Carburatoare pentru automobile. Regim de functionare si dispozitive de corectie.

Carburatoare pentru automobile.

Regim de functionare si dispozitive de corectie.

Capitolul 1

Argument

Automobilul este un vehicul rutier , suspendat elastic , cu autopropulsie care se poate deplasa pe diferite categorii de drumuri si

chiar pe terenuri fara drumuri. Automobilele sunt destinate pentru transportul persoanelor si al bunurilor, pentru tractarea unor vehicule

fara mijloace proprii de propulsie si pentru efectuarea de servicii speciale. Automobilul se compune din mai mlte ansambluri, subansambluri si mecanisme care pot fi impartite in urmatoarele grupe: motorul, transmisia, ambreiajul, cutia de viteze, transmisia longitudinala, angrenajul principal, diferentialul, arborii planetari, sistemul de conducere (directie si franare), sistemul de sustinere si propulsie (suspensia, cadrul, puntile si rotile), caroseria si instalatiile auxiliare.

Motorul, care constituie sursa de energie a automobilului, transforma energia chimica a combustibilului folosit in energia mecanica necesara miscarii automobilului. Grupul motor cuprinde mecanismul motor compus din mecanismul biela-manivela si mecanismul de distributie si instalatiile auxiliare (instalatia de alimentare, instalatia de ungere, instalatia de racire, instaalatia de aprindere si instalatia de pornire).Alegerea motorului se face tinandu-se seama de destinatia si conditiile de exploatare a automobilului.

Automobilele sunt echipate in mare majoritate cu motoare termice

(cu aprindere prin scanteie, cu aprindere prin comprimare, cu gaze de butelie, cu generator de gaze, cu turbine de gaze cu aburi). Motorul cu ardere interna este o masina termica de forta care tranforma caldura

degajata prin arderea combustibilului in lucru mecanic, prin intermediul evolutiilor unui agent motor (fluid motor) in stare gazoasa. In motorul cu ardere interna transformarea energiei chimice in caldura se face la temperaturi foarte mari, de aceea trebuie sa se aleaga foarte bine piesele din care sunt alcatuite pisele.

Regimul de functionare ale automobilului pot fi dinamice tranzitorii si dinamice stabilizate. Regimurile de functionare dinamice tranzitorii se caracterizeaza prin variatii cu viteza mare in timp si in limitele largi ale momentelorcare solicita grupul motopropulsor al automobilului. Astfel de regimuri apar la pornirea din loc cu cuplarea brusca a ambreajului, in timpul franarilor bruste fara decuplarea ambreajului, la trecerea rotilor peste obstacole si peste denivelari mari. Regimurile dinamice stabilizate, caracterizate de de variatia momentului in jurul une valori medii, pot aparea la deplasarea automobilului pe drumuri in stare medie si buna, ele datorandu-se variatiilor locale ale coeficientului de rezistenta specifica a drumului.

Capitolul 2

Instalatia de alimentare la m.a.s.

Instalatia de alimentare asigura combustibilul si aerul necesar arderii la motorul cu aprindere prin scanteie , precum si evacuarea gazelor arse din cilindrii.

Alimentarea m.a.s. poate fi clasica (cu carburatoare) sau cu injectie de benzina.

In figura 1 este prezentata instalatiei de alimentare a m.a.s. cu carburator.

Fig.1. Sistemul de alimentare a m.a.s. cu carburetor

Sistemul de alimentare la m.a.s. cu carburatoreste format, in general, din urmatoarele parti componente: filtru de aer (1), colectorul de admisie (2), carburatorul (3), rezervorul (4), filtru decantor (5) si pompa (6).

Combustibilul este asoirat prin filtrul (5) de catre pompa (6) actionata de arboreal cu came si apoi refulat spre carburetor.

In scopul asigurarii unei functionari corespunzatoare a motorului, procesul de formare al amestecului combustibil-aer trebuie sa fie omogen si sa aiba un dozaj optim in raport cu cerintele de functionare ale motorului.

Capitolul 3

Carburatorul elementar

In timpul exploatarii, motorul trebuie sa functineze la diferite regimuri si anume: regimul de pornire, regimul de mers in gol di sarcini mici, regimul sarcinilor mijlocii, regimul sarcinilor mari si regimuri tranzitorii.Regimurile tranzitorii sunt: repriza, accelerarea, decelerarea si mersul in gol fortat.

