Proiectarea si realizarea unui stand pentru sistemul de alimentare al motoarelor cu aprindere prin scanteie [311168]

[anonimizat],

MECATRONICĂ ȘI MECANICĂ

SPECIALIZAREA: Sisteme si echipamente termice

PROIECT DE DIPLOMĂ

Absolvent: [anonimizat]

2020

[anonimizat],

MECATRONICĂ ȘI MECANICĂ

SPECIALIZAREA: Sisteme si echipamente termice

PROIECT DE DIPLOMĂ

Proiectarea si realizarea unui stand pentru sistemul de alimentare al motoarelor cu aprindere prin scanteie

Conducător: Absolvent: [anonimizat]. Doru BĂLDEAN Cristian Alexandru PATAKI

2020

[anonimizat], MECATRONICĂ ȘI MECANICĂ

DEPARTAMENTUL: Sisteme si echipamente termice

PROIECT DE DIPLOMĂ

Numele și prenumele absolvent: [anonimizat] : Cristian Alexandru PATAKI

Secția și forma de învățământ : [anonimizat] :

Proiectarea si realizarea unui stand pentru sistemul de alimentare al motoarelor cu aprindere prin scanteie

Locul de documentare : Biblioteca universitatii tehnice

Conducătorul proiectului : Doru BĂLDEAN

Consultanți de specialitate

Data primirii temei : 10.09.2019

Data predării : 11.07.2020

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC: ABSOLVENT: [anonimizat]. Doru BĂLDEAN Cristian Alexandru PATAKI

Notă: Toate drepturile de autor privind proiectul de diplomă/[anonimizat], traducerea unei părți sau a [anonimizat] a [anonimizat]-NAPOCA.

Anexa 4

[anonimizat], MECATRONICĂ ȘI MECANICĂ

DEPARTAMENTUL: Sisteme si echipamente termice

Fișa absolvent: [anonimizat] 2020

[anonimizat], MECATRONICĂ ȘI MECANICĂ

DEPARTAMENTUL: Sisteme și echipamente termice Extensia Alba Iulia

Sesiunea: iulie 2020

[anonimizat]. Prenume NUME

RECENZIE

Asupra proiectului de diplomă cu titlul

Proiectarea si realizarea unui stand pentru sistemul de alimentare al motoarelor cu aprindere prin scanteie

Elaborat de absolvent: [anonimizat]: Cristian Alexandru PATAKI

Conținutul proiectului:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Perioada de documentare și pregătire a proiectului:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Aspecte pozitive:

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Aspecte negative:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Contribuții personale ale autorului:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Posibilități de valorificare a proiectului:

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Se propune admiterea / respingerea proiectului pentru susținere publică.

Conducător : Sl. dr. ing. Doru BĂLDEAN

Declarație pe proprie răspundere privind
autenticitatea lucrării de licență/diplomă/disertație

Subsemnatul _______________________________________________________________ , legitimat cu _______________ seria __________ nr. ________________ (conform copiei anexate prezentei declarații, copie semnată și certificată „conform cu originalul”) autorul lucrării __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ elaborată în vederea susținerii examenului de finalizare a studiilor de licență/diplomă/disertație la Facultatea de Autovehicule Rutiere, Mecatronică și Mecanică, specializarea _________________________________ din cadrul Universității Tehnice din Cluj-Napoca, sesiunea ___________________ a anului universitar _______________________, declar pe proprie răspundere că această lucrare este rezultatul propriei activități intelectuale, pe baza cercetărilor mele și pe baza informațiilor obținute din surse care au fost citate, în textul lucrării și în bibliografie.

Declar, că această lucrare nu conține porțiuni plagiate, iar sursele bibliografice au fost folosite cu respectarea legislației române și a convențiilor internaționale privind drepturile de autor.

Declar, de asemenea, că această lucrare nu a mai fost prezentată în fața unei alte comisii de examen de licență/diplomă/disertație.

În cazul constatării ulterioare a unor declarații false, voi suporta sancțiunile administrative, respectiv, anularea examenului de licență/diplomă/disertație.

Declar și sunt de acord ca, pe tot parcursul vieții, în cazul în care este necesar și se va dori verificarea autenticității lucrării mele să fiu identificat și verificat în baza datelor declarate de mine și conform copiei documentului de identitate menționat mai sus.

Nume, prenume

_________________________

Data

___10.07.2020 Semnătura

REZUMAT

Autovehiculul reprezintă cel mai de bază mijloc de transport de persoane și de mărfuri în toată lumea, acesta reprezentând o dezvoltare continuă pe plan mondial. De la început inginerii și constructorii de autovehicule, au pus pe primul plan dezvoltarea autovehiculelor și performanțele lor.

Lucrarea de față cu metodele de cercetatre abordate, urmărește parametrii constructivi, ecologici și de performanță evidențiând principiul de funcționare al sistemului de alimentare al motoarelor cu aprindere prin scânteie.

Pentru proiectarea și construcția standului s-a luat ca referință sistemul de alimentare cu injecție multipunct ce echipează autovehiculul Opel Corsa. În partea teoretică a lucrării sunt prezentate date reale preluate din calculatorul autovehicului.

La proiectarea cadrului pe care este montat sistemul s-a folosit programul de modelare 3D numit Inventor.

În prima parte a lucrării cuprinde scopul principal și obiectivul studierii sistemului de alimentare.

În ce-a de-a doua parte este prezentat stadiul actual al cercetărilor din domeniu, construcția unui sistem de alimentare și principiul de funcționare al acestuia.

În partea a treia, lucrarea cuprinde realizarea standului cu sistemul de alimentare, pașii pentru realizare și punerea în funcțiune.

Ultima parte a lucrarii prezintă simularea și interpretarea datelor obținute, folosite mai departe la elaborarea concluziilor finale.

RESUME

The vehicle is the most basic means of transporting people and goods worldwide, it represents a continuous development worldwide. From the beginning, engineers and car manufacturers have put the development of vehicles and their performance at the forefront.

The present writing with the researched methods approached, follows the constructive, ecological and performance parameters highlighting the operating principle of the supply system of the spark ignition engines.

The work is based on an existing fuel system in the automotive industry, which equips an Opel Corsa car.

For the design and construction of the stand, the multipoint injection supply system that equips the Opel Corsa was taken as a reference. For the design and construction of the stand, the multipoint injection supply system that equips the Opel Corsa was taken as a reference. In the theoretical part of the paper are presented real data taken from the computer of the vehicle.

The 3D modeling program called Inventor was used to design the frame on which the system is mounted.

The first part of the includes the main purpose and objective of studying the fuel supply system.

In the second part is presented the current state of research in the field, the construction of a fuel supply system and its operating principle.

In the third part, the work includes the realization of the stand with the supply system and the steps for the realization and commissioning.

Ultima parte a lucrarii prezinta simularea si interpretarea datelor obtinute, folosite mai departe la elaborarea concluziilor finale.

The last part of the paper presents the simulation and interpretation of the obtained data, used further in the elaboration of the final conclusions.

Cuprins

Introducere……………………………………………………………………………

Importanța sistemelor de alimentare cu combustibil al MAS……………………….

Obiectivul lucrării……………………………………………………………………

Conținutul lucrării……………………………………………………………………

Concluzii 1……………………………………………………………………………

Stadiul actual al sistemelor de alimentare cu combustibil ale MAS………………

Istoricul sistemelor de alimenare a benzinei………………………………………….

Clasificarea sistemelor de alimentare a benzinei……………………………………..

Principiul de funcționare al injecției cu benzină………………………………………

Tipuri de sisteme de injecție cu benzină………………………………………………

Prezentarea sistemului multipunct indirect cu traductor de turație pe volantă………..

Concluzii 2……………………………………………………………………………..

Proiectarea și realizarea standului…………………………………………………….

Proiectarea si verificarea structurii cadrului……………………………………………

Etapele asamblării sistemului de injecție……………………………………………….

Pregătirea standului cu sistemul de injecție pentru partea experimentală………………

Concluzii 3………………………………………………………………………………

Simulare și interpretare…………………………………………………………………

Măsurarea cantității de combustibil in funcție de turație……………………………….

Interpretarea rezultatelor……………………………………………………………….

Concluzii, contribuții, perspective……………………………………………………..

Bibliografie………………………………………………………………………………

Anexe……………………………………………………………………………………..

Lista figuri:

Figura 2.1 Schema generală a carburatorului cu plutitor.[ 3 ]……………………………………….

Figura 2.2 Schema generală a sistemului cu injector mecanic.[ 3 ]………………………

Figura 2.3 Schema principiala a sistemului de alimentare prin gravitatie.[ 4 ]……………….

Figura 2.4 Schema principala a sistemului de alimentare cu pompa de combustibil.[ 4 ].

……………………………………………………………………………………………………..

Figura 2.5 Schema constructiv-funcțională a sistemelor de injecție.[ 2 ]……………………….

Figura 2.6 Schema bloc a unui sistem de control electronic.[ 2 ]…………………………

Figura 2.7 Schema de principiu a sistemului de alimentare prin injecție de benzină

comandata electronic Mono-Jetronic.[ 3 ]……………………………

Figura 2.8 Schema instalației de alimentare prin injecție de benzină K-Jetronic.[ 3 ].

