Sisteme de alimentare cu combustibil la MAI

Sisteme de alimentare cu combustibil la MAI

Sistemul de alimentare al MAS prin carburatie.

Instalatia de alimentare cu combustibil a MAS prin carburatie se compune din:

- rezervorul de combustibil realizat astfel incat sa nu piarda vapori de combustibil in conditiile pastrarii in interior a unei presiuni apropiate de presiunea atmosferica;

- conductele de alimentare;

- pompa de combustibil, capabila sa asigure debite de alimentare mai mari decat cel mai mare debit pe care il poate consuma motorul;

- carburatorul, ca dizpozitiv care asigura formarea unui amestec de aer si vapori de benzina. Amestecul realizat trebuie sa aiba coeficientul de dozaj corespunzator regimului de functionare al motorului.

Carburatorul se compune din:

- carburatorul elementar;

- o serie de dispozitive de corectie care asigura functionarea optima a motorului la fiecare regim de lucru.

Carburatorul elementar. Carburatorul elementar are elementele prezentate in figura 6.6. Combustibilul venit de la pompa de alimentare este stocat in camera de nivel constant (cnc). Mentinerea nivelului constant este importanta pentru a se realiza o diferenta "h" constanta. Pentru mentinerea nivelului constant se utilizeaza un plutitor usor, etans, articulat printr-o parghie pe peretele interior al cnc.

Figura 6.6. Carburatorul elementar

Pe parghie se sprijina un ac special conceput, plasat cu conicitatea in sus. Varful conului obtureaza canalul de acces al combustibilului in cnc. Accesul sau oprirea accesului combustibilului in camera de nivel constant depinde de pozitia plutitorului care, la randul sau, depinde de nivelul combustibilului. In timp ce combustibilul din cnc este consumat, un debit comlementar este admis prin supapa controlata de ac. In acest mod se pastreaza un nivel cvasiconstant al combustibilului.

De remarcat faptul ca in cnc presiunea la suprafata combustibilului este egala cu presiunea atmosferica.

Difuzorul este un ajutaj convergent - divergent prin care circula debitul de aer. Admisia aerului din mediu exterior in cilindri are loc, la deschiderea supapelor de admisie, datorita diferentelor de presiune ce apar la crearea de volume variabile. In deplasarea de la PMI la PME a pistonului, pe cursa de admisie, volumul camerei cilindrului creste. Tendintei de scadere a presiune din camera cilindrului mediul exterior ii raspunde prin impingerea unei mase de aer, prin sistemul de admisie, cu o viteza ce depinde de caderea de presiune data de rezistentele gazodinamice intalnite.

Difuzorul are rolul de a creste viteza aerului proaspat in sectiunea sa minima la valori de 80.130 m/s. In figura 6.7 se observa cum se modifica viteza w a fluidului motor pe lungimea difuzorului. Valoarea vitezei w₀ depinde de rezistenta gazodinamica realizata de obturatorul situat sub difuzor, rezistenta care depinde de unghiul de rotire al obturatorului in jurul axei sale (obturatorul se leaga direct de maneta sau pedala de acceleratie a motorului, organ care comanda turatia motorului). Conform ecuatiei lui Bernoulli, in lungul unei vine de fluid suma presiunilor dinamica, statica si de pozitie este o constanta. In aer, pe diferente de nivel mici, ultima componenta se poate neglja. Ca urmare, prin crestere vitezei aerului in sectiunea minima a difuzorului, creste presiunea dinamica si scade componenta statica a presiunii. Apare astfel o difernta de presiune importanta (1100.1700 mm H₂0) fata de presiunea atmosferica din cnc.

Figura 6.7. Difuzorul.

Aceasta diferenta este utilizata pentru dplasa un debit de combustibil din cnc in zona de diametru minim a difuzorului.

La multe carburatoare pentru a mari si mai mult difenta de presiune descrisa se utilizeaza mai multe difuzoare concentrice.

Obturatorul este de regula realizat sub forma unei clapete care se poate roti in jurul axei sale intre doua pozitii extreme:

deschis la maxim, pozitie verticala in figua 6.6, situatie ce corespunde turatiei maxime;

pozitie minima, permitand trcerea unui debit minim de fluid motor proaspat, situatie ce corespunde mersului in gol.

Jiclorul este un element fix, realizat sub forma unui orificiu calibrat, de lungime data, care permite trecerea unui debit precis de fluid vascos la o cadere de presiune data.

