Principiile generale ale diagnosticării autovehiculelor ……..3 [305176]

CUPRINS

Capitolul 1……………………………………………………………………………………..3

Principiile generale ale diagnosticării autovehiculelor ……………..3

1.1 Notiuni introductive………………………………………………………………………………3

1.2 Tipuri de diagnosticare……………………………………………………………………….4

1.3 Clasele diagnosticării tehnice…………………………………………………………………6

1.4 Tehnologia și structura procesului de diagnosticare………………………………………….7

1.5 Rolul diagnosticării în procesul de exploatare al automobilelor……………………………..9

1.6 Parametri de diagnosticare………………………………………………….…..…………..10

Capitolul 2 …………………………………………………………………………………….12

Diagnosticarea motorului…………………………………………………………….12

2.1 Aspecte generale……………………………… ………………………………………….12

2.2 Diagnosticarea după puterea efectivă……………………………………………………….13

2.2.1 Diagnosticarea prin determinarea directă a puterii efective ………….…………….13

2.2.2 Diagnosticarea prin suspendarea funcționării cilindrilor……………………………………..14

2.2.3 Diagnosticarea motorului prin metoda accelerației în gol…………………………..15

2.3 Diagnosticarea pe baza pierderii de aer introdus în cilindru………………………………….17

2.4 Diagnosticarea pe baza măsurării depresiunii din colectorul de admisie……………………20

2.5 Diagnosticarea dupa zgomot…………………………………………………………………22

2.6 Diagnosticarea sistemului de răcire………………………………………………………..24

Capitolul 3…………………………………………………………………..………………..31

ANALIZA senzorului de oxigen (sonda lambda)………………………………31

3.1 Prezentarea sondei lambda……………………………………………………………..31

3.2 Rolul sondei lambda……………………………………………………………………33

3.3 Modul de funcționare al unei sonde lambda…………………………………………………………..35

3.4 Diagnosticarea senzorului de oxigen…………………………………………………..38

CAPITOLUL 4………………………………………………………………………………………………………………44

STANDUL EXPERIMENTAL……………………………………………………………………………………….44

4.1. Noțiuni privind tehnica securității muncii………………………………………….…44

4.2 Caracteristicile tehnice ale motorului cu ardere internă instalat pe stand…………….47

4.3 Descrierea standului experimental…………………………………………………….48

CAPITOLUL 5…………………………………………………………………………………..53

REZULTATE EXPERIMENTALE……………………………………………………………53

5.1 Determinarea presiunii maxime de compresie la un motor……………………………53

5.2 Analiza senzorului de oxigen …………………………………………………………………………….56

5.3 Verificarea tensiunilor pe conexiunea de măsurători……………………………………………..58

CAPITOLUL 6……………………………………………………………………………………………………………..60

6.1 Caracteristica externă a motorului…………………………………………………………………….60

6.2 Calculul de verificare…………………………………………………………………64

6.2.1 Pistonul………………………………………………………………………..64

6.2.2 Biela……………………………………………………………………………66

CAPITOLUL 7……………………………………………………………………………………………………………..69

CONCLUZII…………………………………………………………………………………………………………………69

BIBLIOGRAFIE…………………………………………………………………………………………………………..70

Capitolul 1

Principiile generale ale diagnosticării autovehiculelor

Noțiuni introductive:

Diagnosticarea tehnică a autovehiculelor reprezintă totalitatea operațiilor tehnice și tehnologice necesare în scopul determinării stării tehnice și a capacității de funcționare a unui sistem sau a întregului automobil, dar și evaluarea acestora în raport cu condițiile de exploatare fără demontarea pieselor sau a ansamblului respectiv.

În același timp diagnosticarea permite evaluarea resursei remanente și a capacității funcționale a automobilelor, în limitele solicitărilor date de regimul de exploatare și a prognozei duratei sigure de funcționare.

Domeniul principal de utilizare a diagnosticării, în procesul de mentenanță a autovehiculelor, îl reprezintă inspecțiile tehnice planificate și operative, controlul calității întreținerii, reviziile impuse de legislații pentru siguranța circulației și protecția mediului.

În cadrul operațiilor de mentenanță apare necesitatea cunoașterii stării de degradare, nivelul reglajelor și interacțiunea elementelor sistemului dat, cu o precizie cît mai mare.

Evaluările stării tehnice realizate prin metodele și mijloacele de diagnosticare tehnică sunt necesare și pentru limitarea solicitărilor în exploatare în funcție de tip, astfel încît să se poată lua unele măsuri tehnice de refacere a capacității funcționale, prevenind astfel avariile grave ale unității tehnice respective. La întreținerea tehnică în exploatare a autovehiculelor, diagnoza tehnică are ca scop determinarea stării de degradare a unei piese sau a unui ansamblu, în corelație cu nivelul nominal al parametrilor de funcționare.

Evaluarea constă în compararea stării tehnice momentane cu valoarea limită de funcționare sau cu o valoare limită de degradare. La diagnosticarea complexă sau de profunzime a sistemelor se obțin informații complexe despre starea și funcționarea sistemului. Acestea sunt de interes practic în cazul întreținerii tehnice, numai dacă, prin diagnosticarea respectivă, se poate localiza și elementul, care provoacă abateri funcționale ale sistemului.

O caracteristică importantă a diagnosticării tehnice este determinarea, prin măsurători, și evaluarea stării tehnice cu demontări puține sau, mai ales, fără demontare. Această însușire este importantă, deoarece demontările repetate duc la o intensificare a uzurii.

Determinarea stării tehnice, fără demontare a componentelor, poate fi programată în perioada de exploatare, pe baza unor întreruperi planificate ale funcționării, în cadrul programului general de mentenanță.

Volumul de muncă, în cazul diagnosticării fără demontare, este mai redus ca în cazul demontărilor. În domeniul tehnic diagnosticarea are o vastă arie de aplicabilitate, deoarece deține avantajul evitării aprecierilor subiective a stării tehnice și asigură precizia aprecierilor cu un efort minim.

Tipuri de diagnosticare

Există trei tipuri de diagnosticare: funcțională, defectoscopică și diagnosticarea resursei remanente de funcționare.

În dependență de informația primită se deosebesc diagnosticări complexe (globale) și diagnosticări de profunzime (pe elemente).

În cazul unei diagnosticări defectoscopice, prin diagnosticarea complexă (globală) se determină sistemul care prezintă anomalii funcționale sau este defect și, după aceea, pe baza diagnosticării de profunzime, elementul defect sau dereglarea care a generat funcționarea anormală.

De exemplu : motorul se supraîncălzește:

•Prin diagnoză complexă se determină ca fiind defect sistemul de răcire.

•Prin diagnoză de profunzime se constată elementul defect: termostatul.

Toate tipurile principale de diagnosticare tehnică pot cuprinde întregul automobil (diagnosticare totală, de ansamblu) sau numai un mecanism sau sistem din structura automobilului, în acest caz poartă numele de diagnosticare parțială. Diagnosticarea totală sau parțială poate să apară la toate cele trei tipuri principale de diagnosticare.

Diagnosticările pot fi repetate la intervale fixe (determinate de condițiile de exploatare) sau se efectuează continuu cu aparatură adecvată la bordul autovehiculului. Aceste deosebiri duc la diagnosticarea periodică sau permanentă. La intervale lungi între diagnosticări se practică utilizarea aparatelor externe în stații de diagnosticare specializate, care necesită un efort însemnat de dotare tehnică.

Informațiile de diagnoză utilizate cu frecvență mare (temperaturi, presiuni etc.) se obțin cu aparatură instalată în sistemele automobilului, cuplate cu unități electronice de comandă și control.

Sistemele automobilului au încorporați senzori singulari, care transmit semnale analogice la sistemul central de comandă și de memorizare a datelor.

În afară de cele trei tipuri de diagnosticare: funcțională, defectoscopică și diagnosticarea resursei remanente de funcționare, există o clasificare tipologică, care se prezintă în fig. 1.1.

Fig. 1.1. Clasificarea tipologică a diagnosticării tehnice

Clasele diagnosticării tehnice

Din punct de vedere al scopului și domeniilor de aplicație a diagnosticării tehnice în cadrul mentenanței automobilelor, se deosebesc cinci clase de diagnosticare:

Diagnosticarea empirică reprezintă o evaluare a stării tehnice pe baza datelor nominale obținând o decizie de forma bine-rău. Diagnosticarea empirică nu constituie o diagnosticare tehnică exactă, deoarece nu poate realiza o prognoză de funcționare, însă la elemente sau sisteme simple poate fi satisfăcătoare în cazul în care se efectuează de către un personal cu experiență. Se poate utiliza în cazul unei diagnosticări globale.

Diagnosticarea tehnică simplă se aplică la stabilirea stării tehnice a sistemelor automobilului cu ajutorul aparatelor de măsură. Evaluarea stării tehnice rezultă din compararea mărimilor măsurate cu valorile nominale ale parametrilor de stare, respectiv de diagnosticare și prin urmărirea tendinței de modificare a parametrilor de diagnosticare în raport cu valorile limită de degradare stabilite empiric. Pentru sistemele importante ale automobilului se obține o prognozare a resursei remanente de funcționare dar cu eroare relativ mare.

Diagnosticarea tehnică simplă se utilizează în cadrul diagnosticărilor globale sau planificate care se practică la societățile de transporturi.

Diagnosticarea tehnică cu un sistem de aparate de verificat și evaluarea statistică a stării de degradare:

Starea tehnică a sistemelor automobilului se determină cu un complet polivalent de aparate asistate de calculator. Evaluarea stării tehnice se face în limitele de deteriorare stabilite anterior iar rezultatul diagnozei se înregistrează și se prelucrează statistic constituind baza pentru determinarea resursei remanente de funcționare.

Diagnosticarea tehnică cu un complex de aparate de verificat și prelucrarea automată a informațiilor:

Starea tehnică se determină cu ajutorul unui complex de aparate de măsură. Datele măsurate, se transmit unui sistem de diagnoză interior, respectiv computer de diagnosticare, care coordonează procesele de măsurare și evaluează datele, acestea fiind stocate într-o memorie și transmise unui calculator exterior (casetă de diagnosticare). Datele de măsurare, în cadrul acestei forme de diagnosticare, se prelucrează automat iar pe imprimantă se obțin măsurile de repunere în funcțiune (reglajele necesare, înlocuiri, etc.). Totodată, datele obținute după măsurare se stochează într-o memorie pentru utilizări ulterioare. Această clasă este utilizată la diagnosticarea complexă și de profunzime a sistemelor complicate.

Diagnosticarea automata:

Se caracterizează prin determinarea și evaluarea tuturor parametrilor de diagnosticare într-o succesiune continuă, automată. Automatizarea poate fi extinsă până la nivelul deciziilor de întreținere.

Efortul manual se reduce la corectarea sau reglarea pozițională a senzorilor, respectiv a canalelor de semnale, iar reglajele între două măsurători necesare trebuie să se realizeze cu o probabilitate redusă. În prezent în practica construcției și exploatării automobilelor pot apărea și forme mixte.

Tehnologia și structura procesului de diagnosticare

Un proces de diagnosticare din sfera mentenanței automobilelor poate fi structurat în:

► procesul de măsurare pentru diagnoză;

► procesul de evaluare a rezultatelor.

