28
SE DISTRIBUIE GRATUIT CA SUPLIMENT AL REVISTEI AUTOTEST Nr. 36 / septembrie 2015 SIAR ESTE MEMBRă INTERNATIONAL FEDERATION OF AUTOMOTIVE ENGINEERING SOCIETIES EUROPEAN AUTOMOBILE ENGINEERS COOPERATION Ingineria automobilului Societatea Inginerilor de Automobile din România Registrul Auto Român Challenge KART LOW COST l Analiza și reconstrucția accidentelor rutiere în condiții de incertitudine l Amestecurile motorină-etanol și utilizarea lor în motoarele diesel l Evaluarea energiei disipate de către amortizoarele automobilelor European Automotive Congress 25 - 27 Noiembrie 2015 Universitatea Politehnica București EAEC – ESFA 2015

Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

se distr ibuie gr atuit ca supli m en t al r evistei au totestnr. 36 / septembrie 2015

SIAR eSte membRă

InteRnAtIonAlfedeRAtIon ofAutomotIveenGIneeRInGSocIetIeS

euRopeAnAutomobIleenGIneeRScoopeRAtIon

Ingineriaautomobilului Societatea

Inginerilorde Automobiledin România

RegistrulAutoRomân

ChallengeKART LOW COST

l Analiza și reconstrucția accidentelor rutiere în condiții de incertitudine l Amestecurile motorină-etanol și utilizarea lor în motoarele diesel l Evaluarea energiei disipate de către amortizoarele automobilelor

European Automotive Congress25 - 27 Noiembrie 2015

Universitatea Politehnica București

EAEC – ESFA 2015

Page 2: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

TRANSMISII PLANETARE, PRECESIONALE ȘI ARMONICE

Autori: I. BOSTAN, V. DULGHERU, S. GRIGORAȘ

Editura Tehnică București, Editura Tehnică ChișinăuAnul apariției: 1997ISBN: 973-31-1069-8; ISBN: 9975-910-20-3

Lucrarea elaborată de un colectiv coordonat de academician Ion BOSTAN, Rectorul Universității Tehnice a Moldovei din Chișinău, are un puternic ca-racter aplicativ, prezentând atât elementele teoretice de bază privind calculul transmisiilor planetare, precesionale și armonice, cât și un număr important de soluții constructive cuprinse într-un număr de 53 de planșe.

Organizată pe trei părți și 12 capitole, lucrarea tratează următoarele probleme:Partea I: Transmisii planetare Partea II: Transmisii precesionale- Calculul transmisiilor planetare - Calculul transmisiilor precesionale- Calculul transmisiilor planetare cu bolțuri - Reductoare precesionale cu destinație generală- Transmisii planetare elicoidale dezaxate - Reductoare precesionale cu destinație specială- Transmisii planetare sinusoidale cu bile - Transmisii precesionale în elaborări de perspectivă- Reductoare planetare cu destinație generală și cu destinație specială- Mecanisme planetare ale mașinilor de ridicat, excavatoarelor etc.

Partea III: Transmisii armonice- Calculul și construcția transmisiilor armonice- Reductoare armonice de destinație generală

Fiecare parte a lucrării cuprinde o listă bibliografică.

TRANSMISII HIDRAULICE PENTRU AUTOVEHICULE

Autor: Dragoș COSTACHE

Editura Academiei Tehnice MilitareAnul apariției: 2002ISBN: 973-8290-66-X

Lucrarea prezintă elementele necesare pregătirii de bază a studenților din domeniul ingineriei autovehiculelor în problematica transmisiilor hidraulice pentru autovehicule, fiind structurată pe cinci capitole.

În capitolul 1 se prezintă succint principalele aspecte privind locul și rolul transmisiei în construcția unui autovehicul, precum și definirea și clasificarea transmisiilor hidraulice continue.Prezentarea transmisiilor hidrodinamice face obiectul capitolului 2. Se tratează atât principalele elemente privind funcționarea și calculul transmisiei hidrodinamice, cât și unele soluții constructive. În abordarea acestui capitol autorul a făcut apel la lucrarea elaborată în 1982 de profesor dr. ing. Mihai Gorianu „Transmisii continue pentru autovehicule cu roți și cu șenile”. Capitolul se încheie cu cu un studiu de caz privind conlucrarea hidroconvertizorului cu motorul de tracțiune.Capitolul 3 prezintă ambreiajul hidrodinamic. Se detaliază în principal caracteristicile acestuia (adimensională și exterioară) și conlucrarea acestuia cu motorul cu ardere internă.În capitolul 4, intitulat „Transmisii hidrostatice”, se tratează atât principiul de funcționare a acestora, cât și principalele elemente privind comanda și reglarea. În capitolul acesta, la final, sunt detaliate elemente privind calculul transmisiilor hidrostatice.Ultimul capitol al lucrării prezintă transmisiile hidromecanice cu componenta hidraulică de tip hidrostatic, inclusiv soluții constructive întâlnite în practică. Sunt analizate variante de utilizare a transmisiei hidrostatice în compunerea mecanismelor de viraj ale autovehiculelor cu șenile.Lucrarea mai cuprinde o bibliografie.

Page 3: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

3

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

Complexitatea ingineriei autovehiculelor şi abordarea RWTH AachenThe Automotive Engineering Complexity and RWTH Aachen Approach

Afirmația prin care se constată complexitatea domeniilor care gravitează în jurul industriei autovehiculelor a devenit un

truism. Vizibilă în nivelul științific, cât și în cel tehnologic, complexitatea se propagă și

în mediile economic și social influențând viața a milioane și milioane de oameni.Pentru unele structuri de educație, cercetare și inovare, complexitatea industriei de autovehicule actuale a devenit un avantaj major. Este cazul RWTH Aachen (Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen). Plasată în vestul Germaniei, aproape de granița cu Belgia, în ultimii 30 de ani instituția a încercat și dezvoltat produse și tehnologii inovative pentru marii producători de autovehicule. Prin al său Institut pentru Ingineria Autovehiculelor (Institut für Kraftfahrzeuge – IKA), RWTH Aachen explorează și fructifică direcții multiple de îmbunătățire a autovehiculelor și a experienței de conducere a acestora. Este singurul institut din Europa care acoperă tot domeniul ingineriei autovehiculelor, respectiv: caroserii și structuri, grup motopropulsor, electronică auto, informatică auto, sisteme de asistență pentru conducătorul auto, dar și alte arii interdisciplinare cum ar fi: acustică, strategii de producție,

concepția autovehiculelor, rafinament și experiență de conducere. (Allen, J. – The sum of the parts – Automotive Emgineer, July – August 2015, pg. 30).Experiența de conducere și performanța (driver experience and performance) este unul din compartimentele interdisciplinare de cercetare/inovare cele mai profitabile ale IKA RWTH Aachen, contribuind din plin la cele peste 250 de proiecte de cercetare pe care institutul le desfășoară în beneficiul său și al marilor producători germani și europeni.Intre Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen și Universitatea Transilvania din Brașov, Facultatea de Inginerie Mecanică, există încă din 2004, un acord de colaborare pentru domeniul motoarelor cu ardere internă, care încă așteaptă să fie mai bine valorificat.Exemplul RWTH Aachen poate fi urmat în marile centre universitare din România, fiind oportun, foarte probabil, și pentru producătorii români de autovehicule și subansambluri ale acestora.

Prof. dr. ing. Nicolae ISPASDirector al Departamentului Autovehicule și Transporturi

Universitatea Transilvania din BrașovRedactor Șef Executiv „Ingineria automobilului”

Sumar „Ingineria automobilului“ Nr. 363 Complexitatea ingineriei autovehiculelor şi abordarea RWTH Aachen The Automotive Engineering Complexity and RWTH Aachen Approach5 Interviu cu domnul Mihnea Costoiu, Rector al Universităţii PolITEHnICA din Bucureşti Interview with Mr. Mihnea Costoiu, Rector of University PolITEHnICA of Bucharest7 Analiza şi reconstrucţia accidentelor rutiere în condiţii de incertitudine Analysis and Reconstruction of Car Crashes in Case of Uncertainties

12 Amestecurile motorină-etanol şi utilizarea lor în motoarele diesel Diesel-Ethanol Blends and their Use in Diesel Engines21 Evaluarea energiei disipate de către amortizoarele automobilelor Evaluation of the Dissipated Energy by the Automobile Dampers26 Studenţii orădeni la concursul „Pneumobil” 2015 The students of University of oradea at „2015 Pneumobil” Competition

Coperta 1: Echipele de studenți ai Universității din oradea participante la concursul „Pneumobil” 2015, Eger, Ungaria

Page 4: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

4

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

RegIStRul Auto RomâN

Director generalGeorge-Adrian DInCĂ

Director tehnicCristian Viorel BUCUR

Director AdjunctDorin Ilian lEȚEADirector AdjunctGabriel Florentin TUDoRACHE

Şef Birou Informare, Comunicare şi Relaţii cu

mass-mediaRoxana nICA

RedactoriRadu BUHĂnIţĂ

Emilia PETREGeorge DRUGESCU

Gabriel MAnolE

Contact:Calea Griviţei 391 A,

sector 1, cod poștal 010719, București, România

Tel/Fax: 021/202.70.17E-mail: [email protected]

www.rarom.rowww.autotestmagazin.ro

SIAR

ContactFacultatea de TransporturiUniversitatea Politehnica

BucureștiSplaiul Independenţei 313

Sala JC 005, Cod poștal 060042, sector 6, București, România

Tel/Fax: 021/316.96.08E-mail: [email protected]

www.ingineria-automobilului.rowww.siar.ro

TIPAR

ARt gRouP INt SRl

Str. Vulturilor 12-14, sector 3, București

Reproducerea integrală sau parţială a textelor și imaginilor se face numai cu acordul Revistei Auto Test,

a Registrului Auto Român.

SoCIetAteA INgINeRIloR De AutomoBIle DIN RomâNIAPreședinte: Conf. dr. ing. Adrian CleNCI, Universitatea din Pitești

Președinte de onoare: Prof. dr. ing. eugen NegRuŞ, Universitatea Politehnica din BucureștiVicepreședinte: Prof. dr. ing. Cristian ANDReeSCu, Universitatea Politehnica din București

Vicepreședinte: Prof. dr. ing. Nicolae BuRNete, Universitatea Tehnică din Cluj-napocaVicepreședinte: Prof. dr. ing. Anghel CHIRu, Universitatea „Transilvania” din Brașov

Vicepreședinte: Prof. dr. ing. Victor oȚĂt, Universitatea din CraiovaVicepreședinte: Prof. dr. ing. Ioan tABACu, Universitatea din Pitești

Secretar General: Prof. dr. ing. minu mItReA, Academia Tehnică Militară din București

Redactor şef: Prof. Dr. -Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h.c. Cornel StAN West Saxon University of Zwickau, Germany

Redactor şef executiv: Prof. dr. ing. Nicolae ISPAS, Universitatea „Transilvania” BrașovRedactori-şefi adjuncţi:

Prof. dr. ing. Radu CHIRIAC, Universitatea Politehnica din BucureștiProf. dr. ing. Ion CoPAe, Academia Tehnică Militară din București

Conf. dr. ing. Ştefan tABACu, Universitatea din PiteștiRedactori:

Conf. dr. ing. Adrian SACHelARIe, Universitatea Tehnică „Gh. Asachi” din IașiConf. dr. ing. Ilie DumItRu, Universitatea din Craiova

Conf. dr. ing. marin mARINeSCu, Academia Tehnică Militară din BucureștiS.l. dr. ing. Cristian ColDeA, Universitatea Tehnică din Cluj-napoca

S.l. dr. ing. marius BĂŢĂuŞ, Universitatea Politehnica din BucureștiS.l. dr. ing. george DRAgomIR, Universitatea din oradea

Secretar de redacţie: Prof. dr. ing. minu mItReA, Secretar General SIAR

AVl list Romania – Werner moSeRRegistrul Auto Român – RAR – george-Adrian DINCĂ

Renault Technologie Roumanie – Pascal CANDAuUniunea națională a Transportatorilor Rutieri din România – UnTRR – Florian mIHuȚ

ColegIul De ReDACŢIe

ComItetul De oNoARe Al SIAR

ComItetul ŞtIINȚIFICProf. Dennis ASSANIS

University of Michigan, Michigan, United States of America

Prof. Rodica A. BĂRĂNeSCuUniversity of IIlinois at Chicago College of

Engineering, United States of America

Prof. Nicolae BuRNeteUniversitatea Tehnică din Cluj-napoca, România

Prof. giovanni CIPollAPolitecnico di Torino, Italy

Dr. Felice e. CoRCIoNeEngines Institute, naples, Italy

Prof. georges DeSComBeSConservatoire national des Arts et Metiers de Paris,

France

Prof. Cedomir DuBoKAUniversity of Belgrade Serbia

Prof. Pedro eSteBANInstitute for Applied Automotive Research

Tarragona, Spain

Prof. Radu gAIgINSCHIUniversitatea Tehnică „Gh. Asachi” din Iași,

România

Prof. Berthold gRÜNWAlDTechnical University of Darmstadt, Germany

Eng. eduard goloVAtAI-SCHmIDtSchaeffler AG & Co. KG Herzogenaurach, Germany

Prof. Peter KuCHARUniversity for Applied Sciences, Konstanz, Germany

Prof. mircea oPReANUniversitatea Politehnica din București, România

Prof. Nicolae V. oRlANDeARetired Professor, University of Michigan Ann Arbor, M.I., USA

Prof. Victor oȚĂtUniversitatea din Craiova, România

Prof. Pierre PoDeVINConservatoire national des Arts et Metiers de Paris, France

Prof. Andreas SeelINgeRInstitute of Mining and Metallurgical Machine, Engineering, Aachen, Germany

Prof. ulrich SPICHeRKalrsuhe University, Karlsruhe, Germany

Prof. Cornel StANWest Saxon University of Zwickau, Germany

Prof. Dinu tARAZAWayne State University, United States of America

Prof. michael ButSCHUniversity of Applied Sciences, Konstanz, Germany

Ingineria automobilului: an apariţie ediţia tipărită 2006 (ISSn 1842 – 4074) / ediţia electronică 2007 (ISSn 2284 – 5690). Serie nouă a Revistei Inginerilor de Automobile (RIA), tipărită în perioada 1990-2000 (ISSn 1222-5142)

SIAR publică online Romanian Journal of Automotive Engineering (ISSn 2457 – 5275).

Page 5: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

5

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe de studii universitare de formare a specialiștilor în domeniul ingineriei. Evoluția mediului economic și social românesc a determinat schimbări majore în structura și dezvoltarea industriei românești. Cum apreciați adaptarea învățământului universi-tar ingineresc în acest context?Învățământul universitar ingine resc a căutat să se adapteze la evoluția înregistrată în ultimii ani în dome-niul economic românesc. În ca-zul Universității PolITEHnICA din București, putem consemna înființarea unor noi facultăți precum Facultatea de Antreprenoriat, Ingi-neria și Managementul Afacerilor, Facultatea de Inginerie Medicală și Facultatea de Științe Aplicate. În ul-timii ani au fost demarate mai multe programe de masterat, multe dintre ele în colaborare cu unități econo-mice și de cercetare importante. De asemenea, trebuie evidențiat faptul că, în permanență, vechile programe de studii își îmbunătățesc conținutul prin actualizarea planurilor de învățământ și a programelor analitice în concordanță cu necesitățile eco-nomiei românești. Evoluţia mediului economic și social a imprimat urmă-toarele caracteristici asupra forţei de muncă:• de-a lungul carierei, un absolvent de învăţământ ingineresc poate să-și schimbe de mai multe ori locul de muncă, atât în domeniul de studii ab-solvit, cât și în domenii conexe;• a crescut gradul de mobilitate, atât în ţară, cât și în străinătate;• pentru a rezolva problemele profe-sionale, de multe ori este necesară o abordare multi- și interdisciplinară.Pornind de la aceste realităţi, se poa-te afirma că învăţământul universitar ingineresc face eforturi și reușește să răspundă noilor provocări eco-nomice și sociale. Trecerea de la un învăţământ bazat, în principal, pe acumularea de cunoștinţe, la unul

care să permită dezvoltarea în același timp de competenţe reale, permite adaptarea cu ușurinţă a absolvenţilor învățământului universitar ingineresc la noile realităţi.