Corelarea functionarii carburatorului cu cerintele functionari MAS. Motoarele care echipeaza autovehiculele si utilajele functioneaza in urmatoarele regimuri:

pornire (la rece sau la cald);

mers in gol si sarcini mici;

sarcini intermediare (mijlocii) ca regimuri principale de lucru;

sarcini mari , de putere;

- tranzitorii :incalzirea, repriza (cresterea lenta a turatiei), accelerarea, decelerarea (modificrea rapida a turatiei) si maersul in gol fortat. In figura 6.8 sun prezentate grafic regimurile de functionare ale MAI.

Figura 6.8. Regimurile de functionare ale MAI.

Carburatorul trebuie sa livreze fluid motor proaspat la dozajele si debitele corespunzatoare fiecarui regim de functionare.

Din datele teoretice si experimentale a rezultal un coeficient de debit al carburatorului elementar, , care are o lege de variatie descrisa grafic in figura 6.9.

Figura 6.9.

Cu sa descris legea de variatie a coeficientului de debit pe care ar fi optim sa o produca carburatorul real.

Se constata astfel ca, din punctul de vedere al coeficientilor de debit realizati, carburatorul elementar nu satisface cerintele. De aceea caracteristica carburatorului elementar se modifica prin adaugarea unor dispoditive de corectie.

In figura 6.10 este prezentata scheme de principiu a unui carburator dotat cu dispozitive de corectie.

Dispozitive de corectie a caracteristicii carburatorului elementar.

Dispozitivul (principal) pentru regimul sarcinilor mijlocii. Prezenta acestui dispozitiv se datoreaza modului neechilibrat de crestere a debitului de combustibil in raport de cresterea debitului de aer necesar arderii acestuia. Debitul de combustibil creste mai repede decat debitul de aer necesar arderii, rezultand un amestec prea bogat, la un regim la care ar trebui sa fie subunitar.

Pentru franarea tendintei de crestere debitului de combustibil se dispune langa cnc un tub 13 (figura 6.10). La ponire nivelul in cnc si tub are acelasi nivel si se poate asigura, cu dispozitivele corespunzatore, un amestec bogat. Dupa pornire, nivelul combustibilului in tub este cu atat mai mic cu cat turatia creste. Ca urmare difernta de nivel "h" creste iar debitul de combustibil creste mai incet, proportional cu cerintele unei functionari corecte.

Figura 6.10. Schema de principiu a unui carburator dotat cu dispozitive de corectie.

Trimiterea directa a benzinei in difuzorul carburatorului are dezavantajul unei greoaie evaporari ulterioare. De aceea se prefera trimitera unei emulsii (o spuma) de benzina si aer, mult mai usor de pulverizat de vana de aer care trece prin difuzor.

In figura 10.11 sunt prezenatate doua asemenea dispozitive.

Figura 6.11. Dispozitive de emulsionare pentru sarcini mijlocii. Componenta:

a) 1 - tub exterior;

2 - tub de emulsionare;

3- tub de garda.;

b) 1 - jiclor de aer;

2 - tub de emulsionare

3 - tub de garda.

Dispozitivul pentru mers in gol si sarcini mici. Este format din:

jiclorul de combustibil pentru mers in gol (20), alimentat din dispozitivul principal;

jiclorul de aer pentru mers in gol (22);

1.3 orificii (15) din care unul controlat ca sectiune de surubul prevazut cu varf conic (14).

La mersul in gol obturatorul este inchide aproape complet trecerea fluidului motor. Turatia motorului este de 600.800 rot/min , puterea dezvoltata fiind 3..6% din cea nominala. Aceste elemente fac ca viteza fluidului motor sa scada atat de mult incat cadrea de presiune produsa de difuzor sa nu mai fie suficienta pentru realizarea debitului de combustibil prin dispozitivul principal. De aceea, pentru alimentarea cu combustibil, in aceasta situatie, se foloseste caderea de presiune mare inregistrata in dreptul si in spatele obturatorului.

Pompa de accelerare. Din punct de vedere constructiv se realizeaza in diverse moduri: cu piston, cu membrana, etc. Ea este folosita pentru a fi posibila o crestere rapida a puterii dezvoltate de MAS deoarece dispozitivul principal are o anumita inertie. Concomitent cu deschiderea brusca a obturatorului pompa de accelerare produce un debit insemnat de combustibil necesar pentru a se realiza amestecuri bogate si a creste rapid putrea si turatia motorului.

