constructia si calculul instalatiilor de alimentare pentru motoarele cu aprindere prin comprimare

8/14/2019 Constructia Si Calculul Instalatiilor de Alimentare Pentru Motoarele Cu Aprindere Prin Comprimare

1/27

17. CONSTRUCIA I CALCULUL INSTALAIILOR DE ALIMENTARE PENTRU MOTOARELECU APRINDERE PRIN COMPRIMARE

17.1 Probleme generale ale ins ala!iilor "e alimen are a mo oarelor #$ a%rin"ere %rin#om%rimare

n general instalaia de alimentare cu motorin a unui m.a.c. cuprinde urmtoarele elemente(fig.17.1. a i b): rezervorul de combustibil, pompa de alimentare, filtru de motorin (sau bateria de filtre),pompa de in ecie, conductele de !nalt presiune, conductele de oas presiune, in ectoare.

"ezervorul, pompa de alimentare, filtrul, conductele de oas presiune, sunt componentele priide oas presiune a instalaiei de alimentare. #ompa de in ecie, conductele de !nalt presiune iin ectoarele sunt prile sistemului de !nalt presiune al instalaiei de alimentare sau ec$ipamentului dein ecie.

n funcie de domeniul de utilizare, de caracteristicile constructive i funcionale ale elementelorcomponente, e%ist variante diferite ale sc$emelor instalaiilor de alimentare.

&stfel, de e%emplu, pentru instalaia de alimentare din figura 17.1.b. s'a prevzut o conductseparat de colectare a scprilor de motorin din pompa de in ecie, aceast pomp dezvolt nd presiunimai mari dec t cea similar din fig.17.1.a.

17.1.1 &$n#!iile sis em$l$i "e 'nal ( %resi$ne.

istemul de !nalt presiune (ec$ipamentul de in ecie) trebuie s !ndeplineasc urmtoarelefuncii:

1' dozarea cantitii de combustibil pe ciclu i pe cilindru (dozacm~ 1 sau cv ~ * ). n funcie desarcina motorului cm~ + *- 1/- mg, cv ~ 0 * *-- mm +2

*' realizarea presiunii de in ecie necesar pulverizrii motorinei ( p i ma% /,- 10-,- 3#a)2+' pulverizarea c t mai fin a combustibilului i distribuirea acestuia !n camera de ardere !n

conformitate cu cerinele formrii amestecului aer'combustibil20' asigurarea avansului la in ecie (1- +- -"&4), durata in eciei i legea de in ecie acombustibilului (caracteristica de in ecie)2

' realizarea uniformitii debitrii combustibilului pe cilindri. &ceasta poate fi apreciat prin

a) b)5ig.17.1. c$eme funcionale ale instalaiilor de alimentare

58


2/27

coeficientul sau 6gradul de neuniformitate6 a distribuirii motorinei : = c ccmed

m mm

max min~ ~

a regimul de ralanti 78, iar la regim nominal * 08.

17.) Prin#i%ii "e %roie# are a %om%elor "e in*e#!ie.

#rincipalele funcii ale sistemului de !nalt presiune sunt asigurate de pompa de in ecie. &stfel,presiunea de in ecie, dozarea cantitii de combustibil pe ciclu i cilindru, avansul la in ecie, duratain eciei ca i caractersitica de in ecie optim sunt realizate de pompa de in ecie.

#ompele de in ecie se clasific dup mai multe criterii:9. n funcie de modul de deservire a cilindrilor motorului se pot deosebi:

a) pompe individuale2b) pompe in ector2c) pompe cu distribuitor rotativ2d) pompe !n linie2 caracteristica acestei clase const !n aceea c fiecare cilindru al

motorului este deservit de c te un element de refulare.99. up metoda de reglare a dozei de motorin:

a) prin aspiraie invariabil i refulare parial (e%emplu' pompele cu piston'sertar)2b) prin aspiraie variabil i refulare total (pompele cu distribuitor rotativ)2

999. up modul de acionare a elementului de pompare:a) acionare mecanic (cam)2b) acionare electromagnetic2

#roblema esenial a pompelor de in ecie o constituie realizarea presiunilor mari de in ecie.;alori de p n la 10- 3#a ale presiunii de in ecie ma%ime pot fi asigurate numai de pompele cu piston.3rimea presiunii de in ecie implic cerine ridicate fa de precizia de e%ecuie a pistonului i cilindruluielementului de pompare ca i fa de etanarea acestui cuplu de piese fa de mediul e%terior. &cestee%igene au condus la reducerea ocului funcional dintre piston i cilindru la valori de 1, +,- mm irealizarea unor construcii cu lungimea pistonului sporit !n raport cu diametrul su.

&ceast e%ecuie presupune operaii de rectificare fin, cu abateri de form, de la calitateasuprafeelor i de la poziia lor reciproc e%trem de restr nse, precum i operaii de rodare i de !mperec$ere a pistonului cu cilindrul. 4uplul piston'cilindru astfel obinut are drept componente pieseneintersc$imbabile.