Beneficiile materiale, posibilita-tea de a lucra în mari companii internaționale în țară sau chiar pes-te hotare, condițiile și cerințele spe-cifice unei cariere în învățământul universitar sunt factori care nu în-curajează în această perioadă păs-trarea celor mai buni absolvenți în învățământul universitar. Ce instru-mente au la îndemână universitățile tehnice din România pentru a-și păstra și consolida un corp de cadre didactice performante?Universitățile pot oferi vârfurilor de promoții oportunitatea per-fec ționării profesionale prin par-curgerea celei de a treia trepte a învățământului superior – pregătirea pentru dobândirea titlului de doctor inginer. În prezent sunt în derulare, cel puțin la UPB, mai multe proiecte în cadrul Programului operațional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 prin care docto-ranzii beneficiază de burse impor-tante, precum și de stagii de pregătire la universități și/sau unități de cer-cetare – dezvoltare de renume din Europa. După dobândirea titlului de doctor tinerii pot opta pentru o cari-eră universitară sau se pot angaja în poziții superioare la mari companii internaționale.Pentru a consolida un corp de cadre didactice de valoare UPB are urmă-toarea abordare: crearea în interiorul universităţii și facultăţilor compo-nente a unui climat propice pentru dezvoltarea în carieră; încurajarea participării tinerilor la programe de pregătire pedagogică și profesionale atât în ţară, cât și în străinătate.Universitatea PolITEHnICA din Bucu rești a devenit în ultimii ani polul universitar al cercetării din România având foarte multe proiec-te finanțate din fonduri europene, ceea ce a condus la atragerea unui

număr important de ti-neri în aceste proiecte, în care au posibilitatea să se dezvolte din punct de ve-dere profesional, să aibă satisfacții atât morale, cât și materiale.

Având în vedere infor–mațiile pe care le dețineți, cum apreciați gradul de absorbție în economia României a absolvenților de studii universitare ingi nerești?Din informațiile pe care le deținem de la foștii noștri studenți, precum și direct de la diferiți agenți eco-nomici, rezultă că cea mai mare parte a absolvenților UPB se încadrează rapid în economia românească. Trebuie remarcat, totuși, că o parte dintre ei lucrea-ză în domenii diferite față de speci-alizarea urmată în universitate, dar acest lucru denotă o calitate aparte a învățământului nostru tehnic superi-or – versatilitatea.

Deja a trecut o bună perioadă de timp de la implementarea sistemu-lui Bologna în învățământul univer-sitar românesc. Considerați oportu-nă demararea unei analize asupra efectelor acestei decizii istorice – cel puțin în domeniul programelor de studii inginerești?Este firesc ca după operarea unei modificări majore în strategia siste-mului universitar, așa cum a consti-tuit-o aderarea la sistemul Bologna, să fie efectuată o analiză asupra consecințelor acestei măsuri. De altfel, în Universitatea PolITEH-nICA din București au fost realiza-te astfel de evaluări, în primul rând prin prisma câștigurilor obținute pe direcția îmbunătățirii calității ge-nerale a procesului de învățământ și a îmbinării acestuia cu activitatea de cercetare – dezvoltare, dar și din punct de vedere al unei mai bune

corelări cu necesitățile economiei naționale și europene. De asemenea, unul din aspectele care trebuie urmă-rit în cadrul acestei analize este mo-dul în care competenţele dobândite de absolvenţi sunt în concordanţă cu competenţele cerute pe piaţa forţei de muncă.

Una dintre dificultățile des citate de cadrele didactice universitare în formarea unor foarte buni ingi-neri o constituie nivelul de pregă-tire al absolvenților de liceu. Cum considerați că ar putea fi ridicat nivelul pregătirii din licee, mai ales din liceele cu profil tehnologic (teh-nic), cele care, la un moment dat, furnizau un număr important de candidați la examenele de admitere în universitățile politehnice?Răspunsul la această întrebare este complex, el putând fi abordat din mai multe puncte de vedere. Ca repre-zentant al unei universități tehnice, pot spune că în atingerea scopului menționat ar fi necesară o mai intensă colaborare între cadrele didactice din licee și cele universitare în elaborarea

Interviu cu domnul Mihnea Costoiu,Rector al Universităţii PolITEHNICA din Bucureşti Interview with Mr. Mihnea Costoiu, Rector of University PolITEHNICA of Bucharest

Page 6: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

6

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

planurilor de învățământ și în stabili-rea conținuturilor materiilor de spe-cialitate predate în învățământul pre-universitar. De asemenea, ar fi benefic ca la elaborarea manualelor școlare să participe atât cadre didatice din licee, cât și din universități. o altă măsură importantă ar fi dezvol-tarea unor parteneriate între universi-tăţile tehnice și licee, care să prevadă o serie de acţiuni specifice (concur-suri profesionale organizate de către universităţi pentru elevii de liceu, lecţii demonstrative organizate în la-boratoarele universităţilor, pregătire organizată în cadrul universităţilor la disciplinele fundamentale etc.).

Magna Charta Universitatum adop-tată la Bologna cu mai mulți ani în urmă proclamă printre principiile fundamentale că „Universitatea, în mijlocul unor societăţi organizate diferit ca urmare a condiţiilor geo-grafice și a moștenirii istorice, este o instituţie autonomă care produce și transmite, în mod critic, cultu-ra prin intermediul cercetării și al învăţământului. Spre a răspunde necesităţilor lumii contemporane, universitatea trebuie să fie indepen-dentă, din punct de vedere moral și intelectual, de orice putere politică și economică...”. Apar, așadar, ca inseparabile cercetarea științifică și învățământul universitar. Care ar fi, în opinia dumneavoastră, căile importante de încurajare și spriji-nire de către instituțiile îndrep tățite a cercetării științifice din învă-țământul universitar?Dezvoltarea cercetării științifice poa-te fi susținută de guvern prin lansa-rea unor programe de cercetare, așa cum s-a procedat și până acum, dar universitățile, cadrele didactice uni-versitare pot participa la programe de cercetare științifică cu finanțare europeană, ceea ce presupune de-punerea de propuneri de proiecte, de regulă, în cadrul unor consorții internaționale cât mai puternice, cu alte universități și factori din indus-trie, cercetare – dezvoltare. nu trebu-ie neglijată nici dezvoltarea unor cola-borări cu factorii economici din țară în scopul rezolvării unor probleme de cercetare științifică pe care aceștia le întâmpină și la care universitățile, prin nivelul de pregătire al personalu-lui și prin dotările pe care le dețin, pot aduce o contribuție importantă.Universitatea PolITEHnICA din Bucu rești este o universitate de edu-caţie și cercetare știinţifică avansată. nu este posibil un act educaţional de calitate fără o activitate de cercetare

știinţifică pe măsură. Sprijinirea acti-vităţii de cercetare în cadrul unei uni-versităţi trebuie realizată în primul rând de respectiva universitate, prin promovarea unei strategii corespun-zătoare și a unor mecanisme specifice în domeniu. o altă direcţie de spriji-nire a cercetării din universităţi poate fi reprezentată de crearea unor cluste-re care să reunească unităţi de învăţă-mânt superior, pe de-o parte, și agenţi economici care să beneficieze în mod nemijlocit de cercetarea universitară, pe de altă parte. În domeniul cercetă-rii aplicative și a transferului tehnolo-gic este benefică stimularea (inclusiv prin pârghii legislative) a înfiinţării de strat-up și spin-off în interiorul universităţilor.Universitatea PolITEHnICA din Bucu rești este implicată în două pro-iecte importante de investiții noi, finanțate din fonduri europene, și anume: Centrul de Cercetări Avansate pentru Materiale, Produse și Procese Inovative – CAMPUS și Infrastruc-tura de Cercetare pentru Dezvoltarea Produselor, Proceselor și Serviciilor Inovative Inteligente – PRECIS. În condiţiile fenomenului de globali-zare UPB este preocupată de crearea unei imagini internaţionale distinc-te, particulare, în peisajul academic universal. o atenţie deosebită este acordată acordurilor bilaterale de cooperare. Urmare a prestigiului in-ternaţional de care se bucură, UPB are 181 programe de colaborare cu universităţi din 46 de ţări din Europa, America, Asia și Africa.Programele de studii de licenţă și de mas-terat din cadrul UPB prezintă câteva ele-mente deosebite, putându-se menţiona:• dezvoltarea unor programe de studii de tip „dublă diplomă” în parteneriat cu universităţi de prestigiu din Europa;• dezvoltarea unor programe de stu-dii de masterat în parteneriat cu ope-ratorii economici. Exemplificăm cu programele de masterat dezvoltate împreună cu Renault Technologies Romania și IFIn – HH, vizând pre-gătirea specialiștilor pentru viitoarea bază de cercetare Extreme light In-frastructure (ElI).De asemenea, UPB este implicată în parteneriate serioase cu FIAT, SCA-nIA și BMW, companii de renume din domeniul auto.

Cum apreciați rolul cercetării știin-țifice universitare în domeniul ingi-neriei, integrarea acesteia în ansam-blul cercetării științifice naționale?Misiunea Universității PolITEH-nICA din București a fost gândită ca o îmbinare de educație, cercetare

și inovație, fapt ce reprezintă che-ia către o societate și o economie a cunoașterii. Crearea cunoașterii în primul rând prin cercetare științifică, răspândirea ei prin educație și in-struire profesională, diseminarea ei prin tehnologia informației și utili-zarea inovației tehnologice, sunt ele-mente care definesc distinctivitatea universității. Universitatea PolI-TEHnICA din București dorește să fie prezentă în rândul universităților din România și din Europa capabi-le să schițeze și să optimizeze pro-cesele care duc către o societate a cunoașterii, pentru a atinge idealurile creșterii economice durabile, pentru a obține locuri de muncă mai bune pentru tinerii specialiști.

O legătură strânsă de colaborare în-tre industrie și universități permite exploatarea eficientă a resurselor și competențelor disponibile în aces-te instituții. Cum apreciați relațiile de cooperare dintre Universitatea POLITEHNICA din București și mediul economic din România. Cum considerați că poate fi intensificată această cooperare?Există deja o tradiţie în ceea ce pri-vește relaţiile de cooperare dintre Universitatea PolITEHnICA din București și mediul economic din România, materializată prin progra-me de practică/intership, programe de masterat dezvoltate în comun (ex. Renault, IFIn-HH), teme de cerce-tare, etc. Există, totuși, încă destul loc pentru dezvoltarea în continuare a acestor relaţii. UPB are în vedere înfiinţarea unui Consiliu Consultativ din care vor face parte reprezentanți ai mediului economic. Acest con-siliu se constituie ca o punte de comunicare și ca un instrument de interacțiune cu mediul economic, în vederea identificării direcţiilor de acţiune pentru creșterea perfor-manţelor universităţii. Universitatea PolITEHnICA din București este prima universitate din România care a implementat un program de prac-tică de lungă durată (12 săptămâni), similar celor existente la școlile de in-gineri de prestigiu din Europa. Acest tip de program și-a dovedit utilitatea în ceea ce privește pregătirea practică a studenţilor și a fost foarte bine re-cepţionat de către mediul socio-eco-nomic. În prezent UPB are acorduri de practică cu peste 600 de compa-nii. În acest sens, UPB a derulat pes-te 10 proiecte de practică finanţate din fondurile structurale de care au beneficiat peste 10.000 de studenţi. Există preocupări intense pentru a

oferi studenţilor stagii de practică la companii de prestigiu din străinătate, apelând în acest sens la programul de finanţare european ERASMUS+. o altă direcţie este colaborarea cu com-panii de prestigiu (ex. Renault, GdF Suez etc.) în implementarea unor programe de internship destinate studenţilor și absolvenţilor UPB.

Domnule Rector, în perioada 25 – 27 noiembrie 2015 Universitatea POLITEHNICA din București găzdu iește, pentru prima dată în România, Congresul European de Automobile organizat de EAEC – European Automobile Engineers Cooperation) și SIAR – Societatea Inginerilor de Automobile din România sub patronajul FISITA (Fédération Internationale des Socié tés d’Ingénieurs des Techniques d’Automobile). Vă rugăm să expu-neți câteva aprecieri asupra acestui moment special în comunitatea aca-demică și industrială de specialitate din România!Desigur, organizarea în România a unui congres la un astfel de nivel con-stituie o dovadă a prestigiului pe care industria românească de automobile și învățământul tehnic de specialita-te și l-au câștigat pe plan european. Universitatea noastră nu poate de-cât să se bucure și să mândrească cu faptul că a fost aleasă drept gazdă a acestui eveniment european. Tema-tica congresului permite abordarea problemelor actuale din industria autovehiculelor cum sunt: dezvolta-rea sistemelor de propulsie, inclusiv economia de combustibil, protecţia mediului, introducerea sistemelor de propulsie hibride și electrice, securi-tatea și confortul la bordul automo-bilelor, trafic și sisteme moderne de transport rutier. o astfel de abordare ne îndreptățește să fim convinși că acest eveniment se va constitui într-o oportunitate importantă de dialog între specialiștii din industrie și cer-cetare, cadrele didactice universitare și factorii de decizie politică pe tema dezvoltării sustenabile a ingineriei autovehiculelor și a transportului ru-tier. Congresul va constitui un mediu propice pentru inițierea unor colabo-rări interne și internaționale în vede-rea dezvoltării unor proiecte comu-ne, inclusiv în cadrul unor programe de anvergură cu finanțare europeană, ca de exemplu deja bine-cunoscutul program cadru „orizont 2020”.

Vă mulțumim, stimate domnule Rector, pentru amabilitatea de a acorda acest interviu revistei noastre.