Pompa de accelerare care face parte din schema prezentata in figura 6.10 se compune din: un element fixat la exterior pe axul obturatorului 6, parghiile articulate la capete 12 si 23, tija culisanta 25 care se poate deplasa pe verticala printr-un canal practicat in corpul cnc, tija 9 fixata perpendicular pe 25, tija 8 (care se poate deplasa liber prin orificiul practicat in 9) fixata pe pistonul 7 care se deplaseaza cu joc mare in cilindrul 11, jiclorul pompei de acceleratie 19, supapa de sens 17 si cea de presiune 16. 10 este un resort de limitare a presiunii maxime produse.

Atunci cand obturatorul este rotit incet mecanismul deplaseaza incet pistonul 7 fata cilindrul 12. Supapa cu bila 17 fiind inchisa apare sub piston o mica presiune care trimite combustibilul cu viscozitate data prin jocul dintre 7 si 12. Presiunea realizat nu este suficienta pentru a deschide supapa16.

La o rotire energica a obturatorului presiunea creata sub piston este suficient de mare pentru deschiderea supapei 16 si injectarea unei portii de combustibiel in zona difuzorului (doar o parte din combustibil trece in acest caz prin joul j). La revenirea in pozitia initiala supapa 17 se deschide si permite accesul combustibilului in tubul 11) Apasarea pistonului 7 se face prin intermediul resortului 10 care "tempereza" accelerarile brutale, limitand presiunea maxima produsa.

Dispozitivul de pornit la rece. Apare in figura 6.10 fiind format din clapeta 24 si supapa 25. La pornirea motorului rece este necesar a se livra de catre carburator un amestec bogat in conditiile in care turatia este scazuta. Dispozitivul pentru mers in gol si sarcini mici este insuficient in acesta situatie si de aceea se apeleaza la asanumitul 'soc".

Se inchide trecerea aerului cu clapeta 24. Datorita deplasarii pistoanelor prin actiunea electromotorului de pornire se produce o puternica depresiune sub clapeta ceea ce face ca un debit insemnat de combustibil sa fie aspirat in zona difuzorului realizanduse astfel un amestec bogat. Dispozitivul se scoate din functiune dupa pornire.

In structura carburatoarelor pot exista o seri de alte dispozitive de corectie cum ar fi:

limitator de turatie maxima;

dispozitiv pentru sarcini mari;

corectoare altimetrice, etc.

Carburatoarele de ultima generatie sunt dotate cu senzori si elemente de executie comandate de calculatoare numerice.

2. Sistemul de alimentare al MAS prin injectie

Chiar daca este mai complex, sistemul cu injectie de benzina se utilizeaza din ce in ce mai mult, impunerea sa datorandu-se adaptrii motoarelor astfel echipate la restrictiile de mediu si depasirii unor probleme de natura tehnogica care anterior au limitat raspandirea lor. Nu sunt de neglijat scaderea pretului si cresterea fiabilitatii lor.

Principial exista doua modalitati de a realiza injectia de benzina:

direct in cilindru, caz in care pe admisie se introduce numai aer proaspat;

in exteriorul cilindrului, cu urmatoarele variante:

- intr-un singur punct, cu distribuirea amestecului astfel format prin galeriile de   admisie catre cilindri;

- in poarta fiecarei supape de admisie.

Sistem de alimentare prin injectie de benzina multipunct. In figura 6.12 este prezentat sistemul K- Jetronic.

Acest sistemul de injectie a combustibilului realizeaza urmatoarele functii principale:

- masurarea debitului de aer necesar admisiei;

- alimentarea cu combustibil;

- prepararea combustibilului.

Figura 6.12 . Elementele principale ale sistemului de injectie de tip K-Jetronic. Rezervor de combustibil; 2- Pompa electrica de alimentare; 3-Acumulator de combustibil; 4- Filtru; 5- Corector de presiune in faza de incalzire; 6- Injector; 7- Colector de admisie; 8- Injector de pornire la rece; 9- Regulator de amestec; 9a- Sectiunea de masurare a combustibilu-lui; 9b- Sistem de reglarea presiunii; 10- Debitmetrul de aer; 10a- Talerul debitmetrului; 11- Electrovalva; 12- Sonda; 13- Termocontact temporizat; 14- Sistem de aprindere; 15- Comanda aerului aditional; 16- Comutatorul clapetei de acceleratie; 17- Releu de comanda; 18- Aparat de comanda; 19- Cheie de contact; 20- Acumulator

Functionare. Pompa de combustibil 2 actionata electric, preia combustibilul din rezervorul 1 si il trimite in acumulatorul de combustibil 3. Combustibilul este fitrat prin filtrul 4 si ajunge in distribuitor- dozatorul 9. Presiunea combustibilului este pastrata riguros constanta se supapa 9b. Combustibilul adus la presiune constanta este apoi dozat cu ajutorul sistemului 9a. Din distribuitor - dozator combustibilul este trimis catre injectoarele 6 plaste in poarta supapei.

