injector cal cul

UNIVERSITATEA TEHNIC DIN CLUJ-NAPOCA

FACULTATEA MECANIC

DEPARTAMENTUL AUTOVEHICULE RUTIERE

DISCIPLINA CONSTRUCIA I CALCULUL M.A.I

Proiect Construcia i Calculul ale

Motoarelor cu Ardere Intern

Student: Nagy Csongor ndrumtor: As. Dr. Ing Doru Bldean

Specializarea: AR Grupa: 2443/2

Anul IV 2014-2015

Proiect Calculul i Construcia MAI

2

Tema proiectului:

S se calculeze i s se proiecteze un injector pornind de la caracterisicile

constructive ale motorului automobilului. n vederea proiectrii injectorului se va

ine cont de datele prezentate n fi tehnic a autovehiculului, printre care:

-puterea maxim a motorului

-cuplul maxim dezvoltat de motor

-raportul de comprimare

Structura general a proiectului:

-memoriu tehnic

-memoriu justificativ de calcul

-bibliografie

-parte grafic:

-dou desene de execuie

-un desen de ansamblu


3

Caro

seri

e Tip caroserie L

Nr. Usi 4

Nr. Locuri 5

Moto

r si

tra

nsm

isie

Motor/nr. Cilindri R4

Amplasament motor FI

Cilindree (cmc) 1896

Alezaj x cursa (mm) 79.5 x 95.5

Raport de compresie 19

Supape/cilindru 2

Tipul sistemului de distributie ohc

Alimentare D

Putere maxima (CP (kw)/rpm) 115(85)/4000

Cuplu maxim (Nm/rpm) 285/1900

Tractiune serie Fa

Cutie manuala, trepte 5

Tre

n d

e

rula

re

Punte fata DQL, FB, QS

Punte spate ML, SF, QS

Frane fata/spate Si/S

Pneuri 205/55 R 16 V

Dim

ensi

un

i si

mase

Ampatament (mm) 2648

Ecartament fata/spate (mm) 1522/1522

Dimensiuni lungime x latime x inaltime (mm) 4586 x 1772 x 1427

Masa proprie (kg) 1390

Masa totala (kg) 1940

Volum portbagaj minim/maxim (l) 460

Masa remorcabila (kg) 1500

Rezervor (l) 70

Per

form

an

te Acceleratie 0-100 km/h (s) 11,2

Viteza maxima (km/h) 201

Consumul mediu (l/100 km) 5,6

Tip combustibil D


4

Sistemul de alimentare cu combustibil Sistemul de alimentare cu combustibil are rolul de a asigura introducerea

combustibilului sau a amestecului carburant n cilindri, n proporie determinat i n

momentul necesar.

Printre cerinele care se impun sistemului de alimentare se amintesc:

-asigurarea cantiti necesare de combustibil i aer la toate regimurile de

funcionare ale motorului

-asigurarea pornirii rapide a motorului

-funcionarea sigur i silenioas cu consum de combustibil cat mai redus

Sistemele de alimentare se difereniaz constructiv i funcional n funcie de tipul motorului

i n funcie de modul de formare a amestecului carburant.

Toate sistemele de alimentare au cteva elemente comune i anume: rezervorul de

combustibil, pompa de alimentare, filtre.

Rezervorul de combustibil servete la pstrarea i depozitarea combustibilului necesar

funcionrii motorului pentru un parcurs mediu cuprins ntre 400-600 km. El conine i un

traductor pentru msurarea nivelului combustibilului i un filtru-sit.

Pompa de alimentare absoarbe combustibilul din rezervor i l deplaseaz la carburator sau la

pompa de injecie. Necesitatea nvingerii rezistenei filtrelor, precum i a asigurrii

alimentrii uniforme, fac ca valoarea presiunii de refulare a pompelor de alimentare s se

ridice la 0,1...0,3 daN/2 la MAS(n acest caz filtrele fiind simple opun o rezisten

gazodinamic mic) i la 1...5 daN/2 la MAC (ntruct aparatura de injecie impune

existena unor filtre fine, care au o mare rezisten gazodinamic) iar debitul refulat s fie de

3...5 ori mai mare dect consumul orar de combustibil al motorului i de 6...8 ori la MAC.