Page 7: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

7

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

1. INtRoDuCeReÎn domeniul tehnic și nu numai, incertitudini există totdeauna, specialiștii operând cu acestea în mod frecvent. Pentru a oferi unele exemple din practica accidentelor rutiere, există incertitudini asupra maselor vehiculelor în mișcare, momentelor de inerţie masice, ra-zei de rulare, rezistenţei la rulare, coeficientului aerodinamic, su-prafeţei frontale, coeficientului de aderență, poziției centrului de gre-utate, poziției centrului de impact,

coeficientului de restituire, coe-ficientului de frecare tangențială între vehicule, timpului de reacție și acțiunii șoferului etc. După cum se constată, incertitudinile aparțin celor trei factori participanți la ac-cident: vehiculul, mediul și șoferul [1][2][5][11].În general, cantitativ exprimat, in-certitudinile pot fi definite drept un set de valori la care ne putem aștepta. Spre exemplu, se pot esti-ma valorile unor parametri funcţio-nali, constructivi sau de exploatare: masa automobilului în funcţie de numărul de pasageri și de cantita-tea combustibilului din rezervor; coeficientul de aderență pentru o anumită categorie de drum etc. Se mai spune, de asemenea, că incertitudinile arată imposibilita-tea în practică de a face previziuni deterministe, deci de a opera cu valori unice. Aceasta constituie de fapt esenţa analizei în prezenţa in-certitudinilor, care nu operează cu valori unice, ci cu un interval de valori; evident, în acest caz trebuie apelat la operațiuni matematice cu intervale de valori [8]. În continuare se prezintă un exem-plu de incertitudine care apare la analiza și reconstrucția accidente-lor rutiere, respectiv coeficientul de aderență φ. Astfel, programul PC-Crash adoptă coeficientul de aderență pe o cale de rulare uzată de tip asfalt uscat în intervalul de valori φ = [0,6; 0,8] dacă viteza

de deplasare este mai mică de 48 km/h și φ = [0,55; 0,7] dacă viteza autovehiculului este mai mare de 48 km/h [3][14]. În primul caz se poate scrie:

( )0,1 14, 290, 7 0,1 0, 7 1 0, 7 1 0,1429 0, 7 1

0, 7 100ϕ = ± = ± = ± = ±

(1)

( )0,1 14, 290, 7 0,1 0, 7 1 0, 7 1 0,1429 0, 7 1

0, 7 100ϕ = ± = ± = ± = ±

Așadar, față de valorile prezentate în literatura de specialitate [3][14], se poate spune că la deplasarea pe o cale de rulare uzată de tip asfalt uscat valoarea coeficientului de aderență poate fi adoptată 0,7 cu o incertitudine de 14,29% dacă vite-za autovehiculului este mai mică de 48 km/h. După cum se constată din această exprimare, mai apare încă o incertitudine, aceea dacă viteza au-tovehiculului este mai mică de 48 km/h.Valorile prezentate în literatura de specialitate sunt obținute pe baza unor măsurători, evident anteri-oare. În cazul prezentat mai sus, dacă s-ar efectua experimentări cu un autovehicul, valoarea rea-lă a coeficientului de aderență nu se cunoaște cu precizie și atunci se adoptă de regulă valoarea me-die a celor prezentate în literatură (respectiv 0,7); valoarea medie se mai numește și valoarea nominală și constituie centrul intervalului φ = [0,6; 0,8]. Dacă nu există alte informații, corect ar fi însă să se efectueze calculele cu tot intervalul de valori recomandat, coeficientul

de aderență constituind o variabi-lă incertă; evident că și rezultatul obținut ar fi nu o valoare unică, ci un interval de valori.2. ANAlIZA ŞI ReCoNStRuCȚIA ACCIDeNteloR RutIeRela ora actuală există numeroase modele matematice și programe soft specializate pentru analiza și reconstrucția accidentelor rutiere [1][2][3][4][12][13][14]. Dacă nu se iau în considerare incertitudi-nile de diferite tipuri, atunci există modele matematice nominale, caz în care mărimile aferente se adop-tă la mijlocul intervalului de va-lori; în această situație rezultatul îl constituie o valoare unică. Dacă se iau în considerare incertitudinile, atunci există modele matematice incerte, caz în care se operează cu tot intervalul de valori aferent; în această situație rezultatul îl con-stituie tot un interval de valori, iar valoarea cea mai probabilă este cen-trul intervalului (conform ipotezei că incertitudinile se supun legii de repartiție Gauss, caz în care centrul intervalului este media aritmetică).Toate programele specializate pen-tru analiza și reconstrucția acciden-telor rutiere nu iau în considerare diferitele incertitudini aferente; chiar și unul din cele mai comple-xe programe existente, PC-Crash, nu operează cu incertitudini, ci cu o valoare unică. În acest sens, în continuare se consideră impactul

Analiza şi reconstrucţia accidentelor rutiereîn condiţii de incertitudineAnalysis and Reconstruction of Car Crashes in Case of Uncertainties

abstractThe existence of all sorts of uncertainties leads to the necessity of new approaches in the analysis and reconstruction of car crashes, which results in using sizes interval values and not their unique values. likewise, the relative new developed uncertainty theory studies human uncertainties, that is why it has a remarkable importance in the analysis and reconstruction of car crashes

leading to a rising role for the technical experts. Based on the specialty literature hypothesis that uncertainties are the subject of normal distribution, we obtain that the best estimate of the size value is the middle of the interval established by calculus (meaning the value with the highest probability to advent).

Keywords: car crash, uncertainty, Gauss distribution, uncertainty theory.

Academia Tehnică Militară, B-dul George Coşbuc Nr. 39-49, 050141 Bucureşti, România

Drd. ing. Marius SIMIONESCU

Prof. dr. ing.Ion COPAE

Drd. ing.George ENE

Drd. ing.Irinel DINU

Drd. ing.Marian-Eduard RĂDULESCU

Drd. ing. Ramona-Monica [email protected]

Page 8: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

8

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

dintre două vehicule, autoturismul marca BMW-1 Coupe 235i (no-tat A1 în figura 1) și autoturismul Daewoo-Matiz 800s (notat A2), denumite în continuare BMW și Matiz. Principalele caracteristici tehnice ale celor două autoturisme, din baza de date a programului,

sunt prezentate în figura 1: lungi-mea l, lățimea B, ampatamentul A, distanța de la centrul de greu-tate la puntea din față a, masa m și înălțimea centrului de greutate hg; indicele 1 este pentru autoturis-mul A1, iar indicele 2 pentru A2. În plus se mai cunosc momentele de

inerție masice relativ la cele trei axe de coordonate: Jx1=670,66 kgm2, Jx2=259,98 kgm2, Jy1=Jz1=2235,52 kgm2, Jy2=Jz2=866,58 kgm2; trebuie menționat că și aceste valori sunt incerte și ca urmare ar trebui operat și aici cu intervale de valori ale mo-mentelor de inerție.

Cele două autoturisme sunt situate în pozițiile ințiale la distanța dintre centrele de greutate de 9,029 m, respectiv la distanța dintre punctele cele mai apropiate de 4,692 m, în schemă fiind evidențiată și posibi-litatea programului de măsurare a distanțelor; așa cum se constată, se consideră că centrul de greutate al autoturismului BMW este în origi-nea axelor de coordonate (x, y).În pozițiile inițiale din figura 1 unghiu-rile de dispunere a automobilelor sunt q1=0,1 grade și respectiv q2=150,8 grade , iar vitezele sunt vi1=90 km/h și respectiv vi2=80 km/h.De asemenea, de la scena acciden-tului se știe că șoferii autoturisme-lor au intuit impactul, astfel că în pozițiile inițiale frânele ambelor ve-hicule sunt acționate.Pentru aplicarea algoritmului de impact PC-Crash trebuie adoptate două mărimi: coeficientul de re-stituire e și coeficientul de frecare tangențială între vehicule m. În lite-ratura de specialitate se consideră că pentru cea mai mare parte a ciocniri-lor cele două mărimi variază în inter-valele [1][2][4][5]:e = [0,1; 0,3]; μ = [0,40; 0,55] (2)De asemenea, în literatura de speci-alitate în mod frecvent în asemenea cazuri se adoptă în calcule mijloacele intervalelor respective, adică e=0,2 și respectiv m=0,475. Dacă se adoptă aceste două valori, atunci în figura 2 și în figura 3 se prezintă vitezele autoturismelor și respectiv spațiul parcurs, precum și unii parametri ai impactului, valori obținute prin fo-losirea programului PC-Crash.Din grafice se constată că din pozițiile inițiale ale vehiculelor și până la momentul coliziunii s-a scurs un timp egal cu 0,14s. Ca ur-mare, viteza autoturismului BMW a scăzut de la valoarea vi1=90km/h la v1=87,02 km/h, ultima consti-tuind viteza de început a coliziunii pentru BMW (figura 2). Similar, viteza autoturismului Matiz a scă-zut de la vi2=80 km/h la valoarea v2=77,1 km/h, ultima constituind viteza de început a coliziunii pentru Matiz (viteză de impact).

Fig. 1. Pozițiile inițiale ale autovehiculelor

Fig. 2. Vitezele de deplasare ale autovehiculelor

Fig. 3. Spațiul parcurs de autovehicule

Page 9: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

9

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

la finalul impactului (la sfârșitul fazei de separare) viteza autoturis-mului BMW a scăzut la valoarea V1=64,75 km/h, iar cea a autoturis-mului Matiz la V2=20,46 km/h. După impact, autoturismul BMW a ajuns în final la valoarea nulă a vitezei la timpul t =2,79 s, iar auto-turismul Matiz la t =1,15 s (figura 3); așadar, după oprirea completă a autoturismului Matiz, autoturismul BMW încă se mai deplasează.Din figura 3 se mai constată că până în pozițiile de oprire autotu-rismul BMW a parcurs o distanță S1=27,03 m, iar autoturismul Matiz o distanță S2=6,05 m.Cele două grafice anterioare redau și parametrii principali ai impactu-lui. Astfel, în figura 2 se prezintă și variațiile vitezei autoturismelor pe timpul impactului: dV1=36,01 km/h și dV2=63,4 km/h; în plus, se mai redă și viteza relativă de separare Vs=106,6 km/h. De asemenea, în fi-gura 3 se mai redau valorile coordo-natelor centrului de impact C.În figura 3 se mai prezintă valoa-rea unghiului planului de contact a =21,75 grade (din figura 4), valoarea percuției P=14704,56 ns și direcția acesteia x=138,32 grade, brațele mo-mentului cinetic h1=0,62 m și h2=0,12 m, precum și principala direcție a forței (PDoF) conform reglementă-rilor SAE (unghiurile PDoF1=41,74 grade și PDoF2=12,48 grade). În fi-gura 4 este redată poziția de impact în faza de apropiere (deformare) ma-ximă a corpurilor. Planul de contact conține axa tangențială C-t, iar axa normală C-n este perpendiculară pe aceasta (programul nu afișează axa o-n).În figura 4 apare și percuția P, acționând aici asupra autoturis-mului A2; după cum se știe, există și percuția simetrică -P (nemarcată aici) care acționează asupra autotu-rismului A1. De asemenea, în figura 4 este marcat și conul de frecare, ce este simetric față de axa normală o-n. După cum se constată, direcția percuției P este la marginea (man-taua) conului de frecare, ceea ce înseamnă că mișcarea celor două

vehicule este la limita de stabilita-te dinamică. În figura 4 mai apar și deformațiile vehiculelor pe direcția percuției, notate în program ETD1

și ETD2 și ale căror valori se pre-zintă în figura 5: ETD1=0,77 m și ETD2=0,69 m.În figura 5 se mai prezintă curbele

variației energiei cinetice ale celor două autoturisme. După cum se con-stată, din momentul inițial și până în momentul coliziunii la t =0,14  s

Fig. 4. Poziția autovehiculelor la sfârşitul fazei de impact

Fig. 5. energia cinetică a celor două autovehicule

Fig. 6. Pozițiile inițiale, de impact şi finale ale autovehiculelor

Page 10: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

10

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

energiile celor două autoturisme au scăzut, ceea ce confirmă frânarea acestora. În plus, la timpul t =0,14 s când a avut loc impactul, valorile energiilor cinetice ale celor două ve-hicule au scăzut brusc: la BMW de la 430,54 kJ la 256,05 kJ, iar la Matiz de la 192,01 kJ la 15,25 kJ.În figura 5 sunt redate și valorile energiilor de deformare ale celor două vehicule (Ed1=184,24 kJ și Ed2=164,24 kJ), precum și energia totală de deformare Ed=348,48 kJ. În consecință rezultă și raportul dintre energia totală de deformare și energia cinetică în momentul inițial impactului: kd=55,98%; așadar, aproape 56% din energia cinetică se regăsește în deformațiile vehiculelor.În figura 5 se prezintă și valorile mărimilor EES (EES1= 57 km/h și EES2=71,4 km/h), precum și valorile rigidităților celor două ve-hicule: k1=613,8 kn/m la BMW și k2=694,2 kn/m la Matiz.În figura 6 se prezintă cele trei poziții ale ambelor autoturisme: inițiale, de impact și finale (vehicule oprite).După cum se observă din figura 6, nu există coliziuni repetate între cele două vehicule și există urme de frânare ale autoturismului BMW; aceste urme de frânare sugerează o răsucire pronunțată a acestui auto-mobil, care se poate confirma prin valorile unghiului de girație (din dinamica autovehiculului). De ase-menea, se constată că în pozițiile fi-nale (poziții oprite) distanța dintre

centrele de greutate ale celor două vehicule este de 24,258 m.În plus, din figura 6 se mai observă că distanța dintre centrul de greutate în poziție inițială și în poziție finală a au-toturismului BMW este de 26,677 m; deoarece spațiul parcurs de vehicul este S1=27,03 m (figura 3), rezultă că prin rotire nu s-a adăugat prea mult la deplasarea centrului de greutate (doar 0,353 m, adică 1,306%). Similar, la autoturismul Matiz distanța fiind 5,603 m (figura 6) și spațiul parcurs S2=6,05 m (figura 3), rezultă că prin rotirea acestuia s-a adăugat 0,447  m, adică 7,388%. Se constată că la autoturismul Matiz rotirea vehi-culului a avut mai mult efect asupra distanței parcurse decât la BMW.Programul PC-Crash oferă și po-sibilitatea studiului cinematicii și dinamicii automobilelor implicate într-un accident rutier, unele grafi-ce în acest sens fiind deja prezen-tate folosind softul Matlab (figura 2, figura 3 și figura 5). În plus, în figura 7 se prezintă unghiurile de rotație ale centrelor de greutate ale ambelor vehicule în jurul celor trei axe de coordonate.Din figura 7 se observă că au existat toate cele trei tipuri de mișcări de rotație, dar cele de ruliu și de tan-gaj sunt de amploare foarte mică. În schimb, mișcarea de girație este mai pronunțată, în special la auto-turismul BMW. Astfel, din figura 7a se constată că valoarea inițială a un-ghiului de girație la BMW este F3i

=0,1 grade=q1, iar valoarea finală F3f

=328,8 grade; așadar, după impact autoturismul BMW s-a rotit până la oprire cu 328,7 grade (aproape o rotire completă de 360 grade), ceea ce se constată și din alura urmelor de frânare din figura 6. În schimb, din figura 7b se obser-vă că valoarea inițială a unghiului de girație la Matiz este F3i=150,8 grade=q2, iar valoarea finală F3f

=187 grade; așadar, după coliziune autoturismul Matiz s-a rotit până la oprire cu doar 37,8 grade, ceea ce se remarcă și din figura 6.Așa cum s-a constatat, rezultatele prezentate sunt obținute cu valori fixe ale mărimilor specifice impac-tului (coeficientul de restituire, co-eficientul de frecare tangențială în-tre vehicule, momentele de inerție, masele vehiculelor etc.) .luarea în considerare a incertitudini-lor asupra acestor mărimi, precum și a altora, necesită însă folosirea inter-valelor de valori de tipul (2). În acest scop se au în vedere recomandările din literatura de specialitate în do-meniu, precum și incertitudinile care rezultă de la scena accidentului (de pildă asupra unghiurilor de orientare ale vehiculelor). Spre exemplu, se apelează în conti-nuare la modelul de impact planar Brach [1] și se au în vedere incerti-tudinile menționate mai jos.Astfel, incertitudinile asupra coefi-cientului de restituire e și asupra co-eficientului de frecare tangențială

între vehicule m se adoptă conform intervalelor (2), dar pot fi adoptate și alte valori.Incertitudinile asupra momentelor de inerție masice sunt evidențiate în mai multe lucrări. Astfel, nHTSA (Agenția națională Ame-ricană pentru siguranța traficului), pe baza unei statistici efectuate prin stabilirea experimentală a momen-telor de inerție la 496 autovehicule de diferite tipuri a stabilit relații de calcul de tipul [6]:Jx = kxmE2; Jy = kymA2; Jz = kzmA2 (3)unde m reprezintă masa, E ecarta-mentul și A ampatamentul autove-hiculului, iar coeficienții kx, ky și kz sunt situați în intervale de valori în funcție de tipul autovehiculului; de exemplu, pentru autoturisme:kx = [0, 1475; 0, 1725];ky = [0, 2; 0, 227] (4)kz = [0, 2225; 0, 2475]Incertitudinile asupra coordonate-lor/dispunerii centrului de greuta-te: distanța a de la acesta la puntea din față (distanța b până la puntea din spate: b=A-a) și înălțimea hg, conform aceleiași lucrări anterioare [6], se adoptă cu relațiile de calcul:a = kaA; hg = khH (5)unde H reprezintă înălțimea pla-fonului caroseriei, iar coeficienții ka și kh sunt în funcție de tipul au-tovehiculului; de exemplu, pentru autoturisme:ka = [0, 37; 0, 48]; kh = [0, 37; 0, 39] (6)În analiza accidentului modelul Brach stabilește mărimile finale ale impactului, în ipoteza că se cunosc mărimile inițiale, dar se poate apli-ca și invers pentru reconstrucția accidentului, caz în care se cunosc mărimile finale ale ciocnirii.Schema de modelare a impactului este prezentată în figura 8 [1]. Se consideră două vehicule A1 și A2 de mase m1 și m2, la care se cunosc momentele de inerție masice în ju-rul axei verticale Jz1 și Jz2, precum și centrul de impact C. De asemenea, se adoptă un sistem de coordonate de referință local fix (x, y), atașat solului. orientările celor două ve-hicule în momentul impactului

