoare mici funcționând cu gaz de iluminat din rețeaua orașelor. Constructiv, motoarele erau alcătuite dintr-un cilindru, mecanismul motor cu pistonul, capul de cruce, biela și manivela motoare, precum și un mecanism de distribuție compus din doua excentrice cu tije si sertare plane de distribuție. Cilindrul si chiulasele erau răcite cu apă. Procesele de lucru sunt reprezentate în fig.1.3 si sunt asemănătoare celor de la ciclul în “2 timpi”. Din cauza lipsei precomprimării și a destinderii incomplete, motorul avea un randament slab, chiar pentru acea perioada, adica 2 ÷ 4,5% și implicit un consum exagerat de combustibil, adica 2,7 [m3/CP.h]. Datorită solicitărilor termice crescute, puterea litrică obținută era redusă și de asemenea, valoarea presiunii medii effective era extrem de coborâtă, adică de ordinul: pe = 0,33÷0,47 [bar].

O solicitare termica mai favorabila si un randament mai bun s-au obtinut la motoarele cu piston liber în timpul cursei de destindere, realizate de Otto și Lange, prezentate într-un exemplu din fig.1.4. Aprinderea amestecului se făcea de la o flacară. Întreaga energie potențiala era cedată axului numai în timpul cursei descendente. Motorul se construia pentru puteri de 0,5 ÷ 3 [CP]. În ciuda funcționării zgomotoase provocate de cremalieră, randamentul era destul de bun, în jur de 12%, corespunzând unui consum de 0,8 [m3 gaze/CP_h], față de 2,7 [m3/CP.h], la motorul Lenoir. Dimensiunile de gabarit erau însă foarte mari; astfel, pentru un motor de 1,5 [CP], înalțimea era de 3,5 [m] .

Figura 1.15. Motorul cu piston liber a lui Otto și Lange

Cauza principală a randamentului scăzut o constituia, de fapt, temperatura maximă a ciclului, redusă. Acest lucru se datora, în principal, aprinderii amestecului la temperatura mediului ambiant.

Solutia o oferă, putin mai târziu Beau de Rochas, prin introducerea în ciclul de funcționare a comprimarii încărcăturii proaspete (ciclul cu ardere izocora). Acest ciclu a fost realizat cu succes de către Otto, în anul 1876, care se consideră de fapt anul de naștere al motorului cu aprindere prin scânteie. S-a trecut astfel de la motorul în doi timpi la motorul în patru timpi.

În anul 1893 se adoptă, de către Rudolf Diesel, un nou ciclu de funcționare, prin similitudine cu studiile lui Carnot (1824), în vederea reducerii consumului de combustibil. Realizări demne de menționat s-au înregistrat în 1897 si 1899, iar utilizarea sa largă în domeniul naval s-a extins dupa 1903. Aceste motoare succedau pe cel realizat de Daimler, în 1894, ulterior si în 1900.

Extinderea motoarelor cu autoaprindere a fost însa limitată de necesitatea existentei unei surse de aer comprimat, în vederea pulverizarii combustibilului. Compresorul care asigura aerul comprimat mărea substanțial dimensiunile și greutatea motorului. În vederea renunțării la compresor trebuiau să se realizeze agregate noi pentru debitarea combustibilului. Aceste agregate trebuiau să asigure debitarea, dozarea și pulverizarea combustibilului în cilindrii motorului, în condiții corespunzătoare. În aceasta direcție au existat o serie de încercări și de realizări, în fig. 1.16 prezentându-se un motor construit în jurul anului 1900. Motorul, fără compresor, prevăzut cu un sistem mecanic de injectie a combustibilului, relativ simplu, avea diametrul cilindrului de 205 [mm], cursa de 350 [mm], funcționa la o turație de 160 [rpm]., dezvoltând puterea de 10 [CP].

Introducerea sistemelor de alimentare prin injecție mecanică a combustibilului și ulterior a supraalimentării, au condus la un progres important în construcția motoarelor cu aprindere prin comprimare, deschizându-se astfel calea utilizării lor în domeniul mijloacelor de transport terestru.

Fig. 1.16 Motor cu aprindere prin comprimare cu injectie mecanica realizat dupa proiectul lui G. V. Trinkler

Dupa anul 1903 se poate considera deschisă epoca utilizării largi a motoarelor cu ardere internă, în vederea echipării unui mijloc de transport. Acest lucru a fost favorizat de faptul că la sfârsitul secolului al XIX-lea, dezvoltarea industriei petroliere a facilitat obținerea combustibililor lichizi, ușor volatili, de tipul benzinei. În același timp, așa cum s-a arătat mai sus, o serie întreagă de alte progrese, precum introducerea ciclului de funcționare în patru timpi, realizarea injecției mecanice de combustibil și supraalimentarea motoarelor au contribuit, de asemenea, la dezvoltarea unei noi generații de motoare cu ardere interna utilizate pe scara din ce în ce mai largă în transporturi.

Astfel, dupa datele existente în literatura de specialitate, în anul 1911, flota mondială cuprindea un numar de 48 de motonave, din care 15 aveau motoare cuprinse între 600 si 10.900 [CP].

Utilizarea motoarelor la transportul terestru a fost inaugurată în 1885 când Daimler și ulterior Benz, în 1887, au construit automobile cu doua și trei roti. Mai târziu, în jurul anului 1910, I.V. Mamin realizeaza un tractor cu roți acționat de un motor cu ardere internă cu combustibil greu, iar în 1912, firma Holt din SUA lansează un tractor cu roți și șenile. Uzinele din Harkov, în 1935, încep sa lucreze la realizarea unui motor Diesel puternic, de turație mare, motorul BD-Z, prezentat în fig. 1.17, care dezvolta 400 [CP]. Perfecționat în anul 1939, acest motor a fost omologat și lansat în fabricație sub denumirea V-2. În 1941 el a fost modernizat și redenumit V2-34, echipând mașinile de lupta T-34.

Fig. 1.17. Motor Diesel de turatie mare, tip BD-Z

În domeniul aviatiei, primele încercari de utilizare a propulsiei cu motoare cu ardere internă au fost în legatură cu aparatele mai ușoare decât aerul. Astfel, în 1902, Panhard si Levasseur montează pe un dirijabil un motor de 40 [CP], având greutatea specifica de 9,5 [kg/CP], iar în 1906, un motor de 70 [CP], cu o greutate specifica de 9 [kg/CP]. Un an mai târziu, în 1903, se monteaza pe un dirijabil un motor de 110 [CP] care realiza o greutate specifica de 4,2 [kg/CP]. Echiparea aparatelor mai grele decât aerul nu s-a putut extinde în aceasta perioadă din cauza greutatii specifice mari. Creșterea turației motoarelor a fost saltul hotarâtor în acest domeniu.