………………………………………………………………………………..

Figura 2.9 Schema instalației de alimentare prin injecție de benzină,cu comcnda

cu comandă electronică KE-Jetronic.[ 3 ]………………………………..

Figura 2.10 Schema instalației de alimentare prin injecție de benzină L-Jetronic[ 3 ]

………………………………………………………………………………..

Figura 2.11 Schema instalației de alimentare prin injecție de benzină,

cu comandă electronica L.H-Jetronic.[ 3 ]………………………………………………

Figura 2.12 Schema de principiu a instalației de alimentare prin injecție de benzină,

cu comandă electronică tip Motronic.[ 3 ]…………………………

Figura 3.1 Dimensionarea cadrului………………………………………………..

Figura 3.2 Dimensionarea pilonilor………………………………………………………….

Figura 3.3 Schița de principiu cu așezarea elementelor componente………………

Figura 3.4 Forțe aplicate standului…………………………………………………

Figura 3.5 Rezistența la încovoiere…………………………………………………..

Figura 3.6 Rezistența la încovoiere……………………………………………….

Figura 3.7 Stand asamblat………………………………………………………..

Figura 3.8 Asamblarea bazei cadrului…………………………………

Figura 3.9 Filetarea găurilor pentru fixarea picioarelor de așezare………………

Figura 3.10 Asamblarea pilonilor și a bărilor de legatură

Figura 3.11 Pregătirea găurilor de fixare a rampei de injectoare

Figura 3.12 Montat rampă de injecție și rezervor de combustibil

Figura 3.13 Montarea OSB-ului

Figura 3.14 Stand echipat cu tablou electric și suport simulator

Figura 3.15 Standa echipat cu simulator

Figura 3.16 Stand echipat electric

Figura 3.17 Stand echipat cu sistem de injecție

Figura 4.1 Cantitate combustibil injectată în funcție de turație.

Figura 4.2 Grafic date preluate de pe autovehicul.

Figura 4.3 Grafic cantitate de combustibil injectată pe stand.

Figura 7.1 Schema electrică a tobloului electric

Figura 7.2 Stand finalizat

Figura 7.3 Stand finalizat

Listă Tabele

Tabel 3.1 Date despre material…………………………………………………………

Tabel 3.2 Forță aplicată în partea din spate……………………………………………

Tabel 3.3 Forță aplicată în partea din față…………………………………………….

Tabel 3.4 Rezultate în urma calcului………………………………………………….

Tabel 7.1 Valori preluate de pe calculator auto

1.Introducere

Importanța sistemelor de alimentare cu combustibil al MAS

Sistemul de alimentare cu combustibil din zilele noastre trebuie să introducă o cantitate precisă de combustibil în motor într-o gamă largă de condiții de funcționare. Cel mai important rol al sistemului de alimentare cu combustibil este optimizarea performanței motorului, păstrând la minimum consumul și emisiile de noxe. [ 1 ]

Pană in urmă cu aproximativ 30 de ani, carburatorul a fost principalul sistem de alimentare cu combustibil al MAS, insă fară a indeplinii rolul principal al sistemului de alimentare in mod eficient. Limitarea lui a determinat dezvoltarea sistemului de injecție. [ 1 ]

Obiectivul lucrării

În decursul ultimilor ani legislația privind emisiile de noxe s-a inăsprit, creeându-se noi standarde privind nivelul de noxe emise care trebuie atins. Această lucrarea are obiectiv prezentarea importanței și realizarii unui stand echipat cu un sistem de injecție pe benzină pentru a se face mai bine ințeles principiul de funcționare al sistemului.

Conținutul lucrării

Lucrarea de față este structurată in câteva capitole bine definite, după cum urmează:

Capitolul 1, ‚Introducere”, prezintă importanța sistemelor de alimentare al MAS, obiectivul acestei lucrări, cât și a conținutul și in cele din urmă concluziile acestui capitol.

Capitolul 2, „Studiul sistemelor de alimentare cu combustibil al MAS”, prezintă evoluția cronologică a sistemelor de alimentare cu combustibil și clasificarea lor.

În cadrul capitolului se mai prezintă și pricipiul de funcționare a injecției cu benzină , tipurile de sisteme de injecție cu benzină, cât și prezentarea sistemului multipunct.

Nu în ultimul rând, în acest capitol sunt prezentate concluziile de final al acestuia.

Capitolul 3, „Proiectarea și realizarea standului” , prezintă pașii efectuați în alegerea componentelor necesare asamblării sistemului de injecție, proiectarea și realizarea cadrului pentru susținerea lui.În acest capitol se mai prezintă și realizarea finală a standului si evidențierea concluziilor corespunzătoare acestui capitol.

Capitolul 4, „Simulare și interpretare”, prezintă rezultatele obținute prin diferite încercari în variația de lucru a injectoarelor în funcție de turație și vriația cantității de combustibil.

Capitolul 5, „Concluzii finale, posibile imbunătățiri care ar mai putea fi aduse standului”, prezintă concluziile întregii lucrări, cât și aspecte ce ar mai putea fi imbunătățite la standul realizat și studiat în lucrare.

1.4 Concluzii 1

Sistemul de alimentare cu benzină al motoarelor cu aprindere prin scânteie, a folosit timp îndelungat carburatorul, acesta ne-făcând față cerințelor (consum și emisia de noxe), a determinat dezvoltarea sistemului de injecți, care pe parcursul anilor a fost imbunătățit tot mai mult.

Analizând sistemul de alimentare a motoarelor cu aprindere prin scânteie desprindem următoarele avantaje și dezavantaje:

Avantaje:-creșterea puterii motorului,

-creșterea cuplului,

-scăderea consumului,

-reducerea de gabarit a motorului.

Dezavantaje:-cost ridicat datorită reparaților,

-fiabilitate scăzută,

-atenție ridicată asupra motorului.

Obiectivele principale urmărite de constructorii de autovehicule sunt: reducererea consumului de combustibil și a gabaritului motorului.

Studiul sistemelor de alimentare cu combustibil al MAS

Istoricul sistemelor de alimentare a benzinei

Primul carburator a fost patentat în 1826 de către Samuel Morey ca și un dispozitiv în

care se crea amestecul ideal de combustibil și aer. Acest carburator catalogat ca și carburator de suprafață, funcționa după un principiu foarte simplu, trecerea aerului pe suprafața benzinei combinându-se cu vaporii, rezultând amestecul. Dezavantajul acestui tip de carburator a fost faptul că nu se puteau controla cantitățiile din amestec. [6]

În 1885, Wilhelm Maybach și Gottlieb Daimler au dezvoltat un carburator cu plutitor bazat pe o duză care pulveriza combustibilul, iar împreună cu aerul intrat, se forma amestecul necesar motorului. [6]

Fig. 2.1 Schema generală a carburatorului cu plutitor [7];

Diferitele aplicații în care s-au folosit motoarele care foloseau ca și sistem de alimentare carburatorul, au dus la dezvoltarea diferitelor tipuri de carburatoare. [6]

Pentru a împiedica supraalimentarea cu benzină a motorului și oprirea lui in timpul funcționării, s-a dezvoltat carburatorul în care aerul era alimentat prin partea de jos, iar amestecul evacuat prin partea de sus, astfel orice surplus de benzină nevaporizată ajungea să fie eliminată prin partea de jos, neajungând în galeria de admisie. [6]

Carburatorul cu presiune a fost dezvoltat la motoarele care echipau avioane, pentru a împiedica oprirea lor în timpul zborului. [6]

Carburatorul cu presiune a fost o formă primitivă a injecției de combustibil, reprezentând punctul de plecare pentru sistemul de injecție cunoscut ca și monopunct. [6]

Carburatorul s-a folosit predominant in secolul XX la toate motoarele cu combustie internă pe bază de benzină. [6]

Dezvoltarea sistemului de injecție a combustibilului, a făcut ca eficiența motorului să crească. Sistemul de injecție monopunct a fost folosit o perioadă de timp ,după care s-a trecut la sistemul multipunct care se folosește pană în prezent. [6]

Eliminarea sistemului de aer comprimat folosit la injectarea combustibilului in motor a fost posibilă abia în 1910 când James McKehnie a creat un sistem de injecție solid , fară a folosi aer comprimat. [6]

Fig. 2.2 Schema generală a sistemului cu injector mecanic; [7]

Clasificarea sistemelor de alimentare a benzinei

Din punct de vedere al traseului efectuat de benzină de la rezervor până în camera de ardere, se pot diferentia cele mai uzuale sisteme:

Sistemul de alimentare prin gravitație, reprezintă un sistem simplu, rigid și ieftin în exploatare. Acest sistem este folosit în principal la motoarele mici care nu necesită un consum mare de benzină. Principiul de funcționare este foarte simplu , rezervorul fiind poziționat în punctul cel mai înalt al motorului, benzina ajunând în camera de nivel prin gravitație. [8]

