SPECIALIZAREA AUTOVEHICULE RUTIERE LUCRARE DE LICENȚĂ Coordonator științific: ș.l.dr.ing. Stoica Virgil Student: Marciuc Marius-Cristian TIMIȘOARA… [611218]

Universitatea Politehnică Timișoara
Facultatea de Mecanică
DEPARTAMENTUL MAȘINI MECANICE UTILAJE ȘI
TRANSPORT
SPECIALIZAREA AUTOVEHICULE RUTIERE

LUCRARE DE LICENȚĂ

Coordonator științific:
ș.l.dr.ing. Stoica Virgil
Student: [anonimizat]
2019

Universitatea Politehnică Timișoara
Facultatea de Mecanică
DEPARTAMENTUL MAȘINI MECANICE UTILAJE ȘI
TRANSPORT
SPECIALIZAREA AUTOVEHICULE RUTIERE

Caracterizarea funcționă rii unui
motogenerator cu sistem de
injecție alimentat cu alcool

Coordonator științific:
ș.l.dr.ing. Stoica Virgil
Absolvent: [anonimizat]
2019

Student: [anonimizat]

1.Tema proiectului de licență:

Caracterizarea funcționării unui motogenerator cu sistem de injecție alimentat cu
alcool

2.Termen de predare a proiectului :

10.06.2019

3.Elemente inițiale pentru proiect:

-Stand experimental complet echipat și parțial funcțional

4.Memoriu de prezentare

1.Introducere
2.Caracteristicile motoarel or cu ardere internă
3.Descrierea standului experimental
4.Determinarea dozajului optim la diferite regimuri de funcționare
5.Determinarea avansului optim al injecției la diferite regimuri de funcționare
6.Bibliografie

5.Enumerarea materialu lui grafic:

Schema de principiu a standului cu localizarea senzorilor,
Desene de execuție pentru componentele realizate
Schițe de principiu pentru toți senzorii utilizați sau și analizați
Caracteristici

6.Data eliberării temei pentru proiect:

28.10.2 018

Coordonator proiect: ș.l.dr.ing.Virgil Stoica

Rezumatul lucrării
În această lucrare, intitulată „Caracterizarea funcționării unui moto -generator alimentat
cu alcool”, este prezentată în primul capitol obținerea bio etanolului precum și princi piul
de funcționare al motoarelor în patru timpi.
Reprezentarea caracteristicile motoarelor cu ardere internă este efectuată în cel de -al
doilea capitol.
În capitolul trei este prezentat standul experimental, analiza senzorilor dar și
îmbunătățirile aduse standului.
În cel de -al patrulea capitol se urmărește determinarea dozajului optim la diferite regimuri
de funcționare.
Ultimul capitol cuprinde determinarea avansului optim la diferite regimuri de funcționare.
Finalul lucrării este dat de prezentarea con cluziilor rezultate în urma măsurătorilor
efectuate.

The abstract
In this paper, entitled " The characterization of the operation of an alcohol -powered
motogenerator", is presented, in the first chapter, the proces of obtaining bio -ethanol and
the principle of operation of four -stroke engines.
The representatio n of the characteristics of internal combustion engines is carried out in
the second chapter.
In chapter three, the experimental stand, sensor analysis, as well as the improvements
to the standings are presented.
The fourth chapter seeks to determine the o ptimum dosage at different operating regimes.
The last chapter includes determining the optimum advance on different operating
regimes.
At the end of the paper there are pre sented the conclusions resulted from the
measurements that have been done.

CUPRINS

1 Introducere ………………………….. ………………………….. …………………………. 8
1.1.1 Bioetanolul combustibil î n motoarele cu aprindere prin scanteie …………. 8
1.1.2 Descrierea motorului cu ardere interna ………………………….. ………………… 9
1.1.3 Sistemul de distribuție ………………………….. ………………………….. …………. 11
1.1.4 Sistemul de alimentare ………………………….. ………………………….. ……….. 12
1.1.5 Sistemul de ungere ………………………….. ………………………….. …………….. 13
1.1.6 Sistemul de racire ………………………….. ………………………….. ………………. 14
1.1.7 Sistemul de aprindere ………………………….. ………………………….. …………. 15
1.1.8 Principiul de funcționare al motoarelor în patru timpi c u aprindere prin
scânteie 17
2. Caracteristicile motoarelor cu ardere internă ………………………….. ………. 20
2.1.1 Regimul de functionare al MAI ………………………….. ………………………. 20
2.1.2 Caracteristica turației la sarcină totala ………………………….. …………….. 22
2.1.3 Caracteristici de reglaj ………………………….. ………………………….. ……… 24
2.1.4 Caracteristica de propulsie ………………………….. ………………………….. .. 25
2.1.5 Influențele factorilor funcționali la MAS ………………………….. …………… 25
2.1.6 Corectarea caracteristicilor ………………………….. ………………………….. .. 28
3. Descrierea standului experimental ………………………….. …………………. 30
3.1.1 Stand experimental ………………………….. ………………………….. ……….. 30
3.2.1 Analizare a modificarilor aduse anterior standului ……………………….. 32
3.2.2 Alimentarea ………………………….. ………………………….. …………………. 32
3.2.3 Pompa de combustibil ………………………….. ………………………….. …… 34
3.2.4 Producerea scânteii ………………………….. ………………………….. ………. 35
3.2.5 Senzorul inductiv de poziție și turație ………………………….. …………… 35
3.2.6 Senzorul de poziție al clape tei obturator ………………………….. ……….. 36
3.2.7 Senzorul de oxigen ………………………….. ………………………….. ……….. 36
3.2.8 Clapeta obturator ………………………….. ………………………….. ………….. 37
3.2.9 Modul de conversie ………………………….. ………………………….. ………. 38
3.2.10 Procesarea semnalelor ………………………….. ………………………….. … 38
3.3.1 Modificări aduse standului ………………………….. ………………………….. 39
3.3.2 Fixarea senzorului optic pe motor ………………………….. ………………… 40
3.3.3 Piesa intermediară ………………………….. ………………………….. ………… 42
3.3.4 Suport potențiometru ………………………….. ………………………….. …….. 43

3.3.5 Modificare cod microcontroller ………………………….. …………………….. 46
4. Determinarea dozajului optim ………………………….. ………………………… 47
5. Dete rminarea avansului optim asupra injecțieila diferite regimuri de
funcționare ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 50
Concluzii ………………………………………………………………………….51
Anexe
Bibliografie

LUCRARE DE LICENȚĂ
8

1. Introducere

1.1.1 Bioetanolul combustibil î n motoarele cu aprindere prin scanteie
Resursele natura le se afl ă în punctul de a fi epuizate, iar creșterea necesității de
combustibili îi conduce pe producători să găsească soluții alternative de generare a
energie, un loc important îl au sursele regenerabile.
Biocombustibilii reprezintă una din sursele regen erabile adoptată la nivel mondial
fiind o bună alternativă la combustibilii fosili. În exploatarea motoarelor cu ardere internă,
pe lângă combustibilii tradiționali se folosesc biodieselul și bioalcoolii , având un impact
neutru asupra efectului de seră.
Bioetanolul este unul dintre cei mai folosiți biocombustibili la nivel mondial în
domeniul transporturilor, acesta precum și amestecurile bioetanol/benzină au o lungă
istorie ca și combustibili alternativi fiind utilizați din anul 1894 , atunci când industr ia
motoarelor cu ardere internă era la început.
În cazul motoarelor Otto un subs tituent al benzinei este etanolul, acesta este o
substanță organică din clasa alcoolilor având formula moleculară C 2H5OH. Bioeta nolul,
în general e ste folosit în amestec cu benzină într -o concentrație de 10% bioetanol ( E10).
Obținerea de alcool etilic rezultă prin fermentarea zaharurilor urmată de procesul de
distilare.

Figura1.1
Schema de producere a bioetanolului [1]

LUCRARE DE LICENȚĂ
9

Cifra octanic ă a bioetanolului este destul de ridicată, gă sindu -se în jurul valorii de
105 , fapt de permite mărirea raportului de comprimare și implicit creșterea performanțelor
motorului.

Comparativ cu benzin a (C4-C12), bioetanolul (C2H5OH) are niște proprietăți ușor
diferențiate :
Tabelul 1.1 [2]
Proprietaț i Etanol Benzină
Densitate relativă a vaporilor î n
aer [-]
1,59
3,0-4,0
Densitate [g/ 𝑐𝑚3] 0,79 0,74
Masa moleculara [g/mol]
40
114

Înlocuirea în totalitate a combustibilului de bază cu etan olul se poate realiza, însă alcoolul
se aprinde mai greu decât benzin a , necesitând mai mult timp pentru a vaporiza și a arde,
astfel că avansul la producerea scantei i se modific ă prin mărire dar și timpul de injecție
suferă modificări .