17.).1 Proie# area %om%elor "e in*e#!ie #$ %ison ser ar

4onstructiv un element al pompei de in ecie (fig.17.*) se compune din cilindrul 1 (buca) !ninteriorul cruia se deplaseaz pistonul plon or acionat !n cursa de refulare de cama , contactulpermanent !ntre piston i cam fiind asigurat de arcul /. 4ilindrul 1 are la partea superioar orificiilelaterale + prin care comunic cu canalul de combustibil 0 practicat !n corpul pompei. fie de un sector dinat acionat de cremaliera pompei de in ecie (organul de

comand al debitului). n cursa de cobor re a pistonului sertar * spaiul din cilindrul 1 se umple cu motorina aspirat prinorificiul (sau orificiile) de aspirare.

n cursa ascendent a pistonului se produce o descrcare a volumului de combustibil din cilindrul1 p n c nd orificiile + sunt acoperite. 4ursa de refulare dureaz din momentul obturrii orificiilor dedescrcare + p n c nd muc$ia elicoidal atinge marginea inferioar a acelorai orificii. #istonul sedeplaseaz !ns mai departe !n cursa ascendent p n c nd tac$etul cu rol a unge pe v rful camei.4ursa de refulare este astfel poziionat !ntre dou curse moarte ale pistonului, deci !n zona vitezelor mariale acestuia, ceea ce implic scpri minime de combustibil prin ocuri !n timpul cursei de refulare. easemenea, presiunea de in ecie este o funcie de viteza pistonului2 amplas nd cursa activ !n domeniulvitezelor ridicate se evit presiunile mici la !nceputul i sf ritul cursei de refulare, realiz ndu'se astfel opulverizare de bun calitate.

59


3/27

a construcia e%emplificat mai sus primacurs moart este constant, !n timp ce a doua cursmoart i cursa activ sunt variabile !n funcie de poziiaorganului de comand (cremaliera). unt i construcii lacare toate cele trei curse sunt variabile.

17.).) Proie# area elemen $l$i %om%ei "e in*e#!ie

imensiunile elementului pompei de in ecie precum i ale regulatorului ataat acesteia determingabaritul pompei de in ecie.

atorit valorii e%trem de mici a dozei de combustibil in ectate pe ciclu i pe cilindru (de *-.---p n la 1--.--- de ori mai mic dec t cilindreea motorului), diametrul pistonului pompei de in ecie icursa acestuia ar rezulta at t de mici, !nc t te$nologia de realizare a cuplului piston'cilindru ar !nt mpinadificulti deosebite. 3etoda de realizare a dozei necesare prin aspiraie invariabil i descrcare parialpermite construirea pistonului'sertar cu dimensiuni mai mari, relativ uor realizabile te$nologic, pistonulaspir nd astfel o cantitate de motorin cu mult mai mare dec t doza ce urmeaz a fi refulat.

#entru a se dimensiona corect un element al pompei de in ecie trebuie s se in seama de oserie de factori precum:

' compresibilitatea combustibilului2' dilatarea conductelor de !nalt presiune2' supra!nclzirea motorului, etc.

17.*.*.14ompresibilitatea combustibilului

n instalaiile de in ecie, variaia volumului motorinei este relativ mic2 totui ea trebuie luat !nconsiderare pentru c, aa cum s'a artat, i volumele de combustibil tranzitate sunt deosebit de mici.

&stfel un volum de motorinV - supus unei creteri de presiune p p ' p - !i modific valoarea cumrimea V V ' V - , dup relaia:

( )V V V V p p= = 0 0 0 (17.1)unde: = 1V

V p

?#a

'1@ ' coeficient de compresibilitate

E = 1

= ' coeficient de elasticitate al combustibilului.

n tabelul 17.1 se dau valorile lui i E pentru c teva domenii uzuale de presiuni.Tabel$l 17.1

5ig.17.*. 4onstrucia elementului de pompare

60


4/27

omeniul de presiune p - la p E ?1- .#a@ ?1-.#a '1@ ?1-.#a@- 1-* +,0.1- '= 1/.7--- 1 + -,7.1- '= 1>./--- *- >, .1- '= *-.=--- * = >,7.1- '= *-.1--- +-= 0>,0.1- '= *-.+--

4onform sc$emei din figura 17.+., pistonul' sertar se deplaseaz !ntre seciunile 9'9 i 99'99 (pmi ipms).

ungimile a i d - au valori uzuale !n limitele:' a (-,0 -,=) mm' d - (* +) mm

#e distana c 1 a Ad - pistonul refuleaz !n circuitul de oas presiune volumul:

( )V d

cd

a d p p12

1

2

04 4= = + (17.*)

in seciunea 999'999 !ncepe comprimarea combustibilului2 acesta fiind compresibil, pistonul'sertarva trebui s efectueze o fraciune de curs, pentru a compensa compresibilitatea motorinei din camera deaspiraie, supapa de refulare, conducta de !nalt presiune i in ector.

ac: V ca este volumul cu care se comprim combustibilul !n camera de aspiraie p p i ' p j 2

V sr este volumul analog !n supapa de refulare p p i ' p rez 2V c este volumul analog !n conducta de !nalt presiune p p i ' p rez 2V i este volumul analog !n in ector p p i ' p rez 2

atunci fie V * volumul cu care se comprim motorina pe traseul de !nalt presiune pentru aa unge la presiunea de in ecie medie p i :

V V V V V ca sr c i2 = + + + (17.+)


5/27

( )V V p pi i i rez = 2 (17.7)unde: p i ' presiunea de in ecie (medie)2

p rez ' presiunea rezidual2 p j ' presiunea din circuitul de oas presiune2d ic ' diametrul interior al conductei de !nalt presiune2l c ' lungimea conductei de !nalt presiune.

nlocuind relaiile (17.0 17.7) !n 17.+ i ordon nd se obine:

( ) ( )V d J p p p p V d l V p i j i rez sr ic c i2 12

2

2

4 4= + + +

(17./)

"ezult c, pentru realizarea compensrii contraciei de volum V *, pistonul'sertar trebuie sparcurg cursa c *.