Valorificarea rezultatelor diagnozei pentru întreținere și prognoză se realizează printr-un proces parțial de prelucrare a datelor obț inute la verificarea mai multor unități (automobile, motoare de tip asemănător) într-un interval de timp sau asupra unui singur exemplar, care a fost supus unui șir de verificări într-un interval de timp dat. Aceste informații pot defini evoluția fenomenului (proces de uzură, îmbătrînire etc.) și în consecință determină strategia de întreținere, dependentă de starea tehnică a sistemului respectiv.

Rezultatele diagnosticării conțin atât nivelul stării tehnice a unui sistem cât și o serie de informații de genul parcursului optim pentu operațiile de mentenanță, instalațiile cele mai adecvate pentru întrețineri, disponibilitatea capacității de întreținere (materială, forța de muncă etc.).

În figura 1.2 se prezintă schematic structura procesului de diagnosticare din acest punct de vedere și întrepătrunderea dintre procesul de diagnosticare și procesul de întreținere. Săgețile indică fluxul funcțional.

Fig. 1.2 Schema structurală a procesului de diagnosticare

Ca tehnologie de diagnosticare este definită combinația de aparate, procedee de măsurare și evaluare pentru rezolvarea unor probleme de diagnosticare. În dependență de scopul și de starea obiectului de diagnosticat se deosebesc următoarele forme de tehnologii:

tehnologii de diagnosticare planificate, care cuprind diagnosticări globale bine determinate (ex. determinarea puterii, a consumului specific de combustibil la un motor într-un punct de funcționare definit din caracteristica de turație sau funcționarea instalației de frânare);

tehnologii de diagnosticare variabile, întocmite pe baza unor scheme-cadru în special pentru diagnosticarea defectoscopică în situația apariției unui rezultat negativ de diagnosticare funcțională globală sau pierderea vizibilă a capacității de funcționare.

Rolul diagnosticării în procesul de exploatare al automobilelor

Diagnosticarea este operația care determină necesitățile reale de efectuare a unor lucrări de întreținere (reglaje, înlocuiri de componente).

Pentru a asigura eficacitatea diagnosticării în ansamblul procesului de exploatare este necesar să fie îndeplinite condițiile:

► combinarea operațiilor de diagnosticare cu operațiile curente de întreținere tehnică (spălări, gresări, curățări etc.), legătură necesară, avînd în vedere că unele operații de diagnosticare presupun o pregătire prealabilă a automobilului (spălări, curățări), pentru reducerea timpului de staționare a automobilelor.

► combinarea diagnosticării cu operațiile de întrețineri și reglaje, instalațiile de diagnosticare trebuie să coopereze nemijlocit sau mijlocit cu instalațiile de întreținere, aceasta deoarece pe de-o parte, sunt necesare mici întrețineri între două diagnosticări parțiale și, pe de-altă parte, utilizatorului îi sunt de mai mică importanță datele, privind starea tehnică a autovehiculului, dacă nu sunt urmate de operații de întreținere, care derivă din evaluarea diagnosticării;

►diagnosticarea tehnică să se efectueze în timpii de staționare admiși ai automobilelor, iar timpul efectiv consumat pentru diagnoză să fie mai redus decît timpul necesar înlocuirilor parțiale ale elementelor defecte.

Eficiența economică a instalațiilor de diagnosticare, odată cu creșterea complexității lor, se asigură printr-o încărcare mai mare a acestora în timp.

În cazul parcurilor mari de autovehicule, este rațional ca instalațiile de diagnosticare să fie în proprietatea utilizatorului de parc, iar la un număr redus de autovehicule instalațiile de diagnosticare se concentrează în întreprinderi de servicii specializate în operații de „diagnoză – întreținere – reparații”.

Diagnosticarea permanentă la bord a autovehiculelor asigură o verificare continuă, dependentă de starea tehnică. Dispunerea senzorilor și circuitelor de transmitere a semnalelor la microprocesorul de bord se realizează prin construcția automobilului.

Avantajele efectuării operațiilor de mentenanță pe baza diagnosticării:

•funcționarea sigură în exploatare cu luarea în considerare a condițiilor variabile de exploatare;

•micșorarea timpilor de staționare pentru întreținerea tehnică;

•reducerea timpului efectiv de lucru la operațiile de întreținere prin diagnosticare defectoscopică;

• exploatarea sigură a automobilelor la parametri economici optimi și în concordanță cu normele de poluare;

• economii de materiale prin utilizare a rezervelor de uzură existente.

Aceste avantaje sunt posibile printr-o organizare optimă a procesului de diagnosticare, reducerea erorilor de diagnoză și evaluarea corectă a rezultatelor diagnosticării, corelate cu comportarea automobilelor în condițiile specifice. Totodată, în acest sens, se impune asigurarea unei cooperări favorabile între diagnosticare și întreținere.

Parametri de diagnosticare:

În timpul funcționării automobilelor are loc interacțiunea dintre piese și mediul exterior. Structurile suferă modificări continue sau discrete, trecând astfel prin diverse faze care reprezintă abateri mai mici sau mai mari de la starea inițială.

Aceste modificări sunt de natură: ▪ dimensională,

▪ mecanică,

▪ de structură fizică,

▪ chimică,

▪ electrică

▪ complexă.

Ele se pot exprima cantitativ, prin schimbarea valorilor unor parametri numiți parametrii de stare. De cele mai multe ori însă, determinarea valorică exactă a acestor parametri nu este posibilă. De aceea, se recurge la un procedeu de stabilire indirectă a stării tehnice, operând cu alte mărimi dependente într-un anumit fel de parametri de stare și măsurabile pe o cale oarecare. Valoarea acestor parametri, numiți parametri de diagnosticare constituie exprimarea cantitativă a schimbărilor survenite în structura ansamblului autovehiculului și deci a modificărilor parametrilor de stare ai acesteia.

Exemplu: grupul piston-cilindru are ca proces funcțional de bază producerea de lucru mecanic util, dar pe lângă aceasta mai apar și alte procese auxiliare parazite: încălzire, fum la evacuare, zgomote, bătăi, arderea uleiului din sistemul de ungere, modificări ale presiunii de compresie, scăpări de gaze în carter etc. Astfel de procese însoțitoare nu apar în cazul sistemelor cu stare tehnică bună, sau se produc cu o intensitate neglijabilă, accentuându-se numai în cazul producerii defecțiunilor. În multe cazuri apariția lor este legată implicit de înrăutățirea parametrilor tehnici de exploatare ai motorului, dar constituie indiciul sigur al existenței defecțiunii. Intensitatea desfășurării acestor procese este determinată de starea tehnică a pieselor care constituie acest grup: pistonul, segmenții și cilindrul.

Parametrii de stare:

•jocul dintre piston și cilindru;

•jocul axial al segmenților în canale;

•fanta segmenților;

•elasticitatea și integritatea lor.

Aceste mărimi nu pot fi măsurate direct de la exterior fără demontarea motorului, dar variația lor, poate fi apreciată cantitativ indirect prin următoarele mărimi numite parametrii de diagnosticare.

Parametrii de diagnosticare:

•putere;

•consum de combustibil și lubrifiant;

•densitate de fum în gazele de evacuare;

•debitul și presiunea gazelor scăpate în carter;

•presiunea în cilindru la sfârșitul compresiei;

•scăpările de aer;

•intensitatea și natura zgomotelor.

CAPITOLUL 2

Diagnosticarea motorului

2.1 Aspecte generale:

Modificarea stării tehnice a motorului se produce fie datorită uzurii naturale sau forțate a mecanismelor și instalațiilor sale, fie dereglării sau deteriorării unora dintre ele. Stabilirea stării tehnice a acestui ansamblu al automobilului se poate face global sau pe elemente.

În primul caz, în care trebuie să se precizeze dacă motorul mai poate fî exploatat sau nu, se aleg ca parametri de diagnosticare mărimi care au legături multiple cu parametrii de stare ai motorului, deci a căror valoare depinde de starea tehnică a mai multora din componentele motorului.

Acești parametri sunt: puterea, consumul de combustibil, gradul de poluare al gazelor de evacuare și nivelul de zgomot. Legătura între acești parametri de diagnosticare și parametrii de stare ai elementelor motorului este reliefată în tabelul 2.1.

Diagnosticarea pe elemente se efectuează atunci când unul din parametrii de diagnosticare generală menționați are o valoare care depășește nivelul admisibil. în acest caz se trece la diagnosticarea ansamblurilor motorului care afectează nivelul parametrului de diagnosticare găsit cu valoare necorespunzătoare. Parametrii de diagnosticare aleși în vederea efectuării diagnosticării pe elemente depind de mecanismul sau instalația testate și vor fi prezentați în continuare pentru fiecare caz în parte.

Tabelul 2.1. Conexiunile parametrilor de diagnosticare cu parametrii de stare ai motoarelor

2.2. Diagnosticarea după puterea efectivă

Exista trei procese prin care se poate executa diagnosticarea motorului după puterea efectivă:

► prin determinarea directă a puterii

► prin suspendarea funcționării cilindrilor

► prin metoda accelerării.

2.2.1 Prin determinarea directă a puterii efective a motorului .

Aceasta metodă se bazează pe măsurarea puterii la roată Pr cu ajutorul standurilor cu rulouri.

Dependența dintre această mărime și puterea efectivă nominală Pen se face prin intermediul randamentului transmisiei tr a unor coeficienți care țin seama de abaterile în procesul de fabricație Cf și, respectiv, de uzura normală produsă în exploatare Ce, astfel încât:

Pr = Cf Ce tr Pen

Așadar: Pr = (0.65… 0.78) Pen

adică la un automobil cu stare tehnică bună, la roată ajunge numai cota din puterea efectivă nominală, indicată de fabrica constructoare, precizată de relația precedentă. Dacă valoarea puterii la roată Pr determinată pe standul cu rulouri se încadrează în limitele indicate de relație, înseamnă că motorul este bun. În caz contrar, dacă s-a verificat că transmisia este în stare bună, este necesară diagnosticarea motorului pe elemente.

După cum se poate constata din cele de mai sus, procedeul, fiind bazat pe valorile generale statistice ale factorilor menționați, are un grad de precizie precar, măsurarea exactă a valorilor acestor factori nefiind practic posibilă.

2.2.2 Prin suspendarea funcționării cilindrilor

Această metodă se bazează pe punerea în evidență a rezistenței interne create de unul sau mai mulți cilindrii la scoaterea din funcționare a unui cilindru (sau mai multor cilindrii) prin întreruperea aprinderii sau alimentării cilindrului respectiv.

La acest regim, funcționarea stabilă a motorului este condiționată de egalitatea dintre cuplul motor indicat și cel rezistent:

Mi1 = Mr

În diagrama din figura 2.1 corespunzătoare unui motor cu aprindere prin scânteie, această egalitate se realizează prin turația n1 (în punctul 1). Întreruperea aprinderii la unul din cilindrii va provoca scăderea momentului indicat la M i2, însă refacerea echilibrului se poate realiza numai la o turație mai redusă n2 (în punctul 2):

Mi2 = Mr

În cazul în care jocurile din mecanismul motor sunt mai mari, adică pierderile de energie prin frecare sunt mai reduse, la cilindrul, la care s -a întrerupt aprinderea, scăderea momentului indicat va fi mai mică (M i2), iar echilibrul funcțional se stabilește în punctul 2 (n2 > n1).