Fig. 2.3 Schema principiala a sistemului de alimentare prin gravitatie; [8]

Sistemul de alimentare cu aer comprimat, reprezintă un sistem etanș, în care se introduce aer comprimat în rezervor cu ajutorul unei pompe, forțând combustibilul să ajungă în carburator. [8]

Sistemul de alimentare cu pompă de combustibil, reprezintă sistemul în care pompa este cea care pompează benzina către carburator. Acest sistem este cel mai folosit la motoarele cu carburator. [8]

Fig. 2.4 Schema principală a sistemului de alimentare cu pompă de combustibil; [8]

Sistemul de alimentare prin injecție, rezprezintă sistemul cel mai folosit la autovehiculele din prezent. Acest sistem foloseste un injector prin care ajunge benzina în cilindru, fie doar printr-un singur injector montat pe gâtul galeriei de admisie, fie prin mai multe injectoare montate pe fiecare cilindru. [8]

Sistemul de alimentare mono-punct înlocuiește pur și simplu carburatorul, fiind montat pe gâtul galeriei de admisie a motorului, acesta fiind prima etapa în direcția sistemului multi-punct. [8]

Principiul de funcționare al injecției cu benzină

La realizarea echipamentelor de injecție se utilizează următoarea schemă constructiv-funcțională:

Fig. 2.5 Schema constructiv-funcțională a sistemelor de injecție; [2]

= Turația

= Depresiunea din colectorul de admisie

= Alte corecții (temperatura motorului, avansul la aprindere, altitudine, sarcină etc.)

Componentele sistemului de alimentare sunt:

rezervorul de benzină;

pompa de alimentare;

filtru de combustibil;

conducte prin care circulă combustibil;

rampa de injecție;

injectoare;

unitate electronica de comanda;

Sarcina principală a echipamentului electronic de injecție constă în corelarea cantității de benzină injectată pe ciclu cu cantitatea de aer aspirat în motor, astfel încât să rezulte dozajul optim pentru fiecare regim de funcționare al motorului. [2]

Pompa de alimentare aspiră benzină din rezervor și o refulează către injectoarele electromagnetice. Presiunea benzinei în amontele injectoarelor este menținută constantă cu ajutorul unui regulator de presiune care permite returnarea către rezervor a excesului de benzină refulată de pompa de alimentare. [2]

Injectoarele electromagnetice, asociate fiecărui cilindru al motorului, sunt deschise prin impulsuri electrice provenite de la unitatea electronică de comandă. Durata impulsurilor de comandă depinde de depresiunea din colectorul de admisie, turația motorului, precum și de o serie de alte mărimi de corecție. Aceste mărimi sunt sesizate cu ajutorul traductoarelor mecano-electrice, fiind transmise unitătii electronice de comandă sub formă de marimi electrice. [2]

După acest principiu de bază poate fi dezvoltată o varietate însemnată de echipamente de injecție cu comandă electronică, în stare să răspundă atât cerințelor de sporire a performanțelor de putere ale motoarelor, reducerii consumului de combustibil și a emisiilor de produși poluanți din gazele de evacuare, cât și cerințelor de preț de cost scazut, fiabilitate, durabilitate, adaptabilitate etc. Indiferent de tipul lor constructiv, sistemele de injecție controlate electronic sunt dezvoltate după structura unui sistem tehnic de control, care este de fapt o ordonare pe trei grupe mari de obiecte fizice : bloc de intrare, bloc de procesare și bloc de ieșire-execuție. [2]

Fig. 2.6 Schema bloc a unui sistem de control electronic; [2]

Blocul de intrare e constituit din traductoare ce convertesc mărimi mecanice, termice sau chimice în mărimi electrice.

Blocul de procesare a semnalelor de intrare, care conține și interfața de intrare cu rol de formare a semnalelor de intrare, efectuează operații de integrare, derivare, sumare, comparare a acestor semnale, în vederea generării unor comenzi către elementele de execuție electro-mecanice. [2]

Interfața de ieșire adaptează semnalele de ieșire din circuitele de procesare la valori majorate din punctul de vedere al valorilor curenților capabili să comande circuitele din blocul de ieșire. [2]

Blocul de ieșire-execuție conține elementele cu rol de execuție a unor procese și cu rol de afișare-vizualizare a unor caracteristici sintetice pentru supravegherea si diagnosticarea sistemului. [2]

Actualele sisteme de injecție de benzină controlate electronic se bazează pe utilizarea unui bloc electronic de comandă care folosește un microprocesor conceput sa lucreze în sistem de codificare binară; de aceea toate semnalele recepționate și emise de el vor fi de tip digital. Interfața de intrare mai are rolul ca pe lângă operațiile de filtrare, limitare a amplitudinii etc, să transforme semnalele de tip analog în semnale de tip digital. La ieșirea din microprocesor, interfața de ieșire trebuie să transforme mărimile digitale emise spre ieșire, în semnale de tip analog, pe care le amplifică la valoarea care asigură acționarea elementelor de execuție (injectoare, relee electromagnetice etc). [2]

Pentru a asigura o funcționare normală a motorului, instalația de alimentare trebuie să satisfacă următoarele cerințe:

să asigure funcționarea amestecului aer combustibil în bune condiții;

să asigure debitarea fără întrerupere a combustibilului din rezervor spre rampa de

injecție;

să asigure cantitatea de combustibil corespunzătoare regimului de funcționare a

motorului;

să nu permită trecerea impuritatilor si a apei spre rampa de injectie,ajungand in motor;

să permită păstrarea unei cantități de combustibil care să asigure funcționarea motorului

un anumit timp. [2]

In rezolvarea unei astfel de sarcini întâmpinăm dificultăți deosebite din punct de vedere tehnic. Din acest motiv se recurge la măsuri auxiliare, care permit exprimarea unor dependențe cunoscute între cantitățile de aer și de benzină și o serie de parametri funcționali ai motorului (depresiunea din galeria de admisie, turația, temperatura motorului, poziția obturatorului etc). [2]

Cantitatea de aer aspirat în motor poate fi exprimată în funcție de parametrii funcționali menționați. La exprimarea cantității de benzină în funcție de aceiași parametri, trebuie ținut seama, însă, de presiunea de injecție (presiunea de refulare din avalul pompei de alimentare), secțiunea de curgere din injector și durata injecției (timpul de deschidere a injectorului electromagnetic). Pentru valori constante ale presiunii de injecție și secțiunii de curgere din injector, modificarea cantității de benzină injectată pe ciclu, în concordanță cu regimul de funcționare al motorului, se poate realiza prin schimbarea duratei injecției. Partea electronică de comandă a echipamentului de injecție asigură modificarea timpului de deschidere a injectorului electromagnetic fără dificultate și cu suficientă precizie. [2]

Cel mai adesea, se preferă ca durata de deschidere a injectorului electromagnetic să fie în funcție de depresiunea din colectorul de admisie. Aceasta, întrucât cantitatea de benzină injectată pe ciclu se corelează cu cantitatea de aer aspirat pe ciclu, a cărei mărime depinde de depresiunea din colectorul de admisie; dependența de turație, în acest caz, este mai redusă. [2]

Prin urmare, la majoritatea echipamentelor electronice de injecție, reglarea cantității de benzină injectată pe ciclu se face, cu precădere, în funcție de depresiunea din colectorul de admisie, urmând să fie aplicate corecții în funcție de turație (atunci când acest lucru este necesar).[ 2 ]

Reglarea cantitații de benzină injectată pe ciclu în funcție de poziția obturatorului atrage, în cazul injecției electronice, inconvenientul apariției a două marimi de reglare:

poziția obturatorului

turația.

La o poziție dată a obturatorului, umplerea cu aer a cilindrului depinde foarte mult de turație, astfel încât cantitatea de benzină trebuie reglată în funcție de turație. La o turație dată, umplerea cu aer a cilindrului nu prezintă același grad de dependența față de poziția obturatorului. Ca atare, trebuie introduse corecții suplimentare în ceea ce privește reglarea cantitații de benzină (cum ar fi temperatura aerului aspirat și altitudinea). [2]

Corecții ale debitului de benzină injectată în cilindru sunt reclamate și de o serie de regimuri tranzitorii de funcționare a motorului, precum și de temperatura lichidului de răcire. [2]

2.4. Tipuri de sisteme de injectie cu benzina.

Instalațiile de alimentare prin injecție cu benzină sunt derivate din instalațiile de alimentare cu comandă mecanică, la care s-au înlocuit carburatoarele cu injectoare electromagnetice și s-au introdus dispozitive și unități electronice de comandă, pentru comanda deschiderii injectoarelor și reglarea automată a duratei de deschidere a acestora. [3]

Avantajele acestor sisteme de alimentare cu comandă electronică sunt:

dozajul foarte precis pentru orice regim de funcționare al motorului;

flexibilitatea în strategia dozării, conform unor priorități derivate din modificările

standardelor privind încadrarea în anumite limite de poluare, economicitate, compatibilitate cu turbo-supra-alimentarea, procedeele de recirculare a gazelor arse, controlul distribuției variabile, controlul aprinderii;

posibilitatea cumulării unor funcții multiple de supraveghere a unor sisteme și instalații

ale motorului cu utilizarea unor mărimi de intrare comune;

substituirea antrenării de tip mecanic, direct de la motor, prin acționări electrice care

permit amplasarea rațională a unor dispozitive, fără modificări constructive ale motorului;