Dispozitivul care asigura dozajul amestecului combustibilului-aer. Denumit carburetor, este format dintr-un element de baza (carburatorul lementar) si o serie de dispozitive care corecteaza functionarea carburatorului elementar si il adapteaza la necesitatea functionala a motorului.

Fig.2.Carburatorul elementar

Principiul functional al carburatorului poate fi studiat cu ajutorul carburatorului elementar , care este compus din: camera de nivel constant 1, plutitorul 2, cuiul ventil 3, difuzorul 4 si pulverizatorul 5 care contine jiclorul 6 (ajustaj care dozeaza combustibilul). Obturatorul 7 plasat in spatele difuzorului asigurand reglarea debitului de amestec, fiind elemental de reglare a sarcinii motorului.

In constructia unui carburetor elementar se deosebesc trei parti principale: camera de nivel constant

(cu plutitorul si cuiul ventil), camera de amestec (care cuprinde difuzorul si obturatorul), precum si pulverizatorul (cu jiclorul). Intre nivelul jiclorului sic el al combustibilului din camera de nivel constant, exista o diferenta de cota h, pentru a preveni scurgerea combustibilului la oprirea motorului, sau cand motorul functioneaza la mers in gol si sarc   

In timpul functinarii motorului, aerul aspirat in cilindru isi mareste viteza in dreptul difuzorului, pana la valoari de 80-100 m/s, datorita ingustarii acestuia.

Din acest motiv presiunea din difuzor se reduce la o valoare pa2, mai mica decat presiunea p0 a mediului ambient (pa=0,8.0,95 daN/cm).In difuzor se formeaza o depresiune, care determina deplasarea combustibilului prin pulverizator care are o viteza de 4-6m/s si pulverizarea lui in difuzor.

Carburatoarele care echipeaza m.a.s. difera din punct de vedere constructiv si functional de carburatorul elementar, fiimd prevazute suplimentar fata de acesta, cu o serie de dispozitive care realizeaza adaptarea functionarii carburatorului la cerintele de exploatare ale motorului. Aceste dispozitive sunt:

-dispozitivul principal de dozaj. Acest dispozitiv functioneaza la regimul sarcinilor mijlocii (20.80%) si mari (80.100%);

-dispozitivul de pornire, care asigura formarea unui amestec bogat necesar efectuarii operatiei de pornire;

-dispozitivul de mers in gol si sarcini mici;

-dispozitivul de putere care asigura un amestec bogat, necesar functionarii motorului le sarcini mari si suprasarcini (80.110%);

-pompa de accelerare, care asigura imbogatirea amestecului la regimul tranzitoriu de accelerare;

-limitatoare de turatie;

La motoarele mici (cum sunt cele folosite ca motoarele auxiliare, la pornire etc.) carburatoarele au o constructie simpla, unele din aceste dispozitive putand lipsi.

Fig.3.Tipuri de carburatoare

Clasificarea carburatoarelor se face in functie de directia curentului de aer care circula prin difuzor. Din acest punctde vedere se deosebesc carburatoare verticale, inversate si orizontale. La carburatoarele verticale aerul proaspat circula de jos in sus (a), iar la carburatoarele inversate curentul de aer este descensent (b) (sunt cele mai folosite in constructia de motoare). Pentru motoarele la care se impune o inaltime redusa (motoare pentru masini sport etc.) se folosesc carburatoare orizontale (c), la care curentul de aer are o directie orizontala. Carburatoarele se pot clasifica in functie de numarul de camere de amestec, in doua categorii: carburatoare simple si carburatoare multiple. Carburatoarele multiple sunt prevazute cu doua sau mai multe camere se amestec.

Capitolul 4

Dispozitivele de corectie ale carburatorului

a.Dispozitivul principal de dozaj

La o anumita valoare a depresiunii din difuzor, amestecul trebuie sa devina mai sarac pentru a satisface conditiile de exploatare. In acest scop se ataseaza la tubul pulverizator dispozitivul principal de dozaj constituit dintr-un tub de emulsionare 1, in interiorul caruia se afla un tub 2, prevazut cu atmosfera prin orificiul calibrat 3 (jiclorul de aer), iar capatul inferior cu camera de nivel constant, prin jiclorul de combustibil 4.

