Download pdf - CURS PCMAI 6

8/12/2019 CURS PCMAI 6

1/14

114

4.CARACTERISTICILE MOTOARELOR TERMICE

Caracteristicile motoarelor termice sunt reprezentri grafice ale variaiei unor indici i

mrimi ale motorului n funcie de o altmrime care influeneazperformanele lui tehnice

i de economicitate.n general, caracteristicile se determinexperimental.

La unele caracteristici, variabila independent este un factor de reglaj (avansul la

producerea scnteii electrice sau la injecie, dozajul etc.). Ele se numesc caracteristici de

reglaj i sunt necesare pentru stabilirea reglajului optim, n perioada punerii la punct a

motorului. Caracteristicile funcionale se ridicn funcie de un factor funcional (sarcina sau

turaia), permind aprecierea calitilor de ansamblu ale motorului i comportarea lui n

exploatare.

4.1. Caracteristici de reglaj

4.1.1. Caracteristica de consum de combustibil

Caracteristica de consum de combustibil prezint variaiile puterii efective,

consumului specific efectiv de combustibil i coeficientului excesului de aer n funcie de

consumul orar de combustibil, la turaie constant. Pentru pstrarea turaiei constante se

modific momentul rezistent aplicat motorului (reglajul frnei) la fiecare schimbare a

debitului de combustibil.

La MAS, caracteristica se determin meninnd constant i deschiderea

obturatorului. Variaia consumului de combustibil se obine prin utilizarea unor jicloare de

dimensiuni diferite. Pentru turaia i poziia obturatorului la care este ridicatcaracteristica,

ea stabilete (fig. 4.1) consumul orar pentru economicitatea maximhec

C la dozajul

economicec

i cel pentru puterea maximhP

C , la dozajul de putereP

. Reglajul optim al

obturatorului trebuie s asigure ncadrarea consumului orar n domeniulhec

C hPC la orice

regim de funcionare. Stabilirea acestui reglaj necesit determinarea caracteristicilor de

consum de combustibil la mai multe turaii, lucrnd la fiecare turaie cu diferite deschideri

ale obturatorului.[2] ;[9]


2/14

115

Caracteristica de consum de combustibil se ridicla MAC modificnd poziia tijei

de reglaj al debitului pompei de injecie (tija de reglaj). n afara valorilor hecC i

hPC , se

precizeaz (fig. 4.2) consumul orar maxim limitathl

C , peste care arderea se nrutete

datorit lipsei locale de aer; motorul funcioneaz cu fum gros la eapament, se formeazdepuneri importante de carbon ncamera de ardere, se produc uzuri importante sau avarii

din cauza suprasolicitrii mecanice i termice a motorului. Funcionarea cu consumuri orare

mai mari decthl

C este inadmisibil, dei s-ar depi puterea maximlimitatel

P .

Fig. 4.1. Caracteristica de consum de combustibil la MAS

Fig. 4.2. Caracteristica de consum de combustibil la MAC


3/14

116

4.1.2. Caracteristicile de avans

Caracteristica de avans la producerea scnteii electrice i caracteristica de avans la

injecie arat influena fiecaruia din aceti factori, la MAS i respectiv la MAC, asupra

puterii efective i consumului specific efectiv de combustibil. Caracteristica de avans se

ridicla sarcini turaie constante, meninnd n poziie neschimbatobturatorul (MAS)

sau tija de reglaj (MAC) i modificnd momentul rezistent odatcu avansul.[1]

n condiiile ncercrii, rmne invariabil i consumul orar de combustibil. Ca

urmare, caracteristica evideniaz (fig. 4.3) avansul optimop t

, la care se obin simultan

puterea maximi economicitatea maxim( maxmin eh

PCce ).

Pentru aceeai sarcin, se determin caracteristicile de avans la mai multe turaii,

stabilind n fiecare caz avansul optim. n consecin, se poate trasa variaiaavansului optim

n funcie de turaie, la sarcinconstant.

Alte caracteristici de avans se ridic la diferite sarcini, pstrnd neschimbat turaia.

Pe baza datelor obinute, se reprezintgrafic dependena avansului optim fade sarcin, la

turaie constant.

Curbele de avans optim sunt necesare pentru construcia dispozitivelor care

realizeaz automat variaia avansului cu turaia i cu sarcina. Aceste dispozitive nu pot

reproduce alura optim a avansului.

