soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel

11
SOLUŢII TEHNICE MODERNE FOLOSITE PENTRU CONSTRUCTIA MOTOARELOR DIESEL ECOLOGICE SUPRAALIMENTATE CU CILINDRII ÎN LINIE SI IN V Prof. univ. Dr. Ing. Sarbu Laurentiu Conf.univ.dr.ing. Ion Ionescu Universitatea Tehnică de Construcţii str. B-dul Lacul Tei nr.124 Bucureşti Email : [email protected] Abstract They watched the technical solutions applied to two types of supercharged diesel engines with compact construction, high torque and high power, which applies the technology of admission with 4 valves per cylinder, and fuel mixture formation in direct injection at high pressure. Exhaust gas treatment is made with a particulate filter in standard version or apply EGR technology. For the solutions presented to draw some conclusions on engine performance and environmental protection 1.INTRODUCERE La alegerea motoarelor ecologice care indeplinesc normele Euro 3 si Euro 4, folosite pentru acţionarea autovehiculelor sau utilajelor moderne de capacitate mică şi medie folosite in constructii, se urmareste: - o constructie compacta de motor diesel ecologic supraalimentat si foarte puternic; - raport de compresie ridicat; - cuplu motor ridicat; - formarea amestecului carburant prin injectie directa; - un sistem de injectie care functioneaza la presiuni inalte, fiabil cu performante de lucru ridicate; - tratarea gazelor de evacuare cu filtru de particule pentru diesel, in varianta dotare standard. Urmarirea acestor deziderate constructive s-a făcut având in vedere doua motoare diesel supraalimentate cu cilindrii în linie şi în V, folosite la automobile, si pe unele utilaje de capacitate mica si medie. Caracteristicile lor tehnice sunt specificate mai jos: 1.Motor diesel TDI cu 4 cilindrii în linie, turbodiesel, 4 supape pe cilindru, diametru x cursa piston: 81x 95,5 mm, putere maximă P max = 125kW, turaţie putere maximă 4200 rot/min, cuplu maxim 350Nm, turaţie cuplu maxim 1800-2500 rot/min; raport de compresie 18:1; formare amestec carburant injecţie directă, pompa injectoare cu element comandat piezo, norma de poluare Euro 4, tratare gaze evacuare cu filtru de particule diesel dotare standard [1]. 2.Motorul V8 TDI de 165 kW. Combină performanţele deosebite de exploatare cu o mare economie de combustibil si emisii mici de noxe la evacuare (funingine). Unghiul dintre planurile cilindrilor este de 90 de grade, si cilindree de 3,328 litrii. Puterea maximă 165 kW (225CP) este dată la 4000 de rot/min. Momentul dezvoltat de motor este de 480 Nm la 1800 rot/min, si rămâne constant până la turaţia de 3000 rot/min. Diametrul x cursa piston, în mm: 78,3 x 86,4, raportul de compresie 18:1,

Upload: vubao

Post on 28-Jan-2017

269 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel

SOLUŢII TEHNICE MODERNE FOLOSITE PENTRU CONSTRUCTIA

MOTOARELOR DIESEL ECOLOGICE SUPRAALIMENTATE

CU CILINDRII ÎN LINIE SI IN V

Prof. univ. Dr. Ing. Sarbu Laurentiu

Conf.univ.dr.ing. Ion Ionescu

Universitatea Tehnică de Construcţii str. B-dul Lacul Tei nr.124 Bucureşti

Email : [email protected]

Abstract

They watched the technical solutions applied to two types of supercharged diesel engines with compact construction,

high torque and high power, which applies the technology of admission with 4 valves per cylinder, and fuel mixture

formation in direct injection at high pressure. Exhaust gas treatment is made with a particulate filter in standard version

or apply EGR technology. For the solutions presented to draw some conclusions on engine performance and

environmental protection

1.INTRODUCERE

La alegerea motoarelor ecologice care indeplinesc normele Euro 3 si Euro 4, folosite pentru

acţionarea autovehiculelor sau utilajelor moderne de capacitate mică şi medie folosite in constructii,

se urmareste:

- o constructie compacta de motor diesel ecologic supraalimentat si foarte puternic;

- raport de compresie ridicat;

- cuplu motor ridicat;

- formarea amestecului carburant prin injectie directa;

- un sistem de injectie care functioneaza la presiuni inalte, fiabil cu performante de lucru ridicate;

- tratarea gazelor de evacuare cu filtru de particule pentru diesel, in varianta dotare standard.