#entru proiectare sunt utile urmtoarele valori orientative:l c 0-- 7-- mmd ic 1, *,- mm B + mm

p j (1,1 1,+).1- #a p rez (1 +-).1- #a

Tabel$l 17.)pecificaie d p V ca V sr V i

?mm@ ?cm+@ ?cm+@ ?cm+@3otoare pentru = -,* 1,7+ -,=1autove$icule / -,0+ 1,7+ -,=1i tractoare 1- -,=+ *,/ -,=1

17.*.*.* ilatarea traiectului de !nalt presiune

#resiunea de in ecie relativ mare produce dilatarea traectului de !nalt presiune. Cucaelementului de pompare, corpul supapei de refulare i in ectorul au perei groi i practic nu sedeformeaz. eformaie sensibil se !nt lnete la conducta de !nalt presiune. 5ie V ic ma orarea

volumului acesteia datorat dilatrii produs de presiune: ( )[ ] V d d d lic ic ic ic c= + 42 2

unde: ( ) d r p p r r r r

r Eic i i rez

e i

e i

i= = + +

2 2 2 22 2 7

r e, r i ' razele e%terioar i interioar ale conductei2 -,+ ' coeficientul lui #oisson2

E ' modul de elasticitate longitudinal al oelului25ie de asemenea V + V ic volumul dislocat de piston pentru a compensa dilatarea

materializat prin creterea de volum V ic . 5ie de asemenea fraciunea din curs c + parcurs depistonul' sertar pentru efectuarea lui V +. n momentul !n care pistonul a parcurs i fraciunea de curs

c +, presiunea !n tubulatur a atins valoarea p i , care fiind mare determin scpri de combustibil prininterstiiul piston'cilindru.

17.*.*.+ cprile de combustibil prin ocul piston'cilindru.#istonul trebuie s se deplaseze cu o fraciune de curs c 0 (i un volum corespunztor V 0)

care s compenseze volumul de combustibil pierdut prin scpri:V 0 nu se poate determina pe caleanalitic, el depinz nd de p i , oc (uzur), v scozitatea combustibilului, viteza pistonului.

e apreciaz:( ) V V 4 50 005 0 200= , , (17.>)

unde V ' volumul de combustibil in ectat.;olumul teoretic V care trebuie in ectat este:

V c gn i

V m c

c5 120= =

~ 3cmciclu i cilindru

(17.1-)

n relaia (17.1-) c este greutatea specific a combustibilului la p p inj . n funcie de greutatea specific a combustibilului !n condiii normalec - se poate scrie astfelrelaia:

( )[ ]c c i p = + 0 1 1 (17.11)62


6/27

17.*.*.0


7/27

n relaia (17.*-)V R V .(1,* 1,+ )

17.*.*. #roiectarea muc$iei profilate a pistonaului.

4ursa pistonaului 6 4E6 variaz !n funcie de sarcina motorului, mrimea ei fiind determinat deung$iul 6F6 (de rotaie a pistonaului !n urul a%ei sale i 6a6 (ung$iul de !nclinare a muc$iei profilate).

#entru o poziie oarecare (fig.17.0) a pistonaului se poate scrie relaia:C T l T ' (d -Ab) (17.**)

in figura (17.0) rezult:

b d d d = =

0 0 0

2 2 21

1cos cos

(17.*+)

nlocuind (17.*+) !n (17.**):c l d d

T T = +

0

0

21

1cos

sau

c l d

T T = +

0

21

1cos

(17.*0)

4ursa activ a pistonaului variaz prin rotirea sa cu ung$iul astfel (fig.17. ):

17.*.*.= c$eme de calcul a muc$iei elicoidale

' dac cremaliera se deplaseaz cu y cr , pistonaul se rotete cu ung$iul . i se va deplasa fade orificiul cilindrului cu distanay p. in triung$iuri asemenea se poate scrie:

br

p

cr

p p cr

p

br

Rr

y y

y y r R

= = sau (17.* )unde: R br ' raza braului pistonaului (sau raza de rostogolire a sectorului dinat).a o deplasare a pistonului cu arculy p>, cursa c T crete cu c y (fig.17.=):

c y y p= tg 1- (17.*=) nlocuind (17.* ) !n (17.*=) rezult:

c y d

R y cr p

br = 2 tg (17.*7)

sau, !nlocuind pey cr : c R d

R y br p

br

= 2360 2

tg adic:

5ig.17.0. c$em de proiectare a profilului pistonaului5ig. 17.=.5igura 17. .64


8/27

c d y p=

360

tg (17.*/)

u nd ca poziie de referin pentru pistona seciunea 99'99 (fig.17.*), atunci

c c d l d dT T p pmax tg costg= + = +

+

360 21

1360

0 (17.*>)

unde este ung$iul cu care a fost rotit pistonaul pentru a a unge din poziia 99 !n 999.