1.1.2 Descrierea motoru lui cu ardere interna
Motoarul cu ardere internă este o mașină termică ce realizează transformarea
energiei chimice în energie mecanică prin ardere.
Energia reprezintă capacitatea motorului de a produce lucrul mecanic, atunci când
suferă o transform are dintr -o stare în alta. Energia mecanică rezultată în urma procesului
de ardere este de fapt o sumă a energiilor cinetice și potențiale ale părților ce compun
motorul termic.
Motoarele termice funcționează ciclic, astfel că din punct de vedere al ciclul ui motor se
disting :
 motoare în doi timpi – al căror ciclu se realizează în două curse ale pistonului ,fapt
ce presupune o singură rotație a arborelui cotit, 360[°RAC]
 motoare în patru timpi – al căror ciclu se realizează în două rotații ale arborelui
cotit, adică patru curse ale pistonului , 720[°RAC]

LUCRARE DE LICENȚĂ
10

Pentru î ntelegera ciclului motor este nevoie să se cunoască în primul rând elementele
geometrice care stau la baza funcționarii unnui motor .

Figura 1. 2
Elemente geometrice ale motoarelor [3]

În figură 1. 2 sunt prezentate elementele geometrice caracteristice unui motor cu
piston fiind definite după cum urmează :
 PMI – reprezintă punctul cel mai apropiat de chiulasa sau altfel spus punctul mort
interior
 PME – reprezintă pun ctul cel mai depărtat de chiulasa sau altfel spus punct mort
exterior
 R – este raza manivelei adică distanța dintre axa arborelui cotit și axa fusului
maneton
 L – este lungimea bielei
 P – pistonul
 D – diametrul alezajului
 W – viteză unghiulară a arborelui cotit
 S – cursa pistonului

Din punct de vedere fizic, motorul cu ardere internă este un ansamblu de
subsisteme ce conlucrează între ele producând lucru mecanic în condiții de
fiabilitate și siguranță .
Ca și alcătuire, un motor cuprinde atât părți fixe, care ghi dează piesele aflate în
mișcare, cât și părți mobile ce intră în alcătuirea mecanismului biela -manivela,
transformând mișcarea de translație în mișcare de rotație și totodată forța în
moment.

LUCRARE DE LICENȚĂ
11

1.1.3 Sistemul de distribuț ie
Pentru a se realiza schimbulu i de încărcătură un motor cu ardere internă este
prevăzut cu sistem de distribuție, format din conductele de introducere a încărcăturii
proaspete, cele de evacuare precum și mecanismul de comandă al supapelor de admisie
și evacuare.
Piesele ce realizează d istribuția pentru motorul în patru timpi sunt reprezentate
de :
1. Chiulas ă
2. Supapap ă
3. Culbutor
4. Arc
5. Tija împingătoare
6. Tachet
7. Cam ă

Figura 1.3
Sistemul de distributie [3]

În figură 1. 3 s-au notat cu 8 – camera de ardere și cu 9 – pistonul. Distribuție este
pus în mișcare de axul cu came ce preia mișcarea de la arborelui cotit printr -un
sistem de transmisie .

LUCRARE DE LICENȚĂ
12

1.1.4 Sistemul de alimentare
Orice motor cu aprindere prin scânteie este prevăzut cu sistem de alimentare
ce cuprinde rezerv orul de carburant, conducte, filtre, pompe, iar în funcție de
modul de formare al amestecului, carburator, în cazul automobilelor vechi sau
injector, la cele noi.
Injectorul spre deosebire de carburator reprezintă o soluție mult mai eficientă
pentru că permite o dispersie mult mai fină a particulelor de carburant în aerul
captat în cilindru, amestecul fiind mult mai bine omogenizat, totodată prin injector
se face un control mult mai bun al dozei de carburant injectata pe ciclu precum și
optimizarea timpu lui de injecție, comanda sa fiind făcută electronic.
Injecția de combustilbil a cunoscut mai multe soluții, printre care se găsește și
cea monopunct, care prevede existența unui singur injector pentru mai mulți
cilindrii, însă amestecul nu se distribuie uniform, lucru resimțit la cilindrii
îndepărtați. Această soluție a fost înlocuită de injecția multipunct care prevede
existența uni injector pe fiecare cilindru, în acest caz amestecul este uniform în toți
cilindrii.
În motoarele cu aprindere prin scânte ie, injecția poate fi indirectă, atunci când
amestecul se formează în exteriorul camerei de ardere (în poartă supapei) sau
directă, atunci când amestecul se formează în interiorul camerei de ardere,
asemănător motoarelor diesel.

Figura 1.4 Figura 1.5
Carburator [4] Injector [5]

LUCRARE DE LICENȚĂ
13

1.1.5 Sistemul de ungere

Sistemul de ungere în motorul cu ardere internă asigura lubrefierea pieselor
aflate în mișcare, fapt realizat prin circulația uleiului în zonele predispuse la
frecare.
Ca și componenț ă, sistemul de ungere este format din :
 Baia de ulei
 Pompa de ulei
 Filtru
 Canale de ungere

Ca și principiu de funcționare al ungerii, uleiul este preluat din baia de ulei de
către pompa prin sorbul de ulei, aceasta fiind antrenată de obicei de arborele
cotit, în unele cazuri pompa putând fi acționată electric (sist emul start -stop).
Pompa conduce uleiul prin canalele de ungere către piesele aflate în mișcare,
după lubrefiere, înainte de a ajunge din nou în baie, uleiul trece prin filtrul de ulei.
Anterior sau posterior filtrului de ulei mai poate exista un radiator î n cazul în care
necesită răcire suplimentară.
Rolul sistemului de ungere este unul multiplu în funcționarea motorului acesta
asigurând lubrefier ea, răcirea dar și rol de spalare.
Exista si solutii constructive unde ungerea se face prin barbotare, o astfel de
solutie este regasita si pe standul moto -generator.

Figura 1.6
Sistemul de ungere [6]

LUCRARE DE LICENȚĂ
14

1.1.6 Sistemul de racire

Transformarea energiei chimice în energie mecanică prin ardere susține existența unui
sistem de răci re ce participa la menținerea temperatutii la un nivel optim. Răcirea se face
prin lichid (amestec compus din apă distilată și antigel) sau prin aer.
Instalația de răcire se compune din :
 Radiator
 Pompa de apă
 Ventilator
 Termostat
 Spații de răcire bloc -chiulasa
 Vas de expansiune

Funcționarea sistemului de răcire se asigură de către pompa de apa , aceasta
conducând lichidul în orificiile din bloc -chiulasa, când temperatura ajunge în jurul valorii
de 85 -90[°C], termostatul, prin deschiderea sa permite lic hidului de răcire să ajungă la
radiator, acesta fiind responsabil de realizarea schimbului de căldură cu mediul, echipat
cu ventilator . Vasul de expansiune are rol de protecție, prin încălzire apa se dilată și
vasul preia surplusul.
Acest sistem prezentat este unul mixt deoarece răcirea se face atât cu ajutorul lichidului
de răcire cât și cu aer la nivelul radiatorului.

Figura 1.7
Sistem de racire [7]

LUCRARE DE LICENȚĂ
15
În cazul motoarelor răcite doar de aer, ventilatorul se găsește dispus în fata
cilindrilor prevăzuți cu o carcasă nervurată , având rolul de a capta și direcționa cât mai
mult aer în zona cilindrilor.

Figura 1.7.1
Suprafata nervurata motor racit cu aer [8]

1.1.7 Sistemul de aprindere
Sistemul de aprindere existent la motoarele cu aprindere prin scânt eie are drept
scop declanșarea î ntre electrozii bujiei a unei scântei de o anumită intensitate la un
moment dat al ciclului. Bujia este componenta care produce scânteia necesară
aprinderii amestecul ui de carburant. Generarea de scânteie presupune o transformare a
curentului continuu, 12[V] sau 12[V], într -un curent cu o tensiune înaltă de 15 000 -20
000 [V], această transformare făcându -se cu o bobină de inducție. Bobina ca și
construcție consta într -un miez de fier moale pe care se găsesc două înfășurări din
sârmă de cupru ,una primară și una secundară.
În momentul încărcării bobinei, circuitul primar se închide, iar pentru descărcarea
bobinei circuitul primar se deschide inducând în circuitul s ecundar o tensiune foarte
mare, astfel apare scânteia la bujie.

Figura 1.8
Aprindere cu ruptor -distribuitor [9]

LUCRARE DE LICENȚĂ
16
1. Bujie
2. Distribuitor
3. Ruptor
4. Condensator
5. Bibină inducț ie
6. Baterie
7. Contact cheie
Din circuitul primar fac par te bobină de inducție, ruptorul, condensatorul, contactul de
cheie și bateria, iar din cel sec undar, distribuitorul și bujia.
La motoarele mai noi sistemul ruptor -distribuitor a fost înlocuit de un sistem de
aprindere complet electronizat cu etaj d e aplificare incorporat, reprezentân d o soluție
constructivă actuală ce permite un control mai bun al momentrului de producere a
scânteii.
Scanteia, se produce cu ajutorul bujiei prin bobina de i nductie, aceasta fiind comandată
de unitatea d e comandă .