Urmarirea acestor deziderate constructive s-a făcut având in vedere doua motoare diesel

supraalimentate cu cilindrii în linie şi în V, folosite la automobile, si pe unele utilaje de capacitate

mica si medie. Caracteristicile lor tehnice sunt specificate mai jos:

1.Motor diesel TDI cu 4 cilindrii în linie, turbodiesel, 4 supape pe cilindru, diametru x cursa

piston: 81x 95,5 mm, putere maximă P max = 125kW, turaţie putere maximă 4200 rot/min, cuplu

maxim 350Nm, turaţie cuplu maxim 1800-2500 rot/min; raport de compresie 18:1; formare amestec

carburant injecţie directă, pompa injectoare cu element comandat piezo, norma de poluare Euro 4,

tratare gaze evacuare cu filtru de particule diesel dotare standard [1].

2.Motorul V8 TDI de 165 kW. Combină performanţele deosebite de exploatare cu o mare economie

de combustibil si emisii mici de noxe la evacuare (funingine). Unghiul dintre planurile cilindrilor

este de 90 de grade, si cilindree de 3,328 litrii. Puterea maximă 165 kW (225CP) este dată la 4000

de rot/min. Momentul dezvoltat de motor este de 480 Nm la 1800 rot/min, si rămâne constant până

la turaţia de 3000 rot/min. Diametrul x cursa piston, în mm: 78,3 x 86,4, raportul de compresie 18:1,

Page 2: Soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel

ordinea de aprindere a cilindrilor 1-5-4-8-6-3-7-2. Preparare mixtura- injecţie se face direct în

cilindru, cu sistem de injectie Common- rail, gazele de evacuare acţionează două încărcătoare de aer

cu turbine de gaze cu geometrie variabilă. Standard de poluare Euro 3 [2].

2. SOLUŢII CONSTRUCTIVE ŞI FUNCŢIONALE MODERNE PENTRU MOTOARE

DIESEL SUPRAALIMENTATE TDI CU CILINDRII ÎN LINIE ŞI ÎN V.

2.1.Cerintele garniturii de chiulasa si a capacului de chiulasa [ 1 ].

Extinderea domeniului de puteri pentru motoarele inalt supraalimentate, sporirea incarcaturilor

termice, modificarea solutiilor constructive, au impus revizuirea conceputului de etansare a

motoarelor termice moderne.

Garnitura de chiulasă este cu protecţie termică îmbunătăţită.De exemplu, la motorul TDI de

125kW, este fabricată dintr-un aliaj de Al-Cu-Si pentru o mai bună rezistenţa mecanică.

Optimizarea zonelor de răcire se face printr-o mai bună disipare a căldurii, prin canale inelare noi

în jurul scaunelor supapelor şi de asemenea printr-un schimbător de căldura mărit. Zonele termice

critice din jurul injectoarelor şi supapelor de evacuare sunt descărcate, astfel încât se obţine o

scădere a tensiunilor şi deformaţiilor chiulasei.

Capacul de chiulasă este cu separator de ulei integrat conţinut pe dosul chiulasei. Capacul

chiulasei are o nouă construcţie si include un sistem de separare a uleiuliui din gazele din carter.