Fig. 7. unghiurile de rotație ale autovehiculelor

Page 11: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

11

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

sunt date de unghiurile q1 și q2 re-lativ la sistemul fix (x,y). Centrul de impact C este localizat relativ la centrele de greutate CG1 și CG2 ale vehiculelor prin distanțele d1 și d2, precum și prin unghiurile φ1 și φ2. De asemenea, se adoptă un sistem de coordonate normal și tangențial (n, t) raportat la centrul de impact sau suprafața deformată, care este orientat cu unghiul γ față de siste-mul fix (x, y); în cazul din schemă g =0 grade. În figura 8 se prezintă valorile no-minale ale mărimilor specifice im-pactului. Din schemă se constată și convenția adoptată, aceea că mărimile de la începutul ciocnirii (mărimile de impact) se notează cu literă mică (viteze de deplasare v1 și v2, viteze unghiulare de girație wz1 și wz2); corespunzător, mărimile de la sfârșitul ciocnirii (la finele fazei de separare) se notează cu literă mare (viteze de deplasare V1 și V2, viteze unghiulare de girație Wz1 și Wz2).De asemenea, din figura 8 se constată că se cunosc vitezele de

început ale ciocnirii (v1, v2, wz1, wz2) și ca urmare necunoscutele sunt vi-tezele de la sfârșitul impactului (V1, V2, Wz1, Wz2).Dacă se iau în considerare incer-titudinile, atunci modelul Brach operează cu vectori și matrici cu intervale de valori. În consecință, există un model matematic incert, care apelează la analiza intervalelor și la operațiuni matematice cu in-tervale. Ca urmare, soluția modelu-lui matematic constituie un vector cu intervale de valori pentru fiecare mărime a acestuia.Se consideră, de exemplu, că există incertitudini doar asupra coeficien-tului de restituire, care se adoptă în intervalul e=[0,1; 0,3] și se obține graficul din figura 9.Din grafic rezultă vitezele de la fina-lul impactului:V1 = [40, 5; 33, 3] km/h;V2 = [48, 8; 57,3] km/h (7)precum și vitezele unghiulare de girație de la finalul impactului:Ωz1 = [3, 7; 4, 2] rad/s; Ωz2 = [–1, 9; – 2, 4] rad/s (8)

Așa cum se constată din figura 9, pentru V1 și Wz2 s-au obținut inter-vale improprii, ceea ce înseamnă că atunci când e crește cele două mă-rimi scad.Dacă se adoptă ipoteza din litera-tura de specialitate (incertitudi-nile se supun legii de distribuție Gauss), atunci rezultă că valoarea cu probabilitatea cea mai mare de apariție este media aritmetică a intervalului, deci centrul acestu-ia. Centrele intervalelor vitezelor din expresiile (7) sunt valorile cele mai probabile ale vitezelor de deplasare: V1m=36,9 km/h și V2m=53 km/h (figura 9a). Similar, din expresiile (8) rezultă valorile cele mai probabile ale vitezelor un-ghiulare de girație: Wz1m=3,9 rad/s și respectiv Wz2m=-2,1 rad/s (figu-ra 9b); după cum se constată, la sfârșitul fazei de separare vehiculul A1 s-a rotit în sens trigonometric, iar A2 în sens orar.Calculul poate continua cu sta-bilirea și a altor mărimi specifice impactului, precum energiile ci-netice ale vehiculelor, energiile de deformare etc.; în mod evident și pentru aceste mărimi se obțin in-tervale de valori. De asemenea, calculul poate con-tinua cu luarea în considerare și a altor incertitudini, iar valorile cele mai probabile sunt cele aferente centrelor intervalelor obținute.3. CoNCluZIIluarea în considerare a tuturor in-certitudinilor asigură o garanție mai

mare asupra rezultatelor obținute, deoarece în caz real nu se cunosc cu precizie mărimile cu care se ope-rează. De aceea, în literatura de spe-cialitate se consideră că adoptarea mijlocului intervalului rezultatului obținut prin considerarea incertitu-dinilor constituie o valoare mai cer-tă decât în cazul neglijării acestora și folosirea mijloacelor intervalelor fiecărei mărimi în parte. Dacă se aplică și conceptele teo-riei incertitudinii, o ramură a ma-tematicii complemetară teoriei probabilității, atunci se pot stabili valorile unor mărimi care nu sunt măsurabile și care se adoptă din literatura de specialitate sub formă de intervale de valori.

bibliografie:[1] Brach Raymond, Brach Matthew. Vehicle accident analysis and reconstruction methods. SAE, Varrendale, USA, 2011[2] Burg Heinz, Moser Andreas. Handbook of accident reconstructi-on. Viewg&Teubner, Kippenheim, Germany, 2013[3] Datentechnik Steffan. PC-Cra-sh. operating and technical manual. Mea forensic, USA, 2013[4] Franck Harold, Franck Darren. Mathematical methods for accident reconstruction. CRC Press, Boca Ra-ton, 2013[5] Gaiginschi Radu, Reconstrucția și expertiza accidentelor rutiere. Ed. Tehnică, București, 2009[6] Heydinger G., a. o. Measured Ve-hicle Inertial Parameters–nHTSA’s data. SAE, 1999[7] Huang Matthew. Vehicle crash mechanics. CRC Press, Boca Raton, 2002[8] Jaulin luc. Applied interval analysis. Springer-Verlag, london, 2001[9] liu Baoding. Uncertainty Theo-ry. Springer-Verlag, Berlin, 2007[10] Mastinu Giampiero, Ploechl Manfred. Road and off-road vehicle system dynamics handbook.CRC Press, Boca Raton, 2014[11] Struble Donald. Automotive accident reconstruction. CRC Press, london, 2014[12] Tsongos nicholas. Crash 3. Technical manual. nHTSA, USA, 1986[13] Varat Michael. Crash recon-struction research. SAE, Varrendale, 2008[14] Wach Wojciech. Simulation of vehicle accidents using PC-Crash. Institute of forensic Research Publi-shers, Cracow, Poland, 2011 Fig. 9. Vitezele de separare şi vitezele unghiulare de girație

Fig. 8. Schema modelului Brach

Page 12: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

12

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

1. INtRoDuCeReUltimul secol a adus evoluții fără precedent în toate domeniile vieții, însă și o creștere proporțională a consumului de energie [1]. Doar în ultimii 40 de ani, consumul global de energie s-a dublat, atingând, în anul 2012, valoarea de 8978,86 Mtoe din care, o pondere de 27,9% este atribuită sectorului de transport. În același an, combustibilii fosili au re-prezentat 81,7 % din sursa primară globală de energie (31,4% petrol, 29% cărbune, 21,3% gaze naturale) [2]. Ca urmare a creșterii consumu-lui de energie și a conștiinței publice privind necesitatea protecției me-diului, a fluctuațiilor mari de preț a petrolului, respectiv a căutării conti-nue de surse de energie sustenabile, biocombustibilii atrag tot mai mult interes. În acest sens, Parlamentul

European și Consiliul Europei au aprobat o directivă care impune limitele minime, necesar a fi atinse până în anul 2020, de utilizare a energie regenerabile în producția de energie electrică (pentru încăl-zire, respectiv răcire) și în transpor-tul rutier (valoarea stabilită este de 10%) [3].Pentru a reduce nivelul de poluare a mediului datorită transportului ruti-er, legislația stabilește limite tot mai stricte privind emisiile de poluanți [4]. Producătorii de autovehicu-le investesc resurse considerabile în cercetare și dezvoltare pentru a îmbunătăți eficiența energetică și a reduce emisiile de poluanți ale motoarelor cu ardere internă. Cu fiecare generație nouă de autovehi-cule, pentru încadrarea în limitele impuse, sunt introduse tehnologii noi și/sau îmbunătățite: electrifi-carea, recircularea gazelor de eva-cuare (EGR), distribuție variabilă, post-tratarea gazelor de evacuare etc. [5][6][7][8][9]. Aceste teh-nologii, însă, au nevoie de o peri-oadă semnificativă de timp pentru a acoperi o cotă de piață suficient de mare și, totodată, trebuie luată în considerare problema puterii de cumpărare a populației, factor care influențează direct rata de imple-mentare. o metodă alternativă de depășire a acestor provocări o repre-zintă îmbunătățirea proprietăților

combustibililor. Trebuie însă preci-zat faptul că această metodă necesită studii amănunțite privind benefi-ciile de poluare, costurile aferente și compatibilitatea cu tehnologiile în uz [10][11][12][13][14][15][16]. Înainte de introducerea pe piață a unui nou combustibil trebuie evaluați o serie de factori [10]:• volumul de modificări necesare la tehnologiile în uz;• infrastructura și costurile de pro-cesare a noului combustibil;• impactul asupra mediului, rapor-tat la combustibilii actuali;• costurile de întreținere, reparație și operare adiționale pentru utilizator.Biocombustibilii reprezintă surse de energie regenerabile produse din re-ziduuri agricole, biomasă forestieră, culturi energetice, alge/surse acva-tice de biomasă, respectiv alte surse de materie organică [17], care pot substitui combustibilii fosili. Aces-te tipuri de combustibil prezintă, raportat la combustibilii de origine fosilă, o serie de avantaje precum: eficiență crescută a arderii, securita-te energetică sporită, sustenabilitate, stimulare a mediului rural, impact redus asupra mediului, dependență redusă de importurile de petrol, valorificarea deșeurilor și a rezidu-urilor [13][17]. Pentru a asigura o sursă de energie sustenabilă, nepo-luantă și care să nu conducă la con-flicte politice sau de alt ordin, există

o serie de factori care trebuie luați în considerare [2][10][12][18][19]:• competiția pentru teren între producția de hrană și de biomasă, respectiv impactul asupra prețului produselor alimentare;• erodarea solului;• impactul general asupra mediului și economiei – analiza ciclului de viață, respectiv raportul combustibil regene-rabil/combustibil fosil (ieșire/intrare);• impactul social.la ora actuală, cei mai utilizați bio-combustibili sunt etanolul (produs din culturi de porumb, grâu, trestie sau sfeclă de zahăr etc.) și biodiese-lul (produs din plante oleaginoase, grăsimi animale sau alge) [17][20].Deoarece această lucrare are ca obiect de studiu amestecurile moto-rină-etanol (ME), nu se vor trata de-talii suplimentare privind utilizarea biodieselui ca alternativă la motori-nă, respectiv a amestecurilor aces-tuia pentru alimentarea motoarele Diesel. lucrarea urmărește identifi-carea stadiului actual și a provocări-lor producției de etanol, respectiv a celor mai importante proprietăți și influențe, după cum au fost identi-ficate în literatura de specialitate din ultimii 15 ani.2. etANolul CA BIoComBuStIBIlEtanolul (CH

3CH2oH) este un lichid incolor cunoscut și ca alcool etilic sau EtoH. Acesta se obține

Amestecurile motorină-etanol şi utilizarea lorîn motoarele dieselDiesel-Ethanol Blends and their Use in Diesel Engines

abstractIn order to reach the pollution and renewable energy targets for 2020, considerable research and development efforts are required. Because new technologies require a significant amount of time to cover a large enough market share, fuel improvements are a viable solution that has the capability of affecting the whole vehicle park. one possible option is the addition of ethanol to Diesel to form blends that can be used in Diesel engines. This will not only increase the amount of biofuel used but it will also have environmental benefits. The resulting benefits are dependent not only on the production technology of ethanol but also on the operating conditions of the

engine. To understand the advantages and challenges of using ethanol in Diesel engines a study of Diesel-ethanol blends properties has been covered. A review of the available literature on the use of Diesel-ethanol blends revealed a reduction in nox emissions, smoke and PM but an increase in HC emissions. The evolution of Co emissions, when compared to those of pure Diesel, is load dependent. Engine power, fuel consumption and thermal efficiency are also affected when using Diesel-ethanol blends.

Keywords: biofuels, ethanol, diesel, blends, pollution

Drd. ing.Nicolae Vlad [email protected]@shb.stw.de

Prof. dr. ing. Nicolae FILIP

Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca, B-dul Muncii Nr. 103-105, 400641 Cluj-Napoca, România

Prof. dr. ing. István BARABÁS

Page 13: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

13

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

prin fermentarea biomasei precum porumbul, trestia și sfecla de zahăr sau grâul (denumit și etanol de primă generație). Pentru a obținte puritatea dorită, procesul de dis-tilare este urmat de unul de des-hidratare [21][22][19]. la ora actuală, cei mai mari producători de etanol din lume sunt Brazilia și SUA (figura 1 [23]).Etanolul poate fi utilizat în motoare-le cu ardere internă atât direct cât și în amestec [24]. În vederea producerii și folosirii eta-nolului drept combustibil pentru autovehicule trebuie parcurse dife-rite etape:• cultivarea, recoltarea și transpor-tul materiilor prime;• producția etanolului de prima/a doua generație;• prepararea amestecurilor E10, E15 sau E85 și distribuția lor la stațiile de alimentare [21].Materia primă necesară produce-rii etanoului de a doua generație provine din componentele neco-mestibile ale culturilor, deșeuri sau culturi energetice cultivate pe tere-nuri incompatibile cu alte tipuri de culturi. Producția acestuia nu este limitată de lipsa de materie primă (anual sunt disponibile 7-18 miliar-de tone de biomasă ligonocelulozi-că [25]) ci de probleme tehnice și economice:• datorită rezistenței la biodegra-

dare a biomasei, sunt necesare trata-mente dure ale materiei prime care conduc la probleme de fermentare;• producția enzimelor pentru hi-droliza celulozei la prețuri compe-titive cu cele ale enzimelor pentru hidroliza amidonului [26];• costul materiei prime [13].Pentru a stabili impactul asupra mediului înconjurător aferent între-gului ciclu de viață al unui produs (extracție, preprocesare, fabricare, distribuție, utilizare și înlăturare/reciclare) se efectuează o așa-numită analiză a ciclului de viață (lCA) dar, deoarece aceasta necesită un volum foarte mare de date și timpi cores-punzători de calcul, se utilizează frecvent o analiză Well-to-Wheel (WTW). Conform Departamen-tului de energie al SUA [19], un studiu realizat de Argonne national laboratory, a pus în evidență că, o analiză WTW privind utilizarea eta-nolului obținut din porumb în locul benzinei, poate reduce emisia de gaze cu efect de seră cu până la 70%, indiferent de calea de producție a etanolului (figura 2). Acest lucru se datorează în mare măsură recaptu-rării de Co2 (eliberat prin arderea etanolui) la creșterea culturilor. În ceea ce privește balanța energetică a producției de etanol, majoritatea studiilor indică o valoare poziti-vă însă, există și autori care susțin contrariul [19]. o analiză WTW realizată în anul 2014 de către Joint Research Centre-EUCAR-Con-CAWE Collaboration, a indicat

Fig. 2. gaze cu efecte de seră a combustibililor pentru transport utilizând diverse tehnologii [19]