întreținerea facilă (nu necesita reglaje), iar depanarea este înlesnită de conceperea unor

programe de autodiagnosticare; la defectarea unor componente este posibilă deplasarea pe distanțe scurte prin furnizarea de către B.E.C. (blocul electronic de comandă și control) a unor valori medii ale mărimilor ce nu mai pot fi controlate. [3]

În cele ce urmează se vor prezenta cele mai reprezentative instalații de injecție controlate electronic produse de firma Robert BOSCH – Germania, care echipează peste 70% din autoturismele fabricate în prezent și dotate cu injecție de benzină. [3]

Sistemul de injectie Mono-Jetronic (Monopunct)

Echipamentul combină singurul injector de benzină 6, cu care este dotat, regulatorul de presiune 7, obturatorul 9, întrerupătorul obturatorului 10 și regulatorul pentru turația de mers în gol 8, într-un ansamblu , constituind o unitate compactă de formare a amestecului aer-benzină, care, așa cum s-a precizat se montează pe colectorul de admisie al motorului. Injectorul 6 se montează în centrul unității de formare a amestecului, jetul de benzină distribuindu-se în zona cu secțiune minimă de curgere a aerului către cilindrii motorului (unde viteza de curgere a aerului are viteza maximă). Se realizează astfel un amestec aer-benzină mai omogen, care se distribuie către cilindri în ordinea în care aceștia se succed la aprindere. [3]

Fig. 2.7 Schema de principiu a sistemului de alimentare prin injecție de benzină

comandata electronic Mono-Jetronic. [3]

rezervor de combustibil;

pompa electrică de alimentare ;

filtru de combustibil;

unitate electronică;

debitmetru de aer;

injector;

regulator de presiune;

regulator electronic;

obturator;

intrerupator obturator;

colector admisie;

motor;

traductor de temperatură;

ruptor-distribuitor.

Presiunea de injecție pana la injector este menținută constantă cu ajutorul regulatorului de presiune 7, excesul de benzină de la injector este returnat, prin regulatorul de presiune, către rezervorul 1. [3]

Reglarea cantității de benzină injectată pe ciclu, pentru diferite regimuri de funcționare ale motorului, se face în funcție de cantitatea de aer aspirat. În acest sens, pe debitmetrul de aer 5, este montat un traductor care transmite informațiile cu privire la debitul de aer, unității centrale electronice 4. Alte traductoare transmit informații pentru corectarea cantității de benzină injectată pe ciclu în regimuri tranzitorii de funcționare (accelerare, decelerare, îmbogățirea amestecului la sarcină plină sau la pornirea la rece, etc). Completat și cu o sondă lambda, echipamentul Mono-Jetronic este deosebit de eficient în ceea ce privește reducerea emisiilor de poluanți. Aceasta se montează în colectorul de evacuare și este capabilă să detecteze oxigenul conținut în gazele de evacuare, care nu au participat la ardere. Semnalul emis de traductorul de oxigen este transmis unității centrale de comandă și control. În funcție de mărimea semnalului (proporțional cu procentul de oxigen detectat), unitatea centrală modifică volumul de benzină injectat pe ciclu. Este posibil astfel un control riguros al consumului de benzină și al emisiilor de produși poluanți. Pentru reglarea turației de mers în gol este prevăzut regulatorul electronic 8. [3]

De menționat că reglajul în buclă închisă folosind traductor sensibil numai într-un interval foarte restrâns de variație în jurul valorii λ=1 este singurul în măsură să satisfacă tratamentul eficace al gazelor arse, indiferent de toleranțele de fabricație ale motoarelor echipate cu această instalație și de cele apărute în exploatare. Totuși, controlul în buclă închisă cu traductor Lambda nu poate acționa decât suprapus unui control de bază independent, cu reglare fină individuală care operează în buclă deschisă la care se adiționează compensări dictate de variația densității aerului și cele datorate modificării parametrilor injectorului sau motorului pe durata exploatării. Proiectanții instalației Mono-Jetronic au avut în vedere trei categorii importante de modificări ce pot surveni în exploatare:

modificări induse de alterarea densității aerului (prin modificarea altitudinii);

modificări induse de aspirarea aerului prin orificii apărute în exploatare în avalul

obturatorului (aer fals), suplimentar aerului considerat prin poziția unghiulară a obturatorului și obturarea parțială și momentană a acestor orificii (de exemplu datorită particulelor de „murdărie”);

modificări induse de slăbirea parametrilor magnetici ai injectorului care pot prelungi

durata injecției.

Corespunzător acestor modificări „mapa caracteristicilor” se subdivide în sectoare în

care fiecare dintre cele trei categorii au influențe decisive, astfel:

modificarea densității aerului are efect asupra întregii arii a mapei de caracteristici

și asupra ei va acționa un „factor de multiplicare” pentru debitul de aer;

modificările în sărăcirea dozajului de aer „fals” devin semnificative numai la turațiile

apropiate turației de mers în gol, iar termenul calculat este un termen cu caracter de adiționare (nu de multiplicare);

modificările de la o injecție la alta (de la un impuls la altul) devin sesizabile numai la

durate de injectare foarte scurte, iar corecția este tot de tip „adițional”. [3]

Acest control în buclă deschisă este cunoscut sub numele de „reglarea variabilă a amestecului”, iar principiul constă în modificarea duratei injecției până la obținerea dozajului stoichiometric, ori de câte ori este sesizată o deviație de la dozajul mediu prescris, prin intervenție asupra unei variabile. Variabila este corectată prin aplicarea unui factor de ponderare specific unui sector al mapei de caracteristici. Variabila adoptată se modifică în „pași” de funcționare (care se manifestă prin trepte de amplitudine ale variabilei și trepte de amplitudine ale dozajului, suprapuse variației impuse de reglarea în buclă închisă a sondei lambda). [3]

Sistemul de injectie K-Jetronic ( Multipunct indirect cu regulator de presiune mecanic )

Instalația de injecție K-Jetronic a început să fie produsă de firma Bosch în anul 1973. Face parte din categoria construcțiilor cu injecție continuă în poarta supapelor și reglare prin măsurarea debitului de aer cu o clapetă cu deplasare axială. [3]

Benzina, aspirată din rezervorul 2 de către pompa electrică 3 este dirijată spre dozator-distribuitorul 13 după ce, mai întâi, trece prin filtrul 5 si acumulatorul 4. Acesta este introdus în sistem pentru amortizarea oscilațiilor de presiune produse de pompa electrică și pentru menținerea circuitului de alimentare sub presiune, atunci când pompa electrică este oprită (se asigura astfel pornirea motorului fără dificultăți); prin caracteristica arcului, în acumulator, presiunea benzinei se menține la 1,5…2,5 daN/cm2. [3]

Fig. 2.8 Schema instalației de alimentare prin injecție de benzină K-Jetronic. [3]

clapeta debitmetrului de aer;

rezervor;

pompa electrică;

acumulator hidraulic;

filtru de combustibil;

regulator de presiune;

injector;

șurub pentru reglajul turației;

injector de pornire;

releu termic;

regulator de aer;

regulator de presiune;

dozator-distribuitor;

obturator;

by-pass;

releu;

sondă lambda.

În dozator-distribuitorul 13 benzina ajunge mai întâi în camera inferioară a elementului de reglare cu membrană. Aici, presiunea benzinei este menținută constantă, la valoarea de 4,7 daN/cm2, de către regulatorul de presiune 6, de reglare a presiunii de alimentare. Acesta controlează un orificiu prin care surplusul de combustibil din camerele inferioare ale elementelor de reglare este returnat în rezervor. Din camera inferioară a elementului de reglare, benzina ajunge printr-o fantă de dozare, în camera superioară și, de aici, prin conducta de injecție, la injectorul 7, montat în galeria de admisie în fața supapelor de admisie. Presiunea de deschidere a injectorului este reglată la 3,3 daN/cm2. [3]

Reglarea debitului de benzină în concordanță cu debitul de aer livrat de dozator-distribuitorul 13, se realizează cu ajutorul talerului 1.La capătul opus acestuia, se află o contragreutate de echilibrare. Brațul pârghiei se află în legătură cu pistonul-sertar al dozator-distribuitorului. Mișcarea talerului produsă de curgerea aerului aspirat spre motor, determină deci deplasarea pistonului sertar al dozator-distribuitorului. Acesta modifică secțiunea de curgere a fantelor și, în consecință, debitul de benzină livrat injectorului. În distribuitor este practicat un număr de fante egal cu numărul cilindrilor motorului echipat cu un astfel de sistem de injecție. [3]

În dreptul fantelor, presiunea este menținută riguros constantă de regulatorul de presiune 6, de reglare a presiunii de alimentare, precum și de elementele de reglare cu membrana din corpul dozator-distribuitorului. [3]