Separarea uleiului se face în 3 faze: separare grosieră; fină cu supapa de presiune şi cavitate de

amortizare. Separarea grosieră se face prin intermediul unui labirint, în care se separă picături mari

de ulei din gazele din carter. Aceste picături se pot apoi scurge prin nişte găuri de scurgere din

chiulasă. Separarea fină se face într-un separator ciclonic cu supapa de presiune. Amestecul gaz/ulei

este dirijat tangenţial, astfel încât se formează un vârtej. Picăturile fine de ulei fiind, mai dense se

depun pe perete şi se scurg. In acest mod se pot separa şi cele mai mici picături de ulei. Vârtejul

rezultat este antrenat în cavitatea de amortizare, totodată aici sunt preluate ultimile picături de ulei.

Fig.1. Tipuri de chiulasă prevăzute cu separator de ulei integrat pe dosul chiulasei [1].

Page 3: Soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel

a b

Fig.2, a)- Schema de ventilaţie a carterului motorului [ 1].

Spray-ul de ulei din carterul inferior, se precipită picătură cu picătură în linia de evaporare,

deschide pistonul supapei (fig.2,a), şi curge înapoi în carterul inferior. Schema instalaţiei de

ventilaţie mai cuprinde un filtru de ulei de tip ciclon; răcitorul încărcăturii de aer; galeria gazelor

de evacuare la turboîncarcator. Scurgerile de gaze din camera de evoluţie pe la segmentii de

etanşare ai pistoanelor, cauzează turbulenţa la suflarea gazului şi agitarea uleiului în carterul

inferior; (fig.2, b)- construcţia supapei: membrana; conducta de la baia de ulei; idem la conducta de

admisie [ 1].

2.2.Noile bujii incandescente ceramice (fig.3).

Bujia incandescentă este alcătuită din două părţi ceramice: exterioară izolatoare, si interioară

conducătoare de electricitate. Faţă de bujiile incandescente metalice, cele ceramice ating o

temperatură mult mai mare şi au o durabilitate mai mare (aproximativ durata de viată a motorului).

Tensiunea iniţială este de 11V, ajungându-se la 7 V pentru cea corespunzătoare postîncălzirii.

Fig.3. Construcţia bujiilor incandescente ceramice, şi comparaţia între caracteristicile

de temperatura la bujiile ceramice şi metalice[ 1].

In timpul regenerării active a DPF, bujiile incandescente sunt acţionate de către unitatea de

comandă a motorului pentru a îmbunătăţi condiţiile de ardere. In timpul post încălzirii bujia atinge o

temperatură de 1350 grade Celsius. La pornire, post încălzirea poate dura până la 5 min, daca

temperatura lichidului de răcire este sub –20 de grade Celsius.

2.3.Pompa injector. Unitatea injector cu supapa piezoelectrică este fabricată de Wolkswagen

Mechatronics. Are două versiuni de unitate injector şi supapa piezoelectrică.

Pompa injector îmbunătăţiri (fig.4). Diagrama gestiunii fazelor de injecţie – timpi variabili de

injecţie, are o valoare minimă de 130 bar şi un maxim de 2200 bar. Preinjecţia începe la 130 bar,

iniţial la 160 bar. Injecţia principală la sarcina maximă ajunge până la 2200 bar (initial 2050 bar)-

acelaşi volum de injecţie cu orificii mici. Supapa piezoelectrică se deschide aproximativ 4 timpi mai

Page 4: Soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel

repede decât supapa electromagnetică. Supapa se inchide şi se deschide pentru fiecare fază a

injecţiei, si deschiderea fantei este acţionată.

Modificarea lungimii elementului piezoelectric de comanda a pompei injector.Efectul piezo-electric

folosit la comanda injectoarelor pezo-electrice a fost descoperit de Pierr Courier in 1880 [1].

Tensiunea de comandă este dependentă de temperatura elementului piezo şi de cantitatea injectată

(cca 100-200V). Funcţionarea elementelor piezo se face astfel: pentru elementele piezo fără

tensiune U circuitul electronic este deschis. La elementele piezo cu tensiune, circuitul este inchis

prin modificarea dimensiunii elementelor. Elementele piezo conţin cu siguranţă elemente ceramice.