Fig.4.Dispozitivul special de dozaj

Combustibilul este pulverizat intr-un mic difuzor 5, denumit centrator, in care se realizeaza o depresiune mai mare decat in difuzorul principzl. Aceasta are un efect favorabil asupra omogenitatii amestecului. Functionarea dispozitivului principal de dozaj se realizeaza in trei faze distincte:

Faza 1. La cresterea vitezei curentului de aer prin difuzor, combustibilul se ridica prin pulverizator pana cand ajunge la nivelul superior al jiclorului de combustibil.

Faza a II-a. Carburatorul functioneaza in acelasi mod ca un carburetor elementar, variatia coeficientului excesului de aer λ fiind, de asemenea aceeasi.

Faza a III-a. Intra in functiune dispozitivul principal de dozaj.

Presiunea din tubul emulsorului, in dreptul jiclorului de combustibil are o valoare mai mica decat presiunea din camera de nivel contant p0. Curgerea combustibilului se produce sub actiunea diferentei de presiune, din acest motiv, in tubul emulsorului intra o cantitate mai mica de combustibil decat in cazul carburatorului elementar, pentru aceeasi pozitie a clapetei obturatorului. Astfel, cerintele de exploatare ale motorului se pun de accord cu caracteristicile finctionale ale carburatorului. Dispzitivul principal de dozaj, poate fi executat in diferite variante constructive, principalul functional ramanand acelasi.

Fig.5.Schema unui starter (stanga); clapeta de pornire (dreapta)

La pornire, turatia motorului fiind redusa si depresiunea din carburetor are valori reduse. Ca atare, debitul de combustibil livrat de dispozitivul principal de dozaj si dispozitivul de mers in gol este insufficient pentru a asigura un amestec bogat, deoarece motorul fiind rece, volatilizarea combustibilului este mai dificila; de asemenea, o parte din vapori condenseaza pe peretii colectoarelor de admisie.

Imbogatirea amestecului cu ajutorul unui carburetor auxiliary denumit starter, fie cu ajutorul unui dispozitiv de pornire denumit clapeta de aer.

Fig.6.Clapeta de pornire si dispozitivul automat de actionare al clapete

Starterul este format din corpul 1, atasat carburatorului, tubul de aspiratie a combustibilului 2, canalul 3, supapa 4, jiclorul de aer 5 si tubul de amestec 6.

La pornire, obturatorul 7 este inchis, iar supapa 4 se deschide la comanda efectuata de conduvator. Depresiunea din dreptul obturatorului avand o valoare ridicata, se aspira combustibil prin tubul 2, canalul 3 si orificiul controlat de supapa 4. In tubul 6, combustibilul 6 se amesteca cu aerul aspirat prin jiclorul 5. Amestecul este introdus im spatial de sub obturatorul 7, si starterul iese din functiune (continuarea functionarii este neeconomica). Clapeta de aer este un dispozitiv simplu, fiind utilizat la majorarea carburatoarelor actuale. In principal, clapeta de aer este formata din clapeta 1, asezata inaintea difuzorului, a carei inchidere mareste presiunea si imbogatirea amestecului. Dupa ce motorul a pornit, turatia, turatia acestuia si depresiunea din difuzor cresc. Este deci necesar sa deschida clapeta (invingand rezistenta arcului 2) readucand depresiunea din difuzor si evitandu-se astfel imbogatirea excesiva a amestecului, imediat dupa

pornire. O alta solutie constructive pentru saracirea amestecului imediat dupa pornirea motorului consta in folosirea unei supape 1, montata pe clapeta de aer (figura 6). Dup ace motorul a pornit si turatia acestuia creste, depresiunea din difuzor se mareste si datorita acesteia se deschide, in prima faza, supapa 1 si apoi clapeta de aer 2.

Readucerea clapetei de aer in pozitia initiala, dupa pornire, este o operatie care poate fi automatizata prin folosirea unor elemente de comanda actionate cu ajutorul unor servomecanisme termopneumatice. Un astfel de dispozitiv este format dintr-un arc spiral bimetalic 1, supus actiunii aerului incalzit in conducta 2, de catre gazelle de ardere sau apa de racier.