La MAS, dispozitivul centrifugal de reglare automat cu turaia a avansului la

producerea scnteii electrice asigur o variaie n trepte a acestuia; variaiile date de

dispozitivele dintr-o serie de fabricaie se ncadreaz ntr-o plaj (fig. 4.4), datorit

toleranelor de execuie.

Este recomandabil ca alura avansului mediu al plajei plm s aproximeze ct mai

exact curba avansului optimop t

.Abaterile tuturor variaiilor din plajfade aceastcurb

trebuie s nu reduc inacceptabil, de exemplu peste 2%, puterea i economicitatea

funcionrii motorului.


4/14

117

Fig. 4.3. Caracteristica de avans la producerea scnteii electrice sau la injecie

Fig. 4.4. Comparaie ntre variaia avansului optim la producerea scnteii electrice i variaia asigurat de

dispozitivele centrifugale

4.2. Caracteristici funcionale

4.2.1. Caracteristica de sarcin

Caracteristica de sarcin prezint variaia cu sarcina a consumului orar i a

consumului specific efectiv de combustibil, la turaie constant. Variaia sarcinii se obine

prin modificarea poziiei obturatorului sau a tijei de reglaj. Momentul rezistent trebuie

schimbat corespunztor meninerii turaiei constante.[2]

La mersul n gol, consumul orar de combustibil are valoarea hgC , iar puterea

efectiv este nul, deoarece puterea echivalent pierderilor mecanicem

P egaleazputerea


5/14

118

indicati

P. Astfel, consumul specific efectiv de combustibil tinde spre infinit, iar

randamentul mecanic imm PP1 este nul.

La MAS, trecerea la sarcinile pariale determin mbuntirea proceselor de

funcionare, de exemplu prin micorarea pierderilor din timpul umplerii la deschiderea

progresiva obturatorului. Puterea indicatcrete continuu, iar consumul specific indicat de

combustibili

c , se reduce. Deoarece turaia este invariabil, puterea pierderilor mecanice se

modific n limite restrnse, astfel nct randamentul mecanic se mrete. n consecin,

consumul specific efectiv de combustibilmie

cc prezint o scdere important (fig.

4.5) ct timp funcionarea decurge cu dozaje srace, pn la valoarea minimmine

c . n

apropierea acestei valori se fixeazsarcina plin, la care se obine, pentru turaia respectiv,

puterea efectivcontinuec

P .

n domeniul suprasarcinilor consumul specific efectiv crete, datorit mbogirii

dozajului, n vederea realizrii puterii efective intermitenteei

P la sarcintotal.

Fig.4.5.Caracteristica de sarcin la M.A.S.


6/14

119

Fig.4.6. Caracteristica de sarcin la M.A.C.

La MAC (fig. 4 6), consumul specific efectiv de combustibil prezintvalori reduse

pe o gammai ntinsde sarcini, ca efect al funcionrii cu exces de aer. Mrirea sarcinii nu

trebuie s conduc la depirea consumului orar maxim limitat hlC . La sarcintotalrezult

astfel cel mult puterea maximlimitatel

P .

4.2.2. Caracteristicile de turaie

Caracteristica de turaie evideniaz variaiile puterii efective, momentului motor

efectiv i consumurilor orar i specific efectiv de combustibil n funcie de turaie, la diferite

sarcini canstante.

Caracteristica de turaie la sarcin tatalse determin la MAS cu obturatorul completdeschis, iar la MAC cu tija de reglaj n poziia extrem corespunztoare debitului maxim.

Prin schimbarea momentului rezistent se realizeaz modificarea turaiei ntre valoarea

minimmin

n la care motorul funcioneazstabil i o valoare maximmax

n .Uneori la MAS

se asigur i anumite reglaje optime (de exemplu al avasului la producerea scnteii

electrice); se obine astfel puterea maxim la orice turaie caracteristica fiind numit i

caracteristica exterioar.[9]

La MAS (fig. 4.7) turaia maxn , depete tufaia Pn la care puterea efectiv este

maxim. Deoarece ,../ npctctinVpP esee variaia puterii efective este condiionat

de variaia produsului .npnp mie La turaii mari umplerea se nrutete, datorit

creterii pierderilor gazodinamice, presiunea medie indicat scznd. Ea se reduce i la

turaii coborte, la care necorespondena fazelor de distribuie nrutete din nou

umplerea, iar durata mai mare a ciclului motor sporete pierderile de cldur prin perei.

Creterea tuaiei provoac micorarea randamentului mecanic. Ansamblul acestor influne

determin mrirea presiunii medii efective pe intervalul restrns de turaiiMnn ....

minn care

puterea efectivcrete rapid.


