Cursul 4

1. Factori care influeneaz formarea emisiilor poluante la M.A.S.

proprietile combustibilului: densitatea benzinei; concentraia fraciunilor de

hidrocarburi olefinice aromatice; volatilitatea benzinei; coninutul de sulf; nivelul

aditivilor;

Proprietile fizico-chimice ale combustibililor influeneaz nivelul emisiilor poluante

ale motoarelor cu ardere intern prin modificarea raportului aer-combustibil i prin

prezena diferitelor fraciuni

Densitatea benzinelor utilizate la alimentarea motoarelor cu aprindere prin scnteie este

influenat de diferitele fraciuni de hidrocarburi care o compun i n general de raportul

atomilor totali de carbon i hidrogen.

Hidrocarburile olefinice sunt mult mai active la formarea smogului fotochimic

comparativ cu hidrocarburile parafinice. Ele se pot gsi n concentraii de 5 pn la 20%

n benzinele utilizate, limita superioar este supus de formarea gumelor.

Motoarele moderne utilizeaz benzine neaditivate cu bune caliti antidetonante.

mbuntirea rezistenei la detonaie se realizeaz prin adaos de hidrocarburi

aromatice. Dintre acestea, datorit toxicitii, benzenul se limiteaz la maxim 5%.

Funcionarea motorului cu aprindere prin scnteie este influenat de volatilitatea

benzinei (pornirea la rece, performanele de accelerare, stabilitatea de funcionare la

ralanti, funcionarea la cald). Proprietatea de volatilitate poate fi exprimat prin curba

de distilare i presiunea de vapori Reid.

Exist o strns corelare ntre creterea de hidrocarburi i punctul de distilare t90.

Pornirea la rece cere o cantitate ridicat de fraciuni uoare care de asemenea

influeneaz emisiile i pierderile prin evaporare.

Cifra octanic influeneaz emisiile prin apariia fenomenului de detonaie. O valoare

sczut a cifrei octanice mrete frecvena apariiei detonaiei iar emisiile de NOx cresc

ndeosebi la arderea amestecurilor srace.

Benzinele n general au un coninut redus de sulf (ntre 50 i 500 ppm) deoarece pe

lng efectele negative pe care le are eliminarea compuilor cu sulf n atmosfer, acesta

atac i sistemul de tratare al gazelor arse determinnd creterea nivelului de emisii de

HC, CO i NOx. Prezena sulfului n benzin are ca efect inhibarea reaciilor de formare

a aldehidelor.

Benzinele pentru motoarele autovehiculelor sunt aditivate pentru a ameliora

proprietile acestora. Aditivii se utilizeaz pentru:

mbuntirea cifrei octanice (antidetonani);

antioxidani;

curirea suprafeelor circuitului de alimentare;

anticongelani;

proprietile fizico-chimice ale amestecului aer-combustibil: temperatura aerului

aspirat; presiunea din colectorul de admisie; presiunea din colectorul de evacuare;

dozajul;

Temperatura aerului aspirat se situeaz n limitele de 50 - 200C. Nivelul de

temperatur al aerului aspirat influeneaz pe de o parte procesul de vaporizare al

combustibilului, determinnd astfel calitatea amestecului din camera de ardere iar pe

de alt parte nivelul de temperatur maxim al ciclului motor.

Un nivel redus al temperaturii aerului admis conduce la nrutirea vaporizrii

combustibilului, ceea ce afecteaz calitatea amestecului aer-combustibil, emisiile de

hidrocarburi nearse i oxid de carbon nregistrnd valori ridicate.

Nivelul presiunilor din colectorul de admisie i de evacuare influeneaz procesele de

formare a emisiilor poluante i ele difer n funcie de regimul de sarcin al motorului

i n funcie de tipul motorului (cu aspiraie natural sau supraalimentat).

Dozajul amestecului aer-combustibil este apreciat prin coeficientul de exces de aer .

Calitatea amestecului aer-combustibil influeneaz hotrtor performanele energetice

i ecologice ale motoarelor cu aprindere prin scnteie.

