DUOTECH SCHOOL
Suport curs
MECANIC AUTO
1
1. Noţiuni despre automobile 1.1 Definiţia automobilului Automobilul este un vehicul rutier, carosat şi suspendat elastic pe cel puţin trei roţi, care se poate deplasa prin mijloace proprii de propulsie în diferite condiţii de teren, şi care este destinat transportului direct sau prin tractare al unor încărcături ce pot fi mărfuri, persoane sau utilaje.
1.2 Componentele automobilului Părţile principale ale unui automobil sunt: motorul, şasiul şi caroseria. Motoarele folosite la automobile sunt în majoritatea cazurilor, motoare cu ardere interna cu piston. Motorul cu ardere internă este o maşina termică de forţă care transformă căldura degajată prin arderea combustibilului în lucru mecanic prin intermediul evoluţiilor unui agent motor (fluid motor) în stare gazoasă. În motorul cu ardere internă, atât procesul de ardere (transformarea energiei chimice în căldură cât şi procesul de transformare a căldurii în lucru mecanic se desfăşoară în interiorul cilindrilor.
Figura 1.1 : motor cu ardere internă-aspect general Motorul este alcătuit din mecanismul motor şi sistemele si instalaţiile auxiliare (mecanismul de distribuţie, sistemul de alimentare cu combustibil, sistemul de aprindere, sistemul de răcire şi sistemul de ungere) necesare realizării procesului de funcţionare şi sistemul de pornire.
2
Mecanismul motor, numit şi mecanismul bielă-manivelă, constituie principalul ansamblu al motorului cu ardere internă, cu piston. El are rolul de a transforma mişcarea de translaţie rectilinie-alternativa a pistonului într-o mişcare de rotaţie a arborelui cotit. Organele componente ale mecanismului motor se împart în organe fixe si organe mobile. Din grupa organelor fixe fac parte: blocul cilindrilor, chiulasa şi carterul. Grupa organelor mobile cuprinde: arborele cotit şi volantul, bielele şi pistoanele cu bolţurile şi segmenţii. Mecanismul de distribuţie asigură deschiderea şi închiderea supapelor, la momente bine precizate pentru a face posibila evacuarea gazelor de ardere şi umplerea cilindrului cu gaze proaspete ( amestec aer-combustibil). Instalaţia de alimentare cu combustibil are rolul de a asigura curaţirea (filtrarea) şi introducerea în cilindrii motorului a combustibilului şi a aerului (fie în amestec, fie separat), în anumite proporţii bine stabilite. Instalaţia de alimentare cuprinde rezervoare, conducte, filtre, pompe, precum şi organele care servesc la prepararea şi introducerea combustibilului în cilindri (carburatorul la motoare cu aprindere prin scânteie si injectoarele la motoarele cu aprindere prin compresie ). Instalaţia de aprindere serveşte la declanşarea scânteii electrice, în interiorul camerei de ardere (la motoarele cu aprindere prin scânteie ) pentru aprinderea amestecului carburant. Instalaţia de răcire asigură răcirea unor organe importante ale motorului( cilindrii şi chiulasa), pentru a se evita supraîncălzirea acestor piese, datorită căldurii pe care o primesc de la gazele de ardere. Menţinerea unui regim termic normal de funcţionare a pieselor motorului este de mare importanţă pentru economicitatea şi siguranţa în exploatare a motorului. Instalaţia de ungere are rolul de a asigura ungerea pieselor în mişcare, pentru a reduce frecarea şi a preveni uzura pieselor motorului. Sistemul de pornire serveşte la asigurarea turaţiei minime de pornire a motorului. Şasiul este format din grupul organelor de transmitere a momentului de la motor la roţile motoare ( transmisia ), sistemele de conducere ale automobilului ( direcţia şi frânarea ) organele de conducere şi susţinere şi instalaţiile auxiliare. Transmisia are rolul de a transmite momentul motor la roţile motoare, modificându-i, în acelaşi timp, şi valoarea în funcţie de variaţia rezistenţelor la înaintare. Transmisia este compusă din: ambreiaj, cutia de viteze, reductorul-distribuitor, transmisia longitudinală, transmisia principala (angrenajul în unghi), diferenţial, arborii planetari şi transmisia finală. Ambreiajul are rolul de a realiza cuplarea progresivă şi decuplarea motorului de restul transmisiei la pornire , precum şi în timpul mersului , la schimbarea treptelor de viteză. Cutia de viteze are rolul de a modifica forţa de tracţiune, respectiv momentul motor, în funcţie de variaţia rezistenţelor la înaintare, de a permite mersul înapoi fără inversarea sensului de rotaţie al motorului şi staţionarea îndelungată cu motorul în funcţiune. Reductorul-distribuitor are rolul de a distribui momentul motor la punţile motoare ale automobilului şi în acelaşi timp modifică şi raportul de transmitere. Transmisia cardanică are rolul de a transmite momentul motor, fără să îl modifice, între diferite componente ale transmisiei a căror poziţie relativă este , în general, variabilă ( cel mai întâlnit caz este de la cutia de viteze la transmisia principală ). Transmisia principală are rolul de a transmite momentul motor de la transmisia cardanică la diferenţial şi de al mări în acelaşi timp. Diferenţialul dă posibilitatea roţilor motoare ale aceleaşi punţi să parcurgă drumuri de lungime diferite. Arborii planetari transmit momentul de la diferenţial la roţile motoare sau la transmisia finală. Transmisia finală serveşte la mărirea raportului total de transmitere. Sistemele de conducere asigură deplasarea automobilului pe traiectoria dorită în condiţii de siguranţă. Sistemul de direcţie seveşte la schimbarea direcţiei de mers a automobilului, prin schimbarea planului roţilor de direcţie în raport cu planul longitudinal al automobilului. Sistemul de frânare serveşte la reducerea vitezei automobilului după dorinţa conducătorului sau chiar la oprire, precum şi la imobilizarea lui în timpul parcării.
3
Mecanismul motor, numit şi mecanismul bielă-manivelă, constituie principalul ansamblu al motorului cu ardere internă, cu piston. El are rolul de a transforma mişcarea de translaţie rectilinie-alternativa a pistonului într-o mişcare de rotaţie a arborelui cotit. Organele componente ale mecanismului motor se împart în organe fixe si organe mobile. Din grupa organelor fixe fac parte: blocul cilindrilor, chiulasa şi carterul. Grupa organelor mobile cuprinde: arborele cotit şi volantul, bielele şi pistoanele cu bolţurile şi segmenţii. Mecanismul de distribuţie asigură deschiderea şi închiderea supapelor, la momente bine precizate pentru a face posibila evacuarea gazelor de ardere şi umplerea cilindrului cu gaze proaspete ( amestec aer-combustibil). Instalaţia de alimentare cu combustibil are rolul de a asigura curaţirea (filtrarea) şi introducerea în cilindrii motorului a combustibilului şi a aerului (fie în amestec, fie separat), în anumite proporţii bine stabilite. Instalaţia de alimentare cuprinde rezervoare, conducte, filtre, pompe, precum şi organele care servesc la prepararea şi introducerea combustibilului în cilindri (carburatorul la motoare cu aprindere prin scânteie si injectoarele la motoarele cu aprindere prin compresie ). Instalaţia de aprindere serveşte la declanşarea scânteii electrice, în interiorul camerei de ardere (la motoarele cu aprindere prin scânteie ) pentru aprinderea amestecului carburant. Instalaţia de răcire asigură răcirea unor organe importante ale motorului( cilindrii şi chiulasa), pentru a se evita supraîncălzirea acestor piese, datorită căldurii pe care o primesc de la gazele de ardere. Menţinerea unui regim termic normal de funcţionare a pieselor motorului este de mare importanţă pentru economicitatea şi siguranţa în exploatare a motorului. Instalaţia de ungere are rolul de a asigura ungerea pieselor în mişcare, pentru a reduce frecarea şi a preveni uzura pieselor motorului. Sistemul de pornire serveşte la asigurarea turaţiei minime de pornire a motorului. Şasiul este format din grupul organelor de transmitere a momentului de la motor la roţile motoare ( transmisia ), sistemele de conducere ale automobilului ( direcţia şi frânarea ) organele de conducere şi susţinere şi instalaţiile auxiliare. Transmisia are rolul de a transmite momentul motor la roţile motoare, modificându-i, în acelaşi timp, şi valoarea în funcţie de variaţia rezistenţelor la înaintare. Transmisia este compusă din: ambreiaj, cutia de viteze, reductorul-distribuitor, transmisia longitudinală, transmisia principala (angrenajul în unghi), diferenţial, arborii planetari şi transmisia finală. Ambreiajul are rolul de a realiza cuplarea progresivă şi decuplarea motorului de restul transmisiei la pornire , precum şi în timpul mersului , la schimbarea treptelor de viteză. Cutia de viteze are rolul de a modifica forţa de tracţiune, respectiv momentul motor, în funcţie de variaţia rezistenţelor la înaintare, de a permite mersul înapoi fără inversarea sensului de rotaţie al motorului şi staţionarea îndelungată cu motorul în funcţiune. Reductorul-distribuitor are rolul de a distribui momentul motor la punţile motoare ale automobilului şi în acelaşi timp modifică şi raportul de transmitere. Transmisia cardanică are rolul de a transmite momentul motor, fără să îl modifice, între diferite componente ale transmisiei a căror poziţie relativă este , în general, variabilă ( cel mai întâlnit caz este de la cutia de viteze la transmisia principală ). Transmisia principală are rolul de a transmite momentul motor de la transmisia cardanică la diferenţial şi de al mări în acelaşi timp. Diferenţialul dă posibilitatea roţilor motoare ale aceleaşi punţi să parcurgă drumuri de lungime diferite. Arborii planetari transmit momentul de la diferenţial la roţile motoare sau la transmisia finală. Transmisia finală serveşte la mărirea raportului total de transmitere. Sistemele de conducere asigură deplasarea automobilului pe traiectoria dorită în condiţii de siguranţă. Sistemul de direcţie seveşte la schimbarea direcţiei de mers a automobilului, prin schimbarea planului roţilor de direcţie în raport cu planul longitudinal al automobilului. Sistemul de frânare serveşte la reducerea vitezei automobilului după dorinţa conducătorului sau chiar la oprire, precum şi la imobilizarea lui în timpul parcării. Autoturisme mijlocii, cu capacitatea cilindrică intre 1300 si 2500 cm³;
4
Autoturisme mari, cu capacitatea cilindrică mai mare de 2500 cm³; După tipul caroseriei, autoturismele pot fi: cu caroserie închisa, cu caroserie deschisă şi decapotabilă. După forma caroseriei, autoturismul poate fi: limuzina, cupeu, cabrioletă, autoturism-teren şi autoturism-sport. Organizarea generală a autoturismelor. Aceasta este determinată de locul de dispunere a motorului şi a punţilor motoare. După schema de organizare generală autoturismele pot fi: cu motorul în faţă şi puntea motoare în spate; cu motorul în faţă şi puntea motoare tot în faţă; cu motorul în spate şi puntea motoare în spate. Solutia clasică. Pentru a mări suprafaţa utilă a caroseriei, la construcţiile moderne, prevăzute cu suspensie cu roţi independente, la care puntea rigidă propriu-zisă din faţă lipsesşte, motorul este coborât între roţi. Prin aceasta, înălţimea centrului de masă se reduce, mărindu-se stabilitatea automobilului. Solutţia asigură o distribuţie mai uniformă a greutăţii totale a automobilului pe cele doua punti şi prezintă o accesibilitate mai bună la motor şi transmisie pentru lucrările de întreţinere tehnică.
Figura 1.2 :Soluţia clasică Soluţia totul în faţă. La aceasta soluţie, grupul motor-transmisie este dispus, în mod normal, în sens longitudinal, cu motorul în spatele roţilor din faţă, între roţi sau înaintea lor. Ca variantă deosebita a formulei totul în faţă sunt autoturismele la care grupul motor-transmisie este dispus transversal, în scopul de a câştiga un spaţiu cât mai mare la persoane la aceeaşi deschidere între punţi. Soluţia totul în faţă, prin lipsa arborelui longitudinal, permite coborârea caroseriei (deci şi a centrului de masă), prezentând în felul acesta o stabilitate mai mare în comparaţie cu soluţia clasică. Aceasta soluţie, spre deosebire de soluţia totul în spate şi cea clasică, prezinta o stabilitate mărită în viraj. In afară de avantajele prezentate, soluţia totul în faţă are şi unele dezavantaje, ca: Micşorarea greutăţii aderente la urcarea pantelor; Complicaţii constructive pentru puntea din faţă, care este, în acelaşi timp, o punte motoare şi de direcţie; Manevrarea mai dificilă a volanului etc.
5
Figura 1.3 :Soluţia totul în faţă Soluţia totul în spate permite, de asemenea, coborarea centrului de masă prin lipsa arborelui longitudinal. Prin dispunerea motorului în spate se reduce mult zgomotul şi se elimina scăpările de gaze în interiorul caroseriei. La urcarea unei pante, greutatea aderentă creşte, deoarece, în acest caz, roţile din spate, care se încarcă suplimentar, sunt şi roţi motoare. Soluţia totul în spate permite o profilare aerodinamică mai bună a autoturismului la partea frontală. Aceasta soluţie se întâlneşte în două variante: cu agregatul motor-transmisie longitudinal, în consolă, în spatele punţii (soluţia cea mai răspândită) şi cu el dispus transversal. Soluţia totul în spate reprezintă, însă şi unele dezavantaje, cum sunt: consumul unei puteri mai mari pentru instalaţia de răcire a motorului ( ventilator mai mare); necesitatea unor comenzi lungi şi complicate; uzuri mari la motor, deoarece aspiră praful ridicat în timpul mersului etc.
Figura 1.4: Soluţia totul în spate
6
Clasificarea autobuzelor. Autobuzul este un automobil care, prin construcţie şi amenajare, este destinat transportului de persoane şi bagaje, având mai mult de nouâ locuri pe scaune. Poate tracta şi remorci. Autobuzele se clasifică după: destinaţie, numărul de locuri şi lungimea de gabarit şi după modul de organizare generală. După destinaţie, autobuzele se clasifică astfel: Urban, pentru transportul în comun în interiorul oraşelor, amenajat cu locuri pe scaune şiîn picioare, un coridor de trecere şi cu cel puţin două platforme pentru urcare şi coborare uşoară şi rapidă în staţii; Interurbane, amenajat cu locuri pe scaune şi un coridor îngust de trecere; Autocar, pentru transportul pe distanţe lungi şi numai pe scaune ale turiştilor şi amenajat pentru transportul bagajelor. După numărul de locuri şi lungimea de gabarit se deosebesc: Autobuze de capacitate foarte mică pânş la 15 locuri, denumite microbuze; Autobuze de mică capacitate cu 15-30 locuri; Autobuze de capacitate medie cu 30-40 locuri si lungime totală de 7,5-9,5 m; Autobuze de capacitate mare cu peste 40 locuri si lungime totală mai mare de 9,5 m. După modul de organizare generală, autobuzele se realizează cu amplasarea motorului: în faţă; sub podea; la mijlocul autobuzului (ROMAN, DAF); în spate. Soluţia cu dispunerea motorului în faţă prezintă avantajul comenzilor directe, dar şi dezavantajele: centrul de masă ridicat şi posibilitatea pătrunderii gazelor de la motor în interiorul caroseriei. Autobuzele cu motor dispus la mijloc sub podea au o repartiţie mai bună a greutăţii pe punţi. Autobuzele cu motor dispus în spate prezintă avantajul măririi suprafeţei utile a caroseriei, dar complică sistemul de comandă al grupului motor-transmisie. Clasificarea automobilelor de performanţă. Automobilele de performanţe sunt automobile construite pentru realizarea unor performanţe deosebite. In această categorie intră automobilul de curse şi automobilul de sport (roadster).
Automobile pentru transportul mărfurilor Automobile pentru transportul mărfurilor şi, uneori, al persoanelor se clasifică, după destinaţie şi după încărcătura utilă, astfel: Autoutilitara, automobilul cu caroserie închisă şi cabina separată, având încărcătura utilă până la 10000 N; Autocamioneta, automobil cu caroseria deschisă, eventual acoperită cu un coviltir de pânză şi o cabina separată pentru conducător, având încărcătura utilă de circa 15000-20000 N; Autocamion, automobil având o caroserie deschisă sau numai o platforma cu obloane laterale şi o cabină separată. Autocamioanele se clasifică în: Autocamioane uşoare, cu sarcina utilă de 15000-30000 N; Autocamioane mijlocii, cu sarcina utilă de 30000-80000 N; Autocamioane grele, cu sarcina utilă de 80000-120000 N; Autocamioane foarte grele cu sarcina utilă peste 120000 N; Autobasculanta, automobil destinat transportului de bunuri, având o benă metalică basculantă. Autocamioane pot avea organizarea generală în funcţie de dispunerea motorului faţă de cabin şi platformaă, astfel: Cu motorul dispus în faţa cabinei (SR-131);
7
Cu motor dispus sub cabină (ROMAN); Cu motorul dispus între cabină şi platformă.
Automobile cu destinatie speciala Aceste automobile sunt destinate anumitor servicii şi specializate pentru anumite transporturi, şi anume: Autocisterna, echipată cu unul sau mai multe recipiente pentru transportul lichidelor; Autoizoterma, cu caroserie închisa, termoizolantă; Autotractorul, amenajat numai pentru tractarea uneia sau mai multor remorci sau a altor vehicole; Autotractorul cu şa, amenajat numai pentru tractarea semiremorcilor prevăzute cu dispozitiv de reazem. Tot în categoria automobilelor cu destinaţie specialaă intră si autostropitoarele, autoscarile, autoplugurile, autosanitarele etc.
1.4 Parametrii principali ai automobilelor Parametrii automobilelor sunt factorii de bază care definesc calităţile acestora, pentru a constata dacă ele corespund cerinţelor impuse de exploatare, precum şi pentru a compara un automobil dat cu altul. Principalii parametri ai automobilelor sunt caracteristicile constructive şi calităţile tehnice de exploatare.
1.4.1 Parametrii constructivi ai automobilelor Principalii parametri constructivi ai automobilului sunt: caracteristicile dimensionale, masa şi modul de repartizare a acesteia pe punţi. Caracteristicile dimensionale ale automobilului sunt următoarele şi se definesc astfel: Dimensiunile de gabarit sunt dimensiunile limită ale automobilului, adică cele mai mari dimensiuni privind lungimea L, lăţimea l şi înălţimea H. Ampatamentul A este distanţa dintre planurile verticale care trec prin axele roţilor din faţă şi din spate situate de aceeaşi parte a automobilului. Ecartamentul E este distanţa dintre planurile de simetrie ale pneurilor punţii, măsurată în planul de contact cu drumul. La punţile cu roţi duble, ecartamentul este distanţa dintre planurile verticale mediane ale roţilor duble. Consolele faţă C1 şi spate C2 reprezintă distanţele de la punctele extreme din faţă, respecti din spate ale automobilului până la planul vertical care trece prin centrul roţilor din faţă sau spate. Garda la sol g reprezintă distanţa minimă dintre punctul cel mai de jos al şasiului automobilului şi suprafaţa drumului.
Figura 1.5 : caracteristicile dimensionale ale automobilului Masa totală a automobilului ma este caracterizată de masa proprie m0 şi de masa utilă mu ,adică ma.=mo+mu
8
Masa proprie poate fi, în funcţie de starea automobilului, masa proprie a automobilului uscat care reprezintă masa automobilului nealimentat, având toate echipamentele şi accesoriile necesare fucţionării sau masa proprie a automobilului în stare de exploatare, care reprezintă masa proprie a automobilului uscat la care se mai adaugă combustibilul ( cel puţin 90% din capacitatea rezervorului ) şi agentul de răcire al motorului. Masa utilă reprezintă sarcina pentru care a fost construit automobilul să o transporte. Repartizarea masei automobilului pe punţi se poate determina atât prin calcul cât şi pe cale experimentală. Sarcina pe punte este partea din masa automobilului care se transmite suprafeţei de rulare prin roţile punţii considerate. La autocamioane şi autobuze, unde în mod normal se prevăd roţi simple pe faţă şi roţi duble la puntea din spate, încărcarea pe puntea din faţă se recomandă m1=( 0,25…0,36 ) ma şi m2=( 0,75…0,70 ) ma pe puntea din spate. La autoturisme, încărcările se iau aproximativ egale.
1.4.2. Calităţile tehnice de exploatare ale automobilelor Principalele calităţi tehnice de exploatare ale automobilului sunt: performanţele de tracţiune, performanţele de frânare, viteza medie tehnică, economicitatea, maniabilitatea, stabilitatea, confortabilitatea, capacitatea de trecere, durabilitatea, fiabilitatea şi adaptabilitatea la întreţinere tehnică şi reparaţii. Performanţele de tracţiune caracterizează posibilităţile maxime ale automobilului încărcat cu sarcina utilă completă, la deplasarea pe drumuri în stare bună. Aceste performanţe sunt: viteza maximă pe un drum orizontal, panta maximă pe care o poate urca şi acceleraţia maximă sau spaţiu şi timpul de demarare până la o anumită viteză. Performanţale de frânare se exprimă valoarea deceleraţiei maxime sau prin lungimea spaţiului de frânare necesar pentru oprirea autimibilului de la o anumită viteză. Viteza medie tehnică este definită caraportul dintre spaţiul parcurs şi durata totală a parcursului, din care s-a scăzut timpul consumat cu opririle şi staţionările automobilului. Această calitate este determinată de performanţele de viteză şi de cele de frânare ale automobilului considerat. Economicitatea este calitatea automobilului de a efectua transporturi cu consum redus de carburant. Ea se apreciază cu ajutorul unor indici care reprezintă cantitatea de combustibil consumat pentru parcurgerea unei anumite distanţe ( în general 100 km ) ,exprimată în litri sau cantitatea de combustibil raportată la unitatea de prestaţie ( tone-kilometru sau călători-kilometru ). Maniabilitatea este capacitatea automobilului de a-şi conserva mişcarea rectilinie şi de a efectua cu uşurinţă schimbari de direcţie. Ea este determinată de parametrii constructivi ai sistemului de direcţie , de elasticitatea transversală a pneurilor şi de poziţia centrului de masă al automobilului. Stabilitatea este calitatea automobilului de a fi cât mai puţin susceptibil la derapări şi răsturnări în timpul deplasării şi în repaus. Confortabilitatea caracterizează posibilitatea automobilului de a circula cu viteze suficient de mari pe drumuri în stare mijlocie şi cu viteze relativ reduse pe drumuri în stare proastă fără şocuri sau oscilaţii care să producă obosirea excesivă a pasagerilor, deteriorarea mărfurilor transportate sau avarierea organelor şi agregatelor proprii. Capacitatea de trecere este calitatea automobilului de a putea circula pe drumuri rele, accidentate, desfundate şi în teren fără drum, precum şi de a trece peste anumite obstacole. Durabilitatea este calitatea automobilului de a funcţiona timp îndelungat fără defecţiuni, în limita uzurilor admise. Fiabilitatea este capacitatea automobilului de a-ţi menţine starea tehnică neschimbată, exprimată prin probabilitatea acsetuia de a funţiona un anumit timp fără defecţiuni. Adaptibilitatea la întreţinere tehnică şi reparaţii caracterizează modul de executare a lucrărilor de întreţinere tehnică şi reparaţii curente. Ea este determinată de accesibilitatea punctelor de gresare şi reglare, de simplitatea demontării şi montării organelor şi agregatelor automobilului şi de gradul de tipizare şi interschimbabilitate a acestora.
9
2. Noţiuni generale despre motoarele cu ardere internă 2.1 Părţile componente ale motorului Motorul cu ardere internă este o maşina termică de forţă care transformă căldura degajată prin arderea combustibilului în lucru mecanic prin intermediul evoluţiilor unui agent motor (fluid motor) în stare gazoasă. În motorul cu ardere internă, atât procesul de ardere (transformarea energiei chimice în căldură cât şi procesul de transformare a căldurii în lucru mecanic se desfăşoară în interiorul cilindrilor. Motorul cu ardere internă monocilindric , în patru timpi este format din cilindrul 8 în interiorul căruia se deplasează pistonul 9 , care acţionează manivela 1 a arborelui cotit prin intermediul bielei 10. În capul cilindrului se găseşte chiulasa 7 în care sunt amplasate supapap de admisie 5 supapa de evacuare 6 şi bujia sau injectorul 4. La partea inferioară a cilindrului se găseşte carterul superior 3 pe care se montează lagărele arborelui cotiti şi carterul inferior 2 în care se găseşte uleiul de ungere. Motorul este alcătuit din mecanismul motor şi sistemele si instalaţiile auxiliare (mecanismul de distribuţie, sistemul de alimentare cu combustibil, sistemul de aprindere, sistemul de răcire şi sistemul de ungere) necesare realizării procesului de funcţionare şi sistemul de pornire. Mecanismul motor, numit şi mecanismul bielă-manivelă, constituie principalul ansamblu al motorului cu ardere internă, cu piston. El are rolul de a transforma mişcarea de translaţie rectiliniealternativa a pistonului într-o mişcare de rotaţie a arborelui cotit. Organele componente ale mecanismului motor se împart în organe fixe si organe mobile. Din grupa organelor fixe fac parte: blocul cilindrilor, chiulasa şi carterul. Grupa organelor mobile cuprinde: arborele cotit şi volantul, bielele şi pistoanele cu bolţurile şi segmenţii. Figura 2.1 : schema de principiu a motorului în patru timpi Mecanismul de distribuţie asigură deschiderea şi închiderea supapelor, la momente bine precizate pentru a face posibila evacuarea gazelor de ardere şi umplerea cilindrului cu gaze proaspete ( amestec aer-combustibil). Instalaţia de alimentare cu combustibil are rolul de a asigura curaţirea (filtrarea) şi introducerea în cilindrii motorului a combustibilului şi a aerului (fie în amestec, fie separat), în anumite proporţii bine stabilite. Instalaţia de alimentare cuprinde rezervoare, conducte, filtre, pompe, precum şi organele care servesc la prepararea şi introducerea combustibilului în cilindri (carburatorul la motoare cu aprindere prin scânteie si injectoarele la motoarele cu aprindere prin compresie ). Instalaţia de aprindere serveşte la declanşarea scânteii electrice, în interiorul camerei de ardere (la motoarele cu aprindere prin scânteie ) pentru aprinderea amestecului carburant. Instalaţia de răcire asigură răcirea unor organe importante ale motorului( cilindrii şi chiulasa), pentru a se evita supraîncălzirea acestor piese, datorită căldurii pe care o primesc de la gazele de ardere. Menţinerea unui regim termic normal de funcţionare a pieselor motorului este de mare importanţă pentru economicitatea şi siguranţa în exploatare a motorului.
10
Instalaţia de ungere are rolul de a asigura ungerea pieselor în mişcare, pentru a reduce frecarea şi a preveni uzura pieselor motorului. Sistemul de pornire serveşte la asigurarea turaţiei minime de pornire a motorului.
2.2 Parametrii constructivi şi mărimi caracteristice ale motorelor cu ardere internă Principalii parametrii constructivi ai motoarelor cu ardere internă cu piston sunt:
Punctul mort interior PMI este poziţia extremă a pistonului corespunzăto are volumului minim VS ocupat de fluidul motor în cilindru sau distanţei maxime a pistonului faţă de axa arborelui cotit. Punctul mort exterior PME este poziţia extremă a pistonului corespunzăto are volumului maxim VA ocupat de fluidul motor în cilindru
11
sau distanţei minime a pistonului faţă de axa arborelui cotit. Cursa pistonului S ( mm ) este spaţiul parcurs de către piston între cele două puncte moarte. Alezajul D ( mm ) este diametrul interior al cilindrului. Cilindreea unitară este volumul generat de piston în mişcarea sa între cele două puncte moarte şi se calculează cu relaţia :
în care D şi S sunt în cm. Figura 2.2 : Parametrii constructive ai motorului Cilindreea totală sau capacitatea cilindrică reprezintă suma cilindreelor cilindrilor motorului : VT=iVs [ cm ³ ] în care i este numărul cilindrilor motorului .
Raportul de compresie este definit ca raportul dintre volumul maxim ocupat de gaze ( volumul de admisie) şi volumul camerei de ardere.
Raportul cursă diametru ψD :
În funcţie de valoarea raportului cursă diametru se deosebesc : motoare pătrate ψD =1, motoare subpătrate ψD < 1, motoare suprapătrate ψD > 1.
12
Turaţia motorului n ( rot/min ) este numărul de rotaţii efectuate de arborele cotit într-un minut.
2.3 Clasificarea motoarelor cu ardere internă
Motoarele cu ardere internă cu piston folosite la automobile pot fi clasificate după: modul de aprindere a amestecului aer/combustibil, numărul de curse simple ale pistonului în care se realizează un ciclu motor(numărul de timpi), locul formării amestecului aer-combustibil (amestecului carburant) etc. 1. După modul de aprindere a amestecului aer-combustibil, se deosebesc: -motoare cu aprindere prin scânteie electrica (MAS), la care amestecul de combustibil şi aer realizat în exteriorul (sau interiorul) cilindrului şi comprimat în cilindru se aprinde de la o scânteie, într-un moment bine stabilit; -motoare cu aprindere prin compresie (MAC) (motoare Diesel) sau motoare cu autoaprindere, ce aspiră numai aer, care este apoi comprimat puternic; combustibiluil se introduce în cilindru, fiind injectat la sfârşitul cursei de comprimare; el se aprinde venind în contact cu aerul care a ajuns la temperatura de autoaprindere a combustibilului. 2. După numărul de curse simple ale pistonului, în care se realizează un ciclu de funcţionare pot fi: -motoare în patru timpi la care ciclul de funcţionare se realizează în patru curse ale pistonului (câte un timp în fiecare cursă), adică în două rotatţii ale arborelui cotit; -motoare în doi timpi, la care ciclul de funcţionare se realizează în două curse simple ale pistonului adică, într-o rotaţie completă a arborelui cotit. 3. Dupa locul formării amestecului carburant, se deosebesc: -motoare cu formarea amestecului în exteriorul cilindrului; În această categorie intră motoarele cu carburalor, motoarele cu injecţie de benzina în conducta de aspiraţie şi motoarele cu gaze cu instalaţie de formare externă a amestecului aer-combustibil; -motoare cu formarea amestecului în interiorul cilindrului; din această categorie fac parte motoarele cu injecţie de combustibil în cilindru (motoarele Diesel şi unele MAS) şi motoarele cu gaze la care combustibilul gazos este introdus, printr-o supapă aparte, în timpul aspiraţiei. 4. După poziţia cilindrilor, acestea pot fi: -motoare cu cilindrii verticali în linie, care au axele cilindrilor în acelaşi plan. -motoare cu cilindrii în V la care axele cilindrilor sunt conţinute în două plane care formează între ele unghiuri diedre (de regula, egale cu 90° şi mai rar 60) prin dispunerea cilindrilor în doua plane se reduce lungimea totala a motorului L; -motoare cu cilindri opuşi (boxer) , care sunt montaţi în linie, având axele cilindrilor într-un plan orizontal (reducându-se mult înălţimea motorului H, în schimb se măreşte lăţimea B, pentru aceeasi lungime L); de o parte şi de alta a arborelui cotit se găseşte un număr egal de cilindri opuşi;
13
-motoare cu cilindri în linie înclinaţi, care sunt dispuşi fie longitudinal pe automobil, fie transversal în scopul măririi spaţiului disponibil pentru persoane.
Figura 2.3 :motorul autoturismului Dacia 1300 Motor cu ardere interna (sectiune): 1 – pompa de apă; 2 – ventilator; 3 - arbore cotit; 4 – volant; 5 – piston; 6 - bobina de inducţie; 7 - filtru de aer; 8 - ax culbutori; 9 - generator de curent10 - carburator; 11 - colector de admisie; 12 - colector de evacuare; 13 biela; 14 - baie de ulei; 15 - carter superior; 16 - arbore cu came; 17 - pompa de combustibil;
3. Funcţionarea motoarelor cu ardere internă 3.1 Principiul funcţionării motoarelor cu ardee internă În figura următoare este reprezentat ciclul motor al unui motor cu ardere internă în patru timpi :
14
Figura 3.1 : schema funcţionării unui motor în patru timpi Ciclul motor – Totalitatea stărilor succesive prin care trece amestecul carburant într-o transformare, începând dintr-o stare iniţială până când revine la starea iniţială, se numeşte ciclu termodinamic sau ciclu motor. Ciclul de funcţionare al motorului în patru timpi, se desfăşoară în decursul a patru curse ale pistonului, cărora le corespund două rotaţii ale arborelui cotit. Cei patru timpi sunt : Timpul I – Admisia, care începe de la PMI al pistonului şi se termină la PME. În acest timp supapa de admisie este deschisă, iar cea de evacuare este închisă. Timpul II – Compresia, care are loc pe durata cursei pistonului de la PME la PMI. În tot acest timp, supapele de admisie şi evacuare sunt închise. Timpul III – Detenta (arderea) şi destinderea. Când pistonul ajunge aproape de PMI, între electrozii bujiei se produce o scânteie, care aprinde amestecul carburant. Presiunea şi temperatura în cilindru cresc brusc, ajungând la 20-40 daN / cm³ respectiv 1800-2000 oC. Pistonul se deplasează de la PMI la PME. Deoarece prin destinderea gazelor se produce un lucru mecanic, cursa pistonului corespunzătoare timpului III se numeşte cursa motoare. Timpul IV – Evacuarea, care are loc în timpul cursei pistonului de la PME la PMI, asigură eliminarea gazelor din camera de ardere. În acest timp supapa de admisie este închisă, iar cea de evacuare este deschisă.
3.2 Ciclul de funcţionare al motorului cu ardere internă în patru timpi
15
Ciclul de funcţionare al unui motor cu ardere internă în patru timpi se poate reprezenta cu ajutorul diagramei presiune-volum sau diagramei indicate ce prezintă evoluţia presiunii gazelor din interiorul cilindrului în funcţie de volumul din cilindru de deasupra pistonului. Pentru un motor cu aprindere prin scânteie, diagrama indicată are următorul aspect:
Semnificaţia punctelor şi a intervalelor de pe diagramă este următoarea : admisia începe în punctul 5' atunci când se deschide supapa de admisie cu avans faţă de momentul în care pistonul ajunge la PMI în punctul 0 şi se încheie în punctul 1' cu întârziere faţă de momentul în care pistonul ajunge la PME în punctul 1. Fenomenul de admisie reprezentat de intervalul 5'-1' este semnificativ mai lung decât cursa de admisie reprezentată de intervalul 0-1 pentru a asigura o umplere cât mai bună a cilindrului cu amestec carburant. Comprimarea începe în punctul 1' odată cu închiderea supapei de admisie şi se desfăşoară până în punctul 2' atunci când, înainte ca pistonul să ajungă la PMI la sfârşitul cursei de compresie , cu ajutorul unei scântei electrice produse de bujie are Figura 3.2 : ciclul de funcţionare mai în patru timpi loc aprinderea şi arderea amestecului carburant. Intervalul 2'-2 dintre momentul declanşării scânteii electrice şi momentul în care pistonul ajunge la PMI se numeşte avans la aprindere şi este necesar pentru a acorda timp amestecului carburant să ardă ajungând la temperaturi şi presiuni foarte ridicate.După terminarea arderii în punctul 3 începe fenomenul de destindere în care gazele rezultate în urma arderii deplasează pistonul spre PME, acesta fiind singurul timp motor din compunerea ciclului motor. În punctul 4', cu avans faţă de momentul în care pistonul ajunge la PME, se deschide supapa de evacuare şi începe fenomenul de evacuare a gazelor arse din cilindru, acest fenomen având trei etape : evacuarea liberă 4'-4 în care gazele părăsesc cilindrul datorită presiunii mult mai mare decât presiunea atmosferică , evacuarea forţată 4-0 în care gazele sunt împinse din cilindru de piston şi postevacuarea 0-5 în care gazele ies din cilindru datorită inerţiei coloanei degaze arse. În intervalul 5'-5 ambele supape sunt deschise în încercarea de a evacua din cilindru rămase deasupra pistonului cu ajutorul gazelor proaspete ce intră datorită vitezei cu care intră în admisie la un cilindru alăturat. Intervalul se mai numeşte suprapunerea supapelor. Fiecare din punctele prezentate sunt determinate în urma cercetărilor întreprinse de constructor, scopul final fiind acela de a obţine performanţele maxim posibile la anumite dimensiuni ale cilindrilor şi ale arborelui cotit.
4. Mecanismul motor Mecanismul motor constituie principalul ansamblu al motorului cu ardere internă cu piston. El are rolul de a transmite lucrul mecanic realizat prin evoluţia ciclică a fluidului motor în cilindru la transmisia automobilului.
16
Acestă transmitere se realizează prin tranformarea mişcării rectilinii alternative a pistonului în mişcare de rotaţie continuă a arborelui cotit.
4.1 Construcţia mecanismului motor Mecanismul motor se compune din : Organe fixe : blocul motor, cilindrii, chiulasa, garnitura de chiulasă, capacul chiulasei, garnitura capacului, carterul inferior prevăzut cu garnitură şi semicuzineţii palier. Organe mobile : pistoane, segmenţi, bolţuri, biele, arborele cotit, volantul şi semicuzineţii maneton. Blocul motor: Constituie scheletul motorului, fiind prevăzut cu braţe sau locaşuri pentru fixare pe cadrul automobilului. Constructiv este format din : Blocul cilindrilor (în partea superioară); Carterul (în partea inferioară); El poate fi sub forma unei piese compacte sau demontabil. Se obţine prin turnare din fontă cenuşie când cilindrii sunt demontabili sub formă de cămăşi de cilindru sau din fontă aliată pentru motoarele cu cilindrii turnaţi cu blocul. La unele motoare poate fi turnat din aliaj de aluminiu. După turnare blocul se prelucrează în interior şi exterior pentru asamblarea diverselor componente ale motorului
Figura 4.1 : blocul motor La interior: blocul motor este prevăzut cu locaşurile interioare ale cilindrilor, cu pereţi verticali despărţitori ale lagărelor paliere pentru arborele cotit, cu canale destinate circulaţiei uleiului şi lichidului de răcire, locaşuri pentru tacheţi. În partea anterioară: capac care închide angrenajul distribuţiei.
17
În partea posterioară: este prelucrată plan , încât să permită montarea prin şuruburi a carterului volantului. În partea inferioară: se asamblează baia de ulei prin intermediul unei garnituri. În partea superioară: se prelucrează plan pentru montarea cu şuruburi sau prezoane a chiulasei. Blocul motor este de o mare diversitate constructivă , având forma adaptată după poziţia cilindrilor. Cilindrii : Ei realizează spaţiul de lucru pentru desfăşurarea ciclului motor, în interiorul lor deplasându-se linear pistonul. Pot fi: -turnaţi odată cu blocul (inamovibili); -demontabili (amovibili) montaţi prin presare;
Figura 4.2 : cilindri amovibili montaţi în blocul motor Se obţin prin turnare din fontă aliată, prelucraţi fin la interior iar cei amovibili au prevăzute la exterior canale destinate inelelor de cauciuc 6 pentru etanşarea cămăşilor de răcire cu apă 5 .Prelucrarea atât a cămăşii cât şi a blocului în regiunea scaunului 4 este fină şi cu toleranţe mici, asigurându-se o etanşare perfectă. Gulerul 3 este mai înalt decît scaunul 4 pentru a asigura o presiune suficientă la strângerea chiulasei. Pentru obţinerea paralelismului între axele cilindrilor, cămăşile sunt prevăzute cu centurile de ghidare1 şi 2. La motoarele răcite cu aer au prevăzute aripioare. Cilindrii nedemontabili sunt de tip umed iar cei demontabili pot fi de tip uscat sau umed ( în contact direct cu apa de răcire). Numerotarea cilindrilor se face în general începând de la volant. Numărul cilindrilor este par sau impar ( Audi 200 Turbo- 5 cilindrii) Figura 4.3 : cilindru răcit cu lichid Chiulasa : reprezintă organul mecanismului motor care închide cilindrul la extremitatea dinspre PMI; alături de cilindru şi piston , formează spaţiul închis în care evoluează fluidul motor. Figura 4.4 : chiulasa şi garnitura de chiulasă
18
Se confecţionează prin turnare din fontă aliată sau din aliaje de aluminiu şi poate fi comună pentru toţi cilindrii sau grupate pentru mai mulţi cilindrii. Este prevăzută în partea inferioară cu cavităţi care formează împreună cu pistoanele la PMI camerele de ardere. Forma lor este diferită după tipul motorului. În partea anterioară are o cavitate pentru termostat iar în partea posterioară pentru traductorul termometrului de apă. Montarea ei se face prin buloane sau prezoane care se strâng într-o anumită ordine începând de la centru spre exterior. Partea superioară este prevăzută cu orificii filetate pentru asamblarea suporţilor axei culbutorilor, care vor fi protejaţi de un capac din tablă sau aliaj de aluminiu. Lateral, chiulasa permite montarea colectorului de admisie şi evacuare. Garnitura de chiulasă: Asigură etanşeitatea între blocul cilindrului şi chiulasă pentru evitarea scăpărilor de gaze, apă, ulei, ea trebuie să aibă preprietăţi termoplastice, să permită transmiterea căldurii, să fie rezistentă la presiunea gazelor. Grosimea ei este de 1,3-4 mm. Orificiile pentru cilindrii sunt armate cu tablă de cupru, alamă sau aluminiu. Carterul : este partea fixă a motorului situată la baza cilindrilor; carterul se separă printr-un plan-de obicei orizontal- în două părţi: carterul superior , turnat de regulă, dintr-o bucată cu blocul cilindrilor şi carterul inferior sau baia de ulei. În carterul superior se montează, prin intermediul lagărelor paliere, arborele cotit iar în lateral, la unele motoare, se montează arborele cu came. Lagărele paliere sunt prevăzute cu cuzineţi acoperiţi cu aliaj antifricţiune şi sunt formate din două părţi: una superioară ce face corp comun cu carterul şi una inferioară ce se montează prin şuruburi şi piuliţe. Pistonul: Asigură realizerea fazelor ciclului motor , prin mişcarea de translaţie rectilinie-alternativă în cilindru; Formează peretele interior ce închide camera de ardere; Suportă efortul dat de presiunea gazelor la destindere, care-i imprimă deplasarea lineară pe care o transmite la bielă şi de aici la arborele cotit; Participă la evacuarea gazelor arse şi asigură pelicula de ulei pe suprafaţa de lucru a cilindrului; Are rol de etanşare a camerei de ardere, împreună cu segmenţii, şi de evacuare a căldurii. Se confecţionează din aliaje de aluminiu cu siliciu. Părţile componente ale pistonului sunt: Capul pistonului, cu camera de ardere (numai la MAC); Corpul (regiunea portsegmenţi); Umerii; Mantaua ( partea de ghidare).
19
Figura 4.5 : diferite tipuri de pistoane
Între piston şi cilindru este necesar un anumit joc pentru posibilitatea deplasării sale libere. Forma pistonului este tronconică, cu diametrul mai mic în partea capului pentru că dilatarea este mai mare datorită temperaturii ridicate, din timpul funcţionării. Temperaturile de lucru variază între 300 şi 500°C în partea superioară şi 150- 250 °C în partea inferioară. Capul pistonului poate fi de diferite forme: plată, concavă, convexă,, etc. Pistoanele se sortează împreună cu cilindrii motorului, pe grupe dimensionale, formând seturi complete de motor. Segmenţii: Sunt piese inelare, care datorită elasticităţii lor apasă asupra cilindrului, asigurând etanşarea cu pistonul. Se montează în canalele din piston şi sunt: De compresie (cu rol de atanşare între piston şi cilindru); De ungere sau raclori (pentru răzuirea şi evacuarea excesului de ulei între piston şi cilindru); Figura 4.6 : Segmenţi Se confecţionează din fontă aliată iar cei de ungere pot fi din tablă de oţel, îm formă de U. Segmenţii de compresie sunt în număr de 2 pentru MAS şi 3 pentru MAC, se montează în canalele din partea superioară a pistonului iar cel de ungere sub cel de compresie, în canalul prevăzut special cu orificii pentru scurgerea uleiului. La montaj se aşează cu fantele decalate, pentru a evita pierderile de compresie, se foloseşte în acest scop un cleşte pentru segmenţi. Bolţul pistonului : Face legătura articulată între piston şi bielă. Are formă tubulară, cilindrică şi se confecţionează din oţel aliat sau oţel carbon. Modul de asamblare articulată a bolţului cu biela poate să fie: Fix în umerii pistonului şi liber în bucşa bielei; Fix în bielă şi liber în piston (Dacia 1310); Flotant, liber în bielă şi piston; . Înainte de montare, pistonul se încălzeşte uniform după care bolţul se presează. Pentru a nu se deplasa axial în timpul funcţionării se asigură cu siguranţe sub formă de segment de inel.
20
Figura 4.7 : Pistoane, bolţuri şi segmenţi Biela: Asigură legătura cinematică între bolţul pistonului şi arborele cotit. , transformând mişcarea lineară a pistonului în mişcare de rotaţie a arborelui cotit. Figura 4.8 : Piston, bolţ şi bielă Părţile componente: • Piciorul(capul mic); • Corpul(tija); • Capul mare (cu semicuzineţi); Capul este secţionat în plan transversal sau oblic, partea detaşabilă numindu-se capac. Cuzineţii sunt formaţi din 2 semicarcase de oţel cu grosimea de 1,5-3 mm, cu material antifricţiune la interior de grosime 0,3-0,4 mm. Biela se confecţionează din oţel aliat sau oţel carbon prin matriţare la cald. Strângerea şuruburilor de bielă se face cu un moment de 60-70 N*m pentru autoturisme şi 110-120 N*m pentru autocamioane.Jocurile de montaj radiale între bucşa bielei şi bolţ sunt de 0,02-0,04mm iar între fusul maneton şi semicuzinet de o,o30,09mm. Arborele cotit : are rolul de a transforma , împreună cu biela , mişcarea de translaţie a grupului piston în mişcare de rotaţie. Arborele cotit transmite această mişcare de rotaţie, prin intermediul organelor de transmisie, la roţile motoare ale automobilului. De asemenea, pune în mişcare diferite mecanisme şi aggregate ale motorului. Figura 4.9 : Arbore cotit Arborele cotit se compune din următoarele părţi : fusurile paliere 2, fusurile manetoane 3, braţele manetoanelor 4, flanşa 7, contragreutăţile 5 şi capătul anterior 1. Materialul din care se confecţionează arborele cotit este oţelul aliat prin forjare sau fonta cu grafit nodular prin turnare. După prelucrare, fusurile se tratează termiccălire superficială cu CIF şi reveniredupă care se rectifică pe maşini de rectificat arbori cotiţi. Volantul : are forma unui disc masiv şi are rolul ca, înmagazinând energia dezvoltată de motor în timpul cursei active a pistoanelor, să rotească arborele cotit în perioada celorlaţi timpi ai ciclului de funcţionare, să reducă mersul neuniform al arborelui cotit, să atenueze şocurile care se produc la trecerea pieselor mecanismului bielămanivelă prin punctele moarte, să uşureze pornirea şi plecarea de pe loc. Pe volant se marchează, deobicei , şi semnele ajutătoare pentru punerea la punct a distribuţiei şi a aprinderii. Volantul se execută prin turnare din fontă cenuşie, iar coroana dinţată din oţel carbon.
4.2 Întreţinerea în exploatare a mecanismului motor Întreţinerea organelor fixe :
21
Operaţiuni de întreţinere: -Strângerea :- şuruburilor şi a prezoanelor -chiulasei la rece -colectorului de admisie, evacuare, a tubulaturii aferente -Verificarea : -fixării motorului pe suporţii cadrului sau a caroseriei -etanşeităţii îmbinărilor chiulasei, capacului, băii de ulei -Controlul integrităţii constructive şi funcţionale ale componentelor organelor fixe Periodicitatea operaţiile de întreţinere este : • strângerea şuruburilor şi prezoanelor de fixare a axului culbutorilor la fiecare 50.000 km ( sau la nevoie ) ; • strângerea chiulasei la rece la fiecare 50.000 km( sau la nevoie ) ; • strângerea capacului culbutorilor, capacului tacheţilor la fiecare 30.000 km ( sau la nevoie ) • strângerea colectoarelor de admisie, de evacuare şi a tubulaturii aferente la fiecare 50.000 km ( sau la nevoie ) ; • verificarea fixării motorului pe suporţii cadrului sau caroseriei automobilului • verificarea etanşeităţii îmbinărilor chiulasei, capacului , băii de ulei etc. • controlul integrităţii constructive şi funcţionale ale componentelor Întreţinerea organelor mobile Operaţii de : VERIFICARE : 1 - pornirea uşoară a motorului 2. - funcţionarea corectă la diferite turaţii ( verificare auditivă ) : a.- bătăi în partea superioară a blocului : uzarea piston – cilindru b.- bătăi ascuţite înfundate în partea superioară : uzarea segmenţilor c.- bătăi în zona de mijloc a blocului : uzarea bolţ piston, bucşă bielă d.- bătăi în zona inferioară a blocului : uzarea lagărelor (scade presiunea uleilui din instalaţia de ungere ) CONTROL : 1.-fumului de evacuare – vizual fum albastru – consum de ulei fum negru – consum exagerat de combustibil fum albicios – avans prea mare la injecţie sau pătrunderea apei în camera de ardere 2.-presiunii în cilindru – cu compresometru sau compresograf (m.a.s – 10-12 bari, min. 8 bari; la m.a.c. peste 27 bari, min. 23 bari)
4.3 Defecte în exploatare ale mecanismului motor Defectele în exploatare ale organelor fixe : 1.-ARDEREA GARNITURII DE CHIULASĂ Cauze : - prelucrarea incorectă a suprafeţelor de etanşare bloc – chiulasă - strângerea incorectă sau insuficientă a chiulasei - montarea necorespunzătoare - detonaţiile motorului Constatare : - scăderea nivelului de apă din instalaţia de răcire - prezenţa uleiului în bazinul superior al radiatorului
22
- rateuri ritmice în carburator - existenţa gazelor de comprimare în instalaţia de răcire -întreruperi la aprindere Remediere : - înlocuirea garniturii 2.- FISURAREA SAU SPARGEREA CHIULASEI SAU A BLOCULUI MOTOR Cauze : - supraîncălzirea motorului – (turaţii , sarcini mari) - reglaje incorecte, înfundări ale canalelor răcire - turnarea apei reci când motorul este supraîncălzit - îngheţarea apei în instalaţia de răcire Constatare : - funcţionarea neregulată a motorului – fisuri interioare - supraîncălzirea motorului (până la gripare) la fisuri exterioare Remediere : diferite prelucrări mecanice în atelier Defecte în exploatare ale organelor mobile : 1.-GRIPAREA PISTOANELOR Cauze: A - supraîncălzirea motorului : -lipsă de apă de răcire -arderea uleiului uzare segmenţi , cilindru, piston -amestec carburant prea bogat sau sărac -avans exagerat B - frecarea uscată excesivă a pistonului (dilatare - blocare) 2.-COCSAREA SEGMENŢILOR Cauze : - supraîncălzirea pistonului - uzarea excesivă a segmenţilor - arderea uleiului ce se depune sub formă de calamină 3.-RUPEREA SEGMENŢILOR Cauze: material necorespunzător montarea incorectă înţepenirea în canalele din piston supraîncălzirea 4.-RUPEREA BOLŢULUI (mai rar) Cauze: - uzura mare material - tratament necorespunzător - griparea pitonului 5.-DEFILETAREA PARŢIALĂ A ŞURUBURILOR DE FIXARE A CAPULUI MARE A BIELEI 6.-RUPEREA, ÎNCOVOIEREA , TORSIONAREA BIELEI Cauze: - griparea lagărului, - topirea semicuzineţilor - joc mare în lagăr - ruperea bolţului - spargerea pistonului - smulgerea , ruperea şuruburilor de bielă 7.- GRIPAREA SAU TOPIREA CUZINEŢILOR DIN LAGĂRE Cauze :-ungere insuficientă joc mare material necorespunzător supraîncălzirea 8.-RUPEREA ARBORLUI COTIT Cauze: - uzarea excesivă în lagăre ,
23
- solicitări de încovoiere, - torsionare, - lipsă ungere
4.4 Repararea mecanismului motor BLOC MOTOR Defecţiuni : - deformarea sau corodarea suprafeţei de asamblare bloc- chiulasă - fisuri, crăpături, spargeri pe suprafeţe laterale - uzura găurilor filetate pentru prezoane şi şuruburi - prezoane rupte în bloc - locaşurile cuzineţilor pentru lagărele palier uzate sau deformate - uzarea lagărelor arborelui cu came (ovalizare , conicitate) -uzarea locaşurilor pentru tacheţi Se REBUTEAZĂ la fisuri , crăpături > 200-250 mm lungime, fisuri între cămăşi, crăpături la locaşurile lagărelor paliere, cămăşi de cilindru CILINDRII Defecţiuni :- conicitate - ovalitate Se REBUTEAZĂ cilindrii – fisuraţi, cu spărturi, rizaţi, loviţi, cu alezaje ce depăşesc ultima cotă de reparaţie CHIULASA Defecţiuni :- fisuri, crăpături, ştirbituri - uzura găurilor filetate - deformarea , corodarea suprafeţei de contact cu blocul motor - deformarea şi uzarea : - ghidurilor de supapă - scaunelor supapelor Se REBUTEAZĂ : în caz despărturi, crăpături ale camerelor de ardere, porozităţi
5. Mecanismul de distribuţie Mecanismul de distribuţie asigură distribuirea amestecului carburant, evacuarea gazelor arse, în decursul fiecărui ciclu de funcţionare, deschizând şi închizând orificiile de intrare şi ieşire a gazelor din cilindri la momentul potrivit. Amploarea soluţiilor constructive adoptate în ultimii ani la motoarele de automobil au afectat într-o oarecare măsură şi mecanismul de distribuţie, astfel încât, în prezent, se poate face o clasificare a mecanismelor de distribuţie după mai multe criterii: 1. Un prim criteriu îl constituie modul în care se realizează deschiderea şi închiderea orificiilor de admisie şi de evacuare a gazelor din cilindru, deosebindu-se urmatoarele sisteme: -distribuţie prin supape, care se întalneşte la motoarele în patru timpi şi la unele motoare în doi timpi, pentru evacuarea gazelor arse; -distribuţie prin ferestre, care se foloseste la motoarele în doi timpi
24
-distribuţie prin sertare, care se găseşte la motoarele speciale care dezvoltă turaţii foarte ridicate ale arborelui cotit (peste 6 000 ... 8 000 rotaţii/minut). La distribuţia prin supape, în funcţie de poziţia acestora, se deosebesc două soluţii constructive: -cu supape laterale, la care supapele sunt montate în blocul cilindrilor -cu supape în cap, la care supapele sunt montate în chiulasa. În prezent, însă, toate motoarele în patru timpi de automobil se fabrică numai cu supape în cap. 2. Un al doilea criteriu îl constituie modul de acţionare a mecanismului de distribuţie (a arborelui cu came), deosebindu-se în prezent două soluţii constructive: -prin acţionare directă, prin angrenaj cu roţi dinţate -prin acţionare indirectă, prin lanţ sau curea dinţata.
5.1 Construcţia mecanismului de distribuţie Mecanismul de distribuţie cu supape în cap se compune din următoarele piese: -arborele cu came; -pinioanele de distribuţie; -tacheţii cu bucsele de ghidaj; -tijele împingătoare; -culbutorii; -supapele de admisie şi evacuare; -bucşele de ghidaj ale supapelor ( ghidurile supapelor ) ; -arcurile de supapă -piesele de fixare a supapelor.
Figura 5.1 Mecanismul de distribuţie cu supape în cap 1- arbore cu came; 2- tachet; 3- tija; 4- şurub de reglare; 5- contrapiuliţă 6- axul culbutorilor; 7- culbutor; 8- arcuri; 9- supapa; 10- disc; 11- bucşa conică Fiecare cilindru este prevăzut cu două sau mai multe perechi de supape de admisie şi de evacuare în funcţie de soluţia constructivă. În timpul mişcării arborelui cu came, fiecare camă acţionează un tachet 2, deplasându-1 in sus. Tachetul apasă asupra tijei împingătoare 3, care imprimă culbutorului 7 o mişcare de rotaţie în jurul axului său. Culbutorul apasă, cu capul liber, asupra tijei supapei 9 şi, învingând forţa opusă de arcul 8 al supapei, o deplasează; astfel se realizează legătura cu galeria de admisie sau cu cea de evacuare. Când partea proeminentă a camei părăseşte tachetul, acesta coboară, iar supapa, sub acţiunea arcului, închide legătura cilindrului cu galeria de admisie sau de evacuare. Arborele cu came trebuie să aibă o turaţie de două ori mai mică decât turaţia arborelui cotit, deoarece supapele trebuie să se deschidă o singură dată pentru realizarea unui ciclu de funcţionare a motorului. Arborele cu came comandă mecanismul de distribuţie, efectuând deschiderea supapelor în ordinea cerută de funcţionarea motorului. Unele tipuri de motoare au doi arbori cu came (în functie de modul de aşezare a cilindrilor) Componentele arborelui cu came sunt următoarele: -camele -fusurile -excentricul de comandă al pompei de benzină -pinionul de acţionare a pompei de ulei
25
Figura 5.2 : Arborele cu came 1- came; 2- fusuri; 3- excentricul de actionare al pompei de benzina; 4- pinionul pentru actionarea pompei de ulei Camele asigura deschiderea supapelor in ordinea de functionare ceruta, de aceea inte ele exista un decalaj de pozitie, care variaza in functie de numarul cilindrilor. Arborele cu came se monteaza in partea frontala a motorului, in blocul cilindrilor sau in chiulasa si primeste miscarea de la arborele cotit prin intermediul unui angrenaj cu roti dintate, unui lant sau a unei curele dintate in functie de solutia constuctiva. Supapele au rolul de a obtura orificiile de legatura ale cilindrilor cu galeriile dc admisie sau de evacuare. Partile componente ale unei supape sunt: -bucsa de ghidare -arcul supapei -discul de sprijin al arcului -bucsa conica .O supapa este alcatuita din doua parti principale: -talerul supapei, care obtureaza orificiul de admisie sau evacuare; -tija supapei, care transmite comanda si asigura ghidarea supapei. Suprafata interioara a talerului supapei este prelucrata conic cu o inclinare de 45° sau de 30°, formand suprafata de lucru a supapei, care se reazema pe suprafata conica a scaunului de supapa din blocul motor (la motoarele cu supape laterale) sau din chiulasa (la motoarele cu supape in cap).