7/14

120

Fig.4.7.Caracteristica de turaie la sarcin total a unui M.A.S.

n continuare, presiunea medie efectiv se reduce, astfel nct puterea efectiva

prezint o cretere frnat n intervalulPM

nn .... i scade ntre turaiilemax

....nnP

. Variaia

momentului motor efectiv este redat la o alt scar de variaia presiunii medii efective,

ntruct ../. eee pctnPctM Ramura descresctoare asigur posibilitatea stabilizrii

automate a funcionrii cnd momentul rezistentR

M se modific n anumite limite: daca la

valoarea 1RM (fig. 4.8) motorul funcioneaz stabil la turaia )( 111 Re MMn creterea

momentulul rezistent la valoarea2R

M provoac reducerea turaiei; aceast reducere

corespunde mririi momentului motor, astfel nct funcionarea se stabilizeaz la turatia2

n ,

la care .22 Re

MM

Fig.4.8. Variaia momentului motor efectiv n funcie de turaie la sarcin total pentru un M.A.S.

La motoarele de traciune, capacitatea de stabilizare a funcionrii se apreciazprin

coeficientul de adaptabilitate la traciune ePe MMa max unde ePM -este momentul motor


8/14

121

la turaiaP

n (v. fig. 4.7) i prin coeficientul de elasticitatePM

nne . Capacitatea de

stabilizare este cu att mai buncu ct coeficientul a este mai mare, iar coeficientul e mai

mic. n intervalulMnn ....

minfuncionarea este instabil, deoarece variaia momentului motor

este cresctoare. De aceea, turaiile Mnn ....min trebuie sfie ct mai apropiate.

ntreMn i

Pn se situeaz turaia

ecn , la care consumul specific efectiv de,

combustibil este minim.

La MAC, caracteristica de turaie la sarcin total (fig. 4.9} se determin limitnd

turaia maxim la valoarea ,max Pnn pentru a evita solicitarile mecanice i termice

inandmisibile sau nrutirea arderii.Dac motorul este echipat cu pomp de injecie cu

elemeni, debitul de combustibil scade la reducerea turaiei sub ,P

n dei tija de reglaj este

fix. Crete astfel coeficientul excesului de aer i ca efect al micorrii pierderilor

gazodinamice, rezultnd o variaie mai lin a momentului motor.

Fig 4.9. Caracteristica de turaie la sarcin total a unui M.A.C.: a - corectat; b-incorectat.

Pentru a mri panta acestuia, ameliornd capacitatea de stabilizare a funcionrii ,

pompa cu piston sertar se prevede cu un dispozitiv corector, care sporete uor debitul decombustibil la scderea turaiei (tija de reglaj nu mai rmne fix); se obine astfel

caracteristica corectat (fig. 4.9).

Caracteristicile de turaie la sarcini pariale se ridic cu obturatorul sau tija de reglaj

n diferite poziii intermrdiare constante.De exemplu, cnd poziia organelor menionate

asigur puterea efectiv nominalen

P la turaia nominaln

n se obine caracteristica de

turaie lasarcin pIin ).1( s

Comparnd caracteristicile la sarcini pariale ale unui MAS

(fig. 4.10) i ale unui MAC (fig. 4.11).


9/14

122

Fig.4.10.Caracteristicile de turaie la sarcini pariale ale unui M.A.S.

Se constat c scderea sarcinii modific alura curbelor numai n primul caz. Aceast

particulantate se datorete faptului c nrutirea umplerii la creterea turaiei este cu att

mai pronunat cu ct obturatorul este mai puin deschis (la MAC umplerea este practic

independent de sarcin). Trecerea spre sarcinile inferioare sporete capacitatea de

stabilizare a funcionrii, dar restrnge turaia maxim realizabil (v. curbele momentului

motor, fig. 4.10).


10/14

123

Fig.4.11.Caracteristicile de turaie la sarcini pariale ale unui M.A.C.

Caracteristica de turaie la mersul n gol )0( gM se determin cu motorul decuplat

de frn ).0( R

M Ea reprezint variaia cu turaia a consumului orar de combustibil(fig.

4.12), obinut prin modificarea poziiei obturatorului sau tijei de reglaj.


11/14

124

Fig.4.12 Caracteristica de turaie la mersul n gol

4.2.3.Caracteristica de regulator

n cazul motoarelor echipate cu regulator de turaie, abaterile turaiei fa devaloarea dintr-un regim de funcionare stabil determin aciunea regulatorului n scopul

limitrii acestor abateri.