#rin analogie:c c d l d dT T p pmin tg cos

tg= = +

360 21

1360

0 (17.+-)

#roblema se simplific dac se ia ca poziie de referin poziia 9 c nd cursa este minim2 !nacest fel ecuaiile (17.*>) i (17.+-) devin:

c l d T min min cos= +

0

21

1

(17.+1)

c c d l dT T pmax min maxtg cos= + = + +

360 21 10 (17.+*)

#entru deteminarea luic T min este necesar s se cunoasc:' turaia minim de mers !n gol a motoruluinmg 2' puterea efectiv la mers !n gol !ncetP eg 2' consumul de combustibil la mers !n gol !ncetc g . &stfel se poate scrie:

c V

d T T

pmin

min= 4 2 (17.++)

unde:V V V V V T min min= + + + 2 3 4 5 (17.+0)

V c

n iv

mg cc5 120min min

~=

=

(17.+ )

#entru determinarea luic T ma% c T se cunoate relaia:

V V V V V T max max= + + + 2 3 4 5 (17.+=) V V R5max =' ungimea desfurat a capului pistonauluil des este:

l d

ldes p

cd = 2 2 (17.+7)l cd fiind limea canalului vertical de descrcare.' #entru determinarea !nlimilor ma%im i minim a pistonaului !n zona de regla se pot utiliza

egalitile:( )

( )i c c l

i l p pmax max

min min , ,

= >

= 10 15 [mm](17.+/)

' ungimea total a muc$iei profilateLf va fi:

( )L i i tgT 2= +max min 1 1

(17.+>)

' iametrul prii dega ate:( )d p pd d = 065 085, , (17.0-)

nlimea prii dega ate:( )d pi i= 035 050, , max (17.01)

17.*.*.7#roiectarea arcului elementului

&rcul elementului pompei de in ecie realizeaz cursa pasiv (descendent) a pistonaului plon or.

ncrcarea arcului, c nd pistonul se afl !n p.m.i., se ia:

65


9/27

p p

p d p

i

p2

i

0

0

15

415

=

= (17.0*)

&rcul are o sgeat de montaf -.4 nd pistonul se afl la p.m.s. sgeata arcului este f ma%:

maxf f c p= +0 (17.0+)#entru a se evita desprinderea pistonului (tac$etului) de pe cam se adopt 0 3f c p 1.

"ezult astfel sgeata ma%im:maxf c p= 4 (17.00)

eoarece: max maxF

F f f 0 0

= rezult

F F f f

cc

F F p

pmax

max= = = 00

0 0

43

43

(17.0 )


10/27


11/27

#rima construcie de acest tip a fost produs !n 1>0= de firma &merican Cosc$ (pompa # C). n1> - firma tanadIne ( .D.&.) produce pompa cu distribuitor rotativ i pistonae radiale opuse, preluatsub licena de 4.&.;. (&nglia) !n 1> =, sub indicativul #&.

in anul 1>7- 3 1+ )g la 1 mm+ debit de combustibil pe ciclu.4ontrolul activ al funcionrii motoarelor care sunt ec$ipate cu pompe de in eciede tip rotativ, prin

sisteme electrice i electronice, este facilitat de forele considerabil mai mici necesare la organul dereglare a mrimii debitului de combustibil pe ciclu.

Erebuie menionat i solicitarea mic la traciune i, corespunztor, o rigiditate mare a acelorelemente portante de baz ale pompei (piesele de acionare a camei i corpul pompei). &ceastconstatare creaz posibiliti pentru organizarea unei in ecii intensive a combusti'bilului.

'a demonstrat c, la pompele rotative, forarea procesului de debitare se poate realiza pe caleamicorrii substaniale a volumului de comprimare a combustibilului !n stuul pompei (aplicat la supapelede refulare la care arcul este dispus !n spaiul de !nalt presiune), !n combinaie cu un nou ciclu de lucru alpompei, !n care aproape toat cursa de lucru a plun erului se utilizeaz pentru pomparea combustibilului,de asemenea, pe seama realizrii profilului de cam cu raza mic de curbur la v rf. "ealizarea ultimeimsuri permite o mrire substanial a vitezei plun erului (V pma% +,* mHs lan p 1--- rotHmin i o cursminim a plun erului de , mm) ating ndu'se presiuni de pompare de ordinul a >- 3#a.

#e l ng avanta ele prezentate, aceste tipuri de pompe au i o serie de dezavanta e.Dtilizarea unei seciuni unice de pompare duce la uzura mai rapid a acesteia, precum i la

micorarea timpului disponibil pentru admisia i refularea combustibilului. &ceasta face ca la turaiiridicate umplerea seciunii de pompare s fie incomplet, apr nd astfel necesitatea utilizrii pompei de

5ig.17.>. c$ema funcional a pompei .#.&.68


12/27

transfer care permite realizarea unei presiuni de alimentare suficient de mari. &lte dezavanta e sunt:' sigurana mai mic !n funcionare2' faciliti de reparare reduse2' cerine deosebite privind calitatea combustibilului utilizat.5uncionarea pompei de in ecie cu distribuitor rotativ, de tip #&, (integrat !n sistemul de

in ecie) este prezentat !n fig. 17.>.in rezervorul pompei de alimentare 1, combustibilul, trecut prin filtrul *, a unge la pompa de

transfer +. e la pompa de transfer motorina este diri at prin canalizaia din corpul pompei la supapa dedozare 0 i de aici !n corpul distribuitorului i !n spaiul dintre pistonaele =. #rin rotirea distribuitoruluipistonaele sunt !mpinse spre a%a de rotaie de lobii inelului cu came 7 care este fi%at de corpul pompei.4ombustibilul sub presiune este distribuit pe r nd la in ectoare prin intermediul unui orificiu de refulareaflat !n distribuitor.

upapa / are rolul de a menine amorsat pompa de in ecie i de a asigura valoarea necesarpresiunii de transfer. "egulatorul acioneaz asupra supapei de doza prin intermediul p rg$iei >. Jparticularitate constructiv esenial a pompei cu distribuitor rotativ o constituie lipsa arcului care asigurcontactul permanent !ntre inel i cam. 4a urmare, cu e%cepia cursei de refulare, c nd pistonaeleradiale sunt acionate de inelul cu came, poziia instantanee a acestora este determinat de ec$ilibruldinamic al forelor centrifuge, de presiune, de inerie i de frecare.

