ACTIVITATEA DE CERCETARE STIINTIFICA FACTOR DETERMINANT AL EVOLUTIEI MOTOARELOR CU ARDERE INTERNA

CUVANT INAINTE

Lucrarea de fata, prezinta intr-o succesiune logica, de la simplu la complex, tehnici de lucru din domeniul masurarilor si al cercetarilor experimentale,specifice motoarelor cu ardere interna (m.a.i.) si a autovehiculelor rutiere in general facand apel atat la procedee si mijloace de masurare cat si la obiectul masurarii, motorul si autovehiculul in sine.

In prima sectiune a cursului ``Metrologie Generala`` sunt prezentate bazele statisticii datelor experimentale, precum si notiuni ce privesc caracteristicile generale ale mijloacelor de masurat.

Sectiunea a doua are ca obiect tehnici si mijloace de evaluare experimentala a unor parametrii din domeniul mecanic in general si din cel termic in special, iar sectiunea a treia prezinta metode de incercare a motoarelor cu ardere interna si a autovehiculelor rutiere, inclusiv aspecte privind electronizarea acestora precum si notiuni privind eficienta economica a activitatii de cercetare stiintifica.

Autorul multumeste Domnilor: Rector Prof. Dr. Med. Teodor Traian Maghiar, Prorector Prof. Dr. ing. Cornel Antal, Decan Prof. Dr. ing. Eugen Radu, Sef de Catedra Conf. Dr. ing Alexandru Rus si Sef Lucr. ing. George Dragomir pentru ajutorul dat la tiparirea acestei carti.

Un cuvant deosebit de gratitudine se cuvine inginerilor in devenire Restea Mihai si Ciorba Ciprian anul -V- Autovehicule Rutiere - Universitatea Oradea, care au realizat tehnoredactarea asigurand astfel ca aceste slove sa vada lumina tiparului.

Constient de scaderile lucrarii de fata, autorul multumeste anticipat tuturor celor care prin observatiile lor vor contribui la imbunatatirea ei. Ganduri de recunostinta se cuvine domnului Prof. dr. ing. Campian Ovidiu Vasile de la Universitatea Transilvania Brasov, domnului Prof. dr. ing. Negrus Eugen si colaboratorilor de la Universitatea Politehnica Bucuresti, si domnului Prof. dr. ing. Octavian Gligor, de la Universitatea Politehnica Timisoara din cartile carora am preluat informatii consistente privind incercarea autovehiculelor rutiere si mecatronica autovehiculelor rutiere.

Autorul

1 iulie 2004

ACTIVITATEA DE CERCETARE STIINTIFICA

FACTOR DETERMINANT AL EVOLUTIEI

MOTOARELOR CU ARDERE INTERNA

Performantele deosebite obtinute de fabricatia de motoare cu ardere interna pe plan mondial sunt o urmare fireasca a laborioaselor cercetari, in general cu caracter aplicativ, efectuate de-a lungul anilor in acest domeniu.

Dezvoltarea motoarelor cu ardere interna a polarizat investigatiile spre cresterea puterilor specifice, concomitent cu cresterea duratei lor de functionare, scaderea greutatii specifice si a gabaritelor si reducerii noxelor poluante. Modificarile constructive adoptate la acest tip de masini cum sunt cresterea numarului de cilindri, micsorarea raportului dintre cursa si diametru, permit o anumita crestere a turatiei motorului deci si a puterii specifice. La m.a.s. pentru automobile, puterea litrica a crescut in ultimul deceniu de la 35 la 70 CP/l prin marirea turatiei asigurata si de imbunatatirea materialelor utilizate la constructia organelor motorului, marirea raportului de comprimare determinat de perfectionarea camerelor de ardere d.p.d.v. al calitatilor antidetonante, imbunatatirea conditiilor de umplere prin exploatare si a fenomenelor oscilatorii care insotesc acest proces. Masa specifica a acestor motoare a scazut la 0,75-1 kg/CP iar consumul de la 230 g/CPh la180 g/CPh.