Figura 1.8.1
Schema de principiu bobina cu etaj de amplificare [10]
1 – Bujie
2 – Conexiune de tensiune înaltă
3 – Infașurare secundară
4 – Infășurare primară
5 – Miez ul metalic
6 – Conector ul electric

LUCRARE DE LICENȚĂ
17

1.1.8 Principiul de funcțion are al motoarelor î n patru timpi cu aprindere prin
scânteie

Pentru ca motorul să funcționeze corect, acesta trebuie să efectueze un anumit ciclu de
operații în mod continuu. Principiul funcționării motoarelor cu aprindere prin scânteie a
fost inventat de Nicolaus A. Otto în anul 1876, prin urmare, motorul este numit și motorul
Otto.

Ciclul de funcționare este efectuat în patru timpi de piston în interiorul cilindrului. Cele
patru curse ale motorului în patru timpi se clasifica astfel :
 Admisia
 Compresia
 Arderea si detenta
 Evacuarea

Figura 1.9
Cei patru timpi [11]
Funcționarea motoarelor în patru timpi se face în bază a două sisteme aflate în strânsă
legătură, acestea efectuând continuu schimburi de energ ie și masă :
1. Sistem mecanic – reprezentat de totalitatea pieselor din componența
motorul ui ce executa mișcări predeterminate
2. Sistem termogazodinamic – reprezentat de amestecul gazos din interiorul
cilindrului ce executa transformări prestabilite
Transformă rile desfășurate în sistemul t ermogazodinamic din timpul funcț ionarii sunt
evidențiate în diagrama de variație a presiunii în raport cu poziția arborelui cotit.

LUCRARE DE LICENȚĂ
18

Diagrama de variație a presiunii se mai numește și diagrama indicată

Figura 1.10
Diagra ma indicată [12]

Mișcarea începe din momentul în care pistonul se afla în PMI pe durata schimbului de
încărcătură.
Închiderea supapei de admisiune (ISA) se afla pe cursa de comprimare, după PME, când
supapa se închide pistonul se deplasează înspre PMI, volumul din interiorul cilindrului
micșorându -se, fapt ce determina creșterea temperaturii și presiunii din camera de
ardere. În timpul procesului de comprimare atât temperatura cât și presiunea sunt într -o
continuă creștere, din s(i) începe procesul de ardere, se dă scânteia după care începe
arderea propriu -zisă (ia), moment în care începe să se simtă creșterea presiunii datorate
arderii. Presiune ce crește din (ia) până în PMI este rezultatul micșorării volumului cât și
al aport ului de energie de la reacțiile de ardere. După ce pistonul a ajuns în PMI, execută
o mișcare către PME, deși presiunea și temperatura continuă să crească până la un
moment dat când ajunge în punctul „ y ” ce corespunde unei valori maxime a presiunii,
aici efectul arderii este depășit de efectul măririi volumului, rezultând o scădere a presiunii
din cilindru.
Procesul de ardere se termină în „ t ” punct din care începe procesul de destindere, pe
parcursul acestuia are loc o scădere a presiunii și temperatur ii, această scădere fiind
rezultatul măririi volumului și al cedării de energie sub formă de căldură cu pereții camerei
de ardere.
Destinderea se termină la deschiderea supapei de evacuare, care se face cu avans față
de PME.
De la deschiderea supapei de ev acuare până când pistonul ajunge în PME gazele arse
din cilindru trec către galeria de evacuare datorită diferențelor mari de presiune dintre

LUCRARE DE LICENȚĂ
19
galeria de evacuare și cilindru, evacuându -se până la 70% din cantitatea de gaze arse
rezultate în urma arderii.
Această perioadă dintre deschiderea supapei de evacuare și PME este denumit ă
evacuare liberă, producerea s a făcându -se datorită diferențelor mari de presiune.

Din PME pistonul începe să se deplaseze către PMI, în sensul micșorării volumului,
evacuând forțat și restul gazelor existente în camera de ardere. Înainte ca pistonul să
ajungă în PMI, se deschide supapa de admisie (cu avans față de PMI), procesul de
admisie începând în același timp în care are loc desfășurarea procesului de evacuare,
ce se termin ă cu întârziere față de PMI. Această întârziere are drept scop obținerea un ei
încărcături cât mai proaspăte .
Procesul de admisie se încheie odată cu închiderea supapei de admisie, cu întârziere
față de PME. După terminarea admisiei începe un nou ciclu.

LUCRARE DE LICENȚĂ
20

2. Caracteristicile motoarelor cu ardere intern ă

Caracteristicile motoarelor sunt definite de diagrame prin care sunt puse în evidență
variațiile unor mărimi precum puterea, momentul, consumul, în funcție de turație, sarcina,
avans la scânteie, etc. Aceste caracteristici sunt esențiale pentru stabilirea posibilităților
de exploatare a motoarelor dar și la determinarea reglajelor optime.

Caracteristicile motoarelor se pot clasifica astfel :
 Caracteristici de turație
 Caracteristic i de reglaj
 Caracteristici de propulsie
 Caracteristici de sarcină
Aceste caracteristici se pot evidenția prin metode standardizate, conform standardelor
europene, iar puterea determinată reprezintă puterea netă pentru un motor.
Caracteristicile motoarelo r variază în funtie de regimurile de funcționare la care
este supus motorul dar și de factorii ce au influențe directe asupra funcționării

.

2.1.1 Regimul de funct ionare al MAI

Cei mai importanți parametrii ai regimului de funcționare sunt :
 Turația
 Sarcin a
 Regimul termic al motorului

Regimul termic este pus în evidență de temperatura gazelor de evacuare și de
temperatura lichidului de răcire. Motorul are două regimuri la care poate fi supus, unul
stabilizat în care sarcina turația și regimul termic su nt constante și unul de tranziție la
nivelul căruia se modifică unul dintre cei 3 parametrii. În funcție de perioada de
funcționare a motorului există regim de funcționare continuu și intermitent. La o
funcționare continuă a motorului parametrii de perform anță și fiabilitate sunt determinați
pe o durată nedeterminată.

LUCRARE DE LICENȚĂ
21

Figura 2.1
Caracteristica exterioară [13]

În figură este reprezentată caracteristică exterioară ce exprima modul în care variază
puterea contiuna și cea interm itentă, precum și momentul continuu și cel intermitent,
raportate la turație.
În grafic s -au trasat cu linie intermitenta curbele funcționarii intermitente și cu linie
conti nuă cele de funcționare contiună .
Încărcarea morotului este caracterizată de coefic ientul de sarcină ce este redat
prin intermediul formulei :
X= 𝑀e
𝑀𝑒𝑐 = 𝑃𝑒
𝑃𝑒𝑐 (2.1)
[13]

Acest coeficient de sarcină este raportul dintre momentul efectiv sau puterea efectivă și
momentul efectiv continuu sau puterea efectivă continuă, la o turație constantă.
În cazul în care coeficientul de sarcină are valoarea zero at unci sarcina este nulă și
înseamnă că motorul merge în gol, la o valoare cuprinsă în intervalul (0 -1) motorul
funcționează la sarcini parțiale.
Motorul merge la sarcina plină său continua atunci când coeficientul de sarcină este 1,
iar dacă X > 1 înseamnă că funcționarea se face în regim de suprasarcină.
Mărimile folosite în caracterizarea motorului din exteriorul acestuia se numesc mărimi
efective, iar mărimile ce stau la baza transformărilor gazodinamice se numesc mărimi
indicate.

LUCRARE DE LICENȚĂ
22

Calitatea amestecului de carburant din camera de ardere este data de coeficientul
excesului de aer notat cu „ ג ”si are formula:

ג =𝑚𝑎
𝑚𝑐 × 1
(𝑚𝑎
𝑚𝑐)𝑠𝑡 (2.2)
[3]

 ma = masa aerului captat î n cilindru
 mc = masa de carburant introdus î n cilindru
 = גlambda – coeficientul excesului de aer

În general la motoarele cu aprindere prin scânteie lambda are valori în jurul lui (1), iar
raportul dintre masa de aer și cea de carburant trebuie să fie aproximativ egală cu raportul
stoichiometric.
Dacă se mărește sarcina motorului este necesar ca în același timp să crească atât
cantitatea de aer cât și cea de c ombustibil. Masa de aer este crescută prin mărirea
orificiului oferit de clapeta obturator, iar masa de combustibil este crescută prin injector.
Reglarea de sarcina la motoarele cu aprindere prin scânteie este cantitativă și poate fi
măsurată prin unghi ul de înclinare al clapetei.