Prin urmare cilindrii cu stare tehnică necorespunzătoare vor crea reduceri mai mici de turație, prinscoaterea lor din funcțiune, decît cilindrii cu stare tehnică bună de funcționare.

Aparatele destinate diagnosticării, dupa acest principiu,au de regulă două scale: una indică turatia iar cealaltă variația procentuală a acesteia.

Dacă variațiile procentuale de turație între cilindri nu depășesc 4 %, se consideră în stare tehnică bună. În caz contrar se investigheaz ă cauzele care duc la funcț ionarea defectuoasă a cilindrilor la care s-a constatat cea mai mică reducere de turație. La actualele motoare cu aprindere prin scînteie regimul de testare poate fi cuprins între limitele 1600-2000 rot/min.

2.2.3 Diagnosticarea motorului prin metoda accelerației în gol

Această metodă se bazează pe determinarea accelerației unghiulare a arborelui motor la accelerația în gol (fără sarcină) a motorului.

În situația accelerării bruște a motorului (în gol) în cilindri intră o cantitate de combustibil corespunzătoare puterii maxime. Cu cît puterea efectivă, pe care o poate dezvolta motorul, este mai mare, cu atît crește mai rapid turația arborelui cotit, accelerația unghiulară este mai mare.

Puterea efectivă a unui motor (Pe) se determina, măsurînd turația (n) și accelerația unghiulară (ε), în condi țiile accelerării bruște a motorului pînă la turația maximă, cu relația:

P = c ⋅n ⋅ε

j – momentul de inerție, – o mărime constructivă, care pentru un motor dat are o valoare constantă și cunoscută.

Determinarea puterii motoarelor, prin metoda accelerării în gol, necesit ă o instalație, care să permită măsurarea concomitentă a accelerației unghiulare (ε) și a turației și, apoi, să efectueze operații de înmulțire după introducerea constantei (c), caracteristică fiecărui tip de motor.

Măsurarea accelerației unghiulare și a turației motorului se realizează prin montarea pe carcasa volantului a unui traductor inductiv sau utilizarea traductoarelor de turație existente, care generează impulsuri, a căror frecvență este direct proporțională cu turația arborelui. Măsurătorile se realizează la regimul termic normal (85-95 °C).

După introducerea, prin tastatura blocului de comandă, a valorii constantei (c), corespunzătoare tipului respectiv de motor și a valorii turației (n), la care urmează să se determine puterea, de la mersul în gol încet se accelerează brusc pînă la cursa totală a dispozitivului de accelerație (pedală, pîrghie). Astfel, pe monitorul aparatului sunt indicate valorile accelerației unghiulare, turației și puterii motorului, pe baza unor operații de calcul, adică a produsului dintre ε, n ș i contanta c.

În ultimul timp, pe plan mondial, s-au realizat instalații perfecționate, care permit măsurarea și înregistrarea valorilor cuplului și puterii dezvoltate de motor la diferite turații. Schema unei instalații complexe, pentru măsurarea și înregistrarea momentului și puterii motorului, prin metoda accelerării în gol, este prezentată în fig. 2.3.

Fig. 2.2. Instalația de determinare a puterii motorului prin metoda accelerării în gol

Instalația este formată din senzorul inductiv 1, aparatul pentru înregistrarea turației și a accelerației unghiulare 2, multiplicatorul analogic 3, care efectuează produsul dintre turația și accelerația unghiulară ε în vederea determinării puterii efective Pe și aparatul înregistrator 4 (de tip x- y), 5 și 6 reprezintă senzorul și aparatul de măsură a temperaturii lichidului de răcire.

Avantajul metodei de determinare a puterii prin metoda accelerării în gol constă în volumul redus de muncă și timp la efectuarea testărilor. Dezavantajul metodei constă în existența unor erori la determinarea puterii și complexitatea relativ mare a aparaturii de măsurare.

2.3 Diagnosticarea pe baza pierderii de aer introdus în cilindru.

Diagnosticarea mecanismului motor pe baza pierderilor de aer prin neetanșeități înlesnește determinarea la fiecare cilindru a unor niveluri de uzură normală sau accidentală precum și eventuale neetanșeități ale supapelor.

Prin urmare, parametrii de stare tehnică care se pot evalua prin această metodă, sunt:

● uzura cilindrilor;

● pierderea elasticității sau ruperea segmenților;

● deteriorarea etanșeității supapelor și a garniturii de chiulasă.

Aparatele, care servesc acestui procedeu de diagnosticare, se numesc pneumometre.

Fig. 2.3 Schema de principiu a unui pneumometru

Sonda 1 a aparatului se introduce în orificiile bujiilor sau injectoarelor avînd grijă ca în momentul măsurătorii, pistonul cilindrului respectiv să se găsească la P.M.S. la sfîrșitul cursei de compresie. Se utilizează aer comprimat la o presiune de 0,4 – 0,6 MPa, preluat din rețea sau de la surse individuale, conectarea la sursa de aer comprimat efectuîndu-se prin tubul 5.

Pentru măsurători, se lucrează cu ventilul 4 închis și 6 deschis, ceea ce permite realizarea circuitului de aer prin regulatorul de presiune 8, după care aerul cu presiunea constantă de 1,6 bar trece prin orificiile calibrate 11 și 12, ajungînd la manometrul 13.

În același timp aerul va trece prin supapa unisens 3, conducta 2 și sonda de măsurare 1. Circuitul de aer, după orificiul calibrat 11, evoluează pe principiul vaselor comunicante și, astfel manometrul 13 indică presiunea aerului din cilindri, luînd în considerare și pierderile prin neetanșeități la nivelul cilindrului.

Supapa de siguranță 9, care protejează manometrul 13, lucrează la presiunea de 0,25 MPa.

Manometrul 13 posedă o scală procentuală (0-100 % . La sonda 1, complet obturată (situația ideală a unui cilindru fără scăpări de încărcătură), indicația este 0 % (la unele tipuri 100 %),. Schema de principiu a unui pneumometru 35 comunicarea liberă cu mediul, indicația manometrului 13 este 100 % (sau 0 % la unele tipuri constructive).

În vederea asigurării unei precizii acceptabile a măsurătorilor și condiții uniforme de măsurare la fiecare cilindru se impune ca înaintea începerii diagnosticării să fie îndeplinite condițiile:

► efectuarea etalonării aparatului, prin introducerea sondei 1 într-un orificiu calibrat (din setul auxiliar al aparatului) și reglarea indicației manometrului 13 pentru indicația 40 % – cu ajutorul robinetului de tarare 10;

► înainte de începerea măsurătorilor motorul se aduce la temperatura de regim. Manometrul 13 are o scală cu gradații neliniare, deoarece, ca urmare a pierderilor de aer, acesta indică diferența de presiune Δp:

Δp = p − p

p1 – presiunea înaintea orificiului calibrat 11;

p2 – presiunea după acest orificiu.

Prin urmare diferența de presiune indicată de manometrul 13 nu este ependentă liniar de volumul de aer scăpat prin neetanșeități (V).

Evaluarea stării tehnice a grupului „piston–cilindri–segmenți– supape”, în baza indicațiilor aparatului, se face în funcție de alezajul cilindrilor și tipul motorului, conform tabelului 2.2.

Tabelul 2.2 Indicațiile aparatului, în funcție de alezajul cilindrilor și tipul motorului

Precizarea sursei pierderilor se procedează în felul următor:

► în cazul în care sursa de pierderi este localizată la nivelul grupului „cilindru–segmenți”, prin turnarea unei mici cantități de ulei rece cînd pistonul se află la p.m.s și repetarea măsurătorii se indică o valoare superioară măsurărilor anterioare;

► în cazul în care sursa de pierderi este localizată la nivelul suprafețelor de etanșare a supapelor sau garniturii de chiulasă, adăugarea de ulei rece nu modifică nivelul indicațiilor aparatului de măsură în raport cu măsurătoarea anterioară;

► în cazul în care există neetanșeități la nivelul supapelor, acul indicator oscilează, iar la comutarea legăturii prin ventilul 4 se distinge un șuierat în colectorul de admisie sau de evacuare;

► la o uzură mare a segmenților, la blocarea sau ruperea acestora, introducerea aerului în cilindru prin ventilul 4 și sonda 1 se percepe zgomotul provocat de ieșirea aerului prin cilindrul de alimentare cu ulei;

► prin aplicarea unei soluții de apă cu săpun la îmbinarea dintre chiulasă și bloc, la cilindru respectiv și, introducînd aer prin ventilul 4 și sonda 1, în zona, în care este fisurată garnitura, apar bule de aer.

2.4 Diagnosticarea pe baza măsurării depresiunii din colectorul de admisie.

Aprecierea stării tehnice a mecanismului motor pe baza măsurării depresiunii din colectorul de admisie poate fi utilizată, deoarece mulți constructori de automobile completează caracteristicile tehnice ale motoarelor cu valorile nominale și limită ale depresiunii din colectorul de admisie. Pînă la cilindrul motorului, depresiunea este influențată de starea filtrului de aer, de carburator, de geometria galeriei de admisie etc., însă valoarea depresiunii depinde, în mod hotărîtor, de starea de etanșare a cilindrilor.

Aparatul, utilizat pentru măsurare – vacuummetrul –, se montează la colectorul de admisie. Unele motoare sunt dotate constructiv cu orificii obdurate pentru racordarea aparatelor de măsură. În cazul în care lipsesc aceste reducții se introduce o reducție filetată în izolatorul (flanșa) dintre carburator și galeria de admisie, iar după terminarea măsurătorilor orificiul este astupat cu un șurub de etanșare.

În baza măsurării depresiunii în colectorul de admisie, poate fi realizată diagnosticarea:

● stării tehnice a mecanismului motor – gradul de etanșare al cilindrilor;

● stării tehnice a supapelor – jocul termic al supapelor;

● stării tehnice a aparatului vacuummetric de sarcină – momentul intrării în funcțiune a avansului vacuummetric;

● regimului de mers în gol al motorului;

● stării membranei avansului vacuummetric de aprindere.

Diagnosticarea gradului de etanșare a cilindrilor are în vedere dependența depresiunii din colectorul de admisie (Δp), de cantitatea de amestec aspirate în cilindru (Ca), de turația arborelui motor (n) și poziția clapetei de accelerație.

Cantitatea teoretică de amestecare care poate fi aspirată într-o ora este:

Ct = Vs ∙ 60 [l/h]

unde: Vs – cilindreea unitară;

i = 1 pentru motoare în 2 timpi și i = 2 pentru motoare în 4 timpi;

z – numărul de cilindrii.

În conformitate cu legea lui Bernoulli, cantitatea de amestec aspirat (Ca) este:

Ca = Fd

unde: – coeficient de debit;

Fd – secțiunea difuzorului;

p – masa specifică.

Rezultă că pentru aceeași poziție a clapetei de accelerație și o turație dată , depresiunea din colectorul de admisie depinde numai de gradul de etanșare a cilindrilor.

Valorile depresiunii, în general, la clapeta complet deschisă sunt de 10kPa (75 mm col.Hg), iar la clapeta complet închisă 67 – 80 kPa (500-600 mm.col.Hg.).Acestea pot fi considerate ca valori admisibile.