O metoda radicala pentru cresterea puterii litrice a m.a.c. este utilizarea supraalimentarii, rationala pentru motoare cu cilindree mai mare de 4 l si puteri peste 100CP. Cercetarile complexe efectuate in acest domeniu au permis evolutia rapida a m.a.c. supraalimentate de la =8.5 bar in deceniul al patrulea secolul XX la 20 bar in prezent; un asemenea motor dezvolta o putere de trei ori mai mare decat motorul similar cu aspiratie normala. Prin perfectionarile aduse, randamentul efectiv al motoarelor supraalimentate atinge valori remarcabile pana in jurul a 45% si la motoarele diesel lente in doi timpi chiar la 57%.

Cercetarile de dezvoltare privind construirea motoarelor supraalimentate au permis construirea unor agregate combinate la care gazele evacuate din motorul diesel sunt destinse in continuare intr-o turbina cu gaz, cuplul obtinut fiind transmis de asemenea la arborele motorului;un asemenea motor construit de firma Witsky in S.U.A. este foarte compact, ceea ce reiese din raportarea puterii realizate la volumul ocupat:

- motor cu aprindere prin comprimare 212 - 217 CP/;

- turbina cu gaz fara recuperator de caldura 530 CP/;

- motor combinat Witsky: 1060 CP/.

In ultimul timp, datorita numarului foarte mare de m.a.i. in functiune pe plan mondial, ca instalatii stationare sau mai ales ca unitati de tractiune in special, cercetari laborioase se intreprind pentru scaderea nocivitatii gazelor de esapament cu scopul evitarii poluarii excesive a atmosferei, asa cum s-a amintit si mai sus.

A.1. Activitatea de cercetare stiintifica fundamentala, aplicativa si de

dezvoltare.

Investigatii pentru descoperirea unor fenomene necunoscute din natura si societate si eforturi pentru intelegerea si explicarea acestor fenomene au fost facute de savanti in mod izolat inca din timpurile stravechi; astazi insa nu mai este vorba de actiuni izolate ci de preocupari cu caracter larg social care mobilizeaza fonduri importante si personal numeros si care nu se mai desfasoara mestesugareste ci la scara industriala.

Cresterea extraordinara a ``fenomenului cercetarii`` este rezultatul unui progres care s-a desfasurat lent timp de sute de ani, pentru ca sa capete in ultimul timp o alura exploziva. Incepand din epoca lui Isac Newton, numarul oamenilor de stiinta s-a dublat la fiecare 12.15 ani; aceasta crestere in progresie geometrica a dus la situatia ca din toti savantii care au trait vreodata, trei sferturi sunt in prezent in viata. Daca acum 50 de ani oamenii de stiinta reprezentau o minoritate in cadrul unei natiuni, astazi in Anglia de exemplu exista mai multi oameni de stiinta decat clerici sau ofiteri.

Pentru a se putea stabili locul si rostul cercetarii stiintifice in viata societatii si in special in activitatea economica, este necesara definirea principalelor tipuri de cercetare; desi literatura de specialitate cunoaste o sumedenie de definitii, in ciuda diferentelor de formulare ce le caracterizeaza cercetarea poate fi caracterizata intr-un cuvant ca o investigatie pentru a afla ``noul``.

Dupa B. Daude cercetarea este constituita din lucrarile sistematice efectuate pentru a extinde limitele cunoasterii, fara a avea in vedere o anumita aplicare practica ( cercetare fundamentala ) sau avand in vedere o anumita aplicare practica ( cercetare aplicativa ) iar cercetarea de dezvoltare consta in utilizarea sistematica a rezultatelor cercetarii aplicative si a cunostintelor empirice pentru a folosi noi materiale, dispozitive, produse, sisteme si procese, sau pentru a imbunatatii pe cele existente.

Cercetarea fundamentala, ca activitate stiintifica are drept scop descoperirea de relatii suficient de generale intre fenomene, ce duc la adancirea intelegerii naturii si cunoasterii, fara sa ofere un efect util imediat si strict localizat.