2.1.2 Caracteristica turației la sarcină total ă

Sarcina totală la un motor cu apri ndere prin scânteie se determină atunc i când clapeta
obturator se află complet deschisă.
Puterea efectivă a motorului precum și momentul moto r se obțin când obturatorul este
complet deschis, puterii efective maxime îi corespunde o turație de putere iar momentului
motor maxim îi corespunde o turație de moment. Intervalul cuprins între turația de
moment și cea de putere corespunde domeniului ce o feră stabilitate motorului în
funcționare.
Turația de moment limitează stabilitatea de funcționare a motorului,iar la o încărcare
crescută a motorului când turația existen tă este mai mică decât cea de moment, motorul
este incapabil să îndeplinească cer ințele impuse și curbă de moment scade semnificativ.
Economicitatea motorului este dată de consumul specific când acesta este minim și îi
corespunde o turație de economicitate.
Turația nominală are valori cuprinse între turația de economicitate și c ea de putere
maximă. Turația maximă este limitată din motive de siguranță astfel încât solicitările să
nu depășească valorile admisibile ale pieselor aflate în mișcare, totodată turația maximă
are o valoare mai mare decât turația de putere maximă.

LUCRARE DE LICENȚĂ
23
Caracte ristia de turație la sarcină totală permite determinarea unui coeficient ce
caracterizează modul de adaptare a motorului și anume coeficientul de elasticitate prin
care se evidențiază gradul de adaptare la înaintarea vehiculului, acesta fiind dat de
rapor tul dintre momentul motor maxim și momentul motor al puterii maxime.
𝑀𝑒 𝑚𝑎𝑥
𝑀𝑒 × 𝑃𝑒 𝑚𝑎𝑥 = σM (2.3)
[13]

Se poa te determina și coeficientu l de elasticitate maximă ce redă adaptarea motorului la
tracțiune, reprezintă raportul dintre turația puterii maxime și turația de moment.
np
nM= σN (2.4)
[13]
Din acești doi coeficienți rezultă coeficientul dinamic și prin el se arata capacitatea globală
de adaptare la tracțiu ne.
σD = σ M × σ N (2.5)
[13]

Figura 2.2
Caracteristica turatiei la sarcină totală [14]
Pe – putere efectivă
Me – moment motor efectiv
Ce – consum specific efectiv
nM – turație de moment
nn – turație nominală
np – turație de putere maximă
nmax – turație maximă
nCe – turație de economicitate

LUCRARE DE LICENȚĂ
24

2.1.3 Caracteristici de reglaj

Sunt acele caracteristici care arata strânsă legătură dintre putere, moment motor,
consum specific de combustibil și parametrii de reglaj reprezentați în cazul motoarelor cu
ardere internă de avansul la producerea scânteii sau avansul la inj ecție.
Caracteristică de avans este o caracteristică de reglaj ce are drept scop stabilirea
avansului optim la producerea scânteii notat cu βs , dar și avansul optim βi, avans al
injecției. Optimizarea presupune că puterea efectivă să fie maximă și con sumul specific
să fie minim.
Caracteristică de avans este derterminata la turație și sarcina constantă .

Figura 2 .3
Avans optim la producerea scanteii [15]

În grafic este pusă în evidență variația puterii efective și a consumului specific, utilizată
la obținerea avansului optim.
La motoarele de generație nouă, comanda de producere a scânteii și a injecției este
realizată electronic de către un calculator.
În timpul funcționarii avansul se modifică în baza parametrilor c itiți de calculator de la
senzorii existenți pe motor. În cazul motoarelor de generație mai veche modificarea
avansului se face printr -un regulator mecanic în funcție de sarcină și turație.

LUCRARE DE LICENȚĂ
25
2.1.4 Caracteristica de propulsie

Reprezintă felul în care varia ză puterea rezistentă la înaintarea autovehiculului în
funcție de turație. Această caracteristică are scopul de a determina rezervă de putere
a motorului la fiecare turație dar totodată prin ea se evidențiază viteză maximă de
deplasare a autovehiculului.
Se numește rezervă de putere acea putere care servește la accelerarea unui
autovehicul și se notreaza cu RP.

Figura 2.4
Caracteristica de propulsie [13]

2.1.5 Influențele factorilor funcț ionali la MAS

Din punct de vedere fu ncțional la motoarele cu aprindere prins scânteie
factorii ce influențează arderea sunt reprezentați de :
 Turație
 Sarcina
 Regimul termic al motorului
 Avansul la producerea scânteii

Modificarea funcționarii motorului în cazul formării exterioare a ames tecului constă în
modificarea lui βs prin care se arată avansul la producerea scânteii, acesta are scopul de
a optimiza regimul de funcționare.
Arderea se modifica atunci când se modifică avansul de producere al scânteii.
Turația influențează duratele fazelor de ardere, astfel ca la o creștere a acesteia
aprinderea este întârziată.
Pentru o înțelegere mai amplă a influenței turației asupra arderii este necesară
descrierea fazelor de ardere.

LUCRARE DE LICENȚĂ
26

Fazele de ardere se clasific ă astfel :

 Faza de întâr ziere la aprindere Dfd – reprezintă perioada în care se dezvoltă
nucleul de flacără, această perioadă coincide intervalului cuprins între s și ia

 Faza arderii rapide Dfr – începe în momentul în care diagrama ciclului cu ardere
trece deasupra diagramei fără ardere, punctul în care încetează fiind marcat de y’,
situat în apropierea lui y ce reprezintă punctul în care presiunea este maximă, între
y și y’ presiunea este con stantă, totodată arderea rap idă este cea mai importantă fază
pentru că pe durata ei este degajată în jur de 80% din căldura obținută prin ardere.

 Faza arderii moderate Dfm – este dată de perioada cuprinsă între y’ și t, pe
parcursul căreia se realizează în totalitate arderea . Suprafața frontului de flacără
dezvoltat în Dfd scade până la 0 în punctul în care începe destinderea, punct
marcat cu t.

Figura 2.5
Fazele arderii pe diagrama indicată [16]

LUCRARE DE LICENȚĂ
27
Pe diagrama s -au fo losit următoarele notații:

 s – declanșarea scânteii
 îa – începutul convectional al arderii
 y – punct de maxim al presiunii
 t – punctul în care se termină arderea și marchează începutul destinderii

Faza arderii rapide în [°RAC] este constantă deoarec e viteza frontului de
flacăra crește direct proporțional cu turația, de asemenea și faza moderată crește cu
turația.
Cantitatea de căldură obținută în faza arderii rapide oferă posibilitatea creșterii turației
și totodată creșterea puterii motorului. Pen tru a se obține un lucru mecanic maxim,
perioada arderii rapide trebuie poziționată în apropiere de PMI, în același timp
poziționarea acestei faze este dată de avansul de scânteie, care la rândul său crește
odată cu turația.

Figura 2.6
Avans optim [3]

Sarcina la motoarele cu apri ndere prin scânteie se determină prin poziția clapetei
obturator, astfel ca la o sarcină scăzută secțiunea oferită de clapeta va fi mai mică.
Presiunea la închiderea supapei de admisie se modific ă în funcție de secțiunea oferită și
odată cu presiunea variază și coeficientul gazelor reziduale, acesta având rolul de a
reduce viteza de deplasare a frântului de flacără. Când presiunea se modifică în sens
negativ coefcientul de gaze reziduale crește.
Încărcarea motorului la o turație dată scoate în evidență un avans optim de producere
a scânteii care mărește până la valori maxime puterea efectivă, acest avans optim scade
cu cât motorul este mai încărcat.

LUCRARE DE LICENȚĂ
28

Figura 2.7
Scăderea avansului î n raport cu sarcina [3]

Avansul este un parametru influențat în mod direct de turația motorului dar și de sarcină.
La motoarele de generație veche reglarea era realizată pe baza turației folosindu -se
efectul forței centrifuge cu scopul de a depărta niște greutăți pe axa de rotație, modificând
avansul conform sarcinii la care era supus motorul, lucru realizat datorită unei capsule
vacumatice aflată în legătură cu clapeta obturator.
La motoarele noi reglarea avansului se face de către EC U în baza semnalelor captate
de la senzorii aflați pe motor, reglajul fiind mult mai fin.
Arderea este influențată de regimul termic, cu cât acesta este mai crescut cu atât
temperatura lichidului captat este mai mare determinându -se atingerea unor tempe raturi
mari în zonele de final ale arderii. La temperaturi ridicate crește posibilitatea apariției
autoaprinderii.
Detonația este un fenomen nedorit, aceasta apare la regimuri de putere în condiții de
turații scăzute, iar evitarea ei se face prin modifi care a avansului βs dar și prin folosirea
unui combustibil cu o cifră octanica ridicată.