Elementele componente ale schemei sunt descrise in continuare.

Pompa electrica de alimentare cu combustibil (figura 6.13)este de tip multicelular cu role metalice. Realizeaza un debit de cateva ori mai mare decat cantitatea maxima de carburant ceruta de motor, iar surplusul este returnat fara presiune in rezervor de catre regulatorul de presiune. Presiunea realizata este de cca 0,47.0,5 MPa.

Figura 6.13 . Pompa electrica de alimentare cu combustibil multicelulara cu role

Acumulatorul de combustibil (figura 6.14) realizeaza urmatoarele functiuni:

- amortizor de zgomot al pompei de alimentare;

- intarzie stabilizarea presiunii in circuitul de alimentare la pornire, ceea ce garanteaza o pozitie neutra a pistonului de comanda;

Figura 6.14. Acumulator de combuatibil.

- pastreaza un timp presiunea in sistem, dupa oprirea motorului, asigurand o pornire usoara la cald, combustibilul fiind la dispozitia instalatiei de alimentare prin orificiul calibrat, la o presiune de cca. 0,47 MPa.;

- intarzie stabilizarea presiunii in circuitul de alimentare la pornire, ceea ce garanteaza o pozitie neutra a pistonului de comanda;

Filtrul de combustibil Asigura retinerea eventualelor particole aflate in suspensie. In avalul elementului filtrant care este din hartie, se afla o sita ce retine eventualele particule de hartie ce se pot desprinde, deci, la montaj trebuie respectat sensul de curgere indicat pe carcasa.

Sistemul de reglare al presiunii

Se afla in carcasa dozator-distribuitorului de combustibil si pastreaza constanta presiunea la cca. 0,5 MPa in sistemul de alimentare.

Figura 6.15

Forta creiata de presiunea din instalatie echilibreaza forta produsa de arcul 5 al pistonului 4 regulatorului.

Injectorul. Este plasat in colectorul de admisie, in poarta supapei. Injectorul este reglat la o presiune de autodeschidere de 0,33 Mpa. La deschiderea injectorului, supapa puverizatorului vibreaza cu o frecventa relativ mare, realizand o buna pulverizare a carburantului chiar si la debite foarte mici (la mers in gol).

Figura 6.16. Injector de benzina.

Injectorul de pornire la rece La pornire la rece apare procesul de pierdere a unei parti din amestecul carburant, prin condensarea combustibilului pe peretii colectorului de admisie. Pentru a usura pornirea motorului trebuie ca in momentul pornirii sa se suplimenteze cantitatea de combustibil injectata. Durata de actionare a supapei injectorului de start este stabilita de un termocontact temporizat, care sesizeaza si urmareste temperatura motorului. Prin activarea injectorului, amestecul carburant se imbogateste, coeficientul de dozaj scazand putin sub 1.

Termocontactul temporizat Controleaza durata de deschidere a injectorului de start si intrerupe functionarea lui cand temperatura motorului a crescut suficient. Este montat astfel incat sa sesizeze temperatura motorului. Elementul principal il constituie o lamela bimetalica 3 ce are la o extremitate un contact electric la masa motorului si este incalzita de o rezistenta electrica 4. La -20⁰C se realizeaza contactul timp de cca. 8 sec. dupa care intervine temperatura motorului, contactul desfacandu-se.

Figura 6.17. Termocontactul temporizat.

Corectorul de presiune (Figura 12.9). Presiunea de comanda are o valoare relativa de 0,05 MPa, cand motorul este rece si creste continuu pentru a atinge cca. 0,37 MPa la sfarsitul fazei de incalzire. In starea rece a motorului, o lamela bimetelica 5 actioneaza in sens opus actiunii arcului supapei 6, determinand o scadere a presiunii de comanda, lucru care se face prin incalzirea lamelei de pornirea motorului.

Figura 6.18 Corectorul de presiune a- Motor rece; b- Motor in regim termic stabilizat;

1- membrana de comanda; 2- retur; 3- 3 presiunea de comanda (din regulatorul de amestec);

4- arcul membranei; 5- bimetal; 6- infasurare de incalzire.