26
Figura 5.3 :Elementele constructive ale supapei 1, 2- supape; 3- scaunul supapei; 4- bucşa de ghidare; 5- bucşa conică; 6- arcul 7- disc de sprijin Pentru a se realiza o etanşare cât mai bună între aceste două suprafeţe, supapele se şlefuiesc cu ajutorul unei paste speciale. Bucşa de ghidare se confecţioneaza din fontă şi se monteaza prin presare în orificiile corespunzătoare din blocul motor sau din chiulasă. Pe suprafata exterioară, bucşa are un colier cu care se sprijină în blocul motor sau în chiulasă. Arcul supapei are rolul de a menţine supapa apăsată pe scaunul ei. Arcul se sprijină cu un capăt pe blocul motor sau pe chiulasă şi cu celălalt capăt pe discul de sprijin. Transmiterea mişcării de la arborele cu came la tijele supapelor se realizează cu ajutorul sistemului de împingători, format din tacheţi, tije împingătoare şi culbutori. Culbutorii au rolul să modifice direcţia mişcării transmise de la tachet. Un braţ al culbutorului se aşează deasupra tijei supapei, iar celalalt este fixat pe tija împingătoare. Culbutorul este menţinut, în stare de repaus, apăsat pe tija împingătoare cu ajutorul unor arcuri sau bare de torsiune. Pentru reglarea jocului dintre tija supapei şi culbutor, la capătul dinspre tija împingătoare, culbutorul este prevăzut cu un şurub de reglare cu contrapiuliţă. Culbutorii sunt montaţi articulat pe un ax (axul culbutorilor) fixat pe chiulasă prin intermediul unor suporţi. Diagrama distribuţiei. Această diagramă, specifică fiecărui tip de motor , reprezintă grafic momentele începerii şi sfârşitul închiderii supapelor exprimate în grade de rotaţie ale arborelui cotit ( RAC ) – fazele distribuţiei. În figura următoare este prezentată diagrama de distribuţie de la motorul Mercedes 190 de pe care se pot citi următoarele informaţii: deschiderea supapei de admisie se face cu 8° RAC întârziere faţă de PMI; închiderea supapei de admisie se face cu 11° RAC întârzire faţă de PME; deschiderea supapei de evacuare se face cu 41° RAC avans faţă de PME; închiderea supapei de evacuare se face cu 22,5° RAC avans faţă de PMI ( diagrama se citeşte în sensul acelor de ceas ).
27
Figura 5.4 : Diagrama de distribuţie de la motorul Mercedes 190.
5.2 Întreţinerea mecanismului de distribuţie Operaţiile principale de întreţinere sunt: • verificarea vizuală - a etanşeitătii capacului distribuţiei cu blocul motor, - a stării arcurilor şi poziţiei culbutorilor, - a etanşeităţii capacului de chiulasă; • reglarea jocului termic dintre culbutori si supape, • verificarea punerii la punct a distribuţiei. Ultimele două operaţii necesită o atenţie deosebită. Reglarea jocului termic dintre culbutori si supape se face la rece sau la cald, pentru a permite dilatarea liberă a supapei şi a evita rămânerea ei deschisă când motorul este cald. Jocul se măreşte în timpul exploatării, provocând zgomote anormale, reducând timpul şi cursa deschiderii supapelor, înrăutăţind umplerea cilindrilor cu amestec carburant sau aer şi evacuarea gazelor arse. Pentru reglare se procedează astfel : Se scoate capul chiulasei, se roteşte arborele cotit (cu manivela sau prin antrenare cu un levier de la volant sau chiar prin cureaua ventilatorului), până ce pistonul cilindrului 1 este adus la PMI, la sfârşitul compresiei (ambele supape sunt închise); aceasta se observă şi prin coincidenta marcajelor de pe roata de curea a arborelui cotit, cu cel de pe capacul distribuţiei sau de pe volant şi carterul ambreajului sau blocului motor; se verifica strângerea chiulasei şi suporturile axului culbutorilor; se slăbeşte apoi piuliţa de blocare a şurubului de reglaj de la culbutori şi în timp ce aceasta se menţine fixă cu cheia, se reglează şurubul cu şurubelniţa (cheia specială la Dacia 1310); se controlează jocul j cu un calibru de interstiţii corespunzător dimensional, care va trebui să alunece cu frecare între capatul culbutorului şi cel al supapei după care se fixează poziţia şurubului, cu piuliţa. Aceleaşi operaţii se execută la toate supapele care nu sunt atacate de culbutori (pistoanele la PMI) şi la alti cilindri. Se roteşte, apoi, arborele cotit cu 180 grade şi se repetă procedeul de mai sus
28
până se regleaza toate supapele, după care se face o verificare. Reglarea supapelor se poate face şi în ordinea de funcţionare a motorului. La motoarele cu arborele cu came în chiulasa, reglarea este realizată în ordinea de funcţionare, acţionându-se asupra şurubului de reglaj pentru culbutori (de forma adecvată) comandaţi direct de came; asigurarea şuruburilor împotriva dereglărilor se face cu piuliţele corespunzătoare. Sunt motoare la care acest reglaj se realizează prin intermediul unor pastile de grosimi adecvate, între culbutori şi came (în interiorul unor tacheti speciali). Punerea la punct a distribuţiei se face de constructorul motorului pentru totdeauna, marcându-se pinioanele cu semne, astfel încât la reparare să se respecte reglajele. Aceasta constă în poziţionarea arborelui cu came faţă de arborele cotit şi reglarea jocului dintre culbutori şi supape, sau dintre tacheţi şi supape (la distribuţia laterală).
Figura 5.5 : scheme de punere la punct a distribuţiei a-OLCIT Club:x-reper pinion arbore cotit; z şi y – repere pinioane arbori cu came; A şi C – repere curea dinţată dreapta; B şi D – repere curea dinţată stânga; 4 – pinion arbore pompă ulei; b – Dacia 1300: x – reper pe pinionul arborelui cotit 1 ; z – reper pe pinionul arborelui cu came 2; c- motor D797-05: x- repere pe pinioanele arborelui cotit 1 şi intermediar 3 ; y – repere pinioanele arborelui cu came 2 şi pompă de injecţie 4, respectiv intermediar 3. Punerea la punct a distribuţiei se execută astfel: se demontează una din roţile de la angrenajul distribuţiei sau lanţul de distribuţie, se aduce piston cilindrului 1 în poziţia în care supapa de admisie va fi la începutul deschiderii, prin rotirea arborelui cotit şi a arborelui cu came: acest moment se determină cu ajutorul unui ceas comparator montat pe chiulasă, palpatorul lui fiind contact cu supapa. Se imobilizeaza arborele cu came în această poziţie, apoi se cuplează pinionul de distribuţie sau lanţul, astfel încât reperele de pe ele să corespundă poziţiei indicate (cel de pe arborele cotit cu cel de la angrenajul distribuţiei). Se reglează din nou jocul supapelor. Dacă roţile dinţate nu mai au repere, punerea la punct se poate face montând pe volan un disc gradat la 360 grade şi prin antrenarea arborelui cotit şi a arborelui cu came, se aduce pistonul de la cilindrul 1 în poziţia în care supapa de admisie va fi la început de deschidere. Se face verificarea unghiurilor de deschidere şi închidere a supapelor şi la ceilalţi cilindri, corespunzător diagramei de distribuţie, după care se montează angrenajul distribuţiei.
29
5.3 Defectele în exploatare ale mecanismului de distribuţie Cele mai frecvente defecţiuni care pot provoca zgomote anormale, funcţionarea neregulată a motorului, pornirea greoaie sau chiar oprirea lui sunt: • zgomote la comanda de distribuţie, • bătăi ale culbutorilor sau tacheţilor, • funcţionarea neregulată cu zgomot datorită uzurii camelor de la arborele cu came, • funcţionarea neregulat cu rateuri în carburator sau colectorul de evacuare, • griparea sau blocarea supapei, • arderea sau deformarea talerului supapei, • ruperea supapei, • deformarea sau ruperea arcului supapei. Zgomotele la comanda distribuţiei sunt datorate uzurii danturii roţilor dinţate sau a lanţului de distribuţie. Depistarea se face cu ajutorul stetoscopului (dispozitiv auditiv) în zona anterioara a motorului. Pinioanele uzate se înlocuiesc, iar în cazul cand au dinţi rupţi (roata din textolit de pe arborele cu came) se înlocuieşte întreg angrenajul distribuţiei; la înlocuirea numai a pinionului defect, zgomotul se menţine. Uzarea lanţului de distribuţie duce la alungirea lui şi poate sări peste unul sau doi dinţi de pe pinioane (deci modifică fazele de distribuţie, provocând mersul neregulat al motorului, sau poate sări de pe rotile dinţate şi motorul se opreşte). Remedierea constă în înlocuirea lanţului şi pinioanelor distribuţiei. Bătăile culburilor sau tacheţilor au o intensitate redusă, ritmică, dar de frecvenţă înaltă (ascuţită) şi sunt provocate de jocurile termice prea mari; motorul funcţioneaza neregulat, când jocurile sunt reglate inegal, sau la uzarea suprafeţelor frontale ale culbutorilor şi supapelor. Depistarea se face cu stetoscopul în partea superioară a motorului sau prin simpla ascultare cu urechea. Remedierea constă în reglarea jocului dintre culbutori şi supape. Când sunt uzuri ale unora dintre suprafeţele de contact, acestea se rectifică cu piatra abrazivă sau maşini de rectificat, mentinând iniţial (mai ales la capul culbutorului). Tacheţii uzaţi şi alezajele lor mărite provoacă jocuri anormale şi deci bătăi. Cauzele pot fi: ungere necorespunzătoare, imobilizarea tacheţilor care nu se mai rotesc. Depistarea zgomotelor se poate face în zona de mijloc a motorului prin ascultare cu stetoscopul. Se remediaza prin înlocuirea tacheţilor defecţi, alezându-se locaşurile (eventual bucşându-le), iar cele amovibile se înlocuiesc. Funcţionarea neregulată, uneori cu zgomot, a motorului este, îndeosebi, urmarea uzurii inegale a camelor de la arborele cu came. Chiar dacă reglajele sunt corecte, motorul funcţioneaza neregulat datorită uzurii camelor. Acestea pot fi controlate numai prin demontarea culbutorilor şi aşezarea unui ceas comparator cu palpatorul pe fiecare tijă împingătoare, măsurand cursa la fiecare în parte timp ce se roteşte arborele cotit cu manivela. Când diferenţele dintre citirile maxime ce corespund vârfurilor camelor de acelaşi fel (admisie sau evacuare) sunt mai mari de 0,8-1 mm, uzura lor este accentuată şi se impune înlocuirea arborelui cu came, sau rectificarea lui. Funcţionarea neregulată cu rateuri în carburator sau colectorul de evacuare are loc când jocul termic dintre supapele a fost reglat la o valoare prea mică; supapele nu se închid şi apar scăpări de gaze şi flăcări cu rateuri în carburator (pentru supapele de admisie) sau la eşapament (pentru cele de evacuare). Ca urmare, talerele supapelor se ard, iar scaunele de supapa se pot fisura. Când la ralanti motorul funcţionează neregulat, supapele nu etanşeaza chiar dacă jocul termic a fost reglat.
30
5.4 Repararea mecanismului de distribuţie Comanda distribuţiei nu se face în mod corespunzător datorită: uzării roţilor dinţate, când grosimea dinţilor scade sub 1/3 din cea iniţiala; se impune înlocuirea lor; lanţul de distribuţie, care are joc în role de peste 0,5 mm; se înlocuieste. Arborele cu came are urmatoarele defecte: încovoierea arborelui cu came 1; se verifică cu ceasul comparator, în partea centrală şi dacă depaşeste 0,02 mm, se îndreaptă cu o presa hidraulică; uzarea fusurilor de reazem 2; fusurile uzate se recondiţionează prin rectificare la cote de reparaţie; uzarea camelor 3; datorită frecării cu tacheţii; camele uzate se rectifică pe maşini speciale de copiat, la cota de reparaţie; când depăşeste limita, arborele cu came se înlocuieste. Măsurarea se poate face prin verificarea cursei de ridicare a camei rezultate din diferenţa dintre înălţimea şi diametrul părţii cilindrice b; ciupituri şi exfolieri ale camelor si fusurilor 4; se îndepărtează cu piatra abrazivă sau pe maşini de rectificat; dacă depăşesc adâncimea de 1 mm, se rebuteaza arborele; uzarea sau deteriorarea orificiilor filetate de fixare a pinionului de distribuţie; orificiile se alezează şi se refileteaza la cota majorat; uzarea canalului de pană pentru roata dinţată de distribuţie se constata cu un şablon; pentru recondiţionare se măreşte lăţimea canalului, montând o pană majorată sau se executa un alt canal decalat cu 90 grade. Tacheţii pot prezenta defectele: uzuri, porozităţi sau rizuri pe tije şi taler care se îndepărtează prin rectificare la cota de reparaţie sau se înlocuies; uzarea locaşului sferic pentru tija împingătoare; locaşul sferic uzat se rectifică la diametrul prescris, folosind piatra abrazivă adecvată. Ghidurile tachetilor se recondiţionează să corespundă jocului prescris. Tijele împingătoare pot prezenta defectele: încovoierea tijelor; se remediază prin îndepărtare; uzarea locaşurilor sferice de contact cu tacheţii sau cu şuruburile de reglaj ale culbutorilor; locaşurile sferice uzate se rectifică dupa şablon. Culbutorii prezintă defectele : uzarea capului de comanda a tijei supapei; capul uzat se rectifică cu piatra abrazivaă după şablon, respectându-se raza şi unghiul prescris; uzarea bucşei de asamblare pe ax impune înlocuirea ei; uzarea filetului pentru şurubul de reglaj; filetul uzat se refileteaza la cota majorată, folosindu-se şurub corespunzător. Defectele posibile ale supapei sunt: uzarea tijei; se înlătură prin rectificare la treapta I de reparaţie; dacă depăşeşte limita admisă, tija se rectifica cu 0,05 mm, apoi se cromează şi se rectifică la treapta a II-a de reparaţie; jocul între tija si ghidul supapei este de 0,03 – 0,08 mm; uzarea capului tijei; capul uzat se recondiţionează prin rectificare până la dispariţia urmelor de deteriorare; uzarea contrascaunului de la talerul supapei; se înlătură prin rectificare la 45 grade C +/- 5' cu ajutorul maşinii de rectificat supape, astfel încât grosimea părţii cilindrice a talerului să rămână de minimum 2 mm. Dupa rectificare, se rodeaza fiecare supapa pe scaunul ei cu pastă . Rodarea contrascaunelor de la supape pe scaunele respective se poate face şi pe maşini speciale. Se aşează chiulasa cu supapele (nefixate) pe maşina, după ce s-a introdus pasta de rodat între scaune şi contrascaune şi după cuplare, se executa operaţia simultan la toate supapele; durata se micşoreazaă la circa cinci minute faţă de 2-3 ore la executarea manuală. Proba de etanşare se face individual sau simultan la toate supapele.
31
Arcurile de supapa se pot deforma, astfel încât elasticitatea lor să nu mai corespundă. Cu un dispozitiv special se verifică lungimea arcurilor în stare liberă şi comprimată la sarcini bine determinate; dacă nu corespund se înlocuiesc. Ghidurile de supapă pot prezenta uzuri ale alezajelor lor. Acestea se rectifică la cota de reparaţie şi se ansambleaza prin împerechere cu supapele ale caror tije se încadrează în jocurile prescrise. Se rebutează toate organele mecanismului de distribuţie care prezintă fisuri, crăpături, sufluri, rizuri pronunţate, inclusiv arsuri ale talerelor supapelor sau arcuri rupte. Măsurile de protectie a muncii recomandă ca nici un reglaj sau verificare să nu se execute în timpul funcţionării subansamblurilor sau agregatelor.
6. Instalaţia de alimentare a motoarelor cu ardere internă 6.1 Generalităţi Instalaţia de alimentare a unui motor cu ardere internă asigură depozitarea combustibilului necesar funcţionarii acestuia, prepararea amestecului carburant ce arde în cilindrii motorului şi evacuarea gazelor rezultate din ardere. Combustibili pentru automobile. Combustibilii pe bază de hidrocarburi sunt materiale prin a căror ardere se obţine energia necesară deplasării automobilului. Combustibilii folosiţi în mod obişnuit la motoarele de automobile: -benzina, pentru motoarele cu aprindere prin scânteie -motorina, pentru motoarele cu aprindere prin compresie În ultimii ani s-au făcut numeroase cercetări pentru găsirea de combustibili înlocuitori, pe bază alcool, de extrase din unele plante, gaz metan, hidrogen etc., precum şi pentru folosirea la automobile a motoarelor acţionate electric, sau cu energie solară etc. Principalele caracteristici ale benzinei sunt: -volatilitatea -cifra octanică. Volatilitatea reprezintă capacitatea de transformare a benzinei în vapori, la o anumita temperatură. De volatilitate depinde buna funcţionare a motorului la pornire, la accelerare şi la funcţionare pe timp rece. Cu cât o benzină este mai volatila, cu atât calitatea amestecului carburant va fi mai buna, iar motorul va porni mai uşor. Cifra octanică (CO) este criteriul după care se alege combustibilul pentru motoarele cu aprindere prin scânteie şi caracterizează rezisteţa la autoaprindere a amestecului carburant. Automobilele dotate cu catalizatori folosesc benzina fără plumb ca şi combustibil. Catalizatorul asigură depoluarea atmosferica prin arderea completa a gazelor de evacuare, deci în consecinţă cantitatea de noxe emanate în atmosferă este mai mică. Principalele caracteristici ale motorinei sunt: -punctul de congelare -vâscozitatea -cifra cetanica (C.C.) Punctul de congelare este parametrul care indică temperatura la care motorina trece din stare lichida în stare solidă. Vâscozitatea este parametrul prin care se apreciază fluiditatea motorinei. Cifra cetanica (C.C.)indica sensibilitatea motorinei la autoaprindere prin compresie. Cu cât cifra cetanică este mai mare cu atât motorul porneşte mai uşor.
32
6.2 Construcţia instalaţiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin scânteie cu carburator Instalatia de alimentare a motoarelor cu aprindere prin scanteie (M.A.S.) cuprinde în general: -rezervorul de combustibil -pompa de benzina -carburatorul -filtrul de aer -galeria de admisie -colectorul de evacuare În afară de acestea, instalaţia mai cuprinde unele accesorii ca: -filtre de combustibil -robinete -indicatorul cantităţii de combustibil din rezervor şi altele.
Figura 6.1 : instalatia de alimentare (M.A.S.) 1- conducte metalice; 2- filtru de benzină; 3- indicatorul cantităţii de benzină; 4- gura de umplere; 5- rezervor de benzină; 6- filtru de aer; 7- carburator; 8- conductă flexibilă; 9- pompa de benzină; 10- regulatorul petei calde; 11colector de evacuare; 12- galerie de admisie; 13- ţeava de evacuare; 14- toba de evacuare; Pentru funcţionarea unei astfel de instalaţii, benzina din rezervorul 5 este aspirată de pompa de benzină 9 şi refulată în carburatorul 7. Legătura între rezervor, pompa de benzină şi carburator se realizează prin conductele 1, pe traseul cărora se află şi filtrul de benzină 2. In carburator, benzina, împreuna cu aerul (aspirat şi curatat în filtrul de aer 6), formează amestecul carburant care pătrunde în cilindri. Distribuirea amestecului carburant la totţi cilindrii motorului se face prin galeria de admisie 12. Gazele calde, rezultate din arderea amestecului carburant, sunt evacuate în colectorul 11 şi de aici, in atmosferă, prin toba de evacuare 14. Rezervorul de combustibil serveşte la păstrarea combustibilului necesar funcţionării motorului. Pompa de benzina serveşte la debitarea forţată a combustibilului din rezervor în carburator. Pompele de benzină care echipează, în general, motoarele de automobil sunt pompe cu membrană, actionate mecanic sau electric. În funcţie de tipul motorului pe care-l deservesc, pompele mecanice pot fi acţionate: -printr-o pârghie -de un excentric al arborelui cu came, la motoarele în patru timpi. -pneumatic, prin depresiunea şi presiunea din carter, la motoarele în doi timpi.
33
Figura 6.2 : secţiune printr-o pompa de benzină cu membrană 1- perna de aer; 2- pârghie de acţionare la sfârşitul cursei; 3- pârghie de acţionare la începutul cursei; 4- arbore cu came; 5- arcul pârghiei; 6- tija membranei; 7- orificiu de comunicare cu atmosfera ; 8- arcul membranei; 9membrană; 10- şurub de golire; 11- capac; 12- supapa de admisie; 13- supapa de refulare;14- piedică; Carburatorul este un ansamblu de piese în interiorul căruia se produce amestecul carburant de aer şi combustibil, cu dozajul şi în cantitatea cerută de regimul de funcţionare al motorului cu aprindere prin scânteie. În carburator, combustibilul se pulverizează şi se amesteca cu aerul în proporţiile încadrate în limitele de aprindere. Compoziţia amestecului sau dozajul se determină prin raportarea greutătii combustibilului la greutatea aerului. În funcţie de cantitatea de benzina aflată în amestec, se deosebesc urmatoarele feluri de amestec: -amestec bogat -amestec normal -amestec sarac. Funcţionarea carburatorului trebuie să asigure în orice moment compoziţia optimă a amestecului carburant. Carburatorul elementar constituie partea fundamentala a unui carburator propriu-zis. Este format din: -camera de nivel constant -camera de amestec -pulverizator. Camera de nivel constant 6 este constituită dintr-un mic rezervor în care benzina este menţinută în permanent la acelaşi nivel. Camera de amestec constituie spaţiul în care se produce amestecul combustibilului cu aerul. Pulverizatorul 4 face legătura între cele două camere ale carburatorului. . Carburatorul elementar nu poate satisface cerinţele impuse de funcţionarea motorului la diferite regimuri, de aceea carburatorul propriu-zis este completat cu dispozitive de corecţie: -dispozitivul principal de dozare -dispozitivul de putere -pompa de accelerare -dispozitivul de mers încet al motorului -dispozitivul de pornire a motorului rece.
34
Figura 6.3 : carburatorul elementar 1- filtru de aer; 2- ac obturator (pontou); 3- plutitor; 4- pulverizator; 5- difuzor; 6- camera de nivel constant; 7jiclor principal; 8- clapeta de acceleratie; 9- pata caldă (dispozitiv de preîncălzire); 10- galerie de admisie; 11supapa de admisie; Dispozitivul principal de dozare menţine compoziţia optimă a amestecului în limitele regimurilor mijlocii de funcţionare, respectiv între 20 ... 85% din puterea lui. Dispozitivul de putere (economizorul) asigură îmbogăţirea amestecului carburant la regimuri de putere mare. Pompa de accelerate (de repriză) face ca amestecul carburant să devină bogat la deschiderea brusca a clapetei de acceleraţie. Dispozitivul de mers încet al motorului (de ralanti) asigură la mersul încet al motorului o îmbogăţire a amestecului carburant. Dispozitivul de pornire la rece a motorului (clapeta de şoc) este format dintr-o clapetă care se poate roti în jurul axei sale, controlând astfel cantitatea de aer care se amestecă cu vaporii de benzina servind la îmbogăţirea amestecului carburant. Amestecul mai bogat permite pornirea mai uşoara a motorului pe timp rece. Filtrul de aer opreşte praful din atmosferă să intre în camera de ardere. Dacă motorul nu are filtru de aer, praful aspirat, format din particule minerale extrem de fine şi foarte dure, intră în camera de ardere unde se amestecă cu uleiul de ungere fapt ce duce la uzura prematură a setului motor. Filtrul de aer este montat înaintea orificiului de aspiraţie al carburatorului şi se compune dintr-un recipient în interiorul căruia se află un cartuş filtrant. Aerul trece printre acest cartus şi se curaţă de praf. Galeria de admisie, colectorul si toba de evacuare. Galeria de admisie conduce amestecul carburant de la carburator la toţi cilindrii motorului, iar colectorul de evacuare serveşte la evacuarea gazelor arse din cilindri. Galeria de admisie şi colectorul de evacuare sunt confecţionate din fontă în una sau în doua piese, turnate separat, şi îmbinate cu şuruburi. Ele se fixează de blocul motor prin flanşe prevăzute cu garnituri de etanşare şi prezoane, fiind racordate la canalele care vin de la supapele de admisie si evacuare. La flanşa galeriei de admisie se montează carburatorul, iar la flanşa colectorului de evacuare se montează ţeava de evacuare, catalizatorul (la autovehiculele dotate cu catalizator) şi amortizorul de zgomot (toba de evacuare).
35
6.3 Construcţia instalaţiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin scânteie cu injecţie Scopul unui sistem de injecţie este de a permite introducerea unei cantităţi precise de benzină în camera de ardere pentru a respecta normele antipoluare şi a răspunde la toate cerinţele şoferului. Cererile pot fi : O acceleraţie; O viteză stabilizată a vehiculului; O deceleraţie; Mentinerea unui regim minim (ralanti). Răspunsul la aceste cereri se face prin stăpânirea perfectă a : 1. Dozajului aer-combustibil 2. Momentului declanşării scânteii care este gestionat de sistemul de injecţie. Pentru a realiza un dozaj, trebuie mai întâi ca aerul şi benzina să fie aduse la “ intrarea motorului “ . Acesta este rolul : circuitului de admisie al aerului, circuitului de alimentare cu benzină. Apoi, numai sistemul de injecţie poate adapta cantitatea de benzină la cantitatea de aer pentru a realiza dozajul. Circuitul de aer poate să rămâna aproape neschimbat, în timp ce circuitul de alimentare cu combustibil necesită câteva modificări pentru a permite funcţionarea sistemului de injectie. Cum se constată, legislativul, atât românesc cât şi european impune o reglementare foarte strictă cu privire la nivelul de poluare emis de autovehicule. În acelasi timp, toţi constructorii tind să propună clienţilor vehicule având cel mai mic consum posibil, un cuplu şi o putere a motorului maxime pentru a obţine un confort cât mai ridicat în conducere. Pentru aceasta trebuie ca motorul să poata furniza cel mai bun raport RANDAMENT / PUTERE / CONSUMPOLUARE. Astfel numai sistemele de injecţie pot răspunde la toate aceste condiţii. În acelaşi timp este bine de reţinut că puterea, cuplul motor, consumul, depoluarea şi fiabilitatea motorului sunt caracteristici fundamentale care se cer de la un motor şi care sunt conditionate de : Starea mecanică a motorului ( distribuţie, compresie, nivel uzură…) Starea sistemului de evacuare. Starea sistemului de aprindere. Starea sistemului de alimentare aer/benzină. Calitatea carburantului. Concluzii : Aceste stări influenţează direct calitatea energiei furnizata de motor. În cazul în care motorul nu funcţioneaza corect, este inutil de a acuza sistematic sistemul de injecţie fără a verifica ansamblul elementelor mecanice. Aşadar, înainte de a interveni asupra sistemul de injectie, amintiti-vă de ce depinde arderea într-un motor. Elementele ce compun arderea. Arderea este ansambul fenomenelor legate de combinarea unui carburant şi a aerului, în cazul unei transformari chimice în vederea recuperarii unei energii. Carburantul. Carburantul este un compus de hidrogen (H) şi de carbon (C ) numit hidrocarbură (HC). El este caracterizat de mai multi indici. a) Indicele octanic. Indicele octanic arată uşurinţa pe care o are respectivul carburant de a se autoaprinde.
36
El este obţinut pe un motor monocilindric standardizat, prin compararea carburantului respectiv cu un carburant etalon care este format dintr-un amestec : Heptanul caruia îi este atribuita cifra « 0 » ( carburantul se autoaprinde uşor ) Izooctanul căruia îi este atribuită cifra « 100 » ( carburantul rezistă la autoaprindere) Ex. : Benzina fără plumb 95 se comportă ca un amestec compus din 95% izooctan şi 5% heptan. b) Indicele octanic RON si MON. RON : Research Octane Number (indice octanic de cercetare); comportamentul carburantului la regim scăzut şi în acceleraţie. MON : Motor Octane Number (indice octanic motor) ; comportamentul carburantului la regimuri ridicate şi sarcină plină ( cel mai semnificativ dar şi cel mai putin utilizat ) IN DICE
SUPER PLUMB
RO
97
M
86
SUPER CU CARBUR SUPERCARB POTASIU ANT FARA URANT FARA PLUMB PLUMB 98 95 98
N -
85
88
ON Tetraetilul de plumb care servea la creşterea indicelui octanic al benzinei care ieşea din rafinare a fost eliminat progresiv şi înlocuit cu aditiv pe bază de potasiu pentru carburantul ”classic”. Pentru carburantul “ fără plumb” funcţia antidetonaţie este asigurată de compuşi oxigenaţi organici (alcooli, eteri) şi de substanţe aromatice (benzenul C 6 H6). Amestecul aer-benzină. Calitatea amestecului. Un amestec carburant este compus dintr-un carburant si aer unde calitatea şi proporţiile lor trebuie să ducă la o ardere cât mai completă posibil. Pentru a putea să ardă, un amestec aer-benzină trebuie să fie : Gazos. Dozat. Omogen. Amestecul gazos. Benzina în stare lichida arde cu greutate în timp ce vaporii de benzina ard foarte uşor.Va fi nevoie transformarea benzinei din stare lichida în stare de vapori, prin pulverizare. Amestecul dozat. Raportul dintre masa benzinei şi masa aerului trebuie să fie controlat pentru ca amestecul să ardă. În condiţiile de ardere din interiorul motorului ( presiune şi temperatură) şi tinând cont de gradul de umplere al cilindrului, dozajul ideal este de 1 gram de benzina pentru 14,8 grame de aer.
37
Combustie lentă. Randament slab, Supraîncălzire motor, Poluare cu oxizi de azot (NO X ), Detonaţii, Rateuri în eşapament.
Combustie rapidă şi completă.
Combustie incompletă. Randament slab, Consum, Poluare cu hidrocarburi (HC) şi monoxid de carbon (CO), Calamină. Pe de alta parte , pentru motoarele moderne cu sisteme de depoluare, se caută ca amestecul să fie foarte aproape de îmbogaire 1 adică la un raport stoechiometric corespunzător dozajului ideal de 1/14,8. RANDAMENT. PUTERE. Obtinerea de maximum de Trebuie ca viteza de energie din fiecare propagare a flăcării să fie particulă de benzină. Trebuie cât mai mare posibilă. arsă toata benzina, deci este Este necesar un mic necesar un mic exces de aer. exces de benzină. Acesta este dozajul economic Este dozajul de putere.Va fi şi va fi folosit pentru regimurile folosit pentru regimurile medii. înalte în cazul în care se doreşte puterea maximă. Cazuri particulare. La ralanti : dozajul va corespunde unui amestc ceva mai bogat decât ideal, pentru că umplerea cilindrilor este deficitară iar un amestec sărac nu arde (lipsă de presiune). La fel în cazul pornirilor la rece, trebuie adoptată o strategie particulară pentru a avea o îmbogăţire a amestecului, deoarece camera de ardere este rece iar turaţia motorului este scăzută. Aceasta situaţie nu favorizează combustia (condensarea benzinei şi umplere deficitară). Amestec omogen. Un amestec omogen este un amestec care are aceeaşi compoziţie în toate punctele.
38
Figura 6.4 : Tipuri de amestec carburant Aceasta omogenitate va influenţa viteza de ardere. Circuitul de benzină. Circuitul de alimentare cu benzină serveste la transferul benzinei din rezervor către injectoare. El se compune din următoarele elemente : Rezervor. Sorb. Pompa de benzină. Filtru de benzină. Regulatorul de presiune. Rampa de injecţie. Amortizorul de pulsaţii. Injectoarele. Rezervorul. La sistemul rezervorului găsim : Legatura cu aerul prin canistra cu carbon activ, Dispozitivul de prea-plin, Dispozitivul anti depresiune, Protecţia la suprapresiune, Dispozitivul anti-golire la răsturnarea vehiculului.
39
Figura 6.5 : Rezervorul 1 : Dispozitivul de prea-plin. 2 : Supapa anti răsturnare. 3 : Supape de siguranţă la presiune / depresiune. 4 : Clapeta obturatoare. 5 : Orificiu de restricţionare.
6 : Legatura cu atmosfera prin canistră. 7 : Conducta anti-refulare la umplere. 8 : Orificiu de evacuare a aerului în timpul umplerii. 9 : Orificiu de umplere al rezervorului.
Dispozitivul de prea-plin. Când vehiculul stă pe loc, bila rămâne pe scaunul ei, tinând captiv un volum de aer în rezervor. Când vehiculul rulează, bila se deplasează, permitând astfel punerea în legatură a canistrei cu rezervorul. În cazul în care autovehiculul stă pe loc, dar cu motorul pornit iar presiune creşte în rezervor până ce bila se ridică de pe scaunul ei făcând astfel legatura cu atmosfera. Supapa anti-răsturnare. În cazul în care autovehiculul se răstoarnă, aceasta supapa nu permite golirea rezervorului prin conducta ce duce la canistra de carbon activ. Supapele de siguranţă la presiune/depresiune În cazul obturarii circuitului de reciclare a vaporilor de benzina din rezervor, aceste supape evită ca presiunea să crească în interiorul rezervorului ( acesta să se umfle) sau să scadă ca urmare a consumului de benzina ( rezervorul se strânge). Clapeta obturatoare. Evită ca vaporii de benzina din rezervor să ajungă la nivelul buşonului de umplere.
40
Orificiu de restricţionare. Nu permite introducerea de benzină cu plumb sau de motorină în rezervor. Pompa electrică de benzină. Pompa de benzină are ca rol furnizarea carburantului sub presiune către injectoare sau către pompa de înaltă presiune în cazul injectiei directe. Debitul său este mult superior nevoilor motorului, prentru ca în zona injectoarelor să existe tot timpul benzină proaspătă şi în cantitate suficienta. Excesul de benzină se întoarce în rezervor prin intermediul regulatorului care ţine o presiune constantă în rampa de injecţie. Nu există nici un risc de explozie la nivelul pompei prentru că în interiorul pompei nu se poate forma un amestec inflamabil ( lipsă de oxigen). Înainte, pompele de benzina erau fixate de şasiul autovehiculului. Acum, ele sunt imersate în rezervor şi sunt de cele mai multe ori fixate împreună cu joja de combustibil. Avantajul pompelor imersate este diminuarea zgomotului produs de elementele de pompare. Observatie : Alimentarea electrică a pompei se face prin intermediul unui releu şi este comandată de calculatorul de injecţie. Figura 6.6 : Pompa de benzină imersată.
1 Pompa electrică de benzină. 2 Placa suport. 3 Joja de combustibil. 4 Sorb. Această pompă devine o pompă de prealimentare (sau de gavaj) în cazul injectiei directe de benzină. Configuraţiile posibile de montaj ale popei ar putea fi: Joja cu pompa imersate. Joja cu pompa şi regulator imersate. Joja cu pompa, regulator şi filtru imersate. Principiul de funcţionare al pompei electrice de benzină Pompa de benzina este de tipul multicelular cu rulouri antrenat de un motor electric.O supapa de securitate se deschide atunci când presiunea în interiorul pompei devine prea mare. La iesire, o supapă anti-retur menţine presiunea în
41
conducte pentru ceva timp. Aceasta evită dezamorsajul circuitului la oprirea motorului şi formarea bulelor de vapori în circuitul de alimentare atunci când temperatura carburantului devine prea mare.
Figura 6.7 : Pompa de benzină electrică 1 Aspiraţia. 2 Supapa de securitate. 3 Pompă multicelulară cu rulouri. Filtru de carburant.
4 Rotorul motorului electric. 5 Supapa anti-retur. 6 Refulare.
1 Carcasa. 2 Etanşare. 3 Carcasa filtrului. 4 Obturator. 5 Nervură. 6 Element filtrant din hârtie. 7 Suport element filtrant. 8 Sită. Figura 6.8 : Filtru de benzină Impurităţile conţinute de carburant pot împiedica buna funcţionare a injectoarelor şi a regulatorului de presiune. Pentru a curăţa carburantul de aceste impuritătţi este montat un filtru în serie cu circuitul de benzina între pompă şi injectoare. Poate fi echipat cu o sită care opreşte particulele de hârtie filtrantaă care s-ar putea desprinde. De aceea este obligatorie respectarea sensului de montaj al filtrului. Regulatorul de presiune . Regulatorul exterior rezervorului. Regulatorul de presiune controlează debitul pe retur către rezervor pentru a obţine o presiune diferenţială constantă între amontele şi avalul injectorului. Regulatorul de presiune funcţioneză pe baza presiunii din colector. Rolul său este de a adapta presiunea carburantului în funcţie de presiunea din colectorul de admisie.
42
1 Admisia. 2 Returul spre rezervor. 3 Supapa. 4 Membrana. 5 Arc. 6 Racord la colectorul de admisie. 7 Presiune colector. Figura 6.9 : Regulator de presiune
Figura 6.10 : Exemplu de funcţionare.
Presiunea în rampa de injecţie este corectată în funcţie de depresiunea din colectorul de admisie pentru ca injectoarele să lucreze la presiune constantă. Camera resortului este legată printr-o conductă la colectorul de admisie. La toate regimurile presiunea de refulare a injectoarelor devine astfel constantă. Calculatorul de injecţie nu modifică decât timpul de injectie pentrua varia debitul injectat. La ralanti, avem 0,7 bar de depresiune. Resortul 5 are o presiune de 2,5 bar. Presiunea carburantului este egală cu presiunea exercitata de resort plus presiunea din colector : Pbenzina = 2,5 + (- 0,7) = 1,8 bar. Dar injectoarele lucreaza la : 1,8 - (-0,7) = 2,5 bar. CONCLUZIE: Presiunea de injectie = presiunea carburantului data de resortul regulatorului – presiunea din colector. Regulatorul integrat în rezervor. .
43
Figura 6.11 : Schema funcţională a unui circuit de benzină fără retur .
1 Rezervor. 2 Anasamblu pompă - jojă. 3 Regulator de presiune. 4 Filtru de benzină. 5 Rampa injectoare. 6 Injector. Calculatoarele de injecţie care funcţionează cu un sistem de alimentare “ fără retur “ au suferit câteva modificări faţă de cele cu regulator pe rampă, deoarece sistemul lucreaza acum cu o presiune constantă de alimentare cu combustibil. Acum dozajul se face prin controlul timpului de injecţie în funcţie de informaţia presiunii din colectorul de admisie. Influenţa presiunii din colector asupra injectoarelor se face prin intermediul calculatorului de injecţie. Injectoarele electromagnetice. Injectorul electromagnetic se compune dintr-un corp injector, un ac şi un miez magnetic. Acest ansamblu este comprimat de un resort pe scaunul etanş al corpului injectorului. Acesta are o înfăşurare magnetică şi un ghid pentru acul injectorului. Comanda electrică provenită de la calculator creează un câmp magnetic în înfăşurare. Injectorul are un +DPC iar calculatorul trimite mase secvenţiale. Miezul magnetic atrage acul injectorului care se ridică de pe scaunul sâu, iar carburantul sub presiune poate trece. Atunci când comanda înceteaza, arcul readuce acul pe scaunul său iar circuitul se închide. Timpul de deschidere al injectorului depinde de timpul de punere la masă dat de calculator. Există mai multe tipuri de injectoare. Pot varia rezistenţele lor, debitul, numărul de orificii, forma jetului în funcţie de aplicaţia pentru care au fost construite. În funcţie de tipul de injecţie comanda poate fi: Simultană (toate injectoarele sunt comandate în acelasi timp) Semisecvenţială (două câte două), Secvenţială (unul câte unul).
44
Figura 6.12 : Exemple de injectoare. Injector clasic. (ex. Siemens DEKA sau BOSCH) 1 Acul injectorului. 2 Miez magnetic. 3 Înfăşurare magnetică. 4 Conexiune electrică. 5 Filtru.
Injector înecat. (ex. Siemens DEKA II)
1 Conector. 2 Inel toric de etanşare. 3 Guler de menţinere a inelului toric. 4 Sită. 5 Corp metalic. 6 Bobinaj.
Avantajul injectorului înecat este că elimină riscul de vapor-lock, deoarece capul injectorului este tot timpul alimentat cu combustibil proaspăt. Aceasta permite demarajul uşor la cald. În cazul unei injecţii multipunct indirecte, fiecare cilindru dispune de un injector care este dispus în colectorul de admisie, şi care pulverizează benzina în amontele supapei de admisie. Pentru injecţia directă, fiecare injector pulverizează benzina direct în camera de ardere. Injectorul de pornire la rece. La temperaturi scăzute ale mediului ambiant, o parte de combustibil se condensează pe pereţii colectorului de admisie. Pentru a uşura pornirea motorului în aceste conditii, este necesar să se mărească debitul de combustibil injectat în momentul startului. Durata de acţionare a supapei injectorului de start este stabilită de termocontactul temporizat, care sesizează şi urmăreşte temperatura motorului. Prin activitatea injectorului, amestecul carburant se îmbogăţeşte coeficientul de exces de aer λ , fiind cu putin mai mic de unu.
45
În injectoarele electronice şi cele mecanice de-a lungul exploatării se creează depozite de reziduri datorită compoziţiei organice a benzinei şi a impurităţilor din aceasta ce trec de filtrele care au rolul să le oprească. Ciclurile repetate de pornire-funcţionare-oprire implicând schimbarea temperaturii motorului creeazaă în timp modificarea parametrilor injectoarelor datorită acumulării de reziduri în injector; după oprirea motorului componenta uşoara din benzina rămasă în injector se volatilizează, iar impurităţile (răşini, lacuri, ceara, rugina) din benzina se depun în extremitatea inferioara a injectorului. Acestea se ard datorita supraîncălzirii injectorului după oprirea motorului şi în timp ajung să creeze depozite care obturează sau chiar blochează orificiile (dimensiuni de ordinul micronilor) prin care se pulverizează benzina; de asemenea aceste depozite nu mai permit închiderea perfecta a valvei din injector. Consecinţe: Dacă injectorul nu mai reuşeste să pulverizeze benzina conform parametrilor proiectaţi, dacă cantitatea de benzină introdusă în cilindru nu mai poate fi controlată şi în concordanţă cu regimul de funcţionare al motorului atunci funcţionarea în conditii optime a motorului este compromisă. De exemplu dacă injectorul nu închide perfect dupa oprirea motorului, presiunea din circuitul de alimentare cu benzina va forţa scurgerea unei cantităţi de benzină prin injector în galeria de admisie până la scăderea presiunii din circuitul de alimentare la valori aproape de zero. Problemele generate de funcţionarea defectoasa a unui injector sunt multiple – porniri grele la rece şi la cald sau chiar imposibilitatea pornirii, ezitări în momentul accelerarii, lipsa de putere a motorului, cuplu motor scăzut, consum ridicat de combustibil, ralanti instabil şi neregulat, emisii de noxe peste limita normală, avarierea convertorului catalitic şi a senzorului lambda. Curăţirea injectoarelor cu ultrasunete. Există două modalităţi de curăţare, de fapt una de curăţare şi testare şi una de întreţinere. Injectoarele se pot curăţa efectiv şi testa doar daca sunt demontate de pe motor ; ele sunt montate pe un echipament specializat de testare şi diagnoza unde sunt verificate înainte şi dupa un ciclu de curăţare cu ultrasunete. Injectoarele se pot curăţa (întreţine) prin nedemontarea lor de pe motor, alimentând motorul cu o soluşie agresivă faţă de depunerile care se doresc îndepărtate şi funcţionarea acestuia, timp limitat la turatia de mers în gol. Din păcate nu se poate „măsura” precis rezultatul acestei operaţiuni, nu se pot depista defecte de solenoid, nu se poate verifica atomizarea fluxului de benzină pulverizat de injector, nu se poate verifica timpul şi corectitudinea fluxului, nu se pot face măsuratorile volumetrice şi nu se pot compara volumele de combustibil livrate de injectoare, care pot să difere în proporţie de maxim 4%. Sistemele de injecţie de benzină şi Diesel sunt foarte sensibile la poluare. Riscurile care apar datorita impurităţilor din combustibil sunt : Distrugerea parţială sau totală a sistemului de injecţie, Gripajul sau proastă etanşare a unui element. Principiile de curăţenie trebuie aplicate de la filtrul de carburant până la injector. Principiul funcţionării injecţiei de benzină Calculatorul electronic este cel care calculează necesarul de benzină ce trebuie injectată. Pentru a realiza acest lucru, calculatorul trebuie să : Cunoască cantitatea de aer admis. El dispune de informaţii asupra presiunii sau debitului de aer din colectorul de admisie şi asupra vitezei de rotaţie a motorului. Închidă sau să deschid “ robinetul “ de benzină. El dispune de fapt de injectoare la care va comanda (deschide) timpul necesar trecerii unei anumite cantităţi de benzină ( timp de injecţie). Această cantitate de carburant este iniţial calculată şi poate fi ajustată în funcţie de diferiţi parametrii cum ar fi: temperatura aerului şi a apei din motor, poziţia exactă a clapetei de acceleraţie. Majoritatea informaţiilor primite de calculator vor servi şi la calculul parametrilor de aprindere.
46
Diferite sisteme de injecţie electronică de benzină. Diferitele sisteme de injecţie electronică pe care le putem întâlni sunt: Comanda Comanda Amplasarea Tipul injecţiei Sistem injecţiei injectoarelor injectoarelor Monopunct*. Independentă de În ciclul amontele Injecţie indirectă. Cvasi-permanentă. 1 injector. motor clapetei de acc.. Toate în acelaşi Simultana timp Multipunct. Numărul În amontele injectoarelor Injecţie indirectă. Semi-secvenţială. Pe grupe supapelor de egal cu cel al admisie cilindrilor Individual în Secvenţială fază cu ciclul motor Individual în Cu vârful în Injecţie directă. Secvenţială fază cu ciclul camera de motor ardere * Acest sistem nu mai corespunde actualelor norme de de poluare a motorului. Unul dintre primele sisteme de injecţie care a dat rezultate a fost K – Jetronic. Instalaţia funcţionează astfel: pompa electrică aspiră combustibilul din rezervor şi îl trimite către acumulatorul 4, iar apoi în filtru de unde merge în unitatea de cântărire, care este o parte componenta a regulatorului de amestec sub presiune. Presiunea de combustibil este păstrată constantă în partea de reglare a presiunii din dispozitivul de distribuire, care trimite combustibil către injectoare. O componentă importantă a circuitului este debitmetrul de aer, care funcţioneaza conform principiului corpurilor flotante: platoul circular într-un flux de aer de forma conică până când forţa de apăsare a aerului, care se exercită pe faţa platoului, echilibreaza greutatea acestuia. Informaţia se duce de aici printr-un sistem de pârghii mecanice care dirijează combustibilul la injectoare în funcţie de aerul înregistrat. 1 – rezervor 2 – pompa electrica 3 – acumulator de combustibil 4 – filtru 5 – regulator de amestec 6 – injector 7 – injector de pornire 8 – comanda aerului aditionat 9 – termocontact temporizat 10 – regulator de amestec. Figura 6.13 : injecţie K-jetronic
47
sistemul de
Figura 6. 14 : Detalii privind pistonasul de comanda si supapa de reglaj la sistemul K – Jetronic. b,c – pistonasul de comanda cu supapele de mentinere constanta a diferentei de presiune; d,c – supapa de reglaj a presiunii de comanda în perioasa de încalzire. În aceasta poziţie de echilibru, care este funcţie de cantitatea de aer aspirat, pistonul de comanda plasează într-o pozitie determinata regulatorul de carburant 17. În acelaşi timp un rol important îl joacă şi termocontactul temporizator. Figura 6.15 : termocontact temporizator 1 – conexiune electrică 2 – hexagon de strângere 3 – element bimetalic 4 – înfăşurare de încălzire 5 – contact. Datorită relaţiei lineare dintre debitmetru şi distribuitorul de carburant şi datorită pârghiei de acţionare asupra pistonului de comandă, care reuneşte cele doua părţi într-o singura unitate, se obţine o adaptare precisă şi stabilă pentru un coeficient de aer λ = 1. Termocontactul reprezinta de fapt un circuit electromagnetic, care controleaza durata injecţiei în timpul regimurilor de pornire a motorului sau întrerupe funcţionarea când temperatura e crescută. Tehnica a avansat şi nevoia unui sistem mai complex cu informaţii mai precise a impus combinarea sistemelor mecanice de injecţie cu cele electrice. O încercare ce pentru o perioada a fost chiar o soluţie la ceea ce se dorea, a fost KE – Jetronic. Construita pe baza schemei K – Jetronic, folosind aceeasi structura de reglare, are înlocuite regulatoarele mecanice de presiune cu altele comandate electric în baza datelor funcţionale preluate de la senzori, în vederea optimizării amestecului. Semnalele sunt preluate de la diversi senzori cum ar fi: potenţiometrul pentru stabilire a pozitiei platoului debitmetrului, termocontacte, sonda lambda, sunt prelucrate de un modul electric pentru pregătirea amestecului şi vor fi influenţate de următoarele funcţii: îmbogăţirea amestecului la pornire, la acceleraţii, la suprasarcini, domeniul de turaţii, reglarea factorului de aer şi corecţia cu altitudinea.
48
Figura 6.16 : sistemul de injecţie KE-jetronic 1 – injector 2 – injector de pornire 3 – regulator de amestec 4 – regulator de presiune 5 – regulator 6 – debitmetru 7 – filtru 8 – pompa electrică 9 – acumulator de combustibil 10 – regulator de aer 11 – bloc electronic 12 – senzor al poziţiei obturatorului 13 – termocontact temporizat 14 – senzor de temperatură 15 – pompa de presiune a combustibilului. Sistemul L – Jetronic aduce îmbunătăţiri la KE – Jetronic, folosind din ce în ce mai mult electronica. Ceea ce aduce nou acest sistem este înregistrarea unor parametrii prin intermediul unitătii electronice. În rest sistemul se pastreaza având aceeasi structura ca şi la KE – Jetronic. Sistemul L – Jetronic 1 – Blocul electronic de comandă 2 – Injectoare 3 – Debitmetrul
49
4 – Traductor de temperatură 5 – Traductor de control injecţie 6 – Injector de pornire 7 – Pompa centrală 8 – Filtru 9 – Supapa cu arc 10 – Supapa de aer 11 – Contact 12 – Releu 13 – Distribuitor 14 – Rezervor 15 – Rampa comună.
Figura 6.17 : sistemul de injecţie L-jetronic Această instalaţie este cu injecţie intermitentă şi foloseşte ca element principal de reglare un debitmetru de aer cu paletă rotitoare. Este un sistem de injecţie comandat electronic, care acţioneaza în mod succesiv injectoarele cu acţionare electronică. Pompa centrala 7, aspiră combustibil din rezervorul 14 prin filtrul 8, menţinând presiunea combustibilului constantă în rampa comună 15, cu ajutorul unei supape cu arc 9, care întoarce surplusul de combustibil înapoi în rezervor. Din aceasta rampă comună sunt alimentate toate injectoarele 2. Supapa 9, este pusa în legatură cu colectorul de admisie menţinând o suprapresiune constantă (în general 2,5 bar) faţă de presiunea din colectorul de admisie. Debitul injectat nu depinde astfel decât de timpul de deschidere al injectorului. Reglajul debitului de combustibil se efectuează în funcţie de debitul de aer aspirat şi de turaţia motorului. Debitmetrul 3, este de tipul cu clapeta de aer, a cărei poziţie unghiulară transmisă la un potenţiometru este funcţie de debitul de aer aspirat. Influenţa turaţiei se transmite blocului electronic de comandă 1 sub forma de impulsuri prin intermediul distribuitorului 13.
50
Pentru pornirea la rece s-a prevăzut un injector de pornire 6, acţionat cât este în funcţiune demarorul, injecţia este controlată de traductorul 5, funcţie de temperatura lichidului de răcire. Traductorul de temperatura 4, poate fi înlocuit şi cu un releu de temporizare, al cărui timp de actionare scade cu creşterea temperaturii. Mărirea debitului de aer la regimurile joase de funcţionare se obţine cu ajutorul supapei 10, care deschide un canal de ocolire a clapetei de admisie şi a cărui secţiune de trecere este funcţie de temperatură. Ca reglaje suplimentare şi corecţii se aplică o îmbogăţire la mersul în gol şi la plină sarcină, comanda fiind dată de un contact 11, legat cu clapeta de admisie. Releul de protecţie 12 împiedică alimentarea pompei de combustibil 7 şi a supapei 10 când motorul este oprit, iar aprinderea este cuplată. MONO – Jetronic constituie un sistem de injecţie, care utilizează un singur injector electromagnetic, situat într-o poziţie centrală în colectorul de admisie, înaintea clapetei de acceleratie, cu pulverizare intermitentă şi reglaj prin poziţia clapetei de acceleraţie. Sistemul de alimentare cu combustibil constă în: rezervor, pompă electrică, filtru, regulator de presiune, injector. Diferenţa dintre presiunea combustibilului şi presiunea în colectorul de admisie este ţinută constantă în injectorul de joasă presiune la o valoare de 0,1Mpa de către un sistem de reglare hidraulic. Monotronic este un sistem relativ nou care încearcă să optimizeze pe cât posibil amestecul din camera de ardere. În acest caz dispare ruptorul-distribuitorul, un element mecanic şi se introduce o aprindere electronica de înaltă calitate. Pompa de alimentare este o pompa electrică care refulează combustibilul la o presiune de 0,25 Mpa. Un circuit electronic de supraveghere împiedica refularea combustibilului, când aprinderea este sub tensiune şi motorul s-a oprit de exemplu în cazul unui accident. Această instalaţie s-a dovedit economică şi foarte ecologică în acelasi timp. Unitatea electronica de comanda (calculatorul) prelucreaza digital semnalele de intrare şi calculează durata de injecţie şi sfârşitul injectării combustibilului. Ea cuprinde un microprocesor specializat, un program implementat într-o memorie de date, un convertor analog/digital, un multiplexor de intrare amplificatoare de intrare şi iesire. Unitatea determină o durată de injecţie de bază pornind de la unghiul de deschidere al clapetei de acceleraţie şi de la turatie. Ea cuprinde o memorie de bază de date cu 15 unghiuri ale clapetei şi 15 puncte de turaţie. Aceste 225 de puncte de referinţă memorate pentru λ = 1, vor corespunde tot atâtor durate de injecţie de bază. Microprocesorul are implementat un algoritm adaptiv, care va înregistra o abatere sigură de la valori din baza de date, astfel, toleranţele individuale ale instalatiei de injecţie sau ale motorului vor fi compensate.
51
1 –rezervor 22 – disp. de reglare a aerului 2 – pompa de benzina 23 – senzor de presiune 3 – filtru de benzina 24 – senzor inf. calc de poz. PMI 4 – rampa comuna 25 – acumulator 5 – supapa de retur 26 – contact de pornire 6 – dispozitiv cu supapa unisens 27 – releu de pornire 7 – unitate electronica centrala (ECU) 28 - releu de pornire 8 – bobina de inductie 9 – circuit electric de aprindere 10 – bujie 11 – injector 12 – injector de pornire 13 – dispozitiv de reglare a aerului 14 – clapeta de acceleratie 15 – traductor ce masoara pozitia clapetei de acceleratie 16 – debitmetru 17 – senzor ce controleaza informatia preluata de debitmetru cu cea de intrare
52
18 – sonda lambda 19 – senzor 20 – senzor de temperatura 21 – regulator de aer. Sistemul a fost într-o continuă perfecţionare aşadar din 2002, motorele de la Wolksvagen erau echipate cu un nou sistem de injecţie mult mai performant, atât din punct de vedere economic cât şi ecologic. Noul sistem era numit FSI şi ca particularităţi foloseşte tot mai mult electronica, unitatea de comandă jucând un rol esential în funcţionarea optimă a motorului. În loc de 225 de puncte de referinta FSI – ul foloseste 400 de puncte, iar λ =1, este înlocuit cu 1< λ < 1,1 care compensează pierderile de energie prin frecare în mecanismele existente în motor.
Constructorii de motoare nu au ramas indiferenţi la apariţia acestui nou sistem. Răspusul la aceasta provocare vine numai peste câteva luni din partea firmei Peugeot care echipeaza modelele 207, initial şi ulterior 307 cu motoare HPi. Este urmat îndeaproape de Citroen care echipează modelele Picasso cu noul motor.
53
Injecţia directă multiplă sau Stratified – Charged Gasoline Mercedes – Benz a anunţat la începutul lunii martie 2008, lansarea unei premiere mondiale în materie de inovaţii tehnice: comercializarea primului motor cu injecţie multiplă de benzină, direct în cilindru. Este vorba de modelul Classe CLS care a inaugurat în toamna anului 2008 un nou motor cu 6 cilindri 350 CGI (Stratified – Charged Gsoline Injection) cu injecţie directă şi o putere de 292 CP. În ciuda acestor performante Mercedes promite un consum mediu limitat la 9,1 l/100km. Posibilitatea de a controla injecţia de benzină în fiecare cilindru face posibila mărirea perioadei în care motorul poate funcţiona cu un amestec sărac în benzină şi cu exces de aer. Oficialii Mercedes susţin că este posibilă atingerea vitezei de 120 km/h cu un amestec sărac, datorita noii tehnolgii. Un astfel de amestec sărac în benzină poate fi aprins datorită inovaţiei injecţiei multiple care face ca picăturile fine de benzină să fie concentrate în partea superioara a camerei de combustie, doar în jurul bujiei. Gestionarea electronică şi programele de proiectare asistată de calculator au permis crearea unor modele experimentale care demonstrează că o aşezare „ în sandvis” a amestecului aer-benzină în camera de ardere duce la o eficientizare a arderii. Ideea de bază este să injectezi o cantitate mai mică de benzină la aceeasi cantitate de aer aspirată în camera de ardere. Pentru a obţine arderea amestecului cu o cantitate minimă de benzină, este nevoie ca aceasta să fie injectată şi să rămână în jurului capului bujiei, unde se va forma arcul electric, declanşator al exploziei din cilindru. Pe măsură ce se îndepartează de capul bujiei, concentraţia de benzină trebuie să fie din ce în ce mai mică, strat dupa strat. Pentru a reuşi acest lucru, inginerii au coceput în capul pistonului un „căus” , o cupă în care amestecul formeaza un vârtej controlat. Concepută pe calculator, forma cupei permite amestecului aer – benzina să se rotească în jurul bujiei. În momentul în care apare scânteia bujiei amestecul se aprinde mai întâi în aceasta cupă, după care flacăra exploziei se propagă către restul zonei din cilindru. Strat dupa strat, în ciuda scăderii concentraţiei de benzină injectată, explozia câstigă în putere. Stratificarea amestecului şi controlul timpilor de injecţie necesită gestiunea electronică şi injectoare de mare precizie. Peste un anumit regim de turaţie şi de putere motorul intră într-un regim normal de injecţie, cu amestec omogen aer benzină, la fel ca într-un motor cu injecţie clasică. Secretul acestui tip de amestec constă şi în varierea deschiderii supapelor, prin alungirea sau scurtarea timpului în care acestea stau deschise, permitând admisia unei cantităţi variabile de aer, ceea ce duce la formarea vârtejului din jurul bujiei. De asemenea injecţia benzinei se face diferit în diverse faze ale aprinderii. În momentele în care motorul merge la turaţii scăzute şi în regim de putere scăzută, benzina este injectată în cantitate mai mica. Spre exemplu, pâna la viteza de 120 km/h motorul poate functiona cu exces de aer şi amestec „sărăcit”.