Pompele de alimentare pot fi:- cu membran

- cu piston

-cu palete

- cu roi dinate.


5

Sistemul de alimentare al MAC Alimentarea cu combustibil a motoarelor cu aprindere prin comprimare se realizeaz pe

principiul injeciei.

Sistemul de alimentare cu combustibil al MAC se compune din dou pri (fig. 1)

-sistemul de nalt presiune sau sistemul de injecie,prin care combustibilul circul la

presiuni de sute de atmosfere

-sistemul de joas presiune, prin care combustibilul circul la presiuni de cteva

atmosfere

Sistemul de injecie este alctuit din pompa de injecie 3, injectoarele 9 i donductele de

legtur (dintre pompa de injecie i injector)8, numite conducte de nalt presiune, acest

sistem trebuind s ndeplineasc urmtoarele funciuni:

-realizarea unei presiuni de injecie ridicate(de ordinul sutelor de daN/2), necesar[

pulverizrii fine a combustibilului n camera de ardere

-pulverizarea ct mai fin a combustibilului i distribuirea acestuia n camera de

ardere n conformitate cu cerinele formrii amestecului

-dozarea cantitii de combustibil injectat pe ciclu, n concordan cu regimul de

funcionare al motorului (doza de ciclu fiind cuprins ntre 25...200 3)

-asigurarea aceleai doze de combustibil pentru toi cilindri motorului

-declanarea injeciei la un moment optim pe ciclu (asigurarea avansului la injecie),

limitarea duratei injeciei i injectarea dup lege impus.

Funciile de dozare i refulare a combustibilului la presiuni ridicate sunt ndeplinite de

pompa de injecie, funciile de pulverizare i distribuie a combustibilului sunt ndeplinite de

injector.

Sistemul de joas presiune are rolul de a asigura alimentarea continu cu combustibil

filtrat a sistemului de injecie n timpul funcionrii motorului i este alctuit din rezervorul 1,

pompa de alimentare cu combustibil 5, filtrul de combustibil 2 i conductele de joas

presiune 6.


6

Pompa de alimentare este de tip independent fiind antrenat de arborele de distribuie sau are

corpul comun pompa de injecie, fiind antrenat de arborele de distribuie sau are corpul

comun cu pompa de injecie, fiind antrenat de arborele cu came al pompei de injecie.Ea

deplaseaz combustibilul de la rezervor la pompa de injecie la o presiune de 1...5 daN/2

(presiune necesar pentru nvingerea rezistenei hidraulice a filtrelor).Pentru filtrarea

combustibilului se utilizeaz de obicei doua filtre: unul ce asigura filtrarea brut i unul ce

asigura filtrarea fin. Filtrul fin este prevzut cu o supap de siguran ce menine n sistem o

presiune constant i protejeaz filtrul de suprapresiune. Conductele de joas presiune asigur

legatura ntre rezervor, pompa de alimentare, filtre i pompa de injecie. Conductele 7 sunt

conducte de retur i deplaseaz napoi n rezervor combustibilul n exces de la pompa de

injecie respectiv filtru (deoarece pompa de alimentare asigur un debit de cateva ori mai

mare dect consumul orar de combustibil al motorului) i scprile de combustibil din

injectoare. n timpuI funcionrii, n sistemui de joas presiune se formeaz bule de aer, de

gaz,de vapori de combustibil care perturb sau ntrerup alimentarea de combustibil. Din

aceast cauz, sistemul este prevzut cu o pomp de amorsare 4, ce permite eliminarea

aerului din system i alimentarea acestuia cu motorin, i cu dopuri de golire

.