Benzină; etanol obținut din porumb (medie actuală, gaz natural, Biomasă); etanol obținut din trestie de zahăr (Biomasă); etanol celulozic (Biomasă)

Fig. 3. Analiza WtW a resurselor alternative de energie [27]

Conventional gasoline = benzină; Conventional diesel = motorină; lPg = gaz petrol lichefiat; CNg = gaz natural comprimat; CBg = biogaz comprimat; etoH ex SB/wheat/cellulose/sugar cane = etanol obținut din sfeclă de zahăr/cereale/celuloză/trestie de zahăr; mtBe = metil terț butil eter; etBe = etil terț butil eter; HVo = ulei vegetal hidrogenat; Syn-diesel ex Ng/coal/wood = motorină sintetică obținută din gaz natural/cărbune/lemn; Dme ex Ng/coal/wood = Dme obținut din gaz natural/cărbune/lemn

Fig. 1. Raportul producție/consum de etanol 2013 [23]Capacitate de producție; Producție; Consum

Page 14: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

14

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

faptul că, deși este posibilă o reduce-re considerabilă a gazelor cu efect de seră, consumul energetic total crește (figura 3) [27].Printre avantajele unei industrii de biocombustibili se regăsesc: valo-rificarea materiei prime, crearea de locuri de muncă în zonele rurale, creșterea veniturilor din taxe, re-ducerea emisiilor de gaze cu efect de seră, investiții în instalații de producție și tehnologie, respectiv reducerea dependenței de impor-turile de petrol. la realizarea unui studiu de fezabilitate a producției de etanol, trebuie luate în considerare și produsele secundare rezultate în urma acestui proces: hrană pentru animale bogată în proteine, Co2 uti-lizat la producția de băuturi carboga-zoase și în sere (pentru a îmbunătăți producția de fructe și legume), re-spectiv combustibili regenerabili cu un conținut redus de carbon [21].Politicile actuale și viitoare urmăresc crearea unor condiții economice și legislative favorabile unei creșteri accelerate a cotei de piață a biocom-bustibililor, astfel încât limitele de poluare impuse să fie respectate, iar dependența de combustibili fosili să scadă [3][13]. Pentru a asigura o sursă sustenabilă de biocombusti-bili, au fost adoptate o serie de crite-rii riguroase în acest sens [28]. Printre dezavantajele asociate producției de etanol și utilizării sale în motoarele cu ardere internă, se numără: consum energetic de producție mai mare decât pentru alte culturi energetice [10], erodarea solului atunci când nu este produs pe baza criteriilor de sustenabilitate [12], corozivitate, emisii crescute de aldehide, formaldehide și hidrocar-buri, respectiv necesitatea unor ajus-tări a parametrilor de injecție pentru a asigura performanțe satisfăcătoare ale motoarelor cu tehnologii mai vechi.3. AmeSteCuRI motoRINĂ-etANolIdeea utilizării amestecurilor ME nu este nouă. Studii datând din anii 1980 au demonstrat că aceste ames-tecuri pot fi utilizate în motoarele

Diesel [29][30][31]. Reducerea emisiilor poluante la utilizarea în motoarele Diesel (fără modificări) a amestecurilor ME este puter-nic influențată de condițiile de funcționare ale motorului respec-tiv. Prin efectuarea unor modificări ale parametrilor de injecție această dependență poate fi controlată , iar beneficiile pot fi sporite [15].Motorina și etanolul au proprietăți fizice și chimice cu mult diferite, care afectează proprietățile ameste-cului final. În tabelul 1 se prezintă o comparație a principalelor caracte-ristici ale ambilor combustibili:3.1. Stabilitatea amesteculuiSolubilitatea etanolului în motori-nă este afectată în principiu de doi factori: temperatura ambientală și conținutul de apă [15][16]. la tem-peraturi mai mari de 30°C, se pot amesteca în motorină procente de până la 15% v/v de etanol anhidru fără separare de fază însă, la tempera-turi sub 10°C, apare o separare și se creează două straturi de lichid [11]. Un alt factor care poate afecta stabili-tatea amestecului este conținutul de aromatice al motorinei care, într-o anumită măsură, acționează ca agent de legătură [15][33]. Conținutul de apă afectează nu numai stabilita-tea amestecului, ci și caracteristicile arderii și durabilitatea componen-telor sistemului de injecție [34]. Suplimentar, la depozitarea acestor amestecuri pe perioade îndelunga-te de timp, trebuie adoptate o serie de măsuri suplimentare datorită ca-racterului higroscopic accentuat al etanolului.Ca urmare a variațiilor de omo-genitate a amestecurilor ME, este dificil de realizat un control precis al cantității de etanol injectate și, în plus, pot apărea probleme ale pro-cesului de ardere. Pentru a stabiliza amestecurile, cercetătorii au utilizat două metode:• adăugarea unui emulsificator – menține în suspensie particulele de etanol în motorină;• adăugarea unui solvent – acționează ca agent de legătură între molecule [35].

Emulsificarea implică, uzual, etape de încălzire și amestecare, în timp ce utilizarea solvenților permite amestecarea directă, simplificând astfel procesul [15]. o parte din aditivii capabili a stabiliza amestecu-rile identificați de cercetători ([35][36], [37][38][39]) se pot oberva în tabelul 2.Procentul de aditiv necesar este de-pendent de temperatura minimă la care trebuie asigurată stabilitatea amestecului [36].3.2. Conținutul energeticEtanolul are un conținut energe-tic mai mic decât cel al motorinei și, prin urmare, amestecul rezultat din amestecarea celor doi combus-tibili va prezenta o putere calorică inferioară, care scade proporțional cu creșterea conținutului de etanol (aproximativ 4% reducere la fieca-re 10% v/v de etanol adăugat). În consecință, consumul specific efec-tiv va crește, iar puterea motorului se va reduce (tabelul 4 și tabelul 5).3.3. Cifra cetanicăCifra cetanică a etanolului este es-timată la o valoare de 8, mult mai mică decât cea minimă impusă de En 590 pentru motorină. Ci-fra cetanică reprezintă o măsură a calității de autoaprindere și indică întârzierea la autoaprindere care, la rândul său, influențează eficiența conversiei combustibilului, a emisi-ilor de fum, zgomotul, funcționarea lină a motorului și ușurința de

pornire. Valori inferioare ale cifrei cetanice conduc la o creștere a în-târzierii la autoaprindere, ardere violentă/incompletă, reducere a puterii motorului și o eficiență re-dusă de conversie a combustibilu-lui [40]. Prin adăugarea etanolului în motorină, crește întârzierea la autoaprindere și, ca urmare, se mo-difică legea de eliberare a căldurii, însă crește eficiența termică a mo-torului. o optimizare a strategiei și a avansului la injecție poate condu-ce la îmbunătățiri suplimentare ale emisiilor.Testele efectuate de Moses ș.a. [41] au condus la evidențierea unor diferențe între emulsii și ameste-curi stabile de etanol nedeshidratat și motorină fără aditivi. Autorii au concluzionat că adăugarea etanolu-lui prin emulsionare are o influență mai scăzută asupra cifrei cetanice a amestecului. Pentru a îmbunătăți cifra cetanică a amestecului, cerce-tătorii au utilizat aditivi precum: 2-etilhexil nitrat (2EHn) ([42][43]), azotat de izooctil ([44]), azo-tat de izoamil ([45][46]) etc.3.4. DensitateaDensitatea amestecurilor ME sca-de proporțional cu conținutul de etanol și/sau temperatura. Testele efectuate de Torres-Jimenez ș.a. [11] au arătat că, densitatea unui amestec conținând 15% v/v etanol se află încă în limitele impuse pentru motorină. o reducere a densității

tabelul 2. Aditivi pentru stabilizarea amestecurilor motorină-etanol

tabelul 1. Proprietățile principale ale motorinei şi etanolului [11][19][32] eN 590

Page 15: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

15

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

combustibilului conduce la o întâr-ziere a începutului injecției, modifi-care care poate afecta performanțele de emisii poluante [11]. Această

inconveniență poate fi însă rezolvată prin adaptarea avansului la injecție [47]. Pentru diferențe mari de pre-siune la injecție (presiune injecție

– presiune cilindru > 55 MPa), densitatea este singurul parametru al combustibilului care influențează debitul masic de injecție [48]. În consecință, o reducere a densității poate conduce la scăderea puterii motorului.3.5. Viscozitateala o temperatură de 40°C, eta-nolul are o viscozitate de 1,1 mm2/s, o valoare mult inferioa-ră motorinei (2 – 4,5 mm2/s) și, ca urmare, va conduce la o scă-dere a viscozității amestecului. Totuși, viscozitatea unui amestec conținând 15% v/v etanol, poate rămâne mai mare decât valoarea minimă (2 mm2/s) standard spe-cificată în En 590 [11]. o visco-zitate redusă are influențe negative asupra capacității de lubrifiere și a debitului maxim al pompei din sistemul de înaltă presiune (da-torită creșterii scăpărilor). Acest lucru conduce la reducerea puterii motorului.Suplimentar, conform studiului efectuat de Dernotte ș.a. [48], visco-zitatea este principalul parametru de influență al coeficientului de debit al injectorului pentru diferențe între presiunea de injecție și presiunea din cilindru mai mici de 55 MPa. Autorul a notat o creștere a coefi-cientului de debit la utilizarea unui combustibil cu viscozitate redusă. o valoare mai mică a viscozității are, însă, o influență pozitivă asu-pra pulverizării jetului: diametrul mediu Sauter este mai mic și, ca o consecință, suprafața totală a picătu-rilor crește, iar acest lucru facilitează procesul de evaporare [40].3.6. Capacitatea de lubrifiere, co-rozivitatea şi uzura motoruluiPentru a proteja părțile mobile cu care vine în contact (prin reduce-rea frecării între suprafețele aflate în mișcare relativă), combustibilul trebuie să prezinte o capacitate de lubrifiere corespunzătoare. Pentru evaluarea capacității de lubrifiere sunt utilizate trei metode: testarea pe autovehicul (necesită resurse mari de combustibil, timp și efort), testarea pe stand a sistemului de

injecție (cea mai precisă) și testarea în laborator (HFRR – Banc alterna-tiv de înaltă frecvență, SlBoClE – Stand cu bilă fixă și cilindru rotativ pentru evaluarea capacității de lubri-fiere) [49].Sistemele de injecție ale motoare-lor Diesel se bazează pentru ungere doar pe proprietățile lubrifiante ale combustibilului. Prin adăugarea etanolului, amestecul ME rezultat va avea o capacitate de lubrifiere inferi-oară celei corespunzătoare motori-nei [11][50]. În ciuda acestei redu-ceri, un studiu efectuat de lapuerta ș.a. [50] pe un banc alternativ de înaltă frecvență la diferite tempera-turi, a evidențiat faptul că, adăugarea etanolului poate chiar să conducă, la temperaturi ridicate (60°C), la o creștere a capacității de lubrifie-re. Acest efect este atribuit evapo-rării etanolului care ar compensa proprietățile tribologice inferioare.Testele privind acțiunea corozivă pe cupru efectuate de diverși autori [11][51][52] au arătat că, adăuga-rea etanolului nu crește corozivitatea în raport cu cea a motorinei. Probele testate de Torres-Jimenez ș.a. [11], conținând 5, 10, respectiv 15% v/v etanol, au fost încadrate în clasa 1a. Conform En 590 corozivitatea mo-torinelor pe lama de cupru trebuie să se încadreze în clasa 1.o serie de studii mai vechi ([29][53][31][30]) privind uzura mo-toarelor funcționând cu amestecuri de ME (conținut de 10, 15 respectiv 30% v/v etanol anhidru) au indicat uzuri normale ale motoarelor tes-tate. Avansul la injecție a fost însă adaptat noului combustibil. Un test de laborator de 500 de ore efectu-at pe un motor Cummins ISB 235 funcționând cu ME15 aditivat cu PEC (2,35%) pentru stabilizare nu a evidențiat nicio uzură anormală a motorului [54]. Un alt test efectuat în anul 2001 cu ME10 (stabilizat cu aditiv GE Betz) pe tractoarele de la o fermă, a raportat, pe baza analizei uleiului, uzuri normale ale motoa-relor [39]. Studiul efectuat de Ar-mas ș.a. [34] (pe două sisteme de injecție cu rampă comună identice)

Fig. 4. CFPP, CP şi PP pentru diferite amestecuri me (prelucrat după [11])

Fig. 5. Curbele de distilare pentru motorină şi diferite amestecuri me(prelucrat după [11])

tabelul 3. Clasificarea gHS a combustibililor motorină şi etanol

Page 16: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

16

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

a pus în evidență modele de uzu-ră asemănătoare a componentelor pompelor de înaltă presiune pentru

cei doi combustibili utilizați: moto-rină și ME (7,7% v/v). o analiză a orificiilor pulverizatorului a pus în

evidență o reducere a secțiunii efec-tive de curgere în cazul amestecului ME, care a condus la micșorarea

debitului masic cu aproximativ 30%. Aceasta este atribuită sedi-mentării/oxidării datorită creșterii conținutului de apă a amestecului ME de la 243 ppm la începutul tes-tului, la 640 ppm la finalul celor 600 de ore de testare. Un alt studiu pri-vind influența adăugării etanolului la amestecurile de motorină-biodiesel (7,7% v/v), a pus în evidență mode-le asemătoare de uzură pentru cele două amestecuri [55].3.7. Comportamentul la receExistă mai mulți factori utilizați pentru a descrie comportamentul la rece al combustibilului care este dependent nu numai de prezența cristalelor de parafină, dar și de forma și dimensiunea lor [31]. Testul standard în Europa este tem-peratura limită de filtrabilitate la rece (CFPP – Cold Filter Plugging Point), care presupune răcirea pro-bei de combustibil prin imersare într-o baie de lichid cu tempera-tură constantă (viteză de răcire de 40°C/oră). CFPP reprezintă tem-peratura la care 20 ml de combus-tibil nu reușesc să treacă printr-o sită (45 µm dimensiunea celulei și 20 kPa depresiune) în mai puțin de 60 s. Adăugarea etanolului nu influențează semnificativ valoarea CFPP (Figura 4), spre deossebire de alte proprietăți precum punctul de tulburare, punctul de curgere și tendința de blocare a filtrului [11]. Punctul de tulburare (CP – Cloud Point) reprezintă temperatura la care se poate oberva apariția prime-lor cristale de ceară în lichid, atunci când este răcit în condiții controla-te. După cum se poate observa în figura 4, adăugarea etanolului con-duce la valori mult mai mari ale CP decât în cazul motorinei și al ME5 (se poate observa dependența de temperatură a stabilității ameste-cului). Punctul de curgere (PP – Plugging Point) este definit ca fiind temperatura la care combustibilul nu mai poate curge datorită formă-rii de gel [56]. PP se îmbunătățește la adăugarea etanolului însă, pentru un conținut de 15% v/v, aparatul utilizat de Torres-Jimenez ș.a. [11]