54
Economia de combustibil poate atinge 1,5 l% fata de un motor V6 de 3,5l cu injecţie convenţională. Tehnologia CGI a putut fi dezvoltată şi datorită injectoarelor piezoelectrice care se pot deschide şi închide în doar câteva milisecunde. Acestea sunt realizate cu microcristale minerale care generează electricitate în momentul în care sunt supuse unor presiuni mari sau invers, se deformează atunci când sunt stimulate electric. Când calculatorul central trimite semnale electrice, cristalele se deformează şi retrag acul injectorului, pulverizând benzina. De aceea, viteza acestui tip de injector este mult mai mare decât cea unui injector clasic. De asemenea, presiunea în injector este de 5 ori mai mare spre deosebire de sistemele de injecţie clasice. Rapiditatea injectoarelor piezo face ca aceasta să poata pulsa benzina în cilindru de mai multe ori în doar câteva fracţiuni de secundă. Singurul dezavantaj al acestui sistem este faptul că motorul CGI trebuie să funcţioneze cu benzină care are un continut foarte scăzut de sulf. Sinoptica injecţiei de benzină. Sinoptica injectiei presiune / viteza si debit masic / viteza.
Datorita acestui ansamblu de informaţii, sistemul de injecţie electronic de benzină poate gestiona cu precizie, cu ajutorul comenzilor, urmatoarele Injecţia benzinei, Aprinderea, Nivelul de poluare al motorului, Iar pentru anumite vehicule participă la gestionarea diferitelor sisteme (climatizare, antidemaraj,…).
55
Figura 6.20 :Amplasarea componentelor
1 Calculator electronic. 2 Captorul de pozitie/viteza si dantura . 3 Captorul de presiune colector. 4 Rampa si injectoarele de benzina. 5 Corpul clapeta cu potentiometru. 6 Actuator relanti. 7 Bobine aprindere.
8 Captor temperatura aer. 9 Captor temperatura apa. 10 Sonda de oxigen. 11 Pompa electrica si regulator de presiune carburant 12 Senzor de detonatii. 13 Canistra cu carbon activ. 14 E.G.R.
Captorul de turatie si pozitie ( captor volant motor ). El are rolul de a informa calculatorul asupra: Vitezei de rotaţie Poziţiei motorului.
56
Cele două informaţii sunt obţinute de un captor magnetic fix care transmite calculatorului imaginea electrică a coroanei danturate care se roteşte solidar cu arborele cotit. El este de tip inductiv ( generează un curent ) El se compune dintr-un bobinaj înfăşurat în jurul unui magnet permanent.Dispune la capătul său de un element nunit coroana danturată. Aceasta coroană prezintă mai multi dinţi. De fiecare dată când un dinte trece prin faţa captorului, are loc o modificare a câmpului magnetic ceea ce conduce la o inducţie a unui curent în bobinaj.
Calculatorul electronic analizeaza: 1. Tensiunea. Ea este proportională cu viteza piesei mobile. Dar tensiunea este în acelasi timp funcţie de distanta ce separă captorul de coroana danturată ( întrefierul ) 2. Frecvenţa. Numărând numărul de impulsuri într-un timp dat, calculatorul poate deduce viteza. El poate compara două măsuratori de viteză succesive şi astfel să afle acceleraţia. a) Realizarea practica.
Coroana danturată are dinţi laţi pentru reperarea poziţiei şi dinţi mai înguşti pentru măsurarea vitezei..
Imaginea coroanei rotindu-se
Imaginea electrica transmisa de
57
în fata captorului. captor catre calculatorul de injectie. ATENŢIE : Aceasta informaţie este vitală funcţionării motorului ( nu are mod degradat ). Controale : Conformitatea valorilor date de constructor. L Continuitatea înfăşurării, Rezistenţa captorului, Izolarea, Tensiunea la viteza de antrenare cu demarorul, Starea coroanei danturate. Captorul de presiune absoluta ( la injectia de tip presiune/turatie ) Are rolul de a informa calculatorul asupra presiunii din colectorul de admisie. Este montat cât mai aproape de colector prentu a reduce timpul de răspuns al calculatorului. Este de tip piezo-rezistiv. Acest semnal este unul din parametrii principali pentru calculul timpului de injecţie şi de aprindere.
Care este diferenţa între presiunea relativă şi presiunea absolută ? Presiunea relativă : referinţa este presiunea atmosferica. Presiune Depresiune 0 Presiunea atmosferică Presiunea absoluta : referinţa este zero absolut ( corespunzator vidului total ). Presiune cu 1000 Hpa 1000 mb Presiune atmosferica. Să luăm un exemplu : Într-o anvelopa citim cu ajutorul unui manometru o presiune de 2 bar. Dar manometrul dă o presiune relativă la presiunea atmosferică. Dacă avem o citire în presiune absolută aceasta ar fi de 3 bar la o presiune atmosferică de 1 bar (1000mb) Avem relaţia : Presiunea absolută = Presiunea relativă + Presiunea atmosferică. Obsevatie: În limbaj curent folosim notiunea de bar sau submultiplul sau, milibar, unitatea în Sistemul International pentru presiune fiind Pascal ( Pa ). “ 1 bar = 105 pascal “. a) Principiu de măsură simplificat. Avem la dispozitie două tipuri de captori. Varianta atmosferică.
58
Tensiunea în B contact pus, motor oprit = ± 5 v. Varianta supraalimentată.
Tensiunea în B contact pus,motor oprit = ± 2,5 V. Remarca: Există, pentru anumite calculatoare, un mod degradat care permite ignorarea captorului de presiune atunci când el este defect. În acest caz, calculatorul « reconstituie »presiunea din colector plecând de la informaţia de sarcină ( dată de potenţiometrul de la clapeta de acc. ) şi de turaţia motorului.. Controale : Conformitatea valorilor date de constructor: Continuitatea, Tensiunea de alimentare, Variatia tensiunii de ieşire în funcţie de presiune, Legătura pneumatică, Coerenţa între citirea pe pompa de depresiune şi pe tester. b) Strategie de corecţie altimetrică (Memorizarea presiunii atmosferice). La altitudine, contrapresiunea din eşapament scade. Rezultă o diminuare a recircularii interne de aer din motor iar datorită presiunii constante din colector are loc o sărăcire a amestecului la ralanti şi sarcini mici. Calculatorul reactualizează presiunea atmosferică: FLa fiecare punere a contactului, FLa fiecare apăsare la fund a pedale acc. ( mai puţin la turbo); FDe fiecare dată când presiunea din colector este mai mare decât presiunea atmosferică memorată ( mai puţin turbo). Există pentru anumite calculatoare, un mod degradat care permite ignorarea captorului de presiune atunci când el este defect.
59
În acest caz calculatorul « reconstituie »presiunea din colector plecând de la informaţia de sarcină ( dat de potenţiometrul de la clapetă ) şi de la turaţia motorului Atentie, în anumite cazuri,valoarea reconstituită este foarte aproape de cea reala !! Parametrii de corecţie. Parametrii de corecţie permit adaptarea cantităţii de benzină ce trebuie injectată pentru toate condiţiile de utilizare. Acţioneaza asupra timpului de injecţie, modificând cartograma de bază din memoria calculatorului. Captorul temperatură apă motor. Captorul de temperatură informează calculatorul de injecţie asupra temperaturii lichidului de răcire. Este compus dintr-o dulie filetată care conţine o rezistenţă pe bază de semiconductor ( termistanţă ) având caracteristica CTN sau CTP. Temperatura lichidului de răcire exercită o mare influenţă asupra consumului de carburant. O sondă de temperatură integrată în circuitul de răcire măsoară temperatura motorului şi transmite un semnal electric către calculator. Calculatorul exploatează valoarea rezistenţei care variază funcţie de temperatură. În plus calculatorul poate adopta strategii particulare ( îmbogăţirea amestecului la rece ) 1 Conector. 2 Corp. 3 Termistanţă.
a)
Functia GCTA (Gestiunea Centralizata a Temperaturii Apei).
Acest captor poate, prin intermediul calculatorului de injecţie, să comande GMV-ul la viteză mică sau mare, indicatorul temperatura motor ca şi martorul de alertă la supraîncalzire aflat la bord. Captorul temperatura aer. Este construit dupa acceaşi tehnologie ca şi captorul temperatură apă. Densitatea aerului admis depinde de temperatura sa. Pentru a compensa acest fenomen, un captor de temperatura este montat în canalizatţia de admisie a aerului, iar acesta trimite informaţia temperatură aer la calculatorul de injecţie. Observatie : Exista mai multe strategii pentru funcţionarea în mod degradat în funcţie de tipul calculatorului şi de funcţionarea motorului (demaraj ). Controale : Conformitatea valorilor date de constructor :
60
Continuitatea, Alimentarea, Variaţia rezistenţei funcţie de temperatură. Captorul de comanda accelerator. a) Potentiometrul de sarcină cu informaţia PR (picior ridicat) PA (picior apasat total).
Permite informarea calculatorului de injecţie asupra poziţiei clapetei de acceleraţie pentru a stabili strategia potrivită : Informaţia de sarcină. Strategia de injecţie şi aprindere. PR : Gestionarea ralanti-ului şi întreruperea injecţiei în decelerare. PA : Dozarea puterii, debuclarea reglării îmbogăţirii şi reactualizarea valorii de presiune atmosferică ( corecţia altimetrică ) Autorizează modul degradat al captorului de presiune absolută ( pentru anumite calculatoare ). Autorizează modul degradat al debitmetrului masic de aer. Senzorul de detonaţii. Este constituit dintr-un corp care este înşurubat în chiulasă sau în blocul motor şi care are în interiorul său un disc din ceramică piezo-electrică comprimată de o masă metalică menţinută de un inel elastic.
61
Masa metalică este supusă vibraţiilor motorului şi comprimă mai mult sau mai puţin elementul piezo-electric. Acesta din urmă emite impulsuri electrice care sunt trimise spre calculator. În cazul existenţei detonaţiilor, apar vibraţii de o anumită frecvenţă care se transforma în impulsuri electrice de acceasi frecvenţă. Calculatorul primeşte aceste informaţii, detectează unde s-a produs detonaţia şi corectează avansul necesar pentru fiecare cilindru. Apoi, dacă fenomenul nu mai este sesizat de senzor, calculatorul readuce, puţin câte puţin, avansul la valoarea inţială din cartogramă urmând o strategie bine determinată. 1 Blindaj. 2 Corp. 3 Şurub. 4 Element piezo. 5 Masa metalică.
Principiul senzorilor piezo-electrici se bazează pe următorul fenomen: un şoc, adică o variaţie de presiune, pe un corp ceramic sau cu o structură cristalină provoacă apariţia unei diferenţe de potenţial la extremităţile corpului ( sau o variaţie a rezistenţei în cazul piezo-rezistiv ) în funcţie de direcţia şocului primit. Fenomenul este reversibil. Adică o tensiune aplicată unui cristal va povoca deformarea acestuia din urmă.
Observatie: În caz de pană la acest senzor, calculatorul va reduce cu câteva grade avansul la aprindere Controale : Conformitatea valorilor date de constructor : Continuitatea firelor.
62
Tensiunea bateriei Tensiunea bateriei este folosită de calculatorul de injecţie pentru a cunoaşte tensiunea în sistemul electric al autovehiculului. O baterie furnizează o tensiune nominala de 12V. În funcţie de condiţiile de funcţionare, această tensiune poate să varieze între 8 şi 16 V şi influenţează timpul de deschidere mecanic al injectoarelor, deci cantitatea de carburant injectată. Timpul de deschidere scade pe masură ce tensiunea bateriei creşte. Pentru a evita acest lucru şi deci de a păstra timpul mecanic de deschidere constant, timpul de injecţie real aplicat la injectoare este corectat funcţie de tensiunea bateriei. Această informatie “ tensiune “ poate de asemenea să aibă scopul de a creşte, dacă este nevoie, regimul de ralanti pentru a îmbunătăţi încărcarea bateriei (mulţi consumatori în funcţiune). Informaţia viteză vehicul. Are rolul de a informa calculatorul asupra vitezei vehiculului. Informaţia este preluată de la un generator de impulsuri plasat pe cablul kilometrajului, sau pe sistemele noi, informaţia provine de la calculatorul de ABS, care informează celelalte calculatoare de viteza vehiculului. Controale : Conformitatea valorilor date de constructor : Continuitatea firelor. Sonda de oxigen ( sonda ) a) Componenţa unei sonde de oxigen. Rolul sau este de a informa calculatorul despre conţinutul de oxigen din gazele de eşapament. Un senzor denumit senzor de oxigen sau sonda lambda este montată pe galeria de eşapament sau în apropiere de intrarea catalizatorului.
Figura 6.21 : sonda de oxigen ( Lambda ) 1 Teacă de protecţie. 6 Conectori electrici. 2 Element ceramic. 7 Ceramică scăldată de gaze de eşapament. 3 Filet. 8 Ceramică scăldată de aer curat 4 Dulie de contact. 9 Rezisteţta de încălzire. 5 Dulie de protecţie. Funcţionarea sondei se bazează pe faptul că ceramica utilizată conduce ionii de oxigen la temperaturi mai mari de 300°C. În anumite faze de funcţionare dacă temperatura sondei este insuficientă, ea este încălzită electric. Emisiile puternice de gaze de eşapament apar atunci când carburantul este incomplet ars, motorul este defectuos reglat, când se porneşte sau se opreşte motorul sau la deplasarea cu viteză redusă, sonda măsoară în mod constant cantitatea de oxigen rămasă neconsumată în urma arderii. ECU (Electronic Central Unit – calculatorul central al masinii) foloseşte semnalele primite de la sonda penntru a ajusta amestecul în vederea obtinerii amestecului ideal: 14,8 kg aer cu un kg benzină fără plumb, pentru aşa-numitul factor lambda este egal cu unu. Sonda lambda asigură sporirea eficienţei catalizatorului, dar şi emisii reduse de noxe în atmosferă. În sarcină maximă a motorului, de exemplu la viteza de vârf, pentru a menţine viteza, sistemul este dezactivat pentru a preveni sărăcirea exagerată a amestecului. Sonda lambda are rolul
63
de a regla amestecul aer-benzină – prin comanda asupra injecţiei de benzină – astfel încât acest amestec să fie convenabil regimului de moment al motorului. Dacă sonda detecteaza prea mult oxigen gazul evacuat, înseamna ca motorul merge cu un amestec prea sărac (în combustibil); prin urmare, este mărită cantitatea de benzină. Dacă, dimpotrivă, este prea puţin oxigen în evacuare, înseamn că amestecul este prea bogat ţi ECU reduce cantitatea de benzina din admisie. Defectarea sondei duce la funcţionarea anormală a motorului. La fel ţi defecţiunile de etanşare a admisiei de aer/circuitelor de reglaj vacuumatic – aşa-numita admisie de “aer fals” – induce în eroare sonda Lambda care dă informaţia că amestecul este prea sărac. Prin urmare, electronica (Ecu) va “pompa “ mai multa benzină în cilindri (corespunzător cantităţii de aer aspirat în mod normal + cel fals) şi motorul va funcţiona cu detonaţii în evacuare, eventual se “ îneacă “. După reglajul amestecului aer-combustibil necesar unei arderi cât mai bune, gazele evacuate ajung în aşa – numitul “catalizator “ unde, într-adevăr, gazele se oxideaza la contactul cu platina. Funcţionarea defectă a unui motor cu o sonda de O 2 (Lambda) defectă determină utilizarea de amestecuri bogate, rezultând un consum mărit de benzina, deteriorarea în scurt timp a catalizatorului şi uzura prematura a motorului, provocată de excesul de benzina care ajunge în baia de ulei. Prin folosirea unui astfel de echipament se poate ajunge la o reducere a emisiilor de pâna la 90%. Cum funcţionează sonda? Amplasată pe tubulatura de evacuare, sonda Lambda este un conductor de curent electric a cărui intensitate variază în funcţie de cantitatea de oxigen care traverseaza sonda. În interiorul acesteia exista un material ceramic poros, din dioxid de zirconiu (ZrO2). Intensitatea curentului prin placa de zirconiu variază în funcţie de numărul de molecule de oxigen care traversează materialul ceramic. Deoarece sonda funcţionează optim doar la temperaturi mari, „la rece” , până când gazele de eşapament ating temperaturi de 600oC, sonda este încalzită de o rezistenţă din interiorul ei, după care căldura îi va fi furnizată chiar de temperatura gazelor de eşapament. Anumite modele de autoturisme au chiar mai multe sonde, amplasate înaintea catalizatorului (la unele modele exista sonde amplasate pe fiecare gură de evacuare de la fiecare cilindru în parte), dar şi după catalizator, pe traseul tubuluturii de evacuare a gazelor arse. Constructorii recomandă verificarea sondei la fiecare 30 000 de kilometrii sau la fiecare doi-trei ani de functionare a maşinii şi schimbarea sondei în cazul când apar probleme în funcţionarea acesteia. Cum ştim dacă sonda lambda este defectă? Din păcate, simptomele unui senzor lent sau defect nu sunt întotdeauna evidente. Printre simptomele sondelor lambda defecte sunt: - Eşec la testul emisiilor (caracteristic, o concentraţie mare de CO şi/sau HC) - Catalizator deteriorat (cauzat de o concentraţie mare de carburant) - Consum crescut de combustibil (cauzat de o concentraţie mare de carburant) - Motorul funcţionează neregulat - Performanţe reduse. Care sunt cauzele defectării sondei lambda? Sonda lambda se poate defecta prematur dacă este contaminată cu fosfor rezultat din consumul excesiv de ulei, silicon din scurgerile sistemului de răcire, utilizarea produselor de etanşare din silicon în motor şi unii aditivi pentru carburant. Chiar şi o cantitate redusă de benzina slab rafinată poate defecta o sonda lambda. Factorii de mediu, precum stropii de pe sosea, sarea, uleiul şi murdaria pot cauza defectarea senzorului, ca şi şocurile termice, tensiunea mecanică sau manevrarea incorectă. Cum se poate testa sonda lambda? Testarea nu este complicată dar se face obligatoriu în service si de către personal calificat. O sondă defecta poate fi detectata rapid şi uşor cu un volt-ohm-metru digital, dar una lentă poate fi diagnosticata numai cu un osciloscop sau un scopmetru profesional. Unde sunt situate sondele lambda? Au scopuri diferite? Înca din anul 1980 sondele lambda sunt în dotarea standard a majoritatii autovehiculelor cu motoare pe benzină. În mod normal, sondele lambda sunt situate în sistemul de evacuare, înaintea catalizatorului, pentru a măsura emisiile de noxe. Din anul 1996, odată cu utilizarea sistemelor de diagnosticare OBDII, autovehiculele necesită şi sonde lambda suplimentare, în spatele convertorului catalitic, pentru a asigura funcţionarea corectă a acestuia. Ce este o sonda lambda universală? Bosch a creat pe piaţa specifică un program pentru sonde lambda universale. Acestea îndeplinesc cerinţele de funcţionare OE şi au un sistem patentat de conectori, ce facilitează instalarea. Acest sistem de conectori s-a dovedit a fi etanş, protector împotriva contaminării şi rezistent la efectele temperaturilor extreme şi ale vibratiilor motorului. În prezent,
64
Bosch pune la dispozitie 9 tipuri de sonde lambda universale, pentru a oferi performanţe cât mai apropiate de cele ale sondelor din prima dotare. Care este importanţa conectorului sondelor lambda universale? Sondele lambda sunt foarte sensibile la influenţele din mediul înconjurător. Dacă sonda lambda universală este montată pe autovehicul, firele ei lipindu-se prin diferite metode, atunci semnalul trimis către ECU poate fi alterat. De aceea Bosch a brevetat conectorul pentru sondele universale, cu ajutorul căruia conectarea sondei lambda universale se realizează foarte simplu şi sigur la cablajul autovehiculului. Conectorul este rezistent la vibraţii, temperaturi şi umiditate extremă. De ce trebuie înlocuita o sonda lambda defectă? Conform unui studiu realizat în anul 1996, sondele lambda uzate sunt “singura sursa importantă de emisii excesive în cazul autovehiculelor cu injecţie de carburant”. Agentia de Protectie a Mediului din SUA (EPA) si Comisia din California pentru Resursele Aerului (CARB) au descoperit că înlocuirea sondei lambda era necesara la 42% - 58% din numărul total de autovehicule care emiteau cantităţi mari de hidrocarburi sau monoxid de carbon. Testarea sondelor lambda conform procedurilor de service ale producătorilor de autovehicule şi înlocuirea unei sonde lambda lente sau uzate poate economisi între 10% şi 15% mai mult carburant şi se amortizează într-un an numai din economisirea carburantului, în timp ce emisiile autovehiculului sunt coborâte la nivelul corespunzător. De asemenea, poate reduce posibilitatea ca o concentratie mare de carburant sa deterioreze catalizatorul autovehiculului. Calculatorul. Este elementul care centralizează ansambul informaţiilor provenind de la senzori, pe care le analizează şi le compara. Poate astfel să determine caracteristica semnalelor care să-i permita comanda diferitelor părţi active ale sistemului. În vederea mentenanţei sau a reparaţiei sistemului, sunt câteva operaţii care pot fi executate: Centralizarea informaţiilor şi memorarea defectelor pentru a permite citirea cu ajutorul dispozitivelor de diagnostic. Comanda a diferiţi actuatori cu ajutorul dispozitivelor de diagnostic. Pe anumite vehicule este chiar posibila reprogramarea softului calculatorului pentru a modifica anumiţi parametri. În cazul înlocuirii unui calculator este important şi necesar să se respecte anumite reglaje : Pe vehiculele echipate cu sistem antidemaraj, calculatorul primeste automat codul provenit de la antidemaraj. Calculatoarele noi trebuie adaptate tipului de vehicul pe care vor fi montate (trebuie făcută configurarea calculatorului). ATENŢIE : În orice caz, pentru a evita blocarea calculatorului sau proasta funcţionare a motorului ca urmare a înlocuirii calculatorului, citiţi întotdeauna instrucţiunile precizate în manualele de reparatii sau în notele tehnice aferente vehiculului respectiv. Analiza gazelor arse. Componenţa poluanţilor. În timpul funcţionării unui motor, arderea nu este completă, şi se produc substanţe recunoscute ca poluante. Figura 6. 22 : Repartiţia gazelor de eşapament.
65
Figura 6. 23 : Repartiţia poluanţilor.
Hidrocarburile (HC). Hidrocarburile provin din: Uleiuri ( scăpări, vapori,…) Benzină ( scăpări, vapori,umplere rezervor) Din arderea îmbogăţită (funcţionare la rece, cerinţa de putere, disfuncţiuni ale motorului) Pot provoca iritaţii grave la nivelul mucoaselor, ochilor, gâtului şi a nasului . Monoxidul de azot (Nox). Provine din temperatura foarte mare a arderii : Funcţionare în exces de aer. Avans la aprindere important. Poate provoca: Iritaţii ale căilor respiratorii şi a ţesutului pulmonar. Datorită lor se formeză ploile acide. Împreună cu hidrocarburile sunt la originea ceţii de fum « SMOG » Monoxidul de carbon (CO). Se formează datorita amestecului bogat. Poate provoca: Dureri de cap. Tulburări de vedere. Scăderea tonusului muscular. Axfisieri, iar în cantităţi mari poate provova moarte. Alţi poluanţi. Alţi poluanţi cum ar fi particulele formate pe bază de diverse combinaţii ale carbonului se găsesc în mică măsură la motorul pe benzină. Plumbul, metal greu, considerat ca un poluant, va fi eliminat din compoziţia benzinei (eventual înlocuit cu potasiul). El se depune pe suprafaţa tratată a catalizatorului şi astfel îl face ineficient prin inhibarea reacţiilor chimice. Statele Unite au fost primele care au reacţionat în fata problemelor de poluare produsă de autovehicule. Au definit primele norme contra poluării provenind de la automobile. Europa a urmat Americii impunând norme din ce în ce mai severe, aplicate în ţările Comunitatii Europene. Depoluarea. Până în zilele noastre sistemele de injecţie au evoluat constant. Motivul acestei evoluţii îl constituie faptul că poluarea are o mare acoperire în dezbaterile comunitatii europene şi mondiale. De altfel, a avut loc o evoluţie rapidă a normelor de poluare, obligând constructorii să facă eforturi mari pentru a-şi aduce produsele spre un nivel de poluare care să se apropie de zero în viitorul apropiat.
66
Poluarea este ansamblul subsţantelor solide, lichide sau gazoase, care, după nivelul actual al cunoştinţelor noastre, sunt considerate ca periculoase pentru sănătatea noastră cât şi pentru sănătatea mediului înconjurător. Putem lua ca exemplu metalele grele (plumb,mercur), dar şi produsele de origine chimică (fosfaţi, nitraţi) ca şi emisiile de gaze produse de zonele industriale, de automobile sau diversele deşeuri depozitate şi mai apoi uitate în natură. În ceea ce priveste sectorul automobilelor, trei principali poluanti au fost recunoscuţi ca fiind nocivi şi sunt în aceste zile în atenţia constructorilor: Monoxidul de carbon (CO). Vaporii de benzină sau hidrocarburi nearse (HC). Oxizii de azot (NOX): Monoxidul de azot (NO), Dioxidul de azot (NO2 ). Catalizatorul. Figura 6, 24 : Catalizatorul cu trei căi (sau trifuncţional)
Rolul său este de a asigura transformarea gazelor poluante în gaze inofensive: Oxidarea CO şi HC. Reducerea NOx. Convertizorul catalitic este compus dintr-o carcasă din oţel inoxidabil care este de obicei echipat şi cu ecrane termice pentru a proteja şasiul de căldura produsă de reacţiile chimice din interiorul catalizatorului. Carcasa conţine de obicei două blocuri ceramice în loc de unul singur care ar fi mai fragil datorită lungimii mai mari. Aceste blocuri ceramice trebuie să stea bine fixate în interiorul carcasei datorită proprietăţilor casante ale ceramicii. O sită metalică este montată între blocurile ceramice şi carcasa pentru a le menţine corect pe poziţie şi pentru a evita vibraţiile excesive ale blocurilor. Structura alveolara este echivalentă cu o suprafaţă de contact a gazului de 2,8 m 2 .Din punct de vedere al proprietăţilor materialului, suprafaţa tratată este de 2 000 à 5 000 m 2 pe bloc ceramic. Ea este acoperită cu un strat subţire de metale preţioase (Platina, Rohdiu, Paladiu). Acestea amorsează şi/sau cresc viteza reacţiilor chimice de oxidare şi reducere. Acest tip de catalizator permite, datorită reglajului stoichiometric al îmbogăţirii, convertirea simultană a trei poluanţi (CO, HC, NOx) într-un singur element, de unde vine şi numele : Catalizator. Funcţionarea catalizatorului. Reacţiile chimice care au loc în catalizator sunt posibile în anumite condiţii: Temperatura (amorsarea catalizatorului). Amestec perfect stoichiometric. Prezenta metalelor pretioase care activează reacţiile de oxidare şi reducere. În funcţionarea în bucla închisă amestecul este alternativ bogăt şi sărac. La funcţionarea cu amestec sărac Catalizatorul oxidează particulele nearse şi stochează excesul de oxigen. La funcţionarea cu amestec bogat: Catalizatorul reduce NO2 şi utilizează oxigenul stocat pentru a oxida impurităţile. a) Temperatura de funcţionare. Eficacitatea depinde de temperatura de funcţionare. Amorsarea se face în jur de 250 °C iar eficacitatea maximă o are la temperaturi mai mari de 450 °C.
67
Convertizoarele catalitice îşi pot pierde eficacitatea mai rapid dacă funcţionează la o temperatură mai ridicată mult timp. Creşte temperatura de amorsare iar coeficientul de convertire scade. Remarca : Eficacitatea catalizatorului depinde de îmbogăţire.
Procentul de convertire a celor trei poluanţi în funcţie de îmbogăţire. b) Efectele asupra catalizatorului. Un convertor este un element destul de fragil, şi poate fi cu uşurinţă distrus de: Efecte mecanice. Efecte temice. Colmatare. Efecte mecanice. Spargerea carcasei cauzată de : Mişcările coloanei de eşapament. Şocuri şi obosealş termicş, variaţii brutale de temperatura la amorsare sau în deceleratie, împroscarea cu apă, care poate duce la spargerea blocurilor ceramice Efecte termice. Topirea datorată temperaturii excesive (T° > 1 000 °C) ca urmare a tratării unei cantitati prea mare de poluanţi Evoluţia substanţelor active la temperaturi înalte prin migrarea metalului activ în interiorul suportului metalic. Sublimarea metalului activ la temperatura înaltă. Vitrificarea substanţei active. Colmatarea. Suprafaţa activă a convertorului poate fi parţial sau total colmatată, adică acoperită de plumbul care se găseşte în benzină. Acest lucru provoacă neutralizarea catalizatorului deoarece gazele nu mai ajung în contact cu metalul activ depus pe suprafaţa ceramică. Acelasi efect ca şi plumbul îl pot avea uleiurile, fosforul şi sulful. Remarcă : O pană de combustibil poate produce supraîncălzirea catalizatorului şi distrugerea sa deoarece un amestec foarte sărac provoaca o ardere lentă cu o creştere importantă a temperaturii gazelor de esapament . La fel o cantitate prea mare de HC de tratat (datorata rateurilor de aprindere) pot duce la distrugerea catalizatorului. Controale : Conformitatea valorilor gazelor de eşapament prelevate cu analizorul. Controlul vizual şi auditiv al catalizatorului şi un test de prezenţă a plumbului în eşapament. Etanşeitatea tubulaturii de eşapament.
68
Reaspirarea vaporilor de combustibil. Canistra cu carbon activ este un fel de « burete » pentru vaporii de benzina si care permite stocarea acestora.
Atunci când condiţiile de funcţionare ale motorului sunt reunite, calculatorul comandă purjarea canistrei. Fără purjare canistra cu carbon activ s-ar satura iar vaporii s-ar condensa şi ar deveni lichizi. Electrovana de purjare.
Electrovana este comandată prin punere secvenţiala la masă de către calculator şi care face să varieze cantitatea de vapori reciclată. Condiţiile de funcţionare ale motorului care duc la purjarea canistrei se gasesc în manualul de reparaţii. Controale : L
Conformitatea valorilor date de constructor: Multimetru : Continuitate, izolarea firelor, Rezistenţa şi izolarea bobinei, Alimentarea. CLIP: Defectele, Parametrii daca este posibil, Detectarea de impulsuri, Modul comanda. Osciloscop : Vizualizarea semnalului.
69
Diagnostic : Dignosticul mecanic al electrovanei de către calculator nu este pe moment posibilă. Totuşi sisteme particulare pentru normeleE.O.B.D sunt în cercetare. Reaspirarea vaporilor de ulei. Sistemul de reaspirare a vaporilor de combustibil este în general compus din două circuite distincte. ðCircuitul amonte de clapeta de acceleratie (sarcini medii si mari): vaporii sunt reaspiraţi de depresiunea din canalizaţia de aer. ðCircuitul aval de clapeta de acceleratie (ralanti şi sarcini mici): vaporii sunt reaspiraţi de depresiunea dintre motor si clapeta de acceleraţie.
6.4 Construcţia instalaţiei de alimentare cu GPL ( gaz petrolier lichefiat ) O serie de automobile care funcţionează cu benzină ( cu carburator sau injecţie ) a adaptat instalaţii GPL, care asigură anumite avantaje. De obicei, pornirea se face cu benzină şi apoi se comută pe GPL; pe timp călduros se poate face pornirea direct pe GPL. Avantajele funcţionării motorului cu GPL sunt - amestecul carburant este mai omogen, deci arderea este mai completă, reducându-se poluarea - funcţionarea motorului este mai uniformă prin lipsa impurităţilor şi a apei din GPL - datorită amestecului carburant uscat nu se spală pelicula de ulei de pe cilindri, prelungindu-se durata de utilizare a uleiului - nu se depune calamină pe chiulasă, pistoane, segmenţi, bujii, mărind viaţa motoarelor - preţul GPL-ului este mai redus Dezavantajele utilizarii GPL-ului sunt: - consum mai ridicat cu cca 8%
70
- reducerea puterii motorului cu cca 7,5 % - instalaţia este scumpă În figura următoare se prezintă părţile componente ale instalaţiei de alimentare cu GPL: Din rezervorul 1 GPL-ul în stare lichidă trece în multivalva 2 ( care are şi rol de încărcare a rezervorului, fiind în legătură cu priza exterioară de combustibil ) şi prin conducta 3 traversează electrovalva 4 , care permite scurgerea acestuia numai când motorul funcţionează, comutatorul-indicator 6 fiind deschis . Trece apoi spre reductorul-vaporizator 5, care scade presiunea şi se transformă în stare gazoasă . De aici, printr-o altă conductă, GPL-ul este condos la mixerul gaz-aer 8 şi trimis în colectorul de admisie prin carburetor ( sau dispozitivul special de al mas-ul cu injecţie ) pentru umplerea cilindrilor cu amestec carburant. Figura 6.25 : Părţile componente ale instalaţiei de alimentare cu GPL
Cât timp motorul funcţionează cu GPL, electrovalva 7 întrerupe alimentarea cu benzină. Când motorul funcţionează cu benzină, electrovalva 4 închide alimentarea cu GPL. Comanda se face prin comutatorul 6 care este în legătiră cu instalaţia electrică a automobilului. La staţionare, ambele electrovalve ( GPL şi benzină ) sunt închise. La aceste tip de instalaţie, conţinutul gazelor de evacuare trebuie să fie la 1000 rot/min: CO=1,96%; CO 2 =12,38%; HC=380%; O2=0,56%; λ=0,950. La o valoare ridicată a CO amestecul este bogat, iar la o valoare redusă este sărac.
6.5 Construcţia instalaţiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin compresie Instalaţia de alimentare a motoarelor cu aprindere prin compresie (M.A.C.) asigură introducerea în cilindrii şi pulverizarea combustibilului în cantitatea necesară şi în momentul impus de condiţiile de desfăşurare a ciclului motor, astfel încât motorul să poată dezvolta puterea cerută. Spre deosebire de instalaţia de alimentare a motoarelor cu carburator, care foloseste un combustibil purificat şi uşor volatil, lucrând şi la o presiune redusă, la motoarele cu aprindere prin compresie instalatţia de alimentare foloseşte un combustibil mai puţin purificat şi greu volatil. Instalaţia de alimentare a motoarelor cu aprindere prin compresie este o construcţie robustă şi de mare precizie. Ea reprezintă partea cea mai delicată a motorului care, atât la construcţie cât şi la exploatarea acestuia, necesitaă mare atenţie şi supraveghere şi produce cele mai numeroase defecţiuni.
71
Figura 6.26 : instalaţia de alimentare a motoarelor cu aprindere prin compresie 1- rezervor de combustibil; 2- pompa de alimentare;3, 4- filtre de combustibil; 5- pompa de injecţie; 6- injectoare;7filtru decantor; 8, 9, 11, 12- conducte de joasă presiune;10- conducte de înaltă presiune; Părţile componente ale instalaţiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin compresie sunt: -rezervorul de combustibil -pompa de alimentare (pompa de combustibil) -filtrele de combustibil -pompa de injecţie -injectoarele -regulatorul de turaţie al pompei de injecţie -conductele de joasă şi înaltă presiune. Pompa de alimentare serveste la alimentarea echipamentului de injectie al motorului cu aprindere prin compresie. La automobile, cele mai des intalnite pompe de alimentare sunt cele cu piston. Filtrele de combustibil. Funcţionarea normală şi neîntreruptă a motorului cu aprindere prin compresie necesită curăţirea prealabilă a combustibilului de impurităţi şi de apă. Curăţirea insuficentă a combustibilului conduce la uzarea injectorului şi deci la mărirea consumului de combustibil şi la reducerea puterii motorului. Evitarea acestor neajunsuri se face prin filtrarea combustibilului cu ajutorul a două filtre: -unul de filtrare primară, montat înaintea pompei de combustibil -unul de filtrare secundară, montat înaintea pompei de injecţie. Pompa de injecţie are ca sarcină dozarea precisă şi livrarea sub presiune a combustibilului. Datorită avantajelor pe care le prezintă, pompele cu reglaj prin scurtcircuit (cu sertar) au cea mai largă răspandire. Din punct de vedere principial, acest tip de pompa se poate realiza cu sertar separat sau cu piston-sertar, ultimul tip având o răspândire aproape generalâ.
72
Figura 6.28 : pompa de injectie cu piston-sertar 1- corpul pompei; 2- capul pompei; 3- cilindru; 4- piston sertar; 5- arc; 6- împingător cu rolă; 7- şurub de reglare; 8- manşon; 9- supapa de refulare; 10- arc; 1- racordul conductei de înaltă presiune; 12- ax cu came; 13, 14- flanşe; 15- cremaliera de reglare; 16- colier; 17- joja; 18- şurub; C- canal; O- orificiu; Pompa prezentată mai sus este de tipul cu piston-sertar, cu patru elemente de pompare. Ea se compune din două părţi mari: -corpul pompei 1 -capul pompei 2, în care se montează elemenţii. În capul pompei 2 se găseşte un canal C prin care combustibilul vine de la filtrul şi ajunge la elemenţii pompei. Un element se compune din cilindrul 3 prevăzut cu două orificii O, în care combustibilul este aspirat şi prin care se realizeaza descărcarea în timpul curselor moarte. În interiorul cilindrului pistonul-sertar se deplasează sub acţiunea arcului 5, în cursa de aspiraţie, şi sub acţiunea camei, prin intermediul împingătorului cu rola 6 şi a şurubului de reglare 7, în cursa de refulare. Şurubul de reglare 7 foloseste la reglarea momentului începerii injecţiei (începutului cursei utile). Deasupra cilindrului 3 se afla supapa de refulare 9, arcul 10 şi racordul conductei de înaltă presiune 11. Tot în partea superioară a pompei se găseşte şi mecanismul de reglare a cantitătii de combustibil refulat de pompa către injectoare, cantitate ce se obţine prin rotirea pistoanelor pompei. Mecanismul de reglare este format din cremaliera de reglare 15 prevăzuta colierele 16. Colierele au un canal în care pătrunde braţul de comandă al manşonului 8. Capătul din dreapta al tijei 15 este articulat cu pârghia regulatorului. În corpul pompei 1 se găseşte axul cu came 12, sprijinit pe doi rulmenţi prin intermediul flanşei 13, pe care se monteaza carcasa regulatorului, şi al flanşei 14. Flanşa 14 serveşte şi la fixarea pompei de injecţie pe motor. Axul cu came este prevăzut în partea stângă cu sistemul de antrenare a regulatorului, iar în partea dreapta cu propriul lui sistem de antrenare de către motor. În corpul pompei se introduce ulei pentru ungere, al cărui nivel se controlează cu joja 17. Pe corpul pompei se prinde, prin şuruburile 18, pompa de alimentare cu combustibil. La funcţionarea acestei pompe, pistonul-sertar 4 se deplasează în cursa de refulare sub acţiunea camei, prin intermediul împingătorului 6 şi al şurubului de reglare 7. Injecţia combustibilului începe în momentul în care pistonul astupă orificiile O, întrerupând legătura între cilindrul 3 şi canalul C. Sub presiunea combustibilului, supapa de refulare 9 se ridica de pe scaunul său şi combustibilul trece spre injector. Sfârşitul injecţiei are loc când muchia elicoidală a pistonului deschide orificiile O.
73
Ca urmare a scăderii presiunii din cilindrul 11, supapa de refulare 9 este readusă pe scaun de arcul 10. După ce pistonul a trecut de punctul mort interior, deplasarea în jos (în cursa de aspiraţie) se efectuează sub acţiunea arcului 5 (care a fost comprimat în cursa de refulare). Defectiunile sistemului de injectie fac ca motorul diesel sa scoata fum de culoare neagra in exces, din aceasta cauza si consumul de carburant este mai mare si deci in consecinta poluarea creste. Injectoarele sunt organele care realizeaza pulverizarea fină şi distribuţia uniformă a combustibilului în camera de ardere. În constructia actuală a motoarelor cu aprindere prin compresie se utilizează injectoare mecanice, care pot fi: -deschise -închise după cum orificiul pulverizatorului este obturat sau nu de un ac. Injectorul mecanic deschis este format din corpul principal 1, prevăzut cu un racord de legatură la conducta de înaltă presiune, prin intermediul căreia combustibilul intră în pulverizatorul 2. Pulverizatorul este prevăzut cu unul sau cu mai multe orificii, prin ale caror dimensiuni şi forme se asigură pulverizarea combustibilului. Legătura între corpul principal şi pulverizator se realizează prin intermediul unei piuliţe de strângere 3.
Figura 6.29 : injectorul mecanic deschis 1- corp principal; 2- pulverizator; 3- piulita de strangere; Injectorul mecanic închis are orificiile de legătura între injector şi camera de ardere controlate de către o supapă realizată în forma de ac. Acul injectorului este ţinut de scaunul său de un arc elicoidal cilindric, iar ridicarea lui se face numai în timpul injecţiei, sub acţiunea presiunii combustibilului. Injectoarele mecanice închise pot fi actionate hidraulic, mecanic sau electric, primul mod de acţionare fiind cel mai răspândit. Corpul pulverizatorului 1 este prevăzut cu un canal prin care combustibilul trimis de pompă ajunge în camera pulverizatorului. În interiorul pulverizatorului se află acul 2 al injectorului, prelucrat cu două diametre diferite şi prevăzut la partea inferioara cu o porţiune conică cu care închide etanş orificiul de ieşire a combustibilului. Combustibilul, trimis cu presiune de pompă spre injector, exercită o presiune pe suprafata gulerului, presiune ce rezultă din diferenţa dintre diametrele acului injector. Când presiunea combustibilului atinge o anumită valoare, în aşa fel încât forţa care tinde să ridice acul este mai mare decat cea a arcului elicoidal, acul se ridică şi permite combustibilului să pătrunda prin orificiile pulverizatorului în camera de ardere a motorului. Când forţa creată de presiunea combustibilului devine mai mică decât forţa dată de arc, acul revine pe scaunul său iînchizând orificiul pulverizatorului.
74
Figura 6.30 : injector mecanic inchis 1- corpul pulverizatorului; 2- acul injectorului; Regulatorul mecanic de turaţie este un mecanism automat prin care se regleaza pompa de injecţie în aşa fel încât aceasta să răspundă cerinţelor de funcţionare a motorului. El este acţionat de către arborele cu came al pompei de injecţie. Regulatorul este format din două greutăţi 2, articulate la un ax 1. Acestea acţionează asupra manşonului 3, care se sprijină pe pârghia 4,articulată cu capătul inferior în punctul A1,. La capătul superior al pârghiei este articulată tija 6, care comandă cremaliera pompei de injecţie şi arcul 5. La creşterea turaţiei forţele centrifuge, care tind să depărteze greutăţile 2, aflate în mişcare de rotaţie. Prin deplasarea greutătilor se deplasează tija 6, prin intermediul manşonului 3, producând deplasarea cremalierei pompei de injecţie în sensul creşterii cantităţii de combustibil injectate. La scăderea turaţiei, revenirea tijei şi a greutăţilor se face sub acţiunea arcului 5.
Figura 6.31 : schema de principiu a regulatorului mecanic de turatie 1- ax; 2- greutate; 3- manşon; 4- pârghie; 5- arc; 6- tijă; Motoarele moderne sunt prevăzute cu Common-rail = instalaţie de alimentare cu rampă comună de injecţie. Toate duzele de injecţie sunt alimentate de o singura instalaţie aflată sub presiune. Momentul injecţiei se declanşează în mod electronic. Sistemul common-rail cu producere mare de presiune şi grade mari de libertate referitor la preinjecţie, injecţia principala si postinjecţie, oferă un nivel maxim de presiune momentan de 1350 bar. O pompă de
75
înaltă presiune furnizeaza presiunea de injecţie şi lucrează cu o pompa de prealimentare şi o clapetă pe partea de aspiraţie. Astfel este furnizat şi pulverizat doar puţin mai mult combustibil decât cel injectat pentru a reducere necesarul de putere al pompei şi încălzirea combustibilului. Rândurile de cilindri sunt alimentate de câte o conductă comună (common-rail). Peste conducte toate duzele de injecţie sunt legate în acelaşi timp cu o conductă comuna. Injecţia este controlată cu ventile magnetice. Avantajele sistemului de injecţie common-rail sunt presiunea mare de până la 1350 bar, care este disponibilă de la turaţii mici şi grade mari de libertate referitoare la preinjecţie, injecţie principală şi postinjecţie cu presiuni mari ce pot fi alese liber încă de la turaţii mici. Construcţia motorului nu este complicată, iar duza de injecţie este deosebit de compactă. În cazul sistemului common-rail producerea presiunii şi injecţia de combustibil sunt despărţite una de cealaltă. O pompă separată produce continuu presiune. Aceasta este stocată într-o conducta comuna. Toate duzele de injecţie sunt legate de conducta comună cu ajutorul unor conducte. O presiune constantă este disponibilă permanent la duzele de injecţie. Injecţia este gestionată cu ajutorul ventilelor magnetice. Beneficiile sistemului common-rail : ─ controlul optim pentru : -pornirea injecţiei -volumul injecţiei -presiunea injecţiei ─ reducerea semnificativă a emisiei de impurităţi ─ consum de combustibil redus pentru întreaga gama de capacitate ─ nu este necesară nici o ajustare mecanică ─ comportare excelenta la acceleraţie şi la preluarea instantanee a sarcinii ─ fiabilitate înaltă
Figura 6.32 : instalaţia de alimentare cu common-rail 1 – rezervor de combustibil; 2 – filtru; 3 – pompa de prealimentare; 4 – pompa de inalta presiune; 5 – supapa de siguranta; 6 – senzor de presiune; 7 – conducta de alimentare (rail); 8 – injectoare; 9 – senzori; 10 – calculator.
76
6.6 Întreţinerea în exploatare, defectele şi repararea instalaţiei de alimentare Întreţinerea în exploatare a instalaţiei de alimentare mas Instalaţia de alimentare a MAS necesită o serie de operaţii de întreţinere specifice pentru buna funcţionare a motorului. Rezervorul si conductele necesită: - verificarea elementelor de strângere, - curăţirea rezervorului de impurităţi la 15 000 – 20 000 km, eventual prin barbotarea a 8 – 10 l de benzină (după demontare), eliminând-o prin buşonul de golire; se exclude orice lovire cu corpuri metalice, pentru evitarea exploziei; verificarea etanşeităţii buşonului de alimentare şi a celui de golire; controlul stării conductelor (cele deformate se îndreapta, iar cele îmbătranite se înlocuiesc); verificarea etanşeităţii rezervorului şi a conductelor, a racordurilor de legatură cu elementele componente. Filtrul de aer se suflă cu aer comprimat la fiecare 5 000 km (iîn conditii de lucru cu mediu de praf, la 2 500 km), iar la 15 000 km, respectiv la 10 000 km, se înlocuieste elementul filtrant. La filtrele combinate , uleiul se înlocuieste la aceeasi periodicitate. Filtrul de combustibil se curăţă de impurităţi, la fiecare 5 000 km, iar la 15000 km se înlocuieste elementul filtrant. Pompa de alimentare necesită: demontarea filtrului decantor, spălarea în solvent şi suflarea cu aer a tuturor orificiilor; controlul stării organelor componente (fisuri, deformari), înlocuind pe cele defecte; verificarea etanşeităţii supapelor, au ajutorul unui tub transparent cu lungimea de 300 mm, montat la racordul de ieşire; se pompeaza până benzina ajunge la partea superioara, apoi se urmăreşte scăderea nivelului, care nu trebuie să fie mai mare de 1 cm/s pentru supapa de refulare. Supapa de admisie se controleaza prin introducerea ţevii de intrare într-un vas cu benzina şi se astupă ieşirea; se pompeaza de 5 – 6 ori acoperind ieşirea, apoi se deschide dupa 5 – 6 s; dacă benzina nu iese cu presiune, supapa nu etanşează; controlul presiunii de debitare şi al depresiunii cu un manometru şi un depresiometru racordate la ieşirea şi, respectiv, la intrarea pompei. Condiţia de calitate este o presiune de 3- 5 bar şi o depresiune de 0,5 bar. Carburatorul necesită: curăţirea periodică (la 14 000 – 15 000 km), care se executa prin suflarea cu aer comprimat a jicloarelor şi canalelor camerei de nivel constant, eliminând toate impurităţile; se interzice să se utilizeze sârme în acest scop, pentru a nu se decalibra jicloarele; strângerea îmbinărilor şi verificarea cablului de acţionare a dispozitivului de pornire şi a pârghiilor de comanda a clapetei de acceleraţie; reglarea nivelului benzinei în camera de nivel constant, cursei plutitorului, dispozitivului de pornire si pompei de repriza. Nivelul de benzină în camera de nivel constant la carburatorul 32 IRMA se verifică prin demontarea capacului carburatorului, aşezarea lui în poziţia orizontala, astfel încât plutitorul cu lamela de susţinere să închidă cuiul de obturare a intrării benzinei; în aceasta poziţie, distanţa dintre plutitor şi suprafaţa capacului trebuie să fie de 6 mm; corectarea se face prin înlocuirea lamelei. Cursa
77
plutitorului trebuie să fie de 7 mm; se reglează prin înlocuirea suportului lamelei. Dispozitivul de pornire se reglează astfel încât distanţa dintre marginile clapetei de admisie şi peretele camerei de amestec să fie de 1,9 + 0,15 mm; pozitionarea clapetelor se face prin îndoirea tirantului de legătura dintre axele clapetei de admisie şi axul clapetei de pornire. Pompa de repriză se verifică prin debitarea a zece injecţii ale pulverizatorului; debitul trebuie să fie de 10 +/- cm cubi; verificarea carburatorului, care se face prin analiza compoziţiei gazelor de evacuare, cu ajutorul analizorului de gaze. Analitorul de gaze permite controlul componentelor gazelor de evacuare ale MAS. Cu ajutorul acestui aparat se determină conţinutul de monoxid de carbon (CO) dioxid de carbon (CO2), hidrocarburi nearse (HC), oxizi de azot (NOx) şi oxigen (O2). Aparatul este de tip digital, cu afişare numerică, iar rezultatele se listeaza pe o fisă, care însoţeşte documentele inspectiei tehnice periodice (ITP) sau la alte verificări. Autovehiculul este parcat la locul de testare. Se conecteaza furtunul analizorului în toba de esapament, cablul de măsurarea turaţiei (n) la fişa unei bujii (sau celălalt capăt cu magnetul sau pe blocul motor), cablul cu sonda de temperatură pentru lichidul de răcire sau ulei (T0). Aparatul este alimentat de la reţeaua obişnuită de curent alternativ de 220 V. Controlul se face mai întâi la ralanti, când se verifică conţinutul de O2, acţionându-se la reglajul carburatorului (pentru MAS cu carburator); se determină astfel şi etanşeitatea tobei de eşapament. Temperatura apei trebuie să fie de minimum 60 grade C şi a uleiului de 50 – 60 grade C. Se trece apoi la turaţia nominală şi din comenzile digitale se determină componentele enumerate mai sus, timp de cel puţin 20 de secunde. Acestea trebuie să se incadreze, conform normelor EURO – 2, la următoarele valori: O2 maximum 1,5% (volumetric) coeficientul excesului de aer să se incadreze intre 1 +/- 0,3%. Analizatorul poate fi conectat şi la o telecomanda digitală. La instalaţia cu injecţii de benzină, se fac următoarele operaţii: verificarea alimentării cu energie electrică, inclusiv a bateriei de acumulatoare; verificarea şi reglarea instalaţiei de aprindere şi conexiunile la calculatorul de comandă electronică; controlul etanşeităţii componentelor şi circuitului benzinei; reglarea debitmetrului de aer; reglarea potenţiometrului clapetei de acceleraţie; controlul debitării pompei de alimentare electrice; verificarea şi reglarea regulatorului de presiune; controlul sondelor de informarea calculatorului (conectare – funcţionare); verificarea injectoarelor. Injectoarele înfundate se demontează şi se deblochează pe o instalaţie specială cu ultrasunete. Cele defecte se înlocuiesc. Se reglează turaţia de ralanti la 750 – 850 rot/min. Se verifică punerea la punct a momentului injecţiei şi avansului la aprindere prin senzorul de turaţie. Verificările se pot face pe testere mobile sau cu telecomenzi. La instalatia cu GPL se impun următoarele operaţii: verificarea etanşeităţii componentelor; în cazul pierderilor de gaze acestea se elimină în atmosferă deschisă; la fiecare 10 000 km se verifică conexiunile electrice şi se înlătură oxizii; la 30 000 km se înlătură depunerile de parafina;
78
la 100 000 km se face revizie generală şi se înlocuiesc piesele recomandate de normativele de reparaţii; se recomandă folosirea unor uleiuri cu vâscozitate mai redusă; se vor folosi bujii cu valoare termica mai mică, cu deschiderea dintre electrozi < 1 mm. se controlează conţinutul gazelor de eşapament cu ajutorul analizorului de gaze special. Acestea trebuie să se încadreze în limitele: CO = 1,96%; CO2 = 12,38%; HC =380; O2 = 0,56%; coeficientul excesului de aer = 0,95 la turaţia de 1 000 rot /min. Defectele în exploatare ale instalaţiei de alimentare mas În timpul exploatării automobilului, pot surveni o serie de defecţiuni, care fac ca motorul să funcţioneze necorespunzător, să provoace uzuri sau chiar oprirea automobilului, să aibă urmări negative asupra dinamicităţii şi economicităţii; acestea se înlătură, în general, prin curăţire, reglare şi, la nevoie, se înlocuiesc organele defecte. Cele mai frecvente defecţiuni şi cauzele lor sunt prezentate în continuare Motorul, porneşte dar se opreşte imediat. Cauze: - conducte sau filtre înfundate, neetanşe, rezervor cu impurităţi sau apă - pompa de benzină defectă - clapeta pentru pornire incorect reglată - nivelul benzinei în camera de nivel constant incorect reglat - turaţia de ralanti incorect reglată Motorul nu funcţionează bine la turaţie mică. Cauze: - reglaj incorect la turaţia de ralanti - aspiraţie de aer fals - nivelul benzinei în camera de nivel constant incorect reglat - canalele înfundate - scurgeri de benzină pe lângă supapa de refulare a pompei de acceleraţie Motorul funcţionează cu rateuri. Cauze: - amestec carburant sărac din lipsă de combustibil - dispozitivul de pornire incorect reglat - mersul la ralanti nu este bine reglat - pompa de acceleraţie nu debitează suficient Repriză slabă la accelerarea motorului. Cauze: - pompa de repriză ( acceleraţie ) defectă - nivelul combustibilului în camera denivel constant incorect reglat - canalul de vacuum de la ruptor-distribuitor blocat Motorul are consum exagerat de combustibil. Cauze : - dozajul amestecului pentru mers încet incurect - turaţia de ralanti prea mare - presiune prea mare a pompei de benzină - nivelul benzinei prea mare - jicloare decalibrate - scurgeri de benzină pe la pompa de acceleraţie - îmbâcsirea filtrului de aer Motorul nu dezvoltă puterea nominală. Cauze
79
- nivelul benzinei prea mic - jiclorul principal în fundat - canalul de vacuum de al ruptor-distribuitor înfundat Motorul porneşte greu la cald. Cauze : evaporarea excesivă a benzinei din camera de nivel constant. Pornirea se face prin apăsarea pedalei de acceleraţie la jumătatea cursei. La instalaţia cu injecţie de benzină. Motorul nu porneşte.Cauze : - rezervorul are depuneri de impurităţi la racordul de debitare - pompa de alimentare electrică defectă - injectoarele dereglate - injectorul de pornire la rece decalibrat - conducte întrerupte - regulatorul de presiune nu asigură secvenţa normală - debitmetrul de aer blocat - potenşiometrul clapetei de acceleraţie nu asigură cursa necesară - sondele de informare ale calculatorului de turaşie şi de sarcină nu funcţionează - calculatorul nu asigură comanda de debitare a benzinei Motorul nu funcţionează corect sau funcţionează cu întreruperi datorită dereglărilor de la componentele de la conducerea sau comanda debitării combustibilului, inclusiv a sondelor şi calculatorului. La instalaţii cu GPL Motorul nu funcţionează nici cu gaz, nici cu benzină. Cauze: - electrovalve defecte Motorul funcţionează cu benzină, dar nu şi cu gaz. Cauze: - robinet multivalvă defect - electrovalvă GPL defectă - conducte întrerupte Motorul nu se accelerează. Cauze: - traseul gazului întrerupt - carburaţia dereglată - instalaţia de admisie defectă Repararea instalaţiei de alimentare mas Filtrele de combustibil pot prezenta următoarele defecte : înfundarea filtruliu decantor deteriorarea garniturii filtrului decantor spargerea paharului filtrului decantor Pompa de benzină poate prezenta următoarele defecte : perforarea membranei ruperea arcului membranei ruperea pârghiei de acţionare a membranei Carburatorul poate prezenta următoarele defecte : înfundarea jiclorului pentru mers încet
80
închiderea accidentală a clapetei de pornire neetanşeitatea supapei plutitorului înţepenirea supapei plutitorului înţepenirea plutitorului pe ax deteriorarea plutitorului înfundarea jiclorului principal defectarea pompei de acceleraţie Defecţiuni se întâlnesc frecvent la carburator şi pompa de alimentare, dar nu sunt excluse nici la rezervor, conducte şi chiar la suporturile filtrelor de combustibil sau aer. Rezervorul deformat sau spart se repară cu mare atenţie din cauza pericolului de explozie. Acesta se goleşte, se spală cu jet puternic de apă, apoi se introduce abur sub presiune. Deformaţiile se îndreapta cu ciocan de lemn sau metal plastic. Fisurile şi crăpăturile se sudează, după ce rezervorul s-a umplut cu apă până la nivelul spărturii; sudarea se execută cu intermitenţă pentru ca vaporii şi gazele ce se formeaza să se risipească. Conductele metalice fisurate se sudează, iar cele din cauciuc sau plastic se înlocuiesc; racordurile lor se refiletează sau se înlocuiesc, iar rondelele de etanşare se înlocuiesc. Suporturile rupte ale filetelor se sudează. Pompa de benzina defectă se demontează, se spală în solvent şi se suflă cu aer comprimat toate orificiile. Se controlează toate componentele dacă prezintă fisuri sau deformaţii, în care caz se înlocuiesc. De asemenea, se controlează starea locaşurilor pentru supapele pompei, a garniturilor de etanşare. Defectele pe care le poate prezenta pompa sunt: debit prea mic sau chiar deloc; alimentarea cu o cantitate prea mică sau prea mare de benzină; acestea se pot datora: spargerii membranei, care se înlocuieşte, sau lipsei de etanşare supapelor, care se şlefuiesc pe scaunul lor cu pasta de rodat, sau se înlocuiesc şi se rodează; decalibrarea sau ruperea arcului diafragmei sau arcurilor de la supape, care se înlocuiesc; uzura pârghiei de acţionare; aceasta se încarcă cu sudură şi se prelucrează la forma iniţială. După ce s-a reparat, pompa de benzină se reasamblează şi se supune controlului de presiune statică şi de debit nul cu un dispozitiv dotat cu manometru. Dacă pompa a fost reparată corespunzător trebuie să aibă o presiune de 1,2 – 1,5 bar şi să nu coboare sub 1,1 bar. Presiunea în timpul controlului trebuie să varieze progresiv; dacă variaţia este bruscă sau prea mica, pompa nu corespunde. Carburatorul este turnat de obicei din zamak (aliaj de zinc, aluminiu, magneziu şi cupru), sub presiune, ceea ce impune o mare atenţie la demontare şi manevrare, pentru a se evita deformarea sau fisurarea corpului şi capacului. Dupa demontare, piesele componente se spală în benzină sau diluant, apoi se suflă cu aer comprimat, după care se controlează starea lor: trebuie să nu prezinte fisuri, filete deformate, jocuri ale articulaţiilor, iar plutitoarele să nu fie deformate sau cu benzina in interior: garniturile trebuie să fie în buna stare. De asemenea, se verifică acele conice şi etanşarea pe scaunele lor, rotirea uşoară a clapetelor de pornire şi acceleraţie, debitul jicloarelor şi al celor de dozare, precum şi al pompei de repriză. Defecte şi remedieri: decalibrarea jicloarelor, care se înlocuiesc; uzura scaunelor jicloarelor se înlătura prin alezare cu un burghiu special şi se şlefuiesc cu pastă abrazivă fină;
81
uzura umerilor pentru axele clapetelor se elimină prin alezare şi se montează axe majorate. Dacă locaşurile sunt cu bucşe din teflon se înlocuiesc; filetele uzate se refiletează la cota majorată, iar şuruburile se înlocuiesc; acelaşi procedeu se aplică şi pentru şurubul de reglat ralantiul; axele cu filet deteriorat se înlocuiesc; cilindrul pompei de repriză uzat se alezează montându-se un piston majorat; membrana pompei de repriză fisurată se înlocuieşte; supapele de admisie şi refulare ale pompei de repriză defecte se înlocuiesc; plutitorul spart se înlocuieşte dacă este din material plastic; în cazul când este din tabla de alamă, se repară prin cositorire, având grijă să nu fie îngreunat printr-o peliculă prea consistentă de aliaj de lipit; supapa electromagnetică de ralanti se înlocuieşte; Întreţinerea instalaţiei de alimentare mac Principalele operaţii de întreţinere ce trebuie efectuate la instalaţia de alimentare mac sunt: - zilnic, se va controla starea garniturii de la buşonul de umplere a rezervorului ; - săptămânal, se va goli apa din filtrele de combustibil şi se va completa uleiul din filtrul de aer; dacă circulă în zone cu mult praf, uleiul se înlocuieşte; - la 5.000 km se verifică starea conductelor şi modul de realizare a ungerii mecanismelor de reglare a pompei de injecţie; - la 10.000 km se curăţă prefiltrul pompei de alimentare şi se controlează etanşeitatea acului şi presiunea de injecţie la injectoare; - pompa de injecţie se verifică cu ajutorul unui stand special numit stand de centicubare. Pe acest stand se pot verifica : cantitatea de combustibil debitată pentru fiecare cursă a pistonului plonjor uniformitatea debitelor tuturor elemenţilor pompei uniformitatea avansurilor la injecţie la toţi cilindrii motorului Figura 6.33 Standul de centicubare 1 – suport fixare pompă 2 – sistem de antrenare 3- turometru 4- conducte înaltă presiune 5- injectoarele standului 6- eprubete gradate 7- manometru
- întreţinerea injectoarelor constă din curăţirea periodică şi reglarea presiunii de deschidere a supapei cu ac. Curăţirea injectoarelor de calamină se face cu ajutorul unui beţisor de lemn, iar calamina de pe extremitatea duzei
82
se îndepărtează cu o perie fină. Orificiile duzei se destupă cu un ac special, iar acul se curăţă prin ştergerea cu o cârpă foarte curată şi moale. Defectele în exploatare ale instalaţiei de alimentare mac Rezervorul poate prezenta următoarele defecte: fisurare perforare datorită coroziunii şi apei de condens Filtrele de combustibil pot prezenta următoarele defecte : înfundarea elementului de filtrare fină înfundarea elementului de filtratre brută înţepenirea intermitentă a pistoanelor elemenţilor pompei de injecţie griparea pistonului unui element al pompei de injecţie părunderea aerului în pompa de injecţie Injectoarele pot prezentă următoarele defecte : înţepenirea acului injectorului neetanşeitatea acului injectorului înfundarea orificiilor acului injectorului uzarea injectorului şi în special a pulverizatorului Pompa de alimentare poate prezenta următoarele defecte: griparea sau uzura pistonului ruperea arcului pistonului griparea sau uzura tachetului cu galet griparea pistonului pompei de amorsare deteriorarea supapelor de admisie şi de refulare sau a arcurilor lor Pompa de injecţie poate prezenta următoarele defecte : înţepenirea intermitentă a pistoanelor elementelor pompei rotative griparea unui element al pompei în linie pătrunderea aerului uzura regulatorului de turaţie Repararea instalaţiei de alimentare mac Repararea ansamblurilor instalaţiei de alimentare mac constă în demontarea echipamentului, curăţirea pieselor, constatarea defectelor, repararea propriu-zisă, montarea si încercarea instalaţiei. Spălarea se execută pe subansambluri cu petrol, motorină sau în soluţii alcaline la 80-90°C, iar apoi, după spălare în apă şi uscare, se demontează în piese componente pentru constatarea defectelor. Elementele pompei de injecţie se spală separat, păstrându-se împerecherile existente. Pulverizatoarele injectoarelor de asemenea nu se desperechează. Acestea se curăţă de zgură pe cale mecanică, cu răzuitoare de alamă şi cu lemn. Curăţirea chimică este mai indicată deoarece este îmdepărtat pericolul de deteriorare a pieselor. Pentru repararea pieselor de înaltă precizie ( pistonul plonjor, cilindrul, supapele de refulare, şi pulverizatoarele ) se folosesc tei metode : sortarea şi reîmperecherea, dimensiunile de reparaţii şi acoperirea. În cazul metodei sortării şe reîmperecherii, repararea necesită rectificări pentru îndepărtarea rizurilor şi readucerea la forma geometrică corectă. După aceste operaţii urmează sortarea pieselor pe grupe dimensionale, reîmperecherea lor şi rodarea împreună. Repararea prin metoda acoperirii se face după următorul proces tehnologic : spălare, control şi sortare, prelucrare mecanică, acoperire mecanică, acoperire electrolitică, prelucrare finală, împerecherea, controlul li încercarea.