Pornirea motorului la rece este asigurată de un injector special 9, care funcționează numai la pornire pe baza semnalului transmis de termocupla 10, privind temperatura lichidului de răcire. Injectorul de pornire este montat pe traseul de admisie, în amontele injectorului principal. Alimentarea acestuia cu benzină se face din camera inferioară a elementului de reglare din corpul dozator-distribuitorului. Aerul auxiliar necesar pornirii motorului rece (amestec îmbogățit) este furnizat de dispozitivul auxiliar de aer 15. Construcția dozator-distribuitorului 13 și a dispozitivului de reglare a debitului de aer 15, este astfel gândită, încât la o variație lineară a debitului de aer, corespunde o variație lineară a debitului de benzină. Se asigură astfel dozajul optim pentru toate regimurile de funcționare caracteristice M.A.S.-ului. [3]

Pentru regimul de mers încet în gol, reglarea debitului de benzină se realizează cu ajutorul unui șurub aflat între pârghia clapetei 1 și pârghia ce comandă axul dozator-distribuitorului. [3]

Injectoarele sunt de tip semideschis și se află montate în poarta supapei. Din 1980, firma Daimler-Benz a început să folosească, pentru acest sistem de injecție, injectoare cu aducție de aer din amontele obturatorului. [3]

La motoarele cu reactor catalitic, instalația de injecție K-Jetronic utilizează un senzor λ, în acest caz în instalație fiind înglobat un bloc electronic și o supapă (nefigurate în schemă). Supapa este montată în dozator-distribuitorul 13, pe conducta de retur, înaintea rezervorului 2, putând modifica presiunea din amontele distribuitorului. Când amestecul este prea bogat, blocul electronic închide supapa, făcând ca presiunea combustibilului aflat sub diafragmele supapelor din distribuitor să crească; din această cauză, diafragmele se ridică și limitează curgerea benzinei spre injectoare, reducând debitul. Când amestecul este prea sărac, procesul are loc invers, supapa deschizându-se și permițând drenarea combustibilului spre rezervor. Supapa are o funcționare pulsatorie, de câteva oscilații pe secundă; frecvența ei determină valoarea presiunii medii a combustibilului (care este invers proporțională cu această frecvență). [3]

Sistemul de alimentare KE-Jetronic ( Multipunct indirect cu regulator de presiune electronic )

Acest tip de instalație folosește structura reglajului existentă la K-Jetronic, dar înlocuiește regulatoarele de presiune mecanice, cu altele comandate electronic. În sistemul de alimentare apare un bloc electronic 11 care comandă regulatorul de presiune 4; acesta este un dispozitiv electromagnetic care modifică presiunea aplicată pe membranele supapelor distribuitorului în funcție de comanda primită; când este acționat, el închide pasajul de curgere a benzinei spre regulatorul de presiune 5 și deci spre rezervor, reducând debitul de combustibil spre injectoare. [3]

Blocul electronic modelează semnalele de comandă și în funcție de temperatura lichidului de răcire (senzorul 14), poziția obturatorului (pentru ralanti și sarcină plină – contactul 12) și dozajul amestecului (senzorul λ -15). [3]

Regulatorul de aer pentru încălzirea motorului 10 este acționat și el tot de blocul electronic în funcție de informațiile furnizate de senzorul 14. Termo-releul de timp 13 acționează injectorul de pornire 2. În rest, funcționarea este identică cu cea a dispozitivului K-Jetronic. BEC-ul este informat prin traductoare despre starea principalilor parametri care precizează regimul de funcționare al motorului:

turația, prin semnalul dat de ruptor;

debitul volumetric de aer, printr-un traductor potențiometric acționat de

platoul-sondă de aer 6;

poziția obturatorului printr-un dispozitiv de tip cursor 12, viteza de

deschidere a obturatorului, tendința de decelerare;

presiunea și temperatura aerului aspirat;

temperatura motorului, prin traductorul 14 (termistor NTC);

prezența oxigenului în gazele arse, prin sonda λ -15.

Fig.2.9 Schema instalației de alimentare prin injecție de benzină,

cu comandă electronică KE-Jetronic. [3]

injector principal;

injector de pornire;

distribuitor;

regulator de presiune;

regulator;

debitmetru de aer;

filtru de combustibil;

pompa electrică;

acumulator hydraulic;

regulator de aer;

bloc electronic;

sesizor pozitie obturator;

releu termic;

senzor de temperatură;

sondă lambda.

Sistemul de injectie L-Jetronic (Multipunct indirect cu debitmetru de aer)

Produsă de firma Bosch în anul 1973, instalația L-Jetronic este cu injecție intermitentă și folosește ca element principal de reglare un debitmetru de aer cu palete rotitoare. În compunerea ei intră grupul de alimentare cu combustibil, cel care asigură alimentarea cu aer, precum și un complex electronic. [3]

Din primul grup fac parte rezervorul 6 , pompa de benzină 11, filtrul de benzină 13, regulatorul de presiune 2, injectoarele 14 si injectorul de pornire la rece 3. La variantele construite pentru Japonia, acest circuit mai conține un amortizor de pulsații montat după pompă.

Fig. 2.10 Schema instalației de alimentare prin injecție de benzină L-Jetronic. [3]

sonda lambda;

regulator de presiune;

injector de pornire;

șurub pentru mers în gol;

surub reglaj CO;

rezervor;

bloc electronic;

debitmetru de aer;

senzor temperatura aer;

detector poziție obturator;

pompă electrică de combustibil;

regulator de aer pentru perioada de încalzire;

filtru de benzină;

injectoare;

releu termic;

canalizație by-pass.

Pompa de benzină 11 este de tipul cu role și este prevăzută cu o supapă care se deschide la o valoare a presiunii de refulare cuprinsă între limitele 0,3…0,45 MPa; tot ea limitează scăderea de presiune care s-ar produce în sistem după oprirea motorului, ce ar putea duce la dificultăți în momentul pornirii. Regulatorul de presiune 2 controlează presiunea de injecție astfel încât între presiunea combustibilului si cea din colectorul de admisie să nu se producă o diferență mai mare de 0,25MPa. Surplusul de combustibil este dirijat spre rezervor printr-o conductă de drenaj. Regulatorul este montat în paralel cu injectoarele. Când presiunea de refulare este normală, el este inactiv; dacă presiunea din rampă crește, făcând ca diferența de presiune să depășească limita de 0,25 MPa, atunci combustibilul comprimă arcul regulatorului, se deschide o supapă și acesta ajunge în rezervor prin conducta de retur. Sensibilitatea regulatorului față de presiunea din colectorul de admisie, este conferită de o conducta ce face legătura dintre acestea. Injectoarele 14, plasate în porțile supapelor de admisiune, sunt comandate electromagnetic. [3]

Toate injectoarele sunt activate simultan de câte doua ori la o rotație a arborelui cotit, duratele celor două injecții identice fiind determinate de blocul electronic, proporțional cu sarcina, turația și corecțiile corespunzătoare. O astfel de comandă simplifică arhitectura blocului electronic în comparație cu metoda de acționare secvențială a injectoarelor, dependentă de de momentul și durata deschiderii supapelor de admisie. Injectorul de pornire 3 este montat în avalul obturatorului, alimentând la pornire toți cilindrii, cu un spor de benzină necesar îmbogățirii amestecului la acest regim, precum și în perioada de încălzire. Injectorul este de tip închis, cu comandă electromagnetică, controlată în afară de blocul electronic și de releul termic 15. [3]

Pe lângă filtru, circuitul de aer cuprinde debitmetrul 8, un obturator, canalul de aer și șurubul pentru mers în gol 4, canalul de aer pentru încălzire 16 cu regulatorul 12, canalul de aer cu șurubul 5 pentru reglajul CO și galeria de admisie. [3]

Debitmetrul de aer 8 determină cantitatea de aer absorbită în unitatea de timp și trimite un semnal la blocul de comandă astfel încât acesta poate stabili durata impulsurilor de acționare a injectoarelor. Pe axul paletelor debitmetrului este montat un potențiometru și un ac de reținere. Motorul va vehicula prin galeria de admisie un debit de aer proporțional cu deschiderea obturatorului și cu turația. Curentul de aer va roti paletele debitmetrului, deformând arcul și acționând pârghia potențiometrului. Acesta va trimite blocului de comandă un semnal electric a cărui tensiune corespunde poziției paletei dispozitivului. Pentru alimentarea cilindrilor cu aer la mersul în gol, debitmetrul este prevăzut cu un canal by-pass și un șurub 5, acesta din urmă servind pentru reglajul emisiei de CO. [3]

Regulatorul de aer pentru perioada de încălzire 12 mijlocește aducția unui curent suplimentar de aer în timpul încălzirii motorului. Este vorba de fapt, de un sertar care controlează canalizația by-pass 16 prin care se introduce curentul de aer mai sus menționat. Dispozitivul este dotat cu două arcuri: unul obișnuit și altul bimetalic; acesta din urmă stă în contact cu lichidul de răcire și este prevăzut cu o rezistență electrică alimentată prin contactul pornirii. La pornire, sertarul deschide canalizația 16 și, pe măsură ce motorul se încălzește, arcul bimetalic închide treptat accesul aerului. [3]