2.1.6 Corectarea caracteristicilor
Corectarea caracteristicilor motoarelor cu ardere internă este necesară atunci când
apar modificări atmosferice ce influențează desf ășurarea proceselor precum arderea,
destinderea, sau compresia. Aceste modificări atmosferice conduc la schimbări ale
parametrilor de presiune, temperatura, compoziție a amestecului. În acest sens s -au
determinat procese de corectare bazate pe condiții sta ndardizate de funcționare ce
impun o presiune P0s = 100 [kP a] sau 750 [mmHg] și o temperatură T0s = 298 [°K].
La motoarele cu ardere prin scânteie s -a determinat un coeficient de corecție K.
Determinarea sa este dată de raportul dintre puterea efectivă s tandardizată Pes și
puterea efectivă Pe în condiții oarecare.
Raportul este exprimat prin relația :
𝐏𝐞𝐬
𝐏𝐞 = ɳ𝐦𝐬
ɳ𝐦 × ɳ𝐢𝐬
ɳ𝐢 × ג
ג𝒔 × 𝑷𝟎𝒔
𝑷𝟎 × ɳ𝐯𝐬
ɳ𝐯 = K (2.6)
[13]
 ɳm – randament mecanic
 ɳi – randament indicat
 ג – coeficientul excesului de aer
 P0– presiunea mediului î n conditii oarecare
 ɳv – gradul de umplere

LUCRARE DE LICENȚĂ
29
(cu indicele s s-au notat marimile standardizate)

În funcție de presiunea și temperatura standardizată, K se poate exprima astfe :
1- m
K = (𝑷𝟎𝒔
𝑷𝟎 × 𝑻𝟎
𝑻𝟎𝒔) (2.7)
[13]

unde m = 0,5 – constanta determina tă pe cale experimental ă.

LUCRARE DE LICENȚĂ
30

3. Descrierea standului experiment al
Tema lucrării presupune adoptarea unor măsuri de monitorizare precisă a poziției
arborelui cotit în vederea obținerii unui control optim asupra scânteii și a injecției la
alimentarea moto -generatorului cu alcool.

3.1.1 Stand experimental

Standul moto -generator pe care s -au efectuat modificările a fost pus la dispoziție de
Laboratorul de Motoare al Universității Politehnica Timișoara.
Moto -generatorul este dotat cu un motor în 4 timpi cu apr indere prin scânteie ce dezvoltă
o putere de 5,5 [CP], se încadr ează în clasa de mijoc a generatoarelor de uz general.
Din punct de vedere tehnic, specificațiile de bază oferite de producător sunt
următoarele :
Tabelul 3.1
Specificatii tehnice

Figura 3.1
Moto -generator [17]

Brand Panzer
Model SPG2500
Tip motor Cu aprindere prin scânteie, în patru timpi
Sistem alimentare Carburator
Putere motor 5,5[CP]
Putere maximă 2200 [w]
Putere nominală 2000 [w]
Dimensiuni L X l X h 590 X 425 X 440 [mm]
Masă 34,90 [kg]Specificații tehnice

LUCRARE DE LICENȚĂ
31

Figura 3.2
Schema de principiu a standului

1 motor cu aprindere prin scâ nteie 2 generator electric monofazat
3 demaror pornire 4 senzor de poziț ie obturator
5 pârghie regulator turaț ie 6 servomotor antrenare clapetă
7 microcontroller arduino 8 injector etanol
9 rezervor de etano l 10 injector de biogaz
11 injector de benzină 12 galerie de admisie
13 butelie de biogaz 14 pompa de alimentare (benzina)
14* pompa de alimentare (etanol) 15 rezervor de benzină
16 bujie – bobină de inducț ie 17 Sonda Lambda
18 Galerie de evacuare și eș apament 19 fir împământare
20 senzor inducti v poziție (turaț ie) arbore cotit 21 modul conversie semnale
22 sursa de tensiune 23 Compact RIO
24 Calculator

LUCRARE DE LICENȚĂ
32
3.2.1 Analizare a modificari lor aduse anterior standului
Pentru implementare a unor noi modificări este necesară o analiză asupra
îmbunată țirilor deja existente pe stand .
3.2.2 Alimentarea
S-au făcut mod ificări asupra alimentării motorului. La baza alimentarea se realiza
prin carburator, această variantă fiind înlocuită de alimenatrea prin injecție indirectă de
combustibil.

Figura 3.3
Injector

Alimentarea injectoarelor se face prin partea superioară a acestuia, de pompă de
combustibil . Pentru a nu exista scăpări de combustibil sau aer, etanșarea acestuia se
face prin garnituri de cauciuc atât în partea superioară cât și în partea inferioară.

Figura 3.4
Schema de principiu injector [18]

LUCRARE DE LICENȚĂ
33

În schema se prezintă elementele componente ale unui injector MAS :
1– garnitură de etansare
2 – filtru
3– carcasă
4 – solenoid
5 – arc de revenire
6 – arcul injectorului
7 – supapă
8 – contacte elec trice

Acționarea injectoru lui se face electromagnetic prin impulsuri electrice, iar comanda
acestor impulsuri se face de unitatea de comandă.
În funcție de cantitatea aerului aspirat dar și de turația motorului, unitatea de comandă
calculează timpul injecției de combustibil.
Înlocuirea soluției de bază s -a făcut prin schimbarea galeriei de admisie cu una ce
permite un montaj corespunzător injectorului care pulverizeze combustibilul în poarte
supapei.
Galeria de admisie este prevaz ută cu doua injectoare, lasând posibilitat ea studierii
injectiei multiple de carburant .

Figura 3.5
Galeria de admisie

LUCRARE DE LICENȚĂ
34
3.2.3 Pompa de combustibil
Pentru asigurarea transportului de combustibil de la rezervor la injector s -a folosit o
pompă de combustibil imersată in rezervor, ce oferă presiunea necesară injecției .

Figura 3.6
Pompă de combustibil

Pompă de combustibil este antrenată de un motor electric, are o supapă de
siguranță ce se deschide atunci când presiunea din interiorul pompei este prea ridicată.
Pentru că presiunea din conducte să f ie susținută astfel încât să nu apară
dezamorsarea, în componența pompei există o supapă de anti-retur. Excesul de
combustibil se întoarc e în rezervor prin intermediul regulatorului de debit ce ține
presiunea constantă.

Figura 3.7
Schema principiu pompă combustibil [19]

1 – orificiu de aspiraț ie
2 – supapa de sigurantă
3– pompa multicelulară cu rulouri
4 – rotor motor electric
5 – supapă anti-retur
6 – orificiu refulare

LUCRARE DE LICENȚĂ
35

3.2.4 Producerea scânteii

Producerea scânteii necesară aprinderii amestecului se face prin folosirea unei bobine
de inducție comandată electronic, permițând un control mai bun al momentului arderii,
având un avans bine determinat ce poate fi modificat în funcție de sarcină și turație.

Figura 3.8
Bobină de i nducț ie [20]

3.2.5 Senzorul inductiv de poziție și turație
Senzor ul inductiv de poziție și turație oferă informații unității de comandă în
legătură cu poziția arborelui cotit și totodată determin ă turația motorului.

Figura 3.9
Senzor inductiv de poziție ș i turație [21]

LUCRARE DE LICENȚĂ
36
Senzorul este fixat pe motor în dreptul coroanei danturate, are rolul de a converti
turația intr -un semnal electric, imaginea electrică fiind transmisă unității de comandă.
3.2.6 Senzorul d e poziț ie al clapetei obturator
Pozitiția clapetei obturator est e determinată printr -un potențiometru ce iși modifică
rezistenta odată cu schimbarea poziț iei obturatorului.

Figura 3.10
Potenț iometru rotativ [22]

Datele de la senzor sunt utilizate de unitatea de comandă pentru a identifica poziția
în funcție de regimul de funcționa re.

3.2.7 Senzorul de oxigen
Senzorul ce oferă informații despre cantitatea de oxigen existenta în gazele de
ardere, se află poziționat pe galeria de e vacuare.
Sonda lambda se montează pe evacuare printr -un filet, este formată dintru -un tub
de protecție ce are în interiorul sau un corp ceramic din dioxid de zirconiu ce este învelit
cu doi electrozi, unul se alfă în contact cu gazele de ardere, iar celăla lt este în contact cu
aerul din atmosferă.
Ionii din gazele de ardere sunt conduși datorită dioxidului de zirconiu la electrodul
aflat în contact cu aerul din atmosferă. Se cr eează o diferență de potențial î ntre electrod
și masă, diferență ce este citită d e unitatea de comandă.

Figura 3.11
Sonda lambda [23]

LUCRARE DE LICENȚĂ
37
1 – carcasă
2 – element ceramic gaze esapament
3 – filet
4 – dulie de contact
5 –dulie de protectie
6 – conector
7 – element ceramic aer atmosferic
8 – rezistentă încal zire

3.2.8 Clapeta obturator

Clapeta obturator controleaz ă cantitatea de aer introdus ă în motor prin obturarea
orificiului galeriei de admisie.