&nsamblul general al pompei cu distribuitor rotativ i pistoane opuse, tip #&, este prezentat !nproiecie a%onometric !n fig. 17.1-.

#e corpul pompei 1 (turnat din alia de aluminiu) se fi%eaz cu a utorul unor uruburi capul$idraulic, format din bucele e%terioare i interioare 1>, rotorul distribuitor 10, inelul cu came 17 ipistonaele radiale 1 . "otorul distribuitor este antrenat !n micare de rotaie de a%ul *0, prevzut cu ozon canelat la partea din spre distribuitor, iar la captul de antrenare cu o zon conic i loca de pandisc. egtura dintre a%ul *0 i rotorul 10 se realizeaz prin placa de antrenare *1, cu caneluri la interior,care se fi%eaz cu uruburi de rotorul distribuitor. &%ul pompei i placa de antrenare se !mperec$eaz lamonta , form nd astfel un ansamblu neintersc$imbabil. #e a%ul pompei se mai monteaz regulatorul deturaie mecanic compus din manonul 0/, masele centrifuge *+ i carcasa acestora *= (celelate piese aleregulatorului sunt montate !n interiorul capacului *).

.

tatorul capului $idraulic este format din bucele e%terioar i interioar 1>, care se ansambleazprin fretare. Cuca interioar se realizeaz cu lungime mai mic dec t buca e%terioar, cu scopul de apermite montare statorului al pompei de transfer.

69


13/27

"otorul capului $idraulic se !mperec$eaz cu statorul i formeaz un ansamblu neintersc$imbabil,cu oc foarte mic (1, +, mm). e asmenea, pistonaele radiale 1 se !mperec$eaz cu aleza ule%ecutat diametral !n rotor, neintersc$imbabil, cu un oc foarte mic (0, , mm).5iecare pistona este acionat prin c te un tac$et, compus din rola 1= i papucul 1/. #apucul esteprevzut cu umeri care ptrund !n fantele plcilor de ragla 00 i **, limit nd cursa ma%im a pistonaelor.

"olele 1= vin !n contact !n timpul funcionrii cu camele interioare ale inelului cu came 17.#istonaele radiale se e%ecut cu diametre de 0, 1-,- mm.

sunt slbite, plcile ** i 00 (solidarizate prin dou brae de legtur e%istente peplaca **) se pot roi simultan, !n limita permis de gurile alungite 6K6. #rin rotirea plcilor de regla semodific cursas a pistonului *0 i, !n consecin, doza ma%im refulat. #entru pompele #& dozama%im refulat se poate regla !n intervalul 1 1*- mm+Hciclu.

9nelul cu came interioare 17, se monteaz pe suprafaa frontal a statorului capului $idraulic,opus pompei de transfer, fiind asigurat !n carcasa pompei !mpotriva deplasrilor a%iale cu a utorul unuiinel de siguran. 9nelul cu came poate fi rotit cu ung$iuri mici !n urul a%ei distribuitorului 10, prin urubul+/ al variatorului automat de avans. in motive de unificare a componentelor, inelul cu came al pompelor#& se realizeaz cu 0 i = came interioare (pentru motoarele cu * i + cilindri alterneaz un ciclu derefulare activ cu unul pasiv).

17.*.+.1


14/27

orificiilor radiale de distribuire din rotorul i statorul capului $idraulic cu momentul de acionare apistonaelor de c tre poriunea de urcare a profilului camelor interioare (distribuia i refulare trebuie s fie !n faz).

#ractic, e%ist !ns !ntre a%a de referin a profilului camei i a%a orificiului de distribuie din statorun decala ung$iular f (fig.17.1*.) numit 6ung$i de defaza 6. in motivul artat, pentru ca in ecia s aibloc cu avansul b i cu o durat strict determinat, desc$iderea orificiului de distribuie din stator trebuie sse produc cu avans (ung$iul ) fa de momentul de acionare a pistonaelor !n cursa de refulare. &vansul este asigurat prin e%ecuia cu diametre diferite a orificiilor din stator i rotor.

f ritul in eciei are loc !n momentul !n care seciunea de curgere a orificiului din rotor a baleiatcomplet seciunea orificiului din stator. atorit realizrii acestor canale radiale cu diametre diferite,momentul de sf rit al suprapunerilor este !nt rziat cu ung$iul F fa de momentul !n care !nceteazaciunea camei asupra pistonaelor radiale.

n aceste condiii durata in eciei este precizat de relaia:( )i s = + 1+ (17. )

unde: s este durata ung$iular de suprapunere a orificiilor.#entru pompele #& se utilizeaz:' diametrul canalului radial din stator *,*= mm2' diametrul canalului radial din rotor *,+= mm2' durata de suprapunere a orificiilor */,- ".3odul !n care refularea este poziionat !n perioada de suprapunere a orificiilor de distribuie este

artat !n fig.17.1*.b) #rofilul camelor interioare (lobilor) este asimetric. &cesta este compus dintr'o poriune deurcare (rola !n poziia 1, fig.17.1*.), care determin caracteristica de in ecie, o poriune de retracie (rola !n poziia *), utilizat pentru descrcarea conductei de !nalt presiune, i o poriune de cobor re (rola !npoziia +). &simetria profilului camelor interioare determin o singur poziie de monta a inelului cu came:cu sensul sgeii imprimat pe inel !n sensul de rotaie al pompei.