Dispozitivul de mers in gol si la sarcini mici

Im timpul functionarii la mersul in gol, energia furnizata de motor este folosita pentru invingerea fortelor de frecare proprii si antrenarea sistemelor auxiliare ale motorului, obturatorul fiind inchis. La sarcini mici, obturatorul este deschis putin, iar turatia motorului atinge 40.60% din turatia nominala.

Fig.7.Dispozitiv de mers in gol si in sarcini mici (stanga) si

functionarea carburatorului in repriza

Dispozitivul de mers in gol si la sarcini mici se compune din tubul 1, prevazut cu jiclorul de combustibil 2 pentru mers in gol, racordat cu un al doilea tub 3, in care este jiclorul de aer 4.

Tubul 3 comunica cu orificiile 5 si 6 practicate in dreptul obturatorului 8 unde, la pornire, depresiunea are o valoare maxima. Sectiunea de trecere a orificiului 6 poate fi modificata cu ajutorul surubului de reglaj 7.Intre nivelul combustibilului din camera de nivel constant si canalul care face legatura intre suruburile 1 si 3 exista o denivelare h. La regimul de mers in gol si sarcini mici, combustibilul este aspirat in tubul 1, din tubul dispozitivului principal de dozaj 9, iar aerul este aspirat prin jiclirul 4. Amestecul astfel format este

antrenat, darorita depresiunii ridicate din dreptul obturatorului, prin orificiul 6 si pulverizat in cilindrii. Sectiunea de trecere a orificiului 6 trebuie astfel reglata, pentru a se forma un amestec bogat, cu poluarea minima.

Faza de trecere de la regimul sarcinilor mici la regimul sarcinilor mijlocii se numeste repriza. Aceasta faza se realizeaza prin rotirea obturatorului pana cand acasta ajunge in dreptul canalului 5. Depresiunea minima se realizeaza in acest caz in dreptul canalului 5, prin care se aspira o cantitate de combustibil suplimentara. In figura este prezentata schematic functionarea carburatorului in regim de repriza. La sfarsitul reprizei intra in functiune dispozitivul principal de dozaj. In acest caz depresiunea din dreptul orificiilor 5 si 6 este relativ mica, astfel incat dispozitivul de mers in gol si la sarcini mici iese din functiune.

Dispozitivul de putere

Dispozitivele de putere sunt folosite la sarcini mari si supra sarcini, la care motorul functioneaza cu un amestec bogat (λ=0,85.0,95). Cele mai folosite dispozitive de putere sunt economizatorul, supraalimentatorul si econostatul.

Economizatorul este format din jiclorul de putere 1, montat in tubul 2, ce contine emulsorul dispozitivului principal de dozaj, o supapa de combustibil 3, fixate pe membrane 4, tubul de legatura 5 si arcul 6. Suprafata inferioara a membranei este legata de camera de amestec prin tubul 7. Atunci cand motorul functioneaza la o putere de aproximativ 80% din puterea nominala, depresiunea dupa obturator se reduce si membrane 4 se deformeaza in densul deschiderii supapei 3. Combustibilul intra deasupra membranei 4 si este aspirat prin jiclorul de putere 1, cantitatea de combustibil aspirat marindu-se, amestecul devine mai bogat contribuind la cresterea puterii motorului.

Supraalimentatorul este un dispozitiv de putere format dintr-un tub 1, in forma de U inversat, al carui nivel depaseste cu inaltimea h,

cota pulverizatorului 2. Cand obturatorul se deschide, depresiunea din difuzor creste la o valoare la care combustibilul este aspirat din camera de nivel constant 3, prin tubul 1. Aceasta cantitate suplimentara de combustibil imbogateste amestecul, realizandu-se astfel amestecul de putere. Un alt dispozitiv de putere care functioneaza in mod similar este econostatul. Acesta se deosebeste de supraalimentare prin faptul ca tubul de pulverizare 1 se deschide deasupra difuzorului 2.