Figura 3.12
Clapeta obturator

Acest lucru este realizat de către un servomotor ce acționează clapeta prin
intermediul unei tije. Reglarea turație i se face cu ajutorul unui modul de comandă
tip Arduino, conectat la servomotor.

Figura 3.13
Microcontroller Arduino [24]

Figura 3.14
Servomotor [25]

LUCRARE DE LICENȚĂ
38

3.2.9 Modul de conversi e
Pentru a se putea realiza comanda senzorilor s -a folosit un modul de conversie,
prin intermediul căruia sunt captate toate semnalele provenite de la senzori.
Acest modul realizează conversia semnalelor pentru a fi compatibile cu interfa ța de
control NI Compact RIO.

Figura 3.15
Modul conversie
3.2.10 Procesarea semnalelor
Unitatea Compact RIO are capacitatea de a procesa semnalele provenite de la
modulul de conversie, stabilind comunicarea rezultatelor obținute în urma procesării, în
timp re al unui computer prin intermed iul interfeței software LabView.

Figura 3.16
NI Compact RIO

LUCRARE DE LICENȚĂ
39
3.3.1 Modificări aduse standului
Determinarea poziției arborelui cotiți cu o cât mai mare precizie în timpul
funcționarii a fost una din principalele probleme ab ordate asupra moto -generatorului.
Pentru a fi posibilă alimentarea cu etanol dar și a reglajelor necesare funcționării
cu un astfel de combustibil, cunoașterea cu precizie a poziției arborelui cotit constituie un
mare avantaj în optimizarea avansului la pr oducerea scânteii dar și a timpului de injecție.
Modificarea adusă în acest sens standului a fost implementarea unui senzor optic,
pe lângă cel inductiv deja existent pe motor.
S-a recurs la această soluție deoarece senzorii optici se utilizează pentru
detectarea sigură și fără contact, a poziției exacte a obiectelor, avantajul este că au o
precizie mult mai ridicată decât cei inductivi, pe lângă acest avantaj, materialul din care
este fabricat obiectul supus detectării nu influențează calitatea semnalului
Senzorul folosit este unul cu led și fotodiodă, acesta generează un puls de
tensiune de fiecare dată când în dreptul său va trece o fantă.
Semnalul generat de senzor este captat de modulul de conversie și procesat de
unitatea Compact RIO, oferind informați i în timp real asupra poziției arborelui cotit pe
monitorul unui computer, cu ajutorul interfeței LabVew.
Amplasarea senzorului optic este făcută pe o coroană danturată cu 60 de dinți,
astfel că pasul unghiular este de 6 grade, oferind o precizie superioar ă de măsurare a
poziției.

Figura 3.17
Senzor optic

LUCRARE DE LICENȚĂ
40

3.3.2 Fixarea senzorului optic pe motor
Pozitionarea senzorului pe moto -generator s -a facut de -a lungul generatorului
electric monofazat.

Figura 3.18
Generator electric monofazat

Conectarea senzorul ui la arborele cotit s -a făcut prin intermediul axului de rotor al
motorului electric, însă a fost nevoie de o piesă intermediară între axul rotor și cel al
senzorului pentru fixarea celor două.
Modificarea a fost adăugată în schema de principiu a standulu i, prezentată și în anexa 4.

Figura 3.19
Schema standului actualizată

LUCRARE DE LICENȚĂ
41

Senzorul s -a fixat pe carcasa motorului. Pentru acest lucru a fost necesară
schimbarea șuruburilor d e strângere existente pe carcasă cu altele mai lungi, care să
permită centrarea corpului senzorului astfel î ncât poziția axului rotorului să coincidă cu
axul de la senzor și totodată să creeze spațiul necesar piesei intermediare de prindere.
În acest sens, șuruburile de fixare au fost înlocuite cu unele confecționate dintr -o
tijă filetată. Lungimea inițială a ti jei fiind de 1000[mm] și diametrul de 6[mm], aceasta a
fost tăiată în 4 bucăți, fiecare având o lungime de 250 [mm], noile șuruburi oferind o
suprafață utilă de fixare a suportului de 90[mm].

Figura 3.20
Suruburi de fixare

Pentru adaptarea suportului se nzorului la poziția oferită de noile șuruburi a fost
necesară folosirea a două bucăți de platbanda, ce fac legătura dintre corpul senzorului
și șuruburile carcasei, lucru prezenta t și în anexa 1.

Figura 3.21
Fixare senzor

LUCRARE DE LICENȚĂ
42

3.3.3 Piesa intermediară
Piesa interm ediară folosită are rolul de a face legătura între senzor și motorul electric.
Realizează transmiterea momentulu i de la arborele cotit la coroana danturat ă, pe care se
afla montat senzorul prin intermediul axului rotor al generatorului. Aceasta piesă se
regase ste descrisă și în anexa 2.
Piesa a fost confecționată dintr -o cheie tubulară de 12[mm] ce se potrivește perfect pe
piulița axului rotorului și o extensie care se îmbină atât cu cheia tubulară cât și cu axul
din corpul senzorului.

Figura 3.22
Schema p iesa intermediară

Tubulara si extensia de îmbinare fac corp comun, iar î mbinarea dintre ele s -a facut prin
presare.

Figura 3.23
Piesa intermediară

LUCRARE DE LICENȚĂ
43

Modificarea asupra standului prin montarea senzorului optic este prezentat ă în figura de
mai jos:

Figu ra 3.24
Montaj senzor optic

3.3.4 Suport potențiometru
O altă îmbunătățire adusă standului a fost realizarea unui suport de prindere a
potențiometrului ce determină poziția clapetei obturator. Acesta se regasește și în anexa
3.
Proiectarea 3D a suportului s -a realizat în planul xy cu ajutorul programului C ATIA
V5R19.
Suportul cuprinde două părți componente :
 Partea superioară ce menține potențiometrul

Figura 3.25
Suport superior potenț iometru

LUCRARE DE LICENȚĂ
44

 Partea inferioară ce participă la prinderea î ntregii piese p e galeria de admisie

Figura 3.25.1
Suport inferior potenț iometru

După proiectare, piesa a fost printată cu ajutorul unei imprimante 3D. Materialul folosit
la printare a fost unul de tip PLA ( acid polylactic).
Acest mater ial în timpul printării se t opește la o temperatură cuprinsă între 190 -220 [ °C],
iar rezistența oferita de material este una bună in condițiile î n care tempe ratura din jurul
piesei nu depașeș te 80 [ °C].

Figura 3.26
Suport potențiometru

LUCRARE DE LICENȚĂ
45
În timpul printării găurile proiectate pentru poziționarea potențiometrului pe suport, dar și
cele necesare strângerii suportului pe galeria de admisie au suferit usoare deformații.

Figura 3.27
Deformaț ii piesă printată

La rezolvarea acestei probleme s -a folosit o autofiletantă împreună cu un burghiu de
6 [mm] , respectiv 2,5 [mm], pent ru a oferi diametrele corespunzătoare montării
potențiometrului pe suport ș i strangerii acestuia. Diametrul suruburilor de strangere a fost
ales de 3 [mm].
Pentru gă urile de strangere s -a ales un diame tru de 2,5 [mm], necesar execută rii unu i
filet interior în corpul piesei, oferind strângerea necesară pe galerie.
Legă tura dintre potențiometru și clapetă s-a facut prin intermediul unei tije.

Figura 3.28
Suport și tijă de legatură

LUCRARE DE LICENȚĂ
46
Suportul potențiometru lui a fost montat pe galeria de admi sie, fapt surprins î n figura de
mai jos :

Figura 3.29
Suport potenț iometru

3.3.5 Modificare cod microcontroller
Schimbarea poziț iei clapetei obturator determină modificarea regimului de funcționare a
motorului prin turați e.
Regimul de bază impune o turație de 3000 [rot/min] indiferent de sarcina la care este
supus motorul, pentru modificarea acestui regim s -a adăugat în codul microcontrollerului
o secvență ce oferă posibilitatea schimbării poziției clapetei în timpul funcț ionării. S -au
definit două regimuri de funcționare, cel de bază care oferă o turație de 3000 [rot/min]
indiferent de sarcină și unul care menține clapeta fixă într -un unghi definit în secvența,
regimurile sunt interschimbabile de la tastatură.

int pozitie,grade,turatie_referinta=3000, regim; // se declara variabila
regim

if (StringComplete) {

regim=inputString.toInt(); // regimurile pot fi scrise de la tastatura ca
numere intregi
inputString = "";
StringComplete = false;
}

if (regim ==1) // dacă de la tastatură se apelează regimul 1 servomotorul
modifica poziția clapetei la (107)
Servo1.write(107);
if ( regim ==2) // dacă de la tastatură de apelează regimul 2 servomotorul
modifica poziția clapetei la o pozitie ca re sa mentina 3000[rot/min]
Servo1.write(pozitie)