tabelul 4. Sinteză a investigațiilor pe motoare monocilindrice

Page 17: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

17

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

a indicat (datorită separării de fază) PP al etanolului și nu al amestecu-lui. Pentru determinarea precisă a PP, amestecul trebuie să fie stabil, adică să nu existe separare de fază.Pentru a determina tendința de în-fundare sau blocare a filtrului (pe care CFPP nu le poate detecta) se calculează valoarea așa-numitei tendințe de blocare a filtrului (FPT – Filter Plugging Tendency). Valorile determinate de Torres-Jimenez ș.a. [11] au indicat o reducere a FPT și a presiunii de pompare proporțional cu creșterea conținutului de etanol din amestec.3.8. Siguranța, curba de distilare şi impactul asupra mediuluiPunctul de inflamabilitate reprezin-tă cea mai mică temperatură la care, vaporii formați la suprafața combus-tibilului lichid se aprind la contactul cu o sursă de căldură. Acesta indică măsurile de siguranță necesare pen-tru transport, manevrare și stocare. Punctul de inflamabilitate este cel mai important criteriu de clasificare a periculozității fizice a unui com-bustibil. Conform Globally Har-monized System of Classification and labelling of Chemicals (GHS), motorina și etanolul sunt clasificate conform Tabelului 3.Punctul de inflamabilitate a ames-tecurilor ME este similar cu cel al etanolului pur [10][11] și, prin urmare, amestecul va prelua clasifi-carea H225. Acest lucru presupune măsuri de siguranță adiționale la transportarea și depozitarea com-bustibilului. Din punct de vedere al pericolului de sănătate, amestecul va fi la fel de toxic precum motori-na. o altă proprietate importantă pentru siguranță este conductivi-tatea electrică a combustibilului, care reprezintă abilitatea de a disipa sarcini electrice statice [49]. Studiul documentației privind amestecurile ME a pus în evidență lipsa unor lu-crări pe tema conductivității. Curba de distilare reprezintă o proprietate fundamentală care determină caracteristicile de eva-porare a combustibilului [49]. Aceasta este utilizată la calculul

indicelui cetanic și la evaluarea pro-centului de fracțiuni ușoare, me-dii și grele necesare caracterizării

comportamentului pe durata depo-zitării, la pornirea la rece, a caracte-risticilor de consum și a volatilității

combustibilului. Punctul inițial de fierbere are o valoare similară cu cea a etanolului pur și, ca urmare, în

tabelul 5. Sinteză a investigațiilor pe motoare policilindrice - partea I

Page 18: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

18

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

prima parte a curbelor de distilare, există o diferență considerabilă între curbele amestecurilor ME testate și cea a motorinei (figura 5). După evaporarea fracțiunii de etanol, cur-bele de distilare prezintă evoluții aproximativ identice [11].o altă proprietate caracteristică importantă la evaluarea impactului asupra mediului a unui combustibil este biodegradabilitatea. Studiile efectuate de Speidel ș.a. [59][60] au evidențiat o degradabilitate mai mare a combustibililor care conțin componente obținute din surse regenerabile față de combustibilii convenționali. Autorii au raportat o creștere de 70% a biodegradabilității amestecurilor ME față de motorină.4. emISII ŞI PeRFoRmANȚeStudiul literaturii disponibile pe tema amestecurilor ME și a utilizării

lor în motoarele Diesel a condus la formularea, pe baza majorității re-zultatelor raportate, a următoarelor concluzii:I. compararea rezultatelor literaturii studiate a pus în evidență conclu-zii contradictorii privind utilizarea amestecurilor ME în motoare-le Diesel. Acestea sunt atribuite diferențelor considerabile de echi-pamente și metodologii utilizate;II. variații semnificative se pot ob-serva în cantitățile de etanol utilizate (cu valori de la 2% la 50% v/v) și a combustibililor de referință (Diesel, Diesel nr. 2, Ultra-low Sulfur Die-sel și low Sulfur Diesel);III. se observă o lipsă de lucrări care să trateze tema utilizării amestecuri-lor ME prin simulare. Cuplarea aces-tei metode cu cercetarea experimen-tală, se consideră a fi o metodă mult

mai precisă de investigație;IV. utilizarea amestecurilor ME conduce la o creștere a întârzierii la autoaprindere care, deși facilitează formarea amestecului, poate avea efecte negative asupra emisiilor de poluanți. Această întârziere se dato-rează căldurii latente de vaporizare mai mari a etanolului și valorii mici a cifrei sale cetanice. După cum se poate observa din curbele de disti-lare (Figura 5), fracțiunea de etanol se evaporă înaintea fracțiunii de motorină. Acest lucru conduce la o scădere a temperaturii din camera de ardere și, prin urmare, la creșterea duratei de evaporare a motorinei. Gradul de influență depinde de o o serie de factori constructivi ai moto-rului și de sarcină. Ajustări ale avan-sului la injecție sau utilizarea aditivi-lor de creștere a cifrei cetanice pot

elimina eventualele inconveniențe.V. datorită conținutului energetic in-ferior al amestecului (proporțional cu creșterea procentului de etanol) apare o reducere a puterii motorului.VI. la menținerea acelorași performanțe, consumul specific efectiv (ce) crește alături de randa-mentul termic efectiv (ηt).VII. testele la sarcini scăzute au pus în evidență o reducere a emi-siilor de fum, PM, nox însă, și o creștere a celor de Co și HC. Da-torită reducerii temperaturii din camera de ardere, formare nox este frânată dar, este afectată și oxi-darea Co în Co2. Valori mai mici ale emisiilor de fum și PM pot fi atribuite reducereii conținutului de carbon și creșterii celui de oxi-gen al combustibilului. Crescând întârzierea la autoaprindere, crește și cantitatea de combustibil injec-tată pe durata acesteia, iar acest lucru poate afecta amestecul și, în cele din urmă, poate conduce la emisii crescute de HC [40].VIII. testele la sarcini mari, au indi-cat o reducere nu numai a fumului, PM și nox dar și a Co. Creșterea temperaturii facilitează oxidarea Co dar, deoarece această creștere este mai mică decât cea rezultată în urma funcționării cu motorină, emisiile de nox au valori inferioare. Cu toate că emisiile de HC au valori mult re-duse, acestea rămân mai mari decât cele pentru motorină.Tabelele 4 și 5 prezintă o sinteză a rezultatelor de emisii poluante și performanțe obținute, respectiv a calității amestecurilor utilizate pen-tru experimente pe motoare mono- și policilindrice.5. CoNCluZIIStudiul celor mai importante caracte-ristici ale ciclului de viață a etanolului, a amestecurilor ME și a influenței lor asupra emisiilor și performanțelor motoarelor cu ardere internă a con-dus la următoarele concluzii:I. etanolul reprezintă o soluție viabilă pentru înlocuirea combustibililor fo-sili. Depășirea provocărilor economi-ce și de producție a bioetanolului de a doua generație poate ajuta la crearea

tabelul 5. Sinteză a investigațiilor pe motoare policilindrice - partea a II-a

Page 19: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

19

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

references:[1] Core Writing Team, R.K., Pacha-uri, l.A., Meyer (eds.). IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergo-vernmental Panel on Climate Chan-ge. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 Pp.: 2015.[2] International Energy Agency. Key World Energy Statistics 2014. http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/key-world-energy-statistics-2014.html (accessed July 16, 2015).[3] European Parliament C of the EU. Directive 2009/28/EC of the Euro-pean Parliament and of the Council of 23 April 2009 2009. http://eur-lex.europa.eu/legal-content/En/All/?uri=CElEX :32009l0028 (accessed July 24, 2015).[4] European Parliament C of the EU. REGUlATIon (EC) no 715/2007 oF THE EURoPEAn PARlIAMEnT AnD oF THE CoUnCIl of 20 June 2007 2007. http://eur-lex.europa.eu/lexUri-Serv/lexUriServ.do?uri=oJ:l:2007:171:0001:0016:En:PDF (accessed october 16, 2015).[5] Braess, Hans-Hermann, Sei-ffert U (Hrsg. ., Braess HH, Sei-ffert U. Vieweg Handbuch Kraft-fahrzeugtechnik. 7th ed. Springer Fachmedien Wiesbaden; 2013. doi:10.1007/978-3-658-01691-3.[6] Stan C. Alternative Antriebe für Automobile: Hybridsysteme, Brenn-stoffzellen, alternative Energieträger. Springer-Verlag; 2012.[7] Merker, G. P., Teichmann R (Hrsg. ., Merker GP. Grundlagen Verbrennungsmotoren: Funk-tionsweise, Simulation, Mess-technik. 7th ed. Springer Fa-chmedien Wiesbaden; 2014. doi:10.1007/978-3-658-03195-4.[8] Mollenhauer K, Tschöke H. Handbook of Diesel Engines. Sprin-ger Science & Business Media; 2010. doi:10.1007/978-3-540-89083-6.[9] Van Basshuysen R, Schäfer F. Handbuch Verbrennungsmotor. 7th ed. Springer Vieweg; 2015. doi:10.1007/978-3-8348-8624-8.[10] Agarwal AK. Biofuels (alcohols and biodiesel) applications as fuels for internal combustion engines. Prog Energy Combust Sci 2007;33:233–71. doi:10.1016/j.pecs.2006.08.003.[11] Torres-Jimenez E, Jerman MS, Gregorc A, lisec I, Dorado MP, Kegl B. Physical and chemical properties of ethanol-diesel fuel blends. Fuel 2011;90:795–802. doi:10.1016/j.fuel.2010.09.045.[12] Escobar JC, lora ES, Venturini oJ, Yáñez EE, Castillo EF, Almazan o. Biofuels: Environment, techno-logy and food security. Renew Sus-tain Energy Rev 2009;13:1275–87. doi:10.1016/j.rser.2008.08.014.[13] Demirbas A. Political, eco-nomic and environmental impacts of biofuels: A review. Appl Energy 2009;86:S108–17. doi:10.1016/j.apenergy.2009.04.036.[14] Shahir S a., Masjuki HH, Kalam M a., Imran a., Fattah IMR, Sanjid a. Feasibility of

diesel-biodiesel-ethanol/bioethanol blend as existing CI engine fuel: An assessment of properties, material compatibility, safety and combus-tion. Renew Sustain Energy Rev 2014;32:379–95. doi:10.1016/j.rser.2014.01.029.[15] Hansen AC, Zhang Q, lyne PWl. Ethanol-diesel fuel blen-ds - A review. Bioresour Technol 2005;96:277–85. doi:10.1016/j.biortech.2004.04.007.[16] lapuerta M, Armas o, García-Contreras R. Stability of diesel-bi-oethanol blends for use in diesel engines. Fuel 2007;86:1351–7. doi:10.1016/j.fuel.2006.11.042.[17] European Biofuels Technology Platform. Sustainable Feedstocks for Advanced Biofuels Production in Europe 2015. www.biofuelstp.eu (accessed July 16, 2015).[18] ePURE. European Renewable Ethanol: Enabling Innovation and Sustainable Development - State of the Industry 2015 2015:16. http://www.epure.org/sites/default/files/publication/140612-222-State-of-the-Industry-Report-2014.pdf.[19] U.S. Department of energy. Department of Energy 2015. http://www.eia.gov/ (accessed July 17, 2015).[20] U.S. Energy Information Ad-ministration. International Energy Statistics 2012. http://www.eia.gov/ (accessed July 16, 2015).[21] ePURE. European Renewable Ethanol 2015. http://www.epure.org/ (accessed July 17, 2015).[22] EBTP-SABS. European Biofu-els Technology Ptaform n.d. http://biofuelstp.eu/ (accessed July 17, 2015).[23] ePURE. European Renewa-ble Ethanol: State of the Indus-try Report 2014 2014:32. http://www.epure.org/sites/default/files/publication/140612-222-State-of-the-Industry-Report-2014.pdf.[24] Smokers R, Smit R. Compata-bility of pure and blended biofuels with respect to engine performance, durability and emissions: A literature review. Utrecht: 2004.[25] lin Y, Tanaka S. Ethanol fer-mentation from biomass resources: current state and prospects. Appl Mi-crobiol Biotechnol 2006;69:627–42. doi:10.1007/s00253-005-0229-x.[26] lennartsson PR, Erlandsson P, Taherzadeh MJ. Integration of the first and second generation bioetha-nol processes and the importance of by-products. Bioresour Tech-nol 2014;165:3–8. doi:10.1016/j.biortech.2014.01.127.[27] JEC - Joint Research Centre-EUCAR-ConCAWE collaboration. WEll-To-WHEElS Report Ver-sion 4.a. 2014. doi:10.2790/95533.[28] European Commission of the European Union. Biofuels - Eu-ropean Commission n.d. http://ec.europa.eu/energy/en/topics/re-newable-energy/biofuels (accessed July 17, 2015).[29] Hansen AC, Vosloo AP, lyne PWl, Meiring P. Farmscale appli-cation of an ethanol–diesel blend. Agric Eng S Afr 1982;16:50–3.[30] Meiring P, Hansen AC, Vosloo

AP, lyne PWl. High concentration ethanol-diesel blends for compressi-on-ignition engines. SAE Technical Paper; 1983.[31] Hashimoto I, nakashima H, Komiyama K, Maeda Y, Hamaguchi H, Endo M, et al. Diesel-ethanol fuel blends for heavy duty diesel engines-a study of performance and durabi-lity. SAE Technical paper; 1982.[32] lapuerta M, Armas o, Her-reros JM. Emissions from a diesel-bioethanol blend in an automotive diesel engine. Fuel 2008;87:25–31. doi:10.1016/j.fuel.2007.04.007.[33] Gerdes KR, Suppes GJ. Misci-bility of ethanol in diesel fuels. Ind Eng Chem Res 2001;40:949–56.[34] Armas o, Mata C, Mar-tinez-Martinez S. Effect of an ethanol-diesel blend on a com-mon-rail injection system. Int J Engine Res 2012;13:417–28. doi:10.1177/1468087412438472.[35] letcher TM. Diesel blen-ds for Diesel-engines. S Afr J Sci 1983;79:4–7.[36] letcher TM, BAUTZ SB, THoM VJ, MAMAGoBo T, lAn-GUAGE P. TERnARY lIQUID-lIQUID PHASE-DIAGRAMS FoR DIESEl FUEl BlEnDS. 1. S Afr J Sci 1980;76:130–2.[37] Meiring P, Allan RS, lyne PWl. Ethanol-based multiple component fuels for diesel tractors. American Society of Agricultural Engineers; 1981.[38] Marek n, Evanoff J. The use of ethanol blended diesel fuel in unmo-dified, compression ignition engines: an interim case study. Proc. air waste Manag. Assoc. 94th Annu. Conf. Ex-hib. orlando, Fl, 2001.[39] Hansen AC, Hornbaker RH, Zhang Q, lyne PWl. on-farm eva-luation of diesel fuel oxygenated with ethanol. Am Soc Agric Eng Pap 2001.[40] Heywood JB. Internal combus-tion engine fundamentals. vol. 930. McGraw-Hill new York; 1988.[41] Moses CA, Ryan TW, likos WE. Experiments With Alcohol/Diesel Fuel Blends in Compression-Ignition Engines. VI Int. Symp. Alco-hol Fuels Technol., Guaruja, Brazil: 1980, p. 5–8.[42] Kim Hn, Choi BC. Effect of ethanol-diesel blend fuels on emis-sion and particle size distribution in a common-rail direct injection diesel engine with warm-up ca-talytic converter. Renew Energy 2008;33:2222–8. doi:10.1016/j.renene.2008.01.002.[43] Kim H, Choi B. The effect of bi-odiesel and bioethanol blended die-sel fuel on nanoparticles and exhaust emissions from CRDI diesel engine. Renew Energy 2010;35:157–63. doi:10.1016/j.renene.2009.04.008.[44] He B-Q, Shuai S-J, Wang J-X, He H. The effect of ethanol blen-ded diesel fuels on emissions from a diesel engine. Atmos Environ 2003;37:4965–71. doi:10.1016/j.atmosenv.2003.08.029.[45] Ren Y, Huang Z-H, Jiang D-M, li W, liu B, Wang X-B. Effects of the addition of ethanol and cetane num-ber improver on the combustion and

unei surse sigure și sustenabile de combustibil, respectiv la reducerea dependenței de combustibili fosili.II. amestecurile ME prezintă pro-bleme de stabilitate dependente de temperatură și de conținutul de apă. Comportamentul la rece al amestecurilor necesită studii supli-mentare datorită problemelor cau-zate de separarea de fază. Pentru a minimiza acest inconvenient se pot utiliza aditivi.III. valorile densității, viscozității, lubricității și corozivității (pentru amestecurile testate, cu conținut de până la 15% v/v etanol) rămân în limitele impuse motorinei.IV. eficiența termică a motorului crește dar, datorită densității de energie mai mici a amestecului ME decât a motorinei, este de așteptat o reducere a puterii motorului și o creștere a consumului specific efectiv.V. parametrii de injecție necesită ajustări pentru a elimina dezavanta-jele cauzate de creșterea întârzierii la autoaprindere care, este rezulta-tul cifrei cetanice reduse și a căldu-rii latente de vaporizare mai mari a etanolului.VI. amestecarea etanolului în mo-torină poate reduce semnificativ emisiile de fum și PM dar, afectează negativ emisiile de HC. Datorită unei temperaturi mai mici din ca-mera de ardere, emisiile de nox se reduc. Modificarea emisiilor de Co este dependentă de sarcină: la sarcini mici, emisiile pentru ames-tecurile ME sunt mai mari decât cele pentru motorină însă, la sarcini mari raportul se inversează.