Pompa de accelerare

Necesitatea pompei de acceleratie deriva din faptul ca la deschiderea brusca a obturatorului (cand este necesara sporirea puterii motorului), din cauza densitatii diferite a combustibilului fata de aer, debitul de combustibil nu insoteste instantaneu debitul de aer, aparand saracirea amestecului si deci nerealizarea scopului propus,de narire a puterii dezvoltate de motor. Acest neajuns este inlaturat de catre pompa de acceleratie, care in momentul descgiderii bruste a obturatorului, debiteaza o doza bine determinate de combustibil in masa de aer, asigurand realizarea unui amestec corespunzator regimului tranzitoriu de accelerare. Pompele de acceleratie pot fi de tipul cu piston sau cu membrana.

Pompa de acceleratie cu piston este compusa dintr-un cilindru 1, pistonul 2, arcul 3, tija pistonului 4, actionata de parghie 5 a obturatorului si tubul de pulverizare 6. Combutibilul este aspirat in cilindrul 1, prin supapa cu bila 7. Supapa 8 serveste pentru punerea in functiune a economizatorului format din jiclorul 10 si tubul 11. Pe axul obturatorului se afla cama 12 care actioneaza parghia 5. Deschiderea obturatorului determina rotirea parghiei 5 care elibereaza tija 4.

pistonul coboara sub actiunea arcului 3, supapa cu bila 7 se inchide si combustibilul este refugiat prin jiclorul de descarcare 9, care are o dimensiune bine precizata in functie de cantitatea de combustibil care este necesar a fi debitita prin tubul 6. Cand pistonul 2 ajunge la partea inferioara a tubului 1, se deschide supapa 8 si intra in functiune economizatorul. La inchiderea obturatorului, cama 12 se roteste actionand asupra parghiei 5 care ridica tija 4 si pistonul 2; supapa 8 se inchide si combustibilul intra in cilindrul 1 prin supapa 7, pistonul revenind in pozitia initiala. Economizatorul iese din functiune odata cu inchiderea supapei 8.

Fig.9.Pompa de acceleratie

Pompele de acceleratie cu membrane sunt in principal formate dintr-o membrane 1, actionata de parghia 2, cuplata cu mecanismul de actionare al obturatorului, arcul elicoidal 3, jiclorul de descarcare 5, tubul 6, supapa co bila 7 si jiclorul 8. Pe axul 9 al obturatorului se afla cama 10 care este in contact cu extremitatea parghiei 2, cand sarcina motorului se mareste, se deschide obturatorul, axul 9 se roteste, cama 10 actioneaza asupra parghiei membranei 1 si jiclorul 8 in difuzor, imbogatind amestecul. In acest timp, supapa cu bila este inchisa, iar o parte din combustibil este refulat prin jiclorul 5; cand obturatorul se inchide, cama 10, tija 2 si membrane 1 se deplaseaza in sens invers. Supapa 7 se inchide si combustibilul este aspirat in interiorul pompei prin supapa 4.

Jiclorul de descarcare 5 trebuie calibrat corespunzator, alegandu-se pentru orificiul de trecere al combustibilului un diametru optim, care sa asigure o acceleratie rapida, cu consum minim de combustibil.

Capitolul 5

Norme de tehnica securitatii muncii

Normele de tehnica a securitatii muncii cer ca in atelierele de reparare a instalatiei de alimentare sa se asigure o ventilatie permanenta a gazelor.

Dupa lucru, muncitorii se vor spala bine si vor folosi vaselina speciala de protectie a epidemiei de pe masini.

Normele PSI recomanda ca manipularea carburantilor si lubrifiantilor sa se faca in vase inchise,ferrite de flacara, asigurandu-se o buna elansare a tuturor instalatiilor.

In scopul eliminarii pericolului de accidente la locul de munca este necesar sa se respecte urmatoarele masuri si reguli pricipale:

-intretinerea si repararea autovehoculelor se va face in hale si in incaperi amenajate, dotate cu utilaje, instalatii si dispozitive adecvate;

-caile de acces din hale, ateliere si de pe platformele tehnologice vor fi intretinute in stare buna si vor fi prevazute cu marcaje si indicattoare de circulatie standardizate;

-lucratorii trebuie sa poarte echipamentul de lucru strans de corp si echipamentul de lucru corespunzator lucrari;or pe care le executa cu instalatiile si utilajele din dotare;