În prezent, motoarele cu ardere interna cu piston echipează în exclusivitate micile avioane utilitare, sportive, de instrucție, precum și anumite elicoptere și o categorie largă a aparatelor de zbor ultraușoare (U.L.M-uri). Realizări importante în acest domeniu putem grupa și pune în discutie astfel:

– motorul Manley, construit de inginerul Charles Manley în anul 1901, care avea 5 cilindri dispuși în stea, raciti cu apa;

Figura 1.18 Motorul Manley -5 cilindri dispuși în stea, raciti cu apa 1901

– motorul Antoinette, realizat în 1909, cu 8 cilindri pozitionați în V, la un unghi de 90ș, cu arbore cu 4 coturi, cu bielele alăturate. Supapele de admisie funcționau automat, iar cele de evacuare erau comandate. Alimentarea cu benzină se făcea prin injecție directă, iar aprinderea cu un sistem original bazat pe un alternator de înalta frecvență. Răcirea motorului era cu lichid, utilizânduse pentru delimitarea spațiilor de răcire o camașă exterioară de tabla de alamă;

Figura 1.19 Motorul Antoinette, realizat în 1909, cu 8 cilindri pozitionați în V, la un unghi de 90ș

Figura 1.20 Motorul Mercedes-Benz DB 605 cu 12 cilindri în V

– motorul Mercedes-Benz DB 605A-B, cât si DB 601 sunt derivate din motorul de bază DB 600C/D; 605 era un motor cu 12 cilindri în V, inversat, formând între ramurile V-ului un unghi de 60°. Fiecare cilindru avea 4 supape, două de admisie și două de evacuare. Motorul 605A-B era alimentat prin injective directă de benzină, fiind dotat cu compresor de supraalimentare.

STUDIU PRIVIND ANALIZORUL DE GAZE ȘI EFECTUAREA PRACTICĂ DE MĂSURĂTORI LA UN ATELIER SERVICE AUTORIZAT ÎN EFECTUAREA INSPECȚIEI TEHNICE PERIODICE A AUTOVEHICULELOR

Probleme legate de poluarea automobilelor

S-ar putea imagina o lume fără autovehicule, fără autobuze, taxiuri, mașini, camioane, sau motociclete, cum ați ajunge la serviciu? Dar la școală? Cum și-ar transporta agricultorii și industriașii produsele pe piață?

Cu toate acestea,  unii spun că o lume fără autovehicule ar fi mai bună. Ei susțin acest lucru având două motive fundamentale.

Dacă v-ați învârtit vreodată la nesfârșit, căutând un loc de parcare, atunci nu trebuie să vi se spună că, deși mașinile sunt bune, lucrurile nu stau la fel și atunci când într-o zonă aglomerată există prea multe mașini. Sau, dacă ați fost vreodată prins într-un blocaj îngrozitor, știți cât de frustrant este să fii închis într-un autovehicul care este obligat să stea pe loc.

Cea de-a doua problemă (și cea mai gravă) creată de autovehicule o reprezintă poluarea. În unele zone, emisiile provenite anual de la automobile ucid o mulțime de oameni și aduc pagube în valoare de miliarde de euro asupra mediului. Problema poluării este foarte serioasă și necesită luarea unor măsuri. Însă care anume?

Autovehiculele nu sunt singurele surse de poluare. Locuințele particulare, fabricile și centralele electrice sunt și ele răspunzătoare de acest lucru. Totuși, partea pe care o au autovehiculele în producerea poluării la nivel mondial este considerabilă.

Dacă ar fi trebuit să se justifice toate aceste pierderi – îndeosebi prețul plătit de mediu din cauza emisiei de dioxid de carbon -, atunci probabil că niciodată nu s-ar fi fabricat mașini. Însă aceasta este o variantă la care nici constructorii de mașini, nici constructorii  de drumuri și șosele, nici agențiile guvernamentale, nici chiar oamenii în general (a căror viață depinde din ce în ce mai mult de transportul particular) nu sunt pregătiți să se gândească.

În prezent, pentru a filtra agenții poluanți dăunători, se folosesc pe scară largă convertizoarele catalitice, în acest caz fiind necesară benzina ușoară.

Noi reglementări europene în care se specifică creșterea nivelului de biocarburant din benzină și motorină:

Benzina și motorina comercializate în România vor conține, de la începutul anului viitor (2011), 5 % biocarburant, în creștere cu un punct procentual față de nivelul actual, scopul fiind respectarea angajamentelor statelor membre ale Uniunii Europene (UE) de reducere a poluării până în 2020. „Pentru atingerea țintei de 10 la sută biocarburanți până în 2020, calculată pe baza conținutului energetic al tuturor tipurilor de benzină și motorină utilizate în transport, considerăm oportună creșterea conținutului de biocarburanți în carburanții convenționali", se arată în proiectul de act normativ elaborat de Ministerul Economiei, Comerțului și Mediului de Afaceri {MECMA). Astfel, benzina și motorina vor trebui să conțină, la 1 ianuarie 2013, cel puțin 7 % biocarburant, procentaj care va urca la 9 % în 2017 și la 10 % în 2018.

Biocarburanții pot fi introduși pe piață numai dacă sunt produși din materii prime provenite dintr-o zonă agricolă a Uniunii Europene (cereale, plante oleaginoase și zahăr) și conduc la o reducere de minimum 35 la sută a emisiilor de gaze cu efect de seră pe durata ciclului de viață, față de carburanții convențional. Utilizarea biocarburanților este considerată o soluție de combatere a încălzirii climei și de reducere a emisiilor poluante, precum și o alternativă la combustibilii fosili.

Reamintim că, prin Protocolul de la Kyoto, România s-a angajat să reducă emisiile de gaze cu efect de seră, în perioada 2008 – 2012, cu 8 la sută față de nivelul acestor emisii din 1989. Principalele efecte socio-economice vor fi reducerea importurilor de carburanți, crearea de noi locuri de muncă, noi oportunități de venituri în zonele rurale, oportunități pentru o dezvoltare rurală durabilă. MECMA susține că biocarburanții, în amestec, pot fi utilizați, în principiu, la autovehiculele existente, folosind actualul sistem de distribuție a carburanților.