Complexul electric este compus din blocul electronic 7, un releu precum și dintr-o sumă de traductori (senzori) care oferă semnale electrice pentru următoarele mărimi: temperatura aerului la intrarea în galerie, poziția paletei debitmetrului, poziția obturatorului, concentrația de oxigen la evacuare (senzorul λ), precum și temperatura lichidului din instalația de răcire. [3]

Senzorul poziției obturatorului 10 se află montat pe axul acestuia și furnizează blocului electronic informații privitoare la unghiul de rotație al obturatorului, adică la poziția pedalei de accelerație. În structura sa intră doua seturi de contacte: unul dintre acestea controlează mersul „în gol”, iar celălalt mersul în „sarcină totală” (respectiv completa deschidere a obturatorului). Când prima pereche de contacte se închide, deci la ralanti, sesizorul emite un semnal pentru mărirea debitului de combustibil, necesar îmbogățirii amestecului în acest regim. Același lucru se întâmplă la sarcini superioare (când obturatorul se deschide mai mult de 35o). Închiderea celei de-a doua perechi de contacte mijlocește îmbogățirea amestecului în vederea obținerii puterilor maximale. La regimurile de sarcină mijlocie, ambele grupuri de contacte stau permanent deschise. [3]

Blocul electronic 7 controlează timpii de deschidere a injectoarelor în funcție de informațiile primite de la potențiometrul debitmetrului de aer 8, de la înfășurarea primară a bobinei de inducție privitor la turație, de la sesizorul termic 15, de la sesizorul de poziție al obturatorului 10, de la sonda λ-1, precum și de la senzorul temperaturii aerului 9. În serie cu el este conectat un releu dublu care controlează alimentarea cu curent a pompei de benzină, a injectorului de pornire, a blocului electronic și a regulatorului auxiliar de aer. [3]

Pe chiulasă se mai afla montat un sesizor termic ce furnizează blocului electronic un semnal care determină durata deschiderii injectoarelor în funcție de regimul termic al motorului. Timpul de deschidere descrește pe măsură ce temperatura motorului se apropie de nivelul normal. De asemenea, el completează circuitul pentru comanda regulatorului de aer în perioada de încălzire, punându-l în funcțiune când motorul este rece. În compunerea sesizorului intră un termistor cu foarte mare sensibilitate la temperaturi joase. Rezistența electrică a termistorului scade odată cu creșterea temperaturii. [3]

Releul termic 15 are rolul de a împiedica acționarea injectorului 3 la pornirea motorului cald, sau când, la temperaturi foarte coborâte, starterul este folosit timp îndelungat și în mod repetat, pentru a evita „înecarea” motorului. În afară de aceasta, el dezactivează injectorul de pornire într-un interval de timp care este în general cuprins intre 8…15 secunde, după pornirea motorului rece. Releul termic funcționează pe baza unui contact cu lamelă bimetalică încălzită de o rezistență și este montat în cămașa circuitului de răcire. Contactul se deschide sau se închide în funcție de temperatura lichidului de răcire și trimite semnale de comandă corespunzătoare injectorului de pornire, astfel încât, în funcție de împrejurări, o cantitate suplimentară de benzină poate fi furnizată la pornire. [3]

În timpul procesului de pornire, înfășurarea releului termic este pusă sub tensiune și încălzește lamela bimetalică. După maximum 15s, în funcție de temperatura lichidului de răcire, contactul se deschide; cu cât temperatura este mai coborâtă, cu atât timpul necesar pentru încălzirea lamelei este mai mare. Când contactul este desfăcut, funcționarea injectorului de pornire încetează. [3]

Sesizorul λ-1 sau traductorul de oxigen măsoară concentrația de oxigen din gazele de evacuare și generează un semnal „feed back” spre blocul electronic. Intensitatea semnalului depinde de valoarea coeficientului de dozaj λ cu care variază invers proporțional. Aceste informații permit blocului electronic să elaboreze comenzi privitoare la corecțiile de debit necesare funcționarii optimale a convertorului catalitic. Senzorul λ este scos din circuit de către sesizorul de poziție al obturatorului la mersul în gol forțat, deoarece semnalele sale ar determina o îmbogățire masivă a amestecului ca urmare a cantității mari de oxigen existentă în galeria de evacuare. Același sesizor determină dezactivarea senzorului λ și atunci când obturatorul se deschide cu mai mult de 30o, pentru a preveni reducerea excesivă a temperaturii gazelor de evacuare și a proteja astfel senzorul și convertorul catalitic. Blocul electronic comandă funcționarea senzorului λ în plaja sarcinilor mijlocii, precizată de deschiderea obturatorului în intervalul de la 12o în sus. Traductorul sondă lambda este operațional numai la sistemele L2-Jetronic. [3]

Pentru anumite piețe cu diferite pretenții (în special impuse de legislații proprii de poluare) au fost dezvoltate sisteme speciale derivate din cel de bază, care diferă numai în detalii: L.E-Jetronic pentru piețele din Europa și L.U-Jetronic pentru piețele din S.U.A. [3]

Sistemul de injectie LH-Jetronic ( Multipunct indirect cu comanda electrica a aerului aditional )

În anul 1982 firma Bosch a promovat traductorul debitului masic de aer aspirat de motor, instalația L-Jetronic devenind LH-Jetronic (inițiala H fiind dată de denumirea traductorului cu fir cald pentru debit masic de aer – Hitzdraht Luftmassenmesser). Prin evaluarea masică a debitului de aer dispare necesitatea corecțiilor cu densitatea aerului, adică dispare necesitatea măsurării parametrilor de stare (temperatura și presiune) pentru aerul introdus în cilindrii și blocul electronic de comandă se simplifică. [3]

Comanda aerului adițional necesar controlului turației de mers în gol în sistemul de injecție L-Jetronic este înlocuită de un sistem ce folosește un motor electric (denumit impropriu „de cuplu”) cu rotire mai mica de 360o datorită a două bobine cu efecte antagoniste care precizează poziția unui sertar rotativ montat în cilindrul prin care circulă aerul adițional 7.

Fig. 2.11 Schema instalației de alimentare prin injecție de benzină,

cu comandă electronica L.H-Jetronic; [3]

rezervor de combustibil;

filtru de combustibil;

pompă electrică de combustibil;

unitate electronică;

sesizor temperatură aer;

detector poziție obturator;

regulator de aer pentru perioada de încălzire;

regulator de presiune;

injector;

sondă lambda;

releu termic;

bujie;

șurub pentru mers în gol.

Regulatorul presiunii de injecție folosește ca mărime de comandă presiunea din colectorul de admisie, peste care se suprapune forța unui arc pretensionat. Presiunea de injecție a benzinei pi devine astfel dependentă de presiunea din colector pc iar diferența dintre ele se menține constantă. Cantitatea de benzină injectată va depinde numai de durata injecției, nu și de valoarea diferenței de presiune (pi-pc). [3]

Circuitul de alimentare cu benzină este constituit din aceleași elemente ca și instalația L-Jetronic. Toate injectoarele sunt alimentate electric „în paralel” (simultan) și efectuează o singură injecție la fiecare ciclu motor. [3]

Traductoarele mărimilor de intrare care fac posibilă funcționarea economică și antipoluantă a motorului echipat cu aceasta instalație, sunt:

traductorul cu fir cald al debitului masic de aer;

traductorul de turație (ruptorul instalației de aprindere);

traductorul temperaturii agentului de răcire al motorului 11, identic cu cel folosit la

instalația L-Jetronic;

traductorul pozițiilor extreme ale obturatorului 6 (mers în gol și sarcini foarte mari);

traductorul prezenței oxigenului molecular în gazele arse – sonda .

Injectoarele sunt cele folosite la instalația L-Jetronic, cu deosebirea că acestea injectează

o singură dată la un ciclu motor. Instalația dispune de aceleași facilități ca și instalația L-Jetronic:

întreruperea livrării benzinei pe durata accelerațiilor;

limitarea turației maxime (supraturarea).

Sonda lambda corectează dozajul în aceeași masură ca și la instalația L-Jetronic, iar mapa caracteristicilor de dozaj poate fi adaptată legislației țărilor în care se exploatează automobilul. [3]

2.5. Prezentarea sistemului multipunct indirect cu traductor de turatie pe volanta (Monotronic)

Echipamentul de injecție cu cel mai înalt grad de complexitate este produs de firma Bosch începând din anul 1979 și montat inițial pe autoturismul Porsche 911, sub denumirea de Motronic. El are o construcție asemănătoare cu instalația L-Jetronic, deosebindu-se numai prin prezența unui sesizor inductiv plasat pe volant pentru indicarea turației, a unui traductor altimetric, precum și printr-un bloc electronic ce combină comenzile alimentării și ale aprinderii, dotat cu microprocesor. Schema de principiu a instalației este prezentată in figura 2.4.6.