Diagnosticarea stării de etanșare a cilindrilor la regimurile de sarcini parțiale se poate realiza cunoscând valoarea momentului motor în funcție de turație, la diferite unghiuri de deschidere a clapetei de accelerație.

Pentru diagnosticare, pe standurile cu role de diagnosticare dinamica a automobolelor, la turațiile date(n1, n2, n3…ni) se crează sarcina la roțile motoare care corespunde momentului motor dat și se compară valorile depresiunii citite cu cele ale caracteristicilor cunoscute pentru motorul diagnosticat.

Un indicator frecvent utilizat, în acest domeniu de diagnosticare este depresiunea maximă – Δpc – care permite aprecierea etanșeității mărimii masurate cu valoarea limită.

Pentru motoarele actuale, în funcție de ε, valorile uzuale pentru depresiunea maximă sunt 7.10-2…8,5.10-2 M.Pa (520…640 mm colHg).

Modul de măsurare al acestei valori este următorul: după înlăturarea șurubului opritor al poziției limită-închisă a clapetei de accelerație, se accelerează motorul în gol până la turația maximă (deschiderea maximă a clapetei) după care se închide clapeta brusc. Depresiunea se citește în zona turației maxime după închiderea clapetei.

Măsurarea depresiunii cu scoaterea din funcțiune a unui cilindru sau a unei perechi de cilindri, se bazează pe faptul că cilindriscoși din funcțiune acționează ca o frână.

De regulă se lucrează cu câte doi cilindri. Astfel, la motoarele cu 4 cilindri la prima probă se suspendă cilindrii 2 și 3 iar apoi 1 și 4, iar la motoarele cu 6 cilindri se scot pe rând cilindrii 2,3,4,5 și se lucrează cu 1,6, apoi se suspendă 1,3,4,6 și rămân în funcțiune 2,5 și în final se suspendă 1,2,5,6 și se lucrează cu 3 și 4.

La un motor cu 4 cilindri, cei doi cilindri suspendați se comportă ca o sarcină (frână) pentru cilindrii rămași în funcțiune. Cu cât starea cilindrilor, elasticitatea și starea de uzură a segmenților, etanșeitatea supapelor este mai bună, cu atât sarcina cilindrilor care funcționează este mai mare. Această sarcină se manifestă prin scăderea turației și a depresiunii pentru aceeași poziție a clapetei de accelerație.

Prin urmare, cu cât starea de etanșare a cilindrilor scoși din funcțiune este mai bună, cu atât sarcina cilindrilor rămași în funcțiune este mai mare, iar cu atât mai mult scade turația și depresiunea.

Scoaterea din funcțiune a cilindrilor se face la o turație de cel puțin 1500 rot/min. Valorile cu care se modifică depresiunea între cilindrii care sunt scoși pe rând din funcțiune, trebuie să fie cât mai apropiate. Cilindrul sau perechea de cilindri a căror scoatere din funcțiune nu determină o scădere notabilă a turației și a depresiunii prezintă deteriorări a gradului de etanșare.

2.5. Diagnosticarea după zgomot:

Ansamblul de sunete emise de motor are o plajă largă de frecvențe și intensități.

Prin urmare, măsurarea intensității și analiza frecvențelor zgomotelor produse de motor, oferă un mijloc de diagnosticare generală sau pe elemente a motorului, la regimurile caracteristice de funcționare ale motorului dinainte stabilite.

Surse de zgomot: contactul pieselor aflate în mișcări reciproce,frecările între piese, curgerea fluidelor de lucru (aer, lichide de răcire, ungere etc.), funcționarea ventilatorului, oscilațiile gazelor în colectoarele de admisie și evacuare, procesele de ardere normală sau detonantă.

Variația intensității zgomotelor:uzura suprafețelor în contact și modificările de formă ale pieselor în sensul amplificării odată cu creșterea jocurilor.

-zona 1 –grupul piston –cilindru – segmenți

-zona 2 –segmenții și canalele lor din piston

-zona 3 –bolțul, bucșa bielei, umerii pistonului

-zona 4 – arbore motor, lagăr de bielă

-zona5 – arbore motor, lagăre paliere.

Zgomotele receptate, cu un caracter distinct, apar în situația în care, ca urmare a uzurilor excesive, jocul între piston și cilindru este de 0,3 – 0,4 mm, la lagărele paliere ale arborelui jocul între fus și cuzinet este de 0,1 – 0,2 mm, iar la fusurile manetoane jocul ajunge la 0,1 mm. Detectarea zgomotelor la aceste cupluri de piese este un semnal de preavarie și indică necesitatea opririi motorului și demontarea în vederea înlocuirii elementelor compromise (set motor, arbore, etc.).

2.6. Diagnosticarea sistemului de răcire

De starea tehnică a sistemului de răcire depinde, într-o mare măsură, economia de combustibil și ulei, siguranța funcționării motorului. La temperaturi ale lichidului de răcire cuprinse între 80…90 șC motorul dezvoltă performanțele de putere maximale, prezintă cel mai redus consum specific de combustibil și uzuri minime. Lichidele de răcire care se utilizează în sistemele de ră cire transferă în mediul ambiant cca. 20…35 % din cantitatea de căldură dezvoltată prin arderea combustibilului în motor, menținînd astfel temperaturi optime de funcționare.

În exploatare, în sistemul de răcire, apar o serie de modificări ale stării tehnice generale, care au efecte negative, privind performanțele sistemului și ale motorului.

Cele mai importante modificări sunt:

▪ pierderi de lichid de răcire;

▪ depunerea de impurități pe elementele de răcire ale radiatorului;

▪ înrăutățirea funcționării termostatului;

▪ înrăutățirea funcționării bușonului;

▪ depuneri de crustă de „piatră” (piatră de cazan) pe pereții interiori ai sistemului de răcire în cazul utilizării ca lichid de răcire a apei fără alte substanțe.

În tabelul urmator sunt prezentate principalele simptome ale funcționării anormale a sistemului de răcire al motoarelor răcite cu lichid și cauzele probabile (în tabel sunt cuprinse și cauzele străine de sistemul de răcire care pot influența funcționarea acestuia).

Tabelul 2.3 Simptomele defectării sistemului de răcire cu lichid și cauze posibile

Tabelul 2.4 Parametrii de diagnosticare ai sistemului de răcire

Cantitatea de lichid din sistem se poate reduce datorită pierderii prin neetarișeități sau defectării supapei abur-aer a radiatorului. Apariția scurgerilor exterioare de lichid se observă cu ochiul liber; pierderile interioare prilejuite de deteriorarea garniturilor cilindrilor se pun în evidență observând uleiul de pe jojă; dacă după extragerea ei din carter persista o spumă gălbuie, aceasta constituie indiciul pătrunderii lichidului de răcire în baia de ulei. Insinuarea lichidului de răcire în cilindri (prin eventualele fisuri sau din cauza deteriorării garniturii de chiulasă) se poate detecta prin observarea gazelor de evacuare, care în acest caz au o nuanță albicioasă, semn al existenței unui procent ridicat de vapori de apă, chiar când motorul este încălzit.

Deteriorarea garniturii de chiulasă poate antrena și un efect invers: pătrunderea gazelor din cilindru în sistemul de răcire; în acest caz, deși termosesizorul nu indică creșterea cbiecțională a temperaturii motorului, se observă ridicarea nivelului lichidului de răcire în vasul de expansiune și o efervescența produsă de amestecarea sa cu gazele scăpate din cilindru.

Este necesar să se știe că lipsa unor cantități mici de lichid din sistem, de exemplu 5..7%, poate perturba regimul normal de răcire, deoarece la temperaturi înalte se produce supraîncălzirea motorului iar la temperaturi coborâte se favorizează formarea dopurilor de gheață sau congelarea lichidului de răcire în ansamblu. Totuși, din cauza dilatării termice, la sistemele lipsite de vase de expansiune, radiatorul nu trebuie umplut complet, lăsându-se un gol de circa 30 mm de la marginea superioară a racordului de umplere, când se folosește apă și 60-70mm, când se utilizează lichid de răcire cu elilenglicol (al cărui coeficient de dilatare termică este superior).

Etanșeitatea sistemului de răcire se poate verifica folosind un aparat simplu a cărui compunere este prezentată în figura 2.4 și care poate fi utilizat și pentru controlul supapei abur-aer din bușonul radiatorului; operațiunile încep prin demontarea bușonului radiatorului și fixarea lui în suportul 5 în care intră aer comprimat, prin conductele 6 și 7. La gura de umplere a radiatorului se fixează conducta 9 prevăzută cu robinetul 3.

Figura 2.4 Aparatul de verficat etanșeitatea sistemului de răcire

Se deschide apoi robinetul de reglare 1 prin care aerul din rețea, de la un compresor sau de la o pompă de aer, este dirijat Spre rezervorul 2. Stabilindu-se aici o presiune de 0,6-0,7 bar citită pe manometrul 4, se deschide robinetul 3 și se observă existența eventualelor pierderi de lichid. In plus, la un sistem cu o bună etanșare căderea de presiune nu trebuie să întreacă 0,1 bar pe secunda. In continuare, se pornește motorul și, la cea mai mică turație stabilă, se urmărește indicația manometrului 4. Dacă există fluctuații de presiune, ele se datorează scăpării de gaze din cilindri în sistemul de răcire, fie pe lângă garnitura de chiulasă deteriorată, fie prin fisuri existente în chiulasă sau cilindri.

Pentru controlul supapelor bușonului se închide robinetul 3 iar prin robinetul 13 și conducta 9 se face legătura cu spațiul inferior al recipientului 5. Manevrând robinetul 8 se stabilește legătura dintre spațiul superior al recipientului 5 și sesizorul 10 prin conducta 14. Rotind apoi ușor robinetul de reglare 1, se observa pe manometru presiunea la care sesizorul 10 devine activ, aceasta fiind presiunea de deschidere a supapei de vapori. Pentru verificarea supapei de aer se procedează în mod asemănător, dar prin robinetul 13 se leagă rețeaua de aer cu recipientul 5 prin conducta 6 iar robinetul 8 face legătura cu sesizorul 10, prin conducta 15. Sesizorul 10 poate fi de tipul cu membrană, cu plutitor, cu lichid etc.

Ventilatorul se verifică în privința stării sale generale, a modului de montare și a întinderii curelei de antrenare.

Ventilatorul nu trebuie să aibă paletele deformate, murdare sau corodate. El trebuie să fie bine fixat pe arbore și la distanță normală; se întîmplă uneori că după reparație distanța dintre ventilator și radiator să nu mai fie respectată. Mărirea acestei distanțe înrăutățește randamentul ventilatorului și, ca urmare, motorul ajunge să se supraîncălzească la unele regimuri funcționale.

În timpul exploatării cureaua ventilatorului, care de cele mai multe ori antrenează și pompa de apă, își pierde tensiunea inițială, se întinde, se murdărește cu lubrifianți sau se deteriorează. În toate cazurile apare o reducere a turației ventilatorului și pompei de apă însoțită de creșterea temperaturii motorului. De aceea, după inspectarea vizuală a stării curelei și gradului ei de curățenie se verifică ș i întinderea folosind o riglă pentru măsurarea săgeții ; este bine ca apăsarea să se facă cu o forță de 30-40 N la care săgeata normală a curelei ventilatorului trebuie să fie cuprinsă între 15 și 20 mm, iar cea a compresorului 10…12 mm.

