Mecanismul de distributie

     Mecanismul de distributie asigura distribuirea amestecului carburant, evacuarea gazelor arse, in decursul fiecarui ciclu de functionare, deschizand si inchizand orificiile de intrare si iesire a gazelor din cilindri la momentul potrivit.

Amploarea solutiilor constructive adoptate in ultimii ani la motoarele de automobil au afectat intr-o oarecare masura si mecanismul de distributie, astfel incit, in prezent, se poate face o clasificare a mecanismelor de distributie dupa mai multe criterii:
1. Un prim criteriu il constituie modul in care se realizeaza deschiderea si inchiderea orificiilor de admisie si de evacuare a gazelor din cilindru, deosebindu-se urmatoarele sisteme:
-distributie prin supape, care se intalneste la motoarele in patru timpi si la unele motoare in doi timpi, pentru evacuarea gazelor arse;
-distributie prin ferestre, care se foloseste la motoarele in doi timpi
-distributie prin sertare, care se gaseste la motoarele speciale care dezvolta turatii foarte ridicate ale arborelui cotit (peste 6 000 ... 8 000 rotatii/minut).
La distributia prin supape, in functie de pozitia accstora, se deosebesc doua solutii constructive:
-cu supape laterale, la care supapele sunt montate in blocul cilindrilor
-cu supape in cap, la care supapele sunt montate in chiulasa.
In prezent, insa, toate motoarele in patru timpi de automobil se fabrica numai cu supape in cap.
2. Un al doilea criteriu il constituie modul de actionare a mecanismului de distributie (a arborelui cu came), deosebindu-se in prezent doua solutii constructive:
-prin actionare directa, prin angrenaj cu roti dintate
-prin actionare indirecta, prin lant sau curea dintata.

Mecanismul de distributie cu supape in cap se compune din urmatoarele piese:
-arborele cu came;
-pinioanele de distributie;
-tachetii cu bucsele de ghidaj;
-tijele impingatoare;
-culbutorii;
-supapele de admisie si evacuare;
-bucsele de ghidaj ale supapelor;
-arcurile de supapa
 -piesele de fixare a supapelor.

Mecanismul de distributie cu supape in cap
1- arbore cu came; 2- tachet; 3- tija; 4- deget de reglare; 5- contrapiulita
6- axul culbutorilor; 7- culbutor; 8- arcuri; 9- supapa; 10- disc;
11- bucsa conica,

Fiecare cilindru este prevazut cu doua sau mai multe perechi de supape de admisie si de evacuare in functie de solutia constructiva.
In timpul miscarii arborelui cu came, fiecare cama actioneaza un tachet 2, deplasindu-1 in sus. Tachetul apasa asupra tijei impingatoare 3, care imprima culbutorului 7 o miscare de rotatie in jurul axului sau. Culbutorul apasa, cu capul liber, asupra tijei supapei 9 si, invingind forta opusa de arcul 8 al supapei, o deplaseaza; astfel se realizeaza legatura cu galeria de admisie sau cu cea de evacuare. Cand partea proeminenta a camei paraseste tachetul, acesta coboara, iar supapa, sub actiunea arcului, inchide legatura cilindrului cu galeria de admisie sau de evacuare.
Arborele cu came trebuie sa aiba o turatie de doua ori mai mica decat turatia arborelui cotit, deoarece supapele trebuie sa se deschida o singura data pentru realizarea unui ciclu de functionare a motorului.

Arborele cu came comanda mecanismul de distributie, efectuand deschiderea supapelor in ordinea ceruta de functionarea motorului.
Unele tipuri de motoare au doi arbori cu came (in functie le modul de asezare a cilindrilor)

Componentele arborelui cu came sint urmatoarcle:
-camele
-fusurile
-excentricul de comanda al pompei de benzina
-pinionul dc actionare a pompei de ulei

Arborele cu came
1- came; 2- fusuri; 3- excentricul de actionare al pompei de benzina;
4- pinionul pentru actionarea pompei de ulei


Camele asigura deschiderea supapelor in ordinea de functionare ceruta, de aceea inte ele exista un decalaj de pozitie, care variaza in functie de numarul cilindrilor.
Arborele cu came se monteaza in partea frontala a motorului, in blocul cilindrilor sau in chiulasa si primeste miscarea de la arborele cotit prin intermediul unui angrenaj cu roti dintate, unui lant sau a unei curele dintate in functie de solutia constuctiva.