7

Injectoarele au rolul de a introduce, pulveriza i distribui uniform combustibilul n

camera de ardere a motorului. Ele se mpart n doua clase:

-injectoare deschise

-injectoare nchise.

Injectorul este nchis sau deschis dup cum orificiul de pulverizare este sau nu

controlat de un ac sau o supap. Motoarele cu aprindere prin comprimare de automobile

utilizeaz injectorul de tip nchis cu ac. Dup modul n care se comand deschiderea acului,

injectoarele se impart n trei grupe:-cu comand hidraulic

-cu comand electric

-cu comand mecanic

Fig.2 Injector nchis cu comand hidraulic

Injectorul prezentat n figura 2 este de tip Bosch i reprezinrt o soluie clasic de injector cu

comand hidraulic.

Injectorul este constituit din corpul 14, la care se fixeaza prin intermediul piuliei 6

pulverizatorul 7 (prevzut cu orificiile 5). n corpul pulverizatorului este introdus acul 4,

meninut pe scaunul sau din pulverizator de arcul elicoidal13 prin intermediul tijei 8.


8

Tensiunea arcului se regleaz prin intermediul urubului de reglare 9, care se fixeaz cu

contrapiulia 10. La partea superioar a corpului este montat capacul12 cu racordul11. Filtrul

2, montat prin presare n racordul de alimentare 1, reine impuritile mecanice. Canalul 3,

practicat n corpul injectorului,servete pentru deplasarea combustibilului de la conducta de

nalta presiune n camera de presiune CP a pulverizatorului. Ridicarea acului de pe sediul su

are loc sub aciunea forei dezvoltate de presiunea combustibilului din camera CP asupra

gulerului G al acului (guler realizat prin prelucrarea acului cu dou diametre diferite).

Sistemul de injecie la Audi A4 Sistemul de injecie al autovehiculului Audi A4 este unul de sistem de injecie cu ramp

comun (CR Common Rail)

Un inconvenient al sistemelor de injecie cu pomp cu elemente n linie sau cu pomp cu

distribuitor rotativ este dat de dependena presiunii de turaia i sarcina motorului. Din acest

motiv este destul de dificil s se optimizeze combustia pentru fiecare punct de funcionare al

motorului.

Sistemele de injecie cu ramp comun nltur acest inconvenient datorit faptului c

pompa de nalt presiune ridic presiunea i o stocheaz ntr-un acumulator numit ramp

comun. Injectoarele nu mai sunt conectate direct la pomp ci sunt alimentate la ramp.

Principalul avantaj al sistemelor de injecie cu ramp comun const n independena

presiunii combustibilului fa de punctul de funcionare al motorului (turaie i sarcin).

Aceast independen confer posibilitatea optimizrii injeciei pentru creterea performaelor

dinamice i de consum ale motorului. De asemenea este posibil divizarea injeciei de

combustibil n mai multe faze: pre-injecie, injecie principal i post-injecie.

ntr-un sistem de injecie cu ramp comun ridicare presiunii combustibilului i injecia

propriu-zis sunt complet independente. Cantitatea de combustibil injectat este definit de

conductorul auto, prin poziia pedalei de acceleraie, iar nceputul injecie i durata injeciei

este controlat de calculatorul motorului. Toate sistemele de injecie cu ramp comun sunt

controlate electronic i conin urmtoarele elemente:

o calculator de injecie (ECU Engine Control Unit)

o senzor turaie motor

o senzor poziie arbore cu came

o senzor poziie pedal de acceleraie

o senzor presiune de supraalimentare

o senzor presiune ramp

o senzor temperatur motor

o senzor debit masic de aer (debitmetru)


9

Viteza de rotaie a motorului este determinat cu ajutorul senzorului de turaie iar ordinea

injecie (de exemplu 1-3-4-2 pentru un motor cu patru cilindrii) prin intermediul senzorului

de poziie al arborelui cu came. Tensiunea electric generat de poteniometrul senzorului de

poziie al pedalei de acceleraie informeaz calculatorul de injecie asupra cererii de cuplu pe

care o face conductorul auto. Masa de aer msurat este utilizat pentru calculul cantitii de

combustibil ce trebuie injectat n motor astfel nct arderea s fie ct mai complet i cu

emisii minime de substane poluante. Temperatura motorului este utilizat pentru a corecta

debutul injeciei i cantitate de combustibil injectat.