Motoarele cu aprindere prin scnteie dezvolt puterea maxim la amestecuri bogate

unde deficitul de oxigen fa de amestecul stoichiometric este de 0 pn la 10% ( =

1...0,90). Din punctul de vedere al emisiilor poluante, se favorizeaz formarea oxidului

de carbon i hidrocarburilor nearse datorit arderii incomplete a combustibilului

particularitile constructive ale motorului: raportul suprafeei camerei de ardere i

volumul acesteia; alezajul cilindrului; raportul de comprimare;

La motoarele cu aprindere prin scnteie pentru acelai raport de comprimare, raportul

SCA/VCA poate lua diferite valori n funcie de soluia constructiv aleas pentru camera

de ardere. Valorile maxime ale raportului SCA/VCA sunt obinute pentru camerele de

ardere de tip Heron (cup n piston), iar valorile minime sunt atinse de camerele de

ardere de tip semisferic plasate n chiulas.

Cercetri experimentale au artat c mrimea raportului SCA/VCA d informaii asupra

amplitudinii fluxului de cldur disipat n instalaia de rcire, deci se poate aprecia

regimul termic al camerei de ardere.

Pentru aceeai cilindree, mrirea diametrului alezajului cilindrului conduce la scderea

raportului SCA/VCA. Transferul de cldur spre instalaia de rcire este diminuat iar

nivelul termic al camerei de ardere crete ceea ce va conduce la scderea emisiei de

hidrocarburi nearse i de oxid de carbon

Din punct de vedere energetic, motorul cu aprindere prin scnteie trebuie s funcioneze

cu rapoarte de comprimare ct mai ridicate i s se asigure o ardere normal a

amestecului aer-combustibil.

Mrirea raportului de comprimare determin creterea temperaturii de ardere a

amestecului ceea ce va conduce la scderea emisiilor de hidrocarburi nearse i oxid de

carbon i la creterea emisiilor de oxizi de azot.

construcia sistemului de alimentare: formarea amestecului; emisii evaporative;

Instalaia de alimentare afecteaz direct corelaia dintre regimul funcional, calitatea

amestecului (dozajul), omogenitatea i uniformitatea umplerii cilindrilor.

La motoarele cu carburator, la sarcini i turaii mici formarea amestecului aer-

combustibil este afectat de vitezele mici de curgere ale aerului prin difuzor (conceput

s aib o funcionare optim la sarcin nominal). Eliminarea acestui neajuns se poate

realiza prin utilizarea carburatoarelor nseriate.

Neuniformitatea umplerii cilindrilor apare la utilizarea carburatoarelor i a injeciei de

benzin monopunct datorit distanelor diferite de la dispozitivul de alimentare la

cilindrii motorului.

Utilizarea injeciei de benzin multipunct elimin umplerea neuniform datorit

utilizrii unor colectoare de admisie cu ramificaii egale.

La motorul cu aprindere prin scnteie dotat cu carburator apar importante pierderi de

hidrocarburi prin evaporare la nivelul instalaiei de alimentare n special la carburator

i rezervorul combustibil.

n cazul utilizrii instalaiei de injecie cu benzin, pierderile de hidrocarburi prin

evaporare sunt reduse datorit etaneitii sistemului (funcioneaz la presiune). La

nivelul rezervorului de combustibil emisiile de hidrocarburi pot fi eliminate folosind

canistra cu crbune activ.

fazele de distribuie a gazelor;

Procesul de schimbare a gazelor la motorul cu aprindere prin scnteie influeneaz

formarea poluanilor i nivelul emisiei acestora.

Din punctul de vedere al polurii, fazele de distribuie trebuie corelate cu regimul de

sarcin i turaie al motorului, ceea ce implic utilizarea distribuiei variabile a gazelor.

reglajele funcionale: avansul la aprindere; nivelul termic al motorului.

Din punctul de vedere al formrii poluanilor momentul ales pe baze energetice nu este

optim deoarece produce emisii ridicate prin arderea unei cantiti mari de amestec

nainte de punctul mort superior. Micorarea avansului la aprindere fa de cel optim

deplaseaz arderea spre cursa de destindere, ceea ce va conduce la scderea nivelului

presiunilor i temperaturilor din cilindru iar formarea NOx-ului va fi frnat.