83
7. Instalaţia de răcire 7.1 Destinaţia şi părţile componente Datorită procesului termic care are loc în camera de ardere a motorului, gazele rezultate în timpul unui ciclu au o temperatură medie de 500 . . . 600°C. Aceste gaze încălzesc prin conductibilitate chiulasa, cilindrii, pistoanele şi supapele, astfel că, din această cauză, se pot produce perturbatii în funcţionarea normală a motorului; astfel, nu se mai asigură o ungere normala a motorului, deoarece la temperatura de 600°C uleiul se arde şi se depăşesc limitele admisibile ale valorilor termice pentru mecanismul de distribuţie. De aceea, pentru funcţionarea normală a motorului, trebuie să se asigure răcirea elementelor care se încălzesc în contact cu gazele de ardere, respectiv pereţii cilindrilor şi ai chiulasei. Prin răcirea acestor elemente se menţine temperatura peliculei de ulei de pe faţa interioară a cămăşii cilindrului sub temperatura de descompunere şi se realizează o uniformizare a temperaturii pereţilor, ceea ce are ca efect evitarea dilatărilor inegale şi a solicitărilor termice periculoase; se evita, de asemenea, pericolul care ar putea rezulta din reducerea rezistenţei materialului, datorită temperaturii ridicate. Răcirea directă se realizează prin răcire cu aer dirijat (prin turbina) şi prin răcire cu aer nedirijat (cu aerul înconjurător). Răcirea cu aer dirijat se obţine printr-o turbină acţionată de motor, iar curentul de aer este dirijat spre toţi cilindrii printr-un sistem de galerii. În vederea răcirii cu aer nedirijat, cilindrii, chiulasa şi carterul motorului sunt prevăzute cu aripioare pe suprafaţa lor exterioara, care măresc suprafaţa de răcire, iar curentul de aer generat prin deplasarea autovehiculului trece printre aceste aripioare şi preia, o parte din temperatura acestora. Avantajele sistemului de răcire cu aer sunt urmatoarele: -se elimină radiatorul -pompa de apa -conductele În consecinţă motorul este mai ieftin, mai uşor cu 10 ... 15% faţă de cele răcite cu apă, după pornirile la rece motorul se încălzeşte imediat, se evită pericolul îngheţului lichidului de răcire, este uşor de întreţinut. Cu toate avantajele pe care le prezintă, acest sistem are o sferă de folosire limitată la automobile deoarece nu asigură o răcire uniformă a motorului şi ca urmare determinş un consum mărit de combustibil. Răcirea cu aer se foloseşte în special la automobilele cu motoare de capacitate mică, precum si la motociclete.
84
Figura 7.1 : schema sistemului de racire cu aer 1-motor; 2- ventilator; 3, 4- aripioare Răcirea indirectă cu lichid. În prezent, la majoritatea motoarelor de automobil, răcirea este asigurată printr-o instalaţie cu circuit de apă sau lichid antigel în jurul cilindrilor. În funcţie de presiunea lichidului din instalaţiile de răcire, se deosebesc: -instalaţii de răcire la presiunea atmosferică -instalaţii de răcire presurizate. Suprapresiunea din instalaţie este asigurată de capacul (buşonul) radiatorului, prevăzut cu două supape: -o supapă de evacuare care se deschide la o anumita suprapresiune faţă de cea atmosferică pentru ca vaporii ori lichidul de răcire în exces să fie evacuate în afară, -o supapă de aspiraţie, pentru pătrunderea aerului în instalaţie când depresiunea în aceasta depăşeşte o anumită valoare. În primul caz, vaporii de lichid sunt evacuaţi în atmosferă, în cel de al doilea caz într-un vas de expansiune. Instalatia de răcire presurizată şi capsulată reprezintă soluţia modernă de răcire a motoarelor, ea fiind aproape generalizată la automobile. Lichidul folosit la aceste instalaţii este lichidul antigel care are un punct de îngheţare scăzut, fapt ce înlătură necesitatea schimbării lui vara şi iarna. În aceste instalaţii, răcirea motorului se face în felul urmator: căldura iînmagazinată în pereţii cilindrilor este preluată de apa care se află în cămaşa de apă a motorului, apa încălzită trece printr-un răcitor, numit radiator, unde cedează căldură în aerul exterior, răcindu-se, din radiator, apa răcita ajunge din nou în cămaşa de apă a motorului şi în felul acesta circuitul se repetă în mod neîntrerupt în tot timpul funcţionarii motorului. Circulatia apei se poate realiza cu ajutorul unei pompe. Pentru încălzirea rapidă a motorului după pornire, instalaţia este prevăzută cu un termostat ce dirijează circulaţia lichidului de răcire spre radiator sau direct înapoi în motor în funcţie de temperatura lichidului : dacă lichidul este rece va circula spre motor, iar dacă este cald va fi dirijat spre radiator
85
Figura 7.2 : instalaţia de răcire cu lichid 1- motor; 2- pompa de apă 3- ventilator; 4- radiator; 5- buşon prevăzut cu supspă dublă; 6- termostat; 7rezervor de compensare Părţile componente ale instalaţiei de răcire. Instalaţia de răcire cu lichid a motorului cuprinde în principal: -radiatorul -pompa de apă -termostatul -ventilatorul -vasul de expansiune -racordurile de cauciuc Radiatorul se compune din două rezervoare, unul superior şi altul inferior, confecţionate din tabla de alamă sau oţel. Legătura între ele se realizează prin mai multe ţevi subţiri, prevăzute cu aripioare. Rezervorul inferior al radiatorului este prevăzut cu o ţeava de ieşire a apei reci , cu un robinet de golire şi cu suporturile de fixare a radiatorului. Radiatorul se fixează în afara motorului, pentru a fi expus total curentului de aer, în vederea răcirii în ce!e mai bune condiţii. Pentru asigurarea debitului de aer necesar răcirii motorului, în special când funcţioneaza la sarcină mare şi viteză mică, instalaţia de răcire este prevăzută cu un ventilator, care se găseşte montat pe axul pompei de răcire în dreptul radiatorului. Ventilatorul este antrenat, de obicei, printr-o curea către arborele cotit sau prin intermediul unui motor electric controlat de contact sau de calculatorul de bord.
86
Figura 7.3 Radiatorul 1- rezervor superior; 2- gura de umplere; 3- busonul radiatorului; 4- rezervorul inferior Pompa de apa asigură circulaţia forţată a lichidului în instalaţia de răcire. La automobile sunt folosite pompe de răcire centrifuge. Elementele componente ale unei astfel de pompe sunt: -corpul pompei 1 -rotorul cu palete 4, montat rigid pe axul pompei -piesele de etanşare. Corpul pompei este montat pe blocul motor şi comunică cu rezervorul inferior al radiatorului şi cu partea inferioară a cămăşii de răcire. În timpul funcţionării motorului, rotorul este pus în mişcare, antrenând prin paletele sale apa din pompa. În felul acesta, lichidul de răcire vine în contact cu pereţii cilindrilor şi ai camerelor de ardere, după care trece în bazinul superior al radiatorului. Locul apei refulate de pompă este luat de apa care pătrunde prin conducta de aspiraţie ce este în legătura cu bazinul inferior al radiatorului.In modul acesta, pompa asigura o circulatie neintrerupta a apei in instatatia de racire a motorului.
Figura 7.4 : pompa de apa 1- corpul pompei; 2- ansamblul rotor si ax; 3- bucsa pompei4- rotorul cu palete; 5- roata cu curea a pompei; 6piulita garniturii; 7- garnitura; 8- ventilator
87
Termostatul este o supapă dublă, care dirijează automat circulaţia apei în instalaţia de răcire, în funcţie de temperatură, reglând şi menţinând temperatura apei în instalaţia de răcire, în limite normale (80…100°C) asigurând funcţionarea optimă a motorului. Termostatul este compus dintr-un burduf (capsulă) solidar printr-o tijă cu o supapă ce poate obtura două orificii şi anume: -orificiul de acces spre radiator -orificiul de acces spre pompă. În interiorul burdufului se află un lichid volatil, ceară sau alt material ce se dilată uşor. Supapa este acţionată de presiunea rezultată din vaporizarea lichidului volatil sau prin dilatarea materialului din burduf, care se obţine la temperatura de regim pentru care a fost reglat termostatul (80 ... 100°C). În stare de repaus şi la temperaturi ale apei sub valoarea celei de regim, supapa închide orificiul de acces spre radiator şi îl deschide pe cel de acces spre pompa. În felul acesta, apa circulă de la motor la pompa şi invers (circuital mic), realizându-se încălzirea rapidă a apei până la temperatura de regim stabilită. Pentru menţinerea acestei temperaturi, supapa este acţionată în aşa fel încât ambele orificii sunt parţial deschise, apa circulând o parte spre radiator şi o parte spre pompă. Dacă se depăşeşte temperatura de regim, supapa deschide orificiul de acces spre radiator şi închide orificiul de acces spre pompă. Ca urmare, apa circulă de la motor la radiator, unde cedează o parte din temperatura acumulată, trece în continuare prin pompa la motor (circuital mare) până când se ajunge iarăşi la temperatura optimă. Blocarea termostatului în poziţia închis determină supraîncălzirea motorului deoarece lichidul de răcire nu parcurge ambele circuite (circuitul mare şi circuitul mic) fapt ce poate duce la arderea garniturii de chiulasă. Blocarea termostatului în pozitia deschis nu permite motorului să ajungă la temperatura de regim 90….95°C, fapt ce duce la consum mărit de combustibil deci o conducere neecologică a automobilului.
Figura 7.5 : Termostatul 1- racord de acces spre pompă; 2- termostat; 3- racord de acces spre radiator
7.2 Întreţinerea instalaţiei de răcire Principalelel operaţii de întreţinere ce trebuie efectuate la instalaţia de răcire sunt: verificarea întinderii curelei ventilatorului: 2500 km Dacia; 5000 km DAC; reglarea curelei ventilatorului: 10000 km; verificarea jocului axului pompei şi ventilatorului: 10000 km; verificarea etanşeitatii instalaţiei de răcire: zilnic; verificarea nivelului lichidului de răcire în rezervorul de compensare: 5000 km;
88
-
înlocuirea lichidului de răcire: 30000 km Dacia; anual DAC; înlocuirea termostatului: 60000 km DAC; spălarea cu jet de apă a radiatorului: 20000 km Dacia; 10000 km DAC; ungerea articulaţiilor jaluzelelor radiatorului: 5000 km DAC; ungerea pompei de apa: 5000 km. spălarea băii de ulei : 60000 km curăţirea de depuneri de piatră : 60000km.
7.3 Defectele în exploatare ale instalaţiei de răcire Pompa de apă poate prezenta următoarele defecte: rupturi ale umărului pentru inelul opritor al rulmentului de le corpul pompei fisuri şi crăpături ale corpului pompei uzura locaşului pentru rulmenţi de la corpul pompei încovoierea axului pompei uzura în diametru a axului pompei uzura canalului de pană al axului deteriorarea filetului axului fisuri sau rupturi pe paletele rotorului uzura locaşului rotorului pentru axul pompei uzura supafeţei frontale a rotorului Radiatorul poate prezenta următoarele defecte : spargerea bazinelor- inferior sau superior avarierea ţevilor de răcire şi de control Ventilatorul poate prezenta următoarele defecte : deformarea paletelor slăbirea paletelor în locurile de sudură uzura găurilor pentru şuruburile de fixare a ventilatorului Supraîcălzirea are drept cauze: pierderi de apă în interiorul sau exteriorul motorului slăbirea sau ruperea curelei de ventilator termostat defect funcţionarea necorespunzătoare a pompei de apă sau ventilatorului înfundarea sau spargerea radiatorului depuneri de piatră Încălzirea insuficientă a motorului este cauzată de blocarea supapei termostatului în poziţia deschis, când apa trece spre radiator, nepermiţând încălzirea rapidă a motorului.
7.4 Repararea instalaţiei de răcire Succesiunea operaţiilor de reparare a radiatoarelor este următoarea : spălarea exterioară şi suflarea cu aer comprimat fierberea în soluţie special preparată pentru îndepărtarea pietrei şi a murdăriei controlul etaşeităţii cu ajutorul aerului comprimat cese introduce în radiator care în prealabil a fost cufundat într-un bazin cu apă demontarea bazinelor de miez şi controlul secţiunii interioare a fiecărei ţevi curăţirea şi repararea bazinelor
89
lipirea miezului în punctele în care s-au găsit scurgeriţi înlocuirea sau astuparea ţevilor ce nu pot fi reparate asamblarea radiatorului încercarea la presiune de 0,5 at pentru verificarea etanşeităţii. Umărul pentru inelul opritor al rulmentului se repară prin încărcare cu sudură oxiacetilenică şi strunjire la cota nominală, fisurile şi crăpăturile se sudează oxiacetilenic la cald, locaşul pentru rulment se alezează la o cotă majorată, inelul exterior al rulmentului urmând să fie încărcat prin cromare dură. Axul încovoiat se repară prin îndreptare la rece, uzura în diametru se recondiţionează prin rectificare rotundă, canalul uzat se lărgeşte prin frezare sau se frezează unul nou la 180°, iar filetul uzat se recalibrează ci filiera. Paletele rotorului fisurate sau cu rupturi se încarcă cu sudură, locaşul uzat se bucşează, iar suprafaţa frontală se rectifică plan. Paletele ventilatorului se îndreaptă cu ajutorul unui ciocan sau cu ajutorul unui dispozitiv pentru îndreptat palete, paletele slăbite se sudează în puncte, iar găurile pentru şuruburile de fixare se încarcă cu sudură şi apoi se execută găuri la cota nominală.
8. Instalaţia de ungere Motoarele cu ardere internă, au un mare numar de articulaţii, cilindri, cuzineţi, bolţuri, arbori cu came, tije, supape etc., care nu se pot menţine în bună stare de funcţionare fără ungere permanentă şi sigură. Funcţionarea organelor în mişcare este foarte mult influenţată de natura şi calitatea lubrifiantului utilizat, care trebuie să adere bine la cele doua suprafeţe în mişcare,deoarece reducerea uzurii motorului se obţine prin creearea unui film de lubrifiant rezistent şi continuu între suprafeţele pieselor aflate în mişcare.
8.1 Uleiuri (lubrifianti). Rol. Proprietati. Funcţionarea organelor în mişcare este foarte mult influenţată de natura şi calitatea uleiului utilizat, care trebuie saă adere bine la cele doua suprafeţe în mişcare, iar pelicula (filmul) de ulei să fie continuă şi să nu se întrerupă din cauza presiunii exercitate de greutatea pieselor. De aceea, la alegerea uleiului trebuie să se ţină seama de proprietăţile lor fizico-chimice, pentru ca, în funcţie de acestea, să se utilizeze la fiecare loc de ungere uleiul cel mai bun. Este foarte important să se ţină cont de tipul de ulei recomandat de uzina constructoare iar ţnlocuirea uleiului şi a filtrului de ulei să se facă în concordanţă cu recomandările constructorului precum şi recomandările producătorului uleiului. Principalele proprietati ale uleiurilor: -Viscozitatea reprezinta rezistenţa opusă de fluid (frecarea) ce apare la deplasarea în sens opus a două straturi lubrifiante vecine din filmul de ungere, datorită acestei proprietăţi lubrifiantul poate să umple spaţiul dintre suprafeţele în mişcare, separându-le complet. -Indicele de viscozitate indică variaţia viscozităţii în raport cu temperatura şi depinde de natura uleiului şi de procedeul de rafinare prin care a fost obţinut uleiul. Trebuie ţinut seama, că o dată cu creşterea temperaturii, uleiul se subţiază, viscozitatea scade şi filmul de lubrifiant se poate rupe, provocând contactul metal pe metal şi deci uzura. -Densitatea uleiului reprezintă masa unităţii de volum. -Onctuozitatea reprezintă proprietatea uleiurilor de a adera la suprafeţele pieselor aflate în contact. -Punctul de inflamabilitate reprezintă temperatura minimă la care se formează la suprafaţa uleiului atâţia vapori inflamabili încât, la apropierea unei flăcări, aceştia se aprind. -Punctul de ardere este temperatura la care arde uleiul, în continuare după aprindere, şi este cu 40 ... 50°C mai ridicat decât punctul de inflamabilitate. -Punctul de autoaprindere reprezintă temperatura la care uleiul se aprinde singur, fără existenţa unei flăcări, şi depinde de condiţiile de lucru şi de posibilitatea formării unui amestec de ulei cu aer sau cu combustibil. -Punctul de congelare reprezintă temperatura cea mai ridicată la care un ulei lubrifiant înceteaza, practic, să mai curgă.
90
-Impurităţile solide reprezintă totalitatea corpurilor străine insolubile din uleiuri; fiecărui ulei îi corespunde o anumita cifră de impurităţi, de exemplu, uleiurile de motor au cifra 0% (respectiv nu cuprind impurităti), iar uleiurile de transmisii auto au cifra de impurităţi 0,015%. -Conţinutul de cenuşă permite aprecierea gradului de impurificare a uleiului. În uleiuriie proaspete cenuşa (adică reziduul mineral rezultat din arderea uleiului) nu trebuie să depăşească 0,02%. -Conţinutul de apă în ulei trebuie să fie cât mai mic, deoarece apa micşorează capacitatea de lubrifiere a uleiului şi produce coroziunea suprafeţelor metalice. -Tendinţa de cocsificare indică tendinţa de a se forma reziduuri de cocs şi de cocsificare în camera de ardere sau la supapele unui motor sau cilindru. -Conţinutul de carburant se determină la uleiurile de motoare, care, din diferite cauze, se diluează în timpul exploatării cu carburant şi nu mai corespund ca lubrifianţi.
8.2 Părţile componente şi funcţionarea instalaţiei de ungere
1- baia de ulei; 2- sorb; 3- pompa de ulei; 4- supapa de suprapresiune ; 5- filtru de ulei ; 6- supapa filtrului ; 7- arbore cotit ; 8- manetonul arborelui cotit ; 9- biela ; 10- arbore cu came ; 11- pinionul arborelui cu came; 12- antrenorul distribuitorului; 13- axul culbutorilor; 14- culbutor; 15- tija împingătoare; 16- tachet; 17- blocul cilindrilor; 18- chiulasa;
Figura 8.1: Schema sistemului de ungere Părţile componente şi funcţionarea instalatiei de ungere Instalaţia de ungere a motorului reprezintă ansamblul pieselor şi circuitelor aferente care servesc la ungerea pieselor în mişcare, precum şi asigurarea circulaţiei şi filtrării uleiului şi răcirii motorului. Procedee de ungere: -ungere sub presiune –uleiul este debitat prin conducte şi canale de o pompa de ungere, sub presiune -ungere prin barbotare (stropire) – uleiul este adus spre lagăre prin împroşcare de către arborele cotit care în mişcarea lui de rotaţie barboteaza în uleiul aflat în carterul inferior.
91
-ungere mixtă – ungerea mixtă presupune ungerea unor suprafeţe în frecare prin presiune, iar a altora prin stropire -ungere prin amestec –prin adaos de ulei în benzină. Pompa de ulei efectuează circulaţia sub presiune a uleiului prin instalaţia de ungere, asigurând în acest fel ungerea tuturor pieselor. Se cunosc următoarele tipuri de pompe: -cu pinioane (roţi dinţate) -cu excentric -cu piston În prezent, tipul cel mai răspândit de pompa de ulei este cel cu pinioane. Pompa de ulei cu pinioane se compune, în principal, din: -corpul pompei 5 -axul de antrenare 4 -capacul pompei 7 -pinioanele pompei 6. Cele doua pinioane 6 sunt montate cu un joc foarte mic între dantură şi pereţii corpului pompei. Roata dinţată conducătoare este montată fix pe axul pompei, iar roata dinţata condusă se roteşte liber pe un ax. Antrenarea pompei se face de către angrenajul elicoidal de pe arborele cu came, care cupleaza pinionul 3, montat rigid pe arborele pompei. În timpul acţionării pinioanelor, uleiul este antrenat în spaţiile dintre dinţii acestora. Pompa se fixează în interiorul carterului cu partea inferioara scufundata în ulei sau prinsă în şuruburi înspre exterior pe peretele lateral al carterului deasupra nivelului uleiului din baie situaţie în care absorţia uleiului se face cu sorb plutitor. 1- garnitură; 2- ştift; 3- pinionul axului de antrenare; 4- axul de antrenare; 5- corpul pompei; 6- pinioanele pompei; 7- capacul pompei; 8, 9, 10, 11, 12- supape de suprapresiune;
Figura 8.2 : Pompa de ulei cu pinioane
13- şurub; 14- garnitura; 15- ştift; 16- şurub;
Supapa de suprapresiune este reglată în aşa fel încât presiunea uleiului să se menţină în limitele 2 până la 4 daN/cm2. Când presiunea uleiului depăşeşte limita maximă, forţa exercitată de arc asupra bilei este învinsă şi aceasta deschide canalul de întoarcere a uleiului în baie. Filtrele de ulei servesc la reţinerea impurităţilor solide şi pe cât posibil înlăturarea produselor de oxidare, a apei şi a combustibilului. După mărimea impurităţilor reţinute pot fi: -filtre brute -filtre fine După procedeul de filtrare acestea pot fi: -filtre statice
92
-filtre dinamice Filtrul de ulei se montează în circuitul de ungere, astfel încât uleiul debitat de pompa să treacă prin el. 1- bucşa cu filet; 2- orificiu de intrare a uleiului; 3- carcasa interioară; 4- element filtrant; 5- ţeava cu găuri; 6- carcasa interioară; Figura 8.3 : Filtru de ulei Filtrele cu elemente de hârtie au căpătat o largă răspândire, deoarece asigură o filtrare extrem de fină a uleiului. Elementul filtrant se confecţionează din hârtie micronică. După o perioadă de funcţionare, elementele de filtrare îmbâcsite se înlocuiesc. În caz de blocare a filtrului, supapa de refulare 3 permite uleiului să treacă (fără ca acesta să mai fie filtrat). În cazul funcţionării normale, întreaga cantitate de ulei străbate elementul filtrant 10, care are rolul de a reţine toate impurităţile. Indicatorul de nivel (joja) este o tijă care indica nivelul uleiului în baie. Tija are două semne: un semn care indică nivelul maxim şi unul care indica nivelul minim al uleiului în baia de ulei. Se recomandă ca nivelul uleiului să fie ţntre cele doua repere (MIN-MAX). Nivelul uleiului din baie se verifică frecvent astfel încât să se prevină unele uzuri premature datorate unor defecţiuni: -un nivel mic se poate datora unor pierderi de ulei sau consumului exagerat de ulei de către motor. -un nivel mare al uleiului poate să se datoreze pătrunderii apei în baia de ulei (caz în care se formează o emulsie de culoare gălbuie vizibilă pe joja), sau pătrunderii combustibilului. Dacă în cazul consumului de ulei după completarea până la semn a uleiului se mai poate merge cu autovehiculul, în cel de al doilea caz deplasarea până la un atelier se va face remorcat cu motorul oprit.
8.3 Întreţinerea instalaţiei de ungere Principalele operaţii de întreţinere ce trebuie executate sunt : zilnic: verificarea nivelului uleiului şi completarea uleiului consumat din carter, verificarea funcţionării manometrului de ulei (manocontactului); 15000 km: verificarea presiunii uleiului din rampa principală; 5000 km: înlocuirea uleiului din carterul motorului; 5000 km: înlocuirea elementului filtrant din hârtie la Roman şi înlocuirea filtrului de ulei la 15000 km la Dacie; 10000 km: înlocuirea manşetei de hârtie din filtrul centrifugal şi curătirea carcasei filtrului, la Roman; zilnic: strângerea baii de ulei, capacelor culbutorilor, filtrelor de ulei. ungerea lagărelor instalaţiilor anexe prevăzute cu sisteme de ungere indepente ( rulmenţii pompei de apă, ventilatorului, lagărele alternatoruluişi demarorului, etc ). o dată pe an curăţirea radiatorului de ulei 5000 km curăţirea buşonului magnetic de la baia de ulei
93
8.4 Defectele în exploatare ale instalaţiei de ungere Pompa de ulei poate prezenta următoarele defecte : - fisurile flanşei de prindere de la corpul pompei - uzura găurilor de centrare dincorpul pompei - deformarea suprafeţelor de îmbinare ale capacului anterior sau capacului posterior cu corpul - uzura suprafeţei interioare a bucşei din capacul anterior sau capacul posterior - uzura sertarului pentru supapa de suprapresiune - deteriorarea filetelor - uzura canalului de pană de la pinionul conducător - uzura în diametru a axului pinionului conducător - uzura pinionului conducător în lăţime Baia de ulei poate prezenta următoarele defecte : - fisurarea sau crăpărarea băii de ulei - deteriorarea suprafeţei de asamblare băii de ulei cu blocul motor Filtrul de ulei poate prezenta următoarele defecte : - fisurarea carcasei filtrului de ulei - deformarea suprafeţei de asamblare dintre carcasa filtrului şi placa suport - îmbâcsirea filtrului de sită sau a celui de hârtie - uzura supapei de scurtcircuitare a flitrului - piederea caracteristicilor elastice al arcurilor supapelor Scăderea nivelului de ulei din baie, sub nivelul minim, este cauzată de lipsa de etanşeitate a îmbinărilor de la baie, filtre, buşoane, de slăbirea buşonului de golire, necompletarea la timp a uleiului consumat, spărgerea băii de ulei, depăşirea vitezei normale a automobilului. Micşorarea presiunii de ungere, poate fi urmare a diluării uleiului cu apă sau combustibil, modificării calităţii uleiului, dereglarea sau netanşeitatea supapei de suprapresiune, scăderea nivelului de ulei sub nivelul minim, defectarea pompei de ulei. Diluarea uleiului din baie cu apă formează o emulsie care înrăutăţeşte ungerea. Este cauzată de arderea garniturii de chiulasă, de deteriorarea inelelor de etanşare de la cilindrii motorului, de spargerea ţevilor de la răcitorul de ulei. Diluarea uleiului cu combustibil se poate produce ca urmare a perforării diafragmei pompei de combustibil, pornirii repetate a motorului la rece, amestecului carburant un bogat, funcţionării motorului la regim termic inferior celui normal.
8.5 Repararea instalaţiei de ungere Flanşa de prindere a corpului pompei fisurată se recondiţionează prin sudare oxiacetilenică dacă un leagă între ele două găuri, găurile de centrare se încarcă cu sudură , se găuresc şi apoi se alezează la cota nominală. La capacele anterior respectiv posterior , deformarea suprafeţei de îmbinare cu corpul se recondiţionează prin frezare,iar uzura suprafeţei interioare a bucşei se recondiţionează prin înlocuirea bucşelor cu altele noi . La capacul posterior uzura locaşului pentru sertarul supapei se recondiţionează prin alezarea locaşului la treapta de reparaţie, filetul deteriorat se recondiţionează prin recalibrare sau prin încărcarea cusudură a găurilor şi refiletare la cota nominală, iar uzura locaşului petra bucşă se recondiţionează prin alezarea locaşului la cota nominală. La pinionul conducător, deteriorarea filetului se recondiţionează prin recalibrare cu filiera dacă un sunt afectate mai mult de două spire, uzura canalului de pană se recondiţionează prin lărgirea prin frezare a canalului şi uitlizarea unei pene majorate sau prin încărcarea canalului cu sudură electrică şi frezarea unui nou canal la cota nominală iar uzura în diametru a axului se recondiţionează prin cromare dură urmată de rectificare la cota nominală.
94
La baia de ulei fisurile sau crăpăturile se recondiţionează prin sudură oxiacetilenică urmată de ajustare la nivelul materialului de bază, filetul deteriorat se repară găurire la cota de reparaţie urmată de reiletare la cotă majorată sau prin încărcare cu sudură oxiacetilenică, ajustare la nivelul materialului de bază urmată de găurire şi refiletare la cota nominală, deformarea suprafeţei de etanşare cu blocul motor se repară prin îndreptare, iar deteriorarea suprafeţelor de etanşare pentru buşoane se recondiţionează prin lamarea suprafeţei până la dispariţia rizurilor sau zgârieturilor. La filtrele de ulei, fisurile carcasei se recondiţionează prin sudare oxiacetilenică şi polizare la nivelul materialului de bază, deformarea suprafeţei de asamblare a carcasei cu placa suport se recondiţionează prin îndreptare, îmbâcsirea filtrului de sită se repară prin suflare cu aer comprimat, îmbâcsirea filtrului de hârtie se recondiţioneazî prin înlocuire, iar piederea caracteristicilor elastice ale arcurilor supapelor se repară prin înlocuirea arcurilor.
9. Instalaţia de aprindere 9.1 Destinaţia şi părţile componente Instalaţia de aprindere a automobilului serveşte la producerea, într-un anumit moment, a scânteii electrice necesare aprinderii amestecului carburant din cilindrii motorului. La motoarele cu carburator, dupa aspiraţia şi comprimarea amestecului carburant în cilindru, amestecul carburant este aprins de către o scânteie electrica produsă de bujie. Pentru producerea scânteii între electrozii bujiei un este suficientă o tensiune de 6 sau 12 V ,respectiv tensiunea pe care o are bateria de acumulatori. Scânteia un se poate produce decât dacă bujia este alimentata cu tensiunea de 15 000 ... 20 000 V. Pentru a se produce o tensiune atât de mare, este nevoie de un ansamblu de piese care, lucrând împreună, să transforme curentul electric de joasa tensiune în curent electric de înaltă tensiune. Acest lucru se poate realiza cu ajutorul unui transformator de tensiune denumit ,,bobina de inducţie”. Bobina de inducţie este un transformator de curent, care transformă curentul de joasă tensiune de 6 sau 12 V în curent de înaltă tensiune, de 15000. .. 20000 V. Bobina de inducţie este constituită dintr-o înfăşurare primara 3, formată din 200 . . . 300 de spire din sârmă de cupru, izolata, de circa 1 mm grosime, înfăşurate pe un miez de fier moale 1, şi o înfăşurare secundara 2 care are 15 000 … 20 000 de spire şi este făcută dintr-o sârma de cupru izolata foarte subţire (0,1 mm grosime). Aceste înfăşurări sunt protejate de un înveliş de tablă 4, în interiorul căruia se află fixat, printr-o masa izolantă, capacul de protecţie 5, făcut dintr-un material izolant (bachelită). Capetele înfăşurării primare sunt legate la cele doua borne 6 si 7, fixate în capac. Înfăşurarea secundară are unul dintre capete legat la un capăt al înfăşurării primare, iar celalalt capăt este legat la borna fişei centrale 8 a capacului izolant al bobinei de inducţie. Funcţionarea bobinei de inducţie se bazează pe fenomenul inducţiei electromagnetice potrivit căruia, prin întreruperea curentului de joasă tensiune din înfăşurarea primară, ia naştere în înfăşurarea secundară un curent de înaltă tensiune. Acest fenomen se explica prin variaţia câmpului magnetic, creat de înfăşurarea primară, care scade de la valoarea de regim, la zero şi ale cărei linii de câmp magnetic (de forţă) întretaie spirele înfăşurării secundare. Figura 9.1 : bobina de inductie 1- miez de fier; 2- înfăşurarea secundară; 3- înfăşurarea primară;
95
4- carcasa exterioară; 5- carcasa interioară; 6, 7- borne laterale; 8- borna centrală Ruptor-distribuitorul se compune din: -ruptorul propriu-zis care întrerupe curentul primar, -distribuitorul înaltei tensiuni către bujii -condensatorul -regulatoarele de avans. Ruptorul. Momentul exact al producerii scânteii electrice de către bobina de inducţie este determinat de momentul întreruperii curentului în circuitul primar al bobinei. Această întrerupere este produsă de către ruptor. Ruptorul 18 este format din două contacte: unul mobil 19 şi unul fix 20. Contactul fix este legat la masă, iar contactul mobil este izolat de masa maşinii. În momentul în care contactul mobil se departează de contactul fix, curentul se întrerupe şi apare tensiunea înaltă în înfăşurarea secundară a bobinei de inductie. Contactul mobil este ridicat de pe contactul fix de către cama ruptorului 5, care este fixată pe axul distribuitorului şi are un număr de proeminenţe, egal cu numărul cilindrilor. Contactul mobil este fixat pe o mică pârghie ce oscilează în jurul unui ax şi întrerupe circuitul atunci când o proeminenţă vine în dreptul său şi roteşte această pârghie desfăcând contactele. Readucerea în poziţie iniţială a contactului mobil pentru restabilirea circuitului primar se face cu ajutorul unei lamele arc, care este montată în spatele contactului mobil. Distribuitorul are rolul de a distribui curentul de înaltă tensiune la bujii, în conformitate cu ordinea de aprindere a amestecului carburant în cilindrii motorului. Distribuţia curentului de înaltă tensiune la bujii se realizează astfel: curentul de înaltă tensiune ajunge de la bobina de inducţie prin intermediul unui conductor, la borna centrală a distribuitorului; contactul între borna centrală şi rotor se face prin intermediul periei de cărbune 16, care este menţinută în contact cu lama metalică a ruptorului de un arc 15. În timpul rotaţiei rotorului 17, lama va trece la o distanţă de 0,2 mm de bornele laterale. Mişcarea de rotaţie a rotorului rezultă din antrenarea acestuia de către axul distribuitorului 1. Deci transmiterea curentului de înaltă tensiune de la lama rotorului la bornele laterale (ploturi) din capac nu se face prin contact, ci prin scântei. În continuare, transmiterea curentului de înaltă tensiune de la bornele laterale la bujii se face prin intermediul unor fişe. Figura 9.2 : ruptor-distribuitorul 1…..8- regulator de avans centrifugal; 9…..11- borna izolata; 12- condensator; 13- bucsa; 14- capacul distribuitorului; 15- arc; 16- carbune; 17- rotor (lulea); 18- ruptor; 19- contact mobil; 20- contact fix; 21- conducta de legatura cu borna izolata; 22- regulator de avans cu depresiune; 23…..28- corpul ruptorului-distribuitor; 29- ax de antrenare;
96
Condensatorul ruptorului. La deschiderea contactelor ruptorului apare intre acestea o scanteie. Aceasta scinteie se produce din cauza bobinei de inductie, care se opune întreruperii bruşte a curentului. Rolul condensatorului este de a înmagazina energia electrică provocată de inducţia proprie a înfăşurării primare. Condensatorul electric 12 este format din două placute metalice foarte subţiri (câteva sutimi de milimetru grosime), izolate între ele cu o foiţă de hârtie parafinată. Cele două plăcuţe metalice se numesc armăturile condensatorului. Ele sunt strânse sul şi introduse într-o capsulă metalică. O armatură este legată la carcasa metalică a condensatorului (care se fixează la masă ca şi contactul fix al ruptorului), iar cealalta armătură este legată la un conductor ce iese prin capacul izolator al condensatorului, aceasta se leagă la contactul mobil al ruptorului. Regulatoarele de avans. În timpul funcţionării motorului, avansul la aprindere se regleaza automat în funcţie de turaţie şi sarcină cu ajutorul regulatorului de avans centrifugal şi a celui prin depresiune (vacuumatic). În afara acestor regulatoare de avans automate, ruptorul-distribuitor este prevăzut şi cu un dispozitiv de reglare manuala a avansului, numit regulator de avans octanic sau corector de cifra octanică. Regulatorul de avans centrifugal 1...8, modifică automat avansul la aprindere, în funcţie de turaţia arborelui cotit. Regulatorul de avans prin depresiune (vacuumatic) este comandat de depresiunea care există în conducta de aspiraţie a motorului. Depresiunea provoacă mişcarea unei membrane, care printr-o tijă deplasează la stânga sau la dreapta, placa pe care este aşezat ruptorul. Regulatorul de avans octanic stabileşte avansul la aprindere în funcţie de cifra octanică a combustibilului. Bujia serveşte la producerea scânteilor electrice, necesare aprinderii amestecului carburant. Scânteia se produce între electrozii bujiei, aceasta fiind înşurubată în chiulasa motorului, într-un orificiu filetat ce pătrunde în camera de ardere a motorului. Bujia este formată dintr-un corp metalic 1, prevăzut cu o porţiune filetată şi un cap hexagonal pentru acţionare cu cheia. Pe corpul metalic este fixat unul dintre electrozii bujiei. Acest electrod lateral 2 face contact cu masa prin intermediul corpului metalic al bujiei ce se înşurubează în chiulasa motorului. Al doilea contact al bujiei, electrodul central 3, este fixat într-un izolator 4, prins la rândul său în corpul metalic. Electrodul central are la capătul exterior borna de care se leagă fişa ce aduce curentul de înaltă tensiune. Pentru asigurarea etanşeităţii camerei de compresie, între corpul bujiei şi chiulasa se aşează o garnitura metalo-plastică 5. Distanţa între electrozii bujiei este de 0,5... ... 0,7 mm. Curentul adus prin fişe trece de la electrodul central la electrodul lateral sub formă de scânteie şi de aici ajunge prin corpul bujiei la masă. Fiind vorba de curent de înaltă tensiune, izolatorul bujiei care este făcut din porţelan trebuie să fie în bună stare, fără crăpături sau fisuri, şi curat, altminteri curentul trece direct la masă fără să mai producă scânteia între electrozi. Caracteristicile principale ale unei bujii sunt: -diametrul şi lungimea părţii filetate ce se înşurubează în chiulasa motorului; -felul filetului; -valoarea termică a bujiei. Figura 9.3 : bujia 1- corp 2- electrod lateral; 3- electrod central; 4- izolator; 5- garnitură metalică; Diametrul părţii filetate poate fi de 10 ... 12 mm sau 14…18 mm. Lungimea părţii filetate este variabilă şi depinde de grosimea chiulasei în care se înşurubează bujia. Valoarea termică a unei bujii reprezintă o cifră de comparaţie, care arată comportarea bujiei faţă de solicitarea termică. Din punct de vedere al valorii termice, bujiile pot fi calde sau reci. La motoarele cu turaţie mare şi raport de compresie ridicat, se folosesc bujii reci, iar la motoarele cu turaţie mică şi raport de compresie scăzut, se folosesc bujii calde.
97
Bujiile calde au partea interioara a izolatorului mai lungă, iar bujiile reci au izolatorul mai scurt la partea interioara., din aceasta cauză căldura se evacuează mai încet la bujiile calde şi mai repede la bujiile reci. Dacă bujia este bine aleasă din punct de vedere al valorii termice, atunci la mersul îndelungat al motorului, în condiţii normale, temperatura interioara a bujiei trebuie să fie de 500 ... 600°C. În acest caz, dacă şi amestecul carburant este normal, când se demontează şi se examinează bujia, ea trebuie să fie curată, cu izolatorul uşor colorat în castaniu. Când amestecul carburant este prea bogat, bujia va fi afumată, din cauza arderii incomplete a benzinei, carbonul nears depunându-se ca o funingine pe bujie. Dacă bujia este prea caldă, atunci electrodul central se încălzeşte exagerat, până la alb, putându-se chiar topi. Dacă în acest caz se opreşte motorul, acesta continuă să funcţioneze câtva timp din cauza aprinderilor ce au loc la aceste puncte foarte calde ale bujiei. Dacă bujia este prea rece, temperatura ei fiind prea mică, uleiul se depune cu. Timpul pe ea, nu poate fi ars, ci numai carbonizat şi astfel, bujia este scoasa din funcţiune din cauza cocsării sale, (se zice că bujia este ancrasată). Ancrasarea se poate produce şi în cazul în care bujia este bine aleasă, dar motorul este uzat şi consumă ulei. Valoarea termică a bujiilor se notează prin numere începând de la 10 (la bujiile cele mai calde) şi până la 450 (la bujiile cele mai reci). Acest număr reprezintă intervalul de timp, măsurat în secunde de la pornirea motorului rece, până la atingerea temperaturii de autoaprindereîn camera de ardere. Elementele componente ale instalaţie de aprindere precum şi modul de realizare a conexiunilor este prezentat în figura alăturată:
Figura 9.4 : instalaţia de aprindere
9.2 Instalaţia de aprindere electronică Calculatorul de injecţie gestioneaza şi sistemul de aprindere. Parametrii luati în considerare, sunt aceeaşi ca la un sistem clasic adică turaţia şi sarcina motorului (avansul centrifugal şi vacuumatic). Gestiunea electronică permite integrarea parametrilor ca temperatura motorului, detectarea detonaţiilor ca şi funcţii de diagnostic ale bobinelor pentru ca ele sunt comandate direct de calculator. Dacă exista o singura bobină, aprinderea este de tip distribuit. Dacă exista mai multe bobine, aprinderea este statică şi va fi necesar 1 semnal de comandă pentru maxim 2 cilindrii. Calculatorul comanda o bobină. Modulele de putere sunt integrate în calculator şi pun direct la masă bobina.
Bobina pentru doi cilindrii.
98
O bobina şi un etaj de ieşire sunt afectate la fiecare 2 cilindrii. Fiecare din extremităţile înfăşurării secundare este legata la o bujie a unui cilindru diferit. Comanda se efectuează pe timpul de compresie al unui cilindru şi pe timpul de evacuare al celuilalt. Astfel avem scânteie simultană în doi cilindrii diferiţi. Sistemul nu necesită sincronizarea cu 99ervomec cu came. Bobina pentru fiecare cilindru ( bobina creion ).
O bobina şi un etaj de ieşire comandate de calculator în funcţie de ordinea de aprindere sunt distribuite fiecărui cilindru. Deoarece calculatorul este cel care gestioneaza în mod direct încărcarea bobinei, acesta poate face şi un diagnostic al circuitului de aprindere primar. Acest diagnostic un este posibil când calculatorul comandă un etaj de putere. Caracteristica tensiunii înalte. Trasarea curbelor cu aljutorul CLIP-ului permite vizualizarea anumitor parametrii cum ar fi durata scânteii sau tensiunea de ionizare şi plecând de la aceste valori se poate stabili un diagnostic. Semnalul circuitului secundar.
99
Interpretarea semnalului de aprindere. Tensiunea de amorsare ( tensiunea de ionizare) : Tensiunea medie pentru o aprindere distribuită este între 5 KV şi 20 KV.Ea variază foarte mult în jurul valorii sale medii, iar dispersia între cilindrii poate fi destul de importantă ( 25% ). Ea scade de o manieră mai mult sau mai putin importantă în zona a 4000 rot/min. Factor Tensiunea de ionizare Creşte
Îmbogăţirea Distanta între electrozi Factori care influentează durata scânteii : Factor
Creşte Durata scânteii
Presiune
scade scade
Distanţa între electrozi
Îmbogăţire scade Pierderea scânteii : În cazul unei funcţionări normale, imediat după amorsarea arcului electric ca urmare a creşterii presiunii în cilindru în urma arderii amestecului scânteia nu mai poate fi mentinută. Nevoile de tensiune înaltă pentru a menţine arcul electric cresc, şi, 100ervomec, putem asimila bujia cu o rezistenţă de valoare negativă. Anumiti factori care contribuie la pierderea scânteii: Amestec aer / benzina bogat. Consum de ulei. Controale : Rezistenta, izolarea. - Linia de comanda. Disp. De diagnostic - Alimentarea. Osciloscop - Rezistenta circuitului primar al bobinei. - Rezistenta circuitului secundar al bobinei. Alimentarea MPA.
100
Detectarea de impulsuri pe semnalul de comanda, Defect pe liania de comanda MPA sau a bobonelor. Test de aprindere , Vizualizarea diferitelor semnale cu ajutorul curbelor. Cu ocazia unui diagnostic asupra prinderii, componete ca: ð bujiile, ð fişele de înaltă tensiune, ð sistemul de distribuţie, sunt cel mai des vinovate pentru funcţionarea defectuoasă a sistemului..
9.3 Întreţinerea în exploatare a instalaţiei de aprindere Principalele operaţii de întreţinere ce trebuie executate la instalaţia de aprindere sunt curăţirea bujiei prin sablare verificarea şi reglarea distanţei dintre electrozii bujiei încercarea bujiilor înlocuirea setului de bujii la 30000 km indiferent de starea tehnică a acestora verificarea izolaţiei capacului şi rotorului ruptor-distribuitorului verificarea şi reglarea ruptorului verificarea funcţionării dispozitivelor de avans centrifugal şi vacuumatic cu ajutorul lămbii stroboscopice verificarea condensatorului Practica exploatării automobilelor arată că, din totalul defecţiunilor care apar pe parcurs, o pondere însemnată ( circa 15 % ) o reprezintă cele legate de instalaţia de aprindere a motorului. De aici rezultă necesitatea de a se acorda o atenţie deosebită verificărilor şi reglărilor peoridice, care se efectuează în cadrul întreţinerii instalaţiei de aprindere. După verificarea elementelor componente ale instalaţiei de aprindere trebuie efectuată punerea la punct a aprinderii care constă în sincronizarea funcţionării instalaţiei cu mecanismul motor. Pentru aceasta se aduce pistonul numărul 1 în poziţia corespunzătoare declanşării scînteii ( de regulă, acestă poziţie este marcată cu ajutorul unor repere pe volant ), se aduce cama ruptorului în poziţia pentru care are loc deschiderea contactelor iar borna spre care este îndreptat rotorul distribuitorului trebui să corespundă cilindrului numărul 1. Celelate fişe trebuie conectate cu restul cilindrilor motorulu în conformitate cu ordinea de funcţionare a acestora tinând cont şi de sensul rotaţie al rotorului distribuitorului.
9.4 Defectele în exploatere ale instalaţiei de aprindere Majoritatea defecţiunilor instalaţiei de aprindere duc la oprirea sau la funcţionarea necorespunzătoare a motorului. Defectele instalaţiei de aprindere pot apare în circuitul primar sau în circuitul secundar ( sub forma întreruperilor sau scurgerilor de curent ), su se datoresc unor reglaje incorecte. Întreruperi sau scurgeri de curent în circuitul primar. Cauzele pot fi : conductoare cu izolaţie necorespunzătoare izolaţia înfăşurării primare a bobinei de inducţie străpunsă contactul dintre bornele şi capetele înfăşurării primare a bobinei de inducţie întrerupt contactele ruptorului necorespunzătoare ( oxidate, arse, distanţa dintre ele necorespunzătoare )
101
condensador defect rezistenşa adiţională defectă Întreruperi sau scurgeri de curent în circuitul secundar. Cauzele pot fi : conductoare înterupte sau cu izolaţie distrusă bujii necorespunzătoare ( ancrasate, străpunse sau cu distanţa dintre electrozi diferită faţă de cea prescrisă ) distanţa pera mare între capacul distribuitorului şi rotorul distribuidor elementele de antiparazitare defecte distribuidor străpuns izolaţia înfăşurării secundare a bobinei de inducţie străpunsă Dereglări ale instalaţiei de aprindere. Acestea pot fi cauzate de : cama uzată neuniform bucşa sau arborele ruptorului uzate avansul centrifugal sau vacuumatic defecte placa contactelor ruptorului are joc
9.5 Repararea instalaţiei de aprindere Contactele ruptorului se îndreaptă cu o pilă fină. Ca material de contact un se admite decât wolframul sau platina cu iridiu. Cama uzată se înlocuieşte, ca şi arcul ce închide contactele ruptorului slăbit . Arborele ruptorului se cromează şi se slefuieşte la dimensiunea nominală. Bucşele uzate pot fi prelucrate la rece ( tasate ) şi apoi alezate la diametrul nominal interior. Regulatorul de avans centrifugal se curăţă de oxizi, care provoacă înţepenirea lui, cu hărtie de şlefuit. Condensatoarele deteriorate sau bobinele de inducţie care un dau scântei normale se înlocuiesc. Bornele distribuitorului şi lamela arsă se curăţă cu hârtie de şlefuit sau cu o pilă fină, iar bornele arse sau uzate mult se înlocuiesc ca şi contactul de cărbune uzat sau arcul deteriorat.
10. Instalaţia de pornire 10.1 Generalităţi Pentru pornirea unui motor este necesar să se rotească iniţial arborele cotit, ceea ce este posibil numai dacă se dispune de o sursă exterioară de energie. Turaţia minimă necesară pentru producerea primelor aprinderi ale amestecului se numeşte turaţie de pornire. Acesta trebuie să fie suficient de mare pentrua asigura formarea depresiunii necesare formării amestecului carburant precum şi variaţia fluxului inductor pentru producerea unei scântei puternice sau presiunea de injecţie a motorinei. La mas pornirea este uşurată datorită volatilităţii ridicate a benzinei, îmbogăţirii amestecului cu dispozitivele de pornire şi declanşării scânteii. Ca urmare, la 0°C turaţia de pornire ajunge la 35-40 rot/min. La mac turaţia de pornire este mai ridicată deoarece gradul de comprimare a aerului scade la turaţii joase, deoarece cresc pierderile de căldură datorită timpului mai îndelungat de contact al aerului cu pereţii cilindrului şi a faptului că aerul este rece, precum şi datorită imperfecţiunii etanşării cilindrului motorul fiind rece şi uleiul în baia de ulei. Ca urmare, turaţia de pornire la mac este la 0°C între 100...200 rot/min. După sursa de energie folosită la pornire, se deosebesc următoarele metode de pornire : manuală ( cu manivală ), electrică ( cu demaror electric), pneumatică ( cu motor cu aer comprimat ), mecanică ( cu mas auxiliar). Cel mai des, la automobile se utilizează pentru pornire demarorul electric.