Comanda aerului aditional. In timpul perioadei de incalzire, pierderile prin frecare, importante in starea rece a motorului, pot fi compensate printr-o imbunatatire a umplerii cilindrilor prin introducerea unei cantitati de aer suplimentar. Aceasta se realizeaza prin comanda unei diafragme perforate mobile, situata intr-o conducta montata in paralel pe clapeta de acceleratie. Deschiderea diafragmei este controlata de o lamela bimetalica, incalzita electric.

Figura 6.19. Comanda aer aditional.

Figura 6.20. Regulator de amestec.

Prepararea amestecului Dozarea si debitul de amestec se realizeaza prin masurarea cantitatii de combustibil caruia ii corespunde o cantitate de aer admis. Prepararea amestecului se face in regulatorul de amestec (figura 6.20) , care este compus dintr-un debitmetru de aer si un distribuitor de carburant.

Pentru determinarea cantitatii de aer se utilizeaza un platou sonda circular care se ridica intr-un debit de aer intr-un difuzor pana cand forta de apasare a aerului, care se exercita pe fata inferioara a platoului, echilibreaza momentul celolate forte care actioneaza asupra sa. Astfel, pozitia platoului in curentul de aer permite determinarea debitului de aer, si, prin urmare, cantitatea de combustibil necesara. Platoul debitmetrului este fixat pe o parghie ce se roteste in jurul unui ax. Pentru compensarea greutatii platoului si a parghiei este prevazuta o contragreutate. Prin intermediul parghiei, plunjerul central din dozator distribuitor, supus in partea de sus unei presiuni hidraulice (presiunea de comanda) transmite platoului o forta opusa presiunii aerului. Pozitia plunjerului controleaza sectiunea de trecere a combustibilului dim zona de sub membrana in zona de deadupra membranei. Pozitia membranei elastice depinde de jocul presiunilor superioara si inferioare si de tensiunea din arc. Marimea jocului dintre membrana si capetele conductelor care trimit combustibilul la injectoare determina debitul de combustibil

Datorita relatiei lineare dintre debitmetru si dozator-distribuitorul de carburant si datorita parghiei de actionare asupra pistonului de comanda, care reuneste aceste doua parti intr-o singura unitate, se obtine o adaptare precisa si stabila pentru coeficientl de dozare.

Figura 6.21. Sistemul "L Jetronic".

In figura 6.21 este prezentata o alta schema de relizare a injectiei de benzin multipunct. Acesta este un sistem electronic de injectie derivat din sistemul L-JETRONIC. La acest sistem exista un debitmetru de aer care functioneaza dupa principiul termoanemometriei. Un fir cald incalzit de un curent electric isi modifica rezistenta cand este racit de fluxul de aer de admisie. Masurarea in mod continuu a acestei rezistente ofera o indicatie proportionala cu debitul aerului aspirat de motor. Rezultatul acestei masuratori este independent de densitatea aerului, dar, dependent de temperatura si presiune - influente ce trebuie compensate pe cale electronica. Informatia asupra turatiei este data de instalatia de aprindere prin blocul de comanda. Contactorul clapetei de acceleratie furnizeaza doua semnale corespunzatoare pozitiilor clapetei de acceleratie la mers in gol, respectiv la sarcina plina, prin intermediul blocului de comanda aducandu-se motorul intr-o stare corecta de functionare, dupa diferite criterii de optimizare.

3. Sistemul de alimentare la MAC.

Alimentarea cu combustibil a MAC-urilor se realizeaza prin injectie directa, in cilindru. Instalatiile de alimentare se compun din:

partea de joasa presiune, in care se asigura stocarea, transportul spre MAC a combustibilului, fitrarea si eventual preancalzirea acestuia;

partea de inalta presiune formata din pompa de injectie, injectoare si conductele prin care combustibilul ajunge la presiune inalata la injectoare.

Principalele functiuni pe care sistemul de injectie trebuie sa le indeplineasca sunt:

sa trimita portii (doze) de combustibil mici (20.300 mm³) pe ciclu motor, la momentul oportun, adica cu un avans de 10.30⁰ RAC avans fata de PMI, pe sfarsitul cursei de comprimare;

durata injectiei de combustibil este scurta, desfasuranduse pe 10.20⁰ RAC, cu realizarea unei legi de variatie a debitului injectat care sa asigure un randament cat mai ridicat al motorului;

presiunile din injector sa fie suficient de mari (10.200 Mpa) pentru a asigura o fina pulverizare a combustibilului si o penetrare suficienta a camerei de ardere;

uniformitate in distribuirea dozelor de combustibil pe cilindrii MAI.