La turaia1

n (fig. 4.13) se realizeaz funcionarea stabil prin egalitatea dintre

momentul motor efectiv1e

M i momentul rezistent1R

M .

Dac momentul rezistent scade la valoarea2R

M turaia tinde s creasc. Simultan cu

mrirea turaiei, regulatorul comand reducerea sarcinii. [1];[9]

Ca urmare, se ajunge din nou la o funcionare stabil, cu turaia )( 222 Re MMn

aciunea regulatorului limitnd la21

n creterea turaiei. Dac momentul rezistent scade n

continuare, regulatorul provoac micorarea treptat a sarcinii, turaia atingnd valoarea3

n

etc. Anularea mornentului rezistent corespunde mersului n gol, la turatia .g

n

Fig.4.13. Modul de acionare al regulatorului de turaie


12/14

125

Caracteristica de regulator (fig. 4.14) reprezint variaiile puterii efective, momentului

motor efectiv i consumurilor orar i specific efectiv de combustibil n funcie de turaie, n

domeniul de aciune a regulatorului.

Regulatorul deplaseaz funcionarea motorului ntre caracteristici de turaiecorespunztoare unor sarcini diferite. Dac motorul lucreaz n gol la cea mai mare turaie

posibilmaxg

n , aciunea regulatorului se exercit n domeniulmax

.... gP nn (fig.4.14)

Fig.4.14. Caracteristica de regulator

La motoarele de tractor, prevazute cu regulatoare pentru toate turaiile se determin

mai multe caracteristici de regulator. Pentru fiecare din ele, se men ine fix maneta

conductorului. Schimbnd momentul rezistent, pentru a obine variaia turaiei, regulatorul

va modifica poziia organului de reglaj al sarcinii.

Uneori, caracteristica de regulator se traseaz lund ca variabil independent puterea

efectiv (fig.4.15).


13/14

126

Fig.5.15. Reprezentarea caracteristicii de regulator n funcie de puterea efectiv

4.2.4. Caracteristici complexe

Caracteristicile complexe se construiesc pe baza unor caracteristici ridicate anterior,pentru a evidenia interdependenele mai multor mrimi. Astfel, ele dau informaii mai

complete privind calitile i posibilitile de reglaj ale motorului.

Sintetiznd mai multe caracteristici de sarcin, caracteristica din figura 4.16 conine

curbele de valoare constant ale consumului specific efectiv de combustibil i puterii

efective. Polul economic reprezinta regimul de maximeconomicitate.

Fig.4.16.Caracteristic complex

4.2.5. Caracteristica de pierderi

Cacteristica de pierderi prezintvariaia puterii pierderilorm

P sau a presiunii medii n

funcie de turaie. Caracteristica se obine antrennd motorul cu o frn electric reversibil i

determinnd momentul rezistent opus de motor. n acest scop, la MAS cu obturatorul complet

deschis se ntrerupe aprinderea, iar la MAC se oprete debitarea. Momentul rezistent se

determindup10 ... 15 s de la nceputul antrenrii. Pentru a realiza un regim termic apropiat

de cel normal, motorul trebuie s funcioneze cel puin 10 minute n sarcin totalnaintea


14/14

127

fiecrei msurri. Reprezentarea caracteristicii poate conine i variaia randamentului

mecanic cu turaia (fig. 4.17).

Fig.4.17. Caracteristic de pierderi

La o turaie dat, puterea pierderilor poate fi determinat i alternnd funcionarea n

sarcin total, pe timp de minimum 10 min, cu decuplarea succesiv a fiecrui cilindru, prin

ntreruperea scnteii electrice sau a injeciei. Pentru ca turaia s nu scad la ntrerupe rea

funcionrii normale, trebuie micorat momentul rezistent. Dac durata oricrei decuplri

este scurt (10...15 s), se poate admite c regimul termic nu se modific esenial i c

.

ctPm Astfel diferena dintre puterea efectiv eP din funcionarea normal i puterea

efectiv qeP )( obinut la suspendarea cilindrului numrul q constituie puterea indicat a

acestui cilindru .)( qeeiq PPP Rezult puterea indicat a motorului

i

q

iqi PP1

i puterea

pierderiloreim

PPP

Se poate calcula i coeficientul de uniformitate a funcionrii, mprind puterea

indicat minim pe cilindru la puterea indicat maxim pe cilindru.