O altă modalitate de a reduce emisiile provenite de la mașini este aceea de a conduce mai încet. Apoi, pentru a reduce traficul, unele orașe europene au introdus tarife speciale pentru călătoriile cu autobuzul. În alte orașe, transportul cu autobuzul este gratuit pentru șoferii care, în urma plătirii unei taxe simbolice, își parchează mașina în locuri special amenajate. În altele, anumite benzi de circulație sunt rezervate doar pentru autobuze și taxiuri, ca să mărească viteza acestor mijloace de transport.

Se lucrează în continuare la proiectarea unor automobile nepoluante. S-au realizat mașini electrice care merg cu baterii, însă ele sunt limitate și ca viteză, și ca durată de funcționare. La fel stau lucrurile și cu mașinile alimentate cu celule solare.

O altă posibilitate care a fost cercetată este folosirea hidrogenului drept combustibil. Acesta arde aproape fără nicio emisie de agenți poluanți.Găsirea unor soluții care să elimine emisiile toxice constituie numai o parte a problemei.

Mașinile sunt și o sursă de poluare fonică. Întrucât zgomotul continuu al traficului poate avea efecte negative asupra sănătății, această poluare face parte și ea din problema care trebuie să fie rezolvată.

Căutarea de către specialiști a unor soluții potrivite continuă. Însă și noi putem contribui într-o măsură importantă la combaterea poluării. Iată câteva sugestii în acest sens:

–         Mergeți pe jos sau cu bicicleta ori de câte ori este posibil;

–         Folosiți în comun un parc de mașini;

–         Întrețineți-vă și mergeți regulat cu mașina la reparat;

–         Căutați și folosiți un combustibil mai puțin poluant;

–         Evitați călătoriile inutile;

–         Conduceți cu viteze mai mici, dar constante;

–         Folosiți transportul în comun ori de câte ori este posibil și accesibil;

–        Opriți motorul, nelăsându-l să meargă în gol, indiferent de durata staționării…

ANALIZOARE DE GAZE KOMBI-GAZ PENTRU MOTOARE CU BENZINA SI DIESEL

Modele: EUROGAS 8020; SMOKE MODULE 9010

Motoare cu benzina:

Gazul de esapament evacuat de motorul cu benzina contine monoxide de carbon CO, un gaz incolor si inodor ce poate provoca grave probleme grave fizice daca este inhalat.

Se va acorda o atentie speciala daca se lucreaza in canal de vizitare deoarece anumite gaze de esapament sunt mai grele decat aerul si se pot depune pe fundul canalului.

Motoare diesel:

Gazul de esapament evacuate de motorul diesel nu are intotdeauna compozitie identical. Aceasta poate varia in functie de motor, felul aspirarii, conditiile de utilizare si tipul combustibilului. In esapamentul unui motor diesel se formeaza gaze (CO, CO2, NOx, HC) si particule ( sulfati si PAHs). Particulele de carbon ce se formeaza raman in suspensie in aer si pot fi inhalate.

Funcția de analizor de gaze

Benzină

EURO-GAS 8020

Principiu de funcționare:

Aparatul EURO-GAS 8020 este un analizor cu raze infraroșii, ce măsoară concentrațiile de CO, CO2, HC, O2 și NOx conținute în gazele de eșapament ale motoarelor care funcționează dupa un ciclu Otto. Datorită principiului de măsurare în domeniul razelor infraroșii dar și gestionării electronice analizorul de gaze EURO-GAS 8020 este un instrument indispensabil pentru:

– un reglaj corect a motoarelor cu carburație în special, dar și a celor cu injecție;

– o verificare corectă a sondei lambda și a catalizatorului.

Circuit pneumatic:

Gazul este prelevat prin intermediul unei sonde ce se introduce în țeava de eșapament. Aspirarea este efectuată cu ajutorul unei pompe cu dublă cameră care, în același timp, elimina condensul spre filtrul separator.

Sistemul de măsurare în infraroșu:

Spectrul de măsurare în domeniul infraroșu este împărțit în mai multe părți, cu ajutorul unor filtre tarate la lungimi de undă precise, câte una pentru fiecare gaz măsurat (cu raze infraroșii se măsoară CO, CO₂, HC, pentru O₂ si NOx folosind celule electrochimice). În funcție de concentrație fiecare gaz va absorbi mai multă sau mai puțină lumină, iar aceasta este constatată printr-un sistem de tip emițător – receptor, cu fotoelemente. Toate valorile obțiunte în urma măsurării sunt prelucrate cu un microprocesor și apoi dirijate spre o ieșire seriala RS 232.

Parametrii tehnici:

Tabelul 5

Tabelul 6

Utilizare

Efectuarea testului de verificare a gazului de eșapament:

Înainte de demararea testului:

-motorul se află în regim normal de funcționare

-nu există consumatori electrici în funcțiune

Se instalează sonda de prelevare în țeava de eșapament (aprox 40 cm). Comparați valorile afișate cu datele constructorului și reglați dacă este necesar:

În general datele sunt următoarele:

Tabelul 7

În timpul analizei gazelor, verificarea temperaturii se efectuează pentru:

– ulei, pentru verificarea functionarii motorului la temperatura nominală;

– gaze, la testul catalizatorului, pentru a se verifica activarea acestuia.

Atenție, temperatura uleiului este cu circa 5-10 °c mai mica decat temperatura lichidului de răcire.

Diagnosticarea catalizatorului si a sondei lambda:

Eficacitatea catalizatorului se verifică prin măsurarea gazelor la intrarea și la ieșirea din catalizator. Reducerea concentrațiilor de CO, HC si NOx împreuna cu creșterea concentrației de CO₂ indică existența procesului chimic în interiorul catalizatorului și deci activarea acesteia. În același timp cu testarea catalizatorului, se va efectua verificarea sondei lambda și a sistemului de injecție.

Diagnosticarea sondei lambda se efectueaza întotdeauna cu motorul cald.

Funcția de analizor de gaze

Diesel ( Opacimetru)

SMOKE MODULE 9010

Prezentare:

Aparatul KOMBI-GAS este constituit dintr-un analizor de gaze pentru motoare cu benzină, la care se conectează celula pentru măsurarea opacitații fumului emis de un motor diesel, Smoke Module 9010. Se obține în acest mod un aparat complex, ce păstrează neschimbate caracteristicile analizorului de gaze pentru motoare cu benzina dar în plus permite măsurarea opacitații la motoarele diesel.

Aparatul Smoke Module este un modul inteligent constituit dintr-o parte de măsură a fumului și o parte electronică pentru prelucrarea semnalului și trimiterea acestuia către o ieșire seriala RS 232 sau RE232/2. Realizată în conformitate cu normele în vigoare, celula permite măsurarea opacitații în flux parțial și continuu. Testele realizate automat permit operatorului realizarea rapidă a testului, fără posibilitatea interpretării eronate.