Patinarea curelei de ventilator se poate detecta și stroboscopic, folosind fie sistemul prezentat la diagnosticarea aprinderii, fie cel de la diagnosticarea ambreiajului.

Radiatorul se poate fisura, murdări la exterior sau înfunda cu depozitele formate de lichidul refrigerator. Etanșeitatea sa se verifică cu dispozitivul descris mai înainte, cu care prilej se determină și locul pierderii de lichid.

Înfundarea sa se determină, măsurînd depresiunea cu un vacuummetru montat în locul bușonului de golire; dacă în timpul funcționării motorului la aproximativ jumătate din turația maximă aparatul de măsur ă arată o depresiune mai mare de 1,65 ·10-2 MPa, atunci radiatorul necesită o cur ățire interioară. Și căderea de temperatură în radiator poate constitui un parametru de diagnosticare. Cînd diferența dintre temperatura de intrare a lichidului în radiator și cea de ieșire este mai mică de 8..12 °C, starea de curățenie interioară și exterioară a radiatorului este necorespunzătoare, în cazul în care pompa de apă și ventilatorul funcționează normal.

Testarea funcțională a termostatului urmărește temperatura, la care sunt active supapele: diagrama de ridicare a supapei în funcție de temperatură, înălțimea de ridicare a supapei.

Pentru această testare a termostatului se utilizează un dispozitiv, prezentat în fig. 2.5

În recipientul 2 se introduce, pe un suport, termostatul 3. Apa din recipient este încălzită cu o rezistență electrică. Termometrul 4 și pîrghia 5 permit măsurarea temperaturii și înălțimea de ridicare a supapei termostatului. La un termostat în stare tehnică bună, supapa trebuie să se ridice la 70°C, iar la 85°C supapa trebuie să fie complet deschisă, înălțimea de deschidere a supapei va trebui să fie între 8…9 mm.

Figura 2.5

La foarte multe construcții de termostat se utilizează o pastă solidă în loc de burduful cu lichid, aceste tipuri avînd o fiabilitate ridicată. Pasta activă este un amestec de cerazină (ceară petrolieră) cu pulbere de cupru, care-și măreș te volumul prin încălzire, atingînd maximul la temperaturi de 75…83 °C.

Lichidele de răcire antigel trebuie să îndeplinească o serie de condiții:

● să aibă temperaturi de congelare inferioare celor de exploatare a automobilelor (- 40șC); ● să posede temperaturi de fierbere cît mai ridicate;

● să posede o bună capacitate de transmitere a căldurii;

● să aibă stabilitate fizică și chimică;

● vâscozitatea lichidului să fie constantă într-un domeniu larg de temperaturi;

● să nu corodeze suprafețele metalice.

Calitatea lichidului antigel din punctul de vedere al conținutului procentual de etilenglicol și respectiv a temperaturii de îngheț se determină cu hidrometrul sau termodensimetrul.

CAPITOLUL 3

Analiza senzorului de oxigen (sonda lambda)

3.1 Prezentarea Sondei Lambda

Sonda lambda este un element cheie în funcționarea optimă a motorului, defectarea sau încercarea de eliminare a acesteia din sistem va conduce la declanșarea modului de funcționare în regim de avarie al motorului, cu consecințe negative asupra consumului și a performanțelor.

Normele de poluare, fie ca sunt europene , americane sau japoneze impun producătorilor de autovehicule emisii poluante tot mai reduse. De asemenea, în marile aglomerări urbane, nivelul emisiilor automobilelor are o importanță mult mai mare deoarece afectează direct sănătatea locuitorilor.

Sonda lambda (numită și sonda sau senzorul de oxigen) are o importanță deosebită relativ la reducerea emisiilor poluante de pe automobile. Produs al companiei Bosch, sonda lambda a fost utilizată pentru prima oara alături de un catalizator pe un automobil Volvo la sfârșitul anilor 1970. Dezvoltarea și proiectarea sondei a fost începuta în timpul anilor 1960 sub supravegherea dr. Gunter Bauman, în cadrul companiei Robert Bosch GmbH.

Figura 3.1 Sonda Lambda

Aplicațiile principale ale sondei lambda sunt motoarele pe benzină. Sonda se utilizează și pe motoarele diesel dar mult mai restrâns. Motivul este acela ca motoarele pe benzina funcționează în jurul amestecului stoichiometric în timp ce motoarele diesel funcționează cu amestecuri sărace.

Principalele emisii poluante ale automobilelor sunt:

● monoxidul de carbon CO;

● oxizii de azot NOx;

● hidrocarburile HC;

● particulele PM.

Cea mai des utilizată metodă de a reduce emisiile poluante de pe un automobile este catalizatorul. În cazul în care catalizatorul reduce proporțiile de CO, NOx și HC din gazele de evacuare, acesta se numește catalizator pe trei căi. Orice sistem de post tratare a emisiilor poluante al unui automobil, ce utilizează un catalizator, are în componenta și o sondă lambda. Eficacitatea catalizatorului depinde în întregime de buna funcționare a sondei lambda.

Pentru a asigura arderea completă a combustibilului din motor (benzină sau motorină) este nevoie de o anumita cantitate de oxigen deci de o anumita cantitate de aer. Astfel, pentru a arde complet 1 kg de benzină avem nevoie de aproximativ 14.7 kg de aer. Dacă acest raport se păstrează (14.7:1) și în cilindru putem spune că amestecul din cilindru este stoichiometric. Notația utilizată în literatura de specialitate, pentru evalua raportul aer:combustibil din motor, este litera greceasca lambda (λ). Relativ la tipul amestecului aer-combustibil din motor putem avea urmatoarele situații:

► amestec bogat (λ < 1): în acest caz combustibilul este în exces, aerul nefiind suficient pentru o ardere completă;

► amestec stoichiometric (λ = 1): în acest caz raportul aer-combustibil este ideal arderea fiind completă;

► amestec sărac (λ > 1): în acest caz aerul este în exces, arderea fiind completă dar cu exces de oxigen;

Valoarea exacta a acestui raport este oferita calculatorului motor de catre senzorul de oxigen.

Cand raportul aer carburant este sarac, concentratia de oxigen in gazele de esapament este bogata – sonda indicand calculatorului motor acest lucru printr-o tensiune slaba [< 0.45 V ] si invers, cand raportul aer carburant este mai bogat decat raportul stoichiometric, concentratia de oxigen din gazele de evacuare devine slaba – sonda indicand calculatorului motor acest lucru printr-o tensiune crescuta [> 0.45 V ]. In cazul in care senzorul de oxigen functioneaza necorespunzator din cauza unor defectiuni interne, calculatorul motor se va afla in imposibilitatea de a compensa deviatiile.

3.2 Rolul sondei lambda

Tipul amestecului aer-combustibil, bogat sau sărac, influențează în mod direct nivelul emisiilor poluante. Astfel în caz unui amestec bogat, combustibilul fiind în exces, arderea este parțială, rezultă emisii bogate în monoxid de carbon (CO) și hidrocarburi (HC). În cazul amestecurilor sărace, oxigenul fiind în exces, conduce la creșterea nivelului de oxizi de azot (NOx) din gazele de eșapament. Compromisul este făcut în cazul amestecului stoichiometric, caz în care emisiile sunt la un nivel mediu pentru fiecare din cele trei componente (CO, HC și NOx).

Figura 3.2. Nivelul emisiilor poluante ale unui automobil în funcție de tipul amestecului aer-combustibil (a.fără catalizator ; b.cu catalizator)

Eficacitatea catalizatorului este maximă atunci când amestecul aer-combustibil este stoichiometric. Rolul sondei lambda este de a informa calculatorul de injecție care este starea amestecului aer-combustibil. Pe baza informație primite de la sondă calculatorul va ajusta injecția de combustibil astfel încât amestecul să se mențină în jurul valorii stoichiometrice.

Figura 3.3. Schema de principiu a controlului amestecului aer-combustibil

Schema de principiu a controlului amestecului aer-combustibil în jurul valorii stoichiometrice se compune din:

senzorul de masă de aer

catalizatorul primar

catalizatorul secundar

injectoarele de combustibil

sonda lambda amonte

sonda lambda aval

circuitul de alimentare cu combustibil

galeria de admisie

galeria de evacuare

ECU – calculatorul de injecție

Utilizând informația de la senzorul de masă de aer, calculatorul de injecție ajustează timpul de deschidere al injectoarelor reglând astfel cantitatea de combustibil injectată. Acest mod de control al injecție se numește control în bucla închisă (closed loop control) și se bazează pe informația primită de la senzori.

Senzorul se afla montat in partea din fata a catalizatorului [amonte] pentru a detecta concentratia de oxigen din gazele de evacuare exact la iesirea din motor, calculatorul de injectie utilizand aceasta informatie pentru a determina daca amestecul de aer este sarac sau bogat, ajustand timpul de injectie de combustibil in consecinta.

Senzorul de oxigen montat in partea din spate a catalizatorului [aval] are drept scop verifiacrea eficentei convertorului catalitic.

Un alt element important aflat in componenta sondei Lambda este rezistenta de incalzire, cea care garanteaza ca senzorul de oxigen este intotdeauna incalzit la temperatura optima de functionare pentru a furniza un semnal bun. Incalzirea sondei este comandata de catre calculatorul motor prin intermadiul unui semnal PWM ( Pulse Widith Modulation). Aceasta comanda proportionala este utila la pornire, cand motorul este rece, sistemul de incalzire fiind partial sau total inactiv (vaporii de apa pot condensa si duce la distrugerea senzorului ca urmare a solicitarilor termice).

3.3 Modul de funcționare al unei sonde lambda

În echiparea automobilelor de serie exista mai multe tipuri de sonde lambda. Un criteriu de clasificare ține cont de principiul de funcționare și de numărul de conexiuni electrice.

Astfel, dacă le clasificam după principiul de funcționare, distingem:

►sonde lambda binare

▪ cu zirconiu;

▪ cu titan;

►sonde lambda liniare

Sonde lambda binare cu zirconiu

Acestea sunt primele tipuri de sonde lambda utilizate în industria automobilelor. Principiul de funcționare se bazează pe modul de funcționare al unei celule de combustie (fuel cell), numita celulă Nernst. Acest tip de sondă lambda este de tipul senzorului generator, senzor care produce o tensiune electrică fără să fie alimentat la o sursa de tensiune exterioară. Tensiunea electrică generată de sondă este produsă de diferența de molecule de oxigen din gazele de eșapament și aerul atmosferic.

Figura 3.4. Secțiune longitudinala printr-o sondă lambda

Sonda lambda se conectează pe galeria de evacuare (1) prin intermediul carcasei cu filet (2). În interiorul tubului de protecție (3) se găsește corpul ceramic din dioxid de zirconiu (4). Acesta este învelit cu doi electrozi (5), unul în contact cu gazele de evacuare iar cel de-al doilea cu aerul atmosferic. De reținut că electrodul care este în contact cu gazele de evacuare este acoperit de un material ceramic poros care permite pătrunderea gazelor și în același timp protejează suprafața electrodului de coroziune. Carcasa de protecție (6) conține orificii (8) care au rolul de a permite aerului atmosferic să intre în contact cu unul dintre electrozi. Arcul (7) asigura contactul între conectorul (9) și electrod.