Efectul piezo electric este familiar de la senzorul de variaţia presiunii, de exemplu. Când elementul

piezo este energizat el işi schimbă forma.

Fig.4. Schema injectorului comandat prin actuator piezoelectric [1]

Fig.5. Modificarea lungimii elementului piezoelectric pentru comanda injectorului

la motorul diesel TDI de 125 kW [ 1 ]

O secţiune printr-o pompă injector conţine următoarele elemente (fig.4): ac supapă de comandă;

camera de înaltă presiune; supapa de reţinere unisens; ac injector; piston inchidere; tur combustibil;

retur combustibil; actuator piezoelectric; pârghii de comandă; piston pompă. Acţionarea se face de

către arborele cu came cu un culbutor cu rolă(v.fig.4) [1].

Supapa piezoelectrică este amplasată la supapa electromagnetică. Noile componente hidraulice

includ un non retur, supapa şi un piston de siguranţă (de etanşare). Schimbarea lungimii elementului

piezo este proporţională cu tensiunea ce trebuie aplicată. Controlul este totdeauna de o mare

acurateţe. Controlul tensiunii depinde de temperatura actuatorului piezo şi de cantitatea injecţiei

(100-200V). Actuatorul piezo conţine multe elemente piezo de 0,08 mm, foi de contact metalice şi

rondele de presiune, care se dilată maxim 0,04 mm.

Page 5: Soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel

Grosimea unui element piezo este de 0,08 mm, iar dilatarea este de aproximativ 0,15%. Pentru

obţinerea unei dilatări de aproximativ 0,04 mm, este necesar să se monteze mai multe elemente în

serie. Intrucât dilatarea este limitată de lungimea pachetului de elemente piezo, este necesar să se

multiplice această mişcare, prin utilizarea unor pârghii de oţel. Astfel se obţine o multiplicare a

mişcării de 0,1 mm.

Fig.6. Graficul presiunii de injecţie şi gestionarea fazelor injecţiei la motoarele diesel TDI de 125 kW[ 1]

2.4.Filtru de particule diesel fără întreţinere, conţine: senzor de temperatură înainte de filtru de

particule G506; senzor de temperatură înainte de turbina G507; senzor de temperatură după filtrul

de particule G506; presiune diferenţială; Sonda Lambda G39. Instalaţia standard este cu filtru de

particule diesel şi catalizator de oxidare integrat. Modulul este dezvoltat pe motoare cu 4 cilindrii

fără sistem aditiv.

Fig.7[ 1] Fig.8[1]

Condiţia prealabilă este o poziţionare corecta a admisiei de gaze de evacuare la turboîncărcător,

astfel ca încărcarea la turbina de aere sa permita compresia turboîncărcătorului.

In mod de lucru normal (mişcare normală), este asigurata o continuare pasivă de oxidare a

carbonului la trecerea prin catalizator. Acest control face necesară regenerarea activă numai după un

numar mare de zile de funcţionare slaba sub sarcina. Iniţierea regenerării active prin sistemul de

management al motorului, se face pe calea calculării factorului de încărcare cu carbon, care este

deviat de rezistenţa de curgere în filtru.

Fig.9. Constructia catalizatorului [ 1 ].

Page 6: Soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel

Construcţia filtrului de particule diesel fără întreţinere, conţine o depunere de platină, un strat cu

substanta activa aluminiu/oxid de ceriu, corp de filtrare din carbura de siliciu, particule fumigene.

Filtru de particule diesel cuprinde o structură sub forma de fagure a corpului ceramic din silicon

carbidic. Proprietăţile siliconului carbidic sunt: o foarte bună rezistenţă la temperatură; expansiune

mica a căldurii; corpul ceramic ars are multe canale mici sub formă de scară, plasate la capetele

opuse. Aceste canala de intrare – ieşire sunt separate de pereţi de filtrare, care sunt poroşi şi

alcătuiţi din oxizi de aluminiu şi ceroxid. Catalizatorul de platină poate fi pe suport. Depunerea de

oxid ceros accelerează reacţiile termale ale carbonului cu oxigenul după 580 de grade Celsius.