Programul instalat în aparat ghidează operatorul în executarea verificărilor necesare.

Principiul de functionare:

Aparatul Smoke Module măsoara opacitatea fumului unui motor diesel.

Părțile principale ale aparatului sunt:

-circuitul de generare și detectare a luminii

-circuitul pneumatic pentru prelevarea gazului de eșapament

-circuitul pneumatic pentru curățarea camerei de măsură

-circuitul electronic de control

Circuitul de generare si detectare a luminii:

Atunci când, în calea razelor de lumină se interpune un element perturbator ( gazul de eșapament), intensitatea acestora scade. Aceasta variație este detectată de un captator cu siliciu, de inaltă sensibilitate și precizie. În cazul celulei de opacitate generatorul de raze luminoase lampa halogen și captatorul sunt situate la extremitățile unei camere de măsura prin care trece fumul.

Circuitul pneumatic pentru prelevarea gazului de eșapament:

Gazul este prelevat prin intermediul unei sonde ce se introduce în țeava de esapament și este introdus în camera de măsură, numai la comanda operatorului. Aceasta se realizeaza cu ajutorul unei electrovalve înseriată cu celula de măsură, ce este menținută permanent la temperatură constantă, pentru evitarea formarii condensului. Gazul de eșapament este evacuat prin două ferestre, situate la extremitățile camerei de măsură.

Circuitul pneumatic pentru curățarea camerei de măsură:

Gazul de eșapament emis de motoarele diesel conține particule ce pot murdări elementele de măsură. Pentru remedierea acestui invonvenient, s-au montat două lentile de protecție amovibile, ce protejează lampa și captatorul cu siliciu. În plus, un sistem cu aer comprimat, dirijat către cele două lentile de protecție, mărește intervalul de timp între doua operații de curățare succesive. Celula de măsură este curațată cu aer proaspăt, atunci când este necesar, prin intermediul electrovalvei conectate în serie cu circuitul de gaz de eșapament.

Circuitul electronic de control:

Precizia si fiabilitatea aparatului sunt rezultatul utilizarii unui microprocesor, ce asigură gestionarea tuturor elementelor, precum și măsurarea, datelor necesare. Toate valorile măsurate sunt dirijate spre o ieșire seriala RS 232 sau RS 232/2.

Tabelul 8

Tabelul 9

Efectuarea testului de opacitate:

Înainte de începerea testului se vor conecta accesoriile aparatului la vehiculul supus controlului. În cursul desfășurării testului sunt date importante :

– temperatura motorului – măsurată cu ajutorul sondei de temperatură;

– temperatura gazului și a celulei de măsură – încălzirea celulei de măsură se face la o temperatură cuprinsă între 70-100°C;

– presiunea din interiorul celulei de măsură.

Conexiunile se referă la:

-sonda de prelevare;

-captatorul de turație;

-sonda de temperatură;

Sonda de prelevare se va introduce în țeava de eșapament până la fixarea clemei de susținere. Important – normele în vigoare specifică obligativitatea efectuării testului la temperatura minima de 60 °c.

Viitorul motorului cu ardere internă în propulsia autovehiculelor

Hidrogenul, combustibil pentru motoarele viitorului

În ultimii 25 de ani, s-au înregistrat numeroase progrese în materie de scădere a emisiilor poluante și a consumului de combustibil la motoarele automobilelor. Supunându-se normelor antipoluare din ce în ce mai severe, vehiculele elimină în atmosferă, noxe din ce în ce mai puține, comparativ cu anii trecuți.

Cu toate acestea, problemele legate de poluarea aerului și ale efectului de seră sunt departe de a fi rezolvate. Organizațiile și instituțiile internaționale, fac presiuni în direcția măsurilor ce privesc reducerea emisiilor, practic a realizării vehiculelor cu „zero emisii poluante” (ZEV). Pe de altă parte, combustibilii fosili sunt limitați, și sunt concentrați (cei lichizi) în zona Orientului Mijlociu, o regiune relativ instabilă politic. Resursele mondiale de țiței sunt estimate a răspunde necesităților omenirii pentru încă o perioadă de circa 40 de ani. Dacă se ține cont de faptul că unele zone definite a fi „în tranziție” sunt în plină dezvoltare a parcului auto (Europa de Est, China, ș.a.) se poate concluziona, că previziunea cu privire la resursele de țiței trebuie scăzută la 20 de ani. Sub acest spectru, este clar că este nevoie de o alternative care să evite o nouă criză. Printre soluțiile imaginate este cea legată de utilizarea hidrogenului, un gaz care prin ardere nu produce emisii poluante și este foarte răspândit în natură, practic inepuizabil. Aflat în compoziția apei oceanelor, un km cub de apă conține 113.108 tone de hidrogen.

Hidrogenul poate fi utilizat ca combustibil în două situații:

1. în motoarele cu ardere internă cu piston, și

2. în pilele de combustie.

În cazul utilizării în motoarele cu ardere internă, modificările tehnologice ale motorului sunt minime, cu performanțe energetice și de poluare foarte bune, ca emisii poluante remarcându-se doar NOX. În cazul pilei de combustie, emisiile poluante sunt practic nule, încadrându-se în norma americană ZEV, însă tehnologica de fabricație a pilei este foarte scumpă. Un impediment important în folsoirea hidrogenului ca combustibil, este tocmai tehnologa de stocare a lui la bordul autovehiculelor, precum și cuantumul energiei necesare pentru producerea acestuia, practic a costurilor mari de fabricație. În lucrarea de față, se prezintă proprietățile specifice ale hidrogenului în raport cu metodele sale de aplicare ca combustibil pentru motoarele cu ardere internă sau pile de combustie, modalitățile și tehnologia de stocarea a acestuia la bordul autovehiculelor.

Hidrogenul, combustibil pentru motoarele cu ardere internă

Primele lucrări și încercări legate de crearea motorului cu hidrogen, datează din 1820 când reverendul Wiliam Cecil profesor al Universității Cambridge, a prezentat lucrarea "On the application of hydrogen gas to produce a moving power in machinery; with a description of an engine which is moved by pressure of the atmosphere upon a vacuum caused by explosions of hydrogen gas and atmospheric

air." Motorul prezentat funcționa pe principiul vacuumului, unde puterea este produsă cu ajutorul presiunii atmosferice, care împinge un piston în direcția vacuumului. Vacuumul parțial este creat prin arderea prin arderea unui amestec hidrogen/aer, care se destinde și apoi este răcit. Cu toate că motorul funcționează satisfăcător, motoarele cu vacuum nu sunt suficient de practice. Alte cercetări semnificative aparțin germanului Nikolaus August Otto (1832- 1891), considerat inventatorul motorului cu ardere internă în patru timpi (“Otto engine”). Se presupune că a folosit un combustibil gazos sintetic având un conținut de peste 50% hidrogen. Otto a făcut experimente și cu benzină, dar a considerat-o periculoasă. Descoperirea carburatorului a marcat începutul folosirii sigure a benzinei, și începutul declinului interesului pentru alți combustibili.