102
Electromotorul de pornire (demarorul) este un motor electric de curent continuu, care serveşte la rotirea arborelui cotit pentru pornirea motorului automobilului, transformând energia electrică în energie mecanică. Arborele cotit este antrenat de un pinion montat pe axul demarorului, care angrenează o coroană dinţată dispusă pe volant. Cuplarea pinionului cu volantul se realizează la acţionarea cheii de contact pe pozitia demaror, iar dupa pornirea motorului decuplarea trebuie să se facă automat. Mecanismul de cuplare poate fi cu inerţie, mecanic sau electromagnetic cu bobină de cuplare, această din urmă variantă fiind cel mai des întâlnită la automobile. Decuplarea automată se realizează cu ajutorul unui cuplaj unisens ce transmite mişcarea de la arborele motorului electric la pinionul de cuplare nu şi invers. Pentru a uşura pornirea motoarelor, mai ales a mac-ului, în orice anotimp, la orice temperatură a mediului ambiant, se folosesc un şir de procedee auxiliare, carea au ca scop atingerea rapidă a temperaturii de autoaprindere fie pe cale termică, fie pe cale dinamică ( mărirea vitezei unghiulare a arborei cotit ). Figura 10.1: Schema de principiu a instalaţiei de pornire Procedeele auxilare sunt: încălzirea generală a motorului încălzirea aerului aspirat cu rezistenţe electrice bujie de incandescenţă montată într-o cameră separată a mac-ului instalaţie cu termostart
10.2 Întreţinerea instalaţiei de pornire Pentru asigurarea unei porniri uşoare a motorului este necesar să se respecte unele reguli de întreţinere legate de demaror ,dar şi de bateria de acumulare ,astfel: -se verifică starea bornelor şi conductoarelor de legatură cu bateria de acumulatoare ; acestea se dezoxidează şi se ung cu un strat subţire de unsoare consistentă, periodic(10000-15000 km) ; -verificarea fixării demarorului pe motor (se face la aceeaşi periodicitate) ; -bateria de acumulare să fie bine încărcată pentru a putea furniza curentul necesar pornirii, mai ales pe timp rece, şi să nu fie suprasolicitată prin porniri dese şi de lungă durată ; -la pornire nu se vor face mai mult de 3-4 încercări cu o durata de 5 s cu pauze între ele de 30 s ;dacă motorul nu porneşte, se face o pauză de 10-15 minute pentru refacerea potenţialului bateriei, după care se fac iarăşi 2-3 încercări cu pauze de 1-2 minute între ele ; dacă totuşi nu porneşte , se determină şi înlătură cauzele (carburaţie,aprindere) şi apoi se face pornirea , pentru a evita descărcarea bateriei ; -pe timp rece, se iau măsuri suplimentare de pornire ,eventual prin preîncălzirea motorului, iar la autoturisme prin acţionarea prealabila cu manivela pentru “ruperea uleiului” ; -motoarele mari pot fi pornite pe timp rece , cu dispozitive speciale , montate în locul manivelei ; -periodic la 10000-15000 km , se face ungerea cu unsoare a pinionului şi a arborelui filetat ; -se va evita stropirea cu lichide, iar la spălarea motorului, se protejează demarorul cu o folie de material plastic ;
103
-distanţa între pinion şi volant trebuie să fie de 2-4 mm şi se verifică periodic, iar la nevoie se reglează ; -contactul cu cheie şi conductoarele aferente se controlează periodic, îndeosebi fixarea bornelor de legatură sşi funcţionarea ; -se controlează periodic, cuplarea releului electromagnetic şi modul de culisare a pinionului de către furcă ; -la pornire, mai ales pe timp rece, este indicat să se decupleze ambreiajul pentru micşorarea forţelor rezistente date de antrenarea pinioanelor cutiei de viteze care se rotesc în uleiul de transmisie din carter , a cărui viscozitate este mărita iarna. La instalaţia de pornire dotată cu bujii incandescente se recomandă : -utilizarea bujiilor recomandate de firma constructoare ; -verificarea periodică (10000-15000)km, a stării legăturilor electrice funcţionării lor (în cca 30 s să atingă temperatura de preîncălzire ); starea lor se poate constata şi prin palpare (bujiile care răman reci ,dupa conectarea lor în circuit , sunt defecte); -controlul şi diagnosticarea temeinică, se face prin măsurarea rezistenţei ohmice a fiecărei bujii incandescente ; aceasta să un depăşească 0,5 ohm ; bujiile arse, au rezistenta ohmica de valoare infinită , iar la cele scurtircuitate – zero ; timpul de încălzire , după conectarea contactului cu cheie să un depăşească 30 s.
10.3 Defectele în exploatare şi repararea instalaţiei de pornire Defectele în exploatare îngreunează sau chiar fac imposibilaă pornirea motorului. Motorul are pornirea greoaie din următoarele motive : Căderea de tensiune normală , dar curentul absorbit este mare în sarcină , datorită frecărilor dintre rotor şi stator prin uzarea bucşelor de bronz (lagărele arborelui ) , încovoierii arborelui rotorului , gripării pinionului de cuplare , scurtcircuitării înfăşurărilor sau a colectorului , arderii armăturii sau bornelor releului electromagnetului ,precum şi arderii colectorului ,uzării sau gripării periilor în culisele lor . Remedierea constă în demontarea demarorului de pe motor , dezasamblarea , curaţirea cu răzuitoare şi pânză ( un cu produse petroliere , mai ales la bobinaje , rotor şi releu), controlul scurtcircuitelor pe stand de probe special , şi după necesitate, înlocuirea bucşelor de bronz, îndreptarea arborelui, verificând centrarea lui pe strung , degriparea pinionului (curăţirea şi ungerea filetului ), şlefuirea pe strung a colectorului cu hârtie abrazivă foarte fină şi curăţirea izolatiei dintre lamele cu o lamă de lăţime corespunzătoare .Eventualele scurtcircuite ale înfăşurărilor statorului se înlătură prin refacerea izolaţiei ; dacă sunt la rotor, se face înlocuirea lui. La releul electromagnetic, se face dezoxidarea armăturii şi bornelor, iar in caz de scurtcircuit, se izolează sau se înlocuieşte bobinajul (operatiile de demontare-montare a releului sunt mai dificile , ceea ce impune mai multă atentie ). Periile se degripeaza sau se înlocuiesc dacă uzura depăşeste 1/3 din înălţimea lor normală . După reparare , demarorul se supune încercărilor la mersul în gol şi în sarcină pe standul special . Dacă curentul absorbit va fi mic la mersul în gol şi în sarcin, defecţiunile constau în uzarea periilor sau întreruperea înfăşurărilor statorului sau rotorului (indusului) care se înlătură după cum s-a arătat mai sus . Dacă curentul absorbit este mare şi în gol, cauzele sunt frecările mari ale rotorului pe stator (uzarea bucşelor de sprijin ale arborelui, încovoierea arborelui) sau scurtcircuitarea bobinajelor. Remedierea se face ca mai sus . Căderea de tensiune mare este provocată de oxidarea bornelor sau terminalelor ,conductoarelor slăbite sau defecte. Căderea de tensiune să un depăşească 0,2V pe fiecare porţiune de circuit şi de 0,5 V pe întregul circuit : curentul absorbit să un depăşească valoarea prescrisa. Remedierea constă în dezoxidarea legăturilor dintre demaror şi baterie şi ungerea lor cu un strat de unsoare : celelalte conexiuni se dezoxideaza şi se strâng .Conductoarele defecte se izolează sau se înlocuiesc.
104
11. Transmisia automobilului Transmisia are rolul de a transmite momentul motor la roţile motoare, modificându-i, în acelaşi timp, şi valoarea în funcţie de variaţia rezistenţelor la înaintare. Transmisia este compusă din: ambreiaj, cutia de viteze, reductorul-distribuitor, transmisia longitudinală, transmisia principala (angrenajul în unghi), diferenţial, arborii planetari şi transmisia finală.
11.1 Ambreiajul Ambreiajul face parte din transmisia automobilului şi este intercalat între motor şi cutia de viteze, permite la pornirea motorului decuplarea acestuia de organele transmisiei, la pornirea automobilului de pe loc permite cuplarea progresivă a motorului care se afla în funcţiune , cu celelalte organe ale transmisiei, care în acel moment stau pe loc, permite cuplarea şi decuplarea în timpul mersului automobilului a motorului cu transmisia, la schimbarea treptelor de viteze, protejeaza la suprasarcini celelalte organe ale transmisiei. Ambreiajul trebuie să îndeplinească anumite condiţii, şi anume: -să permită decuplarea completă a motorului de transmisie pentru ca schimbarea treptelor de viteză să se facă fără şocuri; -să necesite la decuplare eforturi reduse din partea conducatorului; -să asigure în stare cuplată o îmbinare perfectă (fără patinare) între motor şi transmisie; -să permită eliminarea căldurii care se produce în timpul procesulul de cuplare (ambreiere) prin patinarea suprafeţelor de frecare; -să permită cuplarea suficient de progresivă pentru a se evita pornirea brusca de pe loc a automobilului; -să fie cât mai uşor de întreţinut şi reglat -să ofere siguranţă în funcţionare
1- volant; 2- discul condus al ambreiajului; 3- placa de presiune; 4- urechile placii de presiune; 5- urechile din carcasa placii de presiune; 6- parghiile de debreiere; 7- mansonul rulmentului de presiune; 8- rulmentul de presiune; 9- arcurile ambreiajului; 10- garniture termoizolanta;
105
11- carcasa placii de presiune; 12- orificii de evacuare a uleiului Figura 11.1 : ambreiajul mecanic Ambreiajele se pot clasifica după mai multe criterii : -principiul de funcţionare -tipul mecanismului de acţionare - modul de comandă După principiul de funcţionare, ambreiajele pot fi: -mecanice (cu frictiune) -hidrodinamice-combinate -electromagnetice. După tipul mecanismului de acţionare, ambreiajele pot fi: -cu actionare mecanică -cu acţionare hidraulica -cu acţionare pneumatică -cu acţionare electrică. După modul de acţionare ambreiajele pot fi : cu comandă neautomată cu comandă automată
Figura 11.2: Ambreiaj cu comandă hidraulică
monodisc
cu
arcuri
periferice
1- pedala ambreiajului; 2- tija pompei centrale; 3- cilindrul pompei; 4- pistonul pompei; 5- arcul pistonului; 6- conducta; 7- cilindru receptor; 8- pistonul cilindrului receptor; 9- tija cilindrului receptor; 10- furca de debreiere; 11- şurub de reglaj; 12- arc; 13- arcul pedalei; 14- arc; 15- discul condus; 16- placa de presiune; 17- arcul ambreiajului; 18- pârghie de debreiere 19- şurub 20- manşonul şi rulmentul de presiune 21- carcasa ambreiajului; 22- carcasa discului de presiune
Ambreiajul mecanic funcţioneaza pe baza forţelor de frecare care apar între două sau mai multe perechi de suprafeţe sub acţiunea unei forte de apăsare (ex. Disc de ambreiaj, placa de presiune, volant). Părţile componente ale unui ambreiaj mecanic sunt grupate astfel: -partea conducătoare -partea condusă -mecanismul de acţionare.
106
Partea conducătoare a ambreiajului este solidaraă la rotaţie cu volantul motorului, iar partea condusă cu arborele primar al cutiei de viteze. Ambreiajele mecanice utilizate se clasifică după mai multe criterii: -după forma geometrică a suprafeţelor de frecare, pot fi: -cu discuri, (cele mai răspândite la autovehicule), -cu conuri -speciale. -după numărul discurilor conduse, pot fi: -cu un disc (monodisc), -cu două discuri -cu mai multe discuri. -după numărul arcurilor de presiune şi modul de dispunere a lor pot fi: -cu mai multe arcuri dispuse periferic -cu un singur arc central (simplu sau tip diafragmă) -după modul de obţinere a forţei de apăsare, pot fi: -simple (cu arcuri), -semicentrifuge -centrifuge. -după tipul mecanismului de acţionare, pot fi cu acţionare: -mecanică -hidraulică -cu servomecanisme -automată Ambreiajul monodisc cu arcuri periferice datorită construcţiei simple şi a greutăţii reduse este cel mai des folosit. Ambreiajul monodisc cu arc central tip diafragmă are diafragma formată dintr-un disc de oţel subţire, prevăzut cu tăieturi radiale. Arcul diafragma îndeplineşte funcţia arcurilor periferice cât şi funcţia pârghiilor de decuplare. Funcţionarea acestui tip de ambreiaj este prezentată în figura alăturată: Figura 11.3 : funcţionarea ambreiajului mecanic Decuplarea : la acţionarea pedalei de către conducătorul automobilului, mişcarea se transmite la furca de decuplare care deplasează rulmentul de presiune 7 către arcul central de tip diafragmă 5. În acest mod, placa de presiune 4 este depărtată de volantul 2 şi discul de ambreiaj 3 este eliberat astfel încât prin ambreiaj nu se transmite moment motor spre cutia de viteze
107
Cuplarea: la eliberarea pedalei arcul central tip diafragmă împinge placa de presiune spre volant realizând cuplarea şi transmiterea momentului motor prin ambreiaj. Între rulmentul de presiune şi zona centrală a arcului central tip diafragmă există un joc ce corespunde unei deplasări a pedalei în care nu se realizează decuplarea. Această deplasare poartă numele de cursa liberă a pedalei ambreiajului şi are o importanţă deosebită : dacă este prea mare ambreiajul nu poate decupla, iar dacă este prea mică ambreiajul nu poate cupla ( patinează).
Întreţinerea în exploatare a ambreiajului Lucrările de întreţinere ale ambreiajului sunt : ungerea rulmentului de presiune , numai la rulmenţi cu gresoare , ungerea bucşelor , verificarea şi reglarea cursei libere a pedalei , reglarea jocului dintre rulmentul de presiune şi pârghiile de decuplare Periodicitatea principalelor operaţii de întreţinere este prezentată în tabelul următor :
Operaţia
Periodicitatea , km echivalenţi
Controlul şi restabilirea nivelului lichidului din rezervorul mecanismului de acţionare hidraulic
Zilnic: rezervorul trebuie să fie ¾ plin cu lichid
Verificarea dacă orificiul de aerisire din capacul rezervorului este astupat
Zilnic
Ungerea axului pedalei
5000
Verificarea tensiuni arcurilor de reducere de la pedală şi cilindrul receptor
10000
Reglarea cursei libere a pedalei
10000
VERIFICAREA ŞI REGLAREA CURSEI LIBERE A PEDALEI AMBREIAJULUI Cursa liberă a pedalei este corespunzătoare când ambreiajul transmite momentul motor fără patinare , cu pedala în poziţia liberă , şi când decuplează complet cu pedala apăsată . Reglarea cursei libere a ambreiajului este necesar să se facă periodic , deoarece , prin uzura garniturilor de frecare , ea se micşorează . Verificarea cursei libere a pedalei ambreiajului se face cu ajutorul unei rigle al cărei capăt se sprijină pe podea alături de pedala ambreiajului . Rigla se reazămă cu suportul pe podeaua caresoriei . Cu ajutorul reperelor se compară cursa pedalei cu cursa liberă indicată pentru automobilul respectiv . După montarea riglei pe podea se deplasează cursorul până când se sprijină pe pedală . În acest fel , deplasarea pedalei se va face în contact permanent cu rigla şi deci , prin deplasarea unuia din cele doua repere se poate citi direct deplasarea pedalei , celălalt reper rămânând fix . Se deplasează prin apăsare pedala împreună cu cursorul , până în momentul în care ambreiajul începe să decupleze . Acest moment se simte prin mărirea forţei necesare deplasării în continuare a pedalei . Distanţa între
108
cele două cursoare reprezintă cursa liberă a pedalei şi se citeşte direct în milimetri pe scara gradată a riglei. Ea trebuie să fie de 20-50mm , în funcţie de tipul automobilului . Reglarea cursei libere a pedalei ambreiajului se face în mod diferit în funcţie de automobil . De obicei cursa liberă a pedalei se reglează prin modificarea lungimii tijelor care transmit mişcarea de la pedală la furca de decuplare . În cazul ambreiajului cu mecanism de comandă cu acţionare hidraulica cursa liberă a pedalei se datoreşte jocului dintre tija şi pistonul cilindrului principal. REGLAREA JOCULUI DINTRE RULMENTUL DE PRESIUNE ŞI PÂRGHIILE DE DECUPLARE Pentru o funcţionare corespunzătoare a ambreiajului, trebuie ca toate pârghiile de decuplare să se găsească în acelaşi plan, pentru ca , la decuplare, ele să vină simultan în contact cu rulmentul de presiune. Jocul dintre rulmentul de presiune şi capetele interioare ale pârghiilor de decuplare se poate regla : -cu ajutorul şurubului de la capătul interior al pârghiei de decuplare; -cu ajutorul piuliţei ( în acest caz rulmentul de presiune este înlocuit cu un inel de grafit, iar pârghiile au fixat la partea interioară discul ); -cu ajutorul piuliţei care se înşurubează sau deşurubează pe buton; -cu ajutorul piuliţei care apropie sau depărtează partea centrală a pârghiei de decuplare de carcasa ambreiajului. Jocul dintre rulmentul de presiune şi pârghiile de decuplare se reglează, de obicei, după reparaţii. La verificarea şi reglarea poziţiei pârghiilor de decuplare se procedează astfel: -se roteşte arborele cotit al motorului până când apar două pârghii în dreptul ferestrei de vizitare din carterul ambreiajului; -se apasă pedala până când rulmentul de presiune atinge capetele pârghiilor. Dacă rulmentul a atins o singură pârghie , acestea se reglează , astfel încât să fie atinse deodata. Jocul dintre pârghii şi rulmentul de presiune se verifică cu o sondă-calibru, care se introduce pe rând, în interstiţiile dintre capetele interioare ale pârghiilor şi rulment.
Defectele în exploatare ale ambreiajului Defectele în exploatare ale ambreiajului se pot manifesta sub forma : ambreiajul patinează sau nu cuplează; ambreiajul nu decuplează; ambreiajul cuplează cu smucoturi sau face zgomot. Ambreiajul patinează sau nu cuplează. Defectul se constată mai ales la deplasarea automobilului în treapta de priză directă cu viteză redusă, când motorul este accelerat, turaţia sa creşte brusc fără ca viteza automobilului să se marească sensibil. Defectul poate avea mai multe cauze: - lipsa cursei libere a pedalei - existenţa uleiului pe suprafeţele de frecare - slăbirea sau decălirea arcurilorde presiune - uzura accentuată a garniturilor de frecare Ambreiajul nu decuplează. Defectul se manifestă la schimbarea trptelor de viteze cînd arborele cotit nu se decuplează de transmisie, fiind însoţit de un zgomot puternic, mai ales la încercarea cuplării treptei I sau treptei de mers înapoi. Cauzele pot fi : - cursa liberă la pedală prea mare - deformarea discului de frecare - dereglarea pârghiilor de decuplare - ruperea pârghiilor de decuplare - defecţiunile mecanismului de acţionare hidraulic Ambreiajul cuplează cu smucituri sau face zgomote puternice.Defectul se datorează următoarelor cauze principale :
109
-
spargerea discului de presiune slăbirea sau ruperea arcurilor amortizorului de torsiune ruperea niturilor de fixare a garniturilor de frecare
Repararea ambreiajului Discul condus . La discul condus al ambreiajului pot aparea următoarele defecte : uzura garniturilor de frecare , deformarea discului , uzura găurilor pentru niturile garniturilor de frecare uzura găurilor pentru bolţurile distanţiere . Uzura garniturilor de frecare se stabileşte prin măsurarea cu şublerul; garniturile uzate se înlocuiesc . Deformarea discului se stabileşte prin măsurarea bătăii frontale cu comparatorul: dacă discul e deformat , se strunjeste garnitura de frecare pe adâncimea de maximum 1 mm . Uzura găurilor pentru niturile garniturilor de frecare se stabileşte cu ajutorul unui calibru-tampon iar înlăturarea defectului se face prin introducerea unor nituri noi , care se refuleaza până la umplerea găurilor . În cazul uzurii găurilor pentru bolţurile distanţiere , se alezează cu un alezor şi se introduc bolţuri distanţiere majorate . Discul condus se rebuteaza dacă prezintă : fisuri, rupturi, ruperea a mai mult de două arcuri de presiune sau a mai mult de trei arcuri ale butucului . Discul de presiune. Pot apărea următoarele defecte : rizuri pe suprafaţa de lucru , deformarea discului , uzura sau deteriorarea locaşului pârghiei , uzura găurilor pentru bolţul suportului , uzura suprafeţelor laterale de ghidare în carcasă , spărturi ale urechilor ghidajelor şi bosajelor de centrare a arcurilor . Rizurile pe suprafaţa de lucru sau deformarea discului se pot stabili vizual , iar uzura prin măsurarea cu şublerul sau, în caz de uzură neuniformă, cu comparatorul. Abaterea maximă admisă de la planeitate este de 0,1 mm .Aceste defecte se elimină prin strunjirea suprafeţei de lucru a discului respectând cota minimă admisă . Deteriorarea locaşului pârghiei se constată vizual , iar uzura prin măsurarea cu şublerul. Recondiţionarea constă în frezarea locaşului la cota maxima admisă şi folosirea a două şaibe compensatoare cu grosimea de 0,7000,775mm . Uzura găurilor pentru bolţul suportului se măsoara cu un calibru-tampon . Aceste defecte se elimină prin alezarea locaşului şi folosirea de bolţ majorat. Uzura suprafeţelor laterale de ghidare în carcasă se măsoara cu şublerul ; suprafeţele uzate se încarcă cu sudură oxiacetilenică , apoi se ajustează prin frezare la cota nominală . Spărturile şi rupturile urechilor ghidajelor şi bosajelor de centrare a arcurilor se stabilesc vizual , iar recondiţionarea constă din sudură oxiacetilenică , urmată de ajustare la nivelul materialului de bază. Discul de presiune se rebutează : când rizurile sau crăpăturile suprafeţelor de lucru un dispar prin strunjire până la cota minima ; în cazul spărturilor sau rupturii ce afectează corpul discului . Pârghiile de decuplare . Pot apărea următoarele defecte : uzura suprafeţei de acţionare , uzura locaşurilor pentru bolţurile de ghidare , uzura suprafeţelor laterale în zona de contact . Suprafaţa de acţionare uzată se recondiţionează prin încărcare cu sudură electrica şi se rectifică la cota nominală . Uzura locasurilor pentru bolţurile de ghidare se stabileşte vizual şi se măsoară cu un calibru-tampon . Recondiţionarea constă în alezarea şi folosirea de bolţuri majorate .
110
Uzura suprafeţelor laterale în zona de contact se măsoară cu şublerul; recondiţionarea constă în frezarea ambelor suprafeţe , respectând cota minima şi folosirea a doua şaibe compensatoare. Pârghiile de decuplare se rebutează dacă prezintă : fisuri , spărturi ale corpului tijei, indiferent de mărime şi poziţie. Furca de decuplare . La furca de decuplare pot apărea următoarele defecte : uzura locaşului sferic pentru bolţul cu cap sferic , uzura locaşului sferic pentru tija de comandă , uzura suprafeţei de fixare a manşonului de decuplare , deteriorarea găurilor pentru şuruburile de fixare a manşonului de decuplare . Uzura locaşului pentru bolţuri cu cap sferic se constată vizual şi se măsoară cu un calibru vergia . Recondiţionarea constă dintr-o rectificare sferică a locaşului la cota de reparaţie , folosindu-se bolţ sferic la cotă majorată . Uzura locaşului sferic pentru tija de comandă se constată vizual şi se determină cu un calibru vergia . Recondiţionarea constă în rectificarea sferică a locaşului la cota de reparaţii folosindu-se tijă de comandă recondiţionata la cota majorată . Uzura suprafeţei de fixare a manşonului de decuplare se măsoară cu un calibru-tampon ; recondiţionarea constă în rectificarea plană a ambelor suprafeţe şi folosirea a două şaibe compensatoare . Deteriorarea filetului găurilor pentru şuruburile de fixare a manşonului de decuplare se controlează cu un şablon . Recondiţionarea constă în lărgirea şi găurirea şi filetarea la cota majorata . Furca de decuplare se rebutează când prezintă rupturi ale braţelor pârghiei şi fisuri sau rupturi ale corpului pârghiei Carcasa ambreiajului. Pot apărea urmatoarele defecte : fisuri , crăpături , rupturi , uzura găurii de centrare abaterea de la planeitate a suprafeţei de aşezare . Carcasa cu fisuri, crăpături sau rizuri se recondiţionează limitandu-se fisurile sau crăpăturile , prin executarea unor găuri cu diametru de 3 mm , la distanţă de 10-15 mm de capetele fisurilor , pe o adâncime de 4-5 mm ; urmează apoi o sudare oxiacetilenică şi ajustare prin pilire şi frezare până la nivelul materialului de bază . Uzura găurii de centrare se constată prin verificare cu un calibru-tampon ; recondiţionarea constă în majorarea prin găurire şi alezare şi folosirea unui ştift de centrare la cotă corespunzătoare . Abaterea de la planeitate a suprafeţei de aşezare mai mare de 0,08 mm se recondiţionează prin strunjirea suprafeţei de aşezare , pe adâncimea de maxim 0,500 mm fără a depăşi însă cota minimă . Carcasa ambreiajului se rebutează dacă prezintă rupturi sau spărturi cu o lungime pe contur mai mare de 100 mm şi care cuprind mai mult de două găuri de prindere, fisuri şi crăpături care traverseaza două sau mai multe găuri . Verificarea ambreiajului sau a părţilor componente ale acestuia se face la demontarea completă sau în cazul în care se repară sau se înlocuieşte un organ defect . La montarea ambreiajului se verifică : -bătaia frontală a discului condus la o anumita rază prin introducerea unui dorn în canelurile butucului şi fixarea dornului între două vârfuri de centrare; bătaia frontală se citeşte pe comparatorul cu cadran . Dacă bătaia frontală depăşeste limitele admise , discul se îndreaptă cu cheia ; - echilibarea statica a discului condus cu ajutorul unui dispozitiv . Echilibrarea se realizează cu ajutorul unor plăcute, reducând la minim tendinţa de rostogolire a discului, în orice poziţie pe barele dispozitivului ; - jocul radial şi jocul lateral între flancurile canelurilor a butucului ambreiajului şi a arborelui ambreiajului cu ajutorul unei lamele calibrate . -arcurile de presiune care trebuie să fie din aceiaşi grupa de sortare măsurându-se lungimea în stare libera şi lungimea sub sarcină ;
111
11.2 Cutia de viteze Cutia de viteze are rolul de modifica forţa de tracţiune a autovehiculului în funcţie de mărimea rezistenţei la înaintare. Motoarele cu ardere internă a automobilelor permit o variaţie limitată a momentului motor, respectiv a forţei de tracţiune. Din această cauză, automobilele echipate cu motoare cu ardere internă trebuie să fie prevăzute cu cutie de viteze cu scopul: -să permită modificarea forţei de tracţiune în funcţie de variaţia rezistenţelor la înaintare; -să realizeze întreruperea îndelungată a legăturii dintre motor şi restul transmisiei în cazul în care automobilul stă pe loc cu motorul în funcţiune; -să permită mersul înapoi al automobilului, fără a inversa sensul de rotaţie al motorului. 1- arbore ambreiaj; 2-arbore primar; 3- arbore secundar; 4,5,6,8- roţi pentru treptele de mers înainte solidare pe arborele primar; 7,12- roţi pentru treapta de mers înapoi; 9,10,11,13- roţi pentru treptele de mers înainte, libere pe arborele secundar; 14- sincronizator pentru treptele a I-a si a II-a; 15-sincronizator pentru treptele a III-a si a IV-a; 16- pinionul conic al transmisiei principale; Figura 11.4 : Cutia de vitezecu doi arbori 17- diferenţial; Cutia de viteze a unui automobil trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: -să prezinte o construcţie simplă, rezistentă şi să fie uşor de manevrat; -să prezinte o funcţionare fără zgomot şi să aibă un randament cât mai ridicat; -să aibă o rezistenţă mare la uzare; -să fie uşor de întreţinut; -să asigure calităţi dinamice şi economice bune; -să prezinte siguranţă în timpul funcţionării. Clasificarea cutiilor de viteze se poate face: -după modul de variaţie a raportului de transmitere -după modul de schimbare a treptelor de viteze. Dupa modul de variaţie a raportului de transmitere, cutiile de viteze pot fi: -cu trepte (etaje), la care variaţia raportului de transmitere este discontinuă; -continue sau progresive, care asigură între anumite limite o variaţie continuă a raportului de transmitere. După felul mişcării axei arborilor, cutiile de viteze cu trepte pot fi: -cu axe fixe (simple), la care arborii au axa geometrică fixă ; -planetare, la care axele unor arbori ai cutiei de viteze au o mişcare în jurul unui ax central. După numărul treptelor de viteza, cutiile de viteze pot fi cu trei, patru, cinci, sase sau chiar mai multe trepte. După modul de schimbare a treptelor de viteze, cutiile de viteze pot fi: -cu acţionare directă -cu acţionare semiautomată -cu acţionare automată. La soluţiile constructive totul în faţă sau totul în spate se utilizează cutii de viteza normale cu doi arbori. În acest caz transmisia cardanică este eliminată din transmisia automobilului.
112
Cutiile de viteze se compun din două mari părţi : mecanismul reductor ce are rolul de a modifica momentul motor transmis în funcţie de variaţia rezistenţelor la înaintare mecanismul de acţionare ce are rolul de cupla perechile de roţi dinţate în scopul obţinerii diferitelor trepte de viteze Mecanismul reductor al cutiei de viteze se compune din : doi sau trei arbori ( primar şi secundar sau primar, intermediar şi secundar ) roţi dinţate lagăre ( rulmenţi ) carcasă La cutiile de viteze cu doi arbori, momentul se transmite de la ambreiaj la arborele primar 1 şi de aici, prin una din perechile de roţi, la arborele secundar 14. Pinionul conic 15 al arborelui secundar (pinionul de atac) angrenează direct cu coroana dinţată a diferenţialului. Cuplările diferitelor viteze se fac cu ajutorul mecanismelor de cuplare 7 si 10, precum şi cu roata mobila 11. Diferitele trepte de viteze se realizează astfel: -viteza a I-a: roata 2 se cuplează cu roata 11 -viteza a II-a: roata 3 se cuplează cu roata 9 -viteza a III-a: roata 4 se cuplează cu roata 8 -viteza a IV-a: roata 5 se cuplează cu roata 6 -mersul înapoi: se cuplează roţile 2-11-12-13 1- arbore primar; 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 13- roti dintate; 7, 10- mecanisme de cuplare; 14- arbore secundar; 15- pinion conic
Figura 11.5: Schema cinematică a cutiei de viteze cu doi arbori La cutiile de vireze cu trei arbori momentul se transmite de la ambreiaj la arborele primar P , de aici prin angrenajul permanent 1,2 la arborele intermediar I şi apoi la arborele secundar prin una din perechile de roţi sau direct de la arborele primar P la arborele secundar S ( priza directă ). Cuplarea treptelor se face cu ajutorul manşonului m sau prin deplasarea roţilor dinţate 5 şi 7. Diferitele trepte de viteza se obţin astfel: viteza I : roata 7 se cuplează cu roata 8 viteza II : roata 5 se cuplează cu roata 6 viteza III : roata 3 se cuplează cu manşonul m viteza IV : roata 1 se cuplează cu manşonul m mersul înapoi : roata 9 se cuplează cu o roată ce nu este figurată pe scema cinematică P – arbore primar
113
I – arbore intermediar S – arbore secundar 1,2,3,4,5,6,7,8, 9, 10 – roţi dinţate m- manşon de cuplare
Figura 11.6 : Schema cinematică a unei cutii cu trei arbori
Cuplarea treptelor se poate obţine prin: - roţi dinţate cu deplasare axială ( culisante ) - roţi dinţate angranate permanent şi manşoane de cuplare simple - roţi dinţate angrenate permanent şi sincronizatoare Cuplarea cu sincronizare înseamnă că manşonul se cuplează cu dantura de cuplare a roţii dinţate numai după ce vitezele ungiulare s-au egalat. Automobilele moderne utilizează această soluţie deoarece prezintă mai multe avantaje : se elimină şocurile dispar zgomotele creşte durabilitatea scade consumul de carburant prin micşorarea intervalului de timp în care motorul nu este cuplat cu roţile motoare se uşurează conducerea automobilului Mecanismul de comandă este prevăzut cu două dispozitive: dispozitivul de fixarea a treptelor şi dispozitivul de zăvorâre a treptelor. Figura 11.7: mecanisnul de comandă a cutiei de viteze Maneta 1 este prevăzută cu articulaţia sferică 8, pentru a putea oscila în locaşul sferic din capacul 7 al cutiei de viteze, cu scopul de executării operaţiilor de cuplare a treptelor. În capacul 7 pot culisa tijele 5 şi 6, pe care sunt fixate furcile 4 şi respectiv 3. Pentru cuplarea unei trepte, conducătorul deplasează maneta 1 în plan transversal, în dreapta sau stânga ( săgeţile A-A ), astfel încât capătul inferior al manetei să intre în locaşul în formă de U al tijei 5 sau 6. Apoi, prin deplasarea manetei în plan longitudinal, înainte sau înapoi ( săgeţile B-B ), tija culisează şi deplasează odată cu ea furca pe care o poartă, cuplând treapta corespunzătoare. Rezultă că, pentru cuplarea unei trepte, sunt necesare două operaţii : selectarea ( alegerea treptei ) şi cuplarea propriu-zisă a treptei. Dispozitivul de fixare a treptelor exclude posibilitatea autocuplării şi autodecuplării treptelor menţinând cutia de viteze într-o anumită treaptă sau la punctul mort atât timp cât un intervine conducătorul auto. Figura 11.8: dispozitivul de fixare a treptelor La automobile, dispozitivele de fixare cele mai răspândite sunt cele cu bilă. Fiecare tijă culisantă 3 are la partea superioară trei locaşuri semisferice în care intră bila 1 apăsată de arcul 2. Locaşurile extreme corespund celor două trepte pe care le realizaeză tija respectivă, iar cel din mijloc poziţiei neutre. Distanţele dintre aceste locaşuri trebuie astfel alese încât să asigure angrenarea roţilor dinţate ale fiecărei trepte pe toată lungimea dinţilor.
114
Figura 11.9 : dispozitivul de zăvorâre Dispozitivul de zăvorâre ( blocare) a treptelor exclude posibilitatea cuplării simultane a două sau mai multe trepte. Tijele culisante 1 sunt prevăzute în plan orizontal, pe partea interioară cu câte un locaş semisferic, iar între tije este prevăzut zăvorul 2. În poziţie neutră, toate locaşurile se află pe aceeaşi linie, între zăvor şi locaşuri existând un joc. În cazul deplasării unei tije, ea va acţiona asupra zăvorului scoţându-l din locaşul lui şi obligându-l să intre în locaşul celeilate tije , blocând-o astfel . Cutia de viteze automată. Acest tip de cutie de viteze este formată din convertizorul de cuplu ( ambreiaj hidrodinamic ), ambreiaje umede în ulei, sisteme cu lamele de frânare a ambreiajelor şi mai multe mecanisme planetare ( reductoare cu pinion planetar, platou port-sateliţi cu 3-4 sateliţi şi coroană cu dantură interioară). 1- arbore de intrare 2- arbore de ieşire 3- arbore coaxial cu arborele de intrare 4- pinion planetar 5- sateliţi 6- coroană cu dantură interioară 7- platou portsateliţi Pentru ca un mecanism planetar simplu să poată constitui o transmisie, trebuie ca unul din cei trei arbori să devină arbore conducător, altul arbore condus, iar al treilea să poat fi imobilizat ( cu ajutirul unei frâne sau al unui ambreiaj ). Figura 11.10 : schema constructivă a unui mecanism planetar În raport cu cutiile normale, cele planetare prezintă avantajele : trecerea de la o viteză la alta se face mai uşor viteza medie a automobilului creşte, schimbarea treptelor făcându-se fără pauze funcţionare silenţioasă se pretează la automatizare permit obţinerea unor rapoarte de transmitere mari la dimensiuni de gabarit mici În acelaşi timp, însă, cutiile de viteze planetare au o construcţie complicată care cere precizie mare de execuţie, echilibraj perfect şi montaj de precizie.
Întreţinerea cutiei de viteze
Întreţinerea cutiei de viteze constă în următoarele lucrări: controlul fixării cutiei pe carterul ambreiajului sau pe cadru verificarea strângerii piuliţelor de la flanşa arborelui secundar verificarea etanşeitatii carterului prin observarea locurilor pe unde au loc pierderi de ulei controlul zgomotelor cu stetoscopul controlul funcţionării dispozitivelor de fixare şi zăvorâre reglarea mecanismului de comandă a treptelor
115
gresarea articulaţiilor mecanismului de comandă controlul şi completarea nivelului uleiului schimbarea lubrifiantului din carter La automobile cu comanda la distantţă a cutiei de viteze şi la cele cu maneta pe coloana volanului, trebuie să se regleze, periodic, lungimile tijelor intermediare pentru a se aduce în concordanţă cu poziţia pinioanelor din cutia de viteze. Ungerea cutiei de viteze se face cu ulei special pentru transmisie. Schimbarea uleiului constă în golirea celui uzat sşi umplerea până la nivel cu altul proaspăt. De regulă, nivelul uleiului în carter trebuie să fie la marginea inferiora a orificiului de umplere. Periodic, se controlează nivelul lubrifiantului în carter, care trebuie să fie la nivelul orificiului de alimentare. Deasemenea, atunci când instrucţiunile de exploatare prevăd, se fac iînlocuirea în funcţie de anotimp (iarna-vara) a uleiului, chiar dacă rulajul prevăzut nu a fost realizat.
Defectele în exploatare ale cutiei de viteze Defectele în exploatare ale cutiei de viteze se pot manifesta sub forma: blocarea cutiei de viteze, rămânerea cutiei într-o treapta, fără posibilitatea de a mai cupla alta, autodecuplarea cutiei de viteze, schimbarea cu zgomot a treptelor la demaraj, cu ambreiajul decuplat complet, zgomot continuu mai puternic la mersul în plină sarcină, zgomot asemănător unui huruit puternic sau unei trosnituri, cu intentii de blocare a cutiei de viteze, bătaie ritmică: schimbarea greoaie a treptelor. Blocarea cutiei de viteze. Defectul se manifestă mai ales, la pornirea din loc sau la mersul înapoi, ca urmare a deteriorarii dispozitivului de zăvorâre a treptelor sau din cauza ruperilor de dantură. Defectarea dispozitivului de zăvorâre a treptelor poate duce la cuplarea a două trepte în acelaşi timp rezultând o blocare a cutiei de viteze. Defectul se elimină prin înlocuirea pieselor uzate. Ruperea dinţilor pinioanelor conduce la blocarea cutiei de viteze, atunci când fragmente din dantura spartă se înţepenesc între dinţii pinioanelor. Cauzele ruperii dinţilor pinioanelor pot fi: solicitări mari, datorită ambreierilor bruşte, manevrări greşite ale manetei de comandă, oboseala materialului şi uzuri avansate. Înlăturarea defectului se poate face numai într-un atelier de reparaţii prin înlocuirea pinioanelor cu dinţii rupţi. Rămânerea cutiei de viteze într-o treaptă, fără posibilitatea de a mai cupla alta. Defectul se datoreşte mai multor cauze, mai importante fiind: ruperea manetei de schimbare a treptelor, ruperea furcilor de cuplare sau tijelor culisante, defectarea dispozitivului de zăvorâre şi congelarea uleiului pe timp de iarna. Ruperea manetei de schimbare a treptelor de viteze se poate datora oboselii materialului sau manevrărilor bruşte, îndeosebi iarna, când uleiul de transmisie din carter este prea vîscos. Dacă maneta s-a rupt deasupra articulaţiei sferice, pentru a se putea continua drumul până la atelierul de reparaţie, se va folosi o cheie tubulara ori o ţeavă-introdusă pe capatul manetei-cu ajutorul căreia se vor schimba treptele. Dacă maneta s-a rupt sub articulaţia sferică, trebuie demontat capacul cutiei de viteze şi scos capătul rupt al manetei pentru a preveni producerea unei avarii:]se introduce, apoi, în treapta întâi sau a doua de viteza cu ajutorul unui levier, după care se montează la loc capacul, ţi, debreind, se porneşte motorul, continuându-se, apoi, drumul până la atelierul de reparaţie, fără a se mai schimba treapta. Ruperea furcilor de cuplare sau a tijelor culisante se produce datorită oboselii materialului, schimbărilor bruşte sau manevrărilor forţate când uleiul este congelat. Defectul se constată prin faptul că deşi maneta se poate manevra, totuşi nu se realizează cuplarea treptelor. Dacă se produce ruperea unor bucăţi din furcă, acestea pot cădea în carterul cutiei de viteze, putând să pătrundă între roţile dinţate, distrugând dantura sau chiar fisurând carterele. Pentru a se preveni producerea unor astfel de deteriorări, la imposibilitatea cuplării pinioanelor se debreiază şi se opreşte motorul.
116
Autodecuplarea cutiei de viteze („sare din viteza”) defectul se poate datora următoarelor cauze: defectarea dispozitivului de fixare a treptelor, danturilor pinioanelor şi danturilor de cuplare (craboţii) uzate accentuat, rulmenţi cu jocuri mari, jocuri axiale mari ale pinioanelor pe arborele secundar. Defectarea dispozitivului de fixare a treptelor se produce ca urmare a slăbirii arcurilor sau a ieşirii bilelor din locaşurile lor, precum şi uzării tijelor culisante. Defecţiunea conduce la autodecuplarea treptei. Defectul se elimină înlocuindu-se părţile uzate ale dispozitivului de fixare. Uzura excesiva a rulmenţilor conduce la jocuri mari care determină neparalelismul cutiei de viteze. Defectul se datoreşte unui număr mare de cauze: ungerea insuficientă, existenţa unor impurităţi în ulei, montaj prea strâns, centrarea incorectă a cutiei de viteze faţă de motor etc. Shimbarea cu zgomot a treptelor la demaraj, cu ambreiajul complet decuplat. Cauza defecţiunii o poate constitui uzura sau deteriorarea sincronizaritoarelor: îndeosebi se uzează inelele de blocare. Datorită funcţionării necorespunzatoare a sincronizatoarelor, cuplarea treptelor se face cu zgomot, datorită faptului că vitezele unghiulare ale elementelor, în momentul cuplării, nu mai sunt egale. Zgomot continuu mai puternic la mersul în plină sarcină. Manifestarea se datoreşte uzurii sau deteriorării rulmenţilor arborilor. De asemenea, ea poate apărea şi la montajul prea strâns, fiind urmată de încălziri locale ale lagărelor şi, eventual, de griparea rulmenţilor. Zgomot asemănător unui huruit puternic sau unei trosnituri, cu intenţii de blocare a cutiei de viteze. Aceste manifestări se datorează spargerii corpurilor de rostogolire ale rulmenţilor. Bătaia ritmică. Defecţiunea se datoreşte ruperii danturii roţilor dinţate. Dacă zgomotul este la fel de puternic în oricare dintre trepte, înseamnă că s-a produs ruperea danturii roţilor dinţate permanent angrenate, fixe pe arbori. În cazul în care ruperea danturii s-a produs la o roată dinţată liberă pe arbore şi care se cuplează cu ajutorul unui sincronizator, bătăia apare numai într-o anumită treaptă, când se cuplează roata respectivă. Continuarea drumului se va face cu automobilul remorcat până, la atelierul de reparaţii.
Repararea cutiei de viteze În scopul stabilirii pieselor ultilizate şi a celor apte de a fi recondiţionate, organele componente ale cutiei de viteze se verifică şi se controlează, iar rezultatele se înscriu în fişe de constatări şi măsuratori. Carterul cutiei de viteze. Pot apărea urmatoarele defecte: fisuri ale carterului, uzura locaşului din faţă pentru axul de mers înapoi, uzura locaşului din spate pentru axul de mers înapoi, deteriorarea filetului găurilor pentru fixarea capacului cutiei de viteze, a capacelor arborelui primar şi arborelui intermediar şi a capacului pentru vitezometru, deteriorarea filetului găurilor pentru fixarea carterului reductorului, ştirbiri ale bosajelor găurilor filetate. Fisurile carterului se constată prin examen vizual şi control prin ciocănire. Dacă fisurile sunt mai mici de 50 mm sau nu traversează mai mult de două găuri, carterul se recondiţioneaza prin sudare oxiacetilenică şi refacerea suprafeţelor afectate de fisuri la forma şi dimensiunile iniţiale. Uzura locaşurilor pentru axul de mers înapoi se măsoara cu calibre-tampon: locaşurile uzate se alezează la cote majorate şi se foloseste un ax de mers înapoi la cote majorate. Filetul găurilor deteriorat se recondiţioneaza prin majorarea găurilor şi refiletarea la cotă majorată sau prin încărcarea cu sudură a găurilor, găurirea şi refiletarea la cota nominală. Locaşurile rulmenţilor arborilor cutiei de viteze uzate se recondiţioneaza prin: alezare la o cota majoratăbucşare (bucşe montate cu strângere prin presare)-prelucrarea alezajului la cota nominală: metalizare, urmata de prelucrarea la cota nominală. Carterul cutiei de viteze se rebutează dacă prezintă spărturi şi rupturi de orice natură şi poziţie, fisuri care leagă două alezaje pentru rulmenţi, fisuri mai mari de 50 mm sau care traversează mai mult de două găuri. Arborele primar. Pot apărea urmatoarele defecte: uzura suprafeţei locaşului 1 pentru sprijinirea arborelui secundar: uzura suprafeţei 2 de fixare a rulmentului din carterul cutiei de viteze, uzura în
117
lăţime a canelurilor 3 pentru butucul discului ambreiajului, uzura fusului de ghidaj 4 în arborele cotit, uzura suprafeţei de alunecare 5 a inelului de etanşare, ştirbiri ale suprafetei de lucru a dinţilor de angrenare 6 sau cuplare, încovoierea sau torsionarea arborelui, uzura în grosime a dinţilor de angrenare 7 , uzura în grosime sau la capete a dinţilor de cuplare 8, fisuri de orice natură sau poziţie. Uzura suprafeţei locaşului pentru spijinirea arborelui secundar se măsoară cu un tampon sau un micrometru de interior: defectul se elimină prin rectificare la cotă majorată. Recondiţionarea suprafeţei se poate face şi prin cromare, după care se rectifică la cota nominală. Uzura în lăţime a canelurilor pentru butucul arborelui ambreiajului se măsoara cu un şablon, iar dacă scade sub o anumita lăţime, arborele se rebutează. Uzura suprafeţei de fixare a rulmentului din carterul cutie de viteze se măsoară cu un micrometru de exterior sau calibru potcoavă: defectul se elimină prin cromare, metalizare cu pulberi metalice sau metalizare cu sârmă şi rectificare la cota nominală. Uzura fusului de ghidaj în arborele cotit se măsoară cu un micrometru de exterior: defectul se elimină prin cromare sau metalizare cu pulberi şi rectificare la cota nominală. Ştirbirile suprafeţei de lucru a dinţilor de angrenare sau cuplare se examinează vizual. Suprafaţa se recondiţioneaza prin polizarea marginilor ştirbirilor, dacă defectul nu depăşeste 25% din suprafaţa dintelui şi când nu apare la doi dinţi alăturaţi. Arborele primar se rebutează în cazul următoarelor defecte: fisuri sau rupturi de orice natură; rupturi ale dinţilor; încovoierea sau torsionarea arborelui; uzura în grosime a dinţilor de angrenare sau de cuplare, peste o anumită valoare; uzura la capete a dinţilor de cuplare, peste o anumită limit; exfolierea canelurilor. Arborele intermediar: Pot apărea următoarele defecte: uzura fusului 1 pentru rulmenţi, uzura suprafeţei de contact 2 cu roata dinţată dublă, uzura suprafeţei de contact 3 cu roata dinţată pentru treapta a III-a şi roata dinţată a angrenajului permanent, uzura fusului 4 pentru rulment, uzura alezajului 5 pentru colivia rulmentului cu role-ace, ştirbiri ale suprafeţei de lucru a dinţilor 6, încovoierea sau torsionarea arborelui 7, uzura în grosime a dinţilor danturii 8, uzura în grosime a dinţilor danturii 9, uzura în grosime a dinţilor danturii 10, uzura în grosime a dinţilor danturii 11, fisuri de orice natură sau poziţie. Uzura fusurilor pentru rulmenţi se măsoară cu un micrometru de exterior sau calibru potcoavă; defectul se elimină prin cromare şi rectificare la cota nominală. Uzura suprafetelor de contact cu roţile dinţate se măsoara cu micrometru de exterior sau calibru potcoavă; defectul se elimină prin cromare şi rectificare la cota nominală, când se folosesc roţi dinţate cu diametru interior la cota nominală, sau prin cromare şi rectificare la cotă majorată, când se folosesc roţi dinţate la o treaptă de reparaţie. Uzura în grosime a dinţilor danturii roţilor se măsoară cu un calibru special pentru dantură. Dacă cota peste trei dinţi este sub limita admisă, arborele nu se recondiţioneaza ci se rebutează. Fisurile de orice natură sau poziţie se controlează prin feroflux. Daca apar fisuri, arborele nu se recondiţionează ci se rebutează. Ştirbirile suprafeţei de lucru a dinţilor se examinează vizual. Arborele se recondiţioneaza prin polizarea marginilor ştirbirilor dacă nu depăşesc 25% din suprafaţa dintelui şi nu se produc la doi dinţi alăturaţi. Arborele secundar. Pot apărea următoarele defecte: uzura suprafeţei de centrare a canelurilor pentru flanşa arborelui şi suportul mufelor de cuplare a treptelor; uzura în grosime a canelurilor pentru suportul mufelor de cuplare a treptelor; uzura suprafeţelor de lucru a rulmenţilor cu role-ace pe care se sprijină roţile dinţate; uzura fusurilor pentru rulmenţii de sprijin; fisuri de orice natură; încovoierea şi torsionarea arborelui. Uzura suprafeţelor de centrare a canelurilor se măsoară cu micrometrul de exterior sau cu calibru potcoavă. Dacă dimensiunile sunt sub limita admisă, arborele nu se recondiţioneaza ci se rebutează. Uzura în grosime a canelurilor se măsoara cu micrometrul pentru dantură. Daca cota este sub limita admisa, arborele nu se recondiţioneaza ci se rebutează.
118
Uzura suprafeţelor de lucru ale rulmenţilor cu role-ace pe care se sprijină roţile dinţate se măsoară cu un micrometru de exterior sau cu un calibru potcoavă. Arborele se recondiţioneaza prin cromare dură şi rectificare la cota nominală, metalizare cu pulberi metalice şi rectificarea la trepte de reparaţie, înlocuirea rolelor-ace iniţiale cu unele având diametrul majorat şi folosirea unei roţi dinţate recondiţionate. Uzura fusurilor pentru rulmenţii de sprijin se măsoară cu un micrometru de exterior sau cu un calibru potcoavă. Arborele se recondiţionează prin rectificare de uniformizare, cromare dură şi rectificare la cota nominală. Fisurile de orice natură se controleaza prin feroflux.Arborele fisurat se rebutează. Încovoierea arborilor se măsoară cu un dispozitiv cu comparator. Bătaia radială la prindere între vârfuri nu trebuie să depăşească o anumită valoare precisă. Arborele nu se recondiţionează. Recondiţionarea roţilor dinţate. Ţinând cont de complexitatea problemelor ridicate de danturări, nu este indicat a se recondiţiona danturile roţilor dinţate.Ştirbirile mici se îndepartează cu o maşină portabilă cu piatră abrazivă. Suprafeţele laterale funcţionale se recondiţionează prin cromare, urmată de rectificare. Dacă uzurile sunt mari, suprafeţele se rectifică, iar diferenţa de cotă la montaj se compenseaza prin şaibe plane. Alezajele butucilor roţilor dinţate se recondiţionează prin cromare, urmată de rectificare la cota nominală. La uzuri mari, se pot bucşa, prelucrându-se, apoi, la cota nominală. În figura alăturată este reprezentată roata dinţată a treptei a V-a de la cutia de viteze AK-80 şi locurile unde pot apărea defecte: uzura locaşului 1 pentru arborele secundar; uzura danturii de cuplare 2, ştirbiri ale suprafeţei de lucru 3 a dinţilor, uzura în grosime a dinţilor danturii de angrenare 4, fisuri ale roţii 5. Uzura alezajului pentru arborele secundar se măsoară cu un micrometru de interior sau cu un calibru tampon,; defectul se elimină prin rectificarea alezajului la treapta de reparaţie. Uzura danturii de cuplare se poate manifesta prin: uzura în grosime a dinţilor de cuplare, uzura la capete a dinţilor de cuplare. Roţile dinţate nu se recondiţionează: se rebutează dacă cota peste trei dinţi sau lăţimea danturii sunt sub limitele prescrise. Ştirbirile suprafeţei de lucru a dinţilor se îndepărtează prin polizarea marginilor ştirbirilor dacă nu depăşesc 25% din suprafaţa dintelui sau nu apar la doi dinţi alăturaţi. La uzura în grosime a dinţilor danturii de angrenare, roata dinţată nu se recondiţionează: se rebutează când cota peste patru dinţi este sub valoarea prescrisă. Fisurile în orice poziţie se controlează prin feroflux. Roata se rebutează când din urma controlului apar fisuri. Verificarea cutiei de viteze. La asamblarea cutiei de viteze se verifică: poziţionarea roţilor pe arbori jocul axial al roţilor libere pe arbori jocul dintre inelele 1 si 3 de blocare ale sincronizatorului şi carcasa 2 mărimea anumitor reglaje, prin utilizarea corectă a şaibelor, a garniturilor şi a inelelor care asigură jocul funcţional normal al rulmenţilor jocul axial al arborilor, reglat la un anumit moment rezistent de rotaţie libera (de exemplu, la cutia de viteze AK 5-35, jocul axial al arborelui intermediar este de 0,08-0,012 mm, la moment rezistent de 1,0….1,5 Nm) jocul lateral al furcilor în canale (la cutiile de viteze de le Roman jocul este de 0,1 mm pentru fiecare parte) poziţionările reciproce ale danturilor arborilor Reglarea cutiei de viteze. În general, la cutiile de viteze, se reglează jocul axial al grupului sincronizatoare (cu ajutorul şaibelor şi al inelelor compensatoare), rulmenţii arborilor şi poziţia arborilor.
119
11.3 Reductorul-distribuitor Rolul reductorului-distribuitor. Automobilele destinate să lucreze în condiţii grele de drum sau pe terenuri accidentate au de învins rezistenţe mari şi pentru a folosi întreaga greutate a lor drept greutate aderentă acestea se construieasc cu toate punţile motoare.
Figura 11.11 : reductorul distribuitor 1- flanşă; 2- arbore primar; 3- pinionul arborelui primar; 4- pinionul arborelui secundar pentru puntea spate; 5arbore secundar; 6- tamburul frânei de mână; 7, 11- roţi dinţate de pe arborele intermediar; 8- roata dinţată de pe arborele secundar al punţii faţă; 9- carter; 10- arborele secundar; 12- arborele intermediar 13- mufa de cuplare a punţii faţă; Pentru transmiterea momentului motor la toate punţile motoare, automobilele sunt echipate cu un distributor sau cu un reductor-distribuitor. Distribuitorul are rolul de a distribui momentul motor la punţile motoare şi în acelaşi de timp a-l şi modifica. Prin mărimea raportului de transmitere şi folosirea integrala a greutăţii sale ca greutate aderentă, automobilul va putea să urce pante de 50-60% va putea trece prin terenuri grele etc. Reductoarele-distribuitoare se clasifică după modul de prevenire a “circulaţiei de puteri” în transmisia automobilelor. Dacă la un moment dat, la una dintre punţi nu este asigurată aderenţa, se poate ca roţile de la o punte să patineze şi de la cealaltă să alunece, adică să fie împinse sau târâte. Prin aceasta forţele tangenţiale de la aceste roţi îşi schimbă sensul, devenind din forţe motoare forţe de frânare. În această situaţie, roţile rămase motoare, în afara rezistenţelor la înaintare tebuie să învingă şi forţele de frânare apărute, rezultând o “circulaţie de puteri”. Datoirtă acestui fapt, la automobilele cu tracţiune integrală, apar următoarele dezavantaje: uzură sporită a pneurilor şi a organelor transmisiei din cauză că prin ele se transmit puteri mult mai mari decât în cazul deplasării normale, scade randamentul transmisiei, se măreşte consumul de combustibil. Clasificarea reductoarelor-distribuitoare. Din punct de vedere al prevenirii circulaţiei de puteri reductoarele-distribuitoare pot fi: -cu dispozitiv de decuplare a punţii motoare anterioare
120
-cu diferenţial interaxial -cu cuplaj unidirecţional (unisens)
11.4 Transmisia longitudinală ( cardanică ) Transmisia cardanică serveşte la transmiterea mişcării de la arborele secundar al cutiei de viteze la axul roţilor motoare ale automobilului, unghiul dintre aceste doua axe fiind variabil.
Figura 11.12 : transmisie cardanică cu articulaţie rigidă cu viteză unghiulară variabilă 1- furca glisantă; 2- cap canelat; 3- ţeava arborelui cardanic; 4- furcă; 5- flanşă; 6- crucea cardanului; 7- rulment; 8- inel de siguranţă; 9- garnitură; 10- furcă; 11- piuliţă; 12- garnitură; 13- inel despicat; 14- ungător; 15- furcă Variatia unghiului se datoreaza faptului că puntea din spate un este legata de cadrul automobilului, ci este suspendată pe arcuri, având astfel posibilitatea de a-şi schimba poziţia faţă de cadru la cea mai mică încovoiere a arcurilor. Transmisia cardanică se compune din: -articulaţiile cardanice -arborele cardanic -sprijinirile intermediare Articulaţiile cardanice sunt mecanismele de legatură dintre doi arbori care se rotesc, axele acestora făcând un anumit unghi între ele.
Figura 11.13 : Articulatie cardanica sincronă cu bile 1- arbore planetar; 2- arbore condus; 3, 4- furci; 5- lăcaş sferic; 6- bile de acţionare; 7- bila centrală; 8, 9- ştifturi; 10- orificiu; Din punct de vedere constructiv, articulaţiile cardanice se clasifică în: -articulaţii cardanice rigide -articulaţii cardanice elastice După viteza unghiulară care se obţine la arborele condus, articulaţiile cardanice se clasifică în: -articulaţii cardanice cu viteză unghiulară variabilă
121
-articulaţii cardanice cu viteză unghiulară constantă. Arborele cardanic este confecţionat dintr-un tub de oţel care la capătul dinspre cutia de viteze are presat şi sudat un cap canelat iar la capătul celălalt are sudată furca articulaţiei cardanice de la arborele transmisiei principale.
Întreţinerea transmisiei cardanice Întreţinerea transmisiei longitudinale cuprinde următoarele lucrari: Strângerea şuruburilor flanşelor de fixare cu arborele secundar al cutieide viteze şi arborele pinionului de atac Ungerea articulaţiilor cardanice şi a îmbinării canelate Verificarea fixării arborelui longitudinal pentru a sesiza eventualele deformari
Defectele în exploatare ale transmisiei cardanice Pot apărea următoarele defecte: Dezechilibrarea arborilor longitudinali – defectul se manifestă prin vibraţii pe timpul deplasării automobilului. Se poate datora: dezlipirii plăcuţelor de echilibrare, deformării arborelui prin lovire, uzurii pronunţate a crucilor cardanice, existentei unui joc un mare între canelurile arborelui şi butucul furcii culisante, deformării flanşelor de prindere Ruperea arborelui longitudinal - dacă automobilul este pe loc, acest defect poate face ca automobilul să un pornească iar dacă este în mişcare poate duce la răsturnare dacă ruperea are loc pe partea dinspre cutia de viteze. La apariţia defectului, care este însoţit de un zgomot puternic, se opreşte imediat automobilul, se demontează arborele longitudinal rupt şi se remorchează automobilul până la atelierul de reparaţii. Acest defect apare datorită: manevrării necorespunzatoare a ambreiajului, uzurii articulaţiilor cardanice şi cedării materialului.
11.5 Puntea din spate motoare Transmisia principală Transmisia principală are rolul de a mări momentul motor transmis la roţile motoare. De asemenea, transmisia principala transmite momentul de la arborele cardanic situat într-un plan longitudinal al automobilului la semiarborii planetari, situaţi într-un plan transversal.