Supapele au rolul de a obtura orificiile de legatura ale cilindrilor cu galeriile dc admisie sau de evacuare.
Partile componente ale unei supape sunt:
-bucsa de ghidare
-arcul supapei
-discul de sprijin al arcului
-bucsa conica.
O supapa este alcatuita din doua parti principale:
-talerul supapei, care obtureaza orificiul de admisie sau evacuare;
-tija supapei, care transmite comanda si asigura ghidarea supapei. Suprafata interioara a talerului supapei este prelucrata conic cu o inclinare de 45° sau de 30°, formand suprafata de lucru a supapei, care se reazema pe suprafata conica a scaunului de supapa din blocul motor (la motoarele cu supape laterale) sau din chiulasa (la motoarele cu supape in cap).

Elementele constructive ale supapei
1, 2- supape; 3- scaunul supapei; 4- bucsa de ghidare; 5- bucsa conica; 6- arcl 7- disc de sprijin

Pentru a se realiza o etansare cit mai buna intre aceste doua suprafete, supapele se slefuiesc cu ajutorul unei paste speciale.
Bucsa de ghidare se confectioneaza din fonta si se monteaza prin presare in orificiile corespunzatoare din blocul motor sau din chiulasa. Pe suprafata exterioara, bucsa are un colier cu care se sprijina in blocul motor sau in chiulasa.
Arcul supapei are rolul de a mentine supapa apasata pe scaunul ei.
Arcul se sprijina cu un capat pe blocul motor sau pe chiulasa si cu celalalt capat pe discul de sprijin.
Transmiterea miscarii de la arborele cu came la tijele supapelor se realizeaza cu ajutorul sistemului de impingatori, format din tacheti, tije impingatoare si culbutori.
Culbutorii au rolul sa modifice directia miscarii transmise de la tachet. Un brat al culbutorului se asaza deasupra tijei supupei, iar celalalt este fixat pe tija impingatoare.
Culbutorul este mentinut, in stare de repaus, apasat pe tija impingatoare cu ajutorul unor arcuri sau bare de torsiune. Pentru reglarea jocului dintre tija supapei si culbutor, la capatul dinspre tija impingatoare, culbutorul este prevazut cu un surub de reglare cu contrapiulita. Culbutorii sunt montati articulat pe un ax (axul culbutorilor) fixat pe chiulasa prin intermediul unor suporti.

 

Read More

Motorul cu ardere interna

Elementele componente ale motorului

Astfel putem spune că motorul cu ardere internă, cu piston, este un motor termic care, prin evoluția amestecului combustibil, transformă energia termică în lucru mecanic. Evoluția amestecului combustibil în motor este realizată cu ajutorul pistonului, care, prin intermediul mecanismului bielă-manivelă, transformă mișcarea alternativă de translație în mișcare de rotație.

Foto: Secțiune printr-un motor termic.
Sursa: Wikimedia Commons

  În figura alaturata se prezintă o secțiune printr-un motor termic cu piston:
1.bujie (în cazul unui motor diesel locul bujiei este luat de injector)
2.arbore cu came
3.supapa de admisie
4.galerie de admisie
5.chiulasă
6.blocul motor
7.arbore cotit
8.bielă
9.piston
10.bolț
11.segmenți
12.galerie de evacuare
13.supapa de evacuare
                                                        14.arbore cu came


Motorul cu ardere interna este una din acele inventii care a adus omenirii atat foloase, cat si neplaceri. Datorita lui a fost posibil ca oamenii sa calatoreasca departe in vacante, sa-si largeasca orizonturile si sa capete mobilitate in viata profesionala. Transportul alimentelor a putut fi organizat cu mai multa usurinta si piata de produse alimentare s-a diversificat.
In multe ocupatii s-a economisit o gramada de timp prin utilizarea motorului si, drept consecinta, s-a generat mai mult timp liber. Motorul cu ardere interna a contribuit in multe feluri la cresterea calitatii traiului in sec al XX-lea. Pe de alta parte, a constituit o sursa importanta de poluare a mediului, facand ca satele si orasele sa devina mai aglomerate si mai zgomotoase.

Principiul motoarelor cu ardere interna a fost explorat cu multa vreme inainte de inceperea Revolutiei Industriale, prin experientele cu praful de pusca ale inginerului olandez Christian Huygens si ale francezilor Jean de Hauteville si Denis Papin – aceasta inainte de anul 1700. Dar praful de pusca era o sursa de energie nepotrivita. De-abia cand au fost testate alte surse au aparut progrese reale. Gazele explosive, alcoolul si distilatele petroliere erau mult mai promitatoare. In 1794, Robert Street a castigat un brevet britanic pentru primul motor cu ardere interna de utilitate practica. Acesta consta dintr-un cilindru prevazut cu un piston la interior, legat de un brat pivotant care functiona ca o pompa simpla de apa. Cilindrul era racit cu o manta de apa si se prelungea cu o camera de ardere sufficient de fierbinte pentru a aprinde un amestec de aer si combustibil lichid.