Cercetările lui Otto au fost continuate și perfecționate de inginerul german Wilhelm Maybach (1846-1929). Un alt aspect alt preocupărilor privind folosirea hidrogenului, a fost legată de idea de a-l folosi drept combustibil în motoarele propulsoare ale dirijabilelor.

O altă personalitate cu preocupări în combustia cu hidrogen a fost inginerul german Rudolf Erren, (“Erren engine”) care a avut cercetări finalizate cu patente înregistrate în Marea Britanie, în 1930 și în USA, 1939, cu privire la motorul folosind hidrogenul. El anticipa că hidrogenul se va folosi pentru propulsia mașinilor, dar și a submarinelor.

Până în prezent, hidrogenul a fost folosit mai mult în programele spațiale, datorită celui mai favorabil raport energie/greutate comparativ cu ceilalți combustibili.

După anul 1970, s-au intensificat cercetările cu privire la utilizarea hidrogenului în transporturi, conștientizându-se perspectiva epuizării rezervelor de petrol. Ulterior, în anii ’80 din diferite segmente ale societății, numeroase voci au cerut măsuri urgente de a se limita poluarea aerului, fenomen în care un rol major îl au motoarele pe bază de combustibili lichizi, una dintre direcțiile de urmat fiind trecerea pe combustibili alternativi.

Viitorul sistemelor de injecție

Marile firme orientează sistemele de injecție către un common rail, unde presiunea de injecție crește semnificativ. Un nou sistem de injecție aflat în teste și probabil cât de curând și folosit este injecția directă de benzină cu controlul electronic al curgerii – așa zisa – metodă orbital.

Noile sisteme de injecție de benzină sunt mai economice și mai ecologice. Ținând cont de faptul că în aproximativ 70 de ani resursele energetice ale planetei se vor epuiza, se caută soluții pentru înlocuirea actualelor propulsoare pentru autovehicul. Datorită unei politici agresive, de cercetare-dezvoltare dusă de marile companii producătoare de motoare, rezultattele au început să apară. Astfel o soluție pentru mâine poate fi autoturismul hibrid unde sistemul de injecție este înlocuit cu un circuit electric.

Vastul domeniu al motoarelor rămâne deschis tinerilor ingineri, care în avântul tineresc pot găsi soluții fiabile pentru acel mâine imprevizibil.

Mazada a expus în premieră la Salonul Auto de la Tokyo noua generție a motorului rotativ RENESIS pe benzină, care echipează modelul concept Taiki, motorul rotativ cu alimentare alternativă hidrogen – benzină aflatîn dotarea noii Mazda 5 Hydrogen RE Hybrid..

Constructorul japonez a demarat procesul de dezvoltare a motorului rotativ cu injecție directă 16X, cu o capacitate de 1600cc, care marchează evoluția structurii de bază a acestui tip de moto. Acestă nouă generație este prima cu alimentare pe benzină care folosește injecția directă. Deși dimensiunile motorului au crescut, acesta a rămas la fel de compact și de ușor ca și generația actuală, fiind și mai economic. Pentru noul motor s-a utilizat și aluminiul, reducându-se astfel gerutatea automobilului pe care este montat.

Mazda 5Hydrogen RE Hybrid reprezintă o abordare nouă pentru motorul rotativ. Acest model beneficiază de un motor rotativ cu alimentare combinată pe hidrogen și benzină, dispus transversal, ce dezvoltă cu aproximativ 40% mai multă putere decât cel ce echipează modelul RX-8 Hydrogen RE, rezultând astfel o performanță mai bună la accelerare. Noul motor pe hidrogen a necesitat și dezvoltarea unui nou sistem hibrid care să-i faciliteze funcționarea. Motorul rotativ pe hidrogen convențional prezenta un cuplu mic și o eficiență scăzută la turații mici. Noul sistem depășeșete aceste neajunsuri și extindeautonomia pentru alimentarea cu hidogen la aproximativ 200 km, de două ori mai bună decât pentru modelul RX-8.

Primele stații de hidrogen în Norvegia.

O stație de petrol a companiei Statoil, din orașul norvegian Forus, a fost echipată și cu o pompă de hidrogen, încă din august 2007. Mașinile care au buteliile de hidrogen goale pot oprii la această stație exact ca la o pompă de benzină și se pot alimenta cu hidrogen lichid, printr-o instalație specială de presurizare. Patronii spun că la început aveau doar trei patru clienți pe zi, dar acum numărul lor a crescut deja de câteva zeci de ori. Norvegienii s-au arătat foarte interesați de noile tehnologii.

Deși în această țară nu există un producător local de autoturisme cu motoare pe bază de hidrogen, norvegienii au adoptat modelul japonez Toyota Higlander FCHV. Pe 5 iulie 2007, compania Statoil a mai deschis încă patru pompe de hidrogen, pe coasta de sud a Norvegiei. Programul prevede crearea unui lanț continuu de stații de hidrogen, între Oslo și Stavanger, aflate la cel mult 570 de kilometri una de alta, întrucât un rezervor de hidrogen este suficient penrtu 600 de kilometri de drum.

La realizarea acestui proiect, numit HyNor (de la „ Hydrogen for Norvegia”), participă acum 40 de corporații partenere. În 2008, se vor deschide primele stații de hidrogen și în capitala țării, Oslo.