Regenerarea pasivă. Regenerarea intre pasiv si activ a filtrului de particule la motorul diesel este

facută de diferenţa stratului la filtrul catalizatorului de particule. Pentru o regenerare pasivă,

particulele de funingine sunt arse în continuu fără intervenţia sistemului de management al

motorului. Temperatura la gazele de evacuare este de 350-500 de grade Celsius (la deplasarea

motorului pe drum), particulele de funingine sunt convertite prin stratul de platină prin reacţie cu

oxid de azot la dioxid de carbon.

Funcţionare: Oxidul de azot este generat prin stratul de platină de (NOx) şi O2, prezent în gazele de

evacuare. NOx + O2 reacţionează la NO2. Dioxidul de azot (NO2) reacţionează cu carbonul (C) de

la particulele de funingine. Rezultatul este monoxid de carbon (CO) şi monoxid de azot (NO) care

se formează.

NO2 + C reacţionează, rezultă CO + NO.

Monoxidul de carbon (CO) şi monoxidul de azot se combină cu oxigenul O2 de la dioxidul de azot

(NO2) şi monoxidul de carbon (CO2).

CO + NO + O2 reacţia conduce la NO2 + CO2.

Regenerare activă. Schema de regenerare activă conţine: debitmetrul de aer G70; senzorul

temperaturii înainte de filtru, G506; senzorul presiune diferenţială, G450, unitatea de comandă

motor Jxxx.

Regenerarea activă a particulelor filtrelor în motoare diesel are loc cu particulele de funingine,

filtrate superior în filtru, la o temperatură scăzută a gazelor de evacuare (de exemplu, în trafic

urban). Prin regenerarea activă, particulele de funingine sunt arse cu ajutorul managementului

motorului împreună cu creşterea temperaturii gazelor de evacuare. La o temperatură de 600-650 de

grade Celsius. Carbonul (C) oxidează particulele de funingine cu oxigenul (O2) în monoxid de

carbon. După încărcătura de funingine calculata, filtrul de particule este programat după modul de

încărcare în unitatea de control a motorului. După modul încărcăturii de carbon este determinata

utilizarea semnalului de la senzorul de temperatură al gazului la evacuare, prin proba Lambda. Alt

model al încarcaturii de carbon, este rezistenta la curgerea variabila a particulelor diesel filtrate,

determinate de un semnal dat de: senzorul de presiune si senzorul de temperatură al gazelor de

evacuare, înainte de filtrul de particule şi de masa de aer rămasă.

Controlul motorului în timpul regenerării active. Odată ce depozitul de funingine în filtrul de

particule s-a îmbunătăţit la un nivel superior, regenerarea activă este iniţiată de unitatea de control a

motorului. Tunelul de aer al prizei, este restricţionat de clapeta unităţii de control (cand

temperatura creşte în camera de combustie). Recircularea gazelor de evacuare este întreruptă (cand

temperatura s-a ridicat în camera de combustie şi oxigenul conţinut este crescut). După întârzierea

injectiei injectorului (cu 10-15 grade la unghiul de rotatie la arborele cu came după TDC), este

iniţiată injecţia principală, ce se închide la post injecţie (la 40-50 de grade unghi de rotire al

arborelui cu came după TDC), (temperatura se măreşte în camera de ardere). Post injecţia, pe mai

departe, este iniţiată de injecţia principală (de bază),(150-170 de grade arbore cotit după TDC).

Page 7: Soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel

Combustibilul trecut, vaporizează în camera de combustie. In timpul oxidării hidrocarbonaţilor în

oxizi catalitici, căldura este generată cu ajutorul temperaturii în frontul de particule filtrate până la

620 de grade. Schimbarea presiunii este astfel adaptată în timpul regenerarii, încât cuplul motorului

nu se schimbă semnificativ la antrenarea masinii.