ACKNoWleDgemeNtThis work was partially suppor-ted by the strategic grant PoSDRU/159/1.5/S/137070 (2014) of the Ministry of nati-onal Education, Romania, co-fi-nanced by the European Social Fund – Investing in People, wi-thin the Sectorial operational Programme Human Resources Development 2007-2013.

Page 20: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

20

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

emission characteristics of a com-pression ignition engine. Proc Inst Mech Eng Part D J Automob Eng 2008;222:1077–87.[46] li W, Ren Y, Wang X, Miao H, Jiang D, Huang Z. Combustion cha-racteristics of a compression ignition engine fuelled with diesel–ethanol blends. Proc Inst Mech Eng Part D J Automob Eng 2008;222:265–74. doi:10.1243/09544070JAUTo496.[47] Mohammadi A, Ishiyama T, Kawanabe H, Horibe n. An opti-mal usage of recent combustion control technologies for di diesel engine operating on ethanol blen-ded fuels. SAE Tech Pap 2004. doi:10.4271/2004-01-1866.[48] Dernotte J, Hespel C, Foucher F, Houillé S, Mounaïm-Rousselle C. In-fluence of physical fuel properties on the injection rate in a Diesel injector. Fuel 2012;96:153–60. doi:10.1016/j.fuel.2011.11.073.[49] Chevron Corporation. Diesel Fuels Technical Review 2007. http://www.chevron.com/documents/pdf/DieselFuelTechReview.pdf (accessed July 19, 2015).[50] lapuerta M, García-Contreras R, Agudelo JR. lubricity of Etha-nol-Biodiesel-Diesel Fuel Blends. Energy & Fuels 2010;24:1374–9. doi:10.1021/ef901082k.[51] Ghobadian B, Rahimi H, Ta-vakkoli Hashjin T, Khatamifar M. Production of bioethanol and sun-flower methyl ester and investigation of fuel blend properties. J Agric Sci Technol 2008;10:225–32.[52] Rahimi H, Ghobadian B, Yusaf T, najafi G, Khatamifar M. Diesterol: An environment-friendly IC engine fuel. Renew Energy 2009;34:335–42. doi:10.1016/j.renene.2008.04.031.[53] Meiring P, Allan RS, Hansen AC, lyne PWl. Tractor performance and durability with ethanol-diesel fuel. Trans ASAE [American Soc Agric Eng 1983.[54] Hansen AC, Mendoza M, Zhang Q, Reid JF. Evaluation of oxydiesel as a fuel for direct-injection compressi-on–ignition engines. Final Rep Illi-nois Dep Commer Community Aff Contract IDCCA 2000:96–32434.[55] Armas o, Martínez-Martínez S, Mata C. Effect of an ethanol-bio-diesel-diesel blend on a common rail injection system. Fuel Process Tech-nol 2011;92:2145–53. doi:10.1016/j.fuproc.2011.06.010.[56] Joshi RM, Pegg MJ. Flow pro-perties of biodiesel fuel blends at low temperatures. Fuel 2007;86:143–51. doi:10.1016/j.fuel.2006.06.005.[57] Shell Eastern Trading (PTE) ltd. Diesel Safety Data Sheet 2014. http://s05.static-shell.com/content/dam/shell-new/local/corporate/tra-ding-shipping/downloads/msds/in-country/singapore-sietco/md-diesel-ulsd-gasoil-go---sietco---en.pdf.[58] Shell Eastern Trading (PTE) ltd. Ethanol Safety Data Sheet 2014. http://s04.static-shell.com/content/dam/shell-new/local/corporate/trading-shipping/downloads/msds/in-country/singapore-sietco/mogas-ethanol-cas-64-17-5---sietco---en.pdf.[59] Speidel HK. Biodegradabi-lity Characteristics of Current and

newly-Developed Alternative Fu-els. SAE Technical Paper; 1999. doi:10.4271/1999-01-3518.[60] Speidel H, lightner R, Ahmed I. Biodegradability of new Enginee-red Fuels Compared to Conventio-nal Petroleum Fuels and Alternative Fuels in Current Use. In: Finkelstein M, Davison B, editors. Twenty-First Symp. Biotechnol. Fuels Chem. SE  - 69, Humana Press; 2000, p. 879–97. doi:10.1007/978-1-4612-1392-5_69.[61] Gnanamoorthi V, Devaradjane G. Effect of Compression Ratio on the Performance, Combustion and Emis-sion of DI Diesel Engine Fueled with Ethanol – Diesel Blend. J Energy Inst 2015;88:19–26. doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.joei.2014.06.001.[62] Murcak A, Hasi ̧moǧlu C, Çevik I, Karabektas M, Ergen G. Effects of ethanol-diesel blends to performance of a DI diesel engine for different in-jection timings. Fuel 2013;109:582–7. doi:10.1016/j.fuel.2013.03.014.[63] Rakopoulos CD, Antonopoulos K a., Rakopoulos DC. Experimental heat release analysis and emissions of a HSDI diesel engine fueled with ethanol-diesel fuel blends. Energy 2007;32:1791–808. doi:10.1016/j.energy.2007.03.005.[64] Huang J, Wang Y, li S, Roskilly AP, Yu H, li H. Experimental investigati-on on the performance and emissions of a diesel engine fuelled with etha-nol-diesel blends. Appl Therm Eng 2009;29:2484–90. doi:10.1016/j.applthermaleng.2008.12.016.[65] Herreros JM, Schroer K, Sukjit E, Tsolakis A. Extending the envi-ronmental benefits of ethanol–diesel blends through DGE incorporati-on. Appl Energy 2015;146:335–43. doi:10.1016/j.apenergy.2015.02.075.[66] Park SH, Cha J, lee CS. Impact of biodiesel in bioethanol blended diesel on the engine performance and emissions characteristics in compre-ssion ignition engine. Appl Energy 2012;99:334–43. doi:10.1016/j.apenergy.2012.05.050.[67] Satgé De Caro P, Mouloun-gui Z, Vaitilingom G, Berge JC. Interest of combining an addi-tive with diesel-ethanol blen-ds for use in diesel engines. Fuel 2001;80:565–74. doi:10.1016/S0016-2361(00)00117-4.[68] Rakopoulos CD, Antonopoulos K a., Rakopoulos DC, Hountalas DT. Multi-zone modeling of combustion and emissions formation in DI diesel engine operating on ethanol-diesel fuel blends. Energy Convers Manag 2008;49:625–43. doi:10.1016/j.enconman.2007.07.035.[69] Sayin C. Engine performance and exhaust gas emissions of metha-nol and ethanol-diesel blends. Fuel 2010;89:3410–5. doi:10.1016/j.fuel.2010.02.017.[70] Ballesteros R, Guillén-Flores J, Barba J. Environmental and health impact assessment from a heavy-duty diesel engine under different injection strategies fueled with a bioethanol–diesel blend. Fuel 2015;157:191–201. doi:10.1016/j.fuel.2015.04.077.[71] Rakopoulos DC, Rako-poulos CD, Giakoumis EG, Pa-pagiannakis RG, Kyritsis DC.

Experimental-stochastic investiga-tion of the combustion cyclic vari-ability in HSDI diesel engine using ethanol-diesel fuel blends. Fuel 2008;87:1478–91. doi:10.1016/j.fuel.2007.08.012.[72] De Menezes EW, Da Silva R, Cataluña R, ortega RJC. Effect of ethers and ether/ethanol additives on the physicochemical properti-es of diesel fuel and on engine tests. Fuel 2006;85:815–22. doi:10.1016/j.fuel.2005.08.027.[73] Karabektas M, Ergen G, Hosoz M. Effects of the blends containing low ratios of alternative fuels on the performance and emission cha-racteristics of a diesel engine. Fuel 2013;112:537–41. doi:10.1016/j.fuel.2011.04.036.[74] Rakopoulos DC, Rakopoulos CD, Giakoumis EG, Papagiannakis RG, Kyritsis DC. Influence of pro-perties of various common bio-fuels on the combustion and emission cha-racteristics of high-speed DI (direct injection) diesel engine: Vegetable oil, bio-diesel, ethanol, n-butanol, di-ethyl ether. Energy 2014;73:354–66. doi:10.1016/j.energy.2014.06.032.[75] lei J, Shen l, Bi Y, Chen H. A novel emulsifier for ethanol-diesel blends and its effect on performance and emissions of diesel engine. Fuel 2012;93:305–11. doi:10.1016/j.fuel.2011.06.013.[76] Rakopoulos DC, Rakopoulos CD, Kakaras EC, Giakoumis EG. Effects of ethanol-diesel fuel blen-ds on the performance and exhaust emissions of heavy duty DI diesel engine. Energy Convers Manag 2008;49:3155–62. doi:10.1016/j.enconman.2008.05.023.[77] Park SH, Youn IM, lee CS. Influence of ethanol blends on the combustion performance and exha-ust emission characteristics of a fo-ur-cylinder diesel engine at various engine loads and injection timings. Fuel 2011;90:748–55. doi:10.1016/j.fuel.2010.08.029.[78] Song Cl, Zhou YC, Huang RJ, Wang YQ, Huang QF, lü G, et al. Influence of ethanol-diesel blended fuels on diesel exhaust emissions and mutagenic and genotoxic activities of particulate extracts. J Hazard Mater 2007;149:355–63. doi:10.1016/j.jhazmat.2007.03.088.[79] Di Y, Cheung CS, Huang Z. Experimental study on particulate emission of a diesel engine fueled with blended ethanol-dodecanol-die-sel. J Aerosol Sci 2009;40:101–12. doi:10.1016/j.jaerosci.2008.09.004.[80] Di Y, Cheung CS, Huang Z. Comparison of the Effect of Bio-diesel-Diesel and Ethanol-Diesel on the Particulate Emissions of a Direct Injection Diesel Engine. Ae-rosol Sci Technol 2009;43:455–65. doi:10.1080/02786820902718078.[81] Hamdan M a., Khalil RH. Simu-lation of compression engine powe-red by Biofuels. Energy Convers Ma-nag 2010;51:1714–8. doi:10.1016/j.enconman.2009.10.037.[82] Hulwan DB, Joshi S V. Per-formance, emission and combus-tion characteristic of a multicylin-der DI diesel engine running on

diesel-ethanol-biodiesel blends of high ethanol content. Appl Energy 2011;88:5042–55. doi:10.1016/j.apenergy.2011.07.008.[83] Guido C, Beatrice C, napolitano P. Application of bioethanol/RME/diesel blend in a Euro5 automotive diesel engine: Potentiality of closed loop combustion control techno-logy. Appl Energy 2013;102:13–23. doi:10.1016/j.apenergy.2012.08.051.[84] Armas o, García-Contreras R, Ramos Á. Pollutant emissions from engine starting with ethanol and bu-tanol diesel blends. Fuel Process Tech-nol 2012;100:63–73. doi:10.1016/j.fuproc.2012.03.003.[85] Park SH, Youn IM, lee CS. In-fluence of two-stage injection and exhaust gas recirculation on the emissions reduction in an ethanol-blended diesel-fueled four-cylinder diesel engine. Fuel Process Technol 2010;91:1753–60. doi:10.1016/j.fuproc.2010.07.016.[86] Putrasaria Y, nura A, Muharama A. Performance and emission charac-teristic on a two cylinder di diesel en-gine fuelled with ethanol-diesel blen-ds. Energy Procedia 2013;32:21–30. doi:10.1016/j.egypro.2013.05.004.[87] labeckas G, Slavinskas S, Mažei-ka M. The effect of ethanol-diesel-bi-odiesel blends on combustion, perfor-mance and emissions of a direct injecti-on diesel engine. Energy Convers Ma-nag 2014;79:698–720. doi:10.1016/j.enconman.2013.12.064.[88] Xing-Cai l, Jian-Guang Y, Wu-Gao Z, Zhen H. Effect of cetane number improver on heat release rate and emissions of high speed die-sel engine fueled with ethanol-diesel blend fuel. Fuel 2004;83:2013–20. doi:10.1016/j.fuel.2004.05.003.[89] Beatrice C, napolitano P, Guido C. Injection parameter op-timization by DoE of a light-duty diesel engine fed by Bio-ethanol/RME/diesel blend. Appl Energy 2014;113:373–84. doi:10.1016/j.apenergy.2013.07.058.[90] Cheung CS, Di Y, Huang Z. Ex-perimental investigation of regulated and unregulated emissions from a diesel engine fueled with ultralow-sulfur diesel fuel blended with etha-nol and dodecanol. Atmos Environ 2008;42:8843–51. doi:10.1016/j.atmosenv.2008.09.009.[91] Di Y, Cheung CS, Huang Z. Comparison of the effect of biodie-sel-diesel and ethanol-diesel on the gaseous emission of a direct-injec-tion diesel engine. Atmos Environ 2009;43:2721–30. doi:10.1016/j.atmosenv.2009.02.050.[92] Chen H, Shuai SJ, Wang JX. Study on combustion characte-ristics and PM emission of diesel engines using ester-ethanol-diesel blended fuels. Proc Combust Inst 2007;31 II:2981–9. doi:10.1016/j.proci.2006.07.130.[93] Chen ZQ, Ma XX, Yu ST, Guo Yn, liu JS. Physical-chemical pro-perties of ethanol-diesel blend fuel and its effect on the performance and emissions of a turbocharged diesel engine. Int J Automot Tech-nol 2009;10:297–303. doi:10.1007/s12239-009-0034-0.

Page 21: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

21

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

1. INtRoDuCeRe Evaluarea energiei disipate de către amortizoarele unui automobil în timpul rulării, este un proces com-plex în care se ține cont de o serie de factori, precum: profilul dru-mului, caracteristicile automobi-lului și viteza de rulare. Toți acești factori contribuie la determinarea condițiilor în care amortizoarele disipă o cantitate cât mai mare de energie. Pentru simularea proce-sului de funcționare a suspensiei și evaluarea energiei disipate de către aceasta, au fost luați în calcul urmă-torii parametri: - profilul drumului;- parametrii masici și de organizare generală a automobilului;- parametrii de funcționare ai suspensiilor;- condițiile de simulare.