Factori de emisie pentru traficul rutier și calcule

METODOLOGIA CORINAIR

Emisia = factor de emisie x consum de carburant

Factori de emisie din metodologia simpla:

Factori de emisie pentru: NOx, CH4, VOC, CO, N2O, CO2

Autoturisme, carburant – benzina

Tabelul 10

Tabelul 11

Factori de emisie pentru autoturisme cu carburant LPG

Tabelul 12

Factori de emisie pentru autovehicule Diesel grele (> 3,5 t) – motorina

Tabelul 13

Factori de emisie pentru motociclete

Tabelul 14

Calculul emisiei de SO 2:

E SO2 = 2 * KS * C (in kg) (Subcapitolul 8.9. – ecuatia 13)

Unde: KS – continut de S din carburant, exprimat in masa relativa (kg/kg);

Exemplu: pentru 0,1 % sulf in carburant, KS este 0,1/100 = 0,001

C – consum de carburant (kg)

Calculul emisiei de plumb:

E Pb = 0,75 * KPb * C (emisia – in kg) (Subcapitol 8.10 – ecuatia 14)

Unde: KPb – continut de plumb din carburant, exprimat in masa relativa (kg/kg);

Exemplu: pentru 0,042 % Pb in carburant, KPb – este 0,042/100 = 0,00042

C- consum de carburant (in kg)

Factorii de emisie pentru metale pentru toate categoriile de vehicule, in

mg/kg carburant

Tabelul 15

Alte surse mobile si utilaje, motoare Diesel, factori de emisie in g/kg

Motorina

Tabelul 16

Alte surse mobile si utilaje, motoare benzina (4 timpi), factori de emisie

in g/kg benzina

Tabelul 17

Calculul emisiei de SO 2, pentru alte surse mobile si utilaje:

E SO2 = 2 * KS * C (emisie – in kg)

Unde: KS – continut de S din carburant, exprimat in masa relativa (kg/kg);

Exemplu: pentru 0,2 % sulf in carburant, KS este 0,2/100 = 0,002

C – consum de carburant (kg)

Calculul emisiei de plumb, pentru alte surse mobile si utilaje:

E Pb = 0,75 * KPb * C (emisie – in kg)

Unde: KPb – continut de plumb din carburant, exprimat in masa relativa (kg/kg);

Exemplu: pentru 0,042 % plumb in carburant, KPb este 0,042/100 = 0,00042

C- consum de carburant (in kg).

Calculul emisiei de SO2 și Pb pentru autoturismele examinate la stația I.T.P.:

Chevrolet Aveo: emisii:

SO2 = 2 * KS * C = 2 * 0,001 * 6 = 0,012 kg/km

Pb = 0,75 * KPb * C = 0,75 * 0,00042 * 6 = 0,00189 kg/km

KS – continut de S din carburant

KPb – continut de plumb din carburant

C- consum de carburant

Dacia Solenza: emisii:

SO2 = 2 * KS * C = 2 * 0,001 * 7,4 = 0,0148 kg/km

Pb = 0,75 * KPb * C = 0,75 * 0,00042 * 7,4 = 0,00233 kg/km

Opel Tigra: emisii:

SO2 = 2 * KS * C = 2 * 0,001 * 6,7 = 0,0134 kg/km

Pb = 0,75 * KPb * C = 0,75 * 0,00042 * 6,7 = 0,00211 kg/km

Volkswagen Passat: emisii:

SO2 = 2 * KS * C = 2 * 0,006 * 7,8 = 0,0936 kg/km

Pb = 0,75 * KPb * C = 0,75 * 0,00042 * 7,8 = 0,00245 kg/km

Renault Velsatis:emisii:

SO2 = 2 * KS * C = 2 * 0,006 * 8,3 = 0,0996 kg/km

Pb = 0,75 * KPb * C = 0,75 * 0,00042 * 8,3 = 0,00261 kg/km

Volkswagen Golf: emisii:

SO2 = 2 * KS * C = 2 * 0,006 * 7,2 = 0,0864 kg/km

Pb = 0,75 * KPb * C = 0,75 * 0,00042 * 7,2 = 0,00226 kg/km

Date concrete masurate la stația I.T.P. pentru urmatoarele modele de autoturisme:

Motorizări pe benzină:

Chevrolet Aveo, motorizare : 1.6 benzină

Valorile controlului la relanti

Valorile controlului la 2500 rot/min

Dacia Solenza, motorizare : 1.4 benzină

Valorile controlului la relanti

Valorile controlului la 2500 rot/min

Opel Tigra, motorizare : 1.4 benzină

Valorile controlului la relanti

Valorile controlului la 2500 rot/min

Câteva sfaturi de reglare a motorului pentru corectarea emisiilor:

Motorizări Diesel:

Volkswagen Passat, motorizare : 1.6 diesel (D)

Test de opacitate: valoarea k = 2,19 m¯¹

Renault Velsatis, motorizare : 1,9 diesel (TDCi)

Test de opacitate: valoarea k = 0,42 m¯¹

Volkswagen Golf, motorizare : 1,9 diesel (TD)

Test de opacitate: valoarea k = 2,74 m¯¹

Comparație test de opacitate

CONCLUZII

Privind faptul că în prezent, în lumea întreagă poluarea este un fapt îngrijorător, s-au luat unele măsuri de „precauție” cum ar fi introducerea de noi tehnologii de fabricare a motoarelor cu ardere internă, deoarece autovehiculele reprezintă unul din cei mai importanți factori de poluare, totuși acest lucru nu se va realiza într-un viitor prea apropiat deoarece încă se studiază diferite tehnologii pentru reducerea emisiilor poluante.

Numărul de autovehicule rutiere este din ce în ce mai mare, în mod special în mediul urban, iar cantitatea emisiilor de gaze, care pune în pericol viața oamenilor și calitatea mediului, este în continuă creștere.

Deocamdată nu se poate vorbi de reducerea numărului de autovehicule rutiere; se știe că resursele de combustibil pentru autovehicule sunt limitate și neregenerabile, iar în acest secol ele se vor epuiza.

Specialiștii consideră că, una dintre soluțiile radicale poate fi schimbarea profundă a modului de propulsie al autovehiculelor prin promovarea sistemelor hibride de propulsie sau introducerea autoturismelor cu motoare pe bază de hidrogen.

Un fapt real este, că pentru construcția motoarelor cu ardere internă se pune accentul pe scăderea emisiilor și consumului de carburant dar practic aceste obiective intră în conflict unul cu celălalt, dacă unul este redus, atunci inevitabil celălalt crește, deci dezavantaje vor exista întotdeauna; iar sistemele sofisticate de purificare și tratare a gazelor pot avea ca rezultat emisii crescute și consumuri de combustibili de asemenea mai mari.

În concluzie putem afirma, că cele mai eficiente motoare sunt motoarele pe bază de hidrogen din punct de vedere al poluării și din punct de vedere al performanțelor energetice.

POST-SCRIPTUM: Se prezintă în continuare un articol care oferă câteva detalii de ultimă oră în ce privește poluarea planetei noastre și situația așa numitei încălziri/răciri globale, pentru a putea observa că întreaga situație descrisă până acum primește noi aspecte de abordare.