Figura 3.5. Sonda lambda – componente

În funcție de cantitatea de oxigen din evacuare sonda lambda generează o tensiune care semnalează calculatorului de injecție dacă amestecul este sărac sau bogat.

Astfel dacă amestecul este bogat (λ < 1) atunci în gazele de eșapament se află o cantitate foarte mică de oxigen. În acest caz sonda lambda va genera o tensiune de aproximativ 0.8 … 0.9 V. În cazul în care amestecul este sărac (λ > 1) oxigenul se va găsi în cantitate mare în gazele de evacuare, diferența de molecule de oxigen fiind mică tensiunea generată va fi de ordinul 0.1 … 0.2 V. Cu cat diferența dintre moleculele de oxigen este mai mare, între gazele de eșapament și aerul atmosferic, tensiunea generată de sonda lambda este mai mare.

Figura 3.6. Principiul de funcționare al sondei lambda

Ionii oxigenul din gazele de evacuare sunt conduși prin intermediul dioxidului de zirconiu către electrodul în contact cu aerul atmosferic. Se creează astfel o diferență de potențial între electrod și masă (galeria de evacuare) care este citită și interpretată de calculatorul de injecție. În cazul în care amestecul este bogat (aprox. 0.9 V) calculatorul de injecție va aplica corecții, ceea ce va conduce la o sărăcire a amestecului (aprox. 0.2 V). Rezultă că tensiunea de ieșire a sondei lambda va avea un salt de la 0.9 la 0.1 V sau de la amestec bogat la amestec sărac.

Figura 3.7. Nivelul tensiuni generate de senzorul de oxigen în funcție de tipul amestecului aer-combustibil

Denumirea de sondă binară vine de la faptul că sonda identifică doar două stări ale amestecului, bogat sau sărac, fără a putea determina care este nivelul exact de îmbogățire sau sărăcire. Un dezavantaj al sondei lambda este acela că funcționează numai la temperaturi în jur de 350 °C. Din acest motiv controlul îmbogățirii amestecului nu funcționeaza exact din momentul demarării motorului, ci numai după ce temperatura sondei a ajuns la valoarea nominală. Acest mod de funcționare este în defavoarea reducerii nivelului de emisii poluante. Astfel, pentru a minimiza timpul de inactivitate al sondei lambda toate versiunile curente sunt prevazute cu o rezistență electrică de încălzire.

3.4 Diagnosticarea senzorului de oxigen

Este important ca înaintea înlocuirii senzorilor de oxigen să se execute operațiile de:

→ verificare a cablajului sau conectorului senzorului – să nu prezinte deteriori, coroziuni la nivelul pinilor conectorului sau întreruperi pe traseu

→ măsurare a caracteristicilor funcționale ale senzorului de oxigen

→ verificare dacă codul de defect memorat în calculatorul motor face referire strictă la senzor sau la o defecțiune a sistemului de injecție și/sau alimentare cu aer.

Verificarea rezistenței de încalzire se face cu ajutorul unui multimetru. Se deconectează conectorul senzorului și se execută masuratoarea rezistenței pe pinii plasați in conector , culoarea ambelor fire fiind alba atât pe sisteme Bosch, NTK sau Delphi.

Alimentarea rezistenței se face prin intermediul unei siguranțe fuzibile, odata cu punerea contactului (+12..14V), iar semnalul de comanda (Duty Control – comanda in tensiune prin reglare a factorului de umplere ) prin intermediul calculatorului de injecție.

Efectele posibile:

▪ martorul motor se va aprinde

▪ motorul va funcționa în mod degradant (risc de degradare a confortului conducerii la cald).

Zonele suspecte:

▪ cablaj întrerupt ( se verifică linia electrica între senzorul de oxigen si calculatorul motor)

▪ măsurarea rezistenței de încalzire

▪ senzorul de oxigen defect

▪ presiune carburant

▪ sistem de admisie aer

▪ injectoare

▪ evacuare fisurată

Măsurarea rezistentei de încalzire nu elimina toate indoielile cu privire la senzorul de oxigen, astfel este necesara si verificarea semnalului de iesire al senzorului ( cu ajutorul unui multimetru sau în măsurari parametrii – cu ajutorul testerului).

Verificarea parmetrilor de funcționare ai senzorului de oxigen

Înaintea verificarii parametrilor de funcționare a senzorilor de oxigen este obligatoriu ca motorul se fie lasat sa funcționeze cel puțin 2 minute la o turație de 2000 rpm/min.

• tensunea pe senzorul de oxigen trebuie sa varieze intre 0V si 1 V

• cu pedala apasata la fund senzorul trebuie sa urce valoarea aproximativ la 1 V

• cu pedala eliberata tensiunea trebuie sa fie aproape de 0V.

Daca niciuna din aceste caracteristici nu este in ordine senzorul necesita sa fie schimbat

Valori tensiuni senzor oxigen amonte

Tensiunile se verifica cu ajutorul aparatului de diagnoza în sectiunea de valori reale.

A : Senzor oxigen: ▪ tensiune mare

▪amestec bogat ( surplus de carburant sau lipsa de aer)

▪concentratie mare de CO

B : Senzor oxigen :▪ tensiune scazuta

▪ amestec sarac ( surplus aer sau lipsa carburant)

▪ concentratie scazuta CO

Un salt de tensiune de la 0.70 … 1.0 V si 0.0 .. 0.30 V face tranziția intre amestecul bogat si cel sarac și invers. ( λ = 1.0 ) .

La ralanti, tensiunea senzorului de oxigen amonte trebuie sa fluctueze între amestec sarac si amestec bogat. Tensiunea pe senzorul de oxigen aval indică constant amestec sarac sau bogat. Dacă tensiunea flucteaza pe senzorul aval, catalizatorul este defect sau sonda nu face corect contact în pini.

Sonda lambda – depuneri și contaminare

Depunerile de particule (rugină, particule solide) pe sonda lambda pot bloca accesul gazelor de ardere la elementul sensibil, ceea ce determină ca sonda lambda să producă un semnal care nu este coerent cu situația reală (cantitatea reală a oxigenului din gazele de evacuare).

În cazul în care una sau mai multe bujii sunt defecte, aprinderea amestecului aer-combustibil nu se produce iar sonda lambda și catalizatorul sunt contaminate cu combustibil. Contaminarea cu combustibil a unei sonde lambda se poate datora și unui defect mecanic al injectoarelor. Dacă închiderea injectoarelor nu este completă (cel mai probabil datorită impurităților sau a depunerilor), combustibilul pătrunde în cilindru pe faza de evacuare și ajunge direct în gazele de eșapament.

Figura 3.8. Sondă lambda contaminată cu combustibil

În cazul în care se utilizează benzină cu plumb, sonda lambda și catalizatorul sunt afectate, o expunere îndelungată conducând la defectarea totală a acestora. Contaminarea cu plumb a sondei lambda se poate identifică după culoarea roșiatică a depunerilor de pe tubul de protecție.

Figura 3.9. Sondă lambda contaminată cu combustibil cu plumb

Pătrunderea uleiului în cilindru conduce la apariția vaporilor de ulei în gazele de evacuare. Depunerile de ulei pe sondă afectează fluxul de gaze arde către elementul sensibil iar semnalul produs de sonda lambda este perturbat.

Figura 3.10. Sondă lambda contaminată cu ulei

O etanșare proastă a garniturii de chiulasă poate conduce la pătrundere lichidului de răcire în cilindru și mai departe în gazele de eșapament. Vaporii de apă conduc la corodarea și ruginirea sondei lambda.

Figura 3.11.  Sondă lambda contaminată cu lichid de răcire

Înlocuirea unei sonde lambda defectă cu una nouă rezolva problema doar pe jumătate. La fiecare înlocuire a unei sonde lambda trebuie să se asigure că s-a identificat cauza defectului. Pentru a înlătura cauza defectului sondei lambda este recomandat să se verifice:

● bujiile

● injectoarele

● etanșarea lichidului de răcire

● etanșarea uleiului

De asemenea calculatorul de injecție poate ridica un defect pe sonda lambda dar în realitate sonda să fie în perfectă stare de funcționare. Semnalul eronat al sondei lambda se poate datora:

▪ pătrunderii de aer proaspăt în galeria de evacuare datorită etanșării slabe sau a deteriorării

▪ semnal de masă aer sau presiune aer incorect datorită senzorilor defecți

▪ contact slab între sonda lambda și galeria de evacuare

Înainte de înlocuirea unei sonde lambda trebuie văzut dacă sistemele/componentele conexe, care influențează semnalul sondei, funcționează corect. CAPITOLUL 4

STANDUL EXPERIMENTAL

4.1. Noțiuni privind tehnica securității muncii

Normele de securitate a muncii fac parte dintr-un sistem unitar de reglementări privind asigurarea sănătății și securității în muncă, sistem compus din:

→ Normele generale de securitate a muncii care cuprind prevederile de securitate a muncii general valabile pentru orice activitate;

→ Normele de igiena muncii care cuprind prevederile de igiena muncii general valabile pentru orice activitate;

→ Norme specifice de securitate a muncii care cuprind prevederile de securitate a muncii, specifice unor anumite activități sau grupe de activități detaliind prin acestea prevederile normelor generale de securitate a muncii.

Fig. 4.1 Sistemul unitar de reglementări privind securitatea muncii

Toate aceste norme se referă la procesul de muncă.

Procesul de muncă poate fi definit din punct de vedere al normelor de securitate ca un sistem complex structurat, compus din următoarele elemente care interacționează reciproc:

Fig. 4.1.2. Sistemul unitar de reglementări privind securitatea muncii

Executantul: omul implicat nemijlocit în executarea unei sarcini de muncă;

Sarcina de muncă: totalitatea acțiunilor ce trebuie efectuate de prin intermediul mijloacelor de producție și a anumitor condiții de mediu, pentru realizarea scopului procesului de muncă;

Mijloacele de producție: totalitatea mijloacelor de muncă (instalații, utilaje, mașini, aparate, dispozitive, unelte etc. ) și a obiectelor muncii (materii prime, materiale, etc.) care se utilizează în procesul de muncă.

Mediul de muncă: ansamblul condițiilor fizice, chimice, biologice și psihologice în care unul sau mai mulți executanți își realizează sarcina de muncă.

Din ansamblul normelor generale de tehnică a securității muncii se vor prezenta în continuare cele mai importante norme, corespunzătoare activității în atelierele mecanice:

înainte de începerea lucrului, operatorul trebuie să controleze amănunțit starea mașinii și să se convingă că punerea în funcțiune a acesteia nu prezintă pericol;

pe stand se vor executa numai operațiile pentru care au fost destinate;

se vor lua măsuri pentru montarea pe stand a tuturor dispozitivelor de măsurare;

manipularea și montarea sculelor pe mașină se va face cu mâinile protejate;

ungerea și reglarea dispozitivelor de lucru se execută numai în timpul opririi mașinii;

Pe lângă normele generale există și norme specifice metodelor și procedeelor de prelucrare.