LUCRARE DE LICENȚĂ
47
4. Determinarea dozajului optim

La motoarele cu aprindere prin scânteie stabilirea valorilor referitoare la dozajul optim
al amestecului pentru toate regimurile de funcționare este esențială.
Acest lucru se realizează în baza caracteristicilor de consum orar de combustibil, ce se
ridică în condiții de turație și sarcina neschimbate.
Consulul orar de combustibil Ch reprezintă cantitatea de carburant în [ Kg ] ce se
consuma într -o oră de funcționa re a motorului în regim stabil.
În amestec, combustibilul și aerul se afla într -un raport determinat.
Dozajul combustibilului în aer se notează cu d și reprezintă raportul dintre masa de
combustibil notat cu mc și masa aerului disponibilă arderii notat ă cu ma.
d =
mamc (4.1)
[13]

Pentru controlul arderii se utilizează aer în lipsă sau aer în exces, având ca referință aerul
teoretic.
Aerul teoretic se mai numește și aer minim și reprezintă masa de aer cea mai mică,
necesară unei arderi complete de combustibil.
Dozajul teoretic de combustibil este dat de raportul dintre masa de combusti bil mc și
masa minimă de aer necesară arderii mamin, fiind notat cu dt
dt =
minmamc (4.2)
[13]

Dozajul aerului sau coeficientul excesului de aer este reprezentat de raportul dintre
masa de aer disponibilă pentru ardere mă și masa minimă de aer necesară arderii
complete, acesta se mai găsește regăsește și în formula 2.1 scris sub o altă formă.

λ = 𝑚𝑎
𝑚𝑎𝑚𝑖𝑛 (4.3)
[13]

Coeficientul de dozaj al combustibilului î n aer este dat d e raportul dintre masa de
comb ustibil disponibilă pentru ardere mc si masa cea mai mare de combustibil care arde
cu aerul din amestec mcmax , acesta se n otează cu 𝜆̃ .

𝜆̃ = 𝑚𝑐
𝑚𝑐𝑚𝑎𝑥 (4.4)
[13]

Amestecul se numeș te teoretic dacă ma = ma min sau mc = mc max , iar dozajul amestecului
se numeș te dozaj teoretic sau stoichiometric.

În cazul î n care ma > mamin sau mc < mcmax , în amestec se g aseste aer în exces

LUCRARE DE LICENȚĂ
48
(λ >1) sau combustibil în lipsă ( 𝜆̃ <1). În acest caz amestecul este cu exces de ae r sau
se mai numește că este să rac.

Dacă ma < mamin sau mc > mcmax în amestec se gaseș te aer în lipsă (λ < 1), sau
combus tibil în exces, caz în care amestecul se numeș te cu lipsă de aer sau amestec
bogat ( 𝜆̃ >1), dozajul fiind unul bogat.

Motoarele cu aprinder e prin scânteie funcționează atât cu amestec bogat cât și cu
amestec să rac.
Coeficientul excesului de aer , λ are valori mai mari sau ega le cu 0,8 ș i mai mici sau egale
cu 1,2. Coeficientul dozajului de combustibil î n aer, 𝜆̃ este mai mic sau egal cu 1,25 ș i
mai mare sau egal cu 0,83. [13]
Pentru automobile, la orice sarcină, mai puțin la cea totală se impune funcționarea cu
dozaje sărace pentru obținerea unei economii cât mai mare de carburant.
În regimul sarcin ilor parțiale se urmărește o economie cât mai pronunțată și nu obținerea
unei puteri maxime. Îmbogățirea dozajului la turație constantă trebuie să se f acă treptat
datorită creșterii sarcinii.
Standul permite realizarea diferitelor măsurători necesare determinării caracteristicilor
funcționale unui moto -generator alimentat cu alcool.
Pentru a se evidenția caracteristicile funcționării cu alcool s -au efectuat măsurători având
drept combustibil, pe lângă alcool și benzină, cu o cifra octanică de 95.
În timpul măsurătorilor s -a urmărit influența timpului de injecție asupra modului de variație
a puterii realizate de generatorul electric la încărcări difer ite. Măsurătorile s -au făcut
modificându -se timpul de injecție din suta în sută.
În imagine este prezentată variația puterii în funcție de timpul de injecție, combustibilul
folosit fiind benzina :

Figura 4.1
Variația puterii în funcție de timpul injecție i-benzină

0100200300400500600700800900
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500P [W]
Tinj [ µs]Variația puterii în funcție de timpul de injectie

LUCRARE DE LICENȚĂ
49
În graficul de mai jos este prezentată variația puterii în funcție de timpul de injecție la o
încarcare mai mare a motorului :

Figura 4.2
Variația puterii în funcție de timpul injecției -benzină

În cazul alcoolului, variația puterii în func ție de timpul de injecție este redata in graficul
următor :

Figura 4.3
Variația puterii în funcție de timpul injecției -alcool

Se observă ca la utilizarea alcoolului drept combustibil pentru o funcționare optimă
perioada de injectie crește comparativ cu cazul benzinei.
Atat în figura 4.2 cat și în figura 4.3 motorul a fost supus la aceeași încărcare pastrându –
se acelasi avans al injectiei.

010821632443254064875686497210801188
0 170 340 510 680 850 1020 1190 1360 1530 1700 1870 2040 2210 2380 2550P [W]
Tinj [ µs]Variatia puterii în funcție de timpul injecție
020040060080010001200
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000P [W]
Tinj [ µs]Variația puterii in funcție de timpul de injecție

LUCRARE DE LICENȚĂ
50
5. Determinarea avansului optim asupra injectiei la diferite regimuri
de funcționare

Avansul la injecție este reprezentat de diferența de timp între momentul de injecție și
momentul în care pistonul ajunge în punctul mort superior.
Avansul injecției se măsoară în grade RAC .
În timpul măsurătorilor s -a urmărit influenta avansului la injecție asupra puterii produ se
de moto -generator la diferite încărcări.

Figura 5.1
Influența avansului injecț iei asupra puterii

Puterea maximă obținută în urma masură torii este la 230 [°RAC] , cu 40 [°RAC] înainte
de PMI.
În urma unei î ncărcări mai mari a motorului s-au obținut urm ăroarele rezultate
experimentale :

Figura 5.2
Influența avansului injecției asupra puterii
În acest caz puterea s -a obținut la 240 [°RAC] , cu 30 [°RAC] înainte de PMI.
0,076,8153,6230,4307,2384,0460,8537,6614,4691,2768,0844,8
0,0 38,4 76,8 115,2 153,6 192,0 230,4 268,8 307,2P[W]
Avans injec ție [°RAC]Influența avansului injecției asupra puterii
generate
-95,020,0135,0250,0365,0480,0595,0710,0825,0940,01055,01170,01285,01400,0
0,0 40,0 80,0 120,0 160,0 200,0 240,0 280,0 320,0P[W]
Avans injec ție[°RAC]Influența avansului injectiei asupra puterii
generate

LUCRARE DE LICENȚĂ
51

Concluzii
În aceast ă lucrare se prezint ă caracterizarea grupului moto -generator din punct de
vedere func țional dar și modific ările aduse asupra acestuia, fiind reprezentate de
montarea unui senzor optic de pozi ție, realizarea unei piese intermediare ce face
legătura între mo tor și senzor, proiectarea suportul ui poten țiometrului de pe clapeta
obturator realizat prin printare 3D, dar și a modific ării secven ței de cod a
microcontrollerului Arduino.
O prim ă concluzie este dat ă de faptul c ă toate modific ările aduse contribuie la o m ai
buna func ționare a standului, iar senzorul optic ofer ă o precizie foarte bun ă în
detectarea pozi ției arborelui cotit, necesar ă la realizarea unor m ăsurători c ât mai
precise.
Piesa intermediar ă participa la sincronizarea senzorului cu motorul,iar dac ă montajul
nu este corespunz ător pot ap ărea vibra ții sau mici jocuri ce conduc la o sincronizare
eronat ă.
Cu ajutorul print ării 3D se pot realiza cu u șurință piese necesare fix ării sau pozi ționării
unor elemente ce determina buna func ționare a standului, prec um suportul
poten țiometrului.
Modificarera codului din microcontroller reprezint ă un avantaj prin faptul c ă acesta
poate schimba regimul de func ționare al motorului fiind apelat direct de la tastatur ă.
La alimentarea cu alcool a standului s -a sesizat faptu l că timpul injec ției cre ște
comparativ cu timpul de injec ție din cazul benzinei, dozajul este optim la o putere
maxim ă, obținută la un timp de injec ție mic.