Astfel, cu ajutorul informaiilor citite de la senzori, calculatorul de injecie controleaz

momentul deschiderii i nchiderii injectoarelor precum i durata injeciei.

n figura de mai jos este prezentat un sistem de injecie cu ramp comun Bosch, utilizat

pentru un motor diesel cu patru cilindrii.

Fig.3 Sistem de injecie diesel cu ramp comun Bosch

Componentele sistemului de injecie Bosch:

1. debitmetru de aer

2. calculator injecie

3. pomp de nalt presiune

4. ramp comun (acumulator de nalt presiune)

5. injectoare


10

6. senzor turaie motor

7. senzor temperatur motor

8. filtru motorin

9. senzor poziie pedal de acceleraie

Rampa comun

Principalele funcii ale rampei comune (acumulatorul de presiune) sunt cele de acumulare

de combustibil la presiune nalt precum i distribuia acestuia la injectoare. De asemenea

rampa mai are rolul de filtru ale oscilaiilor de presiune produse pomp la ncrcare i

injectoare la descrcare.

Fig. 4 Ramp comun i injectoare

Rampa (1) este prevzut de asemenea cu un senzor de presiune (3) care informeaz

calculatorul de injecie nivelul presiunii pentru injectoare (6). Controlul presiunii din ramp

se face cu ajutorul unui electro-supape care are rol de regulator de presiune (2). Electro-

supapa este comandat de ctre calculatorul de injecie iar cnd se deschide refuleaz

combustibilul prin intermediul racordului (4). Alimentarea rampei cu combustibil sub

presiune se face prin racordul (5) care este conectat la pompa de nalt presiune.


11

Memoriu Justificativ de calcul

Viteza de pulverizare se calculeaz cu relaia:

= 2g pinj pcil

; (m/s);

Unde:

coeficientul de debit al orificiului de pulverizare;

= 0,65....0,7

g acceleraia gravitaional

pinj presiunea de deschidere a injectorului (daN/m2)

pcil presiunea n cilindrul motorului (daN/m2)

greutatea specific a motorinei (daN/m3)

Considerm valorile:

= 0,68

= x g = 0,835 x 9,81 = 819,1 kg/m3

pinj = 2000 x 102 (daN/m2)

pcil = 110 x 102 (daN.m2)

Obinem astfel viteza de pulverizare:

= 29.8 2000110 104

819.1

0,68

= 207,36 m/s

Seciunea de curgere a injectorului (diametrul orificiului) se calculeaz cu relaia:

= 8,8 102

(mm)

n care:

n turaia nominal a motorului;

n = 4000 rot/min

Qn doza de motorin ntr-un ciclu la regimul nominal de funcionare;


12

z numrul orificiilor de pulverizare;

z = 6;

Doza de motorin ntr-un ciclu nominal de funcionare se determin din caracteristica

motorului luat n studiu pornind de la relaia:

= 1000

60 (mm

3/cursa)

n care:

Pen puterea motorului Pen = 85 kw

Ce consumul de combustibil Ce = 265 g/kWh

i numrul de cilindri ai motorului i = 4

np turaia motorului np = 4000 rot/min

densitatea motorinei = 0,835 kg/dm3

=852651000

440000,83560 = 28,100 mm

3/cursa

Seciunea de curgere a injectorului devine:

0 = 8,8 102

4000 28,100

0,68645,5207,36(mm)

d0 = 1,503 mm

Debitul de motorin se calculeaz cu relaia:

= =0

2

4= (m

3/s)

nlocuind valorile calculate mai sus, obinem:

=4 1,503103

2207,360,68

4= 3,18 105 m3/s

Debitul maxim se calculeaz cu relaia:

= (kg/s)

= 3,18 105 835 = 0,026 /

Calculul solenoidului injectorului electromagnetic

Solenoidul montat n corpul injectorului are rolul de a realiza deschiderea orificiului de

comand, semnal sub forma unei tensiuni, precis delimitat n timp, fora electromagnetic

creat va trage miezul n care este montat acul injectorului.