Figura 11.14 : Schema cinematica de organizare a transmisiei principale simple
122
1- rulment; 2- pinion conic (pinion de atac); 3- coroana dintată; 4- lagăr de rulmenţi; 5, 8- arbore planetar; 6şuruburi; 7- carcasa diferenţialului; 9- flanşă; După numarul treptelor de schimbare a momentului motor transmisiile principale se împart în: -transmisii principale simple -transmisii principale duble După tipul angrenajelor transmisiile principale se împart în: -transmisii principale cu angrenaj conic -transmsii principale cu angrenaj cilindric -transmisii principale cu melc şi roată melcată
Diferenţialul Destinaţia diferenţialului. La deplasarea automobilului în viraj, roata motoare exterioară parcurge un spaţiu mai mare decât roata motoare interioară virajului. Diferenţialul este mecanismul care permite ca roţile motoare ale aceleiaşi punţi să se rotească cu viteze unghiulare diferite, dând astfel posibilitatea ca la deplasarea automobilului în viraje să parcurgă spaţii de lungimi diferite.
Figura 11.15 : schema diferenţialului 1- coroana diferenţialului; 2- caseta sateliţilor; 3- axa sateliţilor; 4- sateliţii; 5- pinioane planetare; 6- axe planetare; 7- roţi motoare; 8- pinion de atac La deplasare automobilului în linie dreaptă, deoarece drumurile descrise de cele două roţi motoare sunt egale, şi vitezele unghilare vor fi egale. În acest caz, pinioanele planetare 5 vor avea vitezele unghiulare egale cu ale coroanei 1 iar sateliţii sunt imobilizaţi ( aceeaşi dinţi rămân în permanenţă angrenaţi ) executând o mişcare de revoluţie împreună cu carcasa diferenţialului 2 . Astfel, sateliţii sunt utilizaţi numai ca nişte piese de legătură pentru a transmite mişcarea de la caseta diferenţialului la arborii planetară 6 şi 7. La deplasarea automobilului în viraj, coroana diferenţialului şi caseta se vor roti cu aceeaşi viteză unghiulară ca şi în linie dreaptă. Roata exterioară virajului, are un drum mai lung de parcurs decât roata interioră, deci trebuie ca viteze unghiulare ale celor două pinioani planetare să fie diferite, acest lucru este posibil datorită existenţei sateliţilor 4 care capătă o mişcare de rotaţie în jurul axei lor proprii. Cu cât diferenţa între vitezele unghiulare trebuie să fie mai mare, cu atât turaaţia sateliţilor este mai mare. În raport cu coroana care are viteză unghiulară constantă, un pinion planetar are viteză unghiulară mai mare iar celălat o viteză unghiulară mai mică.
123
Arborii planetari Destinaţia şi clasificarea arborilor planetari. Arborii planetari servesc la transmiterea momentului motor de la diferenţial la roţile motoare sau la pinioanele conducătoare ale transmisiei finale. Clasificarea arborilor planetari se face după solicitările la care sunt supuşi. Solicitările arborilor planetari depind de modul de montare a capătului lor exterior în carterul punţii motoare. În funcţie de modul de montare al arborilor planetari în carterul punţii motoare, ei se împart în: -total descărcaţi de moment încovoietor -semiîncărcaţi -total încărcaţi cu moment încovoietor Arborii planetari total descărcaţi sunt solicitaţi numai la torsiune de către momentul motor. În acest caz butucul roţii motoare se montează prin intermediul a doi rulmenţi conici pe trompa carterului puntii din spate. În această situaţie, solicitarea la încovoiere este preluata numai de carterul punţii motoare. Soluţia cu arbori planetari total descărcarcaţi se utilizează la autocamioane şi autobuze. Arborii planetari semiîncărcaţi se montează printr-un rulment dispus între butucul roţii şi carterul punţii motoare. Aceşti arbori sunt solicitaţi la torsiune de momentul motor şi parţial la încovoiere. Aceasta soluţie se utilizează la autoturisme şi la autocamioane uşoare. Arborii planetari total încărcaţi se sprijină printr-un rulment, montat între arbore şi carterul punţii motoare. Aceşti arbori sunt solicitaţi atât la torsiune cât şi la încovoiere. Soluţia se utilizează iîn special la autoturisme.
Transmisia finală Trasmisia finală amplifică momentul motor transmis roţilor şi în acelaşi timp, contribuie la micşorarea solicitărilor organelor transmisiei dispuse înaintea ei. Transmisia finală se utilizează la automobilele la care raportul de transmitere al transmisiei pricipale, rezultat prin calcul, are o valoare prea mare. Din cauza limitării dimensiunilor de gabarit a transmisiei principale se recurge la transmisia finală dispusă dupa diferenţial. Transmisiile finale se utilizează la unele autotobuze si autocamioane grele. Clasificarea transmisiilor finale. Transmisiile finale se clasifică după: -numărul de trepte -locul de amplasare -tipul angrenajului. După numărul treptelor, transmisiile finale pot fi: -simple -duble. După locul de amplasare, transmisiile finale pot fi: -dispuse lângă diferenţial -dispuse lângă roţile motoare După tipul angrenajului transmisiile finale pot fi: -cu roţi dinţate -cu arbori -cu axe fixe -planetare Construcţia transmisiei finale. La automobile se utilizează transmisii finale simple, cu roti dinţate cu arbori cu axe fixe, plasate lângă roţile motoare. Unele automobile folosesc transmisii finale de tip planetar.
124
Întreţinerea punţii din spate Întreţinerea punţii motoare din spate constă în : controlul nivelului, completarea şi schimbarea uleiului de transmisie din carter, verificarea etanşeităţii carterului, reglarea rulmenţilor transmisiei principale şi ai diferenţialului, verificarea şi reglarea angrenării roţilor dinţate ale transmisiei principale. Controlul şi completarea nivelului uleiului de transmisie din carter se face periodic; lubrifiantul trebuie să fie până la nivelul orificiului de alimentare. În cazul în care nivelului uleiului un este corespunzător, se va completa cu ulei de transmisie de acelaşi tip. Schimbarea uleiului de transmisie din carterul punţii spate se face la termenele date de crtea tehnică a automobilului şi constă în golirea lubrifiantului şi umplerea până la nivel cu ulei proaspăt de tip corespunzător. Golirea se face printr-un orificiu dispus la partea inferioară a carterului şi astupat cu unbuşon filetat. Introducerea uleiului în carter se face, în general, printr-un orificiu astupat tot cu un buşon filetat şi plasat la înălţimea la care trebuie să fie nivelul lubrifiantului. Reglarea rulmenţilor pinionului de atac se face prin modificarea numărului adausurilor ( şaibelor ) de reglare sau în alt mod. Verificarea reglării rulmenţilor pinionului de atac se face prin măsurarea cu dinamometrul a momentului care trebuiee aplicat pinionului pentru a se roti. În cazul reglării corecte, încălzirea rulmenţilor în timpul funcţionării un trebuie să depăşească 70-80° C. Reglarea rulmenţilor casetei diferenţialului se face cu compensatorii mobili care se reazămă în inele exterioare ale rulmenţilor sau cu ajutorul unor garnituri de reglare dispuse între inelele exterioare ale rulmenţilor şi capacele rulmenţilor. Jocul se poate constata prin măsurarea cuplului necesar rotirii diferenţialului. Reglarea angrenajului transmisiei principale. Roţile dinţate ale transmisiei principale tebuie să fie reglate astfel încât dinţii să calce pe toată lungimea lor, iar între dinţi să existe un joc lateral prescris pentru fiecare transmisie. Angrnarea corectă a roţilor se verifică după poziţia petei de contact între dinţi. În acest scop, dinţii pinionului se acoperă cu un strat subţire de vopsea, după care pinionul se învârte în ambele sensuri. În funcţie de poziţia urmei lăsate se apreciază dacă angrenarea este corectă sau un.
Defectele în exploatare ale punţii spate Transmisia principală poate prezenta ca defecte: Deteriorarea sau ruperea pinionului de atac Griparea sau deteriorarea rulmenţilor transmisiei principale Jocul necorespunzător între pinion şi coroană Diferenţialul poate prezenta ca defecte : Uzura excesivă sau deterioararea danturii pinioanelor satelit sau planetare Griparea sau deteriorarea rulmenţilor carcasei Ruperea axului sau crucii sateliţilor Arborii planetari pot prezenta ca defecte : Uzarea excesivă a canelurilor Ruperea arborilor planetari
Repararea punţii din spate -
Pinionul de atac poate prezenta următoarele defecte care se înlătură după cum urmează: suprafeţele de lucru ale canelurilor arborelui pinionului de atac peste valoarea admisibilă conduc la înlocuirea pinionului diametrul fusurilor pentru rulmenţi uzaţi se recondiţionează prin cromare şi rectificare la cotă nominală filetul pentru piuliţa de fixare a flanşei de antrenare deteriorat se recondiţionează prin încărcare cu sudură , sub strat de flux şi rectificare la dimensiuni nominale pentru refiletare
125
Înlocuirea pinionului are loc când prezintă dfectele : crăpături sau fisuri indiferent de lungime sau poziţie; ştirbiri ale suprafeţei de lucru a dinţilor; uzura dinţilor în grosime, când jocul lateral cu piesa conjugată depăşeşte o anumită valoare. Pinionul planetar poate prezenta următoarele defecte care se recondiţionează astfel: - rizuri inelare pe suprafaţa de reazem a pinionului se înlătură prin rectificare la cota de reparaţie - ciupiturile dinţilor în capete se recondiţionează prin polizarea marginilor rupturii Pinionul satelit poate prezenta următoarele defecte care se recondiţionează astfel: - alezajul deteriorat sau uzat se recondiţionează prin rectificare intrerioară la cota treptei de reparaţie sau cromarea dură urmată de rectificare la cota nominală - dinţii cu ciupituri în capete se recondiţionează prin polizare Arborele planetar. Defectele posibile ale arborelui planetar sunt: încovoierea arborelui planetar, uzura în grosime a canelurilor - încovoierea arborelui se stabileşte cu un comparator. La prinderea între vârfuri, bătaia pe lungimea canelurilor nu trebuie să depăşească 0,1 mm, iar, în rest, maximum 0,3 mm. Se recondiţionează prin îndreptare cu ajutorul unui dispozitiv. Carcasa diferenţialului. Defectele posibile ale carcasei diferenţialului sunt: - diametrul locaşului pentru crucea sateliţilor uzatse recondiţionează alezare la cota de reparaţie, folosindu-se o cruce majorată - diametrul fusurilor pentru rulmenţi uzat se recondiţionează prin încărcare cu sudură, strunjire şi rectificare la cota nominală - filetul găurilor de prindere a semicarcaselor uzat se recondiţionează prin majorarea găurilor şi refiletare - suprafaţa de sprijin a pinionului planetar uzată se recondiţionează prin rectificare frontală, iar la montaj se utilizează o şaibă de presiune cu grosime majorată Crucea sateliţilor . La crucea sateliţilor se pot uza sau deteriora fusurilor. Recondiţionarea se face prin cromarea dură şi rectificare la cota nominală sau la cota treptei de reparaţie
12. Puntea din faţă 12.1 Destinaţie, condiţii impuse şi clasificare Punţile din faţă: -preiau şi transmit cadrului sau caroseriei prin intermediul suspensiei, forţele şi momentele ce apar din interacţiunea roţilor cu calea; -permit schimbarea direcţiei de deplasare a automobilului; -la automobilele cu tracţiune integrală sau la cele organizate dupa soluţia „ totul în faţă” puntea din faţă este şi motoare, realizând transmiterea fluxului de putere al motorului de la transmisia longitudinală sau arborele secundar al cutiei de viteze. Condiţiile ce trebuie satisfăcute de puntea faţă sunt: -să asigure o cinematică corectă roţilor în timpul oscilaţiei caroseriei; -să asigure o bună stabilitate roţilor de direcţie; -să asigure manevrarea uşoară a automobilului şi o uzură cât mai mică a pneurilor; -să aibă o greutate proprie mică;
126
-să fie suficient de rezistentă şi sigură în exploatare. Constructiv, puntea din faţă motoare cuprinde: mecanismele transmiterii fluxului de putere la roţile motoare (transmisia principală, diferenţialul, arborii planetari, transmisia finală şi butucii roţilor); mecanismul de ghidare pentru preluarea şi transmiterea forţelor şi momentelor reactive între roţi şi cadru sau caroserie; fuzetele şi pivoţii prin care acestea se articulează de mecanismul de ghidare cu posibilitatea de oscilaţie într-un plan neorizontal, necesară schimbării direcţiei de mers. Constructiv puntea din faţă nemotoare se simplifică prin eliminarea mecanismelor de transmitere a fluxului de putere a motorului. După tipul mecanismului de ghidare, determinat de caracterul suspensiei roţilor, puntea din faţă poate fi: -rigidă – cu oscilaţie dependentă a roţilor; -articulată – cu oscilaţie independentă a roţilor. Mecanismele transmiterii fluxului de putere al motorului pot fi: - Articulaţii bicardanice cu cruce. - Articulaţii bicardanice cu cruce şi dispozitiv de centrare. - Cuplaj unghiular Tracta - Cuplaj unghiular Weiss - Cuplaj unghiular Rzeppa - Cuplaj unghiular axial Rzeppa - Cuplaj unghiular Rzeppa cu deplasare axială telescopică. - Cuplaj unghiular axial tripod. Structural, arborii planetari au în componenţa lor: -cuplaje unghiulare: -cu elemente articulate -articulaţia bicardanică cu cruce (fig. 12.1); -articulaţia bicardanică cu cruce şi dispozitiv de centrare (fig. 12.2); -cupajul Tracta (fig. 12.3). -cu elemente de rulare -cuplajul homocinetic Weiss (fig.12.4) -cuplajele Rzeppa (fig.12.5) -cuplaje axiale (tripodele) -cuplaje unghiular – axiale.
Figura 12.1 : Articulaţii bicardanice cu cruce. 1,2 – furci exterioare
127
Figura 12.2 : Articulaţii bicardanice cu cruce şi dispozitiv de centrare. La articulaţiile bicardanice cu cruce, sincronismul transmiterii mişcării la unghiuri mari. Nu se asigură, deoarece furcile exterioare 1 şi 2 se înclină independent faţă de furca intermediară. Pentru înlăturarea acestui inconvenient, articulaţiile bicardanice sunt prevăzute, de obicei, cu dispozitive de centrare, care asigură o independenţă între cele două unghiuri prin menţinerea furcii intermediare în planul bisector al furcilor exterioare. La articulaţia bicardanică din figura 12.2,a, dispozitivul de centrare este o cuplă tetramobila de tip sferă – cilindru, iar centrarea la articulaţia bicardanică din figura 12.2,b, cunoscută sub denumirea de cuplaj bicardanic homocinetic Gorg – Warner, este asigurată de o cuplă tetramobilă superioară.
Figura 12.3 : Cuplaj unghiular Tracta Cuplajul Tracta asigură transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie între arborii cuplaţi, prin intermediul cuplelor de translaţie. Sunt utilizate în special la antrenarea roţilor motoare şi de direcţie ale autocamioanelor destinate să ruleze în condiţii grele de teren.
128
Figura 12.4 . Cuplaj unghiular Weiss. 1,2 – furci; 3 – bile laterale; 4 – bilă centrala; 5,6 – ştifturi.
Figura 12.5 : Cuplaj unghiular Rzeppa
Figura 12.6 : Cuplaj unghiular axial Rzeppa.
129
Figura 12.7 : Cuplaj unghiular Rzeppa cu deplasare axială telescopică.
Figura 12.8 : Cuplaj unghiular axial tripod. 1 – galeţi sferici; 2 – fus element tripod; 3 – carcasa; 4 – arbore. Fuzete şi pivoţi Fuzeta sau axa roţii reprezinta osia de rezemare a butucului roţii. Ea are secţiunea circulară. Pe ea se monteaza rulmentul butucului roţii. Este prevazută la capăt cu o porţiune filetată pentru piuliţele de fixare şi reglare a jocului din lagărele cu rulmenţi. Figura 12.9 . Tipuri constructive de pivoţi şi fuzete pentru punţi rigide
Tipuri constructive de punţi din faţă
130
Figura 12.10 : Construcţia unei punţi rigide nemotoare. 1 – fuzeta; 2,3 – rulment cu role conice; 4 – levier (braţ) comandă caseta de direcţie; 5 – bară longitudinală; 6 – suprafeţe de sprijin; 7 – puntea faţă (grinda); 8 – bara conexiune(transversală); 9 – pivoţi; 10 – taler port saboţi; 11 – butuc roată
131
Figura 12.11 . Constructia si schema cinematica a unei punti rigide motoare.
Figuri 12.12 : Constructia unei punti articulate nemotoare cu articulatii cilindrice
132
12.2 Întreţinerea punţii din faţă Întreţinerea punţilor dinfaţă cuprinde lucrări de gresare, de verificare a îmbinărilor subansamblurilor, strângerilor şi jocurilor rulmenţilor şi pivoţilor, lucrări de verificare a nivelului uleiului de transmisie şi de schimbare a acestuia în cazul punţilor de direcţie şi motoare. Gresarea rulmenţilor şi a articulaţiilor duble cu role se efectuează după un parcurs de 5000 km echivalenţi, iar gresarea rulmenţilor butucilor roţilor după 60000 km echivalenţi. Verificarea nivelului uleiului de transmisie din carterul punţii combinate se efectuează după un parcurs de 5000 km echivalenţi, iar înlocuirea uleiului după 20000 km echivalenţi. Verificarea jocului la pivoţi şi butucii roţilor, precum şi reglarea acestuia se efectuează după un parcurs de 20000 km echivalenţi.
12.3 Defectele în exploatare ale punţii din faţă În exploatare, puntea din faţă poate prezenta următoarele defecte : încovoierea şi răsucirea sau ruperea punţii propriu-zise rupere fuzetei deteriorarea sau ruperea filetului fuzetei ruperea pivoţilor
15.4 Repararea punţii din faţă Puntea propriu-zisă poate prezenta următoarel defecte care se înlătură după cum urmează : - uzura în înălţime a umărului punţii se înlătură prin frezare plană şi montarea unor şaibe ca să se obţină înălţimea la cota nominală - gaura pentru pivot uzată se recondiţionează prin presarea unei bucşe din oţel în orificiu pentru pivot majorat, după care bucşa se alezează la cota nominală - suprafaţa de fixare a arcului uzată se recondiţionează prin frezare plană - puntea încovoiată se îndreptă la rece cu ajutorul unei prese hidraulice - găurile pentru bridele şi bulonul central de arc uzate se recondiţionează prin încărcarea cu sudură electrică, urmată de frezare plană şi găurire la cota nominală Fuzetele pot prezenta următoarele defecte care se înlătură astfel: - filetul pentru piuliţa de strângere a rulmenţilor este uzat. Dacă filetul are mai mult de o spiră smulsă se repară prin încărcare cu sudură prin vibrocontact, după care se refiletează, se frezează un canal de pană şi apoi se excută o gaură de splint - fusurile rulmenţilor uzate se vrecomdiţionează prin încărcare cu sudură prin vibrocontact, urmată de strujire şi rectificare între vîrfuri, la cota nominală - fusul pentru garnitura de etanşare uzat se recondiţionează prin înlocuirea bucşelor vechi şi alezarea bucşelor noi astfel ca jocul dintre pivot şi bucşă să fie cel prescris Pivoţii fuzetelor. Defectele pivoţilor constau în uzarea suprafeţelor care se freacă în bucşeţe pivoţilor; se înlătură prin încărcarea cu sudură prin vibrocontact urmată de rectificare între vârfuri la cota nominală. Braţele oscilante deformate sau cu fisuri se înlocuiesc.
133
13. Sistemul de direcţie 13.1 Destinaţia şi condiţiile impuse Sistemul de direcţie asigură maniabilitatea automobilului, adică capacitatea acestuia de a se deplasa în direcţia comandată de către conducător, respectiv de a executa virajele dorite şi de a menţine mersul rectiliniu, atunci când virajele un sunt necesare. Schimbarea direcţiei de mers se obţine prin schimbarea planului (bracarea) roţilor de direcţie în raport cu planul longitudinal al autovehiculului. Sistemul de direcţie trebuie sǎ asigure automobilului o bunǎ manevrabilitate şi stabilitate. Obţinerea unor direcţii stabile presupune cǎ în afara aprecierii transmisiei direcţiei este necesar sǎ se ţinǎ seama de autovehicul în ansamblu şi în special de poziţia roţilor de direcţie. Un sistem de direcţie este considerat stabil dacǎ la deplasarea în curbǎ apar momente de redresare (stabilizare) care tind sǎ readucǎ roţile de direcţie la poziţia de mers în linie dreaptǎ. Valoarea momentelor de redresare sunt în dependenţǎ directǎ cu valoarea unghiurilor de aşezare ale roţilor directoare. Condiţiile impuse sistemului de direcţie sunt: - să asigure o bună ţinută de drum (capacitatea acestora de a menţine direcţia de mers în linie dreaptă); - să permită stabilizarea mişcării rectilinii (roţile de direcţie, după ce virajul a fost efectuat, să aibă tendinţa de a reveni în poziţia mersului în linie dreaptă); - efortul necesar pentru manevrarea direcţiei să fie cât mai redus; - randamentul să fie cât mai ridicat; - şocurile provenite din neregularităţile căii de rulare să fie transmise la volan cât mai atenuat; - să permită reglarea şi întreţinerea uşoare; -să nu prezinte uzuri excesive care pot duce la jocuri mari şi, prin aceasta, la micşorarea siguranţei conducerii. Clasificarea sistemelor de direcţie Există mai multe criterii de clasificare a sistemelor de direcţie din care enumerăm: a. După locul de dispunere a mecanismului de acţionare a direcţiei: - sisteme de direcţie pe dreapta; - sisteme de direcţie pe stânga. b. După tipul mecanismului de acţionare: 1 – raportul de transmitere: - constant; - variabil; 2 – tipul angrenajului: - mecanismele cu melc, - mecanismele cu şurub, - mecanismele cu manivelă - mecanismele cu roţi dinţate; 3 – tipul comenzii: - mecanică, - mecanică cu servomecanism (hidraulic, electric, activ) c. După particularităţile transmisiei direcţiei: 1 – poziţia trapezului de direcţie în raport cu puntea din faţă: - anterior; - posterior; 2 – construcţia trapezului de direcţie: - cu bară transversală de direcţie dintr-o bucată; - cu bară transversală de direcţie din mai multe părţi; d. După locul unde este plasat sistemul de direcţie : - direcţie la puntea din faţă; - direcţie la puntea din spate;
134
- la ambele punţi. Virajul automobilului este corect, adică roţile rulează fără alunecare când toate descriu cercuri concentrice în centru de viraj 0. Aceste centre trebuie să se găseasca la intersecţia dintre prelungirea axei rotilor din spate şi a axelor fuzetelor celor douaă roţi de direcţie. Aceasta înseamnă că în viraj roţile de directie nu mai sunt paralele ci înclinate(bracate) cu unghiuri diferite. Astfel unghiul de bracare ﻻi al roţii interioare este mai mare decât unghiul de bracare ﻻe al roţii exterioare. Figura 13.1 : schema virajului corect al automobilului
13.2 Stabilizarea roţilor de direcţie Dintre măsurile constructive care dau naştere la momente de stabilizare, unghiurile de aşezare a roţilor şi pivoţilor au rolul cel mai important. În acest scop, roţile de direcţie şi pivoţii roţilor fuzetelor de direcţie prezintă anumite unghiuri în raport cu planul longitudinal şi transversal al automobilului . La pivoţii fuzetelor se deosebeste două unghiuri: unghiul de înclinare longitudinală β şi unghiul de înclinare transversala . Roţile de direcţie prezintă două unghiuri: unghiul de cădere sau carosaj şi unghiul de convergenţă þ. UNGHIUL DE ÎNCLINARE LONGITUDINALĂ A PIVOTULUI β (SAU UNGHIUL DE FUGĂ) reprezintă înclinarea longitudinală a pivotului şi se obţine prin înclinarea pivotului în aşa fel încât prelungirea axei lui să întâlnească calea într-un punct A, situat înaintea punctului B de contact al roţii. Unghiul β face ca după bracare, roţile de direcţie să aibă tendinţa de revenire la poziţia de mers în linie dreaptă. Prezenţa unghiului β face ca manevrarea automobilului să fie mai grea, deoarece la bracarea roţilor,trebuie să se învingă momentul stabilizator. Momentul stabilizator creşte cu cât pneurile sunt mai elastice, deoarece reacţiunea laterală se deplasează mai mult, în spate, faţă de centrul suprafeţei de contact. UNGHIUL DE ÎNCLINARE TRANSVERSALĂ (LATERALĂ) A PIVOTULUI dă naştere la un moment stabilizator ce acţionează asupra roţilor bracate. La bracare , datorită unghiului de înclinare transversală, roţile tind să se deplaseze mai jos, dar deoarece acest lucru nu este posibil întrucât roata se sprijină pe drum , rezultă o ridicare a pivotului, respectiv a punţii din faţă împreună cu cadrul(caroseria). Deci la bracarea roţilor de direcţie, trebuie învins momentul de stabilizare ce apare datorită unghiului , necesită pentru aceasta o creştere a efortului la volan, şi respectiv o înrăutăţire a manevrabilităţii automobilului. Momentul de stabilizare depinde de greutatea ce revine roţilor de direcţie şi de aceea se întâlneşte sub denumirea de momentul de stabilizare a greutăţii. Unghiul de înclinare transversală a pivotului conduce la micşorarea distanţei C intre punctul de contact al roţii cu solul şi punctul de intersectie a axei pivotului cu suprafaţa de rulare (distanţă denumită deport).
135
Figura 13.2 : unghiurile de aşezare ale roţilor şi pivoţilor Unghiul de cădere sau carosaj reprezintă înclinarea roţii faţă de planul vertical . Acest unghi contribuie la stabilizarea direcţiei, împiedicând tendinţa roţilor de a oscila datorită jocului rulmenţilor. Prin înclinarea roţii cu unghiul , greutatea ce revine ei Gr va da o componentă Gr şi o componentă orizontală H, care va împinge tot timpul rulmenţii către centru, făcând să dispară jocul lor şi reducând solicitările piuliţei fuzetei. La automobilele cu punţi rigide, unghiul de cădere variază la trecerea roţilor peste denivelările căii de rulare, iar la unele automobile cu punţi articulate, unghiul de cădere variază cu sarcina. De aceea, la unele automobile, unghiul de cădere trebuie măsurat cu automobilul încărcat cu o anumită sarcină, precizată în cartea tehnica a acestuia. Unghiul de convergenţă sau înclinare a roţilor din faţă ρ este unghiul de înclinare în plan orizontal a roţii faţă de planul longitudinal al automobilului.
136
Figura 13.3 : Convergenţa roţilor de direcţie şi tendinţa de rulare divergentă a lor În practică, convergenţa roţilor este exprimată prin diferenţa C = A- B, în care A şi B reprezintă distanţele între anvelope sau jantele celor două roţi, măsurate în faţa şi în spatele roţilor, la nivelul fuzetelor sau la cel indicat în cartea tehnică. Convergenţa roţilor este necesara pentru a compesa tendinţa de rulare divergentă a lor, cauzată de unghiul de cădere. Convergenţa se alege astfel încât, în condiţiile normale de deplasare, roţile să aibă tendinţa să ruleze paralel. Convergenţa este de 0-5 mm la autoturisme ajungând la autocamioane şi autobuze până la 8-10 mm. La automobilele cu puntea motoare în spate mai există o tendintă de rulare divergentă a roţilor, datorită faptului că pivoţii un sunt aşezaţi în planul roţii ci sunt deplasaţi spre interior cu distanţa l . În timpul deplasării automobilului, fuzetele sunt împinse cu forţele Fı care vor acţiona în punctele p de aticulatie cu osia, iar rezistenţele de înaintare vor acţiona în punctele C, care se găsesc în planul median al roţilor. Din această dispunere rezultă la fiecare roată un moment M = R · L , care va căuta să imprime roţilor o rulare divergentă. La autoturismele care au puntea motoare în faţă, tendinţa se petrece tocmai invers, adică roţile cauta să se închidă în faţă. Din această cauză la unele din aceste automobile, convergenţa este negativă. Tendinta de rulare divergentă, cauzată de unghiul cădere, se explică prin deformarea pneurilor în contact cu calea. În acest caz, ele au tendinţa de a rula la fel ca două trunchiuri de con cu vârfuri în O1 şi O2. Prin înclinarea roţilor spre faţă, vârfurile trunchiului de con imaginare se deplasează în punctele O1 şi O2 , anulând tendinţa de rulare divergentă a roţilor.
13.3 Construcţia sistemului de direcţie Pentru a se schimba traiectoria automobilului, conducătorul auto acţionează asupra volanului 1, (fig..) care transmite mişcarea prin intermediul coloanei volanului 2, la melcul 3, care angrenează cu sectorul dinţat 4. Pe axul sectorului dinţat se află levierul de direcţie (comandă) 5, care este în legătură cu bara longitudinală de direcţie (comandă) 6. Prin rotirea sectorului dinţat, deci şi a levierului de direcţie, bara longitudinală de direcţie va avea o mişcare axială care depinde de sensul de rotaţie a sectorului dinţat.
Figura 13.4 . Părţile componente ale sistemului de direcţie Prin deplasarea axială a barei longitudinale de direcţie, braţul fuzetei 11 va roti fuzeta 9 în jurul pivotului 10 şi o dată cu ea şi roata din stânga. Legătura care există între fuzeta 9 şi fuzeta 13, prin intermediul levierelor 8 şi 14 şi bara transversală de direcţie 7, va produce rotirea fuzetei 13. Patrulaterul format din puntea propriu-zisă 12, levierele fuzetelor 8 şi 14 şi bara transversală de direcţie 7 se numeşte trapezul direcţiei. Volanul de direcţie este realizat, în general, din material plastic cu armătură metalică având forma circulară cu 1-3 spiţe. Coloana volanului este formată dintr-o bucată sau din două bucăţi, legate între ele printr-o articulaţie cardanică, în general rigidă. Soluţia din două bucăţi se foloseşte atunci când caseta de direcţie nu se află pe direcţia axului volanului. Din motive de securitate, începe să se răspândească la autoturisme soluţia cu coloana volanului deformabilă sub acţiunea unui şoc puternic. In general s-a răspândit soluţia coloanei telescopice, compusă din două tuburi, care devin telescopice la o anumită forţă axială.
137
La unele automobile, poziţia volanului poate fi reglată (prin deplasarea în direcţie axială şi înclinare cu un anumit unghi). Elementele componente ale sistemului de direcţie se împart în două grupe, în funcţie de destinaţia lor, şi anume: - mecanismul de acţionare sau comandă a direcţiei, care serveşte la transmiterea mişcării de la volan la levierul de direcţie; - transmisia direcţiei, cu ajutorul căreia mişcarea este transmisă de la levierul de direcţie la fuzetele roţilor Mecanismul de acţionare a direcţiei Condiţiile impuse sistemului de direcţie sunt satisfăcute în mare măsură de construcţia mecanismului de acţionare, care trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: -să fie reversibil pentru a permite revenirea roţilor de direcţie în poziţia corespunzătoare mersului în linie dreaptă după încetarea efortului aplicat volanului: -să aibă un randament ridicat – pierderile prin frecare în mecanismul de direcţie să fie cât mai mici – în scopul unei conduceri mai uşoare. Este indicat să aibă un randament mai mare la transmiterea mişcării de la volan la levierul de direcţie şi randament mai redus de la levier la volan pentru ca şocurile provocate roţilor de către neregularităţile căii de rulare să fie absorbite în mare măsură în mecanism şi să se transmită cât mai atenuate la volan; -să asigure caracterul şi valorile necesare ale raportului de transmitere; -să aibă un număr minim de puncte de reglare, cu posibilitatea obligatorie de reglare a jocului dintre elementul conducător şi condus al mecanismului. Transmisia direcţiei Construcţia transmisiei direcţiei este determinată de tipul constructiv al punţii directoare şi de locul unde sunt plasate roţile de direcţie. Transmisia direcţiei în cazul punţii rigide Caracteristic pentru această soluţie (fig.) este faptul că bara transversală de direcţie 3 este executată, de regulă, dintr-o singură bucată. Trapezul de direcţie, format din bara transversală 3, levierele fuzetelor 4 şi partea centrală a punţii din faţă, este un trapez posterior. Tijele şi pârghiile care formează transmisia direcţiei sunt legate între ele prin articulaţii sferice, care mai au şi rolul de a elimina jocurile datorate uzării şi de a se amortiza şocurile transmise roţilor de direcţie de la calea de rulare.
138
Figura 13.5 : Transmisia direcţiei în cazul punţii rigide 1 – levierul de direcţie ; 2 – bară longitudinală de direcţie ; 3- bară transversală de direcţie ; 4 – levierele fuzetelor ; 5- fuzete ; 6 – braţul fuzetei ; 7 – mecanismul de acţionare Articulaţiile sferice se clasifică în funcţie de forma bolţului şi de sistemul de reglare a jocului. Bolţul poate avea capul sub formă sferică fig.. a şi c sau semisferică şi tronconică fig.. b. După sistemul de reglare a jocului, articulaţiile sferice pot fi : - elastice; - tip pană. În cazul articulaţiilor elastice, jocurile datorate uzării sunt compensate automat cu ajutorul unui arc, care poate acţiona axial fig. Sau radial fig.
Fig.13.6 : Tipuri constructive de articulaţii sferice 1 – bolţ; 2 – pastile ; 3 – arcuri de compensare
139
Intensitatea şocurilor care se transmit mecanismului de acţionare a direcţiei şi volanului depinde de tipul 140ervomechani al acestor articulaţii sferice. Articulaţiile sferice trebuie unse periodic, pentru aceasta prevăzânduse cu un gresor. În ultima vreme pentru simplificarea întreţinerii, se folosesc pe scară tot mai largă articulaţiile sferice capsulate fig. . La aceste articulaţii partea sferică a bolţului şi pastilele au aplicate pe ele un strat din material plastic de cca. 2,5 mm, impregnat cu bisulfură de molibden pentru reducerea frecării. Articulaţia este umplută la montare cu o unsoare pe bază de calciu şi capsulată. Transmisia direcţiei în cazul punţii articulate La autoturismele cu suspensie independentă a roţilor din faţă, este caracteristic faptul că bara transversală de direcţie este fracţionată în două sau mai multe părţi, pentru a permite separat fiecărei roţi oscilaţii pe verticală. În fig.. este reprezentată transmisia direcţiei la care mecanismul de acţionare 1 imprimă levierului de direcţie 2 o mişcare de rotaţie care se transmite pârghiei unghiulare 3 care este articulată de bara transversală de direcţie compusă din două părţi 4 şi 5.
Figura 13.7 : Transmisia direcţiei la automobilele cu suspensie independentă a roţilor La soluţia din fig. b bara transversală de direcţie se compune dintr-o parte centrală 1 şi două părţi laterale 4, legate la braţele fuzetelor 5. Transmisia direcţiei mai cuprinde levierul de direcţie 2 (140ervomech conducător) care primeşte mişcarea de la caseta 3 şi pârghia pendulară 6. Bara transversală de direcţie din fig. c este compusă din două părţi 2 şi 5, legate cu capetele interioare de levierul de direcţie central 3, iar cu cele exterioare de braţele fuzetelor 1 şi 6. Elementul conducător îl constituie levierul de direcţie 7 care prin intermediul barei 4 transmite mişcarea levierului central 3. In fig. d este reprezentată transmisia direcţiei la mecanismul de acţionare cu pinion şi cremalieră, care este o variantă a transmisiei cu levier central. La această soluţie levierul central, având o mişcare de rotaţie, a fost înlocuit cu cremaliera 1 care are o mişcare de translaţie. De la cremalieră, mişcarea este transmisă barelor laterale (bieletelor) 2 care sunt articulate de braţele fuzetelor 3. 0 soluţie asemănătoare este utilizată la foarte multe autoturisme.
140
13.4 Sisteme de direcţie asistate -
Pentru uşurarea efortului la volan s-au introdus câteva tipuri de sisteme de asistare ale direcţiei: asistarea hidraulică; asistarea electro-hidraulică; asistarea electrică; asistarea activă.
Asistarea hidraulică Sistemul de acţionare a mecanismului de direcţie are următoarea componenţă: rezervor de ulei; pompă de ulei; supapă de siguranţă (limitează creşterea presiunii în instalaţie); distribuitor rotativ acţionat de coloana volanului; cilindru hidraulic cu piston; caseta de direcţie cu pinion şi cremalieră.
Figura 13.8 : Casetă de direcţie asistată hidraulic În figura 13.8 sunt reprezentate câteva elemente ale unui servomecanism de direcţie asistat hidraulic. Funcţionare: Atunci când volanul este manevrat coloana volanului transmite mişcarea la pinion şi acesta antrenează cremaliera. În aceleşi timp coloana volanului acţionează şi distribuitorul rotativ care deschide circuitul spre cilindrul servomecanismului cu piston. Trebuie menţionat că pistonul este solidar cu cremaliera. În funcţie de sensul de rotire a volanului lichidul sub presiune ajunge în cilindrul servomecanismului în dreapta sau stânga pistonului. Astfel peste forţa de acţionare a şoferului se suprapune forţa dată presiunea uleiului şi acţionarea direcţiei se face mult mai uşor. Dacă volanul nu se mişcă distribuitorul servomecanismului revine la poziţia iniţială şi întrerupe curgerea uleiului spre cilindrul . Practic, distribuitorul servomecanismului se deschide numai când volanul se învârte. Un neajuns al acestui servomecanism de asistare se manifestă la viteze mari. În această situaţie motorul are turaţia ridicată iar pompa hidraulică, care este antrenată de motor, furnizează uleiul la presiune ridicată şi ca urmare nivelul de asistare creşte. În consecinţă, la volan nu mai apare aproape nici o rezistenţă iar şoferul are senzaţia că a
141
pierdut contactul cu drumul. Pentru evitarea acestui fenomen („de plutire”) s-au realizat echipamente electronice care fac corecţiile necesare. Asistarea electro-hidraulică (sistemul servotronic) La acest servomecanism un echipament electronic controlează nivelul de asistare în funcţie de viteza autovehiculului (figura ). Astfel la viteze mici nivelul de asistare este maxim iar la viteze mari asistarea este redusă şi ca urmare dispare senzaţia şoferului de pierdere a contactului cu calea de rulare.
În figură este prezentat un sistem de direcţie electro-hidraulic care are următoarea componenţă: 1- vitezometru; 2calculator de bord; 3- distribuitor hidraulic rotativ; 4- casetă de direcţie cu pinion şi cremalieră; 5- pompă hidraulică; 6- rezervor de lichid; 7- racord flexibil; 8- coloana volanului. Acest mod de asistare ridică nivelul de confort al şoferului şi totodată siguranţa circulaţiei. Asistarea electrică (sistemul servoelectric) La această soluţie forţa de asistare este dată de un motor electric care este controlat electronic. Sistemul de asistare servoelectric (figura ) este superior sistemului de asistare electrohidraulic din punct de vedere al eficienţei energetice, mărimii, costului şi întreţinerii. Momentul de torsiune aplicat de şofer asupra volanului este măsurat de către un senzor de torsiune. Semnalul produs de acest senzor împreună cu semnalul produs de
Figura 13.9 : Sistemul de direcţie cu asistare electrică senzorul de viteză sunt transmise către ECU (Electronic Control Unit – calculatorul de bord) iar acesta decide privitor la sensul şi mărimea momentului de torsiune generat de motorul electric. Asistarea activă
142
Acest sistem realizează variaţia raportului de transmitere de la volan la roţi. La viteze mici raportul de transmitere se modifică astfel încât sunt necesare mai puţin de două rotaţii complete ale volanului pentru a mişca roţile de la un capăt al cursei la altul. Astfel se îmbunătăţeşte confortul şoferului la efectuarea manevrei de parcare sau în trafic urban. La viteze mari raportul de transmitere se modifică astfel încât la unghiuri mai mari de rotaţie a volanului răspunsul roţii este mai mic crescând stabilitatea. Pentru a ridica stabilitatea vehiculului calculatorul este legat şi de sistemul de control al stabilităţii (ESP – Electronis Stability Program). Ca urmare dacă derapează sistemul de direcţie activă reacţionează şi modifică poziţia unghiulară a roţilor pentru a stabiliza autovehiculul. Dacă unghiul dat de direcţia activă nu este suficient pentru stabilizare atunci intervine şi ESP care reduce, prin frînare uşoară, turaţia roţii care patinează şi de asemenea reduce şi turaţia motorului. Sistemul intervine numai atunci când autovehiculul este în limită de stabilitate. Dacă se petrece o defecţiune la oricare din sistemele de asistare a direcţiei prezentate mai sus volanul devine greu de manevrat dar nu se pierde controlul direcţiei chiar dacă efortul la volan creşte considerabil. Întotdeauna rămâne legătura mecanică de la volan la caseta de direcţie
13.5 Întreţinerea sistemului de direcţie VERIFICAREA POZIŢIEI RECTILINII A ROŢILOR DIRECTOARE ŞI CORECTAREA POZIŢIEI VOLANULUI Poziţia roţilor directoare de la autoturismele DACIA corespunde cu punctul mijlociu al casetei de direcţie, care se determină cu ajutorul unei cale C=65mm . În această poziţie nitul de pe cuplajul elastic trebuie să fie plasat în dreptul semnului marcat pe carcasa casetei de direcţie, iar volanul să se găseasca în poziţia mediană faţă de direcţia de mers a autoturismului. Dacă volanul nu se găseşte în această poziţie, se corectează efectuând operaţiile: se demontează semicochiliile ornament ale volanului, capacul volanului şi piuliţa de fixare; se scoate volanul folosind extractorul BIR 21 B, se repoziţioneaza volanul, se strânge piuliţa la un cuplu de 4,5 daN · m şi se remontează semocochiliile şi capacul volanului. VERIFICAREA ŞI CORECTAREA ORIZONTALITĂŢII CASETEI DE DIRECŢIE. Orizontalitatea casetei de direcţie are influenţă asupra unghiului de convergenţă al roţilor directoare, de aceea este necesară verificarea şi corectarea periodică. Pentru verificarea şi corectarea orizontalităţii casetei de directie se execută următoarele operaţii: se aşează autoturismul pe platourile rotitoare de la postul de diagnosticare, blocându-le pe poziţia zero se montează cala C=65mm în vederea asigurării poziţiei rectilinie a roţilor directoare şi se blochează volanul şi pedala de frână pe poziţia acţionat. se comprimă semipunţile faţă până se asigură poziţia încarcată automobilului (cota D=7mm ) se fixează pe pragurile autoturismului cadranele T.Av.246 la o distanta de 1250mm de axa roţilor directoare proiectoarele 2 din trusa direcţiei fiind montate şi centrate pe roţile directoare, se orientează spotul luminos spre punctul B de pe cadranul T.Av.246 se decomprimă uniform semipunţile faţă până când spotul luminos ajunge pe scara A, citinduse valorile. Normal caseta de direcţie este orizontală când valorile măsurate se încadreaza între limitele 6 si 7.75, în caz contrar se procedeaza la corectarea orizontalităţii casetei acţionand excentricilor astfel: se demontează bateria şi suportul său, se slăbesc şuruburile de fixare ale casetei de direcţie, se îndreaptă tabla de siguranţă 1 a excentricului 3, se slăbeşte bulonul şi se roteşte excentricul, folosind o cheie specială, până când spotul luminos revine între valorile 6 si 7,75 - se refixează caseta de direcţie, în poziţie orizontală astfel asigurată. VERIFICAREA JOCULUI LIBER AL VOLANULUI Pentru verificare se fac operaţiile: se aduce automobilul pentru poziţia de mers în linie dreapta, respectiv se găseste punctul mijlociu al direcţiei (pentru DACIA 1300 folosim cala de 65mm) se fixează pe volan şi coloana volanului dispozitivul din fig.
143
-
săgeata indicatoare 1 se aşeaza în poziţia mijlocie a scalei 2 a dispozitivului 3 se roteşte volanul 3 dreapta şi stânga, până la poziţiile maxime în care acesta se manevreaza uşor (forţa de apăsare la volan max.1 DaN) se notează valorile în dreptul cărora ajunge acul indicator, jocul volanului fiind egal cu diferenţa valorilor la cele două citiri. Efortul la volan poate fi determinat cu ajutorul unui dinamometru care se monteaza la spiţele volanului şi se trage de capătul liber al acestuia. Valorile citite se compară cu valorile constructive ale fiecărui tip de automobile diagnosticat.
13.6 Defectele în exploatare ale sistemului de direcţie Defecţiunile sistemului de direcţie se pot manifesta sub forma : Manevrarea volanului necesită un efort mare Roţile de direcţie oscilează la viteze reduse Roşile de direcţie oscilează la viteze mari Direcţia trage într-o parte Direcţia transmite volanului şocurile de la roţi Zgomote anormale ale direcţiei Manevrarea volanului necesită efort mare. Defectul se poate datora următoarelor cauze : frecări mari în articulaţii; frecări anormale în caseta de direcţie şi la pivoţii fuzetelor; deformării axului volanului; defecte ale pneurilor. Roţile de direcţie oscilează la viteze reduse. Oscilaţia roţilor de direcţie la viteze mai mici de 60 km/h se datorează cauzelor : presiune incorectă în pneuri; pneuri de dimensiuni diferite; roţi neechilibrate, organele sistemului de direcţie sunt uzate; rulmenţii roţilor au joc mare; osia din faţă deplasată; suspensia defectă ( arcuri desfăcute sau rupte, amortizoare defecte); cadru deformat; geometria roţilor incorectă. Roţile de diecţie oscilează la viteze mari. Cauzele sunt similare cu cele care produc oscilaţii la viteze reduse, în plus mai intervin : jocuri insuficiente la frânele din faţă; dezechilibrarea sau deformarea roţilor din spate; suporţii motorului slăbiţi sau defecţi Direcţia trage într-o parte. Cauzele pot fi : pneurile roţilor din faţă nu au aceeaşi presiune sau nu sunt identice ca mărime; frânele sunt reglate incorect; cadrul este deformat; unul din arcurile suspensiei din faţă are ochiul foii principale rupt. Direcţia transmite volanului şocurile de la roţi. Fenomenul apare în special la deplasarea pe drumuri cu denivelări datorită : presiunii prea mari în pneuri; dezechilibrării roţilor; amortizoarelor defecte; uzării sau reglării incorecte a organelor sistemului de direcţie. Zgomote anormale ale direcţiei. Cauzele ce conduc la zgomote anormale por fi : jocuri excesive în articulaţiile transmisiei direcţiei; slăbirea coloanei volanului şi a suportului acestuia sau a casetei de direcţie; deteriorarea rulmenţilor sau montarea lor greşită; frecări anormale datorită gresării nesatisfăcătoare.
13.7 Repararea sistemului de direcţie -
Caseta de direcţie poate prezenta următoarele defecte care se înlătura după cum urmează: fisuri sau rupturi ale flanşei de prindere se elimină prin crăiţuirea fisurilor sau rupturilor pe adâcimea de 4 mm, încărcarea cu sudură electrică şi polizarea până la nivelul materialului de bază filetul orificiilor de fixare a capacelor deteriorat se remediază prin încărcarea cu sudură electrică , polizarea suprafeţei frontale pînă la nivelul de bază al flanşei, după care se găureşte şi se filetează la dimensiunea nominală sau se majorează găurile filetate alezajele pentru rulmenţii axului melcului uzate se recondiţionează prin bucşare alezajul pentru bucşa arborelui levierului uzat se recondiţionează prin înlocuirea bucşei găurile din urechile pentru fixare uzate se recondiţionează prin încărcare cu sudură electrică, polizarea suprafeţelor frontale până la nivelul materialului de bază, după care se găureşte la cota nominală
144
Axul asamblat cu melcul poate prezenta următoarele defecte care se înlătura după cum urmează: uzura , ştirbirea şi exfolierea suprafeţelor active ale melcului determină înlocuirea melcului cu unul nou suprafeţele conice ale melcului pentru rulmenţi uzate se recondiţionează prin rectificarea conurilor, cromarea dură şi rectificarea la cota nominală - răsucirea şi încovoierea axului determină înlocuirea lui Axul levierului asamblat cu rola poate prezenta următoarele defecte care se înlătura după cum urmează: - ştirbirea şi exfolierea suprafeţei active a rolei determină înlocuirea rolei - dacă filetul şurubului de reglaj are mai mult de două spire deteriorate, şurbul se înlocuieşte - fusul scurt al axului uzat se recondiţionează prin rectificare de uniformizare, cromare dură şi rectificare la cota nominală - dacă diametrul suprafeţei active a axului scade sub o anumită valoare, axul se înlocuieşte - dacă diametrul locaşului interior al rolei pentru rulmenţii cu role-ace depăşeşte limita admisă, rola se înlocuieşte - suprafeţele laterale ale rolei uzate se remediază prin rectificarea suprafeţelor laterale ale rolei şi montarea rolei cu şaibe de presiune majorate corespunzător Levierul de direcţie poate prezenta următoarele defecte : uzarea canelurilor, uzarea găurii conice şi îndoirea levierului. Levierul se rebutează dacă prezintă fisuri sau rupturi de orice natură şi în orice poziţie, uzarea găurii conice peste limita admisă, deformări, deteriorarea a peste trei caneluri consecitive. DEMONTAREA, REPARAREA ŞI MONTAREA CASETEI DE DIRECŢIE TIP CREMALIERĂ Pentru demontarea casetei de direcţie de la autoturism se fac operaţiile : se scoate bateria de acumulatoare şi suportul său se desfac piuliţele 1 ale axelor bielelor de direcţie 2, dinspre capetele de cremalieră, şi se ridică bieleta se demontează: şuruburile 3 ale cuplajului elastic şi suruburile 4 ce fixează caseta de direcţie 5 de traversa 6 După demontarea casetei de direcţie de la autoturism, se verifică şi se înlocuiesc, dacă este cazul rondelele elastice de la dispozitivul de preluarea jocului dintre pinion şi cremaliera . Pentru verificarea dispozitivului de preluarea jocului dintre pinion şi cremalieră, se procedează astfel: - se prinde caseta de direcţie în menghină - se demontează în ordine piesele dispozitivului de preluare a jocului : capacul 1, rondelele de reglare 4, rondela elastică 2, arcul 3 şi împingătorul 5 După demontarea capacului nu se vor roti pinioanele. se şterg cu cârpă curată locaşul împingătorului şi piesele demontate, apoi se ung cu unsoare speciala MoS2 şi se remontează în locaşul împingătorului în ordine inversă, mai puţin rondelele elastice dintr-un capac vechi se confecţionează suportul comparator 1 la dimensiunile menţionate se verifică uzura cremalierei, în zona centrală, prin diferenţa între cota maximă şi minimă procedându-se astfel: se fixează palpatorul 3 în contact cu împingătorul 4, se reperează punctual A şi B din zona centrală a cremalierei pânî în punctul unde cota este maximă; în aceasta poziţie se fixează comparatorul la zero şi se roteşte cremaliera cu o cheie fixă până când împingătorul vine în contact cu rondela elastica, se citeşte valoarea măsurată şi se reţine; grosimea E a rondelei de reglare se determină cu relatia E=(D+0,06)-Hmm unde D este distanţa dintre împingător şi capac; H este înălţimea liberă a rondelei elastice ; 0,06mm- precomprimarea rondelei elastice. La remontarea dispozitivului, se aşează rondela elastica 2 în contact cu împingătorul 5, iar rondela de reglare 4 în contact cu capacul 1 . Se aşează apoi setul de cale, determinat prin măsurare, deasupra împingătorului şi se controleazî nivelul jocului care trebuie să fie cuprins între 0,02 şi 0,06mm. Se demontează suportul comparatorului şi se remontează capacul original strângând şuruburile de fixare la un cuplu de 1 daN·m. -
ÎNLOCUIREA BIELEI DE DIRECŢIE Înainte de înlocuirea bielei de direcţie este necesar să identificăm tipul acesteia, astfel: pe biela stânga exista fie un bosaj B care trebuie să fie orientat spre partea din fata a automobilului, fie o gaură suplimentară A .
145
Pentru demontarea bielei de direcţie, se procedează astfel: se desface piuliţa de fixare a rotulei de direcţie, se extrage rotula folosind extractorul T.Av.476, se desface piuliţa de fixare a bielei dinspre cremaliera şi se scoate bila. Bieleta de direcţie şi articulaţiile acesteia nu sunt reparabile. Este admisă numai înlocuirea burdufului de protecţie a rotulei. Remontarea se face în ordine inverse demontării, respaectându-se următoarele condiţii tehnice: se unge axul bielei cu unsoare LiCaPb tip.II; înainte de strângerea contrapiuliţei E, din capacul cremalierei C, se verifică dacă bieleta de direcţie se află în plan orizontal paralel cu axa bratului superior de suspensie strângerea piuliţei axului bieletei de direcţie la un cuplu de 3,5 daN · m se verifică şi corectează: aliniamentul roţilor directoare şi unghiul de convergenţă ÎNLOCUIREA PALIERULUI ANTIZGOMOT La demontare se fac operaţiile: se aşează partea din faţă a autoturismului pe capre sau punte elevatoare; se demontează: roata faţă din partea dreaptă, bieleta de direcţie, capul de cremalieră şi burduful de protecţie; se roteşte volanul până la ieşire în exterior a cremalierei, scoţându-se în ordine: inelul de siguranţă 5, rondela exterioara 4, inelele elastice 2 (folosind şurubelniţa) şi palierul antizgomot 1 uzat. La montarea palierul antizgomot nou se fac operaţiile: se curăţă cu atenţie cremaliera şi locaşul palierului antizgomot se unge cremaliera şi locaşul palierului antizgomot cu unsoare specială MoS2; se montează inelele elastice de cauciuc pe palierul antizgomot se aşează pe cremaliera în ordine: palierul antizgomot nou ansamblat cu bucşele elastice 2, rondela de sprijin 4 şi palierul antizgomot vechi, strângând provizoriu capătul de cremalieră. se roteşte volanul până se retrage complet cremaliera, dându-se astfel posibilitatea aşezării noului palier în locaşul său; se scoate: capătul de cremalieră şi palierul antizgomot vechi (rondela de siguranţă nu trebuie să acopere canalul inelului de siguranţă); se remonteaza: inelul de siguranţă, capătul de cremalieră, burduful de protecţie şi bieleta de direcţie; se verifică aliniamentul şi poziţia rectilinie a roţilor directoare ÎNLOCUIREA BUCŞELOR DE LA VOLANUL DIRECŢIEI Volanul direcţiei este fixat elastic din două bucşe confecţionate din material plastic, pentru a permite manevrări uşoare în timpul rotirii volanului. După un anumit rulaj (cca 40…50mii km) bucşele se pot uza creând astfel o frecare zgomotoasa la rotirea volanului. În această situaţie, bucşele trebuie înlocuite cu altele originale, efectuându-se la demontare următoarele operaţii: după deconectarea bateriei de acumalatoare se scot: semicochilele, capacul volanului, piuliţa de fixare a volanului, volanul, comutatorul de lumini, cadranul coloanei direcţiei şi inelul de siguranţă al bucşei superioare se împinge axul volanului cu un dorn din bronz şi un ciocan cu cap din material plastic, pânâ când iese bucşa interioara se scoate bucşa superioară Remontarea bucşelor la volanul direcţiei se procedează astfel: se greseaza cu vaselină LiCiPb tip.II bucşa originală se aşează bucşa inferioara 1, originală, pe axul volanului apoi sub aceasta se aşează bucşa inferioara veche, având diametrul exterior micşorat cu 2mm. se împinge în sus axul 3 al volanului, pânâ când bucşa inferioară 1 intră în locaşul său, apoi se împinge axul volanului în jos până când se recupereaza bucşa veche. - se montează bucşa superioară 2, nouă, folosind o ţeavă împingătoare şi se montează pe inelul de siguranţă 4, de la bucşa superioară; - se găseşte puntul mijlociu al direcţiei
146
- se strânge piuliţa A a cardanului şi după câteva rotiri uşoare ale axului volanului, se strânge piuliţa D a cardanului (în poziţia punctului mijlociu al casetei de direcţiei, unul din capetele şuruburilor cardanului trebuie să fie orientat în sus şi în dreptul marcajului de pe carcasa casetei de direcţie); - se remontează în ordine: comutatorul de lumini, volanul, semicochilele şi se conectează bateria.
14. Sistemul de frânare 14.1 Destinaţia, clasificarea şi părţile componente Frânarea este procesul prin care se reduce parţial sau total viteza de deplasare a automobilului. În timpul frânării o parte din energia cinematică acumulată de autovehicul se transformă în energie termică prin frecare, iar o parte se consumă pentru învingerea rezistenţelor la rulare şi a aerului care se opune mişcării. Eforturile depuse pentru evoluţia sistemului de frânare s-au reflectat în cadrul siguranţei active a automobilului. Astfel s-a micşorat spaţiul de frânare prin reprezentarea forţelor de frânare proporţionale cu sarcina statică şi dinamică a punţii, s-au îmbunătăţit stabilitatea mişcării şi reversabilitatea automobilului în timpul procesului de frânare prin introducerea dispozitivelor de antiblocare cu comanda electronică, fiabilitatea şi siguranţa în funcţionare prin mărirea numărului de circuite de acţionare şi proliferarea frânelor suplimentare pentru încetinire. Rolul sistemelor de frânare Sistemul de frânare al automobilelor trebuie să realizeze: -reducerea vitezei de deplasare până la o valoare dorită, inclusiv până la oprirea lui, cu o acceleraţie cât mai mare şi fără deviere primejdioasa de la traiectoria de mers; -menţinerea constantă a vitezei a autovehiculului în cazul coborârii unei pante lungi; -mentinerea autovehiculului în stare de staţionare pe teren orizontal sau pe pantă; -să fie capabil de anumite acceleraţii impuse, să asigure stabilitatea autovehiculului în timpul frânării, fără să fie progresivă, fără şocuri, distribuţia corectă a efortului de frânare pe punţi să nu necesite din partea conducătorului un efort prea mare pentru acţionarea sistemului; - conservarea calităţilor de frânare ale autovehiculelor în toate condiţiile de drum întâlnite în exploatare; să asigure evacuarea căldurii în timpul frânării; să aibă fiabilitate ridicată; să prezinte siguranţă în funcţionare în toate conditţile de lucru; reglarea jocurilor să se facă cât mai rar şi comod sau chiar în mod automat; să intre rapid în funcţionare; frânarea să nu fie influenţată de denivelările drumului(datorită deplasării pe verticala a roţilor) şi blocarea roţilor de direcţie; să permita imobilizarea autovehicolului în pantă în cazul unei staţionari de lungă durată. Să nu permită uleiului, impurităţilor să intre la suprafaţa de frecare; forţa de frânare să acţioneze în ambele sensuri de miscare al autovehiculului; frânarea să nu se facă decât la intervenţia conducătorului autovehiculului; să fie conceput, construit şi montat astfel încât să reziste fenomenelor de coroziune şi îmbătranire la care este supus autovehiculul; să nu fie posibilă acţionarea concomitentă a pedalei de frână şi a pedalei de acceleraţie; să aibă o funcţionare silenţioasă; să aibă construcţie simplă şi ieftină. Creşterea continuă a calităţii dinamice ale automobilelor şi a traficului au accentuat importanţa sistemului de frânare în asigurarea recursivităţii circulaţiei.