  Samuel Brown a inceput sa construiasca si sa comercializeze un motor cu ardere interna in Anglia in anii 1820. In acelasi timp, inginerul francez Nicolas Carnot a publicat “Reflectii asupra puterii motrice a focului”, lucrare care contine majoritatea principiilor motorului cu ardere interna modern, dar Carnot nu a construit efectiv un motor. In anii 1830 William Barnetta proiectat primul motor practice in doi timpi. Principiul acestuia avea sa fie larg aplicat mai tarziu in construirea motoarelor mici pe benzina. Barnett a fost un innovator important. El a fost cel ce a inventat sistemul de aprindere cu lampa de veghe, care a constituit principiul de aprindere al motoarelor pana la inventarea bujiei electrice si este inca folosit la cazanele pentru incalzirea centrala pe gaz. In anii 1840 si 1850 s-au adus alte inovatii motorului, dar randamentul de transformare a combustibilului in miscare utila a ramas foarte mic. In 1862 Alphonse Beau de Rochas a publicat o lucrare in care descria cateva imbunatatiri potentiale, inclusiv ceea ce a devenit succesiunea standard in functionarea unui motor in patru timpi : admisia, compresia, arderea si evacuarea.

Umpic mai jos avem o animatie care sa ne faca sa intelegem mai bine functionarea motorului:


Motorul în patru timpi este un tip de motor cu ardere internă al cărui piston face 4 curse simple într-un ciclu motor. Pistonul se mișcă într-un cilindru închis la un capăt de chiulasă. Mișcarea pistonului este asigurată de un mecanism bielă-arbore cotit și are loc între două poziții extreme: punctul mort interior și punctul mort exterior.

În punctul mort interior PMI, pistonul este în interiorul cilindrului și volumul acestuia este minim.

La punctul mort exterior PME, pistonul se găsește la cealaltă extremitate în raport cu PMI și volumul acestuia este maxim.

Un ciclu motor are loc de-a lungul a două rotații ale arborelui cotit și cuprinde patru faze, numerotate în figura alăturată cu:

1- Admisia
2- Compresia
3- Arderea si Destinderea
4- Evacuarea

Read More

Notiuni Introductive

Automobilul – este un vehicul rutier, carosat si suspendat elastic pe cel putin trei roti, care se poate deplasa prin mijloace proprii de propulsie in diferite conditii de teren, si care este destinat transportului direct sau prin tractare al unor incarcaturi ce pot fi marfuri, persoane sau utilaje. Partile principale ale unui automobil sunt: motorul, sasiul si caroseria. Motoarele folosite la automobile sunt in majoritatea cazurilor, motoare cu ardere interna cu piston.

Motorul cu ardere interna – este o masina termica de forta care transforma caldura degajata prin arderea combustibilului in lucru mecanic prin intermediul evolutiilor unui agent motor (fluid motor) in stare gazoasa. In motorul cu ardere interna, atat procesul de ardere (transformarea energiei chimice in caldura cat si procesul de transformare a caldurii in lucru mecanic se desfasoara in interiorul cilindrilor).

Motorul – este alcatuit din mecanismul motor, respectiv de sistemele si instalatiile auxiliare (mecanismul de distribuţie, sistemul de alimentare cu combustibil, sistemul de aprindere, sistemul de racire si sistemul de ungere) necesare realizarii procesului de functionare si sistemul de pornire.

Mecanismul motor – numit si mecanismul biela-manivela, constituie principalul ansamblu al motorului cu ardere interna, cu piston. El are rolul de a transforma miscarea de translatie rectilinie-alternativa a pistonului intr-o miscare de rotatie a arborelui cotit. Organele componente ale mecanismului motor se impart in organe fixe si organe mobile. Din grupa organelor fixe fac parte: blocul cilindrilor, chiulasa si carterul. Grupa organelor mobile cuprinde: arborele cotit si volantul, bielele si pistoanele cu bolturile si segmentii.

Mecanismul de distributie – asigura deschiderea si inchiderea supapelor, la momente bine precizate pentru a face posibila evacuarea gazelor de ardere si umplerea cilindrului cu gaze proaspete (amestec aer-combustibil).