13

Se produce ridicarea acului de pe sediul din pulverizator i totodat, injectarea

motorinei.Durata injeciei este aceeai cu durata semnalului electric de activare a

solenoidului. Procesul de injecie se ncheie n momentul n care acul a ajuns s nving fora

elastic a arcului intern al injectorului.

Constanta electromagnetului se determin cu relaia:

=

=

150

0,15103= 81650

Inducia magnetic ntre fier, B0 se determin din diagrame:

B0= 0,93/ T; B0=1,9

Raza r1 se determin cu relaia:

1 = 20

02 =

24107150

0,932= 6 = 0,006

Solenaia necesar se obine din relaia:

=0

0,7=

0,930,15103

0,74107= 158(amper) IN = 158 A

Lungimea miezului magnetic se obine astfel:

= 5 2

22

3 = 11,7 mm

n care:

De - durata relativ; De= 0,1 s

f factor de bobinaj total; f = 0,45

coeficientul de transmisie a cldurii = 11,8W/m2 0C

rezistivitatea electric; = 2,13 10-8

Raza se determin cu raportul:

1

21= 3 2 =

1

3+ 1 r2 = 9 mm = 0,009 m

Diametrul conductorului de bobinaj rezult din relaia:

= 4 1+2

=

42,13108 6+9 158

= 0,00016


14

Numrul de spire ale bobinei se poate afla cu ajutorul formulei:

=4

2=

40,45310311,7103

0,62106= 1634

Rezistena bobinei se determin cu relaia:

=

2 = 3

Curentul care trece prin bobin se poate determina cu legea lui Ohm:

Calculul arcului injectorului

Indicele arcului se calculeaz cu relaia: =

;

Diametrul de nfurare Dm i diametrul spirei se alege constructiv:

Dm= 5,8mm

d = 1,7mm;

Indicele arcului este egal: i = 3,41;

Sarcina maxim se calculeaz cu relaia:

=

8

3

Unde:

k coeficient de corecie;

- rezistena admisibil;

Fn = 93,3N

Sgeata maxim este:

= 8

3

4

Unde:

n numrul de spire active n=3

G modul de elasticitate transversal G=80000 N/m

=1,57 mm

I = U/R I= 4 A


15

Efortul unitar maxim se determin astfel:

=8

3

= 539,7


16

De= 7,5 mm

Unghiul de nclinare se detrmin cu formula:

tg0 =

0 =

= 6,60

Lungimea semifabricatului se determin cu relaia:

=

cos 0

ls = 60,1 mm;

Arcul injectorului electromagnetic trebuie s dezvolte fora necesar pentru a asigura

nchiderea duzei din corpul pulverizatorului n condiiile n care presiunea combustibilului

este constant.

Fora se calculeaz cu relaia:

F = ps (daN)

Unde:

F - fora care echilibreaz fora arcului

p presiunea fluidului

p = 2 daN/cm2

s suprafaa pe care se execut presiunea (cm2)

Suprafaa pe care se exercit presiunea este un trunchi de con.

Aceast suprafa se determin cu relaia:

= +

2 (mm

2)

Unde:

B lungimea bazei mari; B = 2R;

R raza bazei mari; R = 2,2 mm;

b lungimea bazei mici; b = 2r;

r raza bazei mici; r = 1,2 mm;


17

h nlimea h = 1,2 m

s = 16 mm2.


18

http://www.e-automobile.ro/categorie-motor/19-diesel/25-motor-diesel-injectie-directa.html

injector cal cul

Documents