Fig. 2.12 Schema de principiu a instalației de alimentare prin injecție de benzină,

cu comandă electronică tip Motronic; [3]

rezervor ;

pompă electrică de alimentare ;

filtru de combustibil ;

regulator de presiune ;

injector electromagnetic ;

debitmetru de aer cu traductor de debit ;

întrerupătorul obturatorului ;

unitatea electronică centrală ;

distribuitor de înaltă tensiune ;

bobină de inducție ;

bujie ;

traductor de temperatură ;

traductor de turație ;

traductor de p.m.i ;

dispozitiv de aer suplimentar ;

sonda lambda.

Această instalație stă la baza dezvoltării sistemelor complexe de control al funcțiilor multiple ale mas-ului. Instalația Motronic furnizează avans la aprindere pe baza unui program „mapă” memorat de BEC, funcție de sarcină și de turație, optimizat pentru o minimă poluare și un consum specific minim de benzină, dar care poate efectua corecții dacă apare tendința de detonație. De regulă în prezent, pentru motoarele cu patru cilindrii se folosește un traductor de detonație, pentru motoarele cu cinci și șase cilindrii se folosesc două traductoare, iar pentru motoarele cu peste opt cilindrii se folosesc două sau mai multe traductoare. [3]

Determinarea avansului pe baza măsurării parametrilor ce caracterizează regimul de funcționare a motorului (turație, sarcină și temperatură motor) este în măsură să asigure o precizie foarte bună, dar cu toate acestea, e necesară asigurarea unei „gărzi” de siguranță față de valoarea „avansului la limita de detonație”, pentru a evita situația ca unul dintre cilindrii să poată atinge situația funcționării în regim detonant, sau în apropierea lui. Funcțiile de bază ale sistemului sunt controlul dozajului aer-benzină (durata injecției de benzină) și controlul aprinderii, dar el cumulează și funcții auxiliare, cum sunt: controlul turației de mers în gol, controlul oxigenului în gazele arse, controlul sistemului de recuperare a vaporilor de benzină (evaporare recuperativă), controlul detonației, controlul nivelului de gaze arse recirculate cu scop de reducere a emisiei oxizilor de azot din gazele eșapate, controlul aerului secundar injectat în scopul reducerii emisiilor de hidrocarburi nearse. [3]

Circuitul benzinei este format din pompa de benzină 2, care aspiră direct din rezervorul de combustibil benzina și o refulează prin filtrul 3 către regulatorul de presiune 4, la care se racordează câte un injector 5 pentru fiecare cilindru. [3]

Controlul emisiilor de benzină evaporată din rezervor se realizează cu o butelie ce conține un absorbant al vaporilor (cunoscut sub numele de canistră cu carbon), capabilă să înmagazineze o mare cantitate de vapori. Aceasta butelie e pusă în comunicație cu volumul de deasupra suprafeței benzinei din rezervor și vaporii reținuți pot fi absorbiți în cilindrii la punerea în funcțiune a motorului, prin colectorul de admisie (în avalul obturatorului de aer), debitul acestor vapori fiind controlat de o electrovalvă (comandată de BEC). Sistemul cuprinde elemente care-i permit o diagnosticare privitoare la neetanșeitatea instalației către atmosferă, printr-un traductor al presiunii diferențiale a vaporilor din rezervor și o electrovalvă de comunicație cu atmosfera. Controlul aprinderii este realizat de BEC-ul 8 informat de traductor asupra unor parametri funcționali ai motorului, de starea atmosferică și de altă natură, iar etajele de putere din BEC furnizează impulsuri bobinei de inducție 9. [3]

Sistemul de achiziție a mărimilor de intrare in BEC este ansamblul de traductoare folosite pentru controlul electronic complex al motorului și cuprinde:

traductoare pentru aprecierea sarcinii motorului, care în diferite variante Motronic

cuprinde un traductor al zonei de sarcină 7 (mers în gol, sarcini reduse, sarcină totală și reprize), cu rol de traductor secundar de sarcină (care trece în traductor principal dacă accidental acesta se defectează), completat de un traductor principal 6 ce poate măsura fie debitul volumetric, fie cel masic, fie presiunea absolută în colectorul de admisie;

traductorul pentru turația motorului și poziției manivelei arborelui cotit în raport cu PMI –

14, care este de tip inductiv, plasat în fața unei coroane dințate divizate în 60 de dinți, dar din care lipsesc doi pentru a marca poziția manivelei față de PMI la unul dintre cilindrii. De remarcat ca la instalația Motronic

se pot folosi sisteme speciale de aprindere care nu conțin distribuitor mecanic de scântei

(distribuția fiind realizată in comutație statică), de aceea este necesară cunoașterea cu precizie a momentului cursei finale de compresie a unui cilindru, iar aceasta impune cunoașterea poziției unghiulare a arborelui de distribuție. Se folosește un traductor tip Hall pentru aprecierea acestei poziții, în conjuncție cu o roată sincronizată cu arborele de distribuție;

traductorul sondă lambda 16, care poate fi instalat în amontele sau în avalul reactorului

catalitic, neîncălzită respectiv încălzită electric; el are rolul de a menține un dozaj stoichiometric pe cea mai mare parte a ariei de sarcini, pe baza măsurării coeficientului de exces de aer;

traductorul de detonație (nefigurat în schemă), cu rol în micșorarea avansului la aprindere

la cilindrii predispuși la detonație;

traductorul temperaturii agentului de răcire a motorului 12, servește la aprecierea

regimului termic al motorului, necesar corecțiilor de dozaj pe perioada încălzirii motorului pornit rece. [3]

2.6. Concluzii 2

În acest capitol s-a realizat evoluția sistemului de alimentare al motoarelor cu aprindere prin scânteie, prezentânt evoluția sistemului și elementele componente ale acestuia.

În evoluția sistemului se explică modificările aduse de către ingineri și constructorii de autovehicule pentru a se putea obține un consum mai mic de combustibil,creșterea cuplului și totodată scăderea emisilor de CO2 in timpul funcționării.

3. Proiectarea și realizarea standului

3.1 Proiectarea și verificarea structurii cadrului

Pentru proiectarea cadrului de susținere al componentelor sistemului de injecție cu benzină s-a folosit programul de modelare 3D numit Inventor. Dimensionarea cadrului s-a făcut astfel încât să cuprindă toate componentele sistemului de injecție.

Pentru realizarea cadrului s-au ales diferite tipuri de profile metalice rectangulare comune pe piața locală. Profilul rectangular pentru realizarea bazei cadrului are ca și dimensiuni: lungimea de 30 mm si înalțimea de 10 mm.

Dimensiunile cadrului au fost alese astfel încât manipularea și transportul să se poata face cu un autovehicul mic. Dimensiunile se pot revedea in figura de mai jos.

Fig.3.1 Dimensionarea cadrului.

Pe baza cadrului s-au atașat suporții pentru componente. Suporții s-au realizat din același material folosit și la baza cadrului. Fiecare suport este format din cate doi piloni și o bară transversală de legatură. Aceștia se pot vedea, împreună cu dimensiunile lor în figura urmatoare.

Fig.3.2 Dimensionarea pilonilor.

În figura următoare se poate vedea cum a fost planificată poziția fiecărei componente. Suportul din spatele cadrului va susține rezervorul împreună cu pompa și filtrul de combustibil, acestea fiind conectate între ele prin conducte.

Suportul din față, va cuprinde rampa cu injectoarele, iar deasupra rampei va fi montată o bandă cu leduri pentru a indica momentul funcționării injectoarelor.

Pe baza cadrului vor fi montate panoul electric impreuna cu simulatorul și plăcuța de identificare a standului.

Fig.3.3 Schița de principiu cu așezarea elementelor componente.

Pentru realizarea calculului de rezistență al cadrului avem nevoie de datele tehnice ale profilului rectangular care se regăsesc în tabelul de mai jos.

Tabel 1. Date despre material

Cu ajutorul programului de modelare 3D în modul de calcul al rezistenței, s-au aplicat doua forțe pe suporții componentelor pentru a calcula rezistența la încovoiere a materialului.

Fig.3.4 Forțe aplicate standului.

Pe bara transversală a suportului din spate s-a aplicat o forță de 10 N , echivalentul a 1kgf/cm2 și s-a calculat încovoierea barei, rezultând o încovoiere de 7 microni.

Tabel 3.2 Forțe aplicate în partea din state.

Fig.3.5 Rezistența la încovoiere.

Pe bara suportului din față s-a aplicat o forță de 5 N , echivalentul a 0,5 kgf/cm2 și a rezultat o încovoiere de 0,2 microni.

Tabel 3.3 Forțe aplicate în partea din față.

Fig.3.6 Rezistența la încovoiere.

Rezultatele complete și detalitate se regăsesc în tabelul de mai jos.

Tabel 3.4 Rezultate în urma calcului.

Pe baza calculului de rezistența am dedus că materialul ales pentru susținerea componentelor necesare realizării sistemului de injecție este supradimensionat, însă am ales să merg mai departe în realizare pentru a conferii rezistență întregului stand pentru a evita eventuale deformări in timpul manipulării și transportului.