3.MOTORUL DIESEL TDI CU 8 CILINDRII IN V, DE 165 KW, combină performanţele

deosebite de exploatare cu o mare economie de combustibil si emisii mici de noxe la evacuare[2].

3.1.Sistemul Common rail este o nouă alternativă la sistemele de injecţie pentru motoarele diesel

moderne. Ca orice sistem de injecţie, Common - rail răspunde la următoarele întrebări:

generează o mare presiune pentru ciclul de injecţie şi distribuţia combustibilului în cilindrii;

injecţia este precisă, calculează cantitatea de combustibil introdusă în cilindrii şi la momentul de

timp corect.

Sistemul Common rail cuprine: -pompa de prealimentare; -pompa de înaltă presiune;

-circuitul de control de înaltă presiune pentru rampa de combustibil; -o rampă cu 4 injectoare pe

fiecare parte, I şi II, a blocului de cilindrii în V.

Sistemul Common- rail este un sistem de injecţie de tipul acumulator de presiune, unde generarea

presiunii şi injecţiei de combustibil au loc separat [2]. O pompă separată de înaltă presiune

generează presiune continuu. Această presiune este acumulată în interiorul rampei de combustibil

din blocul cilindrilor şi asigură necesarul pentru injectoare cu ajutorul unor conducte scurte.

Traductorul de presiune a combustibilului G247. Senzorul de presiune a combustibilului, măsoară

în mod curent presiunea din sistemul de înaltă presiune si transformă semnalul în tensiune la

unitatea de control a motorului, prin evaluare electronică. Variaţia tensiunii la evaluare electronică

este de 5V, la presiunea combustibilului de 1500 bar. Senzorul de mare presiune este componenta

cheie a sistemului.

Circuitul de înaltă presiune. Conţine pompa de înaltă presiune, rampa de combustibil cu supapa de

reglare pentru presiunea combustibilului, două rampe centrale de combustibil pentru ramurile

cilindrilor I şi II, şi conductele de înaltă presiune de la acestea la injectoare. Acumularea volumului

de combustibil acţionează simultan pe timp scurt ca balans pe oscilaţia presiunii cauzate de pompa

de înaltă presiune, fără să desemneze combustibilul pe ciclul de injecţie. Schema de lucru a

instalaţiei de injecţie Common -rail la un motor cu 8 cilindrii în V este prezentată în figura 10 [2]

Fig10. Schema sistemului de alimentare Common rail la motorul V8 TDI [22]: 1-pompa de combustibil pentru

prealimentare Q8, montată în rezervor; 2-pompa de combustibil G23; 3-supapa de siguranţă cu by pass N312; 4 -

supapa comandată cu un element bimetalic pentru preîncălzirea combustibilului; 5- răcitor de combustibil (circuit de

apă cu temperatura joasa); 6- filtru de combustibil; 7-pompa cu roţi dinţate; 8-supapa pentru blocarea combustibilului

N290; 9- pompa de înaltă presiune; 10- rampa de combustibil cu circuit de control de înaltă presiune; 11-supapa de

reglare pentru presiunea combustibilului N276; 12- element de rampa pentru blocul cilindrilor I; 13- idem pentru II; -

injectoare 1…4; - injectoare 5…8; 14-răcirea combustibilului cu aer, cu un răcitor montat pe bordul vehiculului; 15 –

supapa mecanică cu bila de spargere a presiunii; 16- perete despărţitor rezervor; 17-trimitere pentru presiune

combustibil G247; Supapa care controlează unitatea injectorului.

Page 8: Soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel

Componentele injectorului: diuza cu 6 orificii; sistemul hidraulic; supapa comandata electric (cu

bobina); conductele de combustibil.

Combustibilul care este trimis de la rampa centrala prin conexiunea de înaltă presiune la orificii de

pulverizare, intră în spaţiul de distribuţie al supapei, prin legatura cu droselul restrictor. Supapa de

distribuţie spaţială este conectată la linia de retur a combustibilului, prin intermediul unui restrictor.

Intoarecerea prin restrictor poate fi deschisă cu ajutorul bobinei supapei injectorului.

Specificaţia injectorului: curent > 20 Amax 300 mili sec; acţionare până la 80 V, presiune nivel I

20-1360 bar, orificii de injecţie 6x0,15 mm.

Fig.11.Secţiune prin injector pentru motoare diesel V 8 TDI [2]: 1- arc injector; 2- supapa de distribuţie spa ţială; 3-

restrictor de retur; 4- armătura supapei electromagnetice; 5-linia de retur a combustibilului la rezervor; 6- conectarea

electrică a bobinei supapei; 7-bobina supapa; 8- prealimentarea cu combustibil la presiune înaltă de la rampa de

combustibil; 9-bila supapei; 10-restrictor de alimentare; 11- pistonul supapei de distribuţie spaţială; 12- conducta de

înaltă presiune pentru ridicare ac injector; 13-camera de volum injector; 14- acul injectorului.

3.2.Managementul motorului.

Formarea mixturii. Inceperea injecţiei combustibilului. La injecţia unei mici cantităţi de

combustibil, bobina supapei este energizată pentru o scurtă perioadă de timp. Acul injectorului nu

se deschide asa de repede la manevrarea sa, ci numai putin cu ajutorul forţei electromagnetice

generate.

Cantitatea injecţiei de combustibil in cilindru este definită de: timpul de acţiune al bobinei

electromagnetice a supapei;- viteza de deschidere şi închidere a acului;- rata de curgere hidraulică a

combustribilului de la duză; - presiunea din rampă.

Sfarsitul injectiei. Dacă bobina supapei este dezactivată, arcul supapei presează armatura bobinei

supapei, bila supapei se aşează pe scaumul său, şi supapa se închidă. Returnarea combustibilului

la droselul restrictor este închisă, iar presiunea în spaţiul de control creşte la presiunea din sistem.

Forţa elastică a arcului închide supapa, controlul pistonului este mai mare decât forţa de deschidere

şi acul se aşează pe scaunul diuzei. Injectorul este închis. In contrast cu prevederile construcţiei

clasice a sistemului de injecţie, închiderea injectorului este controlată de fiecare dată când presiunea

din sistem este mare. Obiectivul pre-injecţiei pe ciclu este de a reduce noxele de emisii şi consumul

de combustibil. Cantitatea pre-injectată de combustibil, este stabilită prin arderea combustibilului în

camera de combustie, la fel şi cantitatea principală de combustibil necesară ce trebuie injectată la

presiune şi temparatura. Injecţia principală de combustibil se face direct în antecameră.

Page 9: Soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel

Fig.12. Ciclu de pre-injecţie şi ciclu de injecţie Fig.13. Diagrama presiunii combustibilului principală: ridicare ac (microni) in raport cu PMI[2] :albastru- curba de presiune

funcţie de timp (milisecunde) [ 2]. cu preinjectie pe ciclu; rosu punctat-curba de

presiune fără preinjecţie pe ciclu; curba de ridicare

ac injector.

Avantaje (v. fig.12):

-durata injecţiei principale este scurtată; -acest sistem produce noxe mai reduse decât în cazul

motoarelor diesel convenţionale, deoarece reduce vârfurile presiunii combustibilului injectat;

-conbustia este optimă în funcţie de mixtura de combustibil realizată.

Ciclul de preinjecţie controlează curba presiunii de combustibil cu ajutorul următoarelor mărimi

variabile: cantitatea de preinjecţie, si distanţa acesteia la ciclul injecţiei principale care are loc la

creşterea turaţiei motorului.

In figura 13 este arătată diferenţa dintre curbele de presiune a procesului de combustie cu şi fară

ciclu de preinjecţie [2].