147
Eficacitatea sistemului de frânare asigură punerea în valoare a performanţelor de viteză ale automobilului, deoarece de el depinde siguranţa circulaţiei cu viteze mari. Cu cât sistemul de frânare este mai eficace cu atât vitezele medii de deplasare cresc, iar indicii de exploatare ai automobilului au valori mai ridicate. În procesul frânării automobilului are loc o mişcare întârziată, datorită în primul rând acţiunii forţelor de frecare asupra unor tambure sau discuri solidare cu roţile automobilului. Un sistem de frânare trebuie să aibă urmatoarele calităţi: -eficacitate – care se precizează prin deceleraţia obtinută, fiind limitată de valoarea aderentei dintre pneu şi cale şi de factorii şi biologici, omeneşti(receptivitatea la acceleraţii foarte mari); -stabilitate – care constitue calitatea automobilului de menţinere a traiectoriei în procesul frânării, depinzând de tipul frânelor, natura şi starea căii, performanţele impuse etc, fiind foarte importantă din punct de vedere a circulaţiei rutiere; -fidelitatea – calitatea frânei de a obţine acceleraţii identice la toate roţile, pt un efort de acţionare determinat, în toate condiţiile de drum şi de încărcătura. Asupra acestei calităţi o influenţă deosebita o au agenţii externi (umiditatea, temperatura), condiţiile tehnice de lucru ale frânelor şi mai ales stabilitatea coeficientului de frecare al garniturilor; -confort – calitatea care contribuie la creşterea securităţii circulaţiei rutiere, deoarece un înalt grad de confort (progesivitatea frânării, eforturi reduse la pedala pentru o cursă judicios aleasă, absenţa zgomotelor şi vibraţiilor) nu solicită peste măsura atenţia conducătorului, micşorând deci oboseala acestuia. Stabilitatea automobilului la frânare depinde de uniformitatea distribuţiei forţelor de frânare la roţile din stânga şi din dreapta, de stabilitatea forţelor momentului de frânare în cazul unor variaţii posibile ale coeficientului de frecare (de obicei între 0,28-0,30) şi de tendinţa frânelor spre autoblocare. Dacă momentul de frânare nu se abate de la valoarea de calcul mai mult de 10-15% atunci stabilitatea sistemului de frânare poate fi menţinută uşor cu ajutorul volanului. Datorită folosirii frecvente a dispozitivului de frânare aproximativ (2-3 frânări pe 1 km într-un oraş având o circulaţie cu intensitate medie ), efortul de frânare necesar acţionării trebuie să fie cuprins în anumite limite. Un efort prea mare duce la obosirea rapidă a conducătorului; mărirea timpului reacţiei şi în final la obţinerea unor acceleraţii reduse. În schimb dacă efortul acţionării pedalei ar fi prea scăzut, s-ar crea primejdia ca la o frânare de urgenţă să se producă blocarea anormala a roţilor frânate. Conservarea calităţilor de frânare a automobilului se obţine dacă forţele de frânare realizate de frânele propriu-zise la un efort dat, aplicat elementului de comandă, se menţin constante în toate condiţile de lucru întâlnite în exploatare. În cazul frânelor cu fricţiune, conservarea depinde în primul rând de constanţa coeficientului de frecare al garniturilor de fricţiune. Trebuie arătat că garniturile de fricţiune actuale (cu excepţia celor metalo-ceramice) au un coeficient de frecare care variază cu temperatura şi starea lor. Regimul termic al frânelor în cazul unor utilizari normale nu trebuie să ducă la temperaturi mai mari de 300 C, pentru a asigura pe cât posibil constant coeficientul de frecare. Pentru realizarea acestui regim termic frânele trebuie să asigure evacuarea energiei calorice ce se produce în timpul procesului de frânare. Funcţionarea silenţioasă se asigură prin luarea unor măsuri constructive care împiedică producerea de vibraţii datorită mişcării tamburilor sau a discurilor precum şi a saboţilor sau a plăcuţelor de frână, sau datorate altor ogane ale sistemului de frânare. Pentru aceasta mai înainte de toate aceste organe trebuie să fie suficient de rigide. Zgomotele la frânare pot să apară şi dacă pe suprafaţa garniturilor de fricţiune se formează un strat de noroi presat de aceea este necesar ca garniturile să fie protejate împotriva impurităţilor. Aceasta protecţie se realizează în majoritatea cazurilor prin practicarea unor mici canale în care se adună impurităţile prevenind astfel formarea stratului de impurităţi pe garniturile de fricţiune. Lipirea garniturilor de fricţiune pe saboţi diminuează de asemenea zgomotele la frânare, deoarece garniturile aderă pe o suprafaţă mult mai mare la saboţi şi nu mai pot vibra.
Clasificarea şi părţile componente ale sistemului de frânare Clasificarea sistemelor de frânare se face în primul rind după utilizare în :
148
-
sistemul principal de frânare îl întâlnim şi sub denumirea de frână principală sau de serviciu. Frâna principală în mod uzual în exploatare poartă numele de frână de picior datorită modului de acţionare. Acest sistem de frânare trebuie să permită reducerea vitezei automobilului până la valoarea dorită, inclusiv până la oprirea lui, indiferent de viteza şi de starea lui de incărcare. Frâna principală trebuie să acţionez asupra tuturor roţilor automobilului; - sistemul de siguranţă de frânare, întâlnit şi sub denumirea de frână de avarii sau frână de urgenţă are rolul de a suplini frâna principală în cazul defectării acesteia. Frâna de siguranţă trebuie să fie acţionată de conducător fără a lua ambele mâini de pe volan. Siguranţa circulaţiei impune existenţa la 149ervomecha a frânei de siguranţă fără de care nu este acceptat în circulaţia rutieră; - sistemul staţionar de frânare sau frâna de staţionare are rolul de a menţine automobilul imobilizat pe o pantă în absenţa conducătorului un timp nelimitat. Datorită acţionării manuale a frânei de staţionare I s-a dat denumirea de frâna de mână. În limbaj, frâna de staţionare este întâlnită şi sub denumirea de frâna de parcare sau ajutor. Frâna de staţionare trebuie să aibă o comandă proprie, independentă de cea a frânei principale. În foarte multe cazuri frâna de staţionare preia şi rolul frânei de siguranţă; - sistemul auxiliar de frânare este o frână suplimentară având acelaşi rol ca şi frâna principală, utilizându-se în caz de necesitate când efectul ei se adaugă frânei de siguranţă; - sistemul suplimentar de frânare sau dispozitivul de încetinire are rolul de a menţine constant viteza automobilului, la coborârea unor pante lungi fără utilizarea îndelungată a frânei. Acest sistem de frânare se utilizează în cazul automobilelor cu mase mari sau destinate special să fie utilizate în regiuni muntoase sau cu relief accidentat. Sistemul suplimentar de frânare contribuie la micşorarea uzurii frânei principale şi la sporirea securităţii circulaţiei. Alcătuirea sistemului de frânare - mecanismul de frânare propriu-zis; - mecanismul de acţionare a frânei. După locul unde este aplicat momentul de frânare (de punere a frânei propriu-zise) se deosebesc : - frâne cu roţi; - frâne cu transmisii. În primul caz mecanismul de frânare propriu-zis acţionează direct asupra butucului roţii (prin intermediul piesei care se roteşte cu el ), iar în al doilea caz acţionează asupra unui arbore a transmisiei automobilului. După forma piesei care se roteşte mecanismele de frânare propriu-zise se împart în : - frână cu tambur; - frână cu disc; - frână combinată. După forma pieselor care produc frânarea se deosebesc: - frânare cu saboţi; - frânare cu bandă; - frânare cu discuri; - frânare combinată (cu saboţi şi benzi, cu saboţi şi cu discuri). Piesele care produc frânarea pot fi depuse în interiorul sau exteriorul pieselor rotoare. După tipul mecanismului de acţionare sistemele de frânare se împart în: - cu acţionare directă la care forţa de frânare se datorează efortului conducătorului; - cu servoacţionare la care pentru frănare se foloseşte energia unui agent exterior, iar conducătorul reglează doar intensitatea frânei; - cu acţionarea mixtă la care forţa de frânare se datoreşte atât conducătorului cât şi forţa unui servomecanism. Acţionarea directă utilizată la autoturisme şi la autocamioane cu sarcina utilă mică, poate fi mecanică sau hidraulică. Acţionarea hidraulică este foarte răspândită . Acţionarea mixtă cea mai răspândită este acţionarea hidraulică cu servomecanism neautomatic. Aceasta acţionare se întâlneşte la autoturismele de clasă superioară precum şi la autobuzele şi autocar de capacitate mijlocie. Servoacţionarea poate fi: pneumatică (cu presiune sau depresiune), electrică electropneumatică etc. Se utilizează la autocamioanele cu sarcina utilă mare şi la autobuze.
149
După numărul de circuite prin care efortul executat de sursa de energie se transmite către frânele propriu-zise se deosebeşte : - frâne cu un singur circuit - frâne cu mai multe circuite. În cazul soluţiei cu mai multe circuite frânele (sau elementele lor) se grupează în diferite moduri. În mod frecvent se leagă de la un circuit frânele unei punţi (sau grupuri de punţi) existând însă şi scheme în care la un circuit sunt legate frânele aflate pe aceaşi punte a autovehiculului sau în poziţii diametral opuse. Sistemele de frânare cu circuite multiple sporesc sensibilitatea, fiabilitatea acestora în securitatea circulaţiei, fapt pentru care în unele ţări este prevăzută obligativitatea circuitelor la anumite tipuri de automobile.
14.2 Frâna propriu-zisă Tipuri uzuale de frâne cu tamburi şi saboţi interiori Momentul de frânare poate fi variat în mod substanţial în funcţie de modul de dispunere al saboţilor. În funcţie de tipul celor doi saboţi există următoarele tipuri de frâne cu tamburi şi saboţi interiori: simplu, dublu(TWINPLEX) duo-dublu(TWINPLEX) şi servo(uni-servo şi duo servo). 1) Simplex – cu deplasare egală a saboţilor -cu saboţi articulaţi; - cu saboţi flotanţi. Are o eficacitate pentru ambele sensuri de rotaţie ale tamburului, stabilitate foarte bună, nu este echilibrată. Cu acţionare cu forţe egale a saboţilor(deplasare independentă) -Cu saboti articulati ; -Cu saboti flotanti. Eficacitate mai ridicata ca în cazul precedent şi identică pentru ambele sensuri de rotaţie ale tamburului. Stabilitate bună, nu este echilibrată şi are o uzura diferită a garniturilor de frecare. 2) Duplex – cu saboţi articulaţi ; -cu saboţi flotanţi. Are o eficacitate mare la mersul înainte şi foarte mică la mersul înapoi. Stabilitatea medie. Regimul de lucru şi încărcare al celor doi saboţi identici şi este echilibrată. 3) Duo-duplex cu saboţi flotanţi Are o eficacitate mare şi identică pentru ambele sensuri de rotaţie ale tamburului. Stabilitate mediocră, regimul de lucru şi încărcare al celor doi saboţi identic şi este echilibrată. 4) Servo ( uni-servo) –cu saboţi articulaţi ; -cu saboţi flotanţi . Eficacitate foarte mare la mersul înainte(uni-servo) şi identică pentru ambele sensuri ale rotaţiei tamburului (duo-servo), stabilitate foarte mică, regim diferit de lucru şi încărcare al celor doi saboţi şi nu este echilibrată. FRÂNA SIMPLEX Frâna simplex are în compunere un sabot primar şi unul secundar care pot fi articulaţi sau flotanţi. În funcţie de modul de acţionare al saboţilor se deosebesc: frâna cu deplasare egală a saboţilor şi forţa de acţionare diferite frâne cu deplasare independentă a saboţilor în forţe de acţionare egale. Frâna simplex cu deplasare egală a saboţilor are o uzura egala a saboţilor de frecare. Momentul de frânare este cu ceva mai redus decat la frâna simplex cu forţe egale de acţionare a saboţilor. Deplasările egale ale saboţilor se realizează cu dispozitive mecanice cu o camă simplă sau cu pene transversale. Frâna simplex cu acţionarea saboţilor cu forţe egale prezintă o uzura mai mare a garniturii de frecare a sabotului primar. Acţionarea acestei frâne se face în general cu un dispozitiv hidraulic (cu pistoane având acelaşi diametru) şi mai rar cu un dispozitiv mecanic. Aceste frâne prezintă o construcţie simplă şi rigidă. Frâna simplex nu este echilibrată transmiţându-se o reacţiune radială care încarcă suplimentar lagărele roţii. În fig .14.1 se prezintă construcţia unei frâne simplex la care saboţii 13 si 14 sunt articulaţi la capătul de jos în bolţurile 4, fixate pe talerul 6, şi strânse cu piuliţa 7. Tot de taler este fixat şi cilindrul receptor 17, prevăzut cu arcul
150
18. Garnitura de frecare a sabotului 13 (primar), are o lungime mai mică decât a sabotului 14 (secundar) pentru a se obtine o uzura uniformă. Jocul la partea superioară a saboţilor se reglează cu excentricul 3, prevăzut cu bolţurile 8, pe care se află arcurile 9 pentru fiecare excentric în diferite părţi. Arcul 16 menţine saboţii sprijiniţi pe excentricul 3. La partea inferioară saboţii sunt prevăzuţi cu bucşele excentric 5, montate pe bolţurile 4, servind la reglarea jocului dintre saboţii tambur la partea inferioară. Fiecare sabot este asigurat să nu se deplaseze lateral cu ajutorul arcului 11, strâns sub saboţii 12 de prezonul 10 fixat pe taler.
Figura 14.1 :Construcţia frânei simplex. Mecanismul de acţionare pentru frâna de staţionare este compus din levierul (pârghia 2 ), articulat în punctul 19, tija 1 şi cablul de acţionare 15. FRÂNA DUPLEX. Frâna duplex are în compunere doi saboţi primari independenţi care pot fi articulaţi sau flotanţi. Prin dispunerea sabotilor astfel încât ambii să lucreze ca saboţi primari momentul de frânare creste mult. Coeficientul de eficacitate pentru frâna duplex depinde de sensul de rotaţie a tamburului. În cazul în care saboţii sunt primari pentru ambele sensuri de rotaţie a tamburului frâna poartă denumirea de duo-duplex. Frâna duo-duplex prezintă avantajul unei eficacităţi ridicate atât la mersul înainte cât şi la mersul înapoi având acelaşi coeficient de eficacitate. Frâna duplex este o frână echilibrată şi realizează aceeaşi uzură a garniturilor de frecare. Deficienţa frânei duplex cu saboţi primari, numai la mersul înainte constă în obţinerea unui moment de frânare redus la mersul înapoi al automobilului. Valoarea momentului de frânare obţinut la mersul înapoi determină mărimea pantei pe care poate fi imobilizat un automobil cu frâna de staţionare. Deficienţa aceasta se înlătură dacă se utilizează frâna duo-duplex. În figura 14.2 se prezintă construcţia unei frâne duplex cu saboţi articulaţi. Poziţia sabotului pe taler este asigurată în afara de articulaţia de bolţul 10, cu ajutorul tamponului 11, bolţului 6, şaibelor 3 şi 5 şi arcului 4.
151
Figura 14.2 : Construcţia frânei duplex. - – arc de readucere saboţi; 2.- saboţi; 3,5 –şaibe; 4- arc; 6- bolţ; 7 – cilindru hidraulic; 8.- tambur; 9taler; 10- bolţ; 11- tampon; 12- rondela; 13- bucşa excentrica; 14- contra piuliţă; 15- racord; 16- canal. Reglarea jocului dintre sabot şi tambur se face la ambele capete ale saboţilor. La capătul dinspre cilindru reglarea se face prin excentric (canale) 16, iar la capătul articulat prin bucşa excentric 13 care se roteşte împreună cu bolţul 10. Figura 14.3 : Construcţia frânei duo-duplex .
152
1-tambur; 2,13- bolţuri de sprijin; 3,7- saboţi; 4,8,11,12- arcuri de readucere; 5,9 – dispozitiv de reglare joc dintre sabot şi tambur; 6,10- cilindru receptor; 14,15- braţe. În fig de mai sus se prezintă construcţia unei frâne duo-duplex cu saboţi flotanţi. La frânare pistoanele din cei doi cilindrii departează saboţii, iar acesţia sub acţiunea forţelor de frecare se deplasează pe direcţia de rotaţie. Fiecare sabot are două rezerve fixe pe care se sprijină în funcţie de sensul de rotaţie al tamburului. Dacă sensul de rotaţie este cel indicat pe figura atunci sabotul 3 sub acţiunea pistonului cilindrului 6, şi a forţei de frecare se va sprijini pe opritorul 13. În acelaşi timp sabotul 7 sub acţiunea pistonului cilindrului 10 şi a forţei de frecare se sprijini pe opritorul 2. La rotaţia în sens invers sabotul 3 se va sprijini în opritorul 2, prin intermediul braţului 15 iar sabotul 7 în opritorul 15 prin intermediul braţului 14. FRÂNA SERVO Frâna servo sau frâna cu amplificare are doi saboţi primari, iar sabotul posterior este acţionat de către sabotul anterior. Datorită forţelor de frecare dintre sabotul anterior şi tambur forta de acţionare a sabotului posterior este mai mare în comparaţie cu forta de acţionare a sabotului anterior. În modul acesta momentul de frânare se măreşte în mod substanţial. În cazul în care saboţii sunt primari numai la mersul înainte, frâna poartă denumirea de uniservo, iar în cazul în care saboţii sunt primari pentru ambele sensuri de mers, frâna este întâlnită sub numele de duo-servo. Frâna servo nu este echilibrată încărcând suplimentar găurile roţii.
Figura 14.4 : Construcţia frânei uniservo. - tambur; 2- bolţ pentru articulaţie sabot 4; 3,4- saboţi; 5,7- arcuri; 6- cilindru receptor; 8- dispozitiv de reglare joc dintre sabot şi tambur. În figura 14.5 se prezintă construcţia frânei duo-servo. Capetele superioare ale saboţilor 1,2 sunt apăsate cu ajutorul arcurilor pe reazemul imobil 5, iar capetele inferioare sunt legate între ele prin dispozitivul de reglare 4 şi printr-un arc. La frânare pistoanele cilindrului receptor 6 acţionează saboţii 1,2 prin intermediul tamponului 3. Venind în contact cu tamburul de frânare saboţii se deplasează în sensul de rotaţie până când unul din ei ajunge în contact cu opritorul 5. În funcţie de sensul de rotaţie fie ca sabotul 1 acţionează sabotul 2, prin intermediul
153
dispozitivului de reglare 4, fie ca sabotul 2 acţionează sabotul 1. Excentricul 7 serveşte la reglarea jocului sabotului 2.
Figura 14.5 : Construcţia frânei duo-servo . ACŢIONAREA SABOŢILOR DE FRÂNĂ Modul de acţionare a saboţilor depinde de tipul mecanismului de acţionare al sistemului de frânare. Eficacitatea frânei depinde în mare măsură de modul de acţionare al saboţilor. ACŢIONAREA SABOŢILOR LA FRÂNELE CU ACŢIONARE HIDRAULICĂ. La frânele cu acţionare hidraulică acţionarea saboţilor se face în majoritatea cazurilor, cu ajutorul unor cilindrii în interiorul cărora se află nişte pistoane. Cilindrii hidraulici de acţionare pot fi cu dublă acţiune şi cu simplă acţiune. Cilindrii hidraulici cu dublă acţiune au două pistonaşe şi se utilizează la frânele simple, duo-duplex şi duoservo. Cilindrii hidraulici cu simplă acţiune au un singur pistonaş şi se utilizează la frânele duplex sau uni servo. În figura sunt prezentate câteva tipuri de cilindrii cu dublă acţiune.
154
Figura 14.6 : Tipuri de cilindrii hidraulici cu dublă acţiune Pistoanele 1 acţionează asupra saboţilor fie prin tipul fix (b,c), fie prin tipul flotant (a,d). Pentru etanşarea pistoanelor se utilizează garniturile din cauciuc 2, iar pentru protecţie burdufurile 3. Arcurile 4 elimină jocurile şi nu permit obturarea orificiului de intrare a lichidului de frână. La soluţia (c) tipul 6 este prevăzut şi cu un dispozitiv de reglare a jocului dintre saboţi şi tambur compus din rozetele 5. În figura 14.7 sunt prezentaţi trei cilindrii cu simplă acţiune.
Figura 14.7 : Tipuri de cilindri cu simplă acţiune. La soluţia din figura 14.7 a, b cilindrii utilizaţi la frânele duplex servesc şi ca rezolvare pentru sabotul conjugal. Cilindrii hidraulici sunt dispuşi în interiorul frânelor pe placa suport. Pentru a evita supraîncălzirea lichidului cilindrului nu se amplasează în imediata apropiere a suprafeţei de frecare a tamburului. Pentru evacuarea aerului din instalatia de frână cilindrii hidraulici sunt prevăzuţi cu suport de evacuare.
Figura 14.8 : Construcţia şi funcţionarea suportului de evacuare a aerului din instalaţia de frânare - orificiu; 2- capac; 3- şurub; 4- orificiu; 5- orificiu racord; 6- canal; 7- corpul cilindrului. ACŢIONAREA SABOŢILOR LA FRÂNELE CU ACŢIONARE PNEUMATICĂ În cazul sistemelor de frânare cu acţionare pneumatică acţionarea saboţilor se face prin intermediul unei came sau cu ajutorul unor plungere deplasate cu un dispozitiv cu con şi role. Forma simetrică a camei şi respectiv a conului realizează o deplasare egală a celor doi saboţi şi în consecinţă uzură egală, a garniturilor de frecare. Datorită faptului că sabotul primar are tendinţe de a se uza mai repede el este acţionat cu o forţă mai mică şi ca urmare eficacitatea totala a frânei este mai redusă.
155
Figura 14.9 Acţionarea saboţilor la frâna cu acţionare pneumatică Rotirea camei respectiv tracţiunea tirantului se face cu ajutorul unor cilindri de frânare care pot fi de tipul
cu membrană sau cu piston. Figura 14.10 : Cilindrul cu membrana 1-6 părţi componente ale cilindrului; 2 membrană, 3 disc, 4 tijă, 5 arc de readucere, 7 furcă, 8 burduf de protecţie. În figura de mai sus se prezintă un cilindru cu membrană a cărui forţă de acţionare depinde de cursa tijei. În afara faptului că oferă cursa de lucru relativ mici alt dezavantaj al acestui cilindru constă în fiabilitatea scăzuta a membranei din cauciuc.
156
În figura 14.11 se prezintă construcţia cilindrului de frână cu piston care asigură curse de lucru mai lungi şi forţe la tijă mai mari în comparaţie cu cilindru cu membrană, cu aceaşi dimensiuni transversale. Figura 14.11 : Construcţia frânei cu piston. 1 cilindru, 2 piston, 3 garnitura de etanşare, 4 tijă, 5 tub de ghidare, 6 disc, 7 furcă, 8 burduf de protecţie,
9 arc de readucere, 10 capac, 11 bucşă, 12 filtru de aer, 13 bolţuri de fixare. Cilindru de frână din fig a, este cel mai răspândit. În figura b, se prezintă construcţia uni cilindru de frână cu tijă cu capăt sferic utilizat la acţionarea pneumo-hidraulică ca servomecanism pentru acţionarea cilindrului hidraulic principal. ACŢIONAREA SABOŢILOR LA FRÂNĂ DE STAŢIONARE SAU DE SIGURANŢĂ În cazul în care pentru frâna de staţionare sau de siguranţă se folosesc frânele roţilor posterioare, iar acestea trebuie să fie prevăzute cu un sistem de acţionare suplimentar. La frânele cu cilindri hidraulici interiori sistemul de acţionare a frânei de staţionare se compune din levier şi tije comandate cu un cablu de la o manetă. În fig.a se prezintă acţionarea mecanică a saboţilor unei frâne simplex. Levierul 1 este articulat cu bolţul 2 cu sabotul din dreapta şi este acţionat de partea inferioară printr-un cablu de la maneta frânei de mână, în direcţia săgeţii. Când levierul este tras el împinge prin intermediul tijei 3 sabotul din stânga, rezemândul pe tambur. În fig b, se prezintă acţionarea mecanică a saboţilor în cazul unei frâne duo-duplex. Când levierul 1 este tras de cablul de acţionare în sensul săgeţi el se roteşte în jurul articulaţiei 2 de pe sabotul din stânga, acţionând prin bolţul 3 levierul 4, articulat de asemenea pe acelaşi sabot pe levierul 5. de la levierul 1 şi 4 efortul de comandă este transmis la tijele 8 şi 9, ( articulate prin bolţurile 10 şi 11 pe sabotul din dreapta) prin bolţurile 6 şi 7. În modul acesta rezultă o acţionare simetrică a celor 2 saboţi.
157
În fig c se prezintă acţionarea mecanică a saboţilor la frâna uni-servo. Funcţionarea este asemănătoare ca la frâna simplex din fig .a. Figura 14.12 : Saboţi de acţionare a roţilor la frâna de staţionare.
TIPURI CONSTRUCTIVE DE FRÂNE CU DISC Frânele cu disc pot fi de tip deschis sau închis. Cele de tip deschis se utilizează mai des la autoturisme, pe când cele de tip închis în special la autocamioane şi autobuze. FRÂNA CU DISC DESCHISĂ
În fig 14.13 se prezintă frâna cu disc deschisă, compusa din discul 2 montat pe butucul roţi 3 precum şi din cadrul (suportul) 5, în care se găsesc pistoanele 4 prevăzute cu garniturile de frecare 1 cadrul monobloc se montează flotant sau fix de talerul frânei. Figura 14.13 : Frâna cu disc deschisă cu pistoane de acţionare pe ambele feţe ale discului. La soluţiile la care cadrul 1 se montează flotant, pe punte există un singur cilindru de acţionare, dispus numai pe una din feţele discului. În acest caz cursa pistonului de acţionare 14 este dublă faţă de aceia de la frânele cu cadru fix. Discul poate fi montat pe butucul roti fix pe circumferinţa interioară fie pe circumferinţa exterioară. Sunt frâne cu disc prevăzute cu 3 sau chiar 4 perechi de cilindri de acţionare.
Figura 14.14 : Frâna cu disc deschisă cu un singur cilindru de acţionare.
158
1 cadru, 2 garnituri de protecţie piston, 3 garnitura de tranşare piston, 4 garnitura de etanşare ax 8, 5 rondelă, 6 capac levier de comandă a frânei de mână, 7 arc disc, 8 ax, 9 levier de comandă a frânei de mână, 10 şaibă, 11 rulment mare, 12 manţon, 13 arc, 14 piston. Datorită faptului că forţele de acţionare trebuie să fie sensibil mai mari faţă de frânele cu tambur, în multe cazuri se utilizeaza servomecanisme în sistemul de acţionare. Fixarea garniturilor de fricţiune pe placheti se face exclusiv prin lipire. Utilizarea frânei cu disc ca frână de stationare sau de siguranţă cu o eficacitate suficientă este o problemă dificilă datorită coeficientului de eficacitate redus al acestuia. Pentru a asigura o eficacitate suficientă sunt necesare forţe foarte mari la maneta de frână sau cursa de asemenea necorespunzătoare a acesteia. Figura 14.15 Utilizarea frânei disc ca frâna de staţionare. În fig 14.15 a se prezintă varianta la care pentru frâna de mână se utilizează saboţi servo 1 şi 2 dispuşi în interiorul tamburului 3 de diametru redus. Frâna de serviciu este o frână cu discul 4 modificat în aşa fel ca la partea lui centrala să aibă forma de tambur.
În fig 14.15 b se prezintă utilizarea frânei disc ca frână de staţionare acelor de ceasornic. Capătul interior al pârghiei va acţiona asupra garniturii 7, apăsând-o pe discul 1. Jocul dintre capătul interior al pârghiei şi garnitura se regleaza cu ajutorul suportului filetat 4. Contrapiuliţa 5 asigură suportul în poziţia corespunzatoare jocului j. FRÂNA CU DISC ÎNCHISĂ. Faţă de frâna cu disc închisă prezintă avantajul unei bune protejări împotriva pătrunderii apei şi murdăriei, putând fi uşor ermetizată .Aceste frane pot fi cu sau fără efect servo. În fig 14.16 se prezintă frâna cu disc închisă, cu servoefect, realizată de firma Chrysler. Ea se compune din carcasa 5, fixată de butucul roţii, discurile 1 şi 2, bilele 3 şi cilindru de acţionare 4.
159
Figura 14.16 : Frâna cu disc închisă a frânei Chrysler. a- părţi componente; b- dispozitive de acţionare. Discul de fricţiune 1 şi 2 în timpul frânării sunt apăsate pe carcasa roţilor 5. Capul 4 al cilindrului de lucru este fixat pe discul 2, în tija pistonului se reazămă pe discul 1. La frânare când discul 1 se deplasează în raport cu discul 2 bilele 3 se deplaseaza pe planurile înclinate în partea mai îngustă a şănţuletelor, distanţând discurile şi obligându-le să apese cu garnitura de frecare pe carcasa rotitoare. Frânele cu disc închise, având suprafeţe de fricţiune foarte mari prezintă avantajul unei uzuri mai reduse, datorită lucrului mecanic specific de frecare foarte mic. De asemenea regimul termic este mai scăzut decât la o frâna cu saboţi echivalentă din punct de vedere al performanţelor. FRÂNE CU TAMBUR ŞI BANDĂ EXTERIOARĂ În trecut frânele cu tambur şi bandă exterioară erau foarte răspândite la automobile, când predominau mecanismele de acţionare mecanică. În prezent ele se utilizeaza numai ca frâne de staţionare, dispuse pe transmisie.
14.3 MECANISMELE DE ACŢIONARE ALE SISTEMELOR DE FRÂNARE. ACŢIONAREA MECANICĂ A FRÂNELOR. În prezent acţionarea mecanică este pe cale de dispariţie la frânele de serviciu datorită următoarelor dezavantaje principale: - dificultatea asigurării frânării concomitente a tuturor roţilor; - dificultatea realizării distribuţiei dorite a forţelor de frânare pe punţile automobilului; - necesitatea unor reglaje frecvente; - randamentul scăzut datorită numărului mare de articulaţii care în general nu se ung în exploatare. Datorită acestor dezavantaje acţionarea mecanică este limitată numai la frânele de staţionare sau de siguranţă. ACŢIONAREA HIDRAULICĂ A FRÂNELOR.
160
Acţionarea hidraulică a frânelor este în prezent cea mai răspândită la automobile. Avantajele principale ale acţionării hidraulice a frânelor sunt: - frânarea concomitentă a tuturor roţilor; - repartizarea dorită a eforturilor de frânare între punţi cât şi între saboţi se realizează foarte uşor; - randament ridicat datorită în special rigidităţii mari a mecanismului de acţionare ; - timp redus la intrarea în acţiune; - construcţia simplă şi întreţinere uşoară. Dintre dezavantajele acţionării hidraulice se pot enumera: - imposibilitatea realizării unui raport de transmisie ridicat; - scoaterea din funcţiune a întregului sistem de frânare în cazul spargerii unei conducte (la sistemul cu un singur circuit) - pătrunderea aerului (care este comprimat ) în instalaţie duce la mărirea cursei pedalei şi reduce foarte mult eficienţa frânării; La acţionarea hidraulică efortul de la pedală la frâne se transmite printr-o coloana de lichid, aflat în conducte . În fig 14.17 se prezintă schemele acţionării hidraulice la care folosim un singur circuit pentru ambele punţi (fig a) şi în cazul a două citrcuite (fig b).
Figura .14.17 : Schemele de principiu ale acţionării hidraulice cu unul sau două circuite de frânare. Acţionarea hidraulică cuprinde următoarele elemente principale : pompa centrala 1 acţionată cu pedala 2, pompele receptoare 5 şi 6 şi conductele de legatură 3 şi 4. La apăsarea pedalei de frână se transmite o presiune egala la toate pompele receptoare iar efortul de acţionare a frânelor propriu zise va depinde de diametrul pistoanelor. În continuare vom analiza părţile componente ale acţionării hidraulice. 1.Pompa centrală sau cilindru principal constitue elementul de comandă al acţionării hidraulice. Pompa centrală trebuie să satisfacă următoarele cerinţe : intrarea rapidă în funcţiune a sistemului de frânare; excluderea posibilităţilor de pătrundere a aerului în instalaţie şi prevenirea pierderilor de lichid.
161
Pompa centrală, destinată sistemului de frânare cu un singur circuit se compune din două părţi principale: circuitul propriu-zis şi reversul de lichid. În cazul sistemelor de frânare cu două circuite independente se utilizează fie două pompe centrale dispuse alături şi acţionate de către o singura pedală de frână, fie două pompe centrale cu dispunere axiala cuprinse într-un singur corp comun. Pompele centrale în tandem se folosesc pe o scară mult mai mare decât cele dispuse alături.
Figura 14.18 : Construcţia pompei centrale a sistemului de frânare cu un singur cicuit. 1- dop; 2- reflector; 3- orificiu; 4- supapa de reţinere; 5- supapa de evacuare; 6- arc; 7- arc; 8garnitură; 9- piston; 10- tijă; 11- cavitate; 12- orificiu principal de alunecare; 13- cavitatea cilindrului; 14- rezervorul de lichid; 15- orificiul de compensare; 16- cilindru propriu-zis; 17- arc lamelar; 18- garnitură secundară. 2.Pompele receptoare . Pot fi de tipul cu două pistoane (fig 14.19 a) sau cu un singur piston (fig 14.19 b). În unele cazuri cilindrul de lucru poate fi în trepte, adică pistoanele sunt cu diametre diferite, pentru a obţine presiuni specifice, între garniturile de fricţiune sş tambur, egal pentru cei doi saboţi. După locul de dispunere pompele receptoare pot fi interioare (în roată) şi exterioare. Ultima soluţie se utilizează când sunt necesare forţe mai mari de acţionare, iar pompa receptoare nu se poate amplasa în interiorul rotii datorită spaţiului limitat. Figura 14.19 : Tipuri constructive de pompe receptoare . 1 – garnitura din caciuc; 2- arc; 3- corp pompă; 4- pastile; 5- pistoane; 6,7- racord; 8- capac.
162
În general la autoturisme diametrele cilindrilor receptori la frânele roţilor din faţă sunt cu 30-40 % mai mari, decât la frânele roţilor din spate pentru a ţine seama de încărcările dinamice ale punţilor în timpul frânării. 3.Conductele de legatură. Se deosebesc două tipuri de conducte de legătura: - rigide şi elastice. Conductele rigide sunt confecţionate din oţel, alama sau cupru. Cele mai utilizate sunt conductele din oţel, mai uşoare şi mai rezistente, la care suprafaţa interioară este acoperită cu cupru, iar suprafaţa exterioară are o acoperire anticorozivă. Conductele rigide alcătuiesc partea principala a circuitului de frânare. Conductele elastice se utilizează la asamblarea cu conductele rigide a pieselor care se deplaseaza în raport cu cadrul. Ele se compun dintr-o parte interioară din cauciuc, cu forma tubulară învelită cu două straturi de pânză din bumbac impregnată cu cauciuc şi cu un strat exterior protector din cauciuc. 4.Lichidul de frână. Lichidul de frână utilizat trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: - să aibă o viscozitate mică; - să nu producă coroziunea pieselor; - să aibă proprietăţi de curgere; - să aibă punctul de fierbere cât mai ridicat. Pentru satisfacerea acestor cerinţe lichidele de frână sunt amestecuri formate dintr-un solvent, puţin vâscos şi relativ volatil şi o substanţă onctuoasă. Acţionarea hidraulică cu servo mecanism. În funcţie de masa de energie utilizată se deosebesc următoarele tipuri de mecanisme: - servomecanism cu depresiuni care utilizează energia dependentă creată în colectorul de admisie al motorului cu aprindere prin scânteie sau de o pompă de vacuum antrenată de volumul atmosferic a autoturismului; - servomecanismul pneumatic care utilizează energia aerului comprimat debitat de un compresor antrenat de motorul automobilului. - servomecanismul hidraulic care utilizează energia hidraulică generată de o pompă antrenată de motorul autovehiculului.
Acţionarea hidraulică cu servomecanism vacuumatic. În figura se prezintă diverse soluţii de mecanisme de acţionare hidraulice cu servomecanism vacuumatic. Se deosebesc servomecanismele cu acţionare directă de la pedală, când servomecanismul formează cu pompa centrală un ansamblu comun (Fig. 14.20 B şi c) şi servomecanisme cu acţionare indirctă la care pompa centrală este o construcţie separată.
163
Figura 14.20 : Tipuri de sisteme hidraulice cu servomecanim vacuumatic. Din analiza soluţiilor prezentate rezultă că servomecanismul poate acţiona asupra ambelor circuite, când acestea nu sunt independente(Fig. 14.20 A si b), separat pe fiecare circuit (Fig.14.20 c) sau numai asupra circuitelor frânelor din faţă (Fig.14.20 d). În fig se prezintă o secţiune prin ansamblu servomecanism pompă centrală utilizat la autoturisme cu circuit dublu. Ţinând seama de faptul că depresiunea din colectorul de admisie depinde de regimul de funcţionare al motorului pentru a realiza o depresiune mai uniformă, în unele cazuri între colectoare şi servomecanism se introduce un rezervor de vacuum. Servomecanismul vacuumatic se poate utiliza numai la automobilele echipate cu motoare cu aprindere prin scânteie.
Figura 14.21 : Construcţia ansamblului servomecanismului vacuumatic,pompă centrală. 1 cilindru pompă centrală, 2 orificiu pentru racord circuit frâne spate,3 orificiu pentru racord cu rezervorul frână spate,4 arc,5 orificiul pentru racord cu servofrâna din spate,6 arc,7 garnitura flotantă, 8 şurub, 9
164
port garnitura flotantă,10 garnitura de etanşare,11 garnitura flotantă, 12 portgarnitura flotantă spate, 13 garnitura de etanşare,14 piston, 15 garnitura din faţă cu etanşare, 16 orificiu pentru racord cu colector de admisiune, 17 tija piston, 18 camera anterioară, 19 canal, 20 corp reacţie,21 bucşa de centrare a garnituri, 22 garnitura, 23 rondela garnitură, 24 rondelă arc, 25 elemente filtrate, 26 tijă de comandă, 27 burduf de etanşare, 28 arc de reper al garniturii, 29 arc de reper capul supapă, 30 rondelă, 31 garnitura de etanşeitate, 32 garnitura, 33 canal, 34 camera posterioară, 35 disc de reacţie, 36 diafragmă, 37 piston, 38 corp servomecanic, 39 arc de reper, 40 reglaje, 41 bucşa de ghidare. ACŢIONAREA HIDRAULICĂ CU SERVOMECANISM PNEUMATIC Servomecanismele vacuumatice nu pot dezvolta forţe mari şi de aceea la automobilele cu sarcina utilă mare se folosesc servomotoare care utilizează energia aerului comprimat. Servomecanismele pneumatice se utilizează mai ales la autocamioanele şi autobuzele care sunt prevăzute cu o sursă de aer comprimat fie pentru frânarea remorcilor fie pentru deschiderea uşilor, etc. Servomecanismele pneumatice pot fi de tipul cu acţionare directă sau indirectă. Figura 14.22 : Construcţia servomecanismelor hidropneumatice. 1 reducţie pentru legătura cu pompa centrală, 2 cilindru principal, 3 piston cilindru principal, 4 arc, 5 cap supapa de reţinere, 6 supapa de reţinere şi refulare, 7 reducţie pentru legătura cu cilindru receptor, 8 şurub ventil pentru scos aer, 9 conducta de legătura cu cilindru de aer, 10 dispozitiv de etanşare, 11 contrapiuliţă, 12 dop de
etanşare, 13 arc, 14 supapa de admisie a aerului, 15 reducţie pentru conducta de aer, 16 piston de comandă a supapei de admisie a aerului, 17 arc, 18 corp mecanism de con supapa, 19 piston de comandă hidraulică, 20 reducţie, 21 garnituri, 22 şurub ventil pentru scos aer, 23 canal de intrare şi ieşire a aerului în spate pistonului, 24 canal de ieşire a lichidului, 25 corp cilindric a aerului, 26 arc, 27 tija de comandă a pistonului, 28 piston cilindru de aer, 29 garnitură, 30 reducţie, 31 capac cilindru, 32 corp mecanic de deschis, 33 camera de legătura cu cilindru principal,34 filtru de aer. ACŢIONAREA PNEUMATICĂ Acţionarea pneumatică utilizează pentru frânarea energiei aerului comprimat. Ea se întrebuinţează la autocamioanele grele, la cele cu remorci, precum şi la autobuze unde forţa de frânare trebuie să fie mare. În cazul acţionării pnematice forţa conducătorului este folosită numai pentru a comanda intrarea în funcţiune a frânelor, precum şi intensitatea frânării. La sistemul de acţionare cu o conductă de legătură dintre sistemul de frânare ale automobilului tractor şi sistemul de frânare al remorci sau semiremorci se face cu o singură conductă. În cazul când autoturismul se
165
deplasează fără frână, prin această conductă se face alimentarea cu aer comprimat a rezervoarelor de pe remorcă sau semiremorcă. La frânarea automobilului tractor prin conductă se dă comanda de frânare a remorcii. Sistemul de acţionare cu o conductă este simplu şi permite realizarea cu uşurintă a predominării, frânării remorcii în raport cu a automobilului tractor. Datorită avantajelor pe care le prezinta sistemele de acţionare cu mai multe conducte concentrate în final prin mărirea securităţii circulaţiei, fac ca aceasta să se răspândească din ce în ce mai mult. În fig 14.23 a se prezintă schema acţionarii pneumatice cu o conductă, iar în fig 14.23 b cu două conducte. Figura 14.23 : Diferite scheme ale acţionării pneumatice. 1 compresor, 2 filtru, 3 regulator, 4 rezervor, 5 robinet distribuitor, 6 maneta, 7 robinet, 8 robinet, 9 robinet
releu, 10 robinet unu sau două, 11 cilindru de frână, 12 conducta de alimentare, 13 conducta de comandă, 14 robinet, semicupla de legătură,15 robinet, 17 şi 18 semicupla de legătură, 19 robinet de transfer, 20 robinet de siguranţă, 21 robinet cu două căi. În cazul automobilelor cu ampatament mare şi al autoturismelor acţionarea pneumatică mai cuprinde: - O supapa pentru defrânare rapidă, care reduce drumul aerului evacuat la frânare; -O supapa de aceleraţie care grăbeşte atât procesul de frânare cât şi procesul de frânare . ACŢIONAREA PNEUMO-HIDRAULICĂ. Acţionarea pneumo-hidraulică se întâlneşte mai ales pe autovehiculele destinate tractării de remorci. Sunt realizate numeroase scheme de astfel de acţionări dintre care cele mai reprezentative sunt: Autovehiculul tractor utilizează pentru frânare, acţionarea hidraulică cu servomecanism pneumatic pentru toate punţile iar frânarea remorcii se face printr-o acţionare pneumatică. Autovehiculul tractor utilizează numai pentru frânarea punţii faţă , actionarea cu pompă hidraulică cu servomecanism pneumatic. În fig 14.24 se prezintă trei variante ale acţionării pneumo-hidraulice la care frânarea autovehiculului utilizează acţionarea hidraulică.
166
Figura 14.24 : Diferite scheme ale acţionării pneumo-hidraulice. 1 compresor, 2 regulator de presiune cu filtru, 3 aparat antigel, 4 rezervor, 5 robinet distribuitor, 6 frână staţionare, 7 rezervor frână staţionare, 8 robinet frână remorcă, 9 robinet reluare, 10 robinet uniservo cu două căi, 11 cilindru de frână, 12 conductă de legătura, 13 conductă alimentare, 14 conuductă de comandă, 15 robinet închidere, 16 semicuplă, 17 si 18 semicuplă, 19 robinet transfer, 20 robinet siguranţă, 21 robinet cu două căi, 22 servomecanism hidropneumatic, 23 servomecanism cu acţionare directă de la pedală.
14.4 DISPOZITIVE DE ANTIBLOCARE ABS A ROŢILOR. S-a demonstrat că eficacitatea maximă a frânării este obţinută la limita aderenţei între roată şi cale. Blocarea roţilor generată de apăsarea prea puternică a pedalei de frână chiar în condiţii de asfalt curat poate duce la o creştere importantă a spaţiului de frânare la care se adaugă pierdearea controlului asupra diecţiei. ABS este un sistem electrohidraulic sau electropneumatic, cu comandă electronică care are rolul de a corecta în mod automat momentele de frânare a fiecărei roţi sau osii, în funcţie de gradul de aderenţă . Adaptând forţa de frecare cu aderenţa disponibilă sub fiecare roată ABS permite conducătorului auto să menţină autoturismul pe traiectorie. CERINTE SI CONDITII IMPUSE ABS-ului. Principalele condiţii impuse acestor dispozitive sunt: Să asigure în timpul frânării stabilitatea şi manevralibilitatea atât pe drum drept cât şi în curbă. Creşterea momentul de frânare să fie lentă. Reglarea forţei de frânare să fie sensibila la influenţa mărimii momentului de inerţie redus la roţi. Să nu provoace vibraţii în punţi. Distanţa de frânare să fie optimă. Să se evite eventualele accidente din timpul funcţionării sistemului CLASIFICAREA SISTEMELOR DE ANTIBLOCARE -după modul de comandă a reglării forţei de frânare -mecanice -electronice -cele electronice după tehnologie -analogice
167
-digitale -după fluidul utilizat -pneumatice -hidraulice -după modul de obţinere a presiunii fluidului -de la pompa de frână -de la o electropompă -după modul de refulare a presiunii -cu electropompă pe circuit -fără electropompă pe circuit -dupa modul de comparare a vitezei unghiului de rotaţie -în x -în linie -după numărul roţilor asupra căruia acţionează -asupra roţilor punţii spate -asupra rotilor din fata -asupra tuturor roţilor -după modul de amplasare a componentelor -o parte electronică interferează grupul hidraulic -o parte electrică separată. FUNCŢIONAREA SISTEMELOR DE ANTIBLOCARE Un dispozitiv antiblocare se compune, în principiu, din traductoarele de turaţie ale roţilor, blocul de control electronic şi blocul hidraulic. Traductorul de turaţie 1 furnizează informaţii asupra vitezei unghiulare a roţilor . Aceste informaţii sunt transmise blocului de control 4 care sesizează tendinţa de blocare a roţilor la creşterea presiunii în circuit şi, la nevoie, transmite comenzi către blocul hidraulic 3, prevăzut cu electrosupape care se deschid, în scopul reducerii presiunii în circuitul roţii respective, spre a preveni blocarea acesteia. După reducarea presiunii în circuitul de frânare, roata este reaccelerată, iar blocul electronic dă comanda ca presiunea în circuit să fie mărită din nou pânâ ce roata ajunge la limita de blocare, când primul ciclu de funcţionare al dispozitivului antiblocare s-a terminat.
Figura 14.25 : Schema unui sistem de frânare prevăzut cu dispozitiv antiblocare În figura următoare este prezentată schema bloc a sistemului de frânare echipat cu dispozitiv antiblocare. În schemă s-a reprezentat circuitul hidraulic pentru o singură roată, respectiv un circuit. În mod obişnuit, pe un automobilse găsşte câte un circuit pentru fiecare punte sau roată. La apăsarea pedalei de frână, lichidul este transmis
168
de servomecanismul 1 şi de pompa centrală 2, prin supapa electromagnetică 3 spre cilindrul receptor al frânei 4 . În cazul în care blocarea roţii este iminentă, supapa 3 se închide, iar supapa 5 se deschide, rezultând o scădere a presiunii în cilindrul recptor. Ca urmare, roata este reaccelerată, după care ciclul se repetă după o anumită lege de reglare dată de blocul electronic de comandă a l dispozitivului antiblocare care comandă supapele electromagnetice 3 şi 5. Motorul 6 acţionează o pompă care recirculă lichidul eliminat prin supapa 5.
Figura 14.26 : schema bloc a sistemului de frânare prevăzut cu dispozitiv antiblocare
14.5 Întreţinerea sistemului de frânare Întreţinerea sistemului de frânare cu acţionare hidraulică cuprinde următoarele lucrări: - controlul etanşeităţii instalaţiei hidraulice; - verificarea şi completarea nivelului lichidului din rezervorul pompei centrale; - verificarea şi reglarea jocului dintre tija şi pistonul pompei centrale; - evacuarea aerului din instalaţie; - verificarea uzurii garniturilor de frânare; - verificarea şi reglarea jocului dintre saboţi şi tambur. Controlul etanşeităţii instalaţiei hidraulice Constă în urmărirea nivelului lichidului din rezervorul pompei centrale şi urmărirea presiunii în instalaţie Urmărirea nivelului lichidului în rezervorul pompei centrale la frânări repetate, pe loc, dă posibilitatea să se constate eventualele neetanşeităţi ale instalaţiei. Dacă nivelul scade se urmăresc canalizaţiile, racordurile flexibile, pompa centrală, cilindrii receptori, în scopul depistării locului prin care se produc pierderile. La apăsarea pedalei de frână, nivelul lichidului scade în rezervorul pompei centrale proporţional cu jocul dintre saboţi şi tambur, respectiv plăcuţe şi disc. La eliberarea pedalei nivelul scade cu încă 2-6 mm, datorită compensării volumului retras al pistonului pompei centrale, după care revine continuu în 2-3 s la nivelul iniţial, pe măsura revenirii saboţilor iîn poziţia de frânat. Urmărirea presiunii în instalaţie dă indicaţii mai ales asupra modului de etanşare a garniturii pistonului pompei centrale. În locul unui ventil de aerisire de la un cilindru receptor se montează un manometru de control de înaltă presiune (0…160)x 105 N/m2 sau de joasă presiune (0…16)x 105 N/m2. În cazul verificării la presiune înaltî, apăsându-se progresiv pedala, cresc continuu şi indicaţiile aparatului. Dacă prin menţinerea apăsată a pedalei presiunea scade, garnitura pistonului pompei centrale nu etanşează şi lichidul returnează în rezervor. În cazul verificării la presiune joasă acţionând uşor pedala cu mâna, dacă garnitura pompei centrale nu este corespunzătoare, pedala cedează până la podea, iar indicaţiile manometrului scad. Dacă se apasă asupra pedalei până când presiunea indicată de manometru este de (2,5…….3)x 105 N/m2, la eliberare se constată: - la frâna cu tambur o presiune remanentă de (0,5…….1,5)x 105 N/m2, asigurată de supapa dublă a pompei centrale în scopul prevenirii aspiraţiei de aer după frânare, pe la garniturile cilindrilor receptori; - la frânele disc, presiunea remanentă nulă datorită soluţiei de reglare automată a jocului. Dacă presiunea remanentă este exagerată cauzele pot fi:
169
- arcul pistonului pompei centrale rupt; - orificiul de compensare obturat; - jocul dintre tijă şi piston nul. Verificarea nivelului lichidului din rezervorul pompei centrale. Nivelul lichidului în rezervor este necesar să fie cuprins între reperele de maxim şi minim ale acestuia. Datorită uzurilor garniturilor de frânare nivelul lichidului în timpul exploatării scade. Dacă garniturile au o uzură avansată, nu este indicat a se completa lichid până la nivelul maxim. Scăderea nivelului la frânari succesive este cauzată de scurgeri din circuit. În general, lichidul de frâna se înlocuieşte la un interval de doi ani. Culoarea maronie sau cenuşie neagră indică degradarea în timp sau prin supraîncălzire şi, în acest caz, lichidul trebuie înlocuit. Lichidul trebuie să fie limpede, de culoare galbenă-verzuie, uneori albastră. Verificarea şi reglarea jocului dintre tija şi pistonul pompei centrale Jocul dintre tija şi pistonul pompei centrale trebuie să se încadreze în limitele prescrise. Acest joc oferă certitudinea că orificiul de compensare este întotdeauna deschis când pedala de frâna este liberă. Evacuarea aerului din instalaţie În cazul înlocuirii lichidului de frână, în instalaţie pătrunde aer, care trebuie eliminat. Pentru evacuarea aerului din instalaţie, iniţial se completează lichid din rezervor până la un nivel cu 10-15 mm sub marginea gurii de umplere. Apăsându-se pe pedala de frână, o data cu lichidul se evacuează şi aerul, a cărui prezentă se constată prin degajarea unor bule în vasul cu lichid de frâna, care ies prin capătul furtunului. Apăsarea pe pedală continuă de câteva ori, până ce in vas nu mai apar bule de aer. Reglarea jocului dintre saboţi şi tambur Jocul dintre saboţi şi tambur se verifică şi se reglează, de obicei, cu ajutorul unor came excentrice pe care se reazemă sabotul. Se ridica automobilul de pe sol cu ajutorul unui cric, se scoate roata şi prin fereastra de vizitare special prevăzută, cu ajutorul unui calibru, se măsoară jocul dintre sabot şi tambur. Jocul nu trebuie să fie mai mare decât valorile indicate de fabrica constructoare(0,25 mm), dacă jocul este mai mare, se slăbesc bolţurile cu excentric executându-se reglarea necesară. Verificarea uzurii garniturilor de frână La frânele cu tambur, grosimea garniturii se măsoară prin ferestrele de vizitare şi reglaj, sau, în lipsa acestora, prin demontarea tamburelor. La frânele disc, uzura garniturilor se apreciază prin măsurarea grosimii plăcuţelor, cu o rigleta. Reglarea frânei de mână Această reglare se efectuează după reglarea frânei de serviciu, procedându-se astfel: - se ridica autoturismul; - se slăbeşte frâna de mână; - se deşurubează piuliţele tijei frânei de mână; - se strânge piuliţa până ce saboţii vin uşor în contact cu tamburul; - se blochează piuliţele.
14.6 Defectele în expoatare ale sistemului de frînare Defecţiunile sistemului de frânare influenţează procesul frânării şi se pot manifesta sub forma: - frâna „nu ţine”, este „slabă” sau nu acţionează; - frâna „freacă”, deşi pedala de frână nu este acţionată; - la frânare, automobilul „trage” într-o parte; - în timpul frânării, se blochează una sau toate roţile; - frânarea are loc cu trepidaţii (întreruperi); - frânarea este însoţită de zgomote. Frâna” un ţine”, este „slabă” sau un acţioneaza. Defecţiunea este efectul unor cauze multiple care se referă la reglajul incorect al frânelor, la deteriorarea sau uzarea unor organe, precum şi la pierderile de lichid sau aer, în cazul frânării hidraulice respectiv pneumatice.
170
Reglajul incorect al franelor poate însemna: - cursa liberă a pedalei prea mare; - joc mărit între saboţi şi tambur; - slăbirea piulitelor de reglare sau a arcurilor la frânele cu reglare automată; - prinderea şi reglarea incorectă a saboţilor de butoanele de pivotare. Defectul se înlătură prin reglarea cursei libere a pedalei şi a jocului dintre saboti şi tambur. Uzarea garniturilor de frecare se constată prin faptul că, la apăsarea pedalei, deşi aceasta funcţionează normal, efectul de frânare este însă redus, deoarece coeficientul de frecare dintre tambur şi niturile de fixare a garniturilor este scăzut. Defectul se înlătură prin înlăturarea garniturilor de frecare la staţia de întreţinere. Uzarea tamburilor de frână se constată urmărindu-se dacă, la apăsarea bruscă şi repetată a pedalei de frână, în timp ce roata e ţinută pe loc cu mâna, se simt mici deplasari ale tamburului faţă de placa apărătoare a sabotilor. Defectul se înlătură prin înlocuirea tamburuluiâ de frână la staţia de întreţinere. Uzura garniturii pistonului pompei centrale şi a pistoanelor cilindrilor receptori face ca, la apăsarea pedalei de frână, lichidul, în loc să fie trimis spre cilindrii receptori sau să împingă pistoanele acestora, scapă pe lângă garnituri, astfel că frânarea nu se mai realizează corespunzător. În acest caz se demontează cilindrii receptori sau pompa centrală, se curăţă asperităţile, se înlocuiesc garniturile, se spală instalaţia şi se introduce lichid nou. Aer sau vapori în conducte ori pierderi de lichid din instalaţie. Aceste defecte se datoresc: - lipsei de lichid din instalaţie; - folosirii exagerate şi îndelungate a frânelor, astfel că datorită încălzirii, alcoolul etilic sau metilic s-a evaporat şi a format dopuri; - desfacerii, fisurării sau deteriorării racordurilor, a garniturilor cilindrilor sau conductelor metalice. Unele defecţiuni se pot înlătura pe parcurs, prin completarea lichidului şi prin evacuarea aerului sau vaporilor din conducte. Conductele sau racordurile fisurate sau deteriorate se înlocuiesc la staţia de întreţinere. Frâna freacă deşi pedala nu este acţionată. Acest defect are drept cauze: - reglajul incorect al saboţilor; - arcurile de readucere rupte sau slăbite; - pistoanele cilindrilor receptori acoperite de gume, astfel că după acţionarea saboţilor rămân într-o situaţie de blocare; - orificiul de compensare de la pompa centrală înfundat, nepermiţând lichidului să revină în rezervor, astfel că saboţii vor continua să stea aplicaţi pe tamburi; - pedala incorect montată sau reglată. Unele defecţiuni pot fi înlăturate parţial pe traseu (reglarea distanţei dintre saboţi şi tambur, verificarea şi reglarea pedalei ). În cazul în care arcul de readucere a sabotului este rupt sau slăbit se întrerupe funcţionarea frânei la roata respectivaă, legându-se saboţii cu un cablu, pentru a nu mai atinge tamburul. La staţia de întreţinere se montează un arc nou. În timpul frânării automobilul trage într-o parte. Acest defect apare în general, datorită dereglarii frânelor, precum şi unor defecţiuni ale sistemului de frânare, cum ar fi; - existenţa unor tamburi excentrice; - montarea unor garnituri necorespunzătoare; - folosirea unor arcuri de readucere a saboţilor prea tari; - înfundarea, deformarea sau fisurarea racordului flexibil; - pătrunderea unsorii la garniturile de frecare; - spargerea membranei sau deteriorarea garniturii cilindrului de frânare al unei roţi; - presiunea în anvelope diferită. Blocarea roţilor. Acest defect poate apărea la una sau la toate roţile pe timpul deplasării sau după efectuarea frânării, chiar după ce conducătorul auto a eliberat pedala de frână. Cauzele care duc la blocarea roţilor sunt: - înţepenirea sau griparea pistonului cilindrului uneia sau mai multor roţi; - ovalizarea tamburilor de frână; - înfundarea racordului flexibil; - deteriorarea sau ovalizarea arcului saboţilor
171
Înţepenirea sau griparea pistonului cilindrului uneia sau mai multor roţi se produce după eliberarea pedalei, când arcul de readucere a saboţilor un îl mai poate îndeparta de tambur. Defectul se constată uşor, deoarece tamburul de frână se încălzeşte puternic, sau ridicând fiecare roată, cu cricul, se observă că este frânată. În acest caz, se suspendă conducta de frână de la roata în cauză şi se continuă drumul cu viteză redusă şi cu atenţie până la staţia de întreţinere. Ovalizarea tamburilor. Acest defect se manifesta astfel: - la o apăsare moderată a pedalei de frână, în timpul mersului automobilului, acesta se mişcă în sus şi în jos, iar la apăsarea puternică a pedalei de frână, roata se blochează. Ovalizarea tamburelor are drept cauze: - funcţionarea îndelungată fără reglarea jocului între saboţi şi tambur, fabricarea acestora dintr-un material necorespunzător sau prelucrarea incorectă a lor. Reparaţia se efectuează la staţia de întreţinere, rectificându-se sau înlocuindu-se tamburul ovalizat. Frâna se întrerupe ( automobilul trepidează ) Acest defect are drept cauze: - fixarea necorespunzătoare a garniturilor de frânare pe saboţi; - dereglarea saboţilor la articulaţiile de pivotare (jocuri mari) sau ovalizarea tamburilor; - existenţa unor jocuri mari la rulmenţii roţilor sau la arborii planetari; - jocul excesiv al arcurilor suspensiei; - deformarea arborilor planetari; - lovirea sau deformarea tamburilor; - garniturile de frânare unse, prea lungi sau prea dure. Toate defecţiunile se înlătură la staţia de întreţinere. Frânarea este însoţită de zgomote. Defecţiunea se manifestă sub forma unor „scârţâituri” ascuţite şi puternice, uneori fiind însoţite de vibraţii. Aceste zgomote pot avea următoarele cauze: - uzura excesivă a garniturilor de frânare; - pătrunderea unsorii amestecate cu praf, uscarea ei şi lustruirea suprafeţelor garniturilor; - folosirea unor tamburi cu pereţi de grosimi diferite; - slăbirea plăcii de ancorare a bolţurilor sau niturilor; - folosirea unor discuri de frână prea elastice sau insuficient strânse în şuruburile de fixare; - negresarea articulaţiilor; - fisurarea discului de frână sau deteriorarea lui. Pentru a descoperi şi elimina defecţiunile, se efectuează un control amănunţit la staţia de întreţinere.