Faptul ca cercetarea fundamentala nu da rezultate practice decat pe o cale ocolita nu inseamna ca ea nu poate avea si rosturi utilitare; cand Hertz a demonstrat experimental existenta undelor electromagnetice el a negat cu tarie utilitatea acestora cunoscuta fiind insa de exemplu dezvoltarea impetuoasa ulterioara a radiotehnicii ca mijloc de comunicatie.

Unii autori, constatand lacune in precizarea conceptului de cercetare fundamentala si cercetarea, `` pura ``. Prima ar fi studiul cu prilejul unor cercetari aplicative, a legilor care determina esenta profunda a fenomenelor. A doua ar fi studiul in vederea intelegerii universului si descoperirii de noi orizonturi de investigatie.

Oricum s-ar analiza cercetarea fundamentala, ori care ar fi unghiul din care este privita, pana la urma se ajunge la concluzia fireasca ca ea este una din fortele creatoare care stau la baza oricarui progres stiintific, ca mai devreme sau mai tarziu cea mai `` pura `` si abstracta cercetare are efecte aplicabile in viata de zi cu zi.

Cercetarea aplicativa este o activitate de investigatie avand drept scop punerea in aplicare a descoperirilor cercetarii fundamentale sau realizarea de descoperiri proprii si aplicarea lor in activitatea productiva a societatii.

Cercetarea tehnica ca tip al cercetarii aplicative reprezinta ansamblul investigatiilor necesare industrializarii unui procedeu.

Diviziunea activitatii de cercetare in cercetarea fundamentala si aplicativa trebuie considerata in multe privinte artificiala, fiind greu de spus unde se sfarseste una si incepe cealalta. Diferentele dintre aceste doua modalitati de abordare a cunoasterii sunt dupa unii autori, mai mult de natura istorica, ele estompandu-se progresiv in ultimul timp.

Progresele inregistrate in domeniul maselor plastice se datoresc cunostintelor teoretice capatate la inceput in laboratoare industriale, in cercetari cu caracter aplicativ, care nu au ezitat insa ulterior formularea teoriilor complexe ( cu caracter fundamental ) teorii fara de care chimia macromoleculelor ar fi ramas mult timp in haos. Tot astfel in cadrul cercetarii fundamentale se deschid o multime de cai pentru aplicarea descoperirilor facute si cercetatorii respectivi nu ezita de multe ori sa parcurga si aceste cai.

Legatura este atat de stransa intre diferitele aspecte ale cunoasterii incat acestea se influenteaza si stimuleaza reciproc; Kepler, dupa o bogata recolta de struguri in anul 1613 a fost preocupat de construirea unor butoaie de vin cu capacitate maxima, la un consum minim de material lemnos ( cercetare aplicativa ); dupa 2,5 ani publica `` masuratoare stiintifica a butoaielor de vin `` acest tratat clasic devenind baza calculului infinitezimal ( cerceterea fundamentala ) .

Cercetarea de dezvoltare consta in utilizarea sistematica a cercetarii fundamentale si aplicative in scopul obtinerii de noi materiale, dispozitive, produse etc., sau pentru imbunatatirea celor existente. Desi activitatea de dezvoltare poate fi separata abstract de cercetarea aplicativa, mai concret, in cadrul cercetarii de dezvoltare pot fi incluse urmatoarele activitati:

proiectare, executia, incercarea si omologarea prototipurilor experimentale si industriale;

construirea si utilizarea de instalatii pilot ;

proiecte definitive, caiete de sarcini, instructiuni de exploatare, etc. necesare pentru o productie normala;

elaborarea de instructiuni tehnologice si proiecte de utilaje in masura in care reprezinta modele sau prototipuri experimentale.

Pentru a avea rezultate de pe urma cercetarii a caror valorificare sa duca la o crestere substantiala a venitului national, este necesar ca cea mai mare parte a efortului de cercetare sa fie orientat cu precadere spre ramurile si domeniile stiintei legate nemijlocit de dezvoltarea economiei, unde se pot obtine efecte imediate in productia materiala; in categoria acestor stiinte intra bineanteles cu o pondere substantiala stiintele tehnice.