Climategate – scandalul secolului

Ai vrut, n-ai vrut, zilele acestea ai fost obligat de toate canalele mass-media  din lume să asisti  la spectacolul marii conferințe de la Copenhaga dedicată mediului, problemelor sale samd. Să pierdem cât mai putin timp cu comentarii tema ineficientei și ipocriziei elitelor ce propovăduiesc un lucru și în exact aceași clipă  practică altul (1200 de limuzine, 140 de avioane private si toate costurile logistice aferente vor genera mai mult dioxid de carbon si poluare in cele cateva zile ale conferintei decat o tara intreaga intr-un an). Să privim deci în zonele mai puțin expuse publicului, acolo unde este in plină derulare la această oră, un scandal ce va marca lumea știintifică și viața publică pentru decenii. Ce vom desoperi este șocant: edificul pe care este grefat tabloul vivant Copenhaga, începe să se fisureze și să se clatine. Însuși pilonul de rezistență al acestui mare complex de interese ideologice, politice și economice care este doctrina incălzirii globale generate de om, este sub atac.

Asa cum știm, edificiul se bazează pe două teze cheie: (1) că încalzirea globală contemporană nu este un mit ci este un fapt științinfic dovedit ca real si anormal în comparație cu alte epoci istorice și (2) ca această incalzire globală este generată de om – un fapt dovedit știintific și acesta. Or, exact aceste două propoziții esențialmente științifice sunt în acest moment puse sub semnul intrebarii de un incident unic in analele stiintei. Ne aflam practic in centrul unui scadal care are toate șansele să fie scandalul științific al secolului.  Să vedem pe scurt despre ce este vorba pentru că prinși cu alegerile si alte incidente tangente, nu am putut să stăm conectați la evenimente. Si este păcat, pentru că  merită.

Un haker misterios

Scandalul se învartește în jurul Centrului de Cercetări Climatice (CRU) al Universității East Anglia.  Luna trecută un haker misterios a patruns in sistemul universității și a descărcat o cantitate imensă (aproximativ derularea a 10 ani) de emailuri și documente. La scurt timp, ele au fost postate pe un server din Rusia. Din acel moment, lucrurile au explodat. Ca sa înțelegem mai bine semnificația incidentului să spunem două lucruri (1) CRU este unul dintre cele mai importante și influente centre din lume dedicate analizei încălzirii globale iar datele și concluziile sale au stat la baza unei bune parți a literaturii de gen, justificând în același timp o mulțime de poziții politice și publice relative la problematica in cauză. (2) Intre autorii emailurilor se afla persoane de o importantă cruciala în promovarea discursului despre încălzirea globală, cum ar fi profesorul Phil Jones, membru de bază al Grupului  Interguvernamental de Experți privind Schimbările Climatice al ONU. Persoanele implicate sunt așadar autorități in domeniu iar CRU o placă turnantă în rețeaua intelectuală și politică ce promovează alarmismul climatic.

În momentul în care vestea  arhivei aflate pe serverul rus s-a raspândit pe internet, mii de interesați au plonjat in răscolirea ei. Și de aici lucrurile încep să devină cu adevărat interesante. Ceea ce au descoprerit a aruncat în aer aproape instantaneu blogosfera. În mai puțin de câteva ore devenise evident că materialele expuse conțineau posibilele dovezi ale uneia dintre cele mai mari fraude intelectuale din stiința contemporană. Scadalul a capatat rapid un nume, „Climategate”, în rezonanța cu celebrul „Watergate”. Ca să ne facem o idee despre dimensiuni, sa spunem că la ora actuală chestiunea are dedicate mii de pagini de internet iar pe motoarele precum Google, termenul „Climatgate” depășește în numari de căutări însuși clasicul termen, „Global Warming”- încalzire globală . Ce conțin deci materialele în cauză?

Măsluiri stupefiante

În primul rând, citind emailurile expuse, descoperim izbitorul spectacol al unui grup de climatologi de vârf ce încearcă în mod sistematic să manipuleze bazele de date legate de fluctuațiile temperaturii globale. Îi vedem de pildă îngrijorați de faptul că temperatura globală nu a crescut în ultimul deceniu, dar și de faptul că nu își pot explica acest fenomen. Soluția: eforturi de a ascunde realitatea revelată de date. Alte discuții vizează cum pot sa fie camuflate  situațiile de încălzire globala din trecutul istoric al omenirii, situații ce nu pot fi asociate cu creșteri semnificative de bioxid de carbon. Soluția: datele respective sunt fie facute uitate, fie sunt manipulate.

Nu speculăm. Raportăm ce reiese din corespondenta în cauză. Nume recunoscute precum Michael Mann sau Phil Jones sunt surprinși afirmând textual că au modificat date pentru a masca rezultate incomode. Iată de pildă o referință la rezultatele care arătau, cotrar tezelor susținute public de acești autori, nu o incalzire globală ci mai degrabă o răcire a temperaturii în ultimul deceniu: „Tocmai am terminat trucul de a adăuga la temperatura reală…”, spune profesorul Phil Jones într-un e-mail. Este, intr-adevăr, bulversant. Sa nu uităm un lucru: În tot acest timp, acești profesori spuneau politicienilor și publicului că  încălzirea globală este un pericol iminent și atacau pe cei ce aveau rezerve cu privire la afirmațiile lor. De multe ori  mergeau pană la a-i califica pe acești „sceptici” drept impostori sau vanduți. Asa cum știm, s-a mers și mai departe. Cei ce aveau rezerve cu privire la doctrina incălzirii globale au ajuns, urmând această logica, să fie asemuiți cu negationiștii Holocaustului, cerându-se un tratament similar pentru ambele categorii!

Conspiratii impotriva altor oameni de știintă

În aceste emailuri descoperim o metoda sinistră. Vedem cum aceeași oameni pe de o parte își acuză oponenți că nu sunt publicați în reviste respectabile si pe de alta parte cum ei înșiși manevrează în culise ca să le blocheze publicațiile. Lucrurile merg chiar și mai departe: descoperim un complot prin care se încearca explicit izolarea și decredibilizarea revistelor care găzduiesc opiniile contrare („să convingem colegii să nu mai trimită articole la Climate Research” se spune intr-un e-mail). Să repetăm: constatăm nu numai blocarea exprimarii opiniilor contrare încălzirii globale în publicațiile controlate de alarmiști dar obliterarea si decredibilizarea pe orice căi a oricărei publicații care ar accepta punctul de vedere stiințific alternativ. „Îl vom marginaliza chiar dacă asta înseamnă să redefinim ce este procesul de evaluare academica”, afirmă profesorul Jones, referindu-se la un cercetator ce nu era de acord cu tezele alarmiste.