14.7 Repararea sistemului de frânare Corpul pompei centrale poate prezenta următoarele defecte care se înlătura după cum urmează : diametrul interior uzat se recondiţionează prin alezare şi honuire la cotele de reparaţii cu respectarea conicităţii şi ovalitaţii de 0,01 mm. La asamblare, se vor uitliza pistoane şi garnituri majorate corespunzător - filetele deteriorate se recondiţionează prin refiletare la dimensiunea de reparaţie - găurile de prindere ovalizate se recondiţionează prim majorarea lor, la montaj utilizându-se şuruburi majorate Înlocuirea corpului pompei centrale se face dacă prezintă următoarele defecte: fisuri, crăpături sau rupturi de orice natură şi poziţie; rizuri adânci, pete sau pori pe suprafaţa alezajului care nu pot fi îndepărtate prin alezare la ultima treaptă; deteriorarea filetelor pe mai mult de două spire; diametrul de lucru peste limita admisă; ştirbituri ale canalului pentru siguranţă pe mai mult de 15% din circumferinţă Pistonul pompei centrale. Diametrul exterior uzat se recondiţionează prin strunjire la cota de reparaţie. Înlocuirea pistonului pompei centrale se face dacă prezintă defectele : fisuri de orice natură şi poziţie sau diametrul exterior sub limita admisă. Cilindrul receptor poate prezenta următoarele defecte care se înlătură după cum urmează: - diametrul interior uzat se recondiţionează prin alezare şi honuire la cotele de reparaţii cu respecterea conicităţii şi ovalităţii de 0,01 mm. La asamblare se montează pistoane şi garnituri majorate corespunzător; -
172
-
filetul şuruburilor de prindere deteriorat se recondiţionează prin refiletare la dimensiunile de reparaţie, uzilizându-se la montaj şuruburi majorate; - şuruburile de prindere rupte în interiorul găurii filetate se extrag prin găurire, apoi se refiletează la gura la cota de reparaţie - deteriorarea filetului sau uzura scaunului supapei se recondiţionează prin filetare la dimensiunea de reparaţie, uzilizând la asamblare o supapă cu filet şi scaun majorat Înlocuirea cilindrului receptor se face dacă prezintă defectele : fisuri, crăpături sau rupturi, indiferent de poziţie sau mărime; rizuri adânci, pete sau pori care nu pot fi îndepărtate prin alezare la ultima treaptă de reparaţie; diametrul de lucru peste limita admisă. După prelucrările mecanice, se efectuează o probă hidraulică la o presiune de 150 bar, timp de două minute, cu lichid de frâna sau o soluţie de sodă ( sodă calcinată max 1,5% şi bicarbonat de calciu max 0,07% ) Tamburul frânei poate prezenta următoarele defecte care se înlătură după cum urmează : - rizurile şi canalele inelare se recondiţionează prin strunjire la treptele de reparaţie - găurile de prindere pe butic uzate se recondiţionează prin executare altor găuri decalate, găurile uzate obturându-se prin dopuri false asigurate prin puncte de sudură Înlocuirea tamburilor frânei are loc dacă prezintă defectele : fisuri sau crăpături de orice natură şi poziţie; diametrul suprafeţelor de lucru mai mare decât valoarea admisă Axul camei de acţionare a saboţilor poate prezenta următoarele defecte care se înlătură după cum urmează: - suprafaţa de lucru a camei uzată se recondionează prin rectificarea profilului la forma iniţială pe adâncimea de maximum 0,8 mm - suprafaţa de sprijin a axului în flanşa punţii spate şi suprafaţa de lucru a pârghiei camei uzate se recondiţionează prin: cromare dură şi rectificarea la cota nominală; metalizarea cu pulberi metalice şi rectificarea la cota nominală; prin metalizare cu sârmă la cota de reparaţie - uzura suprafeţei de centrare şi uzura în grosime ş dinţilor de angrenare se elimină prin încărcare cu sudură sub strat protector de CO2 şi prelucrarea dinţilor de cuplare la cota nominală
15. Suspensia automobilului 15.1 Destinaţia, clasificare şi părţi componente Suspensia automobilului are rolul de a asigura confortabilitatea pasagerilor şi de a proteja încărcătura şi organele componente împotriva şocurilor, trepidaţiilor şi oscilaţiilor dăunătoare, cauzate de neregularităţile drumului. Suspensia automobilului realizează legătura elastică între cadru au caroserie şi punţi, sau direct cu roţile automobilului Părţile componente. Suspensia unui automobil cuprinde : elemente elastice; dispozitive de ghidare; amortizoare ; stabilizatoare. Elementele elastice servesc pentru micşorarea sarcinii dinamice rezultate la trecerea roţilor pentru neregularităţile drumului.
173
În acelaşi timp elementele elastice fac ca oscilaţiile caroseriei să fie supor tabile de pasageri şi să nu dăuneze mărfurilor care se transportă. Elementele de ghidare transmit componentele longitudinale şi transversale ale forţelor de interacţiune, precum şi momentele, acestor forţe, determinând cinematica roţilor faţă de cadru sau caroserie. Elementele de amortizare împreună cu-frecarea dintre foile arcurilor amortizează oscilaţiile caroseriei şi ale roţilor. Funcţiile celor trei elemente principale ale suspensiei pot ti îndeplinite de unui şi acelaşi element sau de elemente diferite. În unele cazuri, suspensia automobilului mai conţine elemente supliment tare – stabilizatoare, care au rol de a reduce înclinările laterale ale autovehiculelor în viraje. Condiţiile impuse. Suspensia automobilului trebuie să îndeplinească următoarele condiţii principale: caracteristică elastică, care să asigure un grad de confort satisfăcător; construcţie simplă şi rezistentă; amortizarea vibraţiilor caroseriei şi roţilor; asigurarea cinematicii corecte a mecanismului de direcţie; greutatea minimă; să transmită forţele şi momentele reactive de la roti la caroserie etc. Clasificarea suspensiilor. Clasificarea suspensiilor automobilelor se face după tipul punţii şi după caracteristica elementelpr elastice. După tipul punţii, suspensiile se clasifică: suspensii roţi dependente suspensii cu roţi independente. Suspensia cu roţi dependente se întâlneşte în cazul punţilor rigide (fig. A) iar suspensia cu roţi independente, în cazul punţilor articulate (fig. B) la care fiecare roată este suspendată direct de cadru sau caroserie. Suspensia dependentă este caracterizată printr-o legatura rigidă intre roţile din dreapta şi din stânga , iar ridicarea sau coborârea unei roţi , produsă de denivelările căii , provoacă schimbarea poziţiei şi pentru cealaltă roată La suspensia independentă lipseşte legătura directa dintre roţile automobilului iar schimbarea poziţiei unei roţi nu influenţează şi cealalta roată . Suspensia independentă prezintă faţă de suspensia dependentă avantajele : inbunătaţirea confortului prin reducerea masei nesuspendate ; ţinuta de drum mai bună deoarece deplasările roţilor nu se influenţează reciproc ; micşorarea oscilaţiilor de ruliu ale caroseriei şi mărirea stabilitaţii automobilului
Figura 15.1 : Scheme de suspensii. În funcţie de tipul caracteristicii elastice, suspensiile se clasifică în: suspensii cu caracteristica elastică lineară şi suspensii cu caracteristica elastică nelineară. SUSPENSII CU
ROŢI
DEPENDENTE
In majoritatea cazurilor, suspensia automobilelor cu puntea rigidă foloseşte arcurile în foi dispuse longitudinal, datorită construcţiei simple. Suspensia cu arcuri în foi semieliptice dispuse longitudinal. In fig. Se reprezintă suspensia din spate a autoturismului ARO cu arcuri în foi dispuse longitudinal.Arcul în foi 6 este dispus longitudinal faţă de cadru. Partea din faţă a arcului este în legătură cu cadrul prin intermediul unui bolţ
174
de articulaţie, iar partea din spate prin intermediul cercelului 12. Pentru limitarea cursei arcului este prevăzut tamponul de cauciuc 15. Un capăt al arcului este fixat printr-un bolţ de articulaţie (pentru a transmite forţele de tracţiune şi frânare la cadru), iar celălalt prin intermediul cercelului 12 care permite arcului să se deformeze sub acţiunea sarcinii (prin încovoierea arcului distanţa dintre centrele ochiurilor se modifică). Amortizarea oscilaţiei este asigurată de amortizoarele hidraulice telescopice 8 cu dublu efect. Suspensia cu arcuri în foi semieliptice dispuse longitudinal cu caracteristică neliniară. Suspensia cu arcuri în foi cu caracteristică neliniară se utilizează mai ales la puntea din spate a autocamioanelor. O suspensie corespunzătoare pentru cazul când autocamionul este încărcat va fi prea rigidă pentru autocamionul gol. Pentru a realiza o suspensie care să corespundă în ambele cazuri, se foloseşte suspensia cu arc suplimentar. Fig15.2 : Suspensia cu arcuri în foi semieliptice dispuse longitudinal: 1 – şaiba; 2 – piuliţă bolţ; 5 – foaie principală; 4 – şuruburi de fixare distantiere (de material plastic) dintre foi; 5 şi 7 – bride; 6 – arc în foi; 8 – amortizor telescopic hidraulic; 9 – chingă limitatoare; 10 – bride de fixare; 11 – bulon central; 12 – cercel; 13 – piuliţă; 14 – placă; 15 – tampon de cauciuc. In fig. 15.3 se reprezinta suspensia din spate cu arc suplimentar utilizata la autocamioane. Ea se compune din arcul principal 3 ce lucrează la sarcini mici şi mijlocii. La sarcini mari, începe sa lucreze şi arcul secundar 2, care se sprijina pe suporturile 1 ale cadrului.
Figura 15.3 : Suspensia din spate cu arc suplimentar. Suspensia dependenta cu arcuri elicoidale. In fig. 15.4 se reprezinta suspensia punţii din spate a autoturismului Dacia 1310. Datorită faptului câ arcurile elicoidale preiau numai sarcini verticale, puntea este prevazuta cu bratele 1 si 5 pentru preluarea fortelor orizontale.
175
Figura 15.4 :Suspensia din spate a autoturismului Dacia 1310: 1 – brate laterale; 2 – arcuri elicoidale; 3 – amortizoare telescopice; 4 – tampoane limitatoare din cauciuc; 5 – brat superior; 6 – puntea spate; 7 – stabilizator 5.Dispozitive ghidare,destinatia,constructia principiul de functionare.
de si
Dispozitivele de ghidare transmit componentele orizontale ale forţelor dintre roţi şi drum, şi momentele acestor forţe la caroserie ,determinînd şi caracterul deplasării roţilor ăn raport cu caroseria automobilului şi ăn raport cu drumul. Forţele verticale Z şi momentele Mx se transmit la caroserie prin intermediul elementului elastic al suspensiei . AMORTIZOARELE (CONSTRUCTIA): Elementele de amortizare au rolul de amortiza oscilaţiile care iau naştere evitînd apariţia fenomenului de rezonanţă. Figura 15.5 : Construcţia amortizorului. 1. Capul inferior 2. Corpul pistonului de comprimare 3. Discurile pistonului de comprimare 4. Discul superior al pistonului de comprimare 5. Arcul pistonului de comprimare 6. Semisfera pistonului de comprimare 7. Discul rigid al pistonului de comprimare 8. Piuliţa supapei de destindere 9. Arcul supapei de destindere 10. Pistonul amortizatorului 11. Discul de fixare a supapei de destindere
176
12. Discurile pistonului de destindere 13. Segmentii pistonului 14. Şaiba piuliţei pistonului de destindere 15. Discul superior al pistonului de destindere 16. Discul supapei de comunicare 17. Arcul supapei de comunicare 18. Discul limitator 19. Rezervor 20. Tija 21. Cilindru 22. Tub rezervor 23. Bucşa de ghidare a tijei 24. Inel de etanşare a rezervorului 25. Discul sistemului de etansare 26. Element de etanşare 27. Garnitura inelului de siguranţă 28. Inel de siguranţă 29. Piuliţa rezervorului 30. Capul superior 31. Piuliţa de fixare a capului superior 32. Grover 33. Discul pernei de fixare a amortizatorului 34. Perna (tampon) 35. Bucşa 36. Tub 37. Element de amortizare a tijei 38. Bucşa de fixare a capului inferior cu cauciuc Pentru amortizarea rapidă a oscilatţiilor, în suspensia automobilelor moderne se montează amortizoare hidraulice. Amortizoarele pot fi folosite la ambele punţi ale automobilului sau numai la puntea din faţă, soluţie întâlnită mai ales la autocamioane. Principiul de funcţionare a amortizorului hidraulic se bazează pe transformarea energiei mecanice a oscilaţiei în energie termică, la trecerea forţată a unui lichid special, dintr-o camera a amortizatorului în alta, printr-un orificiu calibrat. Majoritatea amortizatoarelor sunt cu dublă acţiune, lucrând în ambele sensuri, şi anume: la apropierea roţilor de caroserie opun rezistenţă mică; la depărtarea roţilor de caroserie opun rezistenţă mai mare. Amortizatoarele cele mai răspândite la automobile sunt cele sub forma telescopică, clasificate în monotubulare şi bitubulare, şi care la rândul lor, pot fi de mai multe tipuri. Cele mai folosite sunt amortizoarele bitubulare, care, în comparaţie cu cele monotubulare, au o lungime mai redusă şi o durată de funcţionare mai mare. AMORTIZOARELE BITUBULARE (PRINCIPIUL DE FUNCŢIONARE):
177
Figura 15.6 : Amortizorul telescopic bitubular. În figura 15.6 este prezentată schema de principiu a amortizorului hidraulic telescopic bitubular. Capul superior 1, de care este fixată tija 2 cu pistonul 8, este prins de partea suspendata a automobilului, iar capul inferior 13, solidar cu tubul rezervor 5, de partea nesuspendată. Tubul interior 4 (cilindrul de lucru) este umplut cu lichid special pentru amortizoare. În cursa de destindere, lichidul din partea superioara a pistonului 8 este comprimat şi trimis prin supapa de destindere 10 în partea inferioara. Volumul generat de piston la partea inferioara este mai mare decât volumul lichidului împins în jos, cu volumul tijei care iese din tubul 4. Diferenţa se completează cu lichidul din camera de compensare 14 (spaţiul dintre tubul rezervor 5 şi tubul interior 4) care pătrunde prin supapa de admisie 11 datorită depresiunii creata sub piston şi a pernei de aer comprimat din partea superioară a camerei de compensare. În cursa de comprimare, lichidul de sub piston trece prin supapa de comunicare 9 în partea superioară a tubului 4. O parte din lichid (egală cu volumul tijei introdusă în tubul 4) trece prin supapa de comprimare 12 în camera de compensare 14. Tubul 6 serveşte la protecţia tijei pistonului, iar inelul 3 la etanşarea amortizorului. AMORTIZOARELE MONOTUBULARE (PRINCIPIUL DE FUNCŢIONARE): În comparaţie cu cel bitubular are, la diametre exterioare egale, un diametru al pistonului mai mare, fiind mai uşor şi având o răcire mai bună. În camera de compensare se introduce azot sub presiunea de circa 2,5 N/mm2. Perna de aer este separată de lichidul de amortizare prin intermediul pistonului flotant. Compensarea volumului, datorită mişcării lui la cursa de comprimare, se obţine prin comprimarea pernei de gaz şi deplasarea pistonului flotant în sus. La cursa de destindere, deplasând pistonul flotant în jos. Orificiile de trecere şi supapele de descărcare sunt montate în piston. Datorită elasticităţii camerei de compensare, amortizorul îndeplineşte şi rolul de element elastic suplimentar.
15.2 Întreţinerea suspensiei Întreţinerea suspensiei cu arcuri metalice constă în verificarea vizuală a stării tehnice a arcurilor , strângerea bridelor şi articulaţiilor , controlul stării tehnice a arcurilor , etc… Întreţinerea elementelor elastice pneumatice constă în controlul zilnic al etanşeităţii şi al poziţiei elementului la locul de montare . Anual , elementele elastice pneumatice trebuie demontate pentru îndepărtarea apei şi impurităţilor duse pe fundul pistonului iar această operaţie se recomandă să se efectueze după trecerea sezonului friguros .
15.3 Defectele în expoatare ale suspensiei 178
Defectele în exploatare, cauzele care conduc la ruperea foii principale de arc sunt : oboseala materialului , încărcătura neuniform repartizată , şocuri produse de denivelările căii, în apropierea ochiului de arc sau în dreptul oficiului bulonului central de strângere. Rupera foilor secundare de arc în afara cauzelor enumerate la ruperea foilor principale , defecţiunea poate avea loc şi datorită factorilor : neînlocuirea foii principale defecte , slăbirea bridelor de arc , întreţinerea necorespunzătoare . Uzarea sau ruperea filetului bridelor bulonului de arc: acestă defecţiune apare datorită următoarelor cauze : ruperea foilor secundare de arc , slăbirea bridelor , ruperea folilor principale de arc . Iar remedierea defecţiunii se face în atelierul de reparaţii. Ruperea sau slăbirea arcurilor: cauzele care produc aceste defecţiuni sunt similare cu cele ale foilor de arc iar înlăturarea defecţiunii se face în atelierul de reparaţii prin schimbarea arcului , pe parcurs se poate introduce o şaibă metalica între părţile rupte ale arcului şi legatura acestora. Defectarea amortizoarelor : cele mai frecvente defecţiuni ale amortizoarelor se referă la : scurgerea lichidului, înfundarea canalelor de legatură , deteriorarea supapelor sau arcurilor acestora. Înlăturarea defectului se face în atelierul de reparaţii până la care automobilul se va deplasa cu o viteză corelată cu denivelările drumurilor. Suspensia vibrează sau face zgomot datorită cauzelor : montarea necorespunzatoare a amortizoarelor , slăbirea suportului amortizorului , uzura cerceilor , bulonului central , bridelor . Se realizează strângerile ,iar în atelierul de reparaţii se înlocuiesc amortizoarele defecte.
15.4 Repararea suspensiei Arcul în foi poate prezenta defecte care se înlătura după cum urmează : -modificarea caracteristicilor elastice se verifică cu ajutorul uni dispozitiv de controlat arcuri lamerale , arcul se reconditioneaza prin respringuirea foilor , urmată de tratamentul termic corespunzător - foaia principală sau altă foaie din componenta arcului ruptă sau fisurată se înlocuieşte -bulonul cental rupt sau cu filetul deteriorat se înlocuieşte -eclisele de prindere fisurate sau rupte se înlocuiesc - bucşa uzata se înlocuieşte cu una nouă alezată la dimensiunea nominală -oficiul pentu surubul de strângere uzat se recondiţioneaza prin majorarea găurilor , utilizându-se la montaj un şurub majorat -lătimea tăieturii elastice micşorată se recondiţionează prin frezarea deschizăturii la dimensiunea iniţială şi refacerea circuitului alezajului . -supafaţa de lucru uzată se recondiţioneaza la cota nominală -filetul pentru suportul gresorului deterioarat se recondiţioaneaza prin încărcarea , cu sudură , găurire şi refiletare la dimensiunea iniţială.
16. Roţile automobilului 16.1 Destinaţia şi clasificarea roţilor În funcţie de destinaţie roţile de automobil se clasifică în : - roţi motoare, care îndeplinesc funcţia de elemnt de susţinere şi de elemnt motor - roţi de direcţie ( ghidare ), care servesc ca element de susţinere, precum şi ca elemnt de ghidare - roţi combinate, care ăndeplinesc funcţia roţilor motoare şi a roţilor de ghidare - roţi de susţinere, care îndeplinesc numai funcţia de elemnt de susţinere Roata ca elment motor şi ca element de susţinere trebuie să comsume o cantitate de energie cât mai mică pentru rostogolire.
179
Roata de automobil se compune dintr-o parte rigidă ( roata propriu-zisă ) şi o parte elastică.
16.2 Construcţia roţii propriu-zise Părţile componente ale roţii sunt : janta, butucul, elementele de legătură ale butucului cu janta şi capacul de roată. Legătura între butuc şi jantă se poate realiza cu un disc sau spiţe. În figura alăturată este prezentată construcţia unei roţi cu disc. Ea se compune din butucul 4 pe flanşa căruia se fixează discul 2 prin intermediul şuruburilor 3 , şi din janta 1 nituită pe discul 2 ; capacul 6 , menţinut de arcurile lamenare 5 acoperă butucul şi discul. Discul se fixează de jantă prin sudare sau nituire, iar de butuc cu şuruburi sau prezoane. Pentru a-i reduce greutatea şi pentru ventilaţie, discul este prevăzut, în general cu găuri. Janta este partea roţii pe care se montează pneul. Jantele roţilor de automobil sunt de două feluri: jante adânci ( nedemontabile ) şi plate ( demontabile ). Janta plată are o bordură fixă şi una demontabilă. La montare, se aşează pneul pe jantă şi, apoi, se introduce bordura demontabilă, împingâdu-se până se eliberează un canal din jantă în care se introduce un inel elastic. Bordura demontabilă este menţinută în poziţia normală de marginea pneuşui sub presiune existând pericolul dejantării în timpul mersului în cazul pierderii aerului sub presiune. Figura 16.1 : construcţia roţii cu disc
16.3 Clasificarea, construcţia şi imcripţionarea pneului Pneurile reduc şi amortizează şocurile produse în timpul rulării şi asigură contactul cu calea de rulare. Clasificarea pneurilor se face după mai multe criterii: După destinaţie - pneuri pentru autoturisme - pneuri pentru autocamioane şi autobuze - pneuri pentru autovehicule speciale După presiunea interioară - pneuri de presiune înaltă ( 3-7,5 bar ) - pneuri de joasă presiune ( 1,4-3 bar ) După elementele componente - pneuri cu cameră - pneuri fără cameră ( tubeless ) După tipul carcasei - pneuri obişnuite ( cu carcasă diagonală ) - pneuri cu carcasă radială Figura 16.2 : Construcţia pneului În figura alăturată sunt prezentate părţile componente ale unui pneu cu cameră. El se compune din anvelopă, cameră de aer cu valvă şi ventil şi banda de protecţie. Anvelopa reprezintă un înveliş elastic care se compune din : banda de rulare 5 , stratul amortizor ( brekerul ) 4, carcasa 3, flancurile ( părţile larerale ) 6 şi talonul 7. Camera de aer 2 este un tub inelar din cauciuc, în interiorul căruia se găseşte aer, care contribuie la amortizarea şocurilor în timpul mersului, în general, grosimea pereţilor fiind de 1,5-3 mm. Valva cu ventil are rolul de a menţine aerul sub presiune în pneu, nepermitând ieşirea lui în exterior.
180
Banda de pretecţie este de formă inelară şi are rolul de a proteja camera de aer de frecarea cu janta metalică. În general, ea se utilizează numai la pneurile montate pe jante plate. Pnerile cu carcasă diagonală au firele de cord din componenţa carcasei, orientate înclinat faţă de talon, în timp ce, la pnerile cu carcasa radială, firele de cord sunt perpendiculare pe talon. În comparaţie cu un pneu obişnuit, pneul cu carcasă radială prezintă o serie de avantaje: creşterea duratei de funcţionare cu 30-80%; micşorarea rezistenţei la rulare cu 10-15% datorită faptului că defprmaţia este mult mai mică; manifestă calităţi bune şi la circulaţia în timp de iarnă. La pneurile fără cameră de aer etanşarea cu janta este asigurată de un strat de cauciuc foarte moale ce se găseşte pe suprafaţa interioară. În acest caz janta trebuie să fie foarte netedă , dint-o bucată şi să aibă înclinare mică la margini. La aceste pneuri, valva cu ventil se montează direct pe jantă, etaşarea fiind asigurată cu ajutorul unor şaibe de cauciuc. Siguranţa în circulaţie este mult mărită în cazul utilizarii pneurilor fără cameră deoarece stratul foarte subţire, la pătrunderea unui corp străin produce o autoetanşare ( nu se perforează ci se întinde ). În cazul unei perforări, aerul iese din pneu în mod treptat, nu sub formă de explozie. Inscripţionarea anvelopelor La o anvelopă se deosebesc următoarele caracteristici inscrpţionate pe flancuri: Lăţimea secţiunii exprimată în mm Raportul de aspect R exprimat prin raportul între înălţimea şi lătimea balonajului, înmulţitcu 100 Tipul carcasei anvelopa cu carcasă diagonală are inscrpţionată litera D sau nu se inscrpţionează, iar anvelopa cu carcasa radială de inscrpţionează cu litera R, eventual cuvântul RADIAL Diametrul jantei exprimat în inci ( 1 inc=25,4 mm ) sau în mm Indicele capacităţii de sarcină dacă anvelopa poate funcţiona simplu sau jumelat, se imscripţionează ambele valori ale indicelui de sarcină Indicativul categoriei de viteză exprimat printr-o literă Cuvântul TUBELESS ndică faptul că anvelopă poate funcţiona fără cameră de aer Literele MS indică faptul că anvelopă este destinată drumurilor acoperite cu zăpadă sau noroi ( pentru anvelope cu utilizare multiplă se inscripţionează literele MST ) Cuvântul REINFORCED indică faptul că anvelopă este detip ranforsat Data fabricaţiei este compusă din trei cifre: primele două indică săptămâna anului, iar ultima anul Presiunea interioară exprimată prin indicele PSI; corespondenţa între indicele PSI (x) şi presiunea în Mpa este dată de relaţia Pi=0,0069x . Pe fiecare anvelopă se mai inscripţionează obligatoriu, dar în alta locuri semnul E al omologării europene urmat de codul ţării producătoare ( pentru România cifra 19 ) şi de numărul aferent omologării. Exemple de inscripţionare: Anvelopă de autoturism : 185/70 R 14 89/TUBELESS MS 350. Caracteristicile acestei anvelope sunt : lăţimea balonului 185 mm, raportul nominal de aspect 70, structura radială, diametrul nominal al jantei 14 ţoli ( 365 mm ), capacitatea de sarcină de 580 kg ( corespunzătoare indicelui 89 ), aparţine categoriei T de viteză ( 190 km/h ) poate funcţiona fără cameră de aer, este destinată drumurilor cu zăpadă sau noroi, este fabricată în a 35-a săptămână a anului 2000. Anvelopă de autocamion :
Caracteristicile sunt : lăţimea balonului 250 mm, raportul nominal de aspect 70, structură radială, diametru nominal al jantei 20 ţoli ( 508 mm ), poate prelua simplu 3250 kg (indicele de sarcină 149 ) şi jumelat 2900 kg ( indicele de sarcină 145 ) , aparţine categoriei J de viteză ( 100 km/h ), poate fi utilizată la categoria L de viteză ( 120 km/h ), cu sarcină de 3000 kg – simplu ( indice 146 ), şi 2725 kg jumelat ( indice 143 ), poate fi montată fără cameră de aer, fabricată ân saptămâna a 25-a a anului 1997, presiunea de umflare fiind de 0,62 Mpa.
181
16.4 Întreţinerea roţilor Întreţinerea roţilor constă în ungerea şi reglarea rulmenţilor, echilibrarea roţilor şi schimbarea roţilor între ele. Ungerea rulmenţilor se face cu unsoare consistentă de tip Rul. După fiecare 20000-60000 km parcurşi, în funcţie de prescripţiile fabricii constructoare, unsoarea consistentă trebuie înlocuită. Pentru aceasta, se demontează rulmenţii, se spală cu petrol, apo se ung cu unsoare proaspătă. Reglarea rulmenţilor din butucul roţii are drept scop eliminarea jocului şi se face de obicei cu ajutorul unei piuliţe crenelate. Rulmenţii cu bile utilizaţi, în special, la roţile autoturismelor nu se reglează. Echilibrarea roţilor prezintă o deosebită importanţă pentru automobilele care se deplsează cu viteze ridicate. Dezechilibrarea roţilor conduce la o uzură anormală a anvelopei şi a rulmenţilor. Echilibrarea se poate face atât static cât şi dinamic şi se realizează cu contragreutăţi de plumb prinse de marginile jantei. Schimbarea roţilor între ele se face în scopul uniformizării pnerilor datorită faptului că solicitările nu sunt aceleaşi.
16.5 Defecte în exploatare ale roţilor Defectele roţilor se pot manifesta sub forma : roţile produc zgomote, rulmenţii roţilor se încălzesc excesiv, pneurile se uzează anormal şi pana de cauciuc. Roţile produc zgomote Defecţiunea este determinată la roţile din faţă de următoarele cauze : presiunea insuficientă în pneuri; uzura anormală a pneurilor; rulmenţi foarte strânşi, uzaţi sau deterioraţi; buloanele de prindere a discului roţii rupte sau desfăcute; discul încovoiat sau fisurat; flanşa butucului încovoiată. Unele din aceste defecţiuni se pot remedia şi pe parcurs, prin aducerea pneurilor la presiunea corectă, prin înlocuirea pneului uzat cu cel de rezervă, prin strângerea şuruburilor sau gresarea rulmenţilor. Încălzirea excesivă a pneurilor Cauzele care duc la încălzirea excesivă a pneurilor sunt : presiunea insufucientă, supraîncărcarea automobilului sau deplasarea cu viteză excesivă timp îndelungat. Uzura anormală a pneurilor Principalele cauze care pot conduce la uzura anormală a pneurilor sunt : rularea cu presiune incorectă, nepermutarea pnerilor la timp, montarea şi demontarea incorectă a pneurilor, modul de conducere, apariţia unor defecţiuni la organele sistemului de direcţie şi de frânare. Pana de cauciuc se datorează defectării amvelopei sau a camerei de aer ca urmare a pătrunderii unor corpuri metalice în anvelopă sau a exploziei camerei. Producerea penei la una din roţile din faţă poate avea urmări grave, întrucât, la apariţia acesteia, se schimbă brusc direcţia automobilului, motiv pentru care la roţile din faţă se vor monta anvelopele cele mai bune.
17. Echipamentul electric 182
Echipamentul electric are rolul de a asigura energia electrică pentru alimentarea aparatelor electrice atât staţionar cât şi la deplasarea automobilului. Componenţa echipamentului electric este: Instalaţia de alimentare formată din : bateria de acumulatoare, generatorul de curent cu releul regulator de tensiune, releul de indicare a încărcării bateriei şi divizorul de tensiune la autocamioane. Consumatorii sunt :instalaţia de aprindere, instalaţia de pornire, instalaţia de iluminare şi semnalizare optică şi acustică, aparate auxiliare pentru pentru mărirea gradului de confort ( ştergător şi spălător de parbriz, aparate de climatizare şi încălzire, bricheta, radio, ceas, sisteme de navigaţie, etc. ) aparatele de măsurat şi control la bordul automobilului. Instalaţia de distribuţie şi anexele sunt formate din . conductori, contactul cu cheie, întreruptoare şi comutatoare, cutii şi piese de legătură, prize, siguranţe fuzibile şi automate, antiparazitoare radio, antene radio. Automobilele moderne utilizează ca tensiune de lucru 12 V datorită avantajelor : majorarea timpului de utilizarea a bujiilor, uşurarea pornirii motorului, conductoare cu secţiuni mai mici. Aparatele electrice sunt conectate în paralel la sursele de curent monofilar, de obicei pozitivul ( + ), masa metalică constituind conductorul al doilea de închidere a circuitului ( - ). Acestă soluşie prezintă avantaje cum ar fi : diminuarea posibilităţilor de ivire a defecţiunilor şi economie de materiale deoarece numărul conductoarelor se reduc la jumătate. În timpul exploatării, nu se inversează polaritatea deoarece unele aparate nu vor mai funcţiona sau se vor defecta. Instalaţia de alimentare cu energie electrică Instalaţia are rolul de alimenta toţi cosumatorii echipamentului electric cu energie electrică atât atunci când motorul funcţionează cât şi atunci cănd este oprit. Bateria de acumulatoare constituie sursa de energie pentru pornirea motorului şi alimentarea consumatorilor electrici ai automobilului, când motorul este oprit sau când generatorul nu debitează suficientă energie electrică, la consumul de vârf. Cele mai utilizate baterii sunt cele acide cu placă de plumb, însă se mai utilizează şi baterii de acumulatoare alcaline : fero-nichel, cadmiu-nichel, argint-zinc şi alte combinaţii de elemente chimice, unele dintre ele cu randament ridicat , fiind utilizate pentru alimentarea electromobilelor. Generatorul de curent este sursa de energie pentru consumatori în timpul funcţionării motorului şi de încărcare a bateriei de acumulatoare. El poate fi de curent continuu ( dinam ) sau de curent alternativ ( alternator ), cu punte redresoare pentru a debita curent continuu necesar echipamentului electric auto. Generatoarele de curent sunt conectate, faţă de baterie, în paralel. Datorită avantajelor multiple, la automobilele moderne se utilizează alternatoare care funcţionează ca o maşină electrică sincronă ce debitează curent alternativ, care este redresat în curent continuu cu o punte redresoare cu siliciu. Printre cele mai importante avantaje faţă de dinam se numără : volum şi masă reduse, construcţie simplificată, robusteţe ridicată, nu necesită decât releu regulator de tensiune, încarcă bateria şi la turaţia de ralanti a motorului. Releul regulator de tensiune face parte din aparatele de reglare a tensiunii debitate de alternator la consumatori şi la bateria de acumulatoare. Poate fi de tip electromagnetic sau electronic capsulat încorporat în construcţia alternatorului. Consumatorii Instalaţia de aprindere şi cea de pornire sunt şi părţi componente ale motorului şi au fost tratate la capitolul respectiv. În continuare vor fi descrişi ceilalaţi consumatori. Instalaţia de iluminare cuprinde iluminatul exterior şi cel interior. Iluminatul exterior are rolul de a asigura vizibilitatea pe timp de noapte, pentrua da posibilitatea conducătorului să manevreze şi să frâneze automobilul corespunzător condiţiilor de drum, inclusiv pe ceaţă, fără a deranja pe ceilalţi participanţi la traficul rutier. De asemenea, să semnalizeze prezenţa automobilului, frînarea şi iluminarea numărului de înmatriculare. Din instalaţia de iluminare exterior fac parte : farurile, farurile de ceaţă, far proiector, lămpi de poziţie, de număr, de stop, parcare, mers înapoi.
183
Farul are rolul de a asigura iluminarea drumului pe o distanţă de 150-200 m. Pentru a nu deranja pe alţi participanţi la trafic , farul trebuie să asigure atât lumina de drum ( faza lungă ) cât şi pe cea de întâlnire ( faza scurtă ). Principalele componente sunt : becul, oglinda reflectore şi geamul dispersor. Farul de ceaţă asigură o iluminare superioră pe timp de ceaţă, reflectorul având un unghi foarte mare de dispersie, iar geamul dispersor este sub formă de lentilă de culoare galbenă; în plus becul are ecran în faţă pentru a nu orbi conducătorii ce se deplasează în sens opus. Farul proiector este constructiv ca cel normal dar suportul îi permite manevrarea în diverse poziţii pentru „căutarea obiectivului”. Lămpile de poziţie indică gabaritul automobilului şi sunt montate cîte două în faţă şi în spate. Ele au aceeaşi construcţie, dar dispersorul este alb pentru lămpile din faţă şi roşu pentru spate. Lămpile pentru stop sunt încorporate împreună cu cele de poziţie , în spate, având putere mai mare ( becul are două filamente, unul de 5 W pentru poziţie şi unul de 21 W pentru stop ). Lămpile de parcare folosesc pentru semnalizarea gabaritului şi sunt montate lareral, putând fi aprinse simultan sau numaipe partea unde a fost parcat automobilul Lămpile pentru iluminarea numărului pot fi singulare sau încorporate în lămpile de poziţie şi stop spate. Becul are 3 W şi se aprinde odată cu lămpile de poziţie de la comutatorul general de lumini Lămpile pentru mers înapoi, în număr de două, montate lateral în spate, cu geam alb, iluminează la manevrarea automobilului înapoi, printr-un întrerupător montat la curia de viteze. Iluminatul interior cuprinde lămpi plafoniere sau laterale pentru iluminarea caroseriei ( cabinei ), lămpi pentru iluminarea aparatelor tabloului de bord, pentru cutia de acte, pentru iluminarea compartimentului motor şi portbagajului. Instalaţia de semnalizare optică şi acustică este formată din instalaţia de semnalizare a direcţiei de mers prin lumini intermitente şi instalaţia de avertizare acustică. Instalaţia de semnalizare a direcţiei de mers are patru lămpi la extremităţile automobilului, unreleu de semnalizare şi un întrerupător. Unele automobile cu lungime mai mare au şi lămpi de semnalizare intermediare. Instalaţia de semnalizare acustică este formată dintr-un claxon cu vibrator electromagnetic, alimentat de la bateria de acumulatoare şi un întrerupător de comandă. Aparate pentru mărirea gradului de confort. În acestea se includ : ştregătorul de parbriz, spălătorul de parbriz, aparatele de climatizare şi încălzire, bricheta, radio, ceas. Ştergătorul de parbriz folosit pe timp de ploaie, umezeală, zăpadă este format dintr-un motor electric, comandat de un comutator de la bord, un sistem de pârghii şi 2-3 portraclete cu almele de cauciuc pe axele antrenate de motorul electric care asigură mişcarea lor oscilatorie. Motorul electric are încorporat un reductor asigurând 2-4 turaţii şi un contact cu camă pentru alimentarea motorului , chiar dacă a fost întrerupt de la comutator până ce portracletele au ajuns în pozişia orizontală pentru a nu împiedica vizibilitatea când instalaţia nu funcţionează. Spălătorul de parbriz este format dintr-un bazin de material plastic de 1,5-2 litri cu apă sau soluţie contra îngheţului pe timp de iarnă, o electropompă, un sistem de conducte şi 2-3 duze pentru stropirea parbrizului. Aparatele de măsură şi control sunt : indicatorul de curent ( voltmetru, ampermetru sau bec de control ), indicatorul de temperatură, indicatorul de presiune a uleiului( manometru sau bec de control ), indicatorul de presiune a aerului în instlaţia de frânare, indicatorul de combustibil, indicatorul de viteză şi kilometraj, indicatorul de turaţii ( turometrul ). Instalaţia de distribuţie şi anexele Instalaţia înglobează : conductoarele de legătură, contactul cu cheie, întreruptoare, comutatoare, cutii şi piese terminale de legătură, prize, siguranţe, fuzibile şi automate. Conductoarele fac legătura între diferitele elemente ale echipamentului electric prin sistemul monofilar, iar drept conductor de închidere a circuitului se foloseşte masa metalică a automobilului. Avantajul este multiplu : identificarea mai uşoară a circuitelor, simplificarea construcţiei, economie de material şi timp; dezavantajscurtcircuitarea cu uşurinţă a aparptelor la masă. Conductorii por fi de joasă tensiune şi de înaltă tensiune, fiind confecţionaţi din sârmă de cupru multifilar, de secţiune şi izolaţie diferite. Conductoarele care au aproximativ aceeaşi direcţie se cablează grupat cu bandă izolatoare specială şi se fixează pe caroserie sau capotaje cu capse şi cleme metalice sau plastic.
184
Terminalele conductoarelor folosesc pentru fixare la elementele echipamentulu şi sunt sub formă de papuci, cleme, gheare din tablă de alamă sau bronz. Comutatorul cu cheie centralizează alimentarea şi distribuirea curentului electric prin diverse conductoare. Este format dintr-o carcasă şi un miez rotitor acţionat cu cheie, peste piesele de contact de formă complicată. Întrerupătoarele şi comutatoarele folosesc pentru închiderea –deschiderea circuitelor elctrice sau comutarea lor, fiind de diverse construcţii : basculante, rotitoare sau cu deplasare axială a mecanismului de contact. Casetele de legătură grupează diversele circuite ale instalaţiei şi sunt montate ca piese intermediare, unde conductoarele au lungime mare sau pentru derivarea şi alimentarea unor anumiţi consumatori. Prizele folosesc pentru alimentarea temporară a unor cosumatori: aparate radio, remorci, lampă portativă. Siguranţele protejează cosumatorii electrici împotriva scurtcircuitării, defectării sau arderii lor când depăşesc intensitatea curentului normal. Automobilele moderne sunt dotate cu o serie de instalaţii speciale în vederea controlului diferiţilor parametri, cât şi a îmbunătăţirii confortului, ca de exemplu: computer de bord pentru indicarea diferiţilor parametri, printre care şi consumul instantaneu de combustibil aparate de bord cu afişaj digital, inclusiv a temperaturii exteriore aparate de bord cu intensitatea iluminării reglabile senzori de ploaie ce controlează frecvenţa oscilaţiei ştergătoarelor de parbriz sistem de comandăcentralizată, de la distanţă, de închidere a uşilor şi telecomandă inclusiv pentru pornirea motorului instalaţia de climatizare a habitaclului reglabilă automat în funcţie de temperatura prestabilită geamuri acţionate electric avertizoare sonore la lumini aprinse airbaguri ( perne de aer ) de protecţie în caz de accident trapă acţionată electric oglinzi exterioare încălzite şi rabatabile electric sistem de blocare automată a diferenţialului în caz de patinare sistem ABS şi EBD ( antiblocarea roţilor la frânare şi distriburea forţelor de frânare ), precum şi sistem LSD ( antialunecare ) sistem ESP de asigurare a stabilităţii în curbe senzor pentru parcare senzor crepuscular pentru aprinderea automată a farurilor sistem suplimentar de afişaj deasupraplanşei de bord cu informaţii despre presiunea atmosferică şi altitudinea drumului sistem antifurt sistem automat de cuplare a roţilor la soluţia 4X4 în caz de patinare sistem de control al tracţiunii TCS sistem de navigaţie prin satelit sistem audio ( radio şi CD ) cu antenă încorporată în geamul parbriz scaune faţă încălzite sisteme de reglare electrică a scaunelor lampa stop sulimentară de tip LED parbriz încălzit instalaţie de telefonie mobilă avertizor pană cauciuc
185
18. Norme specifice de securitatea muncii pentru întreţinerea şi repararea autovehiculelor Ordinul.140/18.04.1995 Organizarea locului de muncă -întreţinerea şi repararea autovehiculelor se va face în hale şi încăperi amenajate, dotate cu utilaje, instalaţii şi dispozitive adecvate; -executarea unor lucrări de demontare, întreţinere sau reparare a autovehiculelor este admisă şi în spaţii amenajate în afara halelor şi atelierelor de întreţinere denumite „platforme tehnologice” . Aceste platforme vor fi delimitate, marcate şi amenajate corespunzător, iar atunci când este necesar vor fi împrejmuite; -căile de acces din hale ateliere şi de pe platformele tehnologice vor fi întreţinute în stare bună şi vor fi prevăzute cu marcaje şi indicatoare de circulaţie standardizate -încălzirea halelor şi încăperilor de lucru va fi asigurată în perioada anotimpului rece în funcţie de temperatura exterioara şi în limitele stabilite de „Normele generale de protecţia muncii” -în halele de întreţinere şi reparare a autovehiculelor, canalele de revizie vor fi întreţinute în stare curată, asigurându-se scurgerea apei, a uleiurilor şi a combustibililor -nu se admite pornirea motoarelor autovehiculelor în interiorul halelor decât dacă există instalaţii de exhaustare, în stare de funcţionare -instalaţiile de ventilaţie generală şi locală din halele şi încăperile destinate lucrărilor de întreţinere şi reparare a autovehiculelor vor fi în bună stare, urmărindu-se în permanenţă funcţionarea lor la parametrii proiectaţi -persoanele fizice sau juridice vor asigura afişarea instrucţiunilor tehnice şi de exploatare privind instalaţiile de ventilaţie, precizând programul de funcţionare al acestora precum şi obligaţiile referitoare la reviziile tehnice şi verificările periodice -utilajele din hală şi ateliere vor fi bine fixate, legate la pământ, dotate cu dispozitivele de protecţie în bună stare -la demontarea, montarea şi transportul subansamblelor grele se vor folosi mijloace mecanice de ridicare şi manipulare. Prinderea subansamblelor la mijloacele de ridicat se va face cu dispozitive speciale, omologate, care să asigure prinderea corectă şi echilibrată a subansamblelor -dispozitivele de suspendare a autovehiculelor trebuie să aibă stabilitate şi rezistenţă corespunzătoare -în halele de reparaţii în care se execută şi lucrări de sudură la autovehicule, se va stabili locul de amplasare a tuburilor de oxigen, a generatoarelor de sudură oxiacetilenică, a transformatoarelor de sudură electrică, precum şi a paravanelor de protecţie folosite în timpul sudurii electrice -petele de ulei şi combustibil de pe pardoselele halelor vor fi acoperite cu nisip, după care vor fi luate măsuri de curăţare şi evacuare a materialului rezultat în locuri care nu prezintă pericol de incendiu -cârpele, câlţii şi alte materiale textile folosite la curăţarea şi ştergerea pieselor sau a mâinilor vor fi depuse în cutii metalice cu capac şi evacuate în locuri stabilite în acest scop pentru a fi arse sau îngropate -lucrătorii trebuie să poarte echipament de lucru şi echipamentul de lucru corespunzător lucrărilor pe care le execută cu instalaţiile şi utilajele din dotare -sculele vor fi aşezate pe suporturi speciale, amplasate în locuri corespunzătoare şi la înălţimi accesibile. După terminarea lucrului sculele vor fi curăţate şi închise în dulapuri. Ascuţirea sculelor de tăiat se va face de către un lucrător instruit special în acest scop -este interzisă modificarea sculelor prin sudarea prelungitoarelor improvizate pentru chei în vederea măririi cuplului -autovehiculele aflate pe poziţiile de lucru din hale vor fi asigurate împotriva deplasărilor necomandate cu pene sau cale special confecţionate în cazul în care nu se executa lucrări la motor sau la transmisie, autovehiculele vor fi asigurate şi cu mijloace proprii (frâna de ajutor şi cuplarea într-o treaptă de viteză) Repararea autovehiculelor
186
-autovehiculele trebuie să fie introduse în hală cu motorul în funcţiune, având în rezervor o cantitate de carburant de cel mult 10% din capacitatea acestuia, necesară deplasării autonome de la un punct de lucru la altul -canalul de revizie trebuie menţinut în stare curată, asigurându-se scurgerea apei, uleiurilor şi combustibililor. Introducerea autovehiculelor se va face cu maxim 5 km/h, dirijate din faţă de către conducătorul locului de muncă -standul unde se face verificarea bunei funcţionări a sistemului de rulare şi a motorului trebuie să aibă montat grilajul de protecţie -la diagnosticarea motorului în timpul funcţionării se va avea în vedere să se evite aşezarea lucrătorului în dreptul paletelor ventilatorului şi să se asigure evacuarea gazelor arse folosindu-se în acest scop tubulatura de evacuare şi sistemul de ventilaţie -demontarea părţilor componente ale instalaţiei electrice se va face numai după decuplarea bateriei -demontarea subansamblelor de sub cadru sau caroserie se va executa numai cu autovehiculul aşezat pe capre metalice prevăzute în partea superioară cu pene de lemn astfel încât să asigure stabilitatea autovehiculului -se interzice desfundarea conductelor de benzină sau motorină prin suflarea cu gura -spălarea şi degresarea pieselor mici se va face numai cu detergenţi în cuve speciale, amplasate în locuri corespunzătoare -pentru lucrările absolute necesare sub autovehicul, când înălţimea de suspendare nu permite o poziţie de lucru în picioare, lucrătorii vor folosi paturi rulante adiacente -se interzice încercarea frânelor cu autovehiculul în mers, în hale şi ateliere. Proba frânelor se va face numai la standul de încercat sau în locuri special amenajate -se interzice scoaterea din hală a autovehiculelor la care nu s-a efectuat un control al sistemelor de siguranţă rutieră ( direcţie, frână, semnalizare luminoasă ) -la montarea şi demontarea arcurilor se vor folosi cleşti sau scule speciale -se interzice folosirea aparatelor de sudura la locurile de montare a autovehiculelor atâta timp cât acestea sunt în lucru -înainte de pornirea motorului, pentru verificarea finală, ţeava de eşapament a autovehiculului va fi conectată la instalaţia de evacuare a gazelor de eşapament -în locurile pentru umflarea pneurilor trebuie să se afişeze la loc vizibil tabelul cu presiunile admise pe tipuri de automobile, precum şi intrucţiunile specifice de protecţia muncii -iluminatul natural şi artificial se va realiza astfel încât să se asigure o bună vizibilitate la locul de muncă -corpurile de iluminat trebuie să fie curăţate periodic. De asemenea se vor face măsuratori periodice asupra iluminării, precum şi verificarea instalaţiilor de iluminat Protecţia împotriva incendiilor şi exploziilor -în încăperi cu pericol de incendii şi explozii sunt interzise: fumatul, intrarea cu foc deschis, cu piese sau materiale incandescente, producerea de scântei, lovirea a două scule feroase şi folosirea echipamentului de lucru din materiale sintetice -este interzis accesul în atelierele cu pericol de explozie a tuturor persoanelor străine -este interzis fumatul în halele de întreţinere şi reparaţii. În acest scop se vor amenaja locuri speciale pentru fumat -este interzisă păstrarea rezervoarelor, a bidoanelor cu combustibili lichizi, carbid, cu uleiuri, a vaselor cu acizi, vopsele, diluanţi etc. În interiorul halelor sau atelierelor cu excepţia locurilor anume prevăzute prin proiectul de construcţie.
187
Cuprins 1. Noţiuni despre automobile…………………………………………………………...…..2 1.1 Definiţia automobilului………………………………………………………..….….2 1.2 Componentele automobilului…………………………………………………..….…2 1.3 Clasificarea automobilelor……………………………………………………..….…4 1.4 Parametrii automobilelor………………………………………………………..…...8 2. Noţiuni generale despre motoare……………………………………………………….10 2.1 Părţile componente ale motoarelor cu ardere internă………………………………10 2.2 Parametrii constructivi ai motoarelor cu ardere internă……………………………11 2.3 Clasificarea motoarelor cu ardere internă………………………………………….12 3.
Funcţionarea motoarelor cu ardere internă…………………………………………….14 3.1 Principiul funcţionării motoarelor cu ardere internă………………………………14 3.2 Ciclul de funcţionare al motorilui cu ardere internă………………………………15
4.
Mecanismul motor……………………………………………………………………..16 4.1 Construcţia mecanismului motor………………………………………………….16 4.2 Întreţinerea mecanismului motor………………………………………………….21 4.3 Defectele în exploatare ale mecanismului motor………………………………….22 4.4 Repararea mecanismului motor………………………………………………....…..23
5.
Mecanismul de distribuţie………………………………………………………………24 5.1 Construcţia mecanismului de distribuţie……………………………………………24 5.2 Întreţinerea în exploatare a mecanismului de distribuţie……………………….......27 5.3 Defectele în exploatare ale mecanismului de distribuţie…………………………...29 5.4 Repararea mecanismului de distribuţie……………………………………………..30
6.
Instalaţia de alimentare a motoarelor cu ardere internă…………………………….…..31 6.1 Generalităţi…………………………………………………………………….……31 6.2 Construcţia instalaţiei de alimentare mas cu carburator……………………………32 6.3 Construcţia instalaţiei de alimentare mas cu injecţie…………………………….…35 6.4 Construcţia instalaţiei de alimentare mas cu GPL………………………………….69 6.5 Construcţia instalaţiei de alimentare mac…………………………………………..70 6.6 Întreţinerea, defectele şi repararea instalaţiei de alimentare………………………..76
7.
Instalaţia de răcire………………………………………………………………………83 7.1 Destinaţie şi părţi componente……………………………………………………...83 7.2 Întreţinerea instalaţiei de răcire……………………………………………………..87 7.3 Defectele în exploatare ale instalaţiei de răcire……………………………………..88 7.4 Repararea instalaţiei de răcire…………………………………………………...….88
8.
Instalaţia de ungere………………………………………………………………….….89 8.1 Uleiuri utilizate la motoarele cu ardere internă………………………………….….89 8.2 Părţile componente şi funcţionarea instalaţiei de ungere……………………….…..90 8.3 Întreţinerea instalaţiei de ungere……………………………………………………92 8.4 Defectele în exploatare ale instalaţiei de ungere……………………………………93 8.5 Repararea instalaţiei de ungere………………………………………………...……..93
188
9.
Instalaţia de aprindere…………………………………………………………....……….94 9.1 Detinaţie şi părţi componente……………………………………………...…………94 9.2 Instalaţia de aprindere electronică………………………………………………...….97 9.3 Întreţinerea instalaţiei de aprindere…………………………………………………100 9.4 Defectele în exploatare ale instalaţiei de aprindere…………………………………100 9.5 Repararea instalaţiei de aprindere…………………………………………………..101
10. Instalaţia de pornire……………………………………………………………….……101 10.1 Generalităţi..............................………………………………………………….…101 10.2 Întreţinerea instalaţiei de pornire………………………………………………….102 10.3 Defectele în exploatare şi repararea instalaţiei de pornire………………………..103 11. Transmisia automobilului………………………………………………………………104 11.1 Ambreiajul…………………………………………………………………………104 11.2 Cutia de viteze…………………………………………………………………......111 11.3 Reductorul-distribuitor…………………………………………………………….119 11.4 Transmisia longitudinală…………………………………………………………..120 11.5 Puntea spate motoare……………………………………………………………....121 12. Puntea din faţă……………………………………………………………………….…126 12.1 Destinaţie, condiţii impuse şi clasificare punţilor din faţă…………………….…..126 12.2 Întreţinerea punţii din faţă………………………………………………………....132 12.3 Defectele în exploatare ale punţii din faţă……………………………………….…132 12.4 Repararea punţii din faţă…………………………………………………………....132 13. Sistemul de direcţie…………………………………………………………………. …133 13.1 Destinaţia şi clasificarea sistemelor de direcţie………………………………….…133 13.2 Stabilizarea roţilor de direcţie………………………………………………… .…..134 13.3 Construcţia sistemelor de direcţie……………………………………………….….136 13.4 Sisteme de direcţie asistate……………………………………………………… ...140 13.5 Întreţinerea sistemului de direcţie…………………………………………….…….142 13.6 Defectele în exploatare ale sistemului de direcţie…………………………….…….143 13.7 Repararea sistemului de direcţie…………………………………………………....143 14. Sistemul de frânare……………………………………………………………………..146 14.1 Destinaţia, clasificare şi principalele părţi componente……………………………146 14.2 Frâna propriu-zisă ………………………………………………………………… 149 14.3 Mecanisme de acţionare a frânelor…………………………………………………159 14.4 Dispozitive ABS…………………………………………………………………....166 14.5 Întreţinerea sistemului de frânare…………………………………………………..168 14.6 Defectele în exploatare ale sistemului de frânare……………………………….….169 14.7 Repararea sistemului de frânare……………………………………….……………171 15. Suspensia automobilului……………………………………………………………….172 15.1 Destinaţie, clasificare şi părţi componente…………………………………………172 15.2 Întreţinerea suspensiei……………………………………………………………...177 15.3 Defecte în exploatare ale suspensiei……………………………………………….178 15.4 Repararea suspensiei……………………………………………………………….179 16. Roţile automobilului…………………………………………………………………....178
189
16.1 Destinaţia şi clasificarea roţilor…………………………………………………….178 16.2 Clasificare, construcţia şi inscripţionarea pneurilor..................................................179 16.3 Construcţia roţilor…………………………………………………………………..179 16.4 Întreţinerea roţilor…………………………………………………………………..181 16.5 Defectele în exploatare ale roţilor…………………………………………………..181 17. Echipamentul electric………………………………………………………………...…182 18. Norme specifice de securitatea muncii la întreţinerea şi repararea automobilelor…..…185
Bibliografie 190
1. Gh. Frăţilă, Mariana Frăţilă, S. Samoilă : Automobile Cunoaştere, Întreţinere şi Reparare, Editura Didactică şi Pedagogică, R A Bucureşti 2008. 2. www.enciclopedie-auto.ro 3. www.referate.educativ.ro 4. www. scritube.com 5. www.facultate.regie.ro 6. www.referate-ok.com 7. www.didactic.ro 8. http://ro.wikipedia.org
191