Nivelul termic al motorului se apreciaz prin temperatura lichidului de rcire al

motorului, iar aceasta se alege la o valoare care s asigure o funcionare sigur a pieselor

motorului. Un nivel termic sczut favorizeaz emisii sczute de oxizi de azot i emisii

ridicate de hidrocarburi nearse i oxid de carbon, pe cnd la un regim termic ridicat

situaia se inverseaz, adic, emisiile de oxizi de azot au un nivel ridicat i emisiile de

hidrocarburi nearse i oxid de carbon au un nivel sczut.

Cursul 5

1. Factori care influeneaz formarea emisiilor poluante la M.A.C.

Motorinele utilizate la motoarele pentru autovehicule trebuie s posede o serie de

proprieti fizico-chimice prin care s se limiteze emisiile poluante. Emisiile sunt

influenate de: viscozitate, densitate, intervalul de distilare, cifra cetanic, coninutul de

sulf i aditivi.

Viscozitatea

Prin creterea viscozitii cinematice cresc emisiile de hidrocarburi nearse i de fum,

prin creterea emisiilor de funingine iar emisiile de NOx se diminueaz. Viscozitatea

cinematic are o influen redus asupra emisiilor de fraciuni organice solubile.

Densitatea

Prin creterea densitii combustibilului apare o mbogire a amestecului aer-

combustibil cu un efect direct asupra creterii emisiilor de particule att la motoarele cu

aspiraie natural ct i supraalimentare.

Intervalul de distilare

Emisiile de particule sunt direct legate de intervalul de distilare, din aceast cauz exist

norme care impun acest interval.

Se constat c numai emisiile de particule sunt influenate. Cercetri experimentale

efectuate pe motoare cu aprindere prin comprimare cu injecie indirect au evideniat

faptul c prin modificarea factorului de distilare 10% de la 210 la 216C nu influeneaz

nivelul emisiilor poluante

Coninutul de hidrocarburi aromatice

Hidrocarburile aromatice coninute n motorinele utilizate la motoarele pentru

autovehicule influeneaz pe de o parte cifra cetanic a acestora iar pe de alt parte

emisiile poluante.

n condiii de funcionare asemntoare nivelul de hidrocarburi din motorin are un

efect nzecit asupra nivelului noxelor n comparaie cu factorul de distilare 90%. La

creterea coninutului de hidrocarburi aromatice de la 25% la 45% emisiile de

hidrocarburi nearse, i CO cresc de aproximativ 3 ori, emisiile de oxizi de azot nefiind

influenate. Existena unor fraciuni aromatice volatile pot influena cinetica arderii

amestecurilor preformate n sensul creterii fraciunii de amestec care arde favoriznd

astfel formarea funinginii.

Cifra cetanic

La scderea cifrei cetanice ntrzierea la autoaprindere crete, ceea ce determin

mrirea nivelului de hidrocarburi nearse, particule, fraciuni organice solubile i oxid

de carbon emise de gazele de evacuare precum i reducerea nivelului de fum i de

funingine uscat.

Cifra cetanic manifest o influen asupra nivelului de fum alb i de fum albastru care

apare la pornirea motorului respectiv la funcionarea motorului la altitudine.

Coninutul de sulf

Coninutul de sulf din motorin este limitat att de reglementri interne ct i de

reglementri internaionale. n Europa coninutul de sulf din motorin se situeaz ntre

0,05 i 0,65%. Se intenioneaz limitarea coninutului de sulf la maxim 0,2%. n

California coninutul de sulf este limitat la 0,05%.

O parte important a sulfului din motorin se gsete n gazele de evacuare sub form

de SO2, iar o alt parte sub form de SO3 i de acid sulfuric.

Aditivii metalici

Pentru diminuarea emisiilor de fum s-au folosit aditivi metalici sub form de sruri

acide (naftenai, sulfonai). n acelai scop au fost ncercate i pmnturi alcaline ale

unor metale precum: Ca, Ba, Fe, Mn, Cu, Ni

Datorit faptului c n procesele care au loc n motor i pe traiectul evacurii pot aprea

sruri nocive, utilizarea aditivilor metalici a fost abandonat.

Aditivii organici

n motorinele utilizate la motoarele Diesel se pot aduga aditivi organici care au drept

scop urmtoarele efecte:

reducerea ntrzierii la autoaprindere;

stabilizare, antioxidani (utilizai pentru a inhiba polimerizarea hidrocarburilor

nesaturate avnd n vedere mbuntirea stabilitii pe timpul depozitrii);

detergent (de curire a suprafeelor echipamentului de injecie).

Instalaia de alimentare

Nivelul de emisii poluante este mult mai sensibil la motorul Diesel cu injecie direct

comparativ cu motorul Diesel cu injecie indirect. n ceea ce privete sistemul de

injecie indirect, calitatea amestecului depinde de particularitile de transfer ale

gazelor ntre camera separat i camera principal.

Prin creterea avansului la injecie nivelul presiunii maxime i al temperaturii maxime

se mrete, ceea ce determin intensificarea formrii de NO. Micorarea avansului

poate constitui o cale de micorare a emisiilor de NO, aceast micorare realizndu-se

n funcie de sarcin i turaie pentru a nu deteriora excesiv consumul specific de

combustibil.

La motoarele Diesel cu camer de ardere divizat ntrzierea injeciei determin

scderea emisiilor de oxizi de azot i a particulelor mai ales la sarcin plin, ns

emisiile de HC cresc.

Influena turbulenei

n procesul de formare a amestecului aer-combustibil trebuie s se asigure reducerea

duratei de existen a fazelor de amestec foarte bogat care genereaz funingine. n

general pentru a se asigura condiiile unei bune amestecri a aerului cu combustibilului

n faza aprinderii se intensific micarea de turbionare a ncrcturii care se manifest

la nivelul ntregii camere de ardere (macroscar).

Micarea turbulent a ncrcturii se manifest la nivelul microscrilor, fiind afectate

pachete de ncrctur. Micarea turbulent influeneaz emisiile de NOx, hidrocarburi

nearse, fum, particule i zgomot prin mbuntirea arderii att a amestecurilor

preformate ct i a arderii difuzive prin punerea n contact a hidrocarburilor cu oxigenul

necesar.

Influena turaiei motorului i a regimurilor tranzitorii

Turaia de funcionare n gol a motorului cu aprindere prin comprimare influeneaz

major asupra emisiilor poluante. Cercetri experimentale au artat c scderea turaiei

de mers n gol de la 750 rot/min la 680 rot/min a condus la reducerea emisiilor de

hidrocarburi cu 14%, oxid de carbon cu 2%, NO cu 3% i de particule cu 5%.

Reducerea efectelor turaiei i regimurilor tranzitorii asupra emisiilor poluante se poate

realiza prin urmtoarele msuri:

reducerea momentelor de inerie (motor, turbosuflant);

reducerea capacitilor volumetrice (admisie, evacuare);

sistem de rcire cu capacitate redus de transfer de cldur (fr instabilitatea n cazul

fluctuaiilor de temperatur);

creterea surplusului de putere disponibil.

Temperatura aerului admis n motor

Nivelul de temperatur al aerului admis n motor influeneaz valoarea maxim a

temperaturii ciclului i deci emisiile de NOx. Supraalimentarea motoarelor este nsoit

de nclzirea substanial a ncrcturii proaspete la sfritul admisiei, pentru

diminuarea temperaturii aerului se practic rcirea intermediar, ns are efecte

negative asupra nivelului emisiei de particule la sarcini mari i turaii reduse.

La pornirea motorului la temperaturi sczute aerul admis trebuie nclzit prin

intermediul unor arztoare plasate n tubulatura de admisie sau cu ajutorul unor bujii

incandescente plasate n camera de ardere pentru a elimina fumul alb (format din

particule de combustibil nears).

Temperatura tubulaturii de evacuare are un rol important asupra emisiilor prin

depozitele de combustibil nears care se condenseaz n perioadele de funcionare la

sarcini reduse i revolatilizarea acestora la sarcini mari. Izolarea acesteia poate favoriza

arderea hidrocarburilor i a funinginii.

Recircularea gazelor arse

Limitarea formrii oxizilor de azot se poate realiza prin reducerea concentraiei

amestecului de oxigen disponibil din camera de ardere i prin reducerea temperaturii

flcrii la arderea amestecurilor preformate.

Reintroducerea unei cantiti de gaze arse n prealabil rcite n camera de ardere are ca

efect principal diminuarea concentraiei de oxigen i mrirea cldurii specifice a

amestecului. Gazele arse sunt inactive din punct de vedere chimic.

Cantitatea de gaze arse recirculate trebuie s in seama de condiiile de funcionare ale

motorului cum ar fi: sarcina i turaia.

Cursul 6

1. Factori comuni care influeneaz formarea emisiilor poluante la M.A.S. i M.A.C.

Proprietile lubrifianilor

Emisiile de hidrocarburi nearse i de particule sunt influenate de prezena lubrifiantului

n camera de ardere.

n primul rnd contribuia lubrifiantului la emisia de HC se manifest la motorul cu

aprindere prin scnteie prin absorbia hidrocarburilor combustibilului pe timpul

admisiei i compresiei i desorbiei acestora pe timpul cursei de evacuare, efectul este

cu att mai pronunat cu ct amestecul este mai srac

La motorul Diesel arderea lubrifiantului contribuie la ridicarea nivelului de particule

emis n gazele de evacuare (se apreciaz c la motoarele uzate o treime din cantitatea

de particule emise sunt datorate lubrifiantului).

Gazele de carter

n carterul motorului, datorit etaneitii imperfecte al cuplului de piese cilindru-

segmeni-piston, tija de supap-ghid, ajung amestecuri de gaze a cror compoziie

depinde de tipul motorului i de timpii de funcionare ai motorului. Gazele de carter

conin hidrocarburi nearse i produi n diferite stadii de ardere.

Emisii evaporative

Emisiile de hidrocarburi prin evaporare sunt independente de emisiile de hidrocarburi

din gazele de evacuare i gazele de carter.

Aceste pierderi sunt datorate urmtoarelor cauze:

pierderi prin neetaneitile instalaiei de alimentare;

pierderi datorate rezervorului de combustibil;

pierderi datorate realimentrii autovehiculului cu combustibil.

n cazul sistemului de alimentare cu carburator pierderile de hidrocarburi sunt

proporionale cu volumul camerei de nivel constant, presiunea de admisie i

temperatura pereilor camerei de nivel constant.

O alt msur pentru limitarea evaporrii combustibilului o constituie montarea unor

plci termice n jurul carburatorului care s protejeze camera de nivel constant de

radiaia de cldur de la colectorul de evacuare.

Utilizarea unor camere de nivel constant din material plastic limiteaz conducia de

cldur la benzina aflat n carburator

Temperatura mediului ambiant

La o prim analiz introducerea n motor a unei ncrcturi proaspete la un nivel de

temperatur al aerului sczut ar trebui s mbunteasc performanele ecologice,

datorit srcirii amestecului sub efectul unei densiti mai ridicate. n realitate un nivel

sczut al temperaturii mediului ambiant influeneaz negativ asupra vaporizrii

combustibilului ceea ce nrutete calitatea amestecului aer-combustibil

Se apreciaz c pentru atingerea temperaturii de regim a lichidului de rcire sunt

necesare 4 minute de la temperatura de 20C i de peste 8 minute de la temperatura de

20C. n acest interval de timp de nclzire al motorului grosimea stratului rece din

camera de ardere are valori ridicate ceea ce afecteaz negativ emisiile de hidrocarburi

nearse i de oxid de carbon.

Pentru a limita efectele temperaturii mediului ambiant asupra emisiilor poluante se

propune la motorul cu aprindere prin scnteie plasarea n colectorul de admisie a unor

sisteme de nclzire electrice, sisteme de nclzire cu lichid sau cu gaze arse.

Motorul Diesel este mult mai puin sensibil la pornirea la temperaturi ale mediului

cuprinse ntre 24 i 7C. Emisiile de HC i CO pentru acest interval de temperatur

cresc uor cu scderea temperaturii mediului ambiant datorit creterii grosimii stratului

rece din camera de ardere. Emisiile de NOx cresc cu 33% ncepnd cu 27 C la 7 C.

Viteza de deplasare a autovehiculului

Cercetri efectuate ntr-o serie de ri europene au artat c reducerea limitelor vitezei

de croazier pe autostrzi, strzi interurbane i trafic urban au un efect redus asupra

nivelului poluanilor emii.

n regim de vitez stabilizat, emisiile nocive au urmtoarele tendine:

emisiile de CO descresc spre un minim care se situeaz n intervalul 80-90km/h;

emisiile de HC descresc pn n jurul vitezei de 100 km/h dup care ele cresc uor;

emisiile de NOx cresc uor pn la 70-80 km/h, dup care viteza de cretere sporete,

pentru ca, n apropierea vitezei maxime, s scad datorit amestecului aer-combustibil

cerut pentru a obine puterea maxim.

n general efectul global al vitezei este s creasc emisiile poluante, ns datorit

turbulenei generate n spatele autovehiculului poluanii sunt dispersai rapid n

atmosfer evitndu-se concentrarea lor local

Funcionarea la altitudine

Funcionarea autovehiculelor cu motoare cu aspiraie natural la altitudini mari,

determin o scdere a masei de aer care ajunge n cilindrii motorului producnd o

mbogire a amestecului.

La sistemul de alimentare cu carburator corecia debitului de combustibil n funcie de

altitudine se realizeaz printr-un dispozitiv de corecie a supapei cu ajutorul unui

dispozitiv bazat pe o capsul aneroid.

La sistemele de alimentare cu injecie de benzin corecia debitului de combustibil n

funcie de altitudine se realizeaz cu ajutorul sondei care realizeaz mbogirea

amestecului.

Efectele altitudinii sunt mai puin resimite la motoarele supraalimentate.

Cursul 7

1. Utilizarea distribuiei variabile pentru reducerea activ a emisiilor poluante.

Schimbul de gaze

Procesul de schimb al gazelor influeneaz procesele din cilindrii motorului ceea ce

afecteaz parametrii energetici i procesele de formare a poluanilor att la motoarele

cu aspiraie natural ct i la motoarele supraalimentate.

mbuntirea umplerii cilindrilor se poate realiza prin urmtoarele tehnologii:

utilizarea unor colectoare de admisie care s genereze supraalimentarea sonic;

utilizarea mai multor supape pe cilindru;

utilizarea distribuiei variabile.

Pentru mbuntirea procesului de formare a amestecului se poate intensifica

turbionarea acestuia prin amplasarea pe peretele canalului de admisie a unei clapete

comandate n raport cu parametrii de funcionare ai motorului.

Distribuia variabil a gazelor se poate realiza utiliznd diferite soluii tehnice cum ar

fi:

sisteme de acionare mecanice;

sisteme de acionare hidraulice;

sisteme electromagnetice.

Pentru a realiza distribuia variabil s-au dezvoltat o multitudine de sisteme de acionare

mecanice cum ar fi:

cam cu profil variabil spaial longitudinal i cu arbore cu came deplasabil longitudinal

n raport cu axa motorului;

utilizarea unor came cu profil variabil radial;

utilizarea unor dispozitive prin care camele i modific poziia unghiular mpreun

cu arborele fa de poziia arborelui cotit;

sisteme care utilizeaz dou came.

Sistemele de distribuie variabil cu comand hidraulic sunt asociate cu tachetul

hidraulic.

Dezvoltarea unor sisteme electromagnetice de distribuie variabil permite controlul

distribuiei gazelor prin intermediul unei uniti electronice de control n funcie de

parametrii funcionali ai motorului.

2. Injecia direct de benzin pentru reducerea activ a emisiilor poluante.

Injecia direct de benzin

n ultima vreme, datorit restriciilor din ce n ce mai severe n domeniul polurii

impuse motoarelor cu ardere intern, injecia direct se preconizeaz a fi soluia de

formarea a amestecului spre care se for ndrepta toi constructorii de motoare cu

aprindere prin scnteie.

Cu toate c ideea injectrii combustibilului la motoarele cu aprindere prin scnteie

direct n cilindrul motorului este veche, doar recent ea a fost introdus la producia de

serie a motoarelor de autoturisme. Introducerea acesteia la motoarele moderne a fost

posibil datorit progreselor n domeniul electronicii, al controlului computerizat al

motorului.

Motoare cu injecie direct de benzin au fost construite nc din primii ani ai motorului

cu ardere intern. Primele aplicaii au fost n domeniul militar, la motoarele pentru

avioanele de lupt germane. Mai trziu, injecia direct a fost aplicat la motoarele

pentru autoturismele de nalt performan.

Avantaje:

Coeficientul de exces de aer global poate fi substanial supraunitar permind obinerea

unei bune economii;

Arderea se realizeaz n condiii ce defavorizeaz formarea NOx;

Cantitile de monoxid de carbon i hidrocarburi produse la nceputul procesului de

ardere pot fi oxidate complet n interiorul camerei de ardere;

Amestecul ce ptrunde n interstiii este foarte srac sau chiar nu conine deloc benzin

diminundu-se cantitatea de hidrocarburi formate pe aceast cale;

Controlul sarcinii motorului poate fi efectuat, cel puin parial, prin varierea mbogirii

amestecului i nu prin obturarea admisiei, minimizndu-se pierderile prin pompare;

Amestecul care arde la sfrit este foarte srac i de aceea este mult mai puin

susceptibil la detonaie. Se pot utiliza rapoarte de comprimare mai mari.

Consumul de combustibil

Cel mai important obiectiv n realizarea motoarelor cu injecie direct este

economicitatea. Potenialul teoretic al injeciei directe este clar demonstrat, cu scderi

ale consumului de combustibil cu 20% la sarcini pariale i de pn la 35% la mersul n

gol ncet. Injecia de amestec aer-combustibil poate realiza un consum de combustibil

cu aproximativ 4% mai sczut fa de injecia simpl de benzin

La sarcin plin, cnd amestecul format este omogen, motorul cu injecie direct se

comport aproximativ identic cu cel cu injecie indirect.

Explicaia consumului mai sczut al injeciei directe de amestec rezult din mult

mai buna vaporizare, care prin durata ei redus n timp permite o ardere mai complet,

deci un randament superior al arderii.

Emisiile motoarelor cu injecie direct de benzin

Situaia emisiilor pentru aceste motoare este puternic afectat de regimul de ardere

complet diferit fa de motorul cu injecie indirect i amestec omogen

La funcionarea la mersul n gol ncet, motorul cu injecie direct are un nivel de emisii

de HC cu 50% mai redus datorit evitrii udrii pereilor, a ptrunderii combustibilului

n interstiii i vitezei mari de ardere

Emisiile de NOx ale motoarele cu injecie direct, att n cazul injeciei de benzin ct

i de emulsie benzin-aer, sunt semnificativ mai mari fa de motoarele cu injecie

indirect la mersul n gol ncet datorit amestecului local stoichiometric, care determin

viteze mari de degajare a cldurii. La sarcini pariale avem o reducere a NOx de

aproximativ 50 % fr recircularea gazelor de evacuare i de pn la 90% cu recirculare.

Cursul 8

1. Optimizarea procesului de schimb al gazelor n vederea reducerii active a emisiilor

poluante.

Procesul de schimb al gazelor

Procesul de schimb al gazelor la motorul cu aprindere prin comprimare poate influena

decisiv procesele ce se desfoar n cilindrii motorului (formarea amestecului i

arderea).

Canalizaia de admisie determin la nivelul macroscrilor ncrcturii proaspete

intensitatea micrilor tangeniale (de vrtej - swirl) care va influena nivelul energetic

al procesului de formare a amestecului aer-combustibil.

Cerinele de funcionare optime a motorului impun amplificarea micrii de vrtej ale

ncrcturii proaspete la turaii reduse ceea ce implic utilizarea unui canal de admisie

elicoidal.

Creterea intensitii micrii de vrtej prin utilizarea canalului de admisie elicoidal

determin mrirea pierderilor gazodinamice i micorarea coeficientului de umplere al

motorului, n plus, la creterea turaiei motorului crete i coeficientul de vrtej ceea ce

poate afecta negativ procesul de formare a amestecului (prin suprapunerea jeturilor de

combustibil).

Asigurarea unui raport de vrtej optim n funcie de regimul funcional al motorului se

poate realiza prin utilizarea a dou supape de admisie pe cilindru. Una din supape este

alimentat printr-un canal de admisie tangenial iar cealalt printr-un canal de admisie

elicoidal.

Modificarea cifrei de vrtej se poate realiza fie prin controlul seciunii de intrare a

canalului de admisie elicoidal fie prin controlul seciunii canalului tangenial.

Prezena clapetei de control pe traiectul canalelor de admisie determin scderea

coeficientului de umplere al motorului.