3.3.Sistemul de răcire al motorului V8 TDI, se subdivide în trei domenii de temperatură:

a)- temperatura înaltă, corespunzător circuitului de răcire principal; b)-temperatura joasă,

corespunzătoare circuitului de răcire al încărcăturii; c)-temperatura joasă, circuitul de răcire al

combustibilului [2]. In figura 14 este indicat sistemul de răcire al gazelor recirculate la tehnologia

EGR.

Fig.14. Sistemul de răcire al gazelor recirculate exterior la tehnologia EGR [2]: bobina supapei de transfer N239;

supapa EGR; răcitor EGR; răcitor pentru încărcătura de aer; aspiraţia încărcăturii de aer; supapa de transfer; supapa

EGR; supapa EGR N18/N213.

Din tancul EGR o parte din gazele de evacuare sunt returnate în procesul de combustie. Reducerea

oxigenului în mixtura combustibil-aer, se face cu procesul de combustie redus. Această tendinţă de

a reduce vârfurile de temperatură a combustiei, reduce emisiile de oxizi de azot. Cantitatea de gaze

recirculate este controlată de supapa de recirculare a gazelor de evacuare în acord cu mapa de

performanţa a unităţii de control a motorului. Răcitorul pentru gazul de evacuare recirculat asigură

Page 10: Soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel

temperatura de combustie, şi adiţional, scăderea temperaturii gazelor prin recirculare, astfel că se

reduce cantitatea de gaze care poate fi recirculată [2].

Filtrul de particule diesel. Emisiile de particule de carbon sunt reduse cu ajutorul filtrului de

particule diesel şi suplimentar prin măsurile implementate în interior [2].

4.CONCLUZII

Din solutiile analizate aplicate la motoarele diesel rapide supraalimetate moderne, se pot trage

urmatoarele concluzii:

1. Garnitura de chiulasa metalica pe langa functia sa principala de etansare intre blocul cilindrilor si

chiulasa, serveste si ca element de reglare dimensionala, grosimea si caracteristicile elastice si de

compresiune conditionand volumul camerei de ardere, deci performantele motorului termic.

2.Bujiile incandescente ceramice in comparatie cu bujiile incandescente metalice, ating o

temperatură mult mai mare şi au o durabilitate ridicata.

3. Modificarea lungimii elementului piezoelectric, folosit la comanda injectoarelor pezo-electrice,

permite o reglare extrem de fina a injectiei de combustribil si o reducere considerabila a

consumului.

4.Construcţia filtrului de particule diesel fără întreţinere are o importanta majora in respectarea

normelor de poluare actuale. Regenerarea intre pasiv si activ a filtrului de particule la diesel este

asigurata de stratul filtrului catalizator de particule. Pentru o regenerare pasivă, particulele de

funingine sunt arse în continuu fără intervenţia sistemului de management al motorului. Particulele

de funingine sunt convertite de stratul de platină prin reacţie cu oxid de azot la dioxid de carbon.

5.Aplicarea sistemului de recirculare a gazelor de evacuare EGR este o solutie folosita frecvent si

la motoarele diesel pentru utilaje de constructii. Reducerea oxigenului în mixtura combustibil-aer,

se face cu un proces de combustie redus, care scade vârfurile de temperatură a combustiei si

emisiile de oxizi de azot, deci noxele de poluare a mediului.

Bibliografie:

1. x x x - Service Traning, Wolshwagen, Audi, Motorizare. Motor diesel TDI, de 2 litrii si 125kW supraalimentat.

2. x x x - Motorizare Service Trading W. Audi, Service Audi 226,de 3,3 l, V8 TDI Engine – Mechanics, Design and

Function Self-Study Programm 226, V 8 TDI Common Rail.

3. x x x - Emission Standards a Clear Explanation, Catepillar, 2004, Peinting in SUA, 11pag.

4. x x x Petroleum Ratings Guide, Caterpillar, 2008.

Page 11: Soluţii tehnice moderne folosite pentru constructia motoarelor diesel