Anexa1

Anexa 2

Anexa 3

Anexa 4

24 Calculator 13 butelie de biogaz 14 pompa de alimentare(benzina)
14* pompa de alimentare (etanol) 15 rezervor de benzină
16 bujie – bobină de inducție 17 Sonda Lambda
18 Galerie de evacuare și eșapament 19 fir împământare
20 senzor inductiv poziție (turație) arbore cotit 21 modul conversie semnale
22 sursa de tensiune 23 Compact RIO1 motor cu aprindere prin scânteie 2 generator electric monofazat
3 demaror pornire 4 senzor de poziție obturator
5 pârghie regulator turație 6 servomotor antrenare clapetă
7 microcontroller arduino 8 injector etanol
9 rezervor de etanol 10 injector de biogaz
11 injector de benzină 12 galerie de admisie

Bibliografie

[
1] [Interactiv]. Available:
https://draganceadaniela.files.wordpress.com/2013/02/z7.jpg.
[
2] [Interactiv]. Available: https://www.scribd.com/document/103901926/3 –
Bioetanol -Posibilitati -de-Utilizare.
[
3] H. Sorin, Procese Caracteristice Motoarelor Cu Ardere Interna, Timișoara,
2018 -2019.
[
4] [Interactiv]. Available:
https://i.ytimg.com/vi/3qEZ2U9AV3g/maxresdefault.jpg.
[
5] [Interactiv]. Available:
https://www.piesenet.ro/image/cache/ data/injector_logan_benzina -500×500.jpg.
[
6] [Interactiv]. Available: http://www.e –
automobile.ro/images/articole/motoare/general/circuit –
ungere/3_circuit_ulei_motor.jpg.
[
7] [Interactiv]. Available: http://www.e –
automobile.ro/images/articole/motoare/ge neral/circuit –
racire/2_componente_circuit_racire_motor.jpg.
[
8] [Interactiv]. Available: https://www.ldm -tuning.de/pictures/T601 -00601.jpg.
[
9] [Interactiv]. Available: http://www.e –
automobile.ro/images/articole/electronica/aprindere/2_sistem_aprindere .png.
[
10] Nica, Lucrare de licența, Timișoara, 2018.
[
11] [Interactiv]. Available: https://image1.slideserve.com/2671128/timp -ul-de-
lucru -la-motoare -n-patru -timpi -n.jpg.
[
12] [Interactiv]. Available: http://www.qreferat.com/files/tehnica –
mecanica/1 60_poze/image011.jpg.
[
13] „Teoria,Calculul și Construcția Motoarelor pentru Autovehicule Rutiere,”
București, Editura Didactica și Pedagogica Bucuresti 1980, 1980, p. 501.
[
14] [Interactiv]. Available: https://html2 –
f.scribdassets.com/4rkqma38005j3jhj /images/13 -3106effd16.jpg.
[
15] [Interactiv]. Available: https://html1 –
f.scribdassets.com/4rkqma38005j3jhj/images/3 -66e85e7499.jpg.
[
16] [Interactiv]. Available: http://www.creeaza.com/files/tehnica –
mecanica/295_poze/image011.gif.
[
17] [Interactiv]. Available:
https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwiXodOAg
dDiAhWG16QKHdYBBDIQjRx6BAgBEAU&url=https%3A%2F%2Fwww.dedema
n.ro%2Fro%2Fgenerator -de-curent -panzer -spg2500 -5-5-
cp%2Fp%2F1034720&psig=AOvVaw1jpii8U9H7kMwsMpmW1ZqN&ust=155974
389144 2684.
[
18] [Interactiv]. Available: http://www.e –
automobile.ro/images/articole/motoare/benzina/injector –
indirecta/7_sectiune_injector.png.

[
19] [Interactiv]. Available:
http://www.scritub.com/files/tehnica%20mecanica/2409_poze/image006.jpg.
[
20] [Interactiv]. Available:
https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwj508Kb3t
fiAhUJZFAKHVpODPIQjRx6BAgBEAU&url=https%3A%2F%2Fwww.pieseauto.r
o%2Fbobina -inductie%2Fvw%2Fpassat -b5%2Fbobina -inductie -vw-bora-1-4-
16v-1-6-16v-1-6-fsi-224340448.html&p sig=AOvVaw3GJUfMtlBG.
[
21] [Interactiv]. Available:
https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwimq6iR5
NriAhXG –
KQKHbKqBzsQjRx6BAgBEAU&url=http%3A%2F%2Fmuhaz.org%2F23 –
regulatoare -electronice -de-tensiune -regulator -cu-a-
o.html%3Fpage%3D3&ps ig=AOvVaw0Cok9cXF0vjqhR6swt4ib5&ust=15601140
38769955.
[
22] [Interactiv]. Available:
https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwiw7db05t
riAhXJzqQKHYozCsUQjRx6BAgBEAU&url=https%3A%2F%2Fwww.emag.ro%2
Fpotentiometru -rotativ -200k -liniar -mono –
161007%2Fpd%2FDGJB0SBBM%2F&psig=AOvVaw1mSPS9roPsnucuMXTv7s
AU&ust=1560114848046378.
[
23] [Interactiv]. Available:
https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwiVs43V6t
riAhUIzaQKHX -IAykQjRx6BAgBEAU&url=http%3A%2F%2Fmuhaz.org%2F23 –
regulatoar e-electronice -de-tensiune -regulator -cu-a-
o.html%3Fpage%3D3&psig=AOvVaw0Cok9cXF0vjqhR6swt4ib5&ust=15601140
38769955.
[
24] [Interactiv]. Available:
https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwiO_NKU
4NfiAhUFDewKHbG1BSAQjRx6BAgBEAU&url=https% 3A%2F%2Fwww.adelaid
a.ro%2Farduino -a000005 -board –
nano.html&psig=AOvVaw1URok7pyYeHgbRtlw5NBxO&ust=156000996896813
4.
[
25] [Interactiv]. Available:
https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwiRlNH34
NfiAhVR_aQKHS5JDdsQjRx6BAgBEAU&url=https%3 A%2F%2Farticulo.mercad
olib

[

UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMIȘOARA
Examen de diplomă și de licență Referent 1.
An______
Specializarea :
Sesiunea iunie 201 9 Referent 2.

Absolvent _______________________ Conducător _________________________
Denumirea lucrării de diplomă___________ ______________________________
____________________________________ _________________________ _____
____________________________________ ______________________________
R E F E R A T
ASUPRA PROIECTULUI DE DIPLOMĂ / DISERTAȚIE
Date generale, oportunitatea și actualitatea tem ei de diplomă:________________
__________________________________________________________________
________________________________________________________ __________
Aprecieri asupra conținutului tehnico – științific al l ucrării, nr. pagini:__________
____________________________________ ______________________________
____________________________________ ______________________________
Aprecieri asup ra parții d esenate __________ _______________________________
_____________________________________ _____________________________
Utilizarea calculatorului, programe de calcul ______________________________
_____________________________________________ __________________ ___
Contribuții originale
___________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________ ______________ __________________________
Propuneri, completări, modificări, reduceri, etc .____ ________________________
____________________________________ ______________________________
Concluzii:_________________________________________________ _________
____________________________________ ______________________________
(se poate continua pe verso) Semnătura referenților,

UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMISOARA
FACULTATEA DE MECANICĂ
Sesiunea iunie201 9

Media anuală Nota conducatorului

REFERAT
ASUPRA PROIECTULUI DE DIPLOMĂ
ABSOLVENT ____________________ CONDUCĂTOR _______________
Tema lucrării de diplomă / disertație __________________ ____________
________________________________________________ ________________
A. Date generale
Structura proiectului
 obișnuită  de cercetare  de execuție

2. Conținutul proiectului Nr. de pagini
 bun  foarte bun  cu elemente de originalitate
 cu erori de calcul  cu erori de algoritm

3. Utilizarea calculatorului
Programe de biblioteca sau programe speciale de calcul sau simulare.
 nr. Programe soft profesional  nr programe speciale (realizate in catedra)
 nr programe realizate de candidat

4. APRECIEREA PARȚILOR POZITIVE ȘI NEGATIVE (se continua pe verso)

Semnatura conducătorului,

DECLARAȚIE DE AUTENTICITATE A
LUCRĂRII DE FINALIZARE A STUDIILOR

Subsemnatul _____________________________________________ ________
_________________________________ _______________________________
Legitimat cu_______ ____________ seria___________ nr. ____ ______________ ,
CNP ________________________________ ____________________________
autorul lucrării ________________________ ____________________________
_____________________________________ ___________________________
_____________________________________________________
elaborată în vederea susținerii examenului de finalizare a studiilor de ______ ___
______________________________________organizat de către Facultatea
_______________________ ______________________________din cadrul
Universității “Politehnica” din Timișoara , sesiunea __________________ a anului
universitar ________ _______ , luând în considerare conținutul art. 39 din RODPI
– UPT, declar pe proprie răspundere, că această lucrare este rezultatul propriei
activități intelectuale, nu conține porțiuni plagiate, iar sursele bibliografice au fost
folosite cu respectarea legislației române și a convențiilor internaționale privind
drepturile de autor.

Timișoara,

Data Semnătura
_______________________ ______________________________

Declarația se completează „de mână ” și se inserează în lucrarea de finalizare a studiilor, la sfârșitul acesteia, ca parte integrantă.