Normele specifice de securitate a muncii fac parte dintr-un sistem unitar de reglementări privind asigurarea sănătății și securității în muncă, sistem compus din:

Norme generale de securitate a muncii general valabile pentru orice activitate;

Norme specifice de securitate a muncii care cuprind prevederile de securitate a muncii, specifice unor anumite activități sau grupe de activități detaliind prin aceasta prevederile Normele generale de securitate a muncii.

Structura tuturor normelor specifice de securitate a muncii are la bază abordarea sistematică a aspectelor de securitate a muncii. Conform acestei abordări, procesul de muncă este tratat ca un sistem complex structurat, compus din următoarele elemente care interacționează reciproc:

Executorul: omul implicat nemijlocit în executarea unei sarcini de muncă;

Sarcina de muncă: totalitatea acțiunilor ce trebuiesc efectuate prin intermediul mijloacelor de muncă și a obiectelor muncii, care se utilizează în procesul de muncă;

Mediul de muncă: ansamblul condițiilor fizice, biologice, chimice și psihologice în care unul sau mai mulți executanți își realizează sarcinile de muncă.

Normele specifice de securitate a muncii pentru sudarea și tăierea metalelor cuprind prevederi specifice de securitate a muncii pentru prevenirea accidentelor de muncă în activitățile de sudare și tăiere a metalelor.

În cadrul laboratoarelor ce cuprind diferite standuri, respectarea instrucțiunilor de exploatare este condiția de bază pentru asigurarea protecției muncii. O durată de viață îndelungată a unui stand experimental și securitatea personalului care îl deservește sunt dependențe de condițiile în care acesta este utilizat și reparat.

Operatorul de stand trebuie să cunoască bine schema instalațiilor pe care le deservește. Echipamentele de încercat trebuie să fie însoțite de fișe de încercări care să conțină instrucțiuni detaliate de încercare. Numai așa pot fi evitate eventualele greșeli în utilizarea standurilor și în efectuarea propriu-zisă a încercărilor experimentale.

Înainte de a efectua un program de încercări se va verifica dacă standul răspunde din punct de vedere al protecției muncii și dacă aparatele de măsură asigură protecția necesară.

Normele de tehnica securității muncii specifice funcționării instalațiilor sunt determinate de sursele de pericol pe care îl reprezintă manipularea unor lichide de lucru sub presiune și de celelalte surse cu caracter general, legate de funcționarea unor instalații alimentate cu energie electrică, piese aflate în mișcare.

Pentru prevenirea accidentelor datorate alunecării pe pardosea în urma scurgerii unor lichide de lucru, se utilizează țevi pentru colectarea scurgerilor.

La efectuarea operațiilor de întreținere și reparare este obligatorie scoaterea din funcțiune a motorului. Este obligatorie amenajarea instalațiilor de protecție prin legarea la pământ a dispozitivelor și echipamentelor de protecție.

Așa cum s-a arătat mai sus carcasele aparatelor pot fi puse accidental sub tensiune, ca urmare a deteriorării instalației electrice. Dacă o persoană pune mâna pe aceste carcase se produce electrocutarea persoanei.

Echipamentele electrice se realizează de așa manieră împotriva atingerii directe a părților active (sub tensiune), încât să se încadreze într-o măsură de protecție împotriva tensiunilor de atingere conform prevederilor normativelor.

Cablurile nu se vor mișca (pentru aranjare) după ce au fost sub tensiune.Căile de acces și evacuare vor fi asigurate și iluminate.

Se interzice fumatul în laborator. Traseele de cablu vor fi protejate prin acoperire împotriva loviturilor accidentale în timpul lucrului.

Pentru a preveni accidentele provocate de piesele aflate în mișcare în mod obligatoriu se vor prevedea apărători de protecție, dimensionate corespunzător.

Pentru fiecare instalație trebuie să se întocmească instrucțiuni de exploatare și întreținere precum și de securitate a muncii.

4.2 Caracteristicile tehnice ale motorului cu ardere internă instalat pe stand

Pe standul experimental provenit de la o lucrare de diplomă mai veche este instalat un motor cu ardere internă pe benzină, în 4 timpi, având 4 cilindri verticali în linie, Marca Ford.

Caracteristicile motorului sunt prezentate in tabelul de mai jos:(tabelul 4.1)

4.3 Descrierea standului experimental

Obiectul acestei lucrări de diplomă constă în modificarea si testarea unui echipament pentru diagnosticare clasică compus dintr-un motor cu aprindere prin scânteie aflat în dotarea Laboratorului de Autovehicule Rutiere, din cadrul Facultății de Mecanică Timișoara.

Standul experimental este conceput pentru încercarea și diagnosticarea unui motor cu ardere internă, în patru timpi, funcționând cu benzină, după un ciclu Otto.

Standul este format dintr-un cadru de susținere pe care este fixat cu elemente eleastice motorul și celelalte accesorii necesare bunei funcționări a acestuia.

Fig. 4.1 Vedere de ansamblu a standului experimental

In figura 4.2 este prezentată scema bloc a unui motor Otto unde sunt enumerati senzorii și actuatorii.

Senzorii (traductoare) au rolul de a prelua informatii referitoare la diverși parametrii (temperatură, presiune, debit de aer, concentrație de oxigen, etc) și a le transforma în semnale electrice, ce sunt apoi preluate și analizate de ECU.

Actuatorii preiau semnalele electrice transmise de ECU și le transformă în acțiuni mecanice asupra componentelor sistemului vizat, aceștia pot fii motoare pas cu pas, electrovalve, electromagneți.

Fig. 4.3 Schema bloc a unui motor Otto

Pe stand s-au făcut modificări pentru buna funcționare a motorului și în condiții de siguranță cum ar fi :

→ montarea sondei lambda pe galeria de evacuare și adaptarea mufei pe un panou de control oferind posibilitatea de a măsura tensiunea generată de aceasta cu ajutorul unui voltmetru.

Figura 4.4 Montarea sondei lambda

→construirea unei posibilitați de încarcare a bateriei de acumulare dintr-o sursă exterioară, compusă din două borne montate pe o bucată de textolit , deoarece accesul la bateria de acumulare era dificil.

Figura 4.5 Încărcare baterie sursă exterioară

→montarea unui grilaj de protecție în zona tobei de eșapament pentru a elimina intrarea în contact cu zonele fierbinți

Figura 4.6 Grilaj protecție

→construirea unei tobe de evacuare finală care să se adapteze cu instalația de evacuare a fumului, din cadrul laboratorului de autovehicule rutiere.

→ nominalizarea aparaturii, identificarea elementelor de comandă și control pe stand.

Figura 4.7 Panoul de control

Pe stand sunt instalate întrerupătoare care simulează diferite defecte de funcționare a motorului și o conexiune pe care se pot face mai multe măsuratori:

Figura 4.8

►Întrerupătorul 1: pe acesta se simulează un scurt circuit între plusul bobinei și masa caroseriei care duce la arderea siguranței 16 (15 A) de pe tabloul de siguranțe

►Întrerupătorul 2: întrerupe semnalul de la senzorul de pe vibrochen

►Întrerupătorul 3: întrerupe alimentarea pe bobină

►Întrerupătorul 4: intrerupe debitmetru de aer

►Întrerupătorul 5: întrerupe alimentarea de pe pompa de benzină

Figura 4.9 Conexiune pentru măsurători

Pe conexiunea pentru măsurători se vor măsura urmatoarele componente:

Pe poziția 1 se măsoară tensiunea pe debitmetru de aer

Pe poziția 2 se măsoară semnalul la bobină

Pe poziția 3 se măsoară senzorul de pe volantă

Pe poziția 4 se măsoară încarcarea bateriei

Pe poziția 5 se verifică rezistenta unui injector

CAPITOLUL 5

REZULTATE EXPERIMENTALE

5.1 Determinarea presiunii maxime de compresie la un motor

Scopul lucrarii: Măsurarea presiunii la sfârsitul compresiei cu un compresometru sau compresograf pentru verificarea gradului de etanșare a cilindrilor.

Valorile normale ale presiunii, p, obtinute în timpul antrenării motorului cu demarorul, se indică urmatoarea relatie empirică :

p = 1,55ε – 2,35 [bar]

unde ε este raportul volumetric de comprimare al motorului.

Metode si aparatură de diagnosticare:

Compresometrul este de fapt un manometru adaptat acestui scop. El este prezentat în figura alaturată și cuprinde, în afară de manometrul 1, tubul 5 racordat acestuia a cărui extremitate opusă se termină printr-un con de cauciuc 6, strapuns de un orificiu.

În interiorul tubului 5 este plasată supapa unisens 2, controlată de arcul 3. Rolul acestei supape este de a opri iesirea aerului comprimat din tubul manometrului, de aceea ea se denumeste, în mod curent, supapă de reținere.

Plasarea ei trebuie să se facă cât mai aproape de priza de presiune, în scopul evitării modificarii spatiului de comprimare al cilindrului. Se evita astfel jocul indicatorului manometrului datorita variatiilor de presiune din timpul unui ciclu motor. În același timp, se pot diminua erorile de citire datorită inertiei aparatului. Aducerea la zero se poate face fie cu dispozitivul 4.

Compresograful înregistreaza pe o banda de hârtie sau dintr-un alt material (fig. 5.1) presiunile maxime de compresie ale fiecărui cilindru.

Compresografele sunt mai utile decât compresometrele, mai ales în cadrul atelierelor de reparatii și al statiilor de întretinere, deoarece diagramele înregistrate constituie documente utile pentru urmărirea stării tehnice a motoarelor automobilelor.

Fig 5.1 Prezentarea aparaturii din laborator si modul de funcționare

În general, aceste aparate se construiesc pentru câmpuri de presiuni de 0 ÷14 bar pentru motoarele cu aprindere prin scânteie si de 0 ÷ 60 bar pentru motoarele cu aprindere prin comprimare .

Unele dintre cele mai utilizate aparate de acest gen, la noi în tară, au fost compresografele marca MOTOMETER, produse în Germania si destinate atât motoarelor cu aprindere prin scânteie cât si celor cu aprindere prin comprimare.

Trusa compesografului pentru motoarele M.A.C și M.A.S cu diferite tipuri de adaptoare.

Figura 5.2

Compresografele pentru M.A.S (stânga) și M.A.C (dreapta).

Valoarea presiunii la sfârșitul compresiei trebuie să fie între 9-15 bari la MAS.Dacă valoarea este între 6-8 bari înseamnă că motorul respectiv are uzuri accentuate care duc la pierderea presiunii în interiorul cilindrului.

Motoarele Diesel fară uzuri au presiuni între 20-30 bari.

Între cilindri nu se admit diferențe mai mari de 1 bar la MAS și de 2 bari la MAC.

Figura 5.3

Compresograful se fixează în orificiul bujiei sau injectorului prin intermediul conului de cauciuc care asigură o etanșare perfectă. Aparatul are supapă unisens care oprește ieșirea aerului comprimat, după fiecare măsurătoare, se aduce aparatul la zero prin apăsarea tijei. Presiunea cilindrilor se imprimă pe o diagramă, ceea ce permite analiza comparativă presiunii. În general valorile maxime ale presiunii de compresie se realizează dupa 10-15 curse ale pistonului.

Pentru ca masurătorile sa aibe valori cât mai reale temperatura motorului trebuie să fie la circa 80 de grade Celsius.