#rofilul este realizat din arce de cerc conform sc$emei de calcul din figura 17.1*. pentru celedou zone de profil (&C i C4) rezult urmtoarele e%presii pentru deplasarea (s), vitez (v) i acceleraie(a):

' #oriunea de profil &C( )s + R R , a - b r p p= + 2 12 2cos sin (17. =)

unde: p

' ung$iul curent-

R R

a a R R2 r

b1 2 2 2=

=

v a-

. p p

p p= +

2 12 21sin

cossin

(17. 7)

!n care w p este viteza ung$iular a arborelui pompei2

( )( )

a a - - -

- . p p

p

p= + +

2 1

2 2 12

12

312 2

21cos sinsin

(17. /)

n punctul 6&6, av nd !n vedere c ap - rezult:

a-

. p= +

1 1

1

2 (17. >)

' #oriunea de profil C4( ) ( ) ( )[ ]s R R a - b r pc p pc p= 1 22 2cos sin (17.=-)

unde: 2b n

*/ % R

) Ra

*

( ) pc b R R a = + arcsin

sin2 2

#entru e%presia acceleraiei:( ) ( )

( ) = +

arccos 1

2

2

2 1

1

b 1 b

2 1

R R R R R

a R R10

71


15/27

( ) ( )( )

= 1+ R - R )(2 R - R - R )

2 a ( R - r )

v ak

w

b 1 2 b 1

1 2 1

pc p pc p

pc p p

arccos

sincos

sin= +

1

22 2

1

(17.=1)

( ) ( ) ( )( )[ ]

a a - k k k

k w pc p pc p

pc p

p= + +

1 2

2 2 22

22

3

22 2

21cos sinsin

(17.=*)

n punctulC ( p pc ) rezult: a ak

w p=

1 22

11 1 se mai poate scrie (fig.17.1+):

pb pc

k

k

=

=

arctg sin

cos2

21

17.).- Ti%i area %om%elor "e in*e#!ie "$%( /irma 0os# . Alegerea %om%ei "e in*e#!ie "in r2o seriei%o"imensional(

5ig.17.1+. c$ema profilului camei interioare

72


16/27

17.*.0.14lasificarea CJ 4L

5irma Cosc$ !mparte convenional pompele de in ecie, cu elemente de pompare !n linie, !n maimulte mrimi difereniate dup valoarea cursei de refulare a pistonului (!nlimea de ridicare util acamei).

#ompele de o anumit mrime pot fi realizate !n mai multe variante constructive difereniatedup diametrul pistonaului.

n tabelul urmtor sunt e%emplificate valorile ce caracterizeaz principalele grupe de pompe dein ecie cu elemente !n linie Cosc$.ac d p crete, parametrii de performan ai motorului ec$ipat cu o astfel de pomp cresc,

deoarece scade c p ca i t mj . 4resc !n acelai timp scprile, uzurile, ca i forele ce acioneaz pe cam.3rime c T ?mm@ d p ?mm@

3 7 ,-2 , 2 =,-2 =, 2 7,- & / ,-2 , 2 =,-2 =, 2 7,-2 7, 2 /,-2 /, 2 >,-# 1- 72 /2 >2 1-2 112 1*2 1+

MN 1* 102 1 2 1=

17.*.0.*&legerea pompei de in ecie dintr'o serie tipodimensional

ntreprinderile specializate !n producerea de ec$ipament de in ecie realizeaz serii detipodimensiuni care s satisfac cerinele impuse de o gam foarte variat de motoare. #entru alegereapompei de in ecie capabil s satisfac !n cele mai bune condiii cerinele impuse de funcionarea corecta unui motor, o bun parte din firme pun la dispoziie date te$nice amnunite, diagrame i nomogrameutile !n stabilirea celei mai bune variante posibile. n acest sens prezentm !n continuare unele aspecteutile, propuse de firma Cosc$. #entru !nelegerea problemei prezentate trebuie precizat c Cosc$, spredeosebire de tratarea clasic, !mparte cursa total a pistonului !n patru etape distincte, iar punctul mortinferior al pistonului plon or se gsete la toate variantele constructive deasupra prii inferioare aorificiului de admisie !n buca elementului (fig.17.10).

e poate scrie astfel:h h h h h= + + +1 2 3 4 (17.=+)

unde: h 1 ' cursa preliminar2h* ' cursa moart2h+ ' cursa util2h0 ' cursa moart.