Partea sistemului de injectie de inalta presiune se realizeaza cu componentele enumerate (in cazul utilizarii unei pompe centrale) sau cu pompe injector, sistem care elimina conductele de inalta presiune.

In timp, sistemele de injectie pe MAC-uri au evoluat continuu, distinganduse urmatoarele concepte: cu comanda mecanica; cu comanda hidraulica; cu comanda electrica folosind bobine; cu comanda electrica folosind fenomenul piezo.

Injectoare de combustibil. Au rolul de a asigura injectarea combustibilului in camera de ardere. In functie de modul in care se realizaeaza controlul asupra orificiului care permite accesul combustibilului spre camera de ardre injectoarele sunt inchise sau deschise. In figura 6.22 este prezentat un injector inchis, cu autocomanda hidraulica, montat pe chiulasa unui MAC.

Figura 6.22 Injector de combustibil al unul MAC (Bosch).

Componenta : 1- corp; 2- piulta; 3 - pulverizator; 4- ac de inchidere; 5- tija impingator; 6 - disc; 7 - arc; 8 - surub; 9 - contrapiulita; 10 - stift de pozitionare.

Acul 4 este presat pe sediul sau din pulverizatorul 4 de arcul precomprimat 7 prin intermadiul elementelor 5 si 6. Marimea fortei depinde de precomprimarea arcului care se poate modifica cu ajutorul elementelor 8 si 9.

Cand elementul omolog al pompei de injectie incepe sa trimita portia de combustibil in camera din varful pulverizatorului presiunea incepe sa creasca. Acul 4 actioneaza ca un cilindru hidraulic si dezvolta o forta hidraulica ascensionala care se opune fortei realizate de arcul precomprimat 7. In momentul cand cele doua forte devin egale acul incepe sa se ridice de pe sediu si permite trecerea combustibilului spre orificiile mici practicate in capul pulverizatorului producanduse injectia.

Figura 6.23

In figura 6.23 a este prezentata in detaliu zona din pulverizator descrisa anterior. Desenele b, c si d prezinta cateva solutii tehnice uzuale folosit in cazul injectoarelor de combustibil deschise.

Injectorul inchis, comandat electric, prezentat in figura 6.24 se compune din: 1- corp; 2 - ac; 4 - element de executie elstromagnetic; 5 - bobina (solenoid); 6 si 7 arcuri.

Figura 6.24. Injector comandat electric.

Daca bobina 5 nu este alimentata electric elementul 4 este asezat pe sediu inchizand orificiul 10. Presiunile din camerele 3 si 11 sun egale datorita canalului de legatura 8. Resortul 7 preseaza acul 2 pe sediu inchizand comunicatia cu camera de ardere. Camera de acumulare 12 este sub presiunea inalta asigurata de pompa de inalta preiune, ca si camera 13 situata deasupra acului 2.

Cand bobina 5 este alimentata, elementul 4 urca de pe sediu, presiunea din camera 13 scade datorita droselului 9, forta de impingere in jos de pe capatul din acului 2 din camera 13 scade si acul se ridica de pe sediu permitand injectia de combustibil.

Acest sistem permita lucru la presiuni injectie mult mai mari (120.200 Mpa) si asigura un control mai bun al momentelor injectiei.

Pompe de injectie cu piston-sertar Principalele tipuri de pompe de injectie folosite pana de curand si aflate in functiune pe multa MAC-uri sunt:

cu pompe de injectie actionate mecanic avand cilindrii de injectie in linie;

cu pompe de injectie actionate mecanic avand cilindrii de injectie dispusi pe un cilindru rotativ (cap hidraulic);

In figura 6.25 este prezentata o pompa de injectie din prima categorie. Pentru fiecare cilindru al MAI exista un ansamblu similar montat pe un corp comun, actionarea realizanduse de care un arbore cu came comun (20).

Componenta acestei pompe de injectie este urmatoarea: 1 - cremaliera; 2 - coroana dintata; 3 - corp pontru fixarea capatului conductei de inalta presiune; 4 - resortul supapei de sens; 5- supapa de sens; 6 - sediul supapei de sens; 7 - cilindrul pompei; 8 - spatiu de acces a combustibilului; 9 - surub de control a sectiunii orificiului de alimentar; 10 - piston - sertar; 11 - surub de stringere a lui 2; 12 - bucsa care se roteste liber pe 7; 13 - taler superior resort 14; 15 - taler inferior; 16 - surub de reglare; 17 - tachet; 18 -ax; 19 - rulment cu ace; 20 - arborele cu camele 21.