Determinarile se vor efectua la turatia de antrenare a motorului cu demarorul, adică 150 -200 rpm. La aceasta turatie, presiunile măsurate sunt însă puternic influențate de variația turației, care la rândul ei depinde de numeroși factori.

Precizia determinării presiunii maxime de compresie prin această metodă este influențată si de temperatură. Astfel, în situația motorului rece se obtin valori cu 10 ÷ 15 % inferioare, traduse prin abateri de 2,5 ÷ 10 bar.

Figura 5.4

Prima diagramă indică presiunea de compresie testată cu motorul rece. În a doua diagramă este prezentată presiunea de compresie la cald , temperatura lichidului de răcire fiind de 85◦C , iar în a treia diagramă s-a făcut măsurarea presiunii de compresie fără funcționarea unui cilindru.

5.2 Analiza Sondei Lambda

În acest subcapitol o sa verificăm tensiunea generata de Sonda Lambda atunci când motorul este supus la diferite turații.

Sonda Lambda a fost testata la o temperatură a apei de 80 °C la diverite turații. Aceste turații începand de la 800 rot/minut pâna la 5000 rot/min.

Valoarea ideala de funcționare a Sondei Lambda este la o tensiune de 0,45 Volți (400mV în curent continuu ) .

O tensiune de 0.2 volți ( 200 mv curent continuu) reprezinta un amestec sarac de combustibil si oxigen;

O tensiune de 0.8 volți ( 800 mv curent continuu) reprezinta un amestec bogat, mai exact un amestec cu mult combustibil nears si sarac in oxigen;

Criterii de testare:

Temperatura lichidului de răcire 80 °C;

Turația motorului crescând treptat.

Facilitați/Resurse:

Aparatura Testare: Voltmetru

Stand Motor Ford.

Procedura Testului:

Sonda Lambda a fost montată în galeria de evacuare, iar mufa de iesire a semnalului a fost montata pe panoul de control. După încalzirea motorului la parametrii stabiliți, bornele voltmetrului au fost conectate la mufa de iesire a semnalului Sondei Lambda crescând treptat turația motorului de la 800 rot/min la 5000 rot/min.

Rezultatele măsurate:

Temperatura lichidului de răcire 80 °C.

Analiza rezultatelor :

Concluzie:

Se observă că atunci când turația motorului crește si tensiunea sondei lambda este in creștere.

5.3 Verificarea tensiunilor pe conexiunea de măsurători:

Pe conexiunea de măsurători se vor măsura urmatoarele componente:

Pe poziția 1 se poate masura tensiunea pe debitmetru de aer

Pe poziția 2 se poate masura semnalul la bobină

Pe poziția 3 se poate măsura senzorul de pe volantă

Pe poziția 4 se poate măsura incarcarea bateriei

Pe poziția 5 se poate verifica rezistenta unui injector

Tensiune debitmetrul de aer:

Cu ajutorul unui voltmetru s-a măsurat tensiunea generată de debitmetru la diferite turații ale motorului, avand temperatura lichidului de răcire la valoarea de 70◦C .

Rezultate măsurate:

Analiza rezultatelor :

Concluzie:

Se observă că atunci când turația motorului crește și tensiunea pe debitmetrul de aer este in creștere.

Cu ajutorul unui voltmetru pe poziția a doua am măsurat semnalul generat de bobină , acesta fiind de 13,49 V și scade în funcție de turația motorului pâna la valoarea de 12,94 V.

La temperatura de 60◦C am măsurat rezistența senzorului de pe volantă care este de 0.43 Ω.

Pe poziția 4 s-a măsurat încarcarea baterie care indica valoarea de 14 V , iar pe poziția 5 s-a măsurat rezistența unui injector, aceasta fiind de 0,02 Ω.

CAPITOLUL 6

6.1 Caracteristica externă a motorului:

Prin caracteristica exterioară a motorului se înțelege dependența puterii efective, momentului motor efectiv, consumului orar și specific efectiv, în funcție de turația arborelui cotit, în condiții de sarcină totală, deci pentru doză maximă de combustibil pe ciclu și cilindru.

Turațiile semnificative într-o astfel de caracteristică sunt:

Turația minimă de mers în sarcină :

Turația de moment maxim :

Turația economică pentru care consumul specific efectiv este minim

Turația de putere maximă:

Turația maximă de mers în sarcină:

Raportul a două turații caracteristice menționate anterior determină relația:

unde:

Ce – coeficient de elasticitate și are valori cuprinse între:

Între nmax și nP există relația:

Alegerea (determinarea) parametrilor de calcul:

Pentru calculul caracteristicii exterioare sunt necesare următoarele date de intrare:

Alezajul:

Cursa pistonului:

Raportul de comprimare:

Turația de moment maxim:

Turația de putere maximă:

Puterea efectivă a motorului:

Consumul specific efectiv de combustibil:

Coeficientul de elasticitate al motorului:

Coeficientul de adaptabilitate al motorului:

Conform relației statistice:

Se adoptă:

Calculul prin puncte a curbelor caracteristice:

Pentru calcul se adoptă turația minimă .

Pe cale analitică, curba de variație a puterii motorului în funcție de turație, se poate obține cu relația:

unde:

Curba de variație a momentului motor efectiv se obține pe baza relației:

Pentru trasarea caracteristicii exterioare se parcurg următorii pași:

se calculează momentul motor corespunzător puterii maxime Mp folosind relația;

se aleg valorile coeficienților , și ;

se dau lui "n" valori succesive cuprinse n și n cu un pas de 150 -200 rot/min;

pentru valorile lui "n" alese se calculează valorile corespunzătoare ale
momentului motor M și ale puterii efective Pe valorile obtinute se vor inscrie in tabelul 6.1;

– se reprezintă grafic M = f (n) și Pe = f (n)

Fig. 6.1. Curba de variație a puterii motorului în funcție de turație

Fig.6.2. Curba de variație a momentului motor în funcție de turație

Tabelul 6.1

6.2 Calculul de verificare

Pentru calculul de rezistenta a pieselor sa folosit metoda elemtului finit, simularile au fost relizate in CATIA V5R20

Coeficentul de singuranta a fost ales pentru toate piesele, c=2.

Pentru realizarea calculului de rezistenta s-a folosit metoda elementului finit .Programul folosit pentru a executa aceste simulari este Catia V5 R19.

S-a ales un coeficient de siguranta c=2 pentru toate piesele.

Pentru a determina daca piesa rezista se calculeaza tensiunea adimisibila .

6.2.1 Pistonul:

Fig.6.1 Pistonul 3D

Fig 6.2 Pistonul 2D

Fig 6..3 Tensiunile din piston

În urma analizei se poate observa ca tensiunile cele mai mari apar in zona bosajelor si a nervurilor acestora, de asemenea si deformatiile cele mai mari apar tot în aceleasi locuri .

Cum :

Rezulta ca pistonul rezista solicitarilor.

6.2.2 Biela

În cazul bielei se fac doua calcule, pentru întindere și pentru compresiune. Se incastreaza suprafata inferioara a capului bielei și în piciorul și capul bielei se aplica o forta distribuită de tip parabolic. În funcție de solicitare se modifica sensul de aplicare al fortei.

Fig 6.4 Biela 3D

Fig. 6.5 Biela 2D

Fig 6.6 Solicitarille de intindere a bielei.

În cazul solicitarii de întindere, tensiunile cele mai mari apar in piciorul bielei si in zona capului bielei, iar deformatiile cele mai mari apar in piciorul bielei.

Cum :

Rezulta ca biela rezista solicitarilor.

CAPITOLUL 7

CONCLUZII:

În lucrare am prezentat o analiză a diagnosticării motoarelor din punct de vedere al aspectelor teoretice.

Lucrarea a avut ca scop prezentarea diagnosticarii motoarelor și îmbunatațirea standului existent în laboratorul de motoare al facultății.

În capitolul 1 am prezentat caracteristicile generale ale diagnosticarii, cum ar fi parametri de stare, parametrii de diagnosticare precum și rolul procesului de diagnosticare, dependentra dintre acesti parametri.

În capitolul 2 au fost prezetate metode de diagnosticare generală a motoarelor.

Capitolul 3 a avut la bază analiza senzorului de oxigen.

În capitolul 4 s-au prezentat normele de protecție a securitații muncii, prezentarea standului experimental și modificările care au fost aduse acestuia pentru protecția și ușurarea operatorului:

→ montarea sondei lambda pe galeria de evacuare și adaptarea conexiunii pe un panou oferind posibilitatea de a măsura tensiunea generată de aceasta cu ajutorul unui voltmetru;

→ construirea unei posibilitați de încarcare a bateriei de acumulare dintr-o sursă exterioară;

→ montarea unui grilaj de protecție în zona tobei de eșapament;

→construirea unei tobe de evacuare finală care să se adapteze cu instalația de evacuare a fumului;

→ nominalizarea aparaturii și a principalelor componente ale motorului instalat pe stand.

În capilolul 5 s-a urmarit realizarea mai multor lucrari practice :

→ testarea si verificarea senzorilor;

→ determinarea presiunii maxime de compresie;

→ verificarea tensiunilor de pe conexiunea de masurători;

→ verificarea tensiunilor de pe senzorul de oxigen.

În capitolul 6 s-a reprezentat caracteristica externă a motorului, cât și calculul de verificare a pistonului și a bielei.

Ulterior standul putând fi imbunățit, realizâmdu-se mult mai multe lucrări de incercare si diagnosticare.

BIBLIOGRAFIE:

Abăităncei, D. și Bobescu, Gh. – Motoare pentru automobile – București ,E.D.P. 1975;

Abăităncei, D. ș.a. – Motoare pentru automobile și tractoare vol. 2 Construcție și tehnologie – Ed. Tehnică, București, 1980;

Buzdugan, Gh. – Rezistența materialelor – București , Ed. Tehnică 1980;

Rațiu, S., Mihon, L. – Motoare cu ardere internă pentru autovehicule rutiere – Procese și caracteristici, Ed. Mirton, Timișoara, 2008;

Dragu,D – Toleranțe și măsurători tehnice – București, E.D.P. 1982;

Gaiginschi, R. Zătreanu, Gh. – Motoare cu ardere internă – construcție și calcul. Ed. Gheorghe Asachi , Iași, 1995;

Grünwald, B. Teoria calculul și construcția motoarelor pentru autovehicule rutiere, București E.D.P. 1980;

Racotă, R. Bădescu, N. Dumitrescu, V. – Motoare pentru autovehicule rutiere, Îndrumar de proiectare – Litografia Universității din Pitești, 1990;

Racotă, R. – Construcția motoarelor pentru automobile, Îndrumar de laborator – Litografia Universității din Pitești, 1995;

Grünwald, B. – Teoria, calculul și construcția motoarelor pentru autovehicule rutiere, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1980

Taraza, D. – Dinamica motoarelor cu ardere internă, București, E.D.P. 1985;

Banciu, D. Eșanu, A. – Sisteme inteligente de transport București Editura Tehnică, 2003;

Standarde Românești (SR ISO);

Manuale de reparații, întreținere și exploatare a autovehiculelor;

Colecția de reviste și cataloage auto: AUTO pro, ATZ, MTZ, RTA, Gente Motori.

www.eautomobile.com

www.cars-data.com

http://www.scritub.com/tehnica-mecanica/Diagnosticarea-generala-motor61497.php