2. PRoFIlul DRumuluI Profilul drumului, utilizat în tim-pul simulărilor, cuprinde două componente:- microstructura drumului;- macrostructura drumului.2.1 microstructura drumuluiMicrostructura drumului reprezin-tă micile denivelări ale căii de rula-re, resimțite de către conducătorul

autovehiculului ca vibrații sau ca mici oscilații. Aceasta este împărțită în patru clase, în funcție de variația înălțimilor neregularităților dru-mului (Δh), față de profilul nomi-nal teoretic, măsurat în mm [1]: - ISo A-B, Δh = ± 15 mm;- ISo B-C, Δh = ± 25 mm;- ISo C-D, Δh = ± 50 mm;- ISo D-E, Δh = ± 100 mm;

2.2 macrostructura drumuluiMacrostructura drumului reprezin-tă profilul longitudinal al drumului, fiind caracterizat de următorii para-metri [2]: - declivități longitudinale maxime, α ;- razele minime ale racordărilor ver-ticale convexe, Rconvex ;- razele minime ale racordărilor

Evaluarea energiei disipate de către amortizoarele automobilelorEvaluation of the Dissipated Energy by the Automobile Dampers

abstractSimulation of suspension system and evaluation of dissipated energy by the system highli-ghts the potential of the car operation mode, where the suspension can provide a significant amount of power. A roughness road profile and a car with elastic suspension springs and stiff dampers can provide significant energy. This energy varies between 4% and 8% of the

energy consumed by the engine vehicle, considering the road speed profiles below 60 km/h and a vehicle with reduced rolling resistance and drag coefficient.

Keywords: Simulation, suspension, stiffness, damping, road profiles, dissipated energy

Drd. ing.Veronel-George [email protected]

Universitatea Politehnica București, Splaiul Independenţei Nr. 313, 060042 București, România

Fig. 1. microstructurile profilurilor de drum

Fig. 2. macrostructura unei secvențe a profilului de drum

Page 22: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

22

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

verticale concave, Rconcav . În funcție de parametrii macro-structurali menționați, au fost defi-nite opt profiluri de drum, ale căror viteze de proiectare sunt cuprinse în intervalul 25 km/h - 120 km/h, cu caracteristicile din Tabelul 1.Din condițiile prezentate în ta-belul 1, rezultă caracteristicile unei secvențe de drum utilizată în simulare. Secvențele profilurilor de drum cu

o rază convexă și o rază concavă se vor repeta până când lungimea de drum, măsurată pe direcție orizon-tală, va fi de 1 km (distanța utilizată în simulare).2.3 Profilurile de drum utilizate în simulareProfilurile de drum utilizate în simulare se compun din suprapu-nerea macrostructurilor și a mi-crostructurilor. Astfel, rezultă o combinație de 27 de profiluri de

drum. S-a considerat că profiluri-le ISo B-C , ISo C-D și ISo D-E nu se vor simula în zona vitezelor mari, din cauza disconfortului cre-at pasagerilor de către oscilațiile puternice.3. PARAmetRII AutomoBIluluIParametrii automobilului utilizați în simulare (parametrii masici și de organizare generală), au fost aleși ca medie a valorilor de la

automobilele din clasa medie:- masa proprie: m0 = 1100 kg;- masa totală: ma = 1600 kg;- ampatamentul: l = 2600 mm;- distanța a0 a0 = 1170 mm;- distanța b0 b0 = 1430 mm;- distanța a1 a1 = 1430 mm;- distanța b1 b1 = 1170 mm;- raportul a0 / l = 0.45;- raportul b0 / l = 0.55;- raportul a1 / l = 0.55;- raportul b1 / l = 0.45;unde:- a0 reprezintă distanța dintre cen-trul punții față și centrul de greutate al autovehiculului, măsurat în plan orizontal, atunci când automobilul este gol;- b0 reprezintă distanța dintre cen-trul punții spate și centrul de greu-tate al autovehiculului, măsurat în plan orizontal, atunci când auto-mobilul este gol;- a1 reprezintă distanța dintre cen-trul punții față și centrul de greutate al autovehiculului, măsurat în plan orizontal, atunci când automobilul este încărcat cu sarcina utilă;- b1 reprezintă distanța dintre cen-trul punții spate și centrul de gre-utate al autovehiculului, măsurat în plan orizontal, atunci când au-tomobilul este încărcat cu sarcina utilă.4. PARAmetRII SuSPeNSIIloRSuspensiile autovehiculului uti-lizat în simulare au următoarele caracteristici:- masa nesuspendată, aferentă punții față → ms1 = 46 kg, [3][4];- masa nesuspendată, aferentă punții spate → ms2 = 46 kg, [3][4];- masa suspendată aferentă punții față (masa proprie) → m1 = 605 kg;- masa suspendată aferentă punții spate (masa proprie) → m2 = 495 kg;- masa suspendată aferentă punții față (masa totală) → ma1 = 720 kg;- masa suspendată aferentă punții spate (masa totală) → ma2 = 880 kg;- constanta elastică a unei suspensii față: → ks1 = 23929 n/m, [5];- constanta elastică a unei suspensii spate: → ks2 = 28500 n/m, [5];

Fig. 3. Caracteristicile unei secvențe de drum macrostructurale

tabelul 2. Caracteristicile unei secvențe macrostructurale

tabelul 1. Proprietățile unei secvențe macrostructurale a profilului de drum

Page 23: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

23

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

- constanta unui amortizor față → cs1

= 1712 n·s/m, [6];- constanta unui amortizor spate: → cs2 = 1725 n·s/m, [6];- constanta elastică a unui pneu

punte față: → kt1 = 165000 n/m, [7];- constanta elastică a unui pneu punte față: → kt2 = 165000 n/m, [7];

- constanta de amortizare pneu față: → ct1 = 3430 n·s/m, [8];- constanta de amortizare pneu spa-te: → ct2 = 3430 n·s/m, [8];- excitația suspensiei față: → Xr1

- funcție de profilul drumului;- excitația suspensiei spate: → Xr2 - funcție de profilul drumului.5. CoNDItII De SImulAReCondițiile impuse autovehiculului în simulare sunt:- simularea este realizată în două condiții: automobilul este gol (con-siderând numai masa proprie) și automobil încărcat cu sarcina utilă;- deplasare rectilinie cu viteză constantă;- lungimile profilurilor de drum sunt de 1 km;- profilul transversal al drumului este simetric.6. moDelul mAtemAtIC Al SuSPeNSIIloRFiecare suspensie a automobilului este constituită din următoarele elemente:- suspensia propriu-zisă;

Fig. 4. Alcătuirea profilului de drum din secvențele macrostructurale

tabelul 3. Profilurile de drum utilizate în simulare

Fig. 5. modelul matematic al suspensiilor

Page 24: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

24

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

- pneu.Suspensia propriu-zisă cuprinde resortul, amortizorul și brațele de legătură cu caroseria. Aici au fost definite masa suspensiei (ms), masa vehiculului susținută de către sus-pensie (m1), constanta elastică a resortului suspensiei (ks), coefici-entul de amortizare al amortizo-rului (cs). Pneul a fost definit ca o suspensie de sine stătătoare, având aceleași elemente, arc și amortizor. S-a considerat constanta elastică a pneului (kt) și coeficientul de amortizare al pneului (ct). Excitația suspensiilor este elementul caracte-ristic fiecărui profil de drum (Xr),

Fig. 6. modelul suspensiei utilizat în matlab Simulink

Fig. 7. Procentul energiei disipate de către toate amortizoarele automobilului în stare neîncărcată, din energia consumată pentru parcurgerea distanței de 1 km

tabelul 4. energia disipată de către toate amortizoarele, atunci când automobilul este gol

Page 25: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

25

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

fiind identică între puntea față și puntea spate, dar defazate cu lungi-mea ampatamentului.Modelul matematic cuprinde în-treg vehiculul, respectiv suspensiile punților față și spate [8].m1ẍ1–cS1(ẋ1–ẋS1)–kS1(x1–xS1) = 0 (1.a)mS1ẍS1+cS1(ẋ1–ẋS1)+kS1(x1–xS1)–ct1(ẋS1– –ẋr1)–kt1(xS1–xr1) = 0 (1.b)m2ẍ2–cS2(ẋ2–ẋS2)–kS2(x2–xS2) = 0 (2.a)mS2ẍS2+cS2(ẋ2–ẋS2)+kS2(x2–xS2)–ct2(ẋS2– –ẋr2)–kt2(xS2–xr2) = 0 (2.b)Relațiile de calcul (1.a) și (1.b) sunt aplicate punții față iar relațiile (2.a) și (2.b) sunt aplicate punții spate. În figura 6 este prezentat mode-lul realizat în Matlab Simulink, pentru o singură punte. Datele de intrare sunt: masa aferentă punții față/ spate, greutatea suspensiei și

profilul drumului. Utilizând aces-te date, precum și parametrii de funcționare ai suspensiei și pe cei ai automobilului, a fost determina-tă energia totală disipată de către amortizoarele punții respective.7. ReZultAte oBȚINutePentru fiecare profil de drum, au fost calculate energiile disipate de către suspensiile automobilului. Valorile obținute sunt regăsite în tabelele 4 și 5, exprimate în Jouli.Pentru a reprezenta calitativ valoa-rea energiei disipate de către amor-tizoare, în raport cu energia consu-mată de automobil pentru parcur-gerea distanței de 1 km, se consideră automobilul dotat cu pneuri cu coeficientul rezistenței la rulare f = 0,008, coeficientul aerodinamic cx

= 0,28 și aria transversală Ax = 2 m2, iar asupra automobilului acționează rezistențele la rulare și rezistența aerodinamică. Rezultatele obținute sunt prezentate în figurile 7 și 8.8. CoNCluZIISimularea procesului de funcționare a suspensiei arată o legătură între valoarea energiei disipate de către amortizoare și proprietățile automo-bilului și profilul drumului. Dintre proprietățile automobilului, masa automobilului (m), constanta elas-tică a resortului (ks) și coeficientul de amortizare al amortizorului (cs), sunt elementele care influențează într-o proporție mare energia disipa-tă. o creștere a masei automobilului și a coeficientului de amortizare al amortizorului, precum și o scădere a

constantei elastice a resortului, duc la o creștere a energiei disipate în amortizoare. Dintre cele două com-ponente ale profilului drumului, microstructura solicită cel mai mult suspensiile, iar macrostructura are un rol important numai în cazul pro-filurilor de drum cu viteze de pro-iectare sub 60 km/h. S-a constatat că un automobil încărcat cu sarcina utilă, cu o suspensie cât mai elastică și amortizoare rigide va fi obligat să disipeze energie mai multă prin in-termediul amortizoarelor. Totoda-tă, macrostructurile profilurilor de drum din categoriile cu viteze ma-xime de construcție în intervalul 25 km/h – 60 km/h și microstructurile de drum din categoriile ISo C-D și ISo D-E, contribuie la o solicitare crescuta a suspensiilor si respectiv, la o disipare crescută a energiei.

ACKNoWleDgemeNtThis work was partially supported by the strategic grant PoSDRU/ 187/ 1.5/ S/ 155420 of the Ministry of national Education, Romania, co-financed by the European Social Fund – Investing in People, within the Sectorial operational Programme Hu-man Resources Development 2007-2013.

Fig. 8. Procentul energiei disipate de către toate amortizoarele automobilului, când automobilul este încărcat cu sarcina utilă, din energia consumată pentru parcurgerea distanței de 1 km

bibliografie:[1] M. Agostinacchio; D. Ciam-pa; S. olita, The vibrations indu-ced by surface irregularities in road pavements – a Matlab® approach, Eur. Transp. Res. Rev. 2014. [2] Technical Specification 27/01/1998 for the design, construction and mo-dernization of roads. Published in 06/04/1998, no. 138bis. Ente-red into force on 06.04.1998. [3] http://www.miata.net/faq/tire_wei-ghts.html [4] http://www.miata.net/faq/wheel_weights.html#spec [5] http://www.ultimatesubaru.org/fo-rum/topic/106807-improved-shock-absorbers-and-spring-coils-on-loyales [6] Untaru, Marin; Frațilă, Ghe-orghe; Potincu, Gheorghe; Seitz, nicolae; Peres, Gheorghe; Tabacu, Ion; Macarie, Tiberiu, Calculul și construcția automobilelor. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1982. [7] lotus Talk, Theory of Pneumatic Tires, part 5. [8] D. R. Unaune, M. J. Pawar, Dr. S. S. Mo-hite, Ride Analysis of Quarter Vehicle Model, International Conference on Modern Trends in Industrial Engi-neering, november 17-19, 2011.

tabelul 5. energia disipată de către toate amortizoarele, atunci când automobilul este încărcat cu sarcina utilă

Page 26: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

26

Ingineria automobilului Nr. 36 / septembrie 2015

Studenții specializărilor „Autove-hicule Rutiere” și „Mecatronică” din cadrul Universității din oradea au participat pentru al cincilea an con-secutiv la Concursul internațional „PnEUMoBIl” ce a avut loc în pe-rioada 8-9 mai 2015 în orașul Eger din Ungaria.Autovehiculele cu propulsie pneu-matică cu care studenții români au participat la concurs au fost conce-pute și realizate de două echipe sub îndrumarea cadrelor didactice de specialitate, astfel:echipa Aeroh- coordonatori: prof. dr. ing. Dinu Mircea FoDoR, conf. dr. ing

Tudor MITRAn;- studenți: Emil BÂlĂ, Teodor FURToS, Alin JURGE, Paul VlAD (Autovehicule rutiere); echipa Airtech- coordonator: prof. dr. ing. Tiberiu VESSElEnY; - studenți: Ionuț UnGUR (Auto-vehicule rutiere); Cătălin MUT, Arpad VARGA, Mihai AGUD (Mecatronică).Majoritatea componentelor și montajul autovehiculelor au fost realizate de studenți în cadrul Univesității din oradea pe baza unor proiecte proprii, firma Bosch din Ungaria asigurând componen-tele electronice și ale sistemului pneumatic de propulsie. Pentru realizarea autovehiculelor s-au folosit mai ales componente din aliaje de aluminiu și mase plas-tice, viteza acestora putând ajunge la 30 km/h, cu o autonomie de 3,5

km, folosind o butelie de 10 litri de azot comprimat la 200 bari.organizatorii au impus cerințe con-stuctive obligatorii referitoare la di-mensiunile de gabarit, garda la sol, izolarea buteliei de aer comprimat, sistemele de frânare și siguranța pilotului. la concurs au participat 49 de echi-paje care au parcurs trei probe:1. proba de anduranță – criteriul de departajare este spațiul parcurs de autovehicul cu o butelie de 10 litri umplută cu azot la presiunea de 200 bari. la parcursuri egale depar-tajarea s-a facut în funcție de viteza maximă realizată. Pe durata probei, obligatoriu trebuiau schimbați trei piloți. 2. proba de slalom – criteriul de de-partajare este timpul de parcurgere al unui anumit traseu;3. proba de accelerație, desfășurată pe o distanță de 110 metri. A fost

masurată și viteza maximă atinsă cu 10 m înainte de linia de sosire. Pro-blemele cele mai frecvente la aceas-tă probă au fost generate de gheața ce se forma la nivelul reductorului de presiune pneumatică.În afara celor trei probe de dinami-că, juriul a mai acordat și trei premii pentru concepție, soluții tehnice adoptate și design constructiv.Cea mai bună performanță a echi-pajelor din oradea a fost înregistra-tă în proba de slalom unde echipa Aeroh a terminat pe locul 12.Studenții din cele două echipe au afirmat că participarea la concursul „Pneumobil” a fost o experiență de neuitat în care au învățat multe lu-cruri practice.

Câteva imagini din timpul concur-sului pot fi vizionate aici:https://www.youtube.com/watch?v=zSUpld05b0A

Studenţii orădeni la concursul „Pneumobil” 2015The students of University of oradea at „2015 Pneumobil” Competition

S.l. dr. ing.George DRAGOMIR [email protected]

Universitatea din Oradea, Str. Universității Nr. 1410087 Oradea, Judeţul Bihor

universitatea din oradea – imagini din timpul construcției pneumobilelor

Page 27: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe
Page 28: Ingineria5 Ingineria automobilului nr. 36 / septembrie 2015Stimate domnule Rector, Uni-versitatea POLITEHNICA din București reprezintă cel mai impor-tant furnizor național de programe

PROGRAMĂRI

021/9672

www.rarom.ro

www.autotestmagazin.rowww.facebook.com/RegistrulAutowww.facebook.com/autotestmagazin

REGISTRULAUTOROMÂN