-sculele vor fi asezate pe suporturi speciale, amplasate in locuri corespunatoare si la inaltimi accesibile. Dupa terminarea lucrului, sculele vor fi inchise in dulapuri. Ascutirea sculelor de taiat se face de catre un lucrator instruit special in acest scop;

-cozile si manerele uneltelor de mana vor fi executate din lemn de esenta tare, fiind bine fixate si vor avea dimensiuni care sa permita prinderea lor sigura si comoda;

-demontarea partilor componente ale instalatiei electrice se va face numai dupa decuplarea bateriei;

-se interzice scoaterea din hala a autovehiculelor la care nu s-a efectuat un control al sistemelor de siguranta rutiera (directie, frana, semnalizare luminoasa);

-la montarea si demontarea arcurilor se vor folosi clesti sau scule speciale;

-in incaperi cu pericol de incendii si explozii sunt imterzise: fuatul, intrarea cu foc deschis, cu piese sau materiale ancandescente, producerea de scantei.

Elementele constructive principale ale carburatorului 28 CIC 4 (autoturismul Dacia Nova):1-jiclor de mers in gol; 2-jiclor de mers in gol cu imbogatire constanta; 3-jiclor principal de aer, corpul J; 4-tub emulsor corpul I; 5-centrator de amestec, corpul I; 6-difuzor corpulI; 7-injector pompa repriza; 8-supapa de refulare a pompei de repriza; 9-difuzor corpul II; 10-centrator de amestec, corpul II; 11-jiclor de progresivitate, corpulII; 12-jiclor principal de aer, corpul II; 13-tub emulsor corpul II; 14-canal pompa repriza; 15-plutitor dublu; 16-supapa de admisie a benzinei; 17-racord de alimentare cu benzina a carburatorului; 18-filtru de benzina; 19-buson filetat; 20-membrana pompei de repriza; 21-parghie pompa repriza; 22-jiclor principal de benzina, corpul II; 23-canal de amorsare; 24-canal ciecuit progresiune; 25-supapa de amorsare a pompei de repriza; 26-clapeta de acceleratie, corpul I; 27-jiclor principal de benzina, corpul I; 28-racord servo-mecanism de dezincare; 29-supapa electromagnetica; 30-canal aer; 31-surub acces aer; 32-jiclor econostat; 33-conducta econostat; 34-clapeta aer; 35-canal mers in gol;36-surub progresiune; 37-orificii progresiune; 38-claoeta acceleratie;39-canal circuit econostat; 40-canal economizer; 41-jiclor economizer; 42-supapa economizer; 43-camera de nivel constant; W-surub de imbogatie a amestecului (sigilat).

1-potentiometru; 2-dispozitiv de reglaj, pozitie clapea; 3-clapeta pornire cu servomotor; 4-jiclor de aer pentru compresarea la mersul in gol; 5-jiclor principal de franare; 6-jiclor de mersul in gol; 7-jiclor orincipal; 8-priza depresiune pentru comanda supapei de aer; 9-clapeta acceleratie; 10-traductor pozitie clapeta; 11-comutator pentru mersul in gol; 12-supape electromagnetice, a-semnal comutator mers in gol, b-semnal pozitie unghiulara clapeta acceleratie, c-pozitionarea clapetei de acceleratie data de dispozitivul de reglaj, d-turatie moor, e-semnal nivel temperature lichid racier; I-bloc de prelucrare a informatiilor; II-bloc electronic pentru merdul in gol fortat; III-bloc mers in gol; IV-bloc comenzi pornire si incalzire; V-bloc pentru regim de accelerare; VI-semnal iesire comanda, pozitie clapeta de acceleratie; VII-semnal iesire pozitie clapeta de pornire.

Bibliografie

1. E. Fratila, M. Fratila, St. Samoila:

-Automobile. "Cunoastere, intretinere si reparare"

Editura didactica si pedagogica R.A. Bucuresti 2005

2. Al. Steflea, D. Cotzur, M. Sechi:

-"Tehnologia fabricarii motoarelor automobilelor si tractoarelor"

Editura didactica si pedagogica-Bucuresti, 1976

3. M. Sechi, I. Serban:

-"Motoare cu combustie interna-manual pentru clasele a XI-a si a XII-a liceu si scoli profesionale (vol Isi II)"