Pentru asmblarea bărilor în realizarea cadrului s-a ales sudura ca și metoda de îmbinare a profilelor metalice tăiate la dimensiuni. În imaginea de mai jos se poate observa forma finală a cadrului.

Fig.3.7 Stand asamblat.

3.2 Etapele asamblării sistemului de injecție.

După alegerea materialului necesar pentru confecționarea cadrului de susținere,se efectuează debitarea la dimensiunile alese, apoi se efectueză asamblarea parți de jos, fixarea componentelor se face prin sudură cum se poate observa și în următoarea imagine.

Fig.3.8 Asamblarea bazei cadrului.

După fixarea componentelor ce cuprind partea de așezare a standului,se efectuează găurirea și filetarea pe toate cele patru colțuri pentru a se putea fixa picioarele de așezare, fixare care se efectuează cu filet M12.

Fig.3.9 Filetarea găurilor pentru fixarea picioarelor de așezare.

Următorul pas în realizarea acestui cadru de susținere este debitarea, montarea pilonilor de susținere și abărilor de legătură pe care se vor monta elementele componente sistemului de alimentare.

Fig.3.10 Asamblarea pilonilor și a bărilor de legătură.

Această etapă este urmată de montarea și fixarea componentelor necesare.Fixarea rampei cu injectoare se face cu șuruburi M6,pentru realizarea aceasti operații este necesară găurirerea si filetarea materialului.

Fig.3.11 Pregătirea găurilor de fixare a rampei de injecție.

Rezervorul de combustibil, pompa de benzină si filtrul sunt montate pe suporți confecționați din oțel, care la rândul lor sunt fixați pe cadru prin sudură.

Fig.3.12 Montarea rampei de injecție și rezervor combustibil.

După montarea componentelor, pe partea de jos a standului sunt montate două bucați de OSB cu grosimea de 8 mm,pe care urmează a fi montate un tablou de comandă și simulatorul.

Fig.3.13 Montarea OSB-ului.

Această operație este urmată de montarea panoului de comandă care conține o sursă de 5v necesară alimentării injectoarelor,o sursă de 12v necesară simulatorului și pompei de benzină, o sursă de 24v pentru alimentarea celor patru senzori cu ajutorul cărora se actioneaza cele patru injectoare ,mai conține si patru relee pentru comanda injectoarelor.

Fig.3.14 Standul echipat cu tablou electric și suport simulator.

Montarea tabloului electric este urmată de fixarea simulatorului și a senzorilor. Simulatorul este un motor la 12v curent continuu la care este montat un braț care rotindu-se trece prin fața senzorilor alimentând bobina injectorului.

Fig.3.15 Stand echipat cu simulator.

Toate aceste operații de asamblare sunt urmate de efectuarea legăturilor electrice și a conductelor de alimentare pentru a se putea face simularea funcționarii sistemului de alimentare al motoarelor cu aprindere prin scânteie.

Fig.3.16 Stan echipat electric.

3.3 Pregătirea standului cu sistemul de injecție pentru partea experimentală.

Fig.3.17 Stand echipat cu sistem de injecție.

Funcționarea standului începe cu acționarea întrerupătorului general(1) pentru a se alimenta cu energie electrică. Prin acționarea butonului de pornire al pompei(2), combustibilul va fi pompat prin conducte(8) în rampa de injecție(10) și va fi menținut la o presiune constantă. Pentru o exploatare îndelungată a injectoarelor(12), pe circuitul de combustibil s-a introdus un filtru(9) pentru a filtra impuritățile eventuale. Pentru a trimite comanda spre injectoare s-a realizat un simulator format dintr-un motor(5) cu un braț de metal care în timpul rotației activează fiecare senzor(6) din cei patru. Prin acționarea regulatorului de turație(3), se controlează turația motorului, respectiv se controlează frecvența de eliberare a combustibilului prin injectoare. Secvența de activare a injectoarelor este dată de ordinea în care sunt activați senzorii de la simulator, respectiv 1-3-4-2 . Pentru a putea fi vizualizată funcționarea injectoarelor în timp real s-a ales un motor cu reductor pentru a avea o turație redusă.

3.4 Concluzii 3.

În acest capitol este prezentată realizarea standului cu ajutorul programului de modelare 3D numit Inventor și calculul de rezistență al acestuia aplicând două forțe asupra bărilor de susținere.

Standul este realizat din țeavă rectangulară de 30x10mm, picioarele de așezare sunt fixate cu șuruburi M12, apoi este placat cu OSB cu grosimea de 8mm. Pentru a se putea face simularea de funcționare a sistemului de alimentare sa ales o rampă de injectoare de pe un automobil marca Opel Corsa. În acestă simulare în locul unei volante este folosit un motor cu reductor alimentat la o sursă de 12v, pentru a se face vizibilă funcționare injectoarelor sunt folosite și patru leduri care se aprind în timpul funcționării lor.

Senzorul de poziție a vibrochenului este înlocuit cu patru senzori optici, în acest fel putem simula admisia de carburant la motoarele cu aprindere prin scânteie.Acești senzori acționeză injectoarele cu ajutorul unor relee.

4.Simulare și interpretare.

4.1 Măsurarea cantității de combustibil în funcție de turație.

Pentru a putea verifica dacă funcționarea standului cu sistemul de injecție este asemănătoare funcționării sistemului de injecție de pe o mașină sa recurs la preluarea datelor, din calculator, în timpul funcționării.

Fig.4.1 Cantitate combustibil injectată în funcție de turație.

La măsurarea cantității de combustibil injectat în funcție de turație s-a folosit un modul de diagnoză. După cum se poate vedea în imaginea de mai sus cantitatea de combustibil injectată la relanti, la o turație de 861 rotații pe minut, este de 5,2 mg per admisie per cilindru.

După cum se poate vedea în graficul de mai jos, cantitatea de combustibil injectat este direct proporțională cu turația motorului și cu sarcina la care acesta este supus.

Fig.4.2 Grafic date preluate de pe autovehicul.

4.2 Interpretarea rezultatelor.

Pentru testarea sistemului de injectie de pe stand s-au setat progresiv 5 turatii ale motorului, s-a lasat standul functionand timp de un minut dupa care s-a masurat cantitatea de combustibil injectata pe fiecare injector.

Dupa cum se poate vedea in graficul de mai jos, curbele generate de valorile obtinute la injectarea combustibilului prin fiecare injector se aseamana cu curba generata de valorile preluate de pe calculatorul autovehiculului.

Fig.4.3 Grafic cantitate de combustibil injectată pe stand.

5. Concluzii, contribuții, perspective.

Sistemul de alimentare al motoarelor cu aprindere prin scânteie a fost realizat cu mult timp in urmă, la început a fost folosit carburatorul, iar datorită cerințelor (consum și emisie de noxe), inginerii din domeniul auto împreună cu constructorii de autovehicule dezvoltă sistemul de alimentare electronic care este tot mai mult îmbunătățit.

Evoluția sistemului de alimentre este prezentată în cel de-al doilea capitol, în care se explică modificările aduse sistemului, pentru ca acesta să facă față cerințelor de pe piața auto: reducerea consumului de carburant, creșterea cuplului motor și nu în ultimul rând a scăderii emisilor de CO2.

Realizarea acestui stand cu sistemul de alimentare are ca scop principal explicarea mai în detaliu a principiului de funcținare al acestuia. Prin realizarea acestei lucrări am încercat să aduc contribuții la creșterea cunoștintelor dspre evoluția sistemului de alimentare, despre principiul de funcționare al acestuia prin realizarea standului și punerea lui în funcțiune pentru preluarea și analizarea datelor.

Ca și perspective asupra lui: se poate înlocui simulatorul motorului cu un simulator electronic, se poate îmbunătăți cu un sistem de admisie de aer, pentru monitorizarea cantității de combustibil se paote monta o cameră cu senzorii, în acest fel preluarea datelor ar fi mai exactă.

6.Bibliografie

[1] Kirk VanGelder, Fundamentals of Automotive Technology, Editura Jones&Bartlett Learning, Vancouver, SUA, 2018;

[2] Virgiliu Dan Negrea – Procese în motoare cu ardere internă, volumele 1 și 2 , Editura Tehnică, Timișoara, 2003;

[3] Bosch – Automotive Handbuch, 3 rd, Edition 1993;

[4] Al. Șteflea, D. Cotzur, M. Sechi – Tehnologia fabricării motoarelor, automobilelor și tractoarelor – Editura Didactică și Pedagogică, București, 1976;

[5] Stratulat M., Andreescu – Diagnosticarea automobilului, București,1998

[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Carburetor

[7] http://www.disa.it/pdf/01HystoryOfDieselFuelInj.pdf

[8] https://learnmechanical.com/fuel-supply-system-in-petrol-engine/

[9] https://itstillruns.com/types-diesel-fuel-injection-systems-6525434.html

7.Anexe

Fig.7.1 Schema electrică a tobloului electric

Tabel 7.1 Valori preluate de pe calculator auto

Fig.7.2 Stand finalizat.

Fig.7.3 Stan finalizat.