Asadar nu este nicio supriză pentru cititorii materialelor puse la dispoziție de hakerul misterios, că machiavelicii profesori de la CRU vorbesc despre climatologi care sunt „de încredere” și de cei care nu trebuie să aibă acces la date întrucât nu sunt „predictibili”.  Îi vedem catalogând nominal și organizațional pe cercetatorii cu vederi opuse, precum și vorbind de tactici de decredibilizare a lor folosindu-se pe ascuns de bloguri și de comunitățile online. Pe scurt, o conduită odioasă pentru un om de știință. De ce toate acestea? Evident ca să poată spune publicului și politicienilor ceea i-am auzit repetand pana la satietate. Anume că toți oamenii de stiință „serioși”, care publică în reviste „serioase”, susțin teza incălzirii globale. Numai nebunii sau cei platiți se mai pot îndoi.

Distrugerea și limitarea acceslui la bazele de date

în trecut, ori de câte ori i-a fost solicitat accesul la seriile statistice privind temperaturile istorice,  Phil Jones afirmă că datele s-au pierdut. Cele aduse la lumina de hakerul anonim, ne relevă altceva. Un efort deliberat de a ține datele departe de ochii publicului. Nu este nevoie sa spunem că ceea ce au facut oamenii de știință de la East Anglia este incalificabil. Acestă practică este împotriva spiritului metodei științifice, bazat exact pe transparenta și verificabilitate.

Lucrurile apar și mai bizare când realizăm că cercetătorii CRU au incălcat și legile in vigoare privind accesul liber la informație, având în vedere că vorbim de proiecte finanțate din bani publici. Sarbanda nu se oprește aici. Am menționat deja că apare clar că blocuri masive date au fost modificate. Datele brute insă, datele primare care au fost calibrate și ajustate pentru a produce seriile statistice finale, nu s-au mai păstrat nici ele. Deci este imposibil de determinat acum ce a fost fabricat si ce nu.

Se intelege acum de ce refuzau de ani de zile, sub varii pretexte, să lase accesul liber publicului și celorlalți cercetători interesați. Interesant este faptul că uneori pretextul era invocarea drepturilor de proprietate intelectuală, deși cercetările în cauză erau finanțate din fonduri publice. Dar cine din afară avea timp să verifice fiecare set de date și originile finanțații sale! Ironia ironiilor este că normele interne ale CRU trâmbitau transparenta: „Nu spuneți nimănui că în CRU există un document intern privind libera circulație a informației”, spune profesorul Jones la un moment dat unui coleg.

În sfârșit, materialele puse la dispoziția publicului pe hacker arată lucruri incredibile nu numai despre conduita acestor oameni de știință transformați în agenți de influență machiavelici sau despre datele falsificate de ei. Șocul cel mai mare l-au avut experții în programare când au constanatat starea în care se afla programul folosit de CRU pentru procesarea datelor. Din notele făcute de chiar specialiștii CRE, reiese ca erorile, improvizațiile și peticelile acumulate în timp i-au adus in starea în care admiteau ei inșiși, în comunicările lor interne, că habar nu au ce fac.

Ce a urmat

Retaua alarmistă, cercetătorii, mass media, ONG-uri etc, s-a făcut inițial că nu știu despre ce e vorba în speranța că valul va trece și lucrurile vor reveni la normal. Dar presiunea a crescut. Și creste de trei săptămâni de la zi la zi. Dimensiunile cutremurului ce are loc in acest moment in comunitatea alarmistă este greu de supraestimat. Anchete sunt în derulare la CRU. De acolo se întind în alte centre similare. Există deja o listă de alte universitați suspecte. Suspiciunile de malversații similare se extind dincolo de universitați. Chiar și la ONU, după două spătămâni de negări, chestiunea s-a impus. Urmează și acolo o anchetă. Marile publicații și canale de stiri preiau treptat tema. Oamenii politici cer stoparea oricăror inițiative până când baza științifică a ideologiei alarmiste nu se clarifica. Confuzia este imensă. Șocul este imens.

Sute, poate mii de cercetări se bazează pe bazele de date de la CRU. Care, iată, se dovedesc măsluite. Cine mai poate face ordine în haos? Câte alte baze de date au fost manipulate similar? Cum putem ști? Deja s-a dovedit după mai puțin de o săptămână că seriile  statistice din Noua Zeelanda au fost măsluite. Serii intregi din alte centre trebuie recalculate de la zero. Anchete penale sunt în pregătire. Interplari parlamentare și comisii sunt la ordinea zilei. Să repetăm, dimenisunile cutremurului ce are loc în acest moment în comunitatea climatologilor sunt greu de exagerat.

Ce ar mai fi de spus?

Evident, acest scandal nu infirmă complet posibilitatea încălzirii globale și nu obliterează posibila validitate a multor studii în jurul acestei teorii. Dar ideea consensului științific în jurul alarmismului climateric este spulberată. În plus, cum putem ști acum ce este studiu „serios” și ce nu, în acest domeniu?! În fată stau ani bun de eforturi. Lucrurile trebuie luate de la la zero. Fără politică, fără isterie, fără manipulări, fără vedetisme și propagandă mass-media, fără premii Nobel și Oscaruri, fără spectacole de sunet și lumină tip Copenhaga.

Să ne gâdim la toate acestea când contemplăm raportarea în mass media a evenimentelor de la Copenhaga. Să ne întrebăm între altele și de ce nu auzim mai mult despre Climategate. Iar dacă ne îndoim de veridicitatea relatării de mai sus avem o soluție simplă: Printr-o simplă căutare google putem lămuri dacă nu cumva ce se intamplă în spatele reflectoarelor îndreptate spre Copenhaga nu este cumva mai semnificativ decât ceea ce se intampla în lumina acestora.

BIBLIOGRAFIE

Gh. Bobescu, V. Ene și A.: Motoare pentru automobile și tractoare. Ed. Tehnica-Info, 2000;

Mihai Gafițanu, Focșa V.:Vibrații și zgomote. Ed. Junimea, 1980;

Wong, J. Y. Theory of Ground Vehicles, JohnWiley & Sons, Inc., New York,2000;

Manual de utilizare: Analizor de gaze Kombi-Gas petru motoare cu benzină și diesel;

Revista Auto Tehnica, colecția 2008, 2009, 2010;

M. Stratulat, S. Ispas:Hidrogenul-combustibilul viitorului. Ed. Tehnica 1998;

Date A.P.M. , București.

http://ro.wikipedia.org/wiki/Motor_Wankel;

facultate.regielive.ro/…/sistemul_de_propulsie_hibrid_variante_constructive_avantaje

www.hydrogencarsnow.com/hydrogen-engines;