Figura 6.25. Pompa de injectie cu piston-sertar.

Functionare. Arborele cu came 20 este pus in miscare de rotatie prin intermediul unei transmisii mecanice cu raport de transmitere fix: i=2 pentru MAC 4T si i=1 pentru MAC 2T. Pozitia camelor pe ax este strict coordonata cu steaua manivelelor si ordinea de aprindere pentru realizarea injectiei de combustibil cu avansul dat, la momentul stabilit, pentru fiecare cilindru in parte. Tachetul 17 transmite numai fortele axiale catre pistonul sertar 10, prezentat detaliat in figura 6.26 impreuna cu cilindrul 7. Se asiguta o cursa de lucru egala cu marimea cursei maxime asigurate de cama.

Figura 6.26. Pistonul sertar si cilindrul.

Pe pistonul sertar se disting urmatoatele suprafete importante: d - prin intermediul careia 10 poate fi rotit in jurul propriei axa de cremalira 1 prin intermediul componentelor 2 si 12 (figura 6.27 - frezarea a din aceasta figura primeste suprafata d din figura anterioara); asamblul a, b, c care formeaza o rampa elicoidala cu legatura pe fata de sus a pistonului sertar.

Figura 6.27

Modul de producere a dozei de combustibil pentru o injectie este prezentata in figura 6.28. Problema la acest tip de pompa de injectie este relizarea de doze diferita de combustibil, functie de regimul de functionare al motorului, in condutiile in care cursa pistonului sertar este fixa.

Figura 6.28

Cand pistonul-sertar 7 este pe coborare spatiul de deasupra sa se umple cu combustibil prin ambele orificii practicate in cilindru (faza 1). In faza 2 pistonul-sertar urca si o parte din combustibil este evacuat prin orificiile de alimentare care sunt inchise la momentul 3. Faza 4 consta in evacuarea fortata a combustibilului prin supapa de sens catre injector. Aceasta faza dureaza pana la momentul 5 cand rampa elicoidala incepe sa deschida legatura cu orificiul de alimentare. Spatiul parcurs intre momentele 3 si 5 depinde de pozitia unghiulara ( de rotirea ) a rampei elicoidale. Dupa momentul 5 pistonul-sertar continua sa urce fara a mai trimite combustibil catre injector. Practic din cursa totala doar o parte este utila, marimea ei depinzind de pozitia cremalierei lecate de maneta sau pedala de acceleratie

Figura 6.29 Figura 6.30

In figurile 13.8 si 13.9 sunt prezentate pozitiile ce corespund dozei maxime si respectiv dozei minime de combustibil pe ciclu.

Pompe de injectie cu distribuitor rotativ. Utilizarea pompelor de injectie cu piston-sertar este dezavantajoasa intrucat sunt necesare un numar de subansamble identice egal cu numarul de cilindrii. Rezulat astfel o scadere a fiabilitatii, un pret de cost crescut si o intretinere greoaie. Suplimentar apare o neuniformitate a dozelor de combustibil livrate pe fiecare cilindru la acelasi regim de functionare.

Figura 6.31.

A aparut astfel ideea utilizarii unui singur element care sa asigure distributia, in mod egal, pentru toate injectoarele. O solutie este pompa cu distribuitor rotativ, inlaturandu-se astfel o serie de dezavantaje ale sistemului cu pompa-sertar. Schema principiala de functionare a a unei asemenea pompe este prezenatata in figura 6.31.

Functionare. Pompa are ca element central un distribuitor rotariv cilindric ce se roteste in carcasa 8. Acest ansamblu formeaza asanumitul "cap hidraulic". In distribuitor sunt realizate o serie de canale:

un canal transversal 13 in care se pot deplasa radial pistoanele 10;

un canal axial 20;

canale radiale ce se intersecteaza cu 20 ( egal cu numarul de injectoare);

un canal radial 21 pentru refulare.

In carcasa 8 sun realizate: un canal pentru admisie (in legatura cu conducta 16); canale de refulare (14). Tot in carcasa se afla o cama interioara 11 care actioneaza pistoanele radiale prin intermediul unor tacheti cu role.

Pompa de alimentare 2 preia combustibilul din rezervorul 1 si trimite prin filtrul 4 la pompa de transfer 6. O parte a combustibilului ajunge prin 15 in carcasa. Pozitionarea pistoanelor 10 se realizeaza sub actiunea fortelor hidraulice, de inertie, de contact si de frecare, nefiind necesar un element elastic pentru mentinerea contactului. Mentinerea presiunii pe aceasta zona a circuitului (si deci pe refularea pompei de transfer) este realizata de supapa speciala 3 (figura 6.32).