3odul de alegere a pompei de in ecie !l vom prezenta pentru urmtorul e%emplu concret: s sealeag pompa de in ecie corespunztoare unui m.a.c. cuP e 1/- 4# la turaia nn +--- rotHmin, i =cilindri, consum specificc e 17> gH4#$, turaia pompei de in ecien p 1 -- rotHmin, densitatea motorinei

5ig. 17.10 c$ematizarea curselor pistonului dup CJ 4L73


17/27

c -,/ gHcm + (limite admisibile -,/* -,// gHcm +).e calculeaz debitul pe ciclu cu relaia:

[ ]c e ec p

v P ci n

~ = =3

310

6067 mm / ciclu

n nomograma de lucru din figura 17.1 se gsesc familii de curbe utile !n alegerea pompelor demrime 3,&,#7,# cu came tangeniale. 4u aceast nomogram se poate stabili ca prim etap debitul peciclu, pornind de la puterea motorului. n partea de sus a diagramei sunt prezentate c mpurile aferentecelor patru tipodimensiuni de pompe i curbele ce marc$eaz durata !n grade a procesului de in ecie.

e alege o pomp de mrime &, care asigur pentru un diametru de >mm al pistonaului uninterval de in ecie de 0,0 - " (rotaie arbore pomp de in ecie). 4u aceste date preliminare, la care seadaug presiunea ma%im ce se dezvolt !n timpul procesului de in ecie (cca. 0- bar) se alege pompacorespunztoare din foaia cu date te$nice. &legerea definitiv a pompei se face !ns numai pe !ncercride stand, funcie de comportarea motorului, pentru c, spre e%emplu dac se mrete diametrulpistonaului durata de in ecie scade, iar presiunile ma%ime !n instalaie cresc.

in diagrama prezentat !n figura 17.1=, valabil pentru pompele de mrime &, pentru debitul de=7 mm+Hciclu, dar pentru un pistona cu diametrul /, mm, durata !n grade a in ecie este de -".

J problem important !n funcionarea i fiabilitatea pompei de in ecie este aceea c pentru aevita o cdere prematur a a%ului cu came datorit presiunii specifice $erziene !n cupla cam'tac$et cu

rol este necesar ca presiunea din conducta de !nalt presiune s se anuleze !n mod real !nainte ca liniade contact dintre rol i cam s treac de pe partea liniar a profilului camei pe raza mic (camatangenial).

74


18/27

n figura 17.17 sunt reprezentate ridicarea pistonaului i viteza acestuia pentru o pomp demrimea &2 punctul critic, adic momentul trecerii pe raza mic a camei, este marcat de valoareama%im a vitezei. #roiectm acest punct pe curba ridicrii pistonaului se gsete i pe aceast curbmomentul trecerii pe raza mic a profilului. e introduce i un spaiu de siguran intruc t e%ist diferene !ntre !ncrcarea static i comportamentul dinamic, spaiu a crui valoare orientativ este de -,7 mm. n

felul acesta se stabilete pe curbaridicrii pistonaului punctul limit undepoate a unge sf ritul debitriicombustibilului.

5ig. 17.1 Gomograme pentru alegerea tipului elementului pompei de in ecie

5ig.17.1= Gomograma caracteristic pompelor de mrime 6&675


19/27


20/27

impuriti din motorin sau cu cocs format !n procesul arderii.#entru motoare cu aprindere prin compresie cu camere compartimentate (antecamer, camer

de turbulen) se utilizeaz in ectoare cu un singur orificiu.Jrificiul in ectorului este controlat de un tift. e utilizeaz tifturi:' cilindrice (pentru curirea orificiului pulverizatorului)2' tronconice pentru a se controla dispersia etului2' dublu tronconic (fig.17.*-), asigur ndu'se curirea eficient a orificiului simultan cu o dispersie

controlat a etului de combustibil (ung$iul de dispersie obinut astfel este F 0-o'=- o)2

17.+.1 Proie# area in*e# or$l$i i"ra$li#

.


21/27

9ntroducerea combustibilului !n camera de ardere a motorului este caracterizat prin#ara# eris i#a "e in*e#!ie . )

n relaia (17.=>) V % d V d

+este debitul volumic instantaneu al combustibilului in ectat2 s'a

folosit deasemenea relaia cunoscut:d =. n#dt .ebitul momentan V se determin in ndu'se cont de numrul de orificii ale pulverizatorului i de

coeficientul de debit:V z A W j= 0 0 0 (17.7-)

ar ( )W p pc

v cil 02=

0i deci rezult:

( )V z A p p jc

v cil = 0 02

(17.71)

n relaiile (17.7-) i (17.71):z j ' numrul orificiilor de pulverizare2

- ' coeficientul de debit al orificiului2 $ ' aria seciunii orificiului2

c ' densitatea combustibilului2 nlocuind !n (17.=>) peV cu e%presia sa din (17.71) rezult:

( ) j c j

c v cil =

1

n V z A p p

~

6

1 20

0 (17.7*)


22/27

9ntegr nd ecuaia (17.7*) se obine caracteristica de in ecie (fig.17.**). n ultimul timp este folosit i calea invers !n sensul determinrii (e%perimentale) a lui j dup

relaia de definiie (17.=/) pentru ca apoi prin derivare s se obin j 1/.