2. Optimizarea camerei de ardere n vederea reducerii active a emisiilor poluante.

Camera de ardere

La motoarele Diesel cu injecie direct s-au utilizat dou tipuri de camer divizat:

antecamer i camera de turbulen (de vrtej). Cu toate c motoarele Diesel cu camer

divizat sunt mai puin sensibile la imperfeciunile procesului de formare a amestecului,

exist numeroase limite ale acestui tip de motor care au condus la perfecionarea

motorului Diesel cu camer unitar. Aceste limite se refer n primul rnd la:

pierderi mari de cldur prin pereii camerei de ardere ceea ce impune utilizarea unor

rapoarte mari de comprimare;

utilizarea unor coeficieni de exces de aer inferiori motorului cu camer unitar

(consum de combustibil i emisii de CO2 ridicate);

posibiliti reduse de optimizare a proceselor din motor prin utilizarea noilor dezvoltri

tehnologice.

Motorului cu injecie direct, datorit economicitii ridicate i-au fost aduse

mbuntiri constructive care s rspund normelor de poluare.

Forma camerei de ardere la motorul Diesel cu injecie direct difer de la firm la firm

i n cadrul aceleiai firme de la un tip de motor la altul n funcie de caracteristicile

constructive i de exploatare.

Camerele de ardere ntlnite la motoarele Diesel cu injecie direct sunt: sferice,

cilindrice, ptrate, n form de "".

Gradul de amplificare al micrilor ncrcturii proaspete la sfritul cursei de

comprimare depinde de: gradul de deschidere al camerei de ardere definit prin raportul

dintre diametrul de intrare al camerei de ardere i alezajul cilindrului, forma i nlimea

deschiderii camerei de ardere, adncimea camerei de ardere, forma camerei de ardere,

existena renurilor de turbulen.

3. Optimizarea injeciei combustibilului n vederea reducerii active a emisiilor poluante.

Injecia combustibilului

Un element cheie al motorului Diesel din punct de vedere energetic i ecologic este

echipamentul de injecie.

n mod normal un sistem clasic de injecie a combustibilului cuprinde o pomp de nalt

presiune (cu elemeni n linie sau cu distribuitor rotativ) i un injector care realizeaz

pulverizarea combustibilului n camera de ardere.

Echipamentul de injecie prin caracteristicile sale constructive determin parametrii de

calitate ai jetului de combustibil i parametrii temporali de desfurare ai acestuia.

La sistemele clasice de injecie se poate corecta caracteristica de injecie prin

intermediul unor dispozitive mecanice, hidraulice sau pneumatice. Corecia se

realizeaz dup legi simple.

Dezvoltarea motoarelor Diesel de turaie ridicat a scos n eviden faptul ca

echipamentele de injecie clasice nu mai fac fa cerinelor de formare optim a

amestecului aer-combustibil pentru fiecare regim de funcionare al motorului, att din

punct de vedere energetic ct i din punctul de vedere al emisiilor poluante

O alt msur constructiv care a dus la diminuarea emisiilor de zgomot datorate arderii

i a emisiilor poluante a constituit-o injectorul cu dou arcuri la care injecia

combustibilului se desfoar n dou faze. Prima faz a injeciei (injecia pilot) ncepe

prin nvingerea rezistenei primului arc cu fora corespunztoare presiunii de injecie de

16 pn la 18 MPa i o ridicare a acului de 0,02 pn la 0,06 mm.

Sistemele de control electronic ale pompelor de injecie au urmtoarele funcii de

reglare:

corectarea dozei de combustibil funcie de caracteristica de sarcin i turaie a

motorului;

asigur o caracteristic de debit de injecie corectat n funcie de temperatura

lichidului de rcire;

asigur valori ale debitului pe ciclu i moment de nceput al injeciei precis stabilite;

regleaz debitul regimului de mers n gol independent de ncrcare;

regleaz avansul injeciei;

regleaz viteza de deplasare a autovehiculului;

regleaz debitul gazelor recirculate;

regleaz debitul de combustibil funcie de presiunea de supraalimentare;

corecteaz debitul de combustibil funcie de altitudine;

regleaz comportamentul dinamic al motorului;

asigur comanda electronic a echipamentului de injecie (pedal de acceleraie

electronic);