Debitul de combustibil care ajunge prin conducta 15 la canalul de admisie 19 este controlat de sertarul de laminare 7. Mentinerea presiunii constante pe admisia pompei de transfet se realizeaza de catre supapa 5

Figura 6.32 Figura 6.33

Supapa speciala 3 se compune din bucsa 1 in care culiseaza pistonul 2. Echilibrul acestor elemente depinde de jocul presiunilor si de tensiunile din arcurile 4, 5 si 6. Elementul 3 este un filtru. Combustibilul refulat de pompa de transfer patrunde prin orificiul 7, ridica proportional cu presiunea pistonul 2 deschizand proportional canalul 8. Astfel o parte din combustibil se poate intoarce la pompa de transfer prin canalul 9.

Aceeasi pompa poate fi utilizata la motoare de cilindree diferite prin modificarea cursei maxime cu ajutorul sistemului prezentat in figura 6.33. Cursa maxima se poate modifica prin varierea parametrului S intre S₁ si S₂ rotind discul suport pe bolturile 4. Pintenii 1 se deplaseaza pe o suprafata spirala regland astfel cursa maxima.

Sistemul de injectie cu rampa comuna (common rail).

Avantajele cu care acest sistem vine fata de versiunile precedente de sisteme de injectie la MAC-uri sunt:

- cresterea apreciabila a randamentului motorului datorita imbunatatirii notable a injectiei si deci a arderii;

- reducerea noxelor datorita pulverizarii mai buna a combustibilului in cilindri si datorita controlului mai bun a cantitatii de combustibil care intra in cilindru pe timpul injectiei;

- controlul mai bun al momentului injectiei ceea ce duce la un mers al motorului mai linistit;

- fiabilitatea mare a motoarelor dotate cu un astfel de sistem.

Figura 6.34 Sistem de injectie cu rampa comuna.

Sistemul include (figura 6.34) un rezervor de combustibil 7, cartusului filtrant 6, pompa de inalta presiune 1. Rolul pompei de inalta presiune este de a ridica presiunea combustibilului. Valorile maxime difera functie de producator ajungand de la 150 pina la 250 MPA. Combustibilul iese din pompa pe o singura conducta care duce la rampa centrala 3. Rampa centrala se comporta ca un acumulator avand si rolul de a regla presiunea maxima. Senzorul de presiune 2 instalat pe rampa centrala are rolul de a masura presiunea din rampa si de a informa computerul de injectie asupra presiunii. Daca debitul de combustibil consumat scade computerul 8 comanda deschiderea unei electrovalve din pompa 1 care face ca surplusul de combustibil sa fie pompat inapoi in rezervor si nu in rampa. In momentul cind necesarul de debit de combustibil in rampa creste, electrovalva se inchide.  Presiunea de combustibil se regleaza prin regulatorul de presiune 4 aflat in capatul rampei. In momentul in care presiunea creste peste o anumita valoare regulatorul se deschide lasand combustibilul sa curga pe retur catre rezervorul de combustibil. Atit regulatorul de debit din pompa cit si regulatorul de presiune de pe rampa au rolul de a mentine debitul si presiunea in volori prestabilite. Injectoarele 5 sunt legate printr-o conducta scurta de rampa centrala, reducand astfel foarte mult efectele daunatoare ale circulatiei combustibilului prin conducte la presiuni inalte. Deschiderea si inchiderea injectorelor este comandata de catre computer, comanda realizanduse electric. In acest fel se poate controla foarte precis momentul injectie si timpul de injectie. Controlarea foarte precisa a timpului de injectie se reflecta in consumul de combustibil si in noxele pe care le genereaza aceste motoare. Computerul de injectie 8 comanda tot acest proces pe baza datelor de intrare furnizate de senzori. Toate datele de intrare sunt necesare pentru a calcula momentul optim al injectie si timpul cit injectoarele stau deschise (timpul efectiv de injectie). Computerul de injectie primeste date de la urmatorii senzori: 9 - senzor de turatie; 10- senzor care citeste pozitia unghiulara a axului cu came; 11- senzorul de sarcina (sarcina dorita depinde de pozitia organului de comanda); senzorul de presiune atmosferica 12; senzorul de temperatura atmosferica 13; senzorul de temperatura motorului 14. Computerul calculeaza ca date momentul injectiei si durata ei. Acesti parametrii sunt calculati plecand de la o serie de legi prestabilite introduse in calculatorul numeric.