17.+.1.1 imensionarea orificiilor pulverizatorului

ebitul volumic al combustibilului prin in ector se stabilete cu relaia (17.71) fc nd simplificarea p " p i p i% :

( )V z A p p jc

i cil = 0 0 02

(17.7*P)

tiind c ~V V c j= (t fiind durata in eciei) rezult mai departe:

( )c jc

i cil jV z A p p~ = 0 0 0

2

(17.7+)

#e de alt parte:~V

ci nce e

c= 8333

(17.70)

&supra calitii formrii amestecului !n fazele iniiale de in ecie a combustibilului i deci !nperioada !nt rzierii la autoaprindere, o mai mare influen o manifest caracteristica $idraulic apulverizatorului la ridicri pariale ale acului.

n acest caz manifest o influen determinant asupra geometriei seciunii transversale aorificiului de pulverizare i asupra coeficientului de debit, seciunea eliberat momentan de ac, respectivseciunea inelar, !ntre ac i sediul pulverizatorului i coeficientul de debit al acestei seciuni !n zonasediului acului, respectiv zona canalului central.

#entru a se putea e%plicita coeficientul de debit ca funcie de ridicarea acului este necesar s sepoat calcula cu precizie geometria seciunii transversale inelare !n zona sediului acului.

Keometria unui pulverizator obinuit este prezentat !n figura 17.*+.


23/27


24/27


25/27

F !

A A=

22

(17./=)

Gegli nd valorile mici ale ung$iului se poate scrie:

( ) F F ! hh

! 2 2 Ra Ra A

A

~ sin sin cos= = = +

0

2

1 (17./7)

n cazul !n care ung$iul conului scaunului =- - , eroarea la determinarea lui Ra cu a utorulecuaiei apro%imative (17./7) este ne!nsemnat, !ns, la mrirea ung$iului aceast eroare crete (maiales la seciuni mari de trecere).

17.+.1.+ eterminarea coeficienilor de debit la curgerea combustibilului prin in ector.

#entru determinarea pe cale analitic a debitului instantaneu de combustibil, ce trece prinpulverizatorul in ectorului, !ntr'un interval de timp dat, este necesar determinarea coeficientului generalde debit al pulverizatorului cu mai multe orificii !n funcie de ridicarea acului in ectorului.

istemul real prezentat !n figura 17.*> este !nlocuit cu un sistem $idraulic ec$ivalent (figura17.+-) !n care: ' zona 9 ' curgerea prin suprafaa circular corespunztoare prii cilindrice a acului2' zona 99' corespunde curgerii prin seciunea inelar dintre v rful acului i sediul acestuia2' zona 999' curgerea prin canalul central de dup conul de etanare2' zona a 9;'a ' zona orificiilor de pulverizare.4ombustibilul din prima zon este accelerat !n zona 99'a iar la intrarea !n canalul central

corespunztor zonei a 999'a viteza curgerii scade datorit creterii de seciune i a pierderilor de energieprin impact. 4urgerea este din nou accelerat la intrarea !n orificiile pulverizatorului. ub denumirea de6suprafa a duzelor6 d se ia !n considerare sursa seciunilor transversale a tutror orificiilorpulverizatorului.

4onsider nd coeficienii de debit, vitezele de curgere i suprafeele de trecere pentru fiecare zona modelului teoretic ec$ivalent (conform figurii 17.+-), pierderile de presiune p se pot evalua cu relaia:

( ) ( ) ( ) ( )[ ] p V V V - V V V V V c R % R & & R d &= + + + 22 2 2 2 2 2 (17.//)

unde: c ' densitatea combustibilului2V i ' viteza de curgere !n seciuneai 2

n ipoteza c vitezaV ' este negli abil de mic, pierderile de presiune se pot aprecia prin relaia:

5ig.17.*/. 4aracteristica seciunii transversale geometrice la mrirea5ig.17.*7 c$ema de calcul a seciunilor minime de trecere !n dreptul acului in ectorului82


26/27

( )[ ] p V V V c d R &= + 22 (17./>)

&plic nd ecuaia de continuitate a curgerii !n seciunilr (zonele), 99, 999, 9; se obine relaia: R R R & & & d d d a F V a F V a F V = = (17.>-)unde: a R , a s, a d sunt coeficienii de debit !n seciunile menionate.

eciunea R se determin dup relaiile (17.7>, 17./-)eciunile s i d se determin cu relaiile:

& F

!= 2

4(17.>1)

d j F z d =

2

4(17.>*)

nlocuind (17.>-) !n (1/./>) rezult:

p V a F a F

a F

a F

cd

d d

R R

d d

d &= +

212

2

(17.>+)

&plic nd ecuaia general a debitului !n regim staionar:

' F p

d c

= 02

(17.>0)

5ig.17.*> c$ema sistemului real

5ig.17.+- c$ema modelulul teoretic

5ig.17.+1. ;alori msurate ale coeficientuluia d pentru 1= in ectoare diferite83


27/27

( - fiind coeficientul global de debit al in ectorului).4oeficientul global de debit se determin cu relaia:

0 2 2

1

1 =

+

d

d

R R

d

& &a F

a F F

a F

(17.>=)

4ercetri e%perimentale au artat ca R , a s i a d nu depind de valoarea ridicrii acului2a R i a sav nd c$iar valori apropiate de 1.

e poate deci scrie:

0 2

1

1 =

+

d

d

R

d

&a F F

F F

(17.>=)

mprtierea msurtorilor i media valorilor calculate pentru 1= in ectoare diferite sunt prezentate !n figura 17.+1.

Dng$iul conului de etanare !n toate cele 1= cazuri a fost de =--.

constructia si calculul instalatiilor de alimentare pentru motoarele cu aprindere prin comprimare

Documents