Instalatia de alimentare – cu combustibil are rolul de a asigura curatirea (filtrarea) si introducerea in cilindrii motorului a combustibilului si a aerului (fie in amestec, fie separat), in anumite proportii bine stabilite.

Instalatia de alimentare – cuprinde rezervoare, conducte, filtre, pompe, precum si organele care servesc la prepararea si introducerea combustibilului in cilindri (carburatorul la motoare cu aprindere prin scanteie si injectoarele la motoarele cu aprindere prin compresie).

Instalatia de aprindere – serveste la declansarea scanteii electrice, in interiorul camerei de ardere (la motoarele cu aprindere prin scanteie) pentru aprinderea amestecului carburant.

Instalatia de racire
– asigura racirea unor organe importante ale motorului (cilindrii si chiulasa), pentru a se evita supraincalzirea acestor piese, datorita caldurii pe care o primesc de la gazele de ardere. Mentinerea unui regim termic normal de functionare a pieselor motorului este de mare importanta pentru economicitatea si siguranta in exploatare a motorului.

Instalatia de ungere – are rolul de a asigura ungerea pieselor in miscare, pentru a reduce frecarea si a preveni uzura pieselor motorului.

Sistemul de pornire – serveste la asigurarea turatiei minime de pornire a motorului.

Sasiul – este format din grupul organelor de transmitere a momentului de la motor la rotile motoare (transmisia), sistemele de conducere ale automobilului (directia si franarea) organele de conducere si sustinere si instalatiile auxiliare.

Transmisia – are rolul de a transmite momentul motor la rotile motoare, modificandu-i, in acelasi timp, si valoarea in functie de variatia rezistentelor la inaintare. Transmisia este compusa din: ambreiaj, cutia de viteze, reductorul-distribuitor, transmisia longitudinala, transmisia principala (angrenajul in unghi), diferential, arborii planetari si transmisia finala.

Ambreiajul – are rolul de a realiza cuplarea progresiva si decuplarea motorului de restul transmisiei la pornire , precum si in timpul mersului , la schimbarea treptelor de viteza.

Cutia de viteze – are rolul de a modifica forta de tractiune, respectiv momentul motor, in functie de variatia rezistentelor la inaintare, de a permite mersul inapoi fara inversarea sensului de rotatie al motorului si stationarea indelungata cu motorul in functiune.

Reductorul-distribuitor – are rolul de a distribui momentul motor la puntile motoare ale automobilului si in acelasi timp modifica si raportul de transmitere.

Transmisia cardanica – are rolul de a transmite momentul motor, fara sa il modifice, intre diferite componente ale transmisiei a caror pozitie relativa este, in general, variabila (cel mai intalnit caz este de la cutia de viteze la transmisia principala).

Transmisia principala – are rolul de a transmite momentul motor de la transmisia cardanica la diferential si de al mari in acelasi timp.

Diferentialul – da posibilitatea rotilor motoare ale aceleasi punti sa parcurga drumuri de lungime diferite.

Arborii planetari – transmit momentul de la diferential la rotile motoare sau la transmisia finala.

Transmisia finala – serveste la marirea raportului total de transmitere.

Sistemele de conducere – asigura deplasarea automobilului pe traiectoria dorita in conditii de siguranta.

Sistemul de directie – seveste la schimbarea directiei de mers a automobilului, prin schimbarea planului rotilor de directie in raport cu planul longitudinal al automobilului.

Sistemul de franare – serveste la reducerea vitezei automobilului dupa dorinta conducatorului sau chiar la oprire, precum si la imobilizarea lui in timpul parcarii.

Organele de sustinere si propulsie – cuprind: cadrul, carterele puntilor, rotile si suspensia.

Cadrul – constituie suportul pe care se monteaza organele si mecanismele componente ale automobilului.

Sistemul de propulsie (carterele puntilor si rotile) – transforma miscarea de rotatie in miscare de tranlatie si ajuta automobilul sa se sprijine pe drum sau pe sol.

Suspensia – transforma socurile in oscilatii cu amplitudine si frecventa suportabile de catre calatori si amortizeaza oscilatiile.

Instalatiile auxiliare – servesc la asigurarea confortului, sigurantei circulatiei si a controlului functionarii automobilului. Aceste instalatii cuprind: instalatia de iluminat, instalatia de semnalizare, instalatia de incalzire si aerisire, stergatorul de parbriz, etc.

Caroseria – serveste ca organ purtator pentru pasageri sau marfurile care se transporta. La multe autoturisme si la unele autobuze moderne, caroseria preia si rolul cadrului (caroserii autoportante).

Read More