Diagnosticarea Autovehiculelor_opt A_N Turea

Nicolae ŢUREA

DIAGNOSTICAREA AUTOVEHICULELOR

2012

CUPRINS

1. PRINCIPIILE GENERALE ALE DIAGNOSTICĂRII AUTOVEHICULELOR............................ 7 1.1. INTRODUCERE ........................................................................................................................ 7 1.2. COMPETENŢE ......................................................................................................................... 7 1.3.DEFINIŢII........................................................................................................................................ 7 1.4. DOMENIILE DE UTILIZARE ÎN CADRUL ÎNTREŢINERILOR TEHNICE .....................................................10 1.5. TIPURI DE DIAGNOSTICARE ............................................................................................................11 1.6. CLASELE DIAGNOSTICĂRII TEHNICE ...............................................................................................12 1.7. TEHNOLOGIA ŞI STRUCTURA PROCESULUI DE DIAGNOSTICARE ........................................................14 1.8. SUCCESIUNEA OPERAŢIILOR DE DIAGNOSTICARE ............................................................................18 1.9. ROLUL DIAGNOSTICĂRII ÎN PROCESUL DE EXPLOATARE A AUTOMOBILELOR .....................................19 1.10. REZUMAT ...................................................................................................................................20 1.11. EVALUARE ............................................................................................................................21 2.

PARAMETRII DE DIAGNOSTICARE....................................................................................22

2.1. INTRODUCERE ..............................................................................................................................22 2.2. COMPETENŢE................................................................................................................................22 2.3. PARAMETRII DE DIAGNOSTICARE ...................................................................................................22 2.4. VALORI CARACTERISTICE ALE PARAMETRILOR DE DIAGNOSTICARE .................................................26 2.5. PROGNOZAREA DURATEI REMANENTE DE FUNCŢIONARE A AUTOMOBILELOR PE BAZA DIAGNOSTICĂRII ...............................................................................................................................................29 2.6. REZUMAT ..............................................................................................................................32 2.7. EVALUARE ............................................................................................................................33 3. DIAGNOSTICAREA STĂRII TEHNICE A MOTOARELOR .......................................................34 3.1. INTRODUCERE ..............................................................................................................................34 3.2. COMPETENŢE................................................................................................................................34 3.3. ASPECTE GENERALE ......................................................................................................................34 3.4. DIAGNOSTICAREA GENERALĂ A MOTOARELOR ...............................................................................36 3.4.1. Diagnosticarea după puterea efectivă ...................................................................................36 3.4.2. Diagnosticarea pe baza consumului de combustibil ...............................................................38 3.4.3. Diagnosticarea după zgomot.................................................................................................39 3.4.4. Diagnosticarea puterii motorului prin metoda acceleraţiei în gol ..........................................40 3.5. DIAGNOSTICAREA DE PROFUNZIME A MOTOARELOR .......................................................................43 3.5.1. Diagnosticarea mecanismului motor .....................................................................................43 3.6. DIAGNOSTICAREA PRIN METODA VIBROACUSTICĂ ...................................................................54 3.7. REZUMAT ..................................................................................................................................61 3.8. EVALUARE ...................................................................................................................................62 4.

DIAGNOSTICAERA MECANISMULUI DE DISTRIBUŢIE ...................................................64 4.1. INTRODUCERE ..............................................................................................................................64 4.2. COMPETENŢE................................................................................................................................64 4.3. ASPECTE CONSTRUCITVE ALE MECANISMELOR DE DISTRIBUŢIE ......................................................64 4.4. SCHIMBAREA STĂRII TEHNICE........................................................................................................69 4.5. DIAGNOSTICAREA MECANISMULUI DE DISTRIBUŢIE ........................................................................71 4.6. REZUMAT ..............................................................................................................................75 4.7. EVALUARE ............................................................................................................................76

5. DIAGNOSTICAREA INSTALAŢIEI DE ALIMENTARE A MOTOARELOR CU APRINDERE PRIN SCÂNTEIE ...............................................................................................................................................77 5.1. INTRODUCERE .......................................................................................................................77 5.2. COMPETENŢE ........................................................................................................................77 5.3. DIAGNOSTICAREA GLOBALĂ A INSTALAŢIEI DE ALIMENTARE CU CARBURATOR................................77 5.4. DIAGNOSTICAREA INSTALAŢIEI DE ALIMENTARE CU INJECŢIE DE BENZINĂ.......................................81 5.5. DIAGNOSTICEREA DUPĂ GRADUL DE POLUARE AL MOTOARELOR CU APRINDERE PRIN SCÂNTEIE ......87

3

5.5.1 Evaluarea gradului de poluare a motoarelor cu aprindere prin scânteie prin probe pe standuri ................................................................................................................................................................... 88 5.5.2 Evaluarea gradului de poluare în diagnosticarea curentă ...................................................... 89 5.6. REZUMAT ............................................................................................................................. 91 5.7. EVALUARE ........................................................................................................................... 92 6.

DIAGNOSTICAREA INSTALAŢIEI DE ALIMENTARE A MOTOARELOR DIESEL........ 94

6.1. INTRODUCERE .............................................................................................................................. 94 6.2. COMPETENŢE ............................................................................................................................... 94 6.3. SCHIMBAREA STĂRII TEHNICE ................................................................................................ 94 6.4. DIAGNOSTICAREA GLOBALĂ (COMPLEXĂ) ..................................................................................... 95 6.4.1. Evaluarea limitelor admisibile de opacitate .......................................................................... 99 6.5. DIAGNOSTICAREA DE PROFUNZIME (PE ELEMENTE) ...................................................................... 102 6.6. DIAGNOSTICAREA ECHIPAMENTULUI DE INJECŢIE PE BAZA OSCILOGRAMEI PRESIUNII DIN CONDUCTA DE REFULARE ................................................................................................................................................. 107 6.7. DIAGNOSTICAREA ECHIPAMENTELOR DE INJECŢIE PENTRU MOTOARE DIESEL CU COMANDĂ ELECTRONICĂ................................................................................................................................................. 110 6.7.1. Condiţiile reglării ideale a alimentării cu combustibil a motoarelor Diesel ......................... 110 6.7.2. Proceduri de diagnosticare a sistemelor de injecţie cu comandă electronică ....................... 112 6.7.3. Diagnosticarea bujiilor incandescente................................................................................ 115 6.8. REZUMAT .................................................................................................................................. 120 6.9. EVALUARE ................................................................................................................................. 121 7.

DIAGNOSTICAREA INSTALAŢIILOR DE RĂCIRE ŞI DE UNGERE A MOTOARELOR 122 7.1. INTRODUCERE ..................................................................................................................... 122 7.2. COMPETENŢE ...................................................................................................................... 122 7.3. SCHIMBAREA STĂRII TEHNICE ..................................................................................................... 122 7.4. DIAGNOSTICAREA ETANŞEITĂŢII INSTALAŢIEI ............................................................................. 124 7.5. DIAGNOSTICAREA FUNCŢIONĂRII TERMOSTATULUI ...................................................................... 125 7.6. TESTAREA SUPAPELOR BUŞONULUI VASULUI DE EXPANSIUNE....................................................... 125 7.7. TESTAREA RADIATOARELOR ....................................................................................................... 126 7.8. TESTAREA CALITATĂŢII LICHIDULUI DE RĂCIRE ........................................................................... 127 7.8.1. Lichide antigel ................................................................................................................... 127 7.9. REZUMAT .................................................................................................................................. 129 7.10. EVALUARE ............................................................................................................................... 130

8.

DIAGNOSTICAREA INSTALAŢIEI DE UNGERE A MOTOARELOR .............................. 131 8.1. INTRODUCERE ..................................................................................................................... 131 8.2. COMPETENTE ...................................................................................................................... 131 8.3. SCHIMBAREA STĂRII TEHNICE A INSTALAŢIEI DE UNGERE ÎN PROCESUL DE EXPLOATARE ............... 131 8.4. DIAGNOSTICARE COMPLEXA (GLOBALA) A INSTALATIEI DE UNGERE ............................................. 134 8.5. DIAGNOSTICAREA DE PROFUNZIME ............................................................................................. 135 8.6. ALEGEREA LUBRIFIANTULUI OPTIM IN RAPORT CU CONDITIILE DE FUNCTIONARE .......................... 138 8.7. REZUMAT .................................................................................................................................. 141 8.8. EVALUARE ................................................................................................................................. 141

9.

DIAGNOSTICAREA TRANSMISIEI ...................................................................................... 143 9.1. INTRODUCERE ............................................................................................................................ 143 9.2. COMPETENŢE ............................................................................................................................. 143 9.3. DIAGNOSTICAREA GENERALĂ .............................................................................................. 144 9.4. DIAGNOSTICAREA PE ELEMENTE A TRANSMISIEI. .................................................................. 146 9.4.1. Diagnosticarea ambreiajului .............................................................................................. 146 9.4.2. Diagnosticarea cutiei de viteze, a reductorului central şi a arborelui cardanic.................... 148 9.5. DIAGNOSTICAREA TRANSMISIEI AUTOMATE ......................................................................... 150 9.6. REZUMAT ........................................................................................................................... 152 9.7. EVALUARE ......................................................................................................................... 154

10.

DIAGNOSTICAREA SISTEMULUI DE RULARE ................................................................ 155

10.1. INTRODUCERE .......................................................................................................................... 155 10.2. COMPETENŢE ........................................................................................................................... 155 10.3. SCHIMBAREA STĂRII TEHNICE ................................................................................................... 155 10.4. DIAGNOSTICAREA PNEURILOR................................................................................................... 156

4

10.4.1. Diagnosticarea gradului de uzură a pneului ...................................................................... 156 10.4.2. Determinarea presiunii în pneuri şi gradul de încălzire ..................................................... 157 10.5. ECHILIBRAREA ROŢILOR ............................................................................................................ 159 10.5.1. Teoria echilibrajului ......................................................................................................... 159 10.5.2. Metode şi maşini de echilibrat........................................................................................... 162 10.6. DIAGNOZA REGLĂRII PUNŢILOR ................................................................................................. 169 10.6.1. Geometria de aşezare a roţilor.......................................................................................... 169 10.6.2. Sistemul de coordonate pentru geometria de aşezare a roţilor ........................................... 170 10.6.3. Elemente caracteristice de aşezare ale roţilor ................................................................... 172 10.6.4. Condiţii impuse autovehiculelor la verificarea geometriei de aşezare a roţilor................... 184 10.6.5. Tehnica măsurării............................................................................................................. 185 Alegerea sistemului de măsură ..................................................................................................... 213 10.7. REZUMAT ................................................................................................................................. 215 10.8. EVALUARE ............................................................................................................................... 217 11.

DIAGNOSTICAREA MECANISMULUI DE DIRECŢIE ....................................................... 218

11.1. INTRODUCERE........................................................................................................................... 218 11.2. COMPETENŢE ............................................................................................................................ 218 11.3. SCHIMBAREA STĂRII TEHNICE .............................................................................................. 218 11.4. DIAGNOSTICAREA MECANISMULUI DE DIRECŢIE .................................................................... 219 11.4.1.Verificarea jocului unghiular al volanului .......................................................................... 219 11.4.2. Verificarea forţei de acţionare a volanului ........................................................................ 220 11.4.3. Verificarea jocurilor din articulaţii ................................................................................... 221 11.5. REZUMAT ............................................................................................................................ 222 11.6. EVALUARE .......................................................................................................................... 222 12. DIAGNOSTICAREA SISTEMULUI DE FRÂNARE .................................................................. 224 12.1. INTRODUCERE........................................................................................................................... 224 12.2. COMPETENŢE ............................................................................................................................ 224 12.3. ASPECTE GENERALE – NORMATIVE NAŢIONALE ŞI INTERNAŢIONALE ........................................... 225 12.4. PARAMETRII DE DIAGNOSTICARE AI SISTEMULUI DE FRÂNARE ..................................................... 232 12.4.1. Deceleraţia....................................................................................................................... 233 12.4.2. Spaţiul de frânare ............................................................................................................. 239 12.5. DETERMINAREA FORŢELOR DE FRÂNARE LA ROŢI ŞI A EFICACITĂŢII SISTEMULUI DE FRÂNARE ...... 239 12.5.1. Standuri de forţă cu rulouri............................................................................................... 239 12.5.2 Standuri cu rulouri inerţiale............................................................................................... 247 12.6. CALITATEA LICHIDULUI DE FRÂNĂ............................................................................................. 248 12.6.1. Capacitatea anticorozivă .................................................................................................. 248 12.6.2. Cantitatea de apă absorbită .............................................................................................. 249 12.7. DIAGNOSTICAREA INSTALAŢIEI DE FRÂNARE CU SISTEME DE ANTIBLOCARE (ABS) ...................... 253 12.7.1. Consideraţii generale........................................................................................................ 253 12.7.2. Diagnosticarea sistemului de frânare cu ABS la autoturisme ............................................. 257 12.7.3. Diagnosticarea sistemelor de frânare cu ABS la autocamioane şi autobuze ....................... 264 12.8. REZUMAT ................................................................................................................................. 274 12.9. EVALUARE ............................................................................................................................... 276 13.

DIAGNOSTICAREA SUSPENSIEI .......................................................................................... 278

13.1. INTRODUCERE........................................................................................................................... 278 13.2. COMPETENŢE ............................................................................................................................ 278 13.3. SCHIMBAREA STĂRII TEHNICE .............................................................................................. 278 13.4. DIAGNOSTICAREA ARCURILOR ................................................................................................... 280 13.5. DIAGNOSTICAREA AMORTIZOARELOR ........................................................................................ 281 13.5.1.Diagnosticarea prin demontarea de pe automobil .............................................................. 281 13.6. DIAGNOSTICAREA SUSPENSIEI FĂRĂ DEMONTARE DE PE AUTOMOBIL ........................................... 285 13.6.1. Diagnosticarea pe baza caracteristicii oscilaţiei forţate .................................................... 286 13.6.2. Diagnosticarea pe baza caracteristicii oscilaţiei libere ...................................................... 288 13.7. REZUMAT ................................................................................................................................. 289 13.8. EVALUARE ............................................................................................................................... 291 14. DIAGNOSTICAREA GENERALĂ A AUTOMOBILELOR....................................................... 292 14.1. INTRODUCERE........................................................................................................................... 292 14.2. COMPETENŢE ............................................................................................................................ 292 14.3. CONSIDERAŢII GENERALE .......................................................................................................... 292

5

14.4. CONSTRUCŢIA STANDURILOR .................................................................................................... 294 14.4.1. Standurile electrice .......................................................................................................... 294 14.4.2. Standurile de încercări dinamice electronice .................................................................... 296 TESTAREA CAROSERIEI ŞI ŞASIULUI: .................................................................................................. 298 FIG. 14.11. IMAGINEA MONITORULUI LA VERIFICAREA ŞASIULUI ......................................................... 299 14.5. PARTICULARITĂŢILE ÎNCERCĂRILOR (DIAGNOSTICĂRILOR) PE STANDURI .................................... 300 14.6. REZUMAT ................................................................................................................................ 301 14.7.EVALUARE................................................................................................................................ 302 TEST DE EVALUARE .................................................................................................................... 303 RĂSPUNSURI LA TESTUL DE EVALUARE ................................................................................... 305 BIBLIOGRAFIE ................................................................................................................................ 306

6

1. Principiile generale ale diagnosticării autovehiculelor Cuprins 1.1. Introducere 1.2. Competenţe 1.3. Definiţii 1.4. Domeniile de utilizare în cadrul întreţinerilor tehnice 1.5. Tipuri de diagnosticare 1.6. Clasele diagnosticării tehnice 1.7. Tehnologia şi structura procesului de diagnosticare 1.8. Succesiunea operaţiilor de diagnosticare 1.9. Rolul diagnosticării în procesul de exploatare a automobilelor 1.10. Rezumat 1.11. Evaluare

1.1. Introducere Unitatea de învăţare îşi propune să definească şi să analizeze conceptele utilizate în domeniul mentenanţei autovehiculelor şi mai ales în domeniul diagnosticării acestora. Se clasifică şi se analizează tipurile de diagnosticare precum şi operaţiile care se desfăşoară în cadrul procesului de diagnoză. Analiza parametrilor cu valorile caracteristice ale acestora reprezintă o parte importantă a acestui curs. In final se prezintă modalităţile de prognozare a duratei remanente de funcţionare a autovehiculelor.

1.2. Competenţe După parcurgerea materialului studenţii vor putea Defini conceptele utilizate în domeniul diagnosticării, fi capabili să prezinte tipurile şi clasele de diagnosticare, tehnologia şi structura procesului de diagnosticare. De asemenea vor putea descrie tipurile de parametri de diagnosticare precum şi a valorilor caracteristice şi proprietăţile acestora. Prognozarea duratei remanente de funcţionare pe baza diagnosticării va fi una din competenţele dobândite de către studenţi. Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 6 ore

1.3.Definiţii Diagnosticarea tehnică a autovehiculelor reprezintă totalitatea operaţiilor tehnice şi tehnologice pentru determinarea stării tehnice şi a capacităţii de funcţionare a unui sistem sau a întregului automobil, precum şi evaluarea acestora în raport cu condiţiile de exploatare, fără demontarea pieselor sau a ansamblului respectiv.

7

În acelaşi timp diagnosticarea permite evaluarea resursei remanente şi a capabilităţii funcţionale a automobilelor, în limitele solicitărilor date de regimul de exploatare şi a prognozării duratei sigure de funcţionare (fără căderi). În cadrul operaţiilor de mentenanţă apare necesitatea cunoaşterii stării de degradare, nivelul reglajelor şi interacţiunea elementelor sistemului dat, cu o precizie cât mai mare, deşi mulţi din parametrii care definesc capacitatea de funcţionare a unui ansamblu nu pot fi evaluaţi prin determinări directe (ex. consumul specific de combustibil, precizia ajustajelor, etc.). Evaluările stării tehnice realizate prin metodele şi mijloacele de diagnosticare tehnică, pe de altă parte, sunt necesare pentru limitarea solicitărilor în exploatare în funcţie de timp, astfel încât să se poată lua unele măsuri tehnice de refacere a capacităţii funcţionale, prevenind astfel avariile grave ale unităţii tehnice respective. La întreţinerea tehnică în exploatare a autovehiculelor, diagnoza tehnică are scopul de a determina starea de degradare a unei piese sau ansamblu, în corelaţie cu nivelul nominal al parametrilor de funcţionare, aşa cum se poate vedea în figura 1.1. Problematica diagnosticării tehnice nu se limitează în activitatea de mentenanţă numai la determinarea stării tehnice ci şi la evaluarea rezultatelor, adică a prelucrării logice a constatărilor diagnozei.

Fig. 1.1 Obiectul evaluării este compararea stării tehnice momentane cu valoarea limită de funcţionare sau o valoare limită de degradare. În schema-tabel 1 se sintetizează conţinutul diagnosticării tehnice în corelaţie cu tehnica de întreţinere. Tabelul 1.

8

La diagnosticarea complexă sau de profunzime a sistemelor, se obţin informaţii complexe despre starea şi funcţionarea sistemului. Acestea sunt de interes practic în cazul întreţinerii tehnice numai dacă prin diagnosticarea respectivă se poate localiza şi elementul care provoacă abateri funcţionale ale sistemului. Evaluarea stării tehnice pe baza diagnosticării complexe necesită cunoştinţe temeinice despre structura obiectivului diagnosticat şi a interacţiunii elementelor componente. Se aplică procedee de gândire deductivă, care în cazul diagnosticării complexe pot fi configurate prin tehnica de calcul, prin sisteme de “expert sistem”. Detectarea elementelor “răspunzătoare” pentru o anumită stare a sistemului, dă posibilitatea stabilirii unor tehnologii de diagnosticare specifice, cum ar fi combinarea informaţiilor multiple, pas cu pas, intr-o ierarhie logică ce defineşte starea elementului în cauză (ex. simptome de funcţionare sau nefuncţionare a sistemului şi măsurătorile de diagnosticare). În fig.1.2 se prezintă o schematizare a aplicaţiei deductive a principiului “arborelui de defecţiuni” în scopul determinării elementelor care produc o stare definită (sau lipsa unei insuşiri de utilizare a sistemului). În exemplul dat apariţia semnalului de diagnosticare A, B . . . I la o anumită valoare acţionează asupra elementului (a) care este răspunzător de starea observată a sistemului. O caracteristică importantă a diagnosticării tehnice este determinarea prin măsurători şi evaluarea stării tehnice cu demontări puţine sau mai ales fără demontare. Această însuşire este importantă deoarece demontările repetate provoacă o nouă stare de rodaj faţă de starea anterioară datorită configuraţiei microgeometrice diferite a pieselor conjugate, ceea ce în final duce la o intensificare a uzurii. Determinarea stării tehnice fără demontare a componentelor poate fi programată în perioada de exploatare pe baza unor întreruperi planificate ale funcţionării în cadrul programului general de mentenanţă. Volumul de muncă în cazul diagnosticării fără demontare este în mod firesc mai redus ca în cazul demontărilor. Diagnosticarea tehnicii prin procesul său de măsurători are “rădăcini” în tehnica măsurării, iar prin secvenţele de prelucrare a valorilor măsurate şi în informatică. Ca urmare a utilizării polivalente a diagnosticării în fabricaţia, exploatarea şi întreţinerea sistemelor tehnice, diagnosticarea tehnică s-a dezvoltat ca o disciplină parţială a ştiinţelor tehnice având un pronunţat caracter autonom.

9

Fig. 1.2 Domeniul principal de utilizare a diagnosticării în procesul de mentenanţă a autovehiculelor îl reprezintă inspecţiile tehnice planificate şi operative, controlul calităţii întreţinerii, reviziile impuse de legislaţii pentru siguranţa circulaţiei şi protecţia mediului. În general, în domeniul tehnic diagnosticarea are o vastă arie de aplicabilitate pentru că are avantajul evitării determinărilor subiective a stării tehnice şi asigură precizia determinărilor cu un efort minim.

1.4. Domeniile de utilizare în cadrul întreţinerilor tehnice În cadrul întreţinerilor tehnice, diagnosticarea are mai multe domenii de acţiune care se intersectează parţial în ceea ce priveşte utilizarea mijloacelor tehnice de investigare, iar diferitele domenii de utilizare duc la strategii diferite. Una dintre cele mai frecvent întâlnite este diagnosticarea funcţională. Această formă de diagnosticare cuprinde un complex de măsuri prin care se verifică direct sau indirect capacitatea de lucru a unui sistem tehnic pe baza măsurării principalilor parametri ai sistemului. Rezultatele măsurătorilor se compară cu valorile limită stabilite pentru sistemul dat. Diagnosticarea funcţională utilizează în general mărimi măsurabile complexe indirecte, făcând posibilă determinarea capacităţii sistemului de exercitare a unei funcţiuni, precum şi efortul necesar îndeplinirii funcţiunilor respective. În acest sens, diagnosticarea funcţională cuprinde verificările calităţii recondiţionărilor, reglajelor, pregătirea şi supravegherea exploatării sistemelor tehnice. În funcţie de modul de efectuare, diagnosticarea funcţională poate fi realizată intern (computer de bord) sau extern cu aparate specializate pe sistemele autovehiculelor. 10

În cazul în care elementul sau sistemul diagnosticat prezintă valori în afara valorilor limită sau este complet nefuncţional, se impune determinarea cauzelor abaterilor respective (dereglări inadmisibile sau elemente defecte). Diagnosticarea defectoscopică are menirea să determine: cauza defecţiunii; localizarea elementelor defecte sau a dereglajului; parametrul de stare modificat. Un rol important al diagnosticării defectoscopice este şi aprecierea modului în care sunt intercondiţionate regimul de exploatare, sarcina de transport, regimul de mentenanţă, cu natura defecţiunii. Funcţia de evaluare a diagnosticării defectoscopice are în vedere stabilirea măsurilor de repunere în funcţiune a sistemului. Volumul de muncă pentru repunerea în funcţiune îl constituie operaţiile de reglaje necesare sau operaţiile de înlocuire a elementelor nereglabile defecte. Starea de defectare trebuie determinată fără demontare, numai pe baza comparării parametrilor de diagnosticare măsuraţi, cu valorile limită a parametrilor respectivi. Pe baza evaluării diagnosticării defectoscopice se stabilesc, în intervalul prognozat al duratei remanente de funcţionare, măsurile de întreţinere preventivă şi termenul viitoarei diagnosticări de control. Diagnosticarea duratei remanente de funcţionare este un alt domeniu de aplicaţie al diagnosticării tehnice. Această formă de diagnosticare se realizează ca o operaţie de sine stătătoare de genul “verificare-planificare”. Pe baza rezultatelor diagnozei resursei (duratei) remanente de funcţionare se prevăd termenele raţionale ale operaţiilor de întreţinere şi durata funcţională fără căderi a automobilelor. Diagnosticarea defectoscopică şi diagnosticarea resursei (duratei) remanente de funcţionare formează împreună diagnosticarea de degradare.

1.5. Tipuri de diagnosticare În afară de cele trei tipuri principale de diagnosticare amintite mai înainte, există o clasificare tipologică din alte puncte de vedere, aşa cum se prezintă în figura 1.3. Se poate observa în figura 1.3 că în funcţie de câştigul informaţional se deosebesc diagnosticările complexe (globale) de diagnosticările de profunzime (pe elemente). De exemplu, în cazul unei diagnosticări defectoscopice, prin diagnosticarea complexă (globală) se determină sistemul care prezintă anomalii funcţionale sau este defect şi după aceea, pe baza diagnosticării de profunzime, elementul defect sau dereglarea care a generat funcţionarea aparametrică. Toate tipurile principale de diagnosticare tehnică pot cuprinde planificat întregul automobil (diagnosticare totală, de ansamblu) sau pot să se rezume la un mecanism sau sistem anume din structura automobilului, în acest caz numindu-se diagnosticare parţială. Diagnosticarea totală sau parţială poate să apară la toate cele trei tipuri principale de diagnosticare. Diagnosticările pot fi repetate la intervale fixe (determinate de condiţiile de exploatare relevante din punct de vedere al proceselor de deteriorare) sau se efectuează continuu cu aparatură adecvată la bordul autovehiculului. Aceste deosebiri duc la diagnosticarea periodică sau permanentă. La intervale lungi între diagnosticări se practică utilizarea aparatelor externe în staţii de diagnosticare specializate care necesită un efort însemnat de dotare tehnică. 11

Informaţiile de diagnoză utilizate cu frecvenţă mare (temperaturi, presiuni, etc.) se obţin cu aparatură instalată în sistemele automobilului cuplate cu unităţi electronice de comandă şi control (ECU) (computere de bord). Sistemele automobilului au incorporaţi senzori singulari care transmit semnale analogice la sistemul central de comandă şi de memorizare a datelor. În ceea ce priveşte succesiunea temporală, diagnosticările planificate pe termen lung şi cele legate de întreţinerea preventivă sunt globale sau parţiale, iar în cazul unor defecţiuni, diagnosticări defectoscopice.

1.6. Clasele diagnosticării tehnice Din punct de vedere al scopului şi domeniilor de aplicaţie a diagnosticării tehnice în cadrul mentenanţei automobilelor, se deosebesc cinci clase de diagnosticare.

Diagnosticarea empirică În cadrul acestei forme de diagnosticare se face o evaluare a stării tehnice pe baza datelor nominale obţinând o decizie de forma bine-rău. Diagnosticarea empirică nu aparţine unei diagnosticări tehnice exacte, deoarece nu poate determina o prognoză de funcţionare, însă la elemente sau sisteme simple poate fi satisfăcătoare în cazul în care se efectuează de un personal cu experienţă. Se poate utiliza în cazul unei diagnosticări globale. Diagnosticarea tehnică simplă se aplică la stabilirea stării tehnice a sistemelor automobilului cu ajutorul aparatelor de măsură de regulă cu indicaţii analogice sau digitale speciale sau legate de tip (sistemul de alimentare, sistemul de frânare sau direcţie, etc.). Evaluarea stării tehnice rezultă din compararea mărimilor măsurate cu valorile nominale ale parametrilor de stare, respectiv de diagnosticare şi prin urmărirea tendinţei de modificare a parametrilor de diagnosticare în raport cu valorile limită de degradare stabilite empiric. Pentru sistemele importante ale automobilului, pe baza acestei forme de diagnosticare se obţine o prognozare a resursei remanente de funcţionare dar cu eroare relativ mare. Diagnosticarea tehnică simplă se utilizează în cadrul diagnosticărilor globale (defectoscopice) sau planificate care se practică la societăţile de transporturi. Diagnosticarea tehnică cu un sistem de aparate de verificat şi evaluarea statistică a stării de degradare. Starea tehnică a sistemelor automobilului se determină cu un complet polivalent de aparate asistate de calculator cu afişaj digital. Evaluarea stării tehnice se face în limitele de deteriorare stabilite anterior iar rezultatul diagnozei se înregistrează şi se prelucrează statistic constituind baza pentru determinarea resursei remanente de funcţionare. Această clasă, pe baza unei succesiuni raţionale a lucrărilor permite diagnosticarea complexă sau de profunzime şi o întreţinere tehnică efectiv dependentă de starea sistemului la un moment dat. Diagnosticarea tehnică cu un complex verificat de aparate şi prelucrarea automată a informaţiilor. O determinare cuprinzătoare a stării tehnice a sistemelor se realizează prin intermediul aparatelor de măsură coroborate între ele, constituind un complex. Datele de măsurare, de la caz la caz, chiar fără afişare digitală, se transmit unui sistem de 12

diagnoză interior, respectiv computer de diagnosticare, care coordonează procesele de măsurare şi evaluează datele de diagnoză sau semnalele de diagnosticare, acestea fiind stocate într-o memorie şi transmise unui calculator exterior (casetă de diagnosticare). Evaluarea rezultatelor se realizează în comparaţie cu limitele de deteriorare fundamentate statistic sau tehnico-ştiinţific sau pe baza prognozelor resurselor remanente de funcţionare stabilite anterior. Datele de măsurare, în cadrul acestei forme de diagnosticare, se prelucrează automat iar pe imprimantă se obţin măsurile de repunere în funcţiune (reglajele necesare, înlocuiri, etc.). Totodată, datele obţinute după măsurare se stochează într-o memorie pentru utilizări ulterioare. Această clasă este utilizată la diagnosticarea complexă şi de profunzime a sistemelor complicate. Diagnosticarea automată. Se caracterizează prin determinarea şi evaluarea tuturor parametrilor de diagnosticare într-o succesiune continuă, automată. Automatizarea poate fi extinsă până la nivelul deciziilor de întreţinere. Efortul manual se reduce la corectarea sau reglarea poziţională a senzorilor, respectiv a canalelor de semnale, iar reglajele între două măsurători necesare trebuie să se realizeze cu o probabilitate redusă. În prezent în practica construcţiei şi exploatării automobilelor pot apărea şi forme mixte. Clasele de diagnosticare amintite mai sus sunt destinate în primul rând diagnosticărilor exterioare. Pentru diagnosticări interne sunt realizabile diagnosticări tehnice simple, diagnosticarea asistată de calculator şi evaluarea statistică a stării de deteriorare până la indicarea unor măsuri de întreţinere. Nivelul actual este reprezentat de clasele 3-4 şi în cazuri simple 1 şi 2. Clasa a 5a se aplică la sisteme complexe (motor, instalaţie de frânare, etc.). În figura 1.4 se prezintă o imagine de ansamblu a procedeelor de diagnosticare.

Fig. 1.4

13

1.7. Tehnologia şi structura procesului de diagnosticare Un proces de diagnosticare din sfera mentenanţei automobilelor poate fi structurat în : procesul de măsurare pentru diagnoză; procesul de evaluare a rezultatelor. Valorificarea rezultatelor diagnozei pentru întreţinere şi prognozare se realizează printr-un proces parţial de prelucrare a datelor obţinute la verificarea mai multor unităţi (automobile, motoare de tip asemănător) într-un interval de timp sau asupra unui singur exemplar care a fost supus unui şir de verificări într-un interval de timp dat. Aceste informaţii pot defini evoluţia fenomenului (proces de uzură, îmbătrânire etc.) şi în consecinţă determină strategia de întreţinere dependentă de starea tehnică a sistemului respectiv. În figura 1.5 se prezintă schematic structura procesului de diagnosticare din acest punct de vedere şi întrepătrunderea dintre procesul de diagnosticare şi procesul de întreţinere. Săgeţile indică fluxul funcţional. Rezultatele diagnosticării conţin atât nivelul stării tehnice a unui sistem cât şi o serie de informaţii de genul parcursului optim pentru operaţiile de mentenanţă, instalaţiile cele mai adecvate pentru întreţineri, disponibilitatea capacităţii de întreţinere (materială, forţa de muncă etc.).

Fig. 1.5.

Ca tehnologie de diagnosticare este definită combinaţia de aparate, procedee de măsurare şi evaluare pentru rezolvarea unor probleme de diagnosticare. În dependenţă 14

de scopul şi de starea obiectului de diagnosticat se deosebesc următoarele forme de tehnologii: - tehnologii de diagnosticare planificate, care cuprind diagnosticări globale bine determinate (ex. determinarea puterii, a consumului specific de combustibil la un motor într-un punct de funcţionare definit din caracteristica de turaţie sau funcţionarea instalaţiei de frânare); - tehnologii de diagnosticare variabile, întocmite pe baza unor scheme-cadru în special pentru diagnosticarea defectoscopică în situaţia apariţiei unui rezultat negativ de diagnosticare funcţională globală sau pierderea vizibilă a capacităţii de funcţionare. În acest caz, în funcţie de situaţie, apare utilă diagnosticarea de profunzime vizând diferite procedee de măsurare pentru aceeaşi mărime de stare într-o succesiune optimală stabilită empiric sau asistată de calculator. Această succesiune constă dintr-o eşalonare periodică a proceselor de măsurare pentru diagnosticare şi de evaluare a rezultatelor până la soluţionarea problemei în ansamblu. În figurile 1.6 şi 1.7 se prezintă în mod simplificat, în formă generală, tehnologiile de diagnosticare defectoscopică şi a duratei remanente de funcţionare. La algoritmul pentru diagnosticarea defectoscopică rezultă că aceasta este necesară ca urmare a unei disfuncţii vizibile sau care s-a depistat la o diagnosticare funcţională. Diagnosticarea globală (complexă) şi de profunzime se efectuează în funcţie de rezultatele parţiale atinse. Important este ca fiecare operaţie de întreţinere să se încheie cu o diagnosticare funcţională. În figura 1.6 se poate observa că diagnosticarea de profunzime a elementului component al unui sistem decurge într-o succesiune logică parţial analogă cu algoritmul diagnosticării sistemului. În figura 1.7 se prezintă algoritmul simplificat pentru diagnosticarea resursei (duratei) remanente de funcţionare a unui sistem. Fiecare diagnosticare a duratei remanente de funcţionare începe aşa cum se indică în figura 1.7, cu o diagnosticare funcţională complexă. Numai în cazul în care există un rezultat pozitiv (de la unul sau mai multe reglaje) se poate aborda o diagnosticare a duratei remanente de funcţionare. Această diagnoză constă dintr-o diagnosticare de profunzime a sistemelor parţiale şi a elementelor. Prin structura procesului de diagnosticare se înţelege ansamblul de lucrări format din: efectuarea măsurătorilor; evaluarea diagnosticării; ordonarea diagnozei în exploatarea autovehiculelor şi a procesului de mentenanţă (succesiunea operaţiilor de diagnoză); evaluarea economică a procesului de diagnosticare. Evaluarea diagnosticării la întreţinerea tehnică conduce, pe baza comparaţiilor bine-rău, la determinarea limitelor de avertizare a funcţionării. În figura 1.8 se prezintă un exemplu pentru deducţia problemei după o întreţinere parţială sau o reparaţie capitală a unui sistem tehnic compus din două grupe funcţionale. La evaluarea diagnosticării se prelucrează datele şi constatările diagnozei în fişiere, pe baza cărora se stabilesc programe adecvate care să ducă la următoarele măsuri: determinarea variaţiei în timp a proceselor de uzură pentru stabilirea legilor de uzură şi a limitelor acestora în funcţie de rulaj sau timp de funcţionare; calculul mediei timpului de bună funcţionare a elementelor şi sistemelor şi stabilirea ratei căderilor pentru diferite moduri de întreţinere; calculul frecvenţei stărilor de defectare în vederea modificării programului de întreţinere şi pentru o exploatare optimală şi economică a automobilelor.

15

Încadrarea diagnosticării în procesul de exploatare a autovehiculelor contribuie la o structură logică a operaţiilor de întreţinere tehnică, reducerea volumului de muncă, protecţia mediului şi a personalului.

Fig. 1.6 16

Fig.1.7.

Fig. 1.8 17

1.8. Succesiunea operaţiilor de diagnosticare În scopul măririi eficacităţii diagnosticării (ex.: câştigul de informaţie în raport cu efortul depus), importante sunt combinaţiile şi desfăşurarea diferitelor feluri de diagnoze precum şi succesiunea în timp în procesul de exploatare a automobilelor. În figurile 1.9 şi 1.10 se prezintă succesiunile posibile ale operaţiilor de diagnosticare. Succesiunea prezentată în figura 1.9 porneşte de la verificările principale pe termene lungi, acestea fiind de regulă diagnosticări complexe (globale). În funcţie de rezultatele diagnosticării se va efectua o diagnosticare de profunzime (pe elemente), iar în continuare urmând să se procedeze la o operaţie de întreţinere. La durate de funcţionare remanente mai mari se pot realiza una sau mai multe verificări intermediare sau să se aştepte verificarea principală care urmează. O verificare principală este o diagnosticare complexă care se realizează la intervale mari. Verificarea intermediară, eventuală, este o diagnosticare totală sau parţială pentru precizarea rezultatelor verificării principale.

Fig. 1.9 În figura 1.10 se prezintă succesiunea de tip Peysa a operaţiilor de diagnosticare. Astfel, la intervale de 500 - 700 de ore de funcţionare, se efectuează o diagnosticare complexă, ceea ce presupune un efort redus de măsurători şi urmăresc menţinerea parametrilor funcţionali independent de eventualele dereglări sau defectări întâmplătoare care pot apare. Dacă la aceste diagnosticări complexe (globale) se constată depăşiri ale valorilor limită a parametrilor de diagnosticare, se trece la o diagnosticare de profunzime (pe elemente).

18

Fig. 1.10.

Cele două formule de succesiune ale operaţiilor de diagnoză au un caracter exclusiv preventiv. Desigur că sunt excluse diagnosticările defectoscopice, la intervale aleatoare în cazul unor defecţiuni sau căderi ale automobilelor. Succesiunea de tip Peysa din figura 1.10 este o reprezentare simplificată, unde volumul operaţiilor de întreţinere rezultă din diagnoza de profunzime în cazul în care nu apar căderi.

1.9. Rolul diagnosticării în procesul de exploatare a automobilelor În cadrul mentenanţei automobilelor, diagnosticarea are un rol de regulator al procesului de întreţinere tehnică. Diagnosticarea este operaţia care determină necesităţile reale de efectuare a unor lucrări de întreţinere (reglaje, înlocuiri de componente). Pentru a asigura eficacitatea diagnosticării în ansamblul procesului de exploatare, este necesar să fie îndeplinite următoarele condiţii: combinarea operaţiilor de diagnosticare cu operaţiile curente de întreţinere tehnică (spălări, gresări, curăţări etc.), legătură necesară având în vedere că unele operaţii de diagnosticare presupun o pregătire prealabilă a automobilului (spălări, curăţări), urmărindu-se astfel reducerea timpului de imobilizare a automobilelor; combinarea diagnosticării cu operaţiile de întreţineri şi reglaje; instalaţiile de diagnosticare trebuie să coopereze nemijlocit sau mijlocit cu instalaţiile de întreţinere, aceasta deoarece pe de-o parte, sunt necesare mici întreţineri între două diagnosticări parţiale şi pe de-altă parte, utilizatorului îi sunt de mai mică importanţă datele privind starea tehnică a autovehiculului dacă nu sunt urmate de operaţii de întreţinere care derivă din evaluarea diagnosticării; diagnosticarea tehnică să se efectueze în timpii de staţionare admişi ai automobilelor, iar timpul efectiv consumat pentru diagnoză să fie mai redus decât timpul necesar înlocuirilor parţiale ale elementelor defecte. Eficienţa economică a instalaţiilor de diagnosticare, odată cu creşterea complexităţii lor, se asigură printr-o încărcare mai mare a acestora în timp. 19

În cazul parcurilor mari de autovehicule, este raţional ca instalaţiile de diagnosticare să fie în proprietatea utilizatorului de parc, iar la un număr redus de autovehicule instalaţiile de diagnosticare se concentrează în întreprinderi de servicii specializate în operaţii de diagnoză – întreţinere – reparaţii. Diagnosticarea permanentă la bord a autovehiculelor asigură o verificare continuă, dependentă de starea tehnică. Dispunerea senzorilor şi circuitelor de transmitere a semnalelor la microprocesorul de bord se realizează prin construcţia automobilului. Avantajele efectuării operaţiilor de mentenanţă în exploatarea automobilelor în general, pe baza diagnosticării asigură o serie de avantaje cum ar fi: funcţionarea sigură în exploatare cu luarea în considerare a condiţiilor variabile de xploatare; micşorarea timpilor de staţionare condiţionaţi de întreţinerea tehnică; reducerea timpului efectiv de lucru la operaţiile de întreţinere prin diagnosticare defectoscopică; exploatarea sigură a automobilelor la parametrii economici optimi şi în concordanţă cu normele de poluare; economii de materiale de întreţinere prin larga utilizare a rezervelor de uzură existente şi o întreţinere dependentă de defecţiune. Aceste avantaje sunt posibile printr-o organizare optimă a procesului de diagnosticare, reducerea erorilor de diagnoză şi evaluarea corectă a rezultatelor diagnosticării, corelate cu comportarea automobilelor în condiţiile specifice. Totodată în acest sens se impune asigurarea unei cooperări favorabile între diagnosticare şi întreţinere.

1.10. Rezumat Diagnosticarea tehnică a autovehiculelor reprezintă totalitatea operaţiilor tehnice şi tehnologice pentru determinarea stării tehnice şi a capacităţii de funcţionare a unui sistem sau a întregului automobil, precum şi evaluarea acestora în raport cu condiţiile de exploatare, fără demontarea pieselor sau a ansamblului respectiv. Problematica diagnosticării tehnice nu se limitează în activitatea de mentenanţă numai la determinarea stării tehnice ci şi la evaluarea rezultatelor, adică a prelucrării logice a constatărilor diagnozei. Obiectul evaluării este compararea stării tehnice momentane cu valoarea limită de funcţionare sau o valoare limită de degradare. Domeniul principal de utilizare a diagnosticării în procesul de mentenanţă a autovehiculelor îl reprezintă inspecţiile tehnice planificate şi operative, controlul calităţii întreţinerii, reviziile impuse de legislaţii pentru siguranţa circulaţiei şi protecţia mediului. Diagnosticarea funcţională.: esteb o formă de diagnosticare care cuprinde un complex de măsuri prin care se verifică direct sau indirect capacitatea de lucru a unui sistem tehnic pe baza măsurării principalilor parametri ai sistemului Diagnosticarea defectoscopică are menirea să determine:  cauza defecţiunii;  localizarea elementelor defecte sau a dereglajului;  parametrul de stare modificat.

Starea de defectare trebuie determinată fără demontare, numai pe baza comparării parametrilor de diagnosticare măsuraţi, cu valorile limită a parametrilor respectivi. Pe baza evaluării diagnosticării defectoscopice se stabilesc, în intervalul 20

prognozat al duratei remanente de funcţionare, măsurile de întreţinere preventivă şi termenul viitoarei diagnosticări de control.. Clasele diagnosticării tehnice: empirică, tehnică simplă, tehnică cu un sistem de aparate de verificat şi evaluarea statistică a stării de degradare, diagnosticarea tehnică cu un complex verificat de aparate şi prelucrarea automată a informaţiilor, diagnosticarea automată. Un proces de diagnosticare din sfera mentenanţei automobilelor poate fi structurat în :  procesul de măsurare pentru diagnoză;  procesul de evaluare a rezultatelor. Succesiunea operaţiilor de diagnosticare Rolul diagnosticării: În cadrul mentenanţei automobilelor, diagnosticarea are un rol de regulator al procesului de întreţinere tehnică. Diagnosticarea este operaţia care determină necesităţile reale de efectuare a unor lucrări de întreţinere (reglaje, înlocuiri de componente).

1.11. Evaluare 1. Care este rolul diagnosticării defectoscopice ? 2. Care este domeniul principal de utilizare a diagnosticării? 3. Ce este diagnosticarea funcţională? 4. Care sunt clasele diagnosticării? 5. Ce se întelege prin „Diagnosticare tehnică simplă” dar prin „Diagnosticare automată”? 6. Care este rolul diagnosticării în cadrul sistemului de mentananţă?

21

2. Parametrii de diagnosticare 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9.

Cuprins Introducere Competenţe Parametrii de diagnosticare Valori caracteristice ale parametrilor de diagnosticare Prognozarea duratei remanente de funcţionare a autovehiculelor pe baza diagnosticării Rezumat Evaluare

2.1. Introducere În această unitate de învăţare se definesc parametrii de stare şi parametrii de diagnosticare, sunt prezentate valorile caracteristice şi proprietăţile acestora. In final sunt prezentate metodele de prognozare a duratei remanente de funcţionare a autovehiculelor.

2.2. Competenţe După parcurgerea acestei unităţi de învăţare studenţii vor putea defini parametrii de stare şi cei de diagnosticare, vor cunoaşte valorile şi proprietăţile acestora şi vor putea prognoza durata medie de funcţionare fără defecţiuni a autovehiculelor.

Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 2 ore.

2.3. Parametrii de diagnosticare În sistemul de diagnosticare elementul esenţial îl constituie parametri de diagnosticare deoarece ei influenţează întreaga structură a sistemului. Funcţionarea automobilelor este condiţionată de interacţiunea între piesele constituite în structuri în serie sau în paralel, precum şi de interacţiunea cu mediul exterior. În procesul de exploatare aceste structuri suferă modificări continue sau discrete, trecând astfel prin diverse faze care reprezintă abateri mai mici sau mai mari, mai mult sau mai puţin importante de la starea iniţială. Aceste modificări sunt de natură dimensională şi de formă mecanică, de structură fizică, chimică, electrică sau complexă. Ele se pot exprima cantitativ, prin schimbarea valorilor unor parametri ce caracterizează starea sistemului sau structurii respective (instalaţie, mecanism etc.), numiţi parametrii de stare. De cele mai multe ori însă, determinarea valorică exactă a acestor parametri nu este posibilă, ceea ce îngreunează operaţiile de determinare a stării tehnice. De aceea, se recurge la un procedeu de stabilire indirectă a stării tehnice, prin aprecieri indirecte, operând cu alte mărimi dependente într-un anumit fel de parametri de stare şi măsurabile pe o cale oarecare. 22

Valoarea acestor parametri, numiţi parametri de diagnosticare constituie exprimarea cantitativă a schimbărilor survenite în structura ansamblului autovehiculului şi deci a modificărilor parametrilor de stare ai acesteia. De exemplu, grupul piston-cilindru are ca proces funcţional de fază producerea de lucru mecanic util, dar pe lângă aceasta mai apar şi alte procese auxiliare parazite: încălzire, fum la evacuare, zgomote, bătăi, arderea uleiului din sistemul de ungere, modificări ale presiunii de compresie, scăpări de gaze în carter etc. Astfel de procese însoţitoare nu apar în cazul sistemelor cu stare tehnică bună, sau se produc cu o intensitate neglijabilă, accentuându-se numai în cazul producerii defecţiunilor. În multe cazuri apariţia lor este legată implicit de înrăutăţirea parametrilor tehnici de exploatare ai maşinii, dar constituie indiciul sigur al existenţei defecţiunii. Intensitatea desfăşurării acestor procese este determinată de starea tehnică a pieselor care constituie acest grup: pistonul, segmenţii şi cilindrul, adică de parametrii săi de stare: jocul dintre piston şi cilindru; jocul axial al segmenţilor în canale; fanta segmenţilor; elasticitatea şi integritatea lor. Aceste mărimi nu pot fi măsurate direct de la exterior fără demontarea motorului, dar variaţia lor, poate fi apreciată cantitativ indirect prin următoarele mărimi: putere; consum de combustibil şi lubrifiant; densitate de fum în gazele de evacuare; debitul şi presiunea gazelor scăpate în carter; presiunea în cilindru la sfârşitul compresiei; scăpările de aer; intensitatea şi natura zgomotelor. Aceste mărimi sunt măsurabile fără demontarea motorului şi constituie p a r a m e t r i i d e d i a g n o s t i c a r e ai grupului piston-cilindru. Având în vedere cele de mai înainte, parametrii de diagnosticare se împart în trei categorii: P a r a m e t r i i c a r e ţ i n d e p r o c e s e l e f u n d a m e n t a l e şi care determină funcţionabilitatea automobilului: puterea motorului, consumul de combustibil, spaţiul de frânare, deceleraţia, gradul de patinare al ambreiajului, temperatura lichidului de răcire. Aceşti parametri dau informaţii globale asupra stării tehnice generale a automobilului sau a unora din ansamblele sale. De aceea ei servesc pentru diagnosticarea generală sau complexă a automobilului prin care se urmăreşte determinarea stării generale a automobilului fără localizarea precisă a defecctelor. Diagnosticul în asemenea testări este: corespunzător-necorespunzător pentru exploatare. Diagnosticarea generală dă verdicte de funcţionabilitate a automobilelor sub raportul cerinţelor privind economia de combustibil şi lubrifianţi, securitatea circulaţiei, normele de poluare. Parametrii de diagnosticare care derivă din fenomenele c a r e î n s o ţ e s c p r o c e s e l e f u n d a m e n t a l e : vibraţii, zgomote, modificări chimice etc. Această categorie dă informaţii mai înguste, dar restrânge aria de investigaţie, localizând defecţiunea. Din acest motiv este folosită la cercetarea amănunţită a ansamblurilor şi pieselor vehiculului şi poartă denumirea de diagnosticare de profunzime sau pe elemente. Diagnosticarea pe elemente o succede pe cea generală atunci când la diagnosticarea generală a rezultat necorespunzător şi urmăreşte să determine exact starea tehnică a ansamblelor (motor, transmisie, frâne etc.) precizând şi necesitatea de întreţinere sau reparare.

23

A treia grupă a parametrilor de diagnosticare sunt p a r a m e t r i i g e o m e t r i c i care conţin mărimi ca: jocul axial şi jocul radial, coaxialitatea, cursa liberă, paralelism, unghiuri. Parametrii geometrici dau informaţii limitate dar concrete asupra stării tehnice a organelor aflate în interacţiune. Alegerea parametrilor de diagnosticare se face în funcţie de caracteristicile lor care exprimă legăturile lor cu parametrii de stare. Particularităţile parametrilor de diagnosticare sunt: 1. univocitatea; 2. sensibilitatea; 3. informativitatea; 4. repetabilitatea (stabilitatea); 5. economicitatea .

Fig. 2.1. 1. U n i v o c i t a t e a – exprimă caracterul legăturii între parametrii de stare şi cei de diagnosticare. Legătura este univocă atunci când unei valori a unui parametru de stare S îi corespunde o singură valoare a parametrilor de diagnosticare D în toată plaja de variaţie a primei mărimi: Sn...Sl (Sn – valori nominale, Sl – valori limită ale parametrului de stare) curbele 1 şi 2 din figura 2.1. Univocitatea se traduce prin condiţia matematică a creşterii sau descreşterii monotone a parametrului de diagnosticare, fără extreme: DI

Da

Da

DI

EI   Ψ2 x dx   Ψ2 x dx   Ψ5 x dx   Ψ6 x dx... în intervalul Sn - Sl D 'a

D 'a

D 'a

D l'

În caz contrar, unei valori a parametrului de diagnosticare D îi corespund mai multe stări tehnice S1, S2, S3 dintre care unele pot ieşi din domeniul limită admisibil în exploatare fără ca factorul de diagnosticare să semnaleze aceasta (curba 3). Se înţelege că valoarea unui astfel de parametru de diagnosticare este scăzută. 2. S e n s i b i l i t a t e a unui parametru de diagnosticare arată variaţia sa specifică atunci când valoarea parametrului de stare s-a modificat elementar şi este dată de valoarea absolută a raportului:

D S 24

După cum se vede din diagrama (figura 2.1.) sensibilitatea factorului de diagnosticare D1 este mai mare decât cea a lui D2 deoarece: D1 D2 > S S 3. I n f o r m a t i v i t a t e a parametrului de diagnosticare exprimă probabilitatea stabilirii diagnosticului tehnic exact prin folosirea parametrului respectiv. Informativitatea este maximă în cazul legăturilor simple când valoarea unui parametru de diagnosticare D este determinată de un singur parametru de stare S [D = f(S)] cum e cazul celor mai simple sisteme: S D Mai este maximă şi atunci când acelaşi parametru de stare – S – determină valorile mai multor parametri de diagnosticare D1, D2, D3 D1= f1(S); D2 = f2 (S); D3 = f3 (S)

Gradul de informativitate este redus când mai mulţi parametri de stare S1, S2, S3 influenţează aceeaşi parametri de diagnosticare D. D = f(S1,S2,S3)

sau al mai multora: D1, D2 de exemplu: D1 = f1(S1,S2,S3) şi D2 = f2(S1,S2,S3).

Astfel de legături care caracterizează parametri de diagnosticare cu informativitate slabă sunt proprii ansamblurilor cu structuri complexe care pot prezenta mai multe feluri de stări reale, adică pot avea diferite defecte caracteristice. În această situaţie, gradul cel mai înalt de informativitate îl va avea parametrul de diagnosticare care atinge nivelul limită admisibil – Dl – corespunzător valorii limită – Sl – a unui parametru de stare, în cazul unei singure defecţiuni probabile, iar cea mai mică informativitate o va avea acel parametru de diagnosticare care va atinge această valoare în cazul tuturor defectelor posibile. 4. S t a b i l i t a t e a (repetabilitatea) parametrului de diagnosticare este determinată de abaterea maximă a mărimii acestuia faţă de valoarea sa medie, în cazul repetării probelor în aceleaşi condiţii de testare. Un parametru de diagnosticare este cu atât mai valoros cu cât repetabilitatea sa este mai mare, deci cu cât valorile obţinute sunt mai grupate. 5. Economicitatea exprimă cheltuielile specifice impuse de măsurarea parametrului de diagnosticare. 25

Alegerea parametrilor de diagnosticare din totalitatea parametrilor disponibili se face folosind criteriile enumerate mai sus. Stabilirea numărului total de parametri de diagnosticare ai unui sistem are loc pe baza unei scheme în care sunt figurate legăturile structurale dintre sistem şi mărimile fizice cu ajutorul cărora se pot face aprecieri cantitative asupra proceselor principale şi auxiliare.

2.4. Valori caracteristice ale parametrilor de diagnosticare În procesul de exploatare, structura agregatului este afectată de componentele de structură care se modifică, adică de toate elementele sale cu excepţia dispunerii generale.

Fig. 2.2.

În ansamblu aceste modificări se traduc prin schimbarea stării tehnice a agregatului respectiv. Starea tehnică a agregatului se poate aprecia după valorile parametrilor săi de stare, care în timpul exploatării suferă modificări permanente c o n t i n u e sau d i s c r e t e . Variaţiile continue sunt determinate de: uzura normală, de îmbătrânirea materialelor, coroziune etc. şi urmează o evoluţie corespunzătoare modului propriu de desfăşurare a acestor procese, aşa cum se exemplifică în figura 2.2. Folosind metode statistice, teoria fiabilităţii încadrează modificarea parametrilor de stare, în legi probabilistice cu ajutorul cărora se poate opera folosind metode matematice clasice sau combinate cu aparatura electronică de calcul. Modificările discrete ale parametrilor de stare ai maşinilor sunt prilejuite fie de acţiunea distructivă a unor condiţii de exploatare în afara limitelor normale (şocuri, izbiri), fie de existenţa unor defecte de fabricaţie. Căderile provocate de aceste cauze nu respectă o lege oarecare şi de aceea evoluţia lor nu poate fi modelată matematic, motiv pentru care ies de sub incidenţa preocupărilor diagnosticării. Exploatarea şi întreţinerea necorespunzătoare a automobilelor (utilizarea unor materiale de exploatare improprii, reglaje defectuoase, regimuri termice şi de solicitare mecanică exagerată) imprimă o uzură accelerată pieselor şi agregatelor, dar cu caracteristici evolutive generale asemănătoare proceselor de uzură normală. Deci, în cazul uzurii normale sau forţate, un parametru de stare are o variaţie continuă în timpul căreia ia diverse valori.În mulţimea acestora se disting trei situaţii caracteristice: p r i m a dintre acestea corespunde unui automobil (subansamblu, piesă) nou sau ieşit din reparaţie capitală. Valorile respective ale parametrilor de stare se încadrează în limitele de toleranţe ale procesului respectiv de fabricaţie sau reparaţie la nivelurile prevăzute în documentaţia tehnică. Aceste valori se numesc nominale sau iniţiale Sn şi se stabilesc de regulă, după terminarea perioadei de rodaj a automobilului. a d o u a s i t u a ţ i e corespunde stadiului de exploatare, când parametrul de stare suferă modificări, care afectează starea tehnică a maşinii şi provoacă apariţia unor 26

efecte simptomatice secundare: zgomote, fum, creşteri de temperatură, care însă nu scot vehiculul din funcţiune, deşi performnanţele sale pot fi afectate. Valorile parametrilor de stare realizate în momentul în care agregatul sau automobilul în ansamblu nu mai pot fi considerate ca având o stare tehnică bună, dar totuşi pot funcţiona până la următoarea intervenţie după un rulaj mai îndelungat fără alte intervenţii se numesc valori admisibile Sa. a t r e i a d i n t r e s i t u a ţ i i o reprezintă cazul în care parametrul de stare atinge valoarea limită Sl. Această stare corespunde scoaterii din funcţiune a piesei, a agregatului sau automobilului. Prin urmare, s t a r e a t e h n i c ă r e a a unui automobil este determinată de apariţia în structura sa a unor defecţiuni de diferite genuri şi intensităţi la unul sau mai multe agregate sau piese. Defecţiunile nu scot maşina din funcţionare, nu o fac nefuncţionabilă din punct de vedere tehnic; însă neremedierea la timp a acestor defecţiuni poate avea consecinţe mai grave, poate cauza o cădere (ruperi, gripaje, spargeri) adică un eveniment tehnic care conduce la imobilizarea vehiculului. Valorilor nominale, admisibile şi limită, ale parametrilor de stare, le corespund în mod similar aceleaşi niveluri ale parametrilor de diagnosticare. Una dintre principalele probleme ale cercetătorului preocupat de realizarea unui sistem de diagnosticare corect, constă tocmai în determinarea valorilor nominale, admisibile şi limită ale parametrilor de diagnosticare pentru automobilul în ansamblu sau pentru agregatele sale – ţinând seama că nu toate piesele, subansamblurile sau ansamblurile au aceeaşi limită de cădere. V a l o r i l e n o m i n a l e ale parametrilor de diagnosticare se stabilesc de uzina constructoare, pe baza documentaţiei tehnice, a cercetărilor de laborator sau de exploatare. Ele pot fi supuse corecturilor care ţin seama de regimul exploatării (de pildă, se acceptă un consum mai mare de combustibil şi lubrifianţi dacă automobilul este exploatat în condiţii grele, rulajul se efectuează în zone montane etc.) Astfel de corecţii sunt prevăzute, de regulă, în normative de stat. D e t e r m i n a r e a v a l o r i l o r l i m i t ă ale parametrilor de diagnosticare este o operaţie mai dificilă, care se efectuează pe baze statistice plecând de la măsurarea efectivă a unui parametru de diagnosticare oarecare într-un parc de automobile cu diferite stări tehnice. Mulţimea valorilor obţinute va reprezenta toate stările acestora, sarcina cercetătorului fiind de a stabili nivelul valoric al parametrului de diagnosticare care reprezintă limita unde se realizează stările de iminentă cădere. Practic, se procedează în felul următor: se supune încercării un număr oarecare de agregate sau automobile, determinându-se tot atâtea valori ale parametrului de diagnosticare cercetat. Acestea se aşează în ordine crescătoare iar şirul rezultat se limitează între două valori: (Dmax) şi (Dmin) între care trebuie să se afle şi valoarea nominală Dn sau între valorile Dn şi Dmax (Dmin), dacă mulţimea valorilor parametrului de diagnosticare admite numai o limită. Limitele se fixează arbitrar astfel încât ele să cuprindă valorile măsurate care apar cu cele mai ridicate frecvenţe a căror sumă este N*, precum şi valoarea nominală. Se construieşte histograma de distribuţie, folosind ca interval mărimea -D – calculată cu formula lui S t e g e r s :

ΔD 

D max  D min 1  3,3lgN

Se alege apoi o lege de repartiţie în funcţie de aspectul histogramei şi se calculează parametrii repartiţiei: valoarea medie Dm; 27



dispersia: D d   t  m2  f t dt ; 0

legea probabilă de distribuţie şi criteriul Pearson. Odată legea de distribuţie determinată (ex: fig. 2.3) se pune problema stabilirii valorilor limită ale parametrului respectiv. Pentru aceasta se va ţine seama de c o n c l u z i a r e z u l t a t ă p r a c t i c că în cazul unei limitări superioare a factorului de diagnosticare, toate obiectele care corespund limitei de probabilitate P  0,85 au stare tehnică bună, iar cele care corespund valorilor parametrului de diagnosticare plasate dincolo de limita P  0,95 au stare tehnică rea.

Fig 2.3.

Prin urmare, în cazul impunerii primului criteriu drept limită valorică a parametrului de diagnosticare, p r o b a b i l i t a t e a t r e c e r i i prin filtrul testărilor unor obiecte defecte, cu diagnostic bun este minimă în timp ce în domeniul P  0,95 minimă este p r o b a b i l i t a t e a s c ă p ă r i i u n o r d e f e c t e c u a p r e c i e r e b u n ă . Deci, în cazul mecanismelor importante (din punct de vedere al siguranţei circulaţiei) domeniul de apreciere a valorilor limită pentru parametrul de diagnosticare respectiv va fi limitat la o împrăştiere de 85 %, în timp ce pentru celelalte părţi ale maşinii, domeniul de împrăştiere poate fi mărit până la 95 %. În cazul unei limitări bilaterale a distribuţiei, limitele parametrului de diagnosticare, în cazul împrăştierii de 85 % se calculează cu relaţia: Dl = Dm  1,5 DD. iar pentru împrăştierea de 95 % Dl = Dm  2 DD unde: Dm – valoarea medie a parametrului de diagnosticare DD – factorul de dispersie ambele mărimi se determină din legea de repartiţie stabilită. În cazul unei limitări unice superioare, limita se determină cu expresiile: Dl = Dm +

DD

- pt. 85 %

Dl = Dm + 1,7 DD - pt. 95 %

28

Aceste relaţii dau valori mai exacte pentru legea de distribuţie normală, şi sunt mai puţin recomandabile pentru distribuţia gamma.

2.5. Prognozarea duratei remanente de funcţionare a automobilelor pe baza diagnosticării În ultima etapă a lucrărilor de diagnosticare se efectuează analiza rezultatelor diagnosticării automobilului. Efectuând periodic aceste operaţii, apare în mod implicit variaţia parametrilor stării tehnice care permite evaluarea valorilor pe care le vor avea aceşti parametri într-un viitor mai apropiat sau mai îndepărtat. Cu alte cuvinte, există probabilitatea prognozării evoluţiei unui parametru, respectiv a stării tehnice a unui agregat. Prognoza permite prevenirea defectelor, evidenţierea uzurilor normale, analizarea procesului de îmbătrânire a pieselor, indică parcursul până la prima reparaţie şi între reparaţii, preîntâmpină demontările inutile. De asemenea, prognoza micşorează în mod sensibil manopera lucrărilor de reparaţii. Prognozarea se bazează pe rezultatele diagnosticării şi se reduce la determinarea capabilităţii tehnice remanente sau a capabilităţii garantate pentru o funcţionare fără defectare a mecanismelor, instalaţiilor şi agregatelor automobilului până la următoarea diagnosticare sau reparaţie. Precizia şi siguranţa prognozării stării tehnice a componentelor automobilelor depinde, înainte de toate, de măsura în care se cunoaşte legitatea generală a schimbării parametrului de control în corelaţie directă cu condiţiile concrete de exploatare. Este necesar să se ţină seama de faptul că parametrii de control se supun legilor statisticii matematice că variabilele care le caracterizează sunt mărimi aleatoare. Forma funcţiei care determină capabilitatea remanentă, în dependenţă de timpul de funcţionare, este următoarea: D = D0 + bt. unde:

α

D0 - valoarea iniţială a parametrului de control; b - coeficient de proporţionalitate; t - timpul de funcţionare al componentei respective; - indicele gradului ecuaţiei.

Resursa remanentă din momentul diagnosticării până la momentul în care apare necesitatea efectuării unei lucrări de mentenanţă este:

 D  D0  t rem  t d   α lim  1 .  D d  D0  Dlim - valoarea limită a parametrului de control; Dd - valoarea găsită a parametrului la momentul efectuării diagnosticării; td - timpul de funcţionare (parcursul) de la începutul exploatării până în momentul diagnosticării.

29

În cazul în care nu este cunoscut parcursul (timpul td) de funcţionare de la începutul exploatării până în momentul diagnosticării, resursa remanentă se determină pe baza parcursului între două diagnosticări. trem = R . t’rem Coeficientul – R – se obţine din expresia: 1 R 1 D d  D0 α 1 Dd1  D0

 D  D0  t 'rem  t Δ   α lim  1  Dd  D0  t - timpul de funcţionare între două diagnosticări

Fig. 2.4.

Fig. 2.5.

Valoarea exponentului () se dă în tabelul 2 pentru o serie de parametri ai stării tehnice:

Tabelul 2 Parametrul de diagnosticare Particule metalice de uzură în ulei Debitul de gaze scăpate în carter - până la schimbarea segmenţilor - după schimbarea segmenţilor Jocul în mecanismul motor Uzura camelor pe înălţime 30



2 1,3 1,5 1,4 1,1

Uzura radială a rulmenţilor Uzura în grosime a dinţilor pinioanelor Uzura arborilor canelaţi Uzura ştifturilor,cilindrilor şi arborilor Jocul termic al supapelor

1,5 1,5 0,9-1,1 1,4 1,1

Prognozarea resursei garantate de funcţionare sigură a unui agregat se poate realiza prin mai multe metode dacă se cunoaşte forma variaţiei parametrului de control. Prin metoda liniară, la determinarea resursei garantate de funcţionare, sunt necesare mai puţine date de la începutul exploatării şi nu ridică probleme dificile. În esenţă, metoda se bazează pe variaţia parametrului de control care se supune unei legi de micşorare a vitezei de modificare a parametrului în raport de care se face aproximarea linearităţii variaţiei şi a extrapolării procesului pe un interval oarecare. Cunoscând valorile parametrului la două diagnosticări consecutive Dd şi Dd1 şi parcursul între cele două diagnosticări, parcursul garantat al funcţionării sigure (tg) este:

tg 

Dlim  D d  td k0 Dd  Dd1

K0 – coeficient de corecţie . K=1 în cazul variaţiei liniare sau după o curbă ca în figura 2.6.. Pentru mecanisme la care parametrul de diagnosticare are variaţie după o curbă crescătoare în funcţie de parcurs (t), marcată prin mărimea intensităţii variaţiei în timp, D k 0  d1 Dlim

Fig. 2.6.

Studiul legilor de uzură şi de variaţie efectivă a parametrilor de control, pe tipuri de maşini sau sisteme, pe perioadele anterioare de exploatare, în ipoteza menţinerii aceloraşi condiţii de exploatare şi în viitor, dă posibilitatea determinării resursei remanente de funcţionare pe baza coeficientului resursei tehnice (R). În esenţă, metoda se bazează pe cunoaşterea a trei valori a parametrului de control (valoarea nominală şi două mărimi ale unor diagnosticări consecutive) şi a parcursului efectuat de la începutul exploatării la fiecare operaţie de diagnosticare, ceea ce permite stabilirea legii de variaţie a parametrului de control în timp şi exploatarea sa până la valoarea limită a parametrului. Legea de variaţie în funcţie de timp (sau parcurs) se poate exprima prin coeficientul resursei tehnice (R):

R  1 b  t α 31

unde: R – este coeficientul resursei tehnice; t – parcursul de la începutul exploatării maşinii sau sistemului; b – coeficient de proporţionalitate;  - gradul funcţiei. Coeficientul resursei tehnice se determină în funcţie de parametrii de diagnosticare, după relaţia: R

Dl  D Dl  Dn

unde Dl, Dn şi D sunt valorile parametrului de diagnosticare limită, nominală şi curentă. Exponentul () şi coeficientul (b) se determină pe baza rezultatelor a două diagnosticări succesive a maşinii sau sistemului respectiv: 1 R 2 1 R1 1 R α , b α 1 t t1 ln 2 t1 unde: t1 şi t2 – reprezintă parcursul sau timpul de lucru al maşinii de la darea în exploatare până la prima, respectiv a doua diagnosticare; R1, R2 – sunt coeficienţii resursei tehnice determinaţi pe baza valorilor parametrilor de diagnosticare succesivă: D1 şi D2. Resursa remanentă de funcţionare se determină pe baza mărimilor R, b şi t cu condiţia ca în viitor să nu apară modificări majore ale regimului de exploatare: ln

1

t rem

 1 α     t2. m

2.6. Rezumat Parametri de diagnosticare: de stare, de diagnosticare, globali, elementari, parametrii care ţin de procesele fundamentale, parametrii de diagnosticare care derivă din fenomenele care însoţesc procesele fundamentale, parametri geometrici. Particularităţile parametrilor de diagnosticare sunt: 1. univocitatea; 2. sensibilitatea; 3. informativitatea; 4. repetabilitatea (stabilitatea); 5. economicitatea. Valori caracteristice ale parametrilor de diagnosticare: nominale, admisibile, limită. Prognozarea se bazează pe rezultatele diagnosticării şi se reduce la determinarea capabilităţii tehnice remanente sau a capabilităţii garantate pentru o funcţionare fără defectare a mecanismelor, instalaţiilor şi agregatelor automobilului până la următoarea diagnosticare sau reparaţie. 32

2.7. Evaluare 1. Descrieţi cu ajutorul unui grafic proprietatea de „sensibilitate” a unui parametru de diagnosticare. 2. Ce se înţelege prin termenul „valoare limită” a unui parametru de diagnosticare? 3. Care este forma funcţiei care determină capabilitatea remanentă, în dependenţă de timpul de funcţionare?

33

3. Diagnosticarea stării tehnice a motoarelor Cuprins 3.1. Introducere 3.2. Competenţe 3.3. Aspecte generale 3.4. Diagnosticarea generală a motoarelor 3.5. Diagnosticarea de profunzime a motoarelor 3.6. Diagnosticarea prin metode vibroacustice 3.7. Rezumat 3.8. Evaluare

3.1. Introducere În această unitate de învăţare sunt tratate aspectele legate de diagnosticarea motoarelor şi în special cele care privesc grupul pistonsegmenţi-cilindru a cărui uzare scade sever performanţele energetice, economice şi ecologice ale autovehiculelor. Sunt prezentate mai multe metode de determinare a stării tehnice printre care şi metode vibroacustice.

3.2. Competenţe

După parcurgerea unităţii de învăţare studenţii vor putea pune în evidenţă a parametrii de diagnosticare generală (globală), evidenţia dependenţa dintre parametrii de diagnosticare şi parametrii de stare ai motorului. De asemenea vor fi în stare să utilizeze coeficientul de informativitate. Ca metode pe care le vor putea descrie şi efectua practic (după parcurgerea orelor de laborator) diagnosticarea generală după puterea efectivă pe stand şi prin suspendarea funcţionării cilindrilor, diagnosticarea după consumul de combustibil, diagnosticarea după zgomot a motorului, diagnosticarea prin metoda acceleraţiei în gol. diagnosticarea după presiunea la sfârştul comprimării, diagnosticarea pe baza pierderii de aer introdus în cilindrii, evaluarea stării tehnice a mecanismului motor pe baza măsurării depresiunii din colectorul de admisie, diagnosticarea etanşeităţii cilindrilor pe baza debitului de gaze scăpate în carter şi diagnosticarea prin metoda vibroacustică.

Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de ănvăţare este de 4 ore.

3.3. Aspecte generale Parametrii energetici, economici şi ecologici ai motoarelor de autovehicule sunt dependenţi de starea tehnică generală a acestora aflată într-o continuă modificare în procesul de exploatare. 34

În general schimbarea stării tehnice se produce în sensul înrăutăţirii parametrilor ca urmare a uzurii normale sau accidentale a elementelor structurale şi a subansamblelor (mecanism motor, mecanism de distribuţie, instalaţia de alimentare, răcire, ungere, aprindere etc.) precum şi a dereglării sau avarierii unora din componente. Diagnosticarea motorului se poate realiza în două moduri:  Diagnosticare globală sau generală  Diagnosticare de profunzime sau pe elemente. a) P a r a m e t r i i d e d i a g n o s t i c a r e g e n e r a l ă trebuie să fie nişte mărimi de a căror valoare să depindă starea tehnică a mai multor componente ale motorului. Parametrii de diagnosticare generală utilizaţi sunt: 1. puterea efectivă a motorului; 2. consumul de combustibil; 3. nivelul de zgomot; 4. gradul de poluare (se tratează în cadrul capitolelor referitoare la instalaţiile de alimentare). Dependenţa dintre parametrii de diagnosticare arătaţi mai sus şi parametrii de stare ai motorului grupează mecanismele şi sistemele în felul următor: 1,2. Puterea şi consumul de combustibil;  instalaţia de alimentare cu aer şi combustibil;  mecanism motor;  mecanism de distribuţie;  sistem de răcire;  instalaţie de aprindere. 3.Nivelul de zgomot  instalaţia de alimentare aer-combustibil;  mecanism motor;  instalaţie de răcire;  mecanism de distribuţie; 4. Nivelul noxelor din gazele de evacuare 1. instalaţia de alimentare aer-combustibil; 2. mecanism de distribuţie; 3. instalaţia de aprindere; 4. mecanism motor;

b) D i a g n o s t i c a r e a d e p r o f u n z i m e se face în cazurile în care semnalele de diagnosticare generală au valori inadmisibile (în afara limitelor) la repararea sau înlocuirea unor componente precum şi în situaţii de avarii. Ţinându-se seama de semnalele de diagnosticare specifice componentelor care urmează a fi testate, alegerea parametrilor de diagnosticare trebuie să se facă şi în funcţie de capacitatea de informaţie, apreciată pe baza coeficientului informaţional – Kinf. Acest coeficient indică dinamica schimbării valorii parametrului de control în funcţie de parcursul automobilului şi permite să se compare capacităţile informaţionale a parametrilor de diagnosticare care au baze fizice diferite.

K inf 

X max  X min X max 35

unde – Xmax este valoarea maximă a parametrului de diagnosticare şi – Xmin valoarea sa minimă. Metoda sau parametrul de diagnosticare se consideră edificator dacă: Kinf  0,5. Valorile pentru Kinf – în funcţie de parametrul de control exemplificate în tabelul 3 se referă la mecanismul motor. Tabelul 3. Parametrul de diagnosticare Consum de ulei prin ardere g/h Presiunea la finele compresiei (Mpa) Depresiunea în colectorul de admisie (Pa) Pierderea de substanţă în cilindrii

Valoarea parametrilor Xmax Xmin

Kinf

180

10

0,94

0,8

0,55

0,34

450

400

0,112

85

25

0,706

3.4. Diagnosticarea generală a motoarelor 3.4.1. Diagnosticarea după puterea efectivă Această formă de diagnosticare se poate realiza prin:  determinarea directă a puterii;  suspendarea funcţionării cilindrilor; Determinarea puterii efective a motorului pe standurile de încercări dinamice a automobilelor, facilitează în mod obiectiv introducerea unor aproximări deoarece: Pe  c f c e η tr Pen Prin urmare puterea efectivă a motorului la momentul determinării este diminuată de abaterea de la valoarea de proiectare a puterii datorită limitelor de toleranţă acceptate în fabricaţie de –5% (deci cf = 0,95), scăderea puterii ca efect al procesului de exploatare ce = 0,85… 0,9 şi scăderea ca urmare a pierderilor în transmisie ( tr = 0,88… 0,92 la autoturisme şi 0,82… 0,88 la autocamioane). Deci puterea efectivă la roată este: Pe = (0,65 – 0,8) Pen Dar cazul în care determinările pe standul cu rulouri dau valori ale puterii în afara limitelor din relaţia 2.1 şi transmisia este în stare tehnică bună, se impune o diagnosticare de profunzime a motorului. Firmele constructoare de automobile indică puterea, regimul de viteză la încercarea pe standul cu rulouri precum şi valoarea minim admisibilă a puterii la roată. Diagnosticarea prin suspendarea funcţionării cilindrilor se bazează pe punerea în evidenţă a rezistenţei interne create de unul sau mai mulţi cilindri la scoaterea din funcţiune a unui cilindru (sau mai mulţi cilindri) prin întreruperea aprinderii sau alimentării cilindrului respectiv. La acest regim, funcţionarea stabilă a motorului este condiţionată de egalitatea dintre cuplul motor indicat şi cel rezistent: 36

Mi1 = Mr În diagrama din figura 3.1 corespunzătoare unui motor cu aprindere prin scânteie, această egalitate se realizează prin turaţia (n1) la pct.1. Întreruperea aprinderii la unul din cilindri va provoca scăderea cuplului motor indicat la Mi2 dar refacerea echilibrului se poate realiza numai la o turaţie mai redusă (n2) adică în punctul 2. Mi2 = Mr În cazul în care jocurile din mecanismul motor sunt mai mari, adică pierderile de energie prin frecare sunt mai reduse, la cilindrul la care s-a întrerupt aprinderea, scăderea cuplului indicat va fi mai mică (Mi3) iar echilibrul funcţional se stabileşte în punctul 3 unde n3 > n2. Prin urmare cilindrii cu stare tehnică necorespunzătoare vor crea reduceri mai mici de turaţie prin scoaterea lor din funcţiune decât ceilalţi. Aparatele destinate diagnosticării, după acest principiu, au de regulă două scale: una indică turaţia iar cealaltă variaţia procentuală a acesteia. Dacă variaţiile procentuale de turaţie între cilindri nu depăşesc 4%, se consideră în stare tehnică bună. În caz contrar se investighează cauzele care duc la funcţionarea defectuoasă a cilindrilor la care s-a constatat cea mai mică reducere de turaţie. L a m o t o a r e l e d i e s e l se întâmpină unele dificultăţi în aplicarea metodei, deoarece nu se poate măsura turaţia arborelui motor pe cale stroboscopică ci numai pe cale mecanică iar domeniul determinărilor se limitează la zona de turaţie în care regulatorul este activ adică în zona (nmax- nmin) fig. 3.2

Fig. 3.1

Fig. 3.2

Regimul de funcţionare se stabilizează în punctul 1. La întreruperea alimentării unui cilindru, cuplul motor indicat se reduce la Mi, echilibrarea regimului de funcţionare putând fi realizată la starea 1’ în cazul menţinerii constante a turaţiei la –n1-. Însă micşorarea cuplului motor duce la scăderea turaţiei şi regulatorul pompei de injecţie va spori debitul injectat, mărind momentul motor şi restabilind echilibrul funcţional în punctul 2 la turaţia n2 unde Mr = Mi’. Deplasarea suplimentară a cremalierei pompei de injecţie (în cazul pompelor în linie) care s-a produs la scoaterea din funcţiune a cilindrului respectiv poate fi măsurată cu un comparator montat la capătul liber al cremalierei, deplasare care serveşte drept criteriu de apreciere a mărimii neuniformităţii funcţionării cilindrilor. 37

3.4.2. Diagnosticarea pe baza consumului de combustibil

Fig. 3.3

Consumul de combustibil este un parametru de apreciere globală a stării tehnice a motoarelor în decursul procesului de exploatare sau după efectuarea reparaţiilor la mecanismul motor şi instalaţia de alimentare. Uzura normală a mecanismului motor, dereglările care se produc la instalaţia de alimentare cu combustibil şi echipamentul electric de aprindere provoacă creşterea consumului de combustibil raportat la unitatea de parcurs. Indiferent de tipul aparatului de măsurare a consumului de combustibil, unităţile de măsură folosite sunt: [kg/h] sau [l/100 km]. Există în prezent o largă varietate de tipuri constructive de astfel de aparate de măsurare a debitului de combustibil: rotametre, debitmetre cu membrană, cu piston sau volumice. Un astfel de debitmetru volumic a cărui schemă de funcţionare se prezintă în fig. 3.3 este produs de firma Bosch (Germania) fiind caracterizat de timpul redus de măsurare şi precizie ridicată. Se utilizează la măsurători pe standul cu rulouri pentru testările dinamice ale automobilelor sau la măsurători individuale pe drum.

Fig. 3.4

Înainte de începerea măsurătorilor propriu-zise, supapa electromagnetică 6 este închisă iar 3 redeschisă, ceea ce permite pompei 2 să alimenteze motorul cu aprindere prin scânteie 5 din rezervorul 1. La începerea măsurătorii se închide supapa 3 şi se redeschide 6, ceea ce facilitează alimentarea motorului din vasul 4 tarat în cm3. În momentul în care plutitorul 7 ajunge în dreptul reperului zero (primul de sus pe scala de 38

măsură) contactele 8 cuplează dispozitivul de înregistrare a distanţei parcurse cu care este echipat standul. După 100 m de rulare pe stand, acelaşi dispozitiv repune supapele 3 şi 6 în poziţia iniţială. Pe scala recipientului 4 se citeşte nivelul la care a ajuns combustibilul şi deoarece scala este gradată în cm3 iar distanţa parcursă a fost 100 m, indicaţia aparatului este de fapt consumul în l/100 km. Pentru repunerea aparatului în situaţia de măsurare, se cuplează pompa electrică 9 a aparatului care reumple recipientul 4. Pompa 9 este scoasă automat din funcţie în momentul în care plutitorul 7 ajungând în poziţia superioară acţionează un comutator de oprire a pompei.

Fig. 3.5

Pentru măsurători ale consumului de combustibil corelat cu sarcina de transport, se utilizează aparate de consum care se montează pe automobil pentru “probe de drum”. Se exemplifică tipul prezentat în figura 3.4, unul din modelele cu fiabilitate ridicată. Partea principală a acestui tip de aparat se prezintă în figura 3.5. Pistonul 1 care este executat cu o înaltă precizie dimensională şi calitate corespunzătoare a suprafeţelor, culisează liber în cilindru. La capetele cilindrului sunt montate microcontactele 4 care acţionează bobinele supapelor electromagnetice 2 şi 3 astfel încât dacă o parte a pistonului este în legătură cu supapa de admisie 2 deschisă, cealaltă parte comunică cu supapa de refulare 3 deschisă.La sfârşitul cursei pistonul acţionează contactul 4 care va închide admisia la 2 şi o deschide la supapa 3, respectiv închide refularea la 3 şi deschide refularea la 2. Cursa pistonului este realizată de presiunea dată combustibilului de pompa de alimentare. Un numărător de impulsuri înregistrează fiecare al doilea impuls echivalentul a 10 cm3 de combustibil care trece spre injectare sau spre carburator. Precizia de măsurare a aparatului este de + 1%.

3.4.3. Diagnosticarea după zgomot Ansamblul de sunete emise de motor are o plajă largă de frecvenţe şi intensităţi. În afara zgomotului produs de contactul pieselor aflate în mişcări reciproce, există zgomotele produse de frecările între piese, curgerea fluidelor de lucru (aer, lichide de răcire, ungere etc.), funcţionarea ventilatorului, oscilaţiile gazelor în colectoarele de admisie şi evacuare, procesele de ardere normală sau detonantă. Uzura suprafeţelor în contact şi modificările de formă ale pieselor provoacă variaţia intensităţii zgomotelor, în sensul amplificării odată cu creşterea jocurilor, de exemplu.

39

Prin urmare, măsurarea intensităţii şi analiza frecvenţelor zgomotelor produse de motor, oferă un mijloc de diagnosticare generală sau pe elemente a motorului, la regimurile caractersitice de funcţionare ale motorului dinainte stabilite. Nivelul general de zgomot, ca parametru de diagnosticare generală a motorului, se măsoară cu sonometre cu cuarţ şi se exprimă în decibeli (dB). Pentru eliminarea gradului de reflexivitate a mediului şi pentru a reduce influenţa pereţilor reverberatori, distanţa de plasare a microfoanelor sonometrelor în jurul motorului nu trebuie să depăşească 20-30 cm. Limita admisibilă a nivelului de zgomot se situează între 60-100 dB, valorile mai ridicate fiind valabile pentru motoare diesel. Vibraţiile generate de funcţionarea unor ansambluri de piese ale motorului (mecanism motor, mecanism de distribuţie) permit o diagnosticare de profunzime a acestor grupe de componente ale motorului care se va dezvolta în cadrul capitolelor respective.

3.4.4. Diagnosticarea puterii motorului prin metoda acceleraţiei în gol Această metodă se bazează pe determinarea acceleraţiei unghiulare a arborelui motor la accelerarea în gol (fără sarcină) a motorului. Momentul motor indicat (Mi) în cazul accelerării în gol are valoarea dată de relaţia: Mi  M f  J 

dω dt

Nm

unde: Mf – momentul corespunzător pierderilor mecanice interne ale motorului in Nm J – momentul de inerţie al tuturor maselor în mişcare ale motorului redus la axa de rotaţie a arborelui motor în Nms2. dω  ε - acceleraţia unghiulară a arborelui motor (s-2). dt

Momentul efectiv (Me) dezvoltat de motor este dat de relaţia: M e  Mi  M f  J

dω . dt

În situaţia accelerării bruşte a motorului, în gol, în cilindrii intră o cantitate de combustibil corespunzătoare puterii maxime. Cu cât puterea efectivă pe care o poate dezvolta motorul este mai mare, cu atât creşte mai rapid şi turaţia arborelui motor, adică acceleraţia unghiulară este mai mare. Puterea efectivă (Pe) dezvoltată de motor în procesul accelerării se determină cu relaţia: Me  ω ω dω ω  J   J ε 1000 1000 dt 1000 π n unde: ω  30

kW 

Pe 

40

n – turaţia motorului (rot/min). Momentul de inerţie J este o mărime constructivă, iar pentru un motor dat are o valoare constantă şi cunoscută, ceea ce permite exprimarea puterii (Pe) sub forma: Pe  c   ω 

dω  c ωε dt

sau Pe  c   n  ε J , 10 3 Jπ c  – constante specifice unui anumit tip de motor. 30  10 3

unde: c 

Prin urmare, din relaţia de mai sus rezultă că determinarea puterii efective a unui motor (Pe) se poate face măsurând turaţia (n) şi acceleraţia unghiulară () în condiţiile accelerării bruşte a motorului până la turaţia maximă. Determinarea puterii motoarelor prin metoda accelerării în gol necesită o instalaţie care să permită măsurarea concomitentă a vitezei unghiulare (), a acceleraţiei unghiulare () şi a turaţiei şi apoi să efectueze operaţii de înmulţire, după introducerea constantei (c’) caracteristică fiecărui tip de motor. Măsurarea acceleraţiei unghiulare şi a turaţiei motorului se realizează prin montarea pe carcasa volantului a unui traductor inductiv sau utilizarea traductoarelor de turaţie existente, care generează impulsuri a căror frecvenţă este direct proporţională cu turaţia arborelui. Măsurătorile se realizează la regimul termic normal (85 – 95C ). După introducerea prin tastatura blocului de comandă a valorii constantei (c) corespunzătoare tipului respectiv de motor şi a valorii turaţiei (n) la care urmează să se determine puterea, de la mersul în gol încet se accelerează brusc până la cursa totală a dispozitivului de acceleraţie (pedală, pârghie). Astfel pe monitorul aparatului sunt indicate valorile acceleraţiei unghiulare, turaţiei şi puterii motorului, pe baza unor operaţii de calcul, adică a produsului dintre , n şi contanta c’. Pentru motoarele supraalimentate cu turbosuflantă, valoarea puterii obţinute de aparat se amplifică cu un coeficient de corecţie care depinde de presiunea aerului de supraalimentare. Schema de principiu a unui aparat cu indicare numerică este prezentată în figura 3.6.

Fig. 3.6 41

Fig. 3.7

În schema din figura 3.6 se poate vedea că impulsurile electrice de la senzorul 1 sunt transformate în impulsuri de tensiune în convertorul 2, care apoi se transmit la un convertor tensiune – perioadă 3. La valoarea nulă a potenţialului dat la ieşirea convertorului tensiune – perioadă 3, se deschide numărătorul de porţi (contorul) 4 care rămâne deschis o durată de timp proporţională cu mărimea măsurată. În perioada în care este deschis, contorul 4 este alimentat cu impulsuri de frecvenţă constantă, de la un generator de impulsuri cu frecvenţă stabilă (oscilator) 5. Numărul de impulsuri care trec prin numărător reprezintă rezultatul codificat al măsurătorilor, care după decodificare apare pe panoul de afişare numerică 6. În ultimul timp, pe plan mondial s-au realizat instalaţii perfecţionate care permit măsurarea şi înregistrarea valorilor cuplului şi puterii dezvoltate de motor la diferite turaţii. Schema unei astfel de instalaţii complexe pentru măsurarea şi înregistrarea momentului şi puterii motorului prin metoda accelerării în gol este prezentată în figura 2.3. Instalaţia este formată din senzorul inductiv 1, aparatul pentru înregistrarea turaţiei şi a acceleraţiei unghiulare 2, multiplicatorul analogic 3 care efectuează produsul dintre turaţie şi acceleraţia unghiulară  în vedera determinării puterii efective Pe şi aparatul înregistrator 4 (tip x – y). 5 şi 6 reprezintă senzorul şi aparatul de măsură a temperaturii lichidului de răcire. Avantajul metodei de determinare a puterii prin metoda accelerării în gol constă în volumul redus de muncă şi timp la efectuarea testărilor. Dezavantajul metodei constă în existenţa unor erori la determinarea puterii şi complexitatea relativ mare a aparaturii de măsurare.

42

3.5. Diagnosticarea de profunzime a motoarelor 3.5.1. Diagnosticarea mecanismului motor Schimbarea stării tehnice a mecanismului motor (piston, cilindru, bielă, arbore motor, lagăre manetoane şi paliere) în procesul de exploatare constă în modificarea dimensională a componentelor, a formei geometrice a unora din piese ca urmare a fenomenelor de uzură, a solicitărilor termice şi mecanice, a efectelor contactului pieselor mecanismului motor cu mediul de lucru (lubrifianţi, combustibili etc.). Parametrii de stare care definesc modificările stării tehnice generale ale mecanismului motor sunt: 1. gradul de etanşare al cilindrilor; 2. abaterea de la forma geometrică a pieselor de natură să determine depăşirea jocurilor admisibile în articulaţii. 3. Parametrii de diagnosticare pentru testarea gradului de etanşare: 1. 2. 3. 4. 5.

presiunea la sfârşitul compresiei; pierderea de aer prin neetanşeităţile grupului piston-cilindru-segmenţi; depresiunea din colectorul de admisie; debitul de gaze scăpate în carter; consumul de ulei prin ardere.

Parametrii de diagnosticare legaţi de mărimea jocurilor în articulaţii şi între piesele în mişcare relativă sunt: 1. zgomotele anormale; 2. nivelul vibraţiilor. 3.5.1.1. Diagnosticarea pe baza presiunii de compresie Măsurarea presiunii la sfârşitul compresiei, ca modalitate de apreciere a gradului de etanşare a cilindrului este un procedeu utilizat frecvent, mai ales că, în general, documentaţia tehnică a motoarelor de automobile dată de firmele constructoare indică valorile admisibile şi limită ale acestei mărimi. Această metodă poate da rezultate decisive dacă este asociată şi cu alte diagnosticări cum ar fi consumul de ulei prin ardere, pierderea de aer prin neetanşeităţi etc., având în vedere că este caracterizată de un coeficient de informare sub 0,5. Evitarea erorilor de diagnosticare la măsurarea presiunii de compresie impune condiţii obligatorii privind turaţia arborelui motor şi regimul termic în timpul probelor.

Fig. 3.8

43

Influenţa turaţiei arborelui motor se explică prin faptul că pierderea de substanţă în procesul de comprimare depinde de durata acestuia respectiv de viteza pistonului. În regim normal de funcţionare a motorului, influenţa turaţiei asupra pierderilor de gaze din cilindru este neînsemnată. În figura 3.8 se observă că în intervalul 0 – 1000 rot/min există o influenţă majoră a variaţiei turaţiei asupra valorii presiunii la sfârşitul compresiei iar la turaţii mai mari această influenţă este neglijabilă.

Fig. 3.9

Prin urmare măsurătorile se realizează prin antrenarea arborelui motor cu demarorul care va trebui să asigure turaţii de cel puţin 180-200 (min-1). Aceasta presupune o încărcare la capacitatea maximă a bateriei de acumulatoare, demontarea tuturor bujiilor sau injectoarelor şi deschiderea totală a clapetei de acceleraţie. Compresometrele şi compresografele utilizate (exemplu compresograful din fig. 3.9) au supape unisens şi conuri de cauciuc care asigură o suficientă etanşare la nivelul orificiului bujiei sau injectorului. Aparatul se fixează prin apăsarea conului de cauciuc 1 în orificiul bujiei sau injectorului. Presiunea aerului deschide supapa 3 prevăzută cu arcul 2 şi ajunge pe faţa pistonului 4, care împreună cu arcul 5 formează manometrul aparatului. Deoarece deformaţia arcului 5 este direct proporţională cu presiunea care acţionează asupra pistonului 4, deplasarea capătului 6 al tijei pistonului este proporţională cu presiunea de compresie. Pârghia 7 articulată la tija 6 a pistonului va transmite mişcarea la capul de înregistrare 8 (prevăzut cu un vârf ascuţit) care deplasându-se, imprimă pe hârtia cerată, gradată în unităţi de presiune, valorile maxime ale presiunii la sfârşitul compresiei. După fiecare măsurătoare, descărcarea aparatului şi aducerea la zero a acului indicator se realizează prin apăsarea tijei 3 a ventilului unisens, iar suportul 10 împreună cu hârtia se deplasează la o distanţă faţă de linia anterioară de măsurare pentru determinările la cilindrul următor. Aşadar, pe aceeaşi diagramă vor fi imprimate valorile presiunilor de la toţi cilindrii motorului, ceea ce permite analiza comparativă a presiunii. În general, valorile maxime ale presiunii de compresie se realizează după 1015 curse ale pistonului. Erorile datorate abaterii turaţiei faţă de valoarea recomandată se pot corecta pe diagrama de corecţie (fig.3.10). Regimul termic al motorului în timpul măsurătorilor influenţează valoarea presiunii de compresie, ca urmare a influenţei temperaturii asupra jocurilor din grupul piston-cilindru-segmenţi, asupra gradului de etanşare asigurat de uleiul existent la 44

nivelul segmenţilor şi pe peretele cilindrului, şi a turaţiei realizate de demaror (mai ridicate în cazul uleiului cald care are o vâscozitate mai mică).

Fig. 3.10

Fig. 3.11

În fig. 3.11 se prezintă diferenţele care apar la presiunea de compresie la motorul cald faţă de motorul rece, în funcţie de raportul de comprimare ; aceste diferenţe pot fi de 10-15% (presiuni mai mari la motorul cald faţă de motorul la temperatura ambientală). Evaluarea rezultatelor diagnosticării. În cazul în care nu se cunoaşte valoarea admisibilă pentru presiunea de compresie, această limită se poate aproxima prin determinarea presiunii teoretice de compresie Pct. 45

Pct = PA . 

n

unde – PA este presiunea de cilindru la începutul cursei de compresie,  raportul de compresie, n – exponentul politropic  1,3. Valoarea limită a presiunii de compresie este: Pc = 0,8 . Pct În general, pentru motoarele cu aprindere prin scânteie în bună stare tehnică, în funcţie de raportul de compresie, valorile presiunii de compresie sunt cuprinse între 9 – 15 bari, iar în cazul motoarelor cu un grad avansat de uzură, valorile sunt situate între 6 şi 8 bari. Motoarele Diesel au presiuni de compresie în limitele de 20-30 bari.

Fig. 3.12

Între cilindri aceluiaşi motor, în cazul m.a.s., nu se admit diferenţe mai mari de 1 bari, iar la motoarele Diesel 2 bari. Diferenţe mai mari provoacă intensificarea neuniformităţilor funcţionale ale motoarelor, creşterea nivelului vibraţiilor şi a solicitărilor dinamice ale pieselor mecanismului motor. Pentru i d e n t i f i c a r e a c a u z e l o r c a r e g e n e r e a z ă v a l o r i r e d u s e a l e p r e s i u n i i de compresie la unii cilindri, se analizează diagrama presiunilor de compresie. În fig. 3.12 este exemplificată diagrama ridicată la un motor cu aprindere prin scânteie cu 5 cilindri. Se observă că la cilindrul 5 apare o presiune mult mai mică în raport cu ceilalţi cilindri. Sursa de pierderi de substanţă poate fi situată la nivelul segmenţilor şi cilindrului sau la nivelul supapelor. Pentru localizarea defecţiunii, în cilindrul respectiv se toarnă ulei rece (30-50 gr.) prin orificiul bujiei (sau injectorului) după care se repetă măsurarea: dacă la această ultimă măsurare se constată o creştere a presiunii, înseamnă că neetanşeitatea este cauzată de segmenţi (rupere de segment, blocare în canalul de piston, uzură excesivă), dacă presiunea rămâne la aceeaşi valoare scăzută, cauzele se restrâng la nivelul supapelor şi al scaunelor de supape (cursă redusă a supapei de admisie, fisurarea supapei sau a scaunului). Corelând rezultatele măsurătorilor presiunii de compresie cu rezultatele altor forme de diagnosticare (consum de ulei, pierderea de aer prin neetanşeitate, zgomote etc.), diagnosticarea prin determinarea presiunii de compresie, poate pune în evidenţă următoarele defecţiuni:  uzura excesivă a uneia sau a mai multor came;  uzura excesivă, ruperea sau blocarea segmenţilor;  rizuri profunde sau rizuri excesive ale suprafeţelor de lucru ale cilindrilor;  fisurări ale garniturii de chiulasă;  micşorarea cronosecţiunii sau neetanşeitatea supapelor. 46

3.5.1.2. Diagnosticarea pe baza pierderii de aer introdus în cilindrii Diagnosticarea mecanismului motor pe baza pierderilor de aer prin neetanşeităţi înlesneşte determinarea la fiecare cilindru a unor niveluri de uzură normală sau accidentală precum şi eventualele neetanşeităţi ale supapelor. Prin urmare, parametrii de stare tehnică care se pot evalua prin această metodă sunt:  uzura cilindrilor;  pierderea elasticităţii sau ruperea segmenţilor;  deteriorarea etanşeităţii supapelor şi a garniturii de chiulasă. Gradul ridicat de informativitate al acestei metode a impus crearea de aparate individuale sau înglobate în testerele generale cum sunt testerele japoneze: “SUNMOTORTESTER”, sau europene: Bosch, Rabotti, etc.

Fig. 3.13

Aparatele care servesc acestui procedeu de diagnosticare se numesc pneumometre. Schema de principiu este prezentată în fig. 32.13. Sonda 1 a aparatului se introduce în orificiile bujiilor sau injectoarelor având grijă ca în momentul măsurătorii, pistonul cilindrului respectiv să se găsească la P.M.S. la sfârşitul cursei de compresie. Se utilizează aer comprimat la o presiune de 0,4-0,6 M.Pa., preluat din reţea sau de la surse individuale, conectarea la sursa de aer comprimat efectuându-se prin tubul 5. Pentru măsurători, se lucrează cu ventilul 4 închis şi 6 deschis, ceea ce permite realizarea circuitului de aer prin regulatorul de presiune 8, după care aerul cu presiunea constantă de 1,6 bari trece prin orificiul calibrat 11 şi 12 ajungând la manometrul 13. În acelaşi timp aerul va trece prin supapa unisens 3, conducta 2 şi sonda de măsurare 1. Circuitul de aer, după orificiul calibrat 11, evoluează pe principiul vaselor comunicante şi astfel manometrul 13 indică presiunea aerului din cilindri luând în considerare şi pierderile prin neetanşeităţi la nivelul cilindrului. Supapa de siguranţă 9 care protejează manometrul 13 lucrează la presiunea de 0,25 MPa. 47

Manometrul 13 are o scală procentuală (0-100%). La sonda 1 complet obturată (situaţia ideală a unui cilindru fără scăpări de încărcătură) indicaţia este 0% (la unele tipuri 100%) iar la comunicarea liberă cu mediul, indicaţia manometrului 13 este 100% (sau 0% la unele tipuri constructive). În vederea asigurării unei precizii acceptabile a măsurătorilor şi condiţii uniforme de măsurare la fiecare cilindru se impune ca înaintea începerii diagnosticării să fie îndeplinite condiţiile: efectuarea tarării aparatului prin introducerea sondei 1 într-un orificiu calibrat (din setul auxiliar al aparatului) şi reglarea indicaţiei manometrului 13 pentru indicaţia –40%cu ajutorul robinetului de tarare 10. înainte de începerea măsurătorilor motorul se aduce la temperatura de regim. Manometrul 13 are o scală cu gradaţii neliniare deoarece, ca urmare a pierderilor de aer, acesta indică diferenţa de presiune -p-: p = p1 – p2 unde:

p1 – este presiunea înaintea orificiului calibrat 11 iar p2 - este presiunea după acest orificiu.

Cantitatea de aer scăpată prin neetanşeităţi din cilindru se exprimă prin relaţia: V  μ A 

2  Δp ρ

unde:

A – aria orificiului 11  - coeficientul de debit al orificiului de unde:

Δp 

k

ρ  V2 V2  k  2  μ2  A 2 μ2

ρ 2A 2

Prin urmare diferenţa de presiune indicată de manometrul 13 nu este dependentă liniar de volumul de aer scăpat prin neetanşeităţi (V). E v a l u a r e a s t ă r i i t e h n i c e a grupului piston-cilindri-segmenţi-supape pe baza indicaţiilor aparatului se face în funcţie de alezajul cilindrilor şi tipul motorului, conform tabelului 7. Pentru precizarea sursei pierderilor se procedează în felul următor: în cazul în care sursa de pierderi este localizată la nivelul grupului cilindrusegmenţi, prin turnarea unei mici cantităţi de ulei rece când pistonul se află la P.M.S. şi repetarea măsurătorii se indică o valoare superioară măsurărilor anterioare; în cazul în care sursa de pierderi este localizată la nivelul suprafeţelor de etanşare a supapelor sau garniturii de chiulasă, adăugarea de ulei rece nu modifică nivelul indicaţiilor aparatului de măsură în raport cu măsurătoarea anterioară; în cazul în care există neetanşeităţi la nivelul supapelor, acul indicator oscilează, iar la comutarea legăturii prin ventilul 4 se distinge un şuierat în colectorul de admisie sau de evacuare; 48

la o uzură mare a segmenţilor, la blocarea sau ruperea acestora, introducerea aerului în cilindru prin ventilul 4 şi sonda 1 se percepe zgomotul provocat de ieşirea aerului prin cilindrul de alimentare cu ulei; prin aplicarea unei soluţii de apă cu săpun la îmbinarea dintre chiulasă şi bloc, la cilindru respectiv, şi introducând aer prin ventilul 4 şi sonda 1, în zona în care este fisurată garnitura apar bule de aer.

Tabelul 4 Poziţia aparatului La începutul compresiei La începutul compresiei La sfârşitul compresiei (p.m.s.)

Indicaţia aparatului % m.a.c. m.a.s.

Necesită reparaţii Dacă pierderile totale din cilindru sunt mai mari de: Dacă pierderile la segmenţi sau la supape (luate separat) sunt mai mari de: Dacă pierderile totale sunt mai mari de:

51-75

76-100

101-130

76-100

101130

10

18

26

30

35

6

10

16

20

20

20

30

50

45

55

3.5.1.3. Diagnosticarea pe baza măsurării depresiunii din colectorul de admisie Evaluarea stării tehnice a mecanismului motor pe baza măsurării depresiunii din colectorul de admisie este utilizată din ce în ce mai frecvent, deoarece tot mai mulţi constructori de automobile completează caracteristicile tehnice ale motoarelor cu valorile nominale şi limită ale depresiunii din colectorul de admisie. Până la cilindrul motorului, depresiunea este influenţată de starea filtrului de aer, carburator, geometria galeriei de admisie, însă mărimea depresiunii din colectorul de admisie depinde în mod hotărâtor de starea de etanşare a cilindrilor. Aparatul utilizat – vacuummetrul – se montează în poziţia prezentată în fig. 3.14. Unele motoare sunt dotate din construcţie cu orificii obturate pentru racordarea aparatelor de măsură. În cazul în care lipsesc aceste reducţii, o rezolvare destul de simplă este introducerea unei reducţii filetate în izolatorul (flanşa) dintre carburator şi galeria de admisie, care este confecţionat din teflon sau alt material plastic aşa cum se observă în fig. 3.15. După terminarea măsurătorilor se astupă orificiul cu un şurub de etanşare. Diagnosticările care pot fi realizate pe baza măsurării depresiunii din colectorul de admisie sunt: starea tehnică a mecanismului motor – gradul de etanşare al cilindrilor; jocul termic al supapelor; momentul intrării în funcţiune a avansului vacuumatic; regimul de mers în gol – încet al motorului; starea membranei avansului vacuumatic de aprindere.; D i a g n o s t i c a r e a g r a d u l u i d e e t a n ş a r e a c i l i n d r i l o r are în vedere dependenţa depresiunii din colectorul de admisie (p), de cantitatea de amestec aspirată în cilindru (Ca), de turaţia arborelui motor (n) şi poziţia clapetei de acceleraţie. Cantitatea teoretică de amestec care poate fi aspirată într-o oră este: z n Ct  Vs  60 [l/h] i 49

unde: Vs – cilindreea unitară; i =1 pentru motoarele în 2 timpi şi i =2 pentru motoarele în 4 timpi; z – numărul de cilindrii.

Fig. 3.14

În conformitate cu legea lui Bernoulli, cantitatea reală de amestec aspirat (Ca) este: Ca  α  Fd

2ΔΔ ρ

unde:  -coeficient de debit; Fd -secţiunea difuzorului;  - masa specifică.

Fig. 3.15

Printr-o serie de înlocuiri se obţine:

η n Δp  k   v   α 

2

 z  Vs   k  1800  ρ    i  Fd 

2

Rezultă că pentru aceeaşi poziţie a clapetei de acceleraţie şi o turaţie dată, depresiunea din colectorul de admisie depinde numai de gradul de etanşare a cilindrilor, luat în considerare prin coeficientul de umplere (v) – fig. 3.16.

50

Valorile depresiunii, în general, la clapetă complet deschisă sunt de 10 kPa (75 mm col.Hg), iar la clapetă complet închisă 67-80 kPa (500-600 mm.col.Hg). Acestea pot fi considerate ca valori admisibile. Diagnosticarea stării de etanşare a cilindrilor la regimurile de sarcini parţiale se poate realiza cunoscând valoarea momentului motor în funcţie de turaţie, la diferite unghiuri de deschidere a clapetei de acceleraţie. Diagramele cu aceste variaţii de moment şi de depresiune se obţin la probele de omologare a tipului respectiv de motor ca în fig. 3.17 a. Din diagrama din fig. 3.17 a se poate obţine caracteristica M- p (fig. 3.17 b) în scopul unei diagnosticări rapide. Pentru diagnosticare, pe standurile cu role de diagnosticare dinamică a automobilelor, la turaţiile date (n1, n2, n3…ni) se crează sarcina la roţile motoare care corespunde momentului motor dat şi se compară valorile depresiunii citite cu cele ale caracteristicilor cunoscute pentru motorul diagnosticat. Un indicator frecvent utilizat, în acest domeniu de diagnosticare este depresiunea maximă – pc – care permite aprecierea etanşeităţii cilindrului prin compararea mărimii măsurate cu valoarea limită:

Fig. 3.16

Δp c  p o

1 n

unde: p0 – presiunea atmosferică  raportul de compresie; n indice politropic (1,2…1,25) Pentru motoarele actuale, în funcţie de , valorile uzuale pentru depresiunea maximă sunt 7.10-2… 8,5.10-2 M.Pa (520… 640 mm col Hg). Modul de măsurare al acestei valori este următorul: după înlăturarea şurubului opritor al poziţiei limită-închisă a clapetei de acceleraţie, se accelerează motorul în gol până la turaţia maximă (deschiderea maximă a clapetei) după care se închide clapeta brusc. Depresiunea se citeşte în zona turaţiei maxime după închiderea clapetei.

51

Fig. 3.17

Măsurarea depresiunii cu scoaterea din funcţiune a unui c i l i n d r u sau a unei perechi de cilindri, se bazează pe faptul că cilindrii scoşi din funcţiune acţionează ca o frână. De regulă se lucrează cu câte doi cilindri. Astfel, la motoarele cu 4 cilindri la prima probă se suspendă cilindrii 2 şi 3 iar apoi 1 şi 4, iar la motoarele cu 6 cilindri se scot pe rând cilindrii 2,3,4,5 şi se lucrează cu 1,6, apoi se suspendă 1,3,4,6 şi rămân în funcţiune 2,5 şi în final se suspendă 1,2,5,6 şi se lucrează cu 3 şi 4. La un motor cu 4 cilindri, cei doi cilindri suspendaţi se comportă ca o sarcină (frână) pentru cilindrii rămaşi în funcţiune. Astfel se pot stabili efectele cilindrilor scoşi din funcţiune asupra celor care funcţionează. Cu cât starea cilindrilor, elasticitatea şi starea de uzură a segmenţilor, etanşeitatea supapelor este mai bună, cu atât sarcina cilindrilor care funcţionează este mai mare. Această sarcină se manifestă prin scăderea turaţiei şi a depresiunii pentru aceeaşi poziţie a clapetei de acceleraţie. Prin urmare, cu cât starea de etanşare a cilindrilor scoşi din funcţiune este mai bună, cu atât sarcina cilindrilor rămaşi în funcţiune este mai mare, iar cu atât mai mult scade turaţia şi depresiunea. Scoaterea din funcţiune a cilindrilor se face la o turaţie de cel puţin 1500 rot/min. Valorile cu care se modifică depresiunea între cilindrii care sunt scoşi pe rând din funcţiune, trebuie să fie cât mai apropiate. Cilindrul sau perechea de cilindri a căror scoatere din funcţiune nu determină o scădere notabilă a turaţiei şi a depresiunii prezintă deteriorări a gradului de etanşare. Operaţia de diagnosticare prin această metodă trebuie să dureze cât mai puţin pentru a limita spălarea peliculei de ulei de pe pereţii cilindrilor. 3.5.1.4. Diagnostic area etanşeităţii cilindrilor pe baza debitului de gaze scăpate în carter În timpul funcţionării motorului o parte din gazele de ardere scapă din camera de ardere în carterul motorului prin jocul existent între piston şi cilindru. Debitul gazelor scăpate este direct proporţional cu gradul de uzură al cilindrilor, segmenţilor şi pistoanelor, ceea ce permite ca acest semnal de diagnosticare să constituie un indicator al stării tehnice generale a cilindrilor motorului.

52

Fig.3.18

Variaţia debitului de gaze căpate în carter în funcţie de turaţia motorului La motoarele noi debitul de gaze care pătrunde în carter este de 10 – 15 l/min, iar cele cu uzuri avansate ale grupului piston – cilindru este de 90 – 130 l/min. Cunoscându-se valorile nominale ale debitului de gaze scăpate în carter se poate aprecia gradul de uzură a grupului piston – cilindru. Deoarece debitul de gaze scăpate în carter depinde şi de turaţia arborelui motor, aşa cum se observă în figura 3.18, măsurătorile se practică la turaţia maximă de mers în gol a motorului. Dacă se cunosc curbele de variaţie ale debitului de gaze în funcţie de turaţie Q = f(n), determinările comparative se pot efectua şi la alte valori ale turaţiei arborelui motor. Măsurarea debitelor se poate realiza atât cu aparate cu măsurarea instantanee a debitului cât şi cu contoare de gaze, cronometrând separat şi timpul în secunde. În figura 3.19 se prezintă schema instalaţiei cu debitmetru volumetric (contor de gaze). Contorul 1 se cuplează la orificiul de alimentare cu ulei al motorului prin conul de cauciuc 5. Înainte de contor se înterpune o unitate de filtrare 3 (de exemplu un tub cu perforaţii pe care se înfăşoară straturi de tifon). Acest element filtrant realizează în acelaşi timp cu filtrarea şi răcirea gazelor în vedera protejării contorului. Timpul de măsurare poate fi stabilit între 1 – 5 minute, ţinând seama de necesitatea evitării supraîncălzirii contorului.

Fig.3.19

Instalaţie cu debitmetru volumetric Rezultatele măsurătorilor de debit de gaze scăpate în carter se asociază şi cu alte forme de diagnosticare (presiunea la sfârşitul compresiei, pierderea de aer prin neetanşeităţi, etc.) pentru a se putea evalua cât mai realist starea tehnică generală a grupului cilindru – piston. Pentru stabilirea stării tehnice a fiecărui cilindru în parte, se măsoară la început debitul de gaze scăpate în carter având toţi cilindrii în funcţiune, după care se scoate din funcţiune, pe rând, câte un cilindru, prin întreruperea aprinderii sau decuplarea injectorului, efectuându-se măsurarea debitului de gaze fără cilindrul respectiv. Dacă la scoaterea din funcţiune a unui cilindru valoarea măsurată are o abatere mai mare decât o anumită valoare stabilită pentru tipul de motor testat, în raport cu testarea debitului de 53

gaze în situaţia în care funcţionau toţi cilindrii, înseamnă că cilindrul respectiv are un grad de etanşare foarte scăzut (segmenţi blocaţi, rupţi, ovalizarea cilindrului, etc.). La determinarea debitului de gaze scăpate în carter, se aduce motorul la temperatura de regim 85 – 95C, după care se obturează orificiile de legătură ale carterului motorului cu mediul exterior, probele efectuându-se la regimul de funcţionare în gol la turaţia maximă. Diagnosticării gradului de etanşare a cilindrilor pe baza debitului de gaze scăpate în carter i se poate asocia şi diagnosticarea pe baza p r e s i u n i i g a z e l o r d i n c a r t e r . Dacă se cunosc valorile nominale ale presiunii (pentru motorul nou) se poate aprecia gradul de uzură a grupului piston – cilindru. În general, când presiunea în carter ajunge la 80 – 160 mmHg, grupul piston – cilindru este considerat la un nivel mare de uzură, necesitând intervenţii de mentenanţă. Şi în cazul măsurării presiunii gazelor din carterul motorului este necesară ermetizarea carterului prin obturarea orificiilor de ventilaţie şi cel al jojei de ulei, utilizându-se manometre cu domenii de măsurare corespunzătoare.

3.6. Diagnosticarea prin metoda vibroacustică Zone specifice de ascultare

Fig. 3.20

Diagnosticarea după zgomot Diagnosticarea mecanismului motor pe baza zgomotelor emise în timpul funcţionării este o metodă empirică a cărei valoare informativă este relativă, depinzând în mare măsură de experienţa operatorului. Pentru ascultare se utilizează stetoscoape simple sau electronice. Înainte de ascultare motorul se aduce la temperatura de regim, zonele caracteristice de testare fiind prezentate în figura 3.20. Conform figurii 3.20, zonele specifice de ascultare sunt: zona 1 – grupul piston – cilindru – segmenţi, zona 2 – segmenţii şi canalele lor din piston, zona 3 – bolţul, bucşa bielei, umerii pistonului, zona 4 – arbore motor, lagăr de bielă, zona 5 – arbore motor, lagăre paliere.

54

Corespunzător acestor zone, condiţiile încercării şi defecţiunile specifice sunt prezentate în tabelul 5. Tabelul 5

Poziţia Obiectul în ascultării figura 3.20 1 Grupul piston – cilindru

2

3

Zona ascultării

Condiţiile de încercare

Turaţie foarte coborâtă cu treceri repetate spre turaţii medii. Se poate întrerupe temporar funcţionarea cilindrului ascultat Segmenţii Partea laterală a La turaţii medii şi canalele blocului la lor din nivelul punctului piston mort exterior

Bolţul, bucşa bielei, umerii pistonului

Partea laterală a blocului, opusă distribuţiei, pe întreaga înălţime a cilindrului

Partea laterală a blocului motor, al nivelul punctului mor interior

Turaţii mici şi accelerări până la turaţii medii

Caracteristicile Defecţiunea zgomotului posibilă

Zgomot înfundat care poate fi discontinuu. La creşterea turaţiei bătăile se amplifică

Joc exagert între piston şi cilindru; îndoirea bielei; deformarea bucşei sau a bolţului

Zgomot înalt, de intensitate mică, asemănător cu lovirea a doi segmenţi între ei Sunete înalte puternice, asemănătoare unor lovituri rapide de ciocan pe o nicovală. Acelaşi zgomot, dar dublu

Joc mare al segmenţilor în canale; segmenţi rupţi

Joc al bolţului în bucşa bielei; ungere defectuoasă; avans prea mare la aprindere. Ca mai sus, dar şi joc mare între bolţ şi piston

Zgomotele receptate, cu un caracter distinct, apar în situaţia în care, ca urmare a uzurilor excesive, jocul între piston şi cilindru este de 0,3 – 0,4 mm, la lagărele paliere ale arborelui jocul între fus şi cuzinet este de 0,1 – 0,2 mm, iar la fusurile manetoane jocul ajunge la 0,1 mm. Detectarea zgomotelor la aceste cupluri de piese este un semnal de preavarie şi indică necesitatea opririi motorului şi demontarea în vederea înlocuirii elementelor compromise (set motor, arbore, etc.). În prezent această operaţiune de diagnosticare pe baza zgomotului poate fi întreprinsă cu aparate adecvate, care elimină subiectivismul interpretărilor. Aparatele se bazează pe analiza frecvenţei şi amplitudinii zgomotului. Aceste aparate sunt cunoscute sub denumirea de strobatoare, aprecierea semnalului sonor efectuându-se pe baza 55

amplitudinii, sau spectrometre sonore care oferă date privind frecvenţa şi amplitudinea semnalelor acustice. Diagnosticarea pe baza vibraţiilor Conjunctura favorabilă a extinderii utilizării electronicii în construcţia motoarelor, prin incorporarea senzorilor specifici fiecărui sistem, a readus în atenţie problematica vibraţiilor generate de mecanismele şi sistemele motorului ca surse de semnale a parametrilor de stare şi în consecinţă de diagnosticare a mecanismelor şi sistemelor respective. G e n e r a r e a v i b r a ţ i i l o r c i l i n d r i l o r . În timpul funcţionării motorului sau la rotirea din exterior a arborelui motor, apare fenomenul de „basculare” sau de mişcare „în travers” a pistonului (perpendicular pe axa cilindrului) în spaţiul existent în limita jocului dintre piston şi cămaşa cilindrului. Această mişcare de travers a pistonului dintr-un perete într-altul al cilindrului, ca urmare a impulsului de ciocnire, generează v i b r a ţ i i a l e p e r e t e l u i c i l i n d r u l u i în limite de frecvenţe cuprinse între 1,6 – 4 kHz. Ciocnirea cu cea mai mare intensitate, în mişcarea de travers a pistonului, are loc în apropierea p.m.s ca efect al acţiunii componentei normale (N) a forţelor din mecanismul motor, aşa cum se poate vedea în figura 3.21.

Fig. 3.21

N  P  tgβ  Pf – unde Pf este foţa de frecare între segmenţi şi canalele din piston P=Pg  Pm – unde Pg este forţa gazelor, Pm – forţe masice Pf  p1  p 2  p 3      p i   S r  μ p1, p2, ...pi -presiunile gazelor în canalele segmenţilor 1, 2, ..., i Sr – suprafaţa radială a segmenţilor  – coeficient de frecare La rotirea arborelui motor, forţele de inerţie din mecanismul motor îşi schimbă semnul de câteva ori pe ciclu, iar segmenţii se deplasează de la un perete la altul al canalelor de segmenţi. Prin urmărirea formării impulsului de ciocnire se determină vibraţia peretelui cilindrului şi al blocului. 56

Impulsul forţei normale la ciocnirea pistonului de peretele cilindrului se poate scrie sub forma: t  Δt

 P  dt  m  V  1  k 

R

N

t

unde s-au făcut următoarele notaţii: m – masa pistonului şi a bielei aferentă pistonului mVN – cantitatea de mişcare a ciocnirii

k

VN – coeficient Vr

Vr – viteza pistonului după ciocnire. În relaţie nu s-a ţinut seama de forţele de frecare între segmenţi şi canalele din piston. Mişcarea de travers a pistonului are loc în intervalul 12 – 20 unghi de rotaţie a arborelui motor (de la P.M.S. până la momentul ciocnirii) . Viteza de creştere a forţei N în timp rezultă din: dN   N  ct. dt

Ecuaţia diferenţială a mişcării de travers a pistonului este:  d2 S S m  2  m  N t dt 

unde:

S – jocul dintre piston şi cilindru t – timpul mişcării de travers 

Integrând relaţia (3) in condiţiile t=0, S=0, S =0, se obţine: 

N t 2 mS  2 

de unde 

N t 3 S 6 m 

Ştiind că S 

dv d 2 S dv şi  dt dt dt 2

Pentru v0 = 0 (în P.M.S.) se obţine: 

N t 2 VN  2 m Integrând în continuare:

57



t

N t S   vdt  6 m t0

se obţine timpul mişcării de travers în cadrul jocului S:

t3

6 S m 

N Admiţând că tg = sin =b sin (b – raportul dintre raza manetonului şi lungimea bielei), rezultă: N  P  λ b  sin de unde prin diferenţiere: dN  ω  P  λ b  cos dt

La mişcarea de travers a pistonului (în P.M.S.), la  = 12 – 20 cos = 0,98 şi înlocuind valoarea lui N, rezultă: t  2,15  3

6 S m S m  8,3  3 ω  P  λ b  cos n  λb  P

Viteza pistonului în mişcarea de travers VN, ţinând seama de valoarea lui t, rezultă: Vn  0,76  3

0,98  S 2  ω  P  λ b m

sau S2  n  P  λb VN  0,36  m 3

Impulsul de ciocnire R, prin introducerea valorii VN fără să se ţină seama de rezultanta forţelor de frecare dintre segmenţi şi canalele lor din piston, devine:

R  3,6  1  k   3 S 2  n  m 2  P  λ b Pentru un motor dat şi un regim de funcţionare stabilit, impulsul ciocnirii R este:

R  k  S 2/3 unde k este o constantă caracteristică unui anumit tip de motor şi regim de funcţionare. Din ultima relaţie se observă că la un regim de funcţionare dat al motorului şi diferite stadii de uzură ale grupului piston – cilindru, intensitatea ciocnirii şi desigur viteza de ciocnire a pistonului în mişcarea de travers sunt dependente de jocul S între piston şi cilindru. Ştiind că centrul de masă al pistonului şi rezultanta transversală a forţelor de frecare a segmenţilor sunt situate deasupra axei bolţului de piston, rezultă că mişcarea 58

de travers este o mişcare de rotaţie în jurul bolţului. În această situaţie, sub acţiunea forţei N, mişcarea de travers a pistonului este generată în două faze, existnd două ciocniri: în faza I pistonul loveşte peretele cilindrului cu partea de jos a mantalei, în faza a-II-a pistonul se roteşte în raport cu reazemul momentan format prin contactul mantalei cu cămaşa cilindrului, generând a doua ciocnire, cu partea superioară a zonei segmenţilor. Aşa cum o demonstrează analiza vibraţiilor, faza a-II-a a mişcării de travers, care are loc după P.M.S. în timpul detentei, are o energie mai mare în raport cu prima fază. Energia vibraţiilor rezultate ca efect al ciocnirilor arătate mai sus, este direct proporţională cu energia cinetică n momentul ciocnirii. Această energie se poate determina pentru întregul motor cu relaţia:

n E ω   z  m    VN2   0 J pe ciclu unde: J – este numărul de ciocniri pe ciclu z – numărul de cilindri, – unghiul în raport cu p.m.s. când au loc ciocnirile Înlocuind expresia vitezei VN şi grupând termenii, rezultă că energia vibraţiilor E() pentru un cilindru este: E ω   2,8  n  m  3

S 4  n2  P2  λ b m2

Pentru un motor dat şi un regim staţionar dat, energia este: E ω   B  S 4/3

Din relaţia anterioară se poate deduce faptul că odată cu mărirea jocului S, creşte energia vibraţiilor date de fenomenul de ciocnire a pistoanelor cu pereţii cilindrilor, prin modificarea în timp a parametrilor impulsului de ciocnire. Prin urmare, ordonând parametrii informaţionali după timp şi frecvenţă şi măsurând energia lor, amplitudinile maxime şi fazarea lor în funcţie de unghiul de rotaţie al arborelui motor, se poate aprecia mărimea jocului între piston şi peretele cilindrului, la diferiţi parametri structurali, putându-se determina starea tehnică a grupului piston – cilindru. Prin plasarea convenabilă a senzorilor sau prin incorporarea acestora în peretele blocului motor din fabricaţie, se pot prelua şi prelucra semnalele vibroacustice în microprocesorul de la bord, iar depăşirea valorilor admisibile stabilite la fiecare tip de motor să fie stocate în memorie şi semnalate la bord sau la computerul exterior de diagnosticare. În figura 3.22 se prezintă modul de amplasare a senzorilor pentru preluarea semnalelor de vibraţii de la grupul piston – cilindru – zona I şi de la lagărele manetoane şi paliere ale arborelui motor – zonele II şi III. Locul de amplasare se determină experimental, în faza de pototip a motorului, în funcţie de câmpul de maxim al semnalelor. Oscilograma semnalelor de vibraţii se poate suprapune peste curba de variaţie a presiunii amestecului din cilindru şi pe marcajul de p.m.s. sau baza de timp ca în figura 3.23. 59

Fig. 3.22

Curba 1 reprezintă aspectul semnalului de vibraţii la un motor cu patru cilindri la un joc între piston şi cilindru de 0,19  0,20 mm. În figura 3.24 se poate observa că o creştere a jocului la 0,6 mm provoacă mărirea amplitudinii vibraţiei pereţilor cilindrilor. În concluzie, metoda prezentată poate servi ca bază pentru diagnosticare a stării tehnice a mecanismului motor prin sistemele electronice de la bordul autovehiculelor, a stării tehnice a autovehiculelor.

Fig. 3.23

Fig. 3.24

60

3.7. REZUMAT Parametrii energetici, economici şi ecologici ai motoarelor de autovehicule sunt dependenţi de starea tehnică generală a acestora aflată într-o continuă modificare în procesul de exploatare. P a r a m e t r i i d e d i a g n o s t i c a r e g e n e r a l ă trebuie să fie nişte mărimi de a căror valoare să depindă starea tehnică a mai multor componente ale motorului. Parametrii de diagnosticare generală utilizaţi sunt:  puterea efectivă a motorului;  consumul de combustibil;  nivelul de zgomot;  gradul de poluare (se tratează în cadrul capitolelor referitoare la instalaţiile de alimentare). Coeficientul de informativitate Kinf:

X max  X min  0,5. X max Determinarea puterii efective a motorului pe standurile de încercări dinamice a automobilelor, facilitează în mod obiectiv introducerea unor aproximări deoarece: K inf 

Pe  c f c e η tr Pen Diagnosticarea prin suspendarea funcţionării cilindrilor se bazează pe punerea în evidenţă a rezistenţei interne create de unul sau mai mulţi cilindri la scoaterea din funcţiune a unui cilindru (sau mai mulţi cilindri) prin întreruperea aprinderii sau alimentării cilindrului respectiv. Uzura normală a mecanismului motor, dereglările care se produc la instalaţia de alimentare cu combustibil şi echipamentul electric de aprindere provoacă creşterea consumului de combustibil raportat la unitatea de parcurs. Determinarea consumului se realizează cu ajutorul debitmetrelor. Prin urmare, măsurarea intensităţii şi analiza frecvenţelor zgomotelor produse de motor, oferă un mijloc de diagnosticare generală sau pe elemente a motorului, la regimurile caractersitice de funcţionare ale motorului dinainte stabilite. În situaţia accelerării bruşte a motorului, în gol, în cilindri intră o cantitate de combustibil corespunzătoare puterii maxime. Cu cât puterea efectivă pe care o poate dezvolta motorul este mai mare, cu atât creşte mai rapid şi turaţia arborelui motor, adică acceleraţia unghiulară este mai mare. Măsurarea acceleraţiei unghiulare şi a turaţiei motorului se realizează prin montarea pe carcasa volantului a unui traductor inductiv sau utilizarea traductoarelor de turaţie existente, care generează impulsuri a căror frecvenţă este direct proporţională cu turaţia arborelui. Măsurătorile se realizează la regimul termic normal (85 – 95C ). Parametrii de stare care definesc modificările stării tehnice generale ale mecanismului motor sunt:  gradul de etanşare al cilindrilor;  abaterea de la forma geometrică a pieselor de natură să determine depăşirea jocurilor admisibile în articulaţii. Parametrii de diagnosticare pentru testarea gradului de etanşare: 61

1. presiunea la sfârşitul compresiei; 2. pierderea de aer prin neetanşeităţile grupului piston-cilindru-segmenţi; 3. depresiunea din colectorul de admisie; 4. debitul de gaze scăpate în carter; 5. consumul de ulei prin ardere. Parametrii de diagnosticare legaţi de mărimea jocurilor în articulaţii şi între piesele în mişcare relativă sunt:  zgomotele anormale;  nivelul vibraţiilor.  Măsurarea presiunii la sfârşitul compresiei, ca modalitate de apreciere a gradului de etanşare a cilindrului este un procedeu utilizat frecvent, mai ales că, în general, documentaţia tehnică a motoarelor de automobile dată de firmele constructoare indică valorile admisibile şi limită ale acestei mărimi. Această metodă poate da rezultate decisive dacă este asociată şi cu alte diagnosticări cum ar fi consumul de ulei prin ardere, pierderea de aer prin neetanşeităţi etc., având în vedere că este caracterizată de un coeficient de informare sub 0,5. Aparatul utilizat se numeşte compresometru sau compresograf. Diagnosticarea mecanismului motor pe baza pierderilor de aer prin neetanşeităţi înlesneşte determinarea la fiecare cilindru a unor niveluri de uzură normală sau accidentală precum şi eventualele neetanşeităţi ale supapelor. Prin urmare, parametrii de stare tehnică care se pot evalua prin această metodă sunt:  uzura cilindrilor;  pierderea elasticităţii sau ruperea segmenţilor;  deteriorarea etanşeităţii supapelor şi a garniturii de chiulasă. Aparatul utilizat se numeşte pneumometru. Evaluarea stării tehnice a mecanismului motor pe baza măsurării depresiunii din colectorul de admisie este utilizată din ce în ce mai frecvent, deoarece tot mai mulţi constructori de automobile completează caracteristicile tehnice ale motoarelor cu valorile nominale şi limită ale depresiunii din colectorul de admisie. În timpul funcţionării motorului o parte din gazele de ardere scapă din camera de ardere în carterul motorului prin jocul existent între piston şi cilindru. Debitul gazelor scăpate este direct proporţional cu gradul de uzură al cilindrilor, segmenţilor şi pistoanelor, ceea ce permite ca acest semnal de diagnosticare să constituie un indicator al stării tehnice generale a cilindrilor motorului. Se utilizează debitmetre (contor de gaze naturale). Diagnosticarea mecanismului motor pe baza zgomotelor emise în timpul funcţionării este o metodă empirică a cărei valoare informativă este relativă, depinzând în mare măsură de experienţa operatorului. Pentru ascultare se utilizează stetoscoape simple sau electronice. Înainte de ascultare motorul se aduce la temperatura de regim.

3.8. Evaluare 1. Care sunt parametrii de diagnosticare generală a motorului? 2. Care este valoarea coeficientului de informativitate la măsurarea compresiei? 3. Cum se întrerupe funcţionarea unui cilindru la un m.a.s.? 62

4. Care sunt parametrii de stare tehnică care se pot evalua cu ajutorul pneumometrului? 5. Cum se numeşte aparatul utilizat la determinarea debitului de gaze scăpate în carter?

63

4. Diagnosticaera mecanismului de distribuţie Cuprins 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7.

Introducere Competenţe Aspecte constructive ale mecanismelor de distribuţie Schimbarea stării tehnice Diagnosticarea mecanismului de distribuţie Rezumat Evaluare

4.1. Introducere Există mai multe soluţii constructive ale mecanismului de distribuţie, fiecare cu particularităţile ei (antrenare cu lanţ sau curea dinţată, arborele de distribuţie plasat în bloc sau în capul chiulasei...). În funcţie de aceste soluţii constructive există şi moduri diferite de schimbare a stării tehnice. Parametrii de stare şi cei de diagnosticare precum şi metodele de diagnosticare sunt relevate în final.

4.2. Competenţe După parcurgerea acestei unităţi de învăţare studenţii vor fi capabili să descrie construcţia şi funcţionarea mecanismului de distribuţie, simptomatologia defecţiunilor, diagnosticarea generală după zgomot şi analiza vibroacustică, determinarea fazelor de distribuţie şi să verifice etanşeitatea supapelor. Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 2 ore.

4.3. Aspecte construcitve ale mecanismelor de distribuţie De mai mulţi ani, mecanismul de distribuţie cu supape cu taler reprezintă soluţia adoptată de toţi constructorii de motoare pentru autovehicule. Evoluţia arhitecturii acestui mecanism a fost dictată de cerinţele impuse motoatrelor cu combustie internă în vederea îmbunătăţirii parametrilor ce caracterizează puterea, consumul şi emisiile poluante. Solicitările termice şi dinamice deosebite ale diferitelor elemente componente ale mecanismului de distribuţie, au ca efect modificări de stare tehnică manifestate în principal prin pierderea etanşeităţii în zona de contact dintre supape şi scaune, creşterea jocurilor şi modificarea diagramei de distribuţie.

64

Fig. 4.1.

Secţiune prin chiulasa unui motor cu supape înclinate şi camere emisferice: 1 – supapă, 2 – inel de etanşare, 3 – platoul inferior al arcului, 4 – ghidul supapei, 5 – chiulasă, 6 – biela, 7 – bolţ, 8 – piston, 9 – căamsa cilindrului, 10 – scaunul supapei, 11 – arcul supapei, 12 – platoul superior, 13 – semiconuri de fixare Etanşarea se realizează pe o suprafaţă tronconică cu inclinare de 45o (mai puţin frecvent 30o) cu o lăţime care depinde de diametrul talerului. În mod normal sunt două supape pentru fiecare cilidru (fig.4.1.); iar la motoare cu performanţe deosebite şi cele pentru competiţii s-a ajuns la construcţii cu până la cinci supape pe cilindru. Supapele au dimensiuni diferite, cele de admisie fiind mai mari în diametru. În timpul admisiei diferenţa de presiune din interiorul cilindrului şi cea atmosferică este reletiv mică, iar rezistenţele gazodinamice mari, din această cauză realizarea unor coeficienţi de umplere convenabili, necesită secţiuni de trecere mari. Aceasta explică de ce este necesar să se adopte supape de admisie cu dimensiuni mai mari în comparaţie cu cele de evacuare. Folosind mai multe supape pe cilindru pentru a obţine o secţiune de trecere majorată (randament volumetric superior), supapele sunt mai uşoare putânduse obţine turaţii mari de lucru fără modificări importante ale diagramei de distribuţie şi cu solicitări mecanice şi termice micşorate.

Fig. 4.2.

Temperaturile de funcţionare ale principalelor organe ale motorului răcit cu apă. Se observă diferenţa mare de temperatură dintre cele două supape şi dintre capul pistonului şi cămaşa cilindrului.

65

Fig. 4.3. Diferenţa de încărcare termică a supapelor, (fig.4.2) impune folosirea de materiale diferite pentru supapele de evacuare şi admisie şi pentru scaunele de supapă. Pentru supapele de admisie se utilizează în general aliaje de crom-siliciu sau nichelcrom-siliciu, cu caracteristici mecanice deosebite şi rezistenţă la uzură ridicată. Supapele de evacuare se realizează din aliaje crom-nichel-vanadiu sau crom-nichelmagneziu, cu structura austenitică. În motoarele ale căror supape sunt solicitate termic intens, materialele pentru supape sunt aliaje crom-nichel refractare la origine folosite în turbinele motoarelor aeronautice. Supapele speciale, cu încărcare termică deosebită, au tija şi talerul răcite cu sodiu (sau mai rar un amestec de azotat de potasiu şi litiu). Faptul că sodiul se topeşte la temperatura de 98oC şi este continuu agitat în interiorul supapelor permite transferul de la părţile calde către cele mai reci. Motoarele moderne folosesc supape bimetalice, la care tija are material diferit de cel al talerului, iar în zonele de contact cu scaunele sau culbutorii se plachează un strat din materiale foarte dure. Indiferent de tipul mecanismului de distribuţie, deplasarea supapelor este guvernată de came ce trebuie să asigure împreună cu mecanismele de comandă ridicările necesare conforme cu o anumită lege prestabilită (diagrama de distribuţie). Fazele de distribuţie proiectate (fig.4.3) nu pot fi menţinute constante deoarece comportarea mecanismului depinde foarte mult de jocurile existente, uzura camelor şi

Fig. 4.4.

66

1 – tijă împingătoare, 2 – supapă admisie, 3, 5 – elemente de reglaj, 4 – supapă evacuare, 6 – elemente de fixare ax culbutori, 7 – culbutor, 8 – ax culbutori, 9 – ax cu came, 10 – tachet, 11 – arc pentru fixare axială a culbutorilor turaţie. Soluţiile constructive găsite pentru a putea asigura umplerea cu încărcătură proaspăta în condiţii de turaţie ce variază într-un larg diapazon, sunt desebite. Micşorarea maselor în translaţie şi a elasticitătii mecanismelor a impus realizarea de constructii cu arbori cu came cât mai aproape de supape, existând astfel o mare varietate de soluţii. Astfel de la mecanismul clasic cu arbore cu came montat în blocul motor, tacheţi, tije împingătoare, culbutori şi supape (fig. 4.4), s-a trecut la construcţii cu arbori cu came montaţi direct în chiulasă (fig. 4.5).

Fig. 4.5.

Comanda supapelor cu arbori montaţi în chiulasă se poate face prin intermediul culbutorilor (fig.4.5), a tacheţilor şi tijelor împingătoare (fig.4.6), sau direct. Motoarele cu performanţe ridicate folosesc pentru comanda supapelor de admisie şi evacuare arbori cu came separaţi, iar numărul de supape variază de la două la cinci supape pe cilindru. O soluţie constructivă simplă, cu un singur arbore cu came şi patru supape pe cilindru este prezentată în figura 4.7. Arborii cu came sunt legaţi cinematic de arborele cotit prin elemente ce transmit sincron mişcarea de rotaţie. În funcţie de soluţia constructivă şi de performanţele dorite aceste elemente pot fi roţi dinţate, lanţuri cu bolţuri şi role pe un rând sau pe mai multe, lanţuri cu eclise dinţate pe mai multe rânduri sau curele dinţate. Soluţie constructivă a firmei Honda 1 – supape de evacuare, 2 – supape de admisie

Fig. 4.6.

67

Performanţele deosebite ale curelelor dinţate (rezistenţă la rupere şi la uzură mare, greutate şi elasticitate mică) au făcut ca în construcţia motoarelor de turaţie ridicată pentru automobile să fie soluţia de preferat. În figurile 4.8 şi 4.9 sunt prezentate o serie de soluţii constructive ale modului

cum se poate rezolva antrenarea arborelui cu came prin intermediul lanţului sau a curelei dinţate.

Fig.

Fig. 4.8. a) lanţ simplu cu întinzător hidraulic şi contrapatină, b) lanţ dinţat (Morse) soluţie British Leyland, c) lanţ dublu soluţie British Leyland 1 – roata dinţată a axului cu came, 2 – roată dinţată intermediară, 3 – roata dinţată a arborelui motor, 4 – întinzător hidraulic, 5 – contrapatină.

68

Fig.4.8.

Fig. 4.9.

Fig. 4.9. Soluţie constructivă cu ax cu came în chiulasă şi arbore al ruptor-distribuitorului şi pompei de benzină separat şi antrenare cu curea dinţată (Ford)

4.4. Schimbarea stării tehnice Parametrii de stare tehnică ai mecanismului de distribuţie care pot determina modificările funcţionale ale acestuia sunt forma şi dimensiunile camelor, jocurile din lanţul cinematic de comandă, jocul dintre ghid şi supapă, starea de etanşeitate a supapei pe scaun. Fazele de distribuţie sunt influenţate în special de uzuri, ce pot apare la nivelul cuplelor de frecare camă-tachet, lagăre-fusuri ax cu came, tacheţi-tijeculbutori, culbutori-supape, lagăre-ax culbutori. Uzura şi elasticitatea componentelor ce realizează transmiterea mişcării de la arborele cotit la cel cu came joacă un rol important în realizarea corectă a fazelor de distribuţie. În acest caz uzurile apar, în mecanismele cu lanţ, la nivelul cuplelor de frecare rolă-bolţ-eclisă lanţ, role-roţi dinţate, lanţ-intinzător-patine; la transmisiile cu roţi dinţate uzurile sunt la nivelul angranjelor; iar la transmisiile prin curele dinţate starea tehnică este determinată de caracterisicile curelei (uzură, elasticitate). Deasemenea importanţă deosebită în comportarea mecanismului de distribuţie şi implicit asupra fazelor de distribuţie o au arcurile de supapă. Menţinerea permanetă a contactului dintre came şi elementele de comandă ale supapei, este determinată stabilitatea caracteristicii arcurilor. Micşorarea raportului deplasare-forţă sau ruperea arcurilor provoacă modificări importante ale acceleraţiilor şi vitezelor pieselor în mişcare de translaţie, provocând uzura prematură a zonei talerscaun, îndiori sau ruperi de supape. 69

Datorită frecărilor, în mecanismul de distribuţie apar uzuri care modifică profilul camelor, suprafeţele de frecare, starea de etanşeitate, provocând o funcţionare zgomotoasă cu parametri energetici diminuaţi. Creşerea jocurilor cu numai 10%, duce la dublarea vitezei de aşezare a supapei pe sediu şi o creştere a intensităţii zgomotului cu 1 ... 1,5 dB.

Fig. 4.10. a) Dispozitv de compensare cu şurub şi contrapiuliţă: j – jocul din mecanism, 2 – contrapiuliţă, 3 – şurub de reglaj, 4 – tijă împingătoare, b) dispozitiv de compensare cu pastilă amovibilă Încărcarea termică neuniformă a talerului de supapă şi a scaunului acesteia reprezintă, prin neuniformitatea dilataţiilor, principala cauză a pierderii etanşeităţii. Alături de acest parametru, etanşeitatea este influenţată de uzura, arderea, calaminarea sau deformarea perechii de piese supapă-scaun. Mecaniusmul de distribuţie fiind unul din cele mai solicitate mecanisme din componenţa motarelor termice şi de care depind parametrii putere, turaţie, consum este întotdeauna prevăzut cu elemente compensatoare ale uzurii, care permit intervenţii tehnice simple în vederea restabilirii parametrilor iniţiali. În figurile 4.8 şi 4.9 se pot observa dispozitive compensatoare ale uzurii elementelor de transmitere a miscării de rotaţie de la arborele cotit la arborele cu came (întinzătoare de lanţ şi curele dinţate acţionate hidraulic sau mecanic), iar în figura 4.10 elementele compensatoare ale uzurii mecanismului de comandă al supapelor. Modificarea stării tehnice a mecanismului de distribuţie se manifestă printr-o simptomatologie specifică prezentată sintetic în tabelul 6.

Tabelul 6 Nr. crt. 1

Simptom Zgomot puternic în regiunea supapelor

2

Bătăi periodice la turaţii coborâte

3

Motorul consumă ulei şi evacuează fum albăstrui

4

Motorul nu trage şi nu funcţionează uniform, cu rateuri în eşapament sau admisie

5

Bătăi la supape care nu dispar prin reglarea jocului

6

Zgomot uniform şi continuu accentuat la modificarea turaţiei

Cauze posibile 1.1 Joc mare între supapă şi culbutor 1.2 Arc de supapă slăbit 2.1 Arc de supapă rupt 2.2 Tijă împingătoare ruptă sau sărită 3.1 Ghiduri de supapă uzate 4.1 Vezi pct. 2.1 şi 2.2 4.2 Supape neetanşe 4.3 Supape blocate 4.4 Joc prea mic sau inexistent între supape şi culbutori 5.1 Uzura culbutorilor 5.2 Uzura ghidurilor de supapă 6.1 Uzura pinioanelor distribuţiei 6.2 Uzura lanţului distribuţiei sau a întinzătoru-lui şi contra patinei 6.3 Uzura lagărelor axului cu came

70

Tabelul prezintă totodată pe coloana trei cele mai frecvente defecte ale mecanismului de distribuţie.

4.5. Diagnosticarea mecanismului de distribuţie Parametrii de diagnosticare ce pun în evidenţă modificarea parametrilor de stare tehnică sunt jocul din mecanismul de comandă al supapei, zgomotele, fazele de distribuţie şi etanşeitatea sistemului.

Fig. 4.11. Verificarea cea mai simplă a valorilor nominale ale jocurilor constă în utilizarea calibrelor de măsură. În cazul uzurii culbutorilor, reglajul distribuţiei cu ajutorul calibrelor (lere) nu duce la rezultate satisfăcătoare deoarece, ca urmare a concavizării extremităţii culbutorului sau a tijei supapei, jocul real este mai mare decât cel măsurat (fig.4.11) şi reglat (fig.4.12) şi zgomotele persistă în continuare. În astfel de situaţii se va reface profilul iniţial al culbutorilor si a extremităţii tijei supapelor.

Fig. 4.12.

1 – joc măsurat, 2 - joc real

A n a l i z a z g o m o t e l o r emise în lanţul cinematic al mecanismului de distribuţie se bazează pe faptul că energia de impact a supapei pe sediu variază atunci când se modifică jocul şi condiţiile de aşezare. Ascultarea cu stetoscopul constituie o metodă subiectivă, dar foarte simplă de diagnosticare. Aparatura de înregistrare şi prelucrare a zgomotelor permite o diagnosticare cu precizie ridicată în cadrul aceleiaşi familii de motoare. Înregistrarea zgomotelor sub forma unor vibrograme prezintă avantajele unei analize detaliate a aşezării pe sediu. În figura 4.13 se pot vedea vibrograme înregistrate la închiderea supapei în diferite situaţii. Se poate obseva în 71

fig.4.13 a. amplitudinea şi durata amortizării în situaţia unui joc mărit de aproximativ 0,5mm, în fig.4.13 b. pentru jocul normal de 0,15mm, iar în 4.13 c. o situaţie în care jocul a fost reglat la o valoare mai mică decât normală. Zgomotul produs de o aşezare incorectă pe scaun datorită deformării sau a jocului mărit dintre tijă şi ghidul supapei este de durată mai mare datorită oscilaţiilor laterale. Contactul cu sediul nefiind uniform, la prima fază de impact nu participă întreaga masă a supapei, vibrograful înregistrând un semnal mai slab, după care se produce aşezarea completă, care datorită deformaţiei este mai lung cu până la 20% (fig.4.14 a). Dacă arcul are o caracteristică modificată vibrogama (fig.4.14 b.) va prezenta un impuls de recul datorită neaşezării ferme a supapei pe scaun, recul cu amplitudine apropiată de valoarea semnalului principal.

a.

a

Fig. 4.13. b b.

c

Diagnosticarea prin metoda înregistrării şi prelucrării semnalelor acustice este o metodă rapidă şi eficientă în cazul analizei motarelor de acelaşi tip, ea având dezavantajul necesităţii creerii de echipamente specializate, cu costuri relativ ridicate, pentru fiecare model de motor. Ascultarea cu stetoscopul, deşi subiectivă, deoarece depinde de experienţa celui care efectuează diagnosticarea, rămâne metoda cea mai economică şi rapidă. În tabelul 10 este prezentată o schemă de ascultare a zgomotelor produse de mecanismul de distribuţie. Aparatura de diagnosticare este comună cu cea pentru diagnosticarea zgomotelor produse de mecanismul motor.

72

. Fig. 4.14.

Nr.

Obiectul crt. ascultării Arbore cu came-lagăre

Came-tacheţi

Tacheţi-ghid

Tija supapeighid

Supapăculbutor

Supapăcapul pistonului Roţile dinţate ale distribuţiei

Tabelul 7 Defecţiunea

Zona ascultării

Condiţii de încercare

Caracteristicile zgomotului

În regiunea axului cu came

La turaţii mici şi mijlocii

La turaţii mici şi mijlocii

Sunet de frcvenţă medie, slab sau puternic, destul de distinct Idem, dar auzibil la primul lagăr Zgomot slab, de nivel înalt, distinct şi răsunător

La turaţii mici şi mijlocii

Sunet slab înfundat, de nivel mediu

Joc mare între tachet şi ghid

La reducerea bruscă a turaţiei

Sunet slab înfundat, de nivel mediu

Uzura tijei supapei şi a ghidului

La turaţii mici

Sunet slab metalic, de nivel mediu

Joc mare între supapă şi culbutor

La turaţii mijlocii

Zgomot puternic, de nivel mediu

Supapă care coboară prea mult în cilindru, arc de supapă rupt

La turaţii mici şi mijlocii

Zgomot asemănător unui huruit care pare a se deplasa în diferite părţi ale carterului distribuţiei

Roţi dinţate excentrice, joc în elementele lanţului, dinţi uzaţi

În lungul axului cu came (bloc de cilindrii sau carter) În zona axului cu came şi de dispunere a tacheţilor În zona de dispunere a supapelor în chiulasă În ambele părţi laterale ale motorului în zona culbutorilor În partea superioară a blocului de cilindrii În ambele părţi ale carterului distribuţiei

Uzura axului cu came Joc axial mare Arc de supapă defect, griparea tachetului în ghid

V e r i f i c a r e a f a z e l o r d i s t r i b u ţ i e i . Importanţa respectării fazelor de disrtibuţie a fost subliniată în paragrafele anterioare. De remarcat rămâne faptul că mici modificări, datorită jocurilor din mecanismul de comandă, ale cursei supapei (fig. 4.3) produc, la începutul şi sfârşitul acesteia, mari decalaje unghiulare. Metoda de diagnosticare constă în măsurarea ridicării supapelor în funcţie de unghiul de rotaţie al arborelui cotit, raportat la punctul mort superior al pistonului cilindrului respectiv. Practic este necesar să se realizeze măsurarea sincronă a mărimilor citite de un traductor de unghi montat pe arborele cotit şi de un trductor de cursă pentru supapa analizată. Semnalul de sincronizare cel mai simplu de citit poate momentul scântei pentru cilindrul 73

respectiv, cu condiţia ca avansul la aprindere să fie şi el măsurat continuu, deoarece depinde de turaţie şi sarcină. Static posibilităţile de măsurare sunt relativ simple, operaţiile necesare fiind următoarele: a-se montează pe fulia arborelui cotit un disc gradat care faţă de un reper fix permite identificarea punctului mort superior pentru cilindrul numărul unu; b-se demontează capacul culbutorilor şi bujiile sau injectoarele, se montează rigid un ceas comparator cu precizie de 0,01mm astfel încât tija de măsură să fie în contact cu talerul arcului montat pe supapa de diagnosticat; c-se roteşte motorul încet şi se noteză în principal momentul de începere a ridicării, momentul aşezării pe sediu şi cursa maximă a supapei. Datele obţinute din măsurători se compară cu cele indicate de constructor. Dinamic, măsurătoarea se poate realiza cu ajutorul stroboscopului cu condiţia ca aparatul să permită defazaje ale impulsului luminos de minim 360o RAC în raport cu semnalul de sincronizare care aşa cum s-a arătat este momentul scânteii pentru cilindrul de diagnosticat. Se îndreaptă fascicolul luminos către supapa de verificat, modificânduse momentul de aprindere al lămpii stroboscopice până când supapa diagnosticată pare statică şi în poziţie închisă, înainte de deschidere, notându-se unghiul 1 şi repetând procedeul se va măsura unghiul 2 corespunzător situaţiei în care supapa pare închisă, după ce o anumită perioadă a fost deschisă (fig.4.3). Unghiul cât supapa este deschisă efectiv se calculeză prin diferenţă 2 - 1 = a,e (admisie sau evacuare). Unghiul de început de deschidere al supapei va fi 1 - av (av unghiul de avans la aprinere), iar cel de sfârsit de închidere 2 - av . Măsurătorile realizate în regim dimamic pot să difere de cele realizate static, dar dacă jocurile sunt corect reglate şi există diferenţe mai mari de 10-15% , rezultă că uzurile componentelor mecanismului de distribuţie sunt mari.

Fig. 4.15.

1 – tijă, 2 – galerie, 3 – scaun, 4 – ghid, 5 – zonă de etanşare taler

V e r i f i c a r e a e t a n ş e i t ă ţ i i . Supapele etanşează pe suprefeţe conice aşa cum s-a explicat în paragrafele anterioare şi după cum se poate vedea în fig.4.15, elementele constructive ghid, tijă supapă, zona conică a scaunului şi a supapei trebuie să îndeplinească condiţii severe de coaxialitate. Măsurarea etanşeităţii supapelor se poate realiza prin măsurarea presiunii de compresie, îmbunătăţimd etanşarea în zona segmenţilor prin introducerea unei mici cantiţăţi de ulei în cilindrul de verificat. Dacă valoarea presiunii de compresie nu creşte la introducerea de ulei în cilindru, atunci zona de neetanşeitate se află în zona supapelor sau garniturii de chiulasă, urmând ca prin 74

metode specifice să se separe defectul. Diagnosticarea neetanşeităţii se poate realiza cu precizie mai mare prin măsurarea scăpărilor de aer şi prin ascultarea în galeria de admisie şi evacuare a zgomotelor specifice produse de scăpările de aer, când se utilizează ramura de înaltă presiune a aparatului. Aparatura de măsurare a presiunii de compresie şi cea necesară măsurării scăpărilor de aer au fost prezentate în capitulul precedent. Refacerea etanseităţi supapelor este de mare importanţă, însă operaţia necesită demontarea chiulasei de pe motor. În concluzie, diagnosticarea rapidă a mecanismului de distribuţie trebuie făcută prin ascultarea zgomotelor produse şi prin verificarea parametrilor energetici ai motorului. Dacă în urma acestei diagnosticări se pot trage concluzii care indică defecte situate în mecanismul de distribuţie, se continuă diagnosticarea folosind metodele cele mai potrivite prezentate mai sus.

4.6. Rezumat Etanşarea se realizează de către talerul supapei pe scaunul din chiulasă pe o suprafaţă tronconică cu inclinare de 45o (mai puţin frecvent 30o) cu o lăţime care depinde de diametrul talerului. Supapele au dimensiuni diferite, cele de admisie fiind mai mari în diametru. Diferenţa de încărcare termică a supapelor, impune folosirea de materiale diferite pentru supapele de evacuare şi admisie şi pentru scaunele de supapă. Parametrii de stare tehnică ai mecanismului de distribuţie care pot determina modificările funcţionale ale acestuia sunt forma şi dimensiunile camelor, jocurile din lanţul cinematic de comandă, jocul dintre ghid şi supapă, starea de etanşeitate a supapei pe scaun. Uzura şi elasticitatea componentelor ce realizează transmiterea mişcării de la arborele cotit la cel cu came joacă un rol important în realizarea corectă a fazelor de distribuţie. În acest caz uzurile apar, în mecanismele cu lanţ, la nivelul cuplelor de frecare rolă-bolţ-eclisă lanţ, role-roţi dinţate, lanţ-intinzător-patine; la transmisiile cu roţi dinţate uzurile sunt la nivelul angranjelor; iar la transmisiile prin curele dinţate starea tehnică este determinată de caracterisicile curelei (uzură, elasticitate). Deasemenea importanţă deosebită în comportarea mecanismului de distribuţie şi implicit asupra fazelor de distribuţie o au arcurile de supapă. Menţinerea permanetă a contactului dintre came şi elementele de comandă ale supapei, este determinată stabilitatea caracteristicii arcurilor. Parametrii de diagnosticare ce pun în evidenţă modificarea parametrilor de stare tehnică sunt jocul din mecanismul de comandă al supapei, zgomotele, fazele de distribuţie şi etanşeitatea sistemului. Verificarea cea mai simplă a valorilor nominale ale jocurilor constă în utilizarea calibrelor de măsură. Ascultarea cu stetoscopul constituie o metodă subiectivă, dar foarte simplă de diagnosticare. Înregistrarea zgomotelor sub forma unor vibrograme prezintă avantajele unei analize detaliate a aşezării pe sediu. În figura 2.37 se pot vedea vibrograme înregistrate la închiderea supapei în diferite situaţii. Metoda de diagnosticare constă în măsurarea ridicării supapelor în funcţie de unghiul de rotaţie al arborelui cotit, raportat la punctul mort superior al pistonului cilindrului respectiv. Verificarea fazelor de distribuţie constă din măsurarea ridicării supapelor în funcţie de unghiul de rotaţie al arborelui cotit, raportat la punctul mort superior al pistonului cilindrului respectiv. Se utilizează stroboscopul. 75

Măsurarea etanşeităţii supapelor se poate realiza prin măsurarea presiunii de compresie, îmbunătăţimd etanşarea în zona segmenţilor prin introducerea unei mici cantiţăţi de ulei în cilindrul de verificat. Diagnosticarea neetanşeităţii se poate realiza cu precizie mai mare prin măsurarea scăpărilor de aer şi prin ascultarea în galeria de admisie şi evacuare a zgomotelor specifice produse de scăpările de aer, când se utilizează ramura de înaltă presiune a aparatului.

4.7. Evaluare 1. Cum se realizează etanşarea între supapă şi ghidul de supapă ? 2. Din ce materiale sunt realizate supapele şi scaunele de supapă? 3. Care sunt parametrii de stare ai mecanismului de distribuţie? 4. Care sunt parametrii de diagnosticare ai mecanismului de distribuţie? 5. Cu ce instrument se verifică jocul termic? 6. Care sunt metodele de verificare a etanşeităţii supapelor?

76

5. Diagnosticarea instalaţiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin scânteie Cuprins 5.1. 5.2. 5.3. 5.4.

5.5. 5.6.

Introducere Competenţe Diagnosticarea globală a instalaţiei de alimentare cu carburator Diagnosticarea instalaţiei de alimentare cu injecţie de benzină Diagnosticerea după gradul de poluare al motoarelor cu aprindere prin scânteie Rezumat Evaluare

5.1. Introducere În această unitate de învăţare se prezintă pe larg schimbarea stării tehnice, şi metodele de diagnosticare a instalaţiilor de alimentare cu carburator şi cu injecţie de benzină detaliindu-se modalităţile de determinare a gradului de poluare.

5.2. Competenţe După parcurgerea acestei unităţi de învăţare vor putea dezvolta subiecte privind: 1. Cunoaşterea construcţiei şi funcţionării instalaţiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin scânteie. 2. Cunoaşterea tipurilor de sisteme de alimentare

studenţii

3. 4. 5. 6.

ale m.a.s. Identificarea parametrilor de stare. Stabilirea parametrilor de diagnosticare ai instalaţiei. Cunoaşterea metodelor şi aparaturii utilizate la diagnosticare. Interpretarea rezultatelor obţinute în urma măsurătorilor.

Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 3 ore

5.3. Diagnosticarea globală a instalaţiei de alimentare cu carburator Din punctul de vedere al stării tehnice a instalaţiei de alimentare, la motoarele cu aprindere prin scânteie este specifică diagnosticarea pe baza concentraţiei de CO din gazele de evacuare, care depinde în cea mai mare măsură de calitatea amestecului şi arderii. Dozajul (d) al amestecului aer-combustibil depinde de starea funcţională a instalaţiei de alimentare:

d

ca ; cc 77

unde: ca – cantitatea de aer cc – cantitatea de combustibil. Concentraţia de oxid de carbon în gazele de evacuare depinde de dozajul amestecului aer – combustibil, caracterizat prin (d) şi astfel prin determinarea acestei concentraţii se poate stabili indirect şi valoarea coeficientului respectiv ca indice de apreciere a stării tehnice a carburatorului şi a instalaţiei de alimentare în general. Variaţia CO şi CO2 în funcţie de dozaj este indicată în figura 5.1. Pentru măsurarea concentraţiei de CO se utilizează analizoare de gaze de două tipuri: analizoare electrice analizoare cu absorbţie cu radiaţii infraroşii

Fig. 5.1

a) Analizoarele electrice Sunt răspândite în tehnica diagnosticării fie ca aparate de sine stătătoare fie înglobate în construcţia testerelor multifuncţionale.

Fig. 5.2.

Aparatul prezentat în fig. 5.2 are în componenţă o punte Wheatstone, o sursă electrică de alimentare, potenţiometru de echilibrare a punţii şi potenţiometrul de alimentare. Milivoltmetrul V reprezintă de fapt aparatul pentru măsurarea CO şi a dozajului (d), fiind etalonat în procente în volum de CO şi unităţi de dozaj (d). 78

Rezistenţele R1, R2, R3, R4 au aceeaşi valoare, numai că rezistenţa R4 este baleiată de curentul de gaze de evacuare prelevate printr-o sondă din sistemul de evacuare al motorului după ce în prealabil au fost răcite şi s-a separat apa condensată. Gradul de răcire diferit al rezistenţelor R3 şi R4 datorat diferenţei dintre coeficienţii de convecţie ai aerului şi ai gazelor de evacuare, produce modificarea valorii lui R4 şi ca urmare determină dezechilibrarea punţii. Energia electrică consumată pentru încălzirea rezistenţei R4 fiind constantă, temperatura acesteia depinde numai de cedarea căldurii spre gazul din jurul ei. Pentru a elimina influenţa vitezei gazului în procesul de cedare a căldurii, în zona rezistenţei R4 se menţine un regim difuz de transfer de căldură. Pe de altă parte, cantitatea de căldură cedată depinde de conductivitatea termică a gazelor. Componentele din gazele de evacuare au conductivitatea termică apropiată de cea a aerului (cu care aparatul compară regimurile de transfer termic al rezistenţelor R3 şi R4). Dintre gazele a căror concentraţie depinde de dozajul amestecului, CO2 prezintă cea mai mare diferenţă faţă de aer în privinţa coeficientului de conductivitate. Rezultă că determinarea concentraţiei de CO şi a dozajului se face indirect prin determinarea conţinutului de CO2 (vezi corelaţia din diagrama din fig. 5.1). Condiţiile preliminare ale testării impun: funcţionarea perfectă a instalaţiei de aprindere, corectitudinea reglajelor, realizarea regimului termic al motorului (uleiul să se afle la pemperatura minmă de 60º C). Testarea se efectuează la regimul de mers în gol, la turaţii medii şi în regim de accelerare bruscă. La regimul de mers în gol (ralanti) testările se realizează după pornirea motorului cald, lasându-l să funcţioneze până la stabilizarea indicaţiilor analizorului (100 –120 s). Anterior testărilor se etalonează aparatul cu ajutorul potenţiometrului de echilibrare a punţii. Pentru un reglaj corect al dispozitivului la mers în gol, nivelul admisibil al CO în gazele de evacuare trebuie să fie la valoarea admisibilă (de ex. 2% concentraţie în volum). O concentraţie superioară indică un amestec bogat, rezultat al reglajului defectuos al amestecului, al decalibrării jiclorului principal, înfundarea canalelor de aer, a filtrului de aer, nivelului prea ridicat al benzinei în camera de nivel constant. În aceste cazuri, dacă aparatul are şi o scală de dozaj (d), în locul unui dozaj optim de 13 se va observa indicarea unor valori mai mici (11,12). La turaţii medii motorul se aduce progresiv la 2000 – 3000 rot/min şi se urmăreşte dacă acul se deplasează spre zona amestecurilor economice (sărace) în raport cu poziţia avută la regimul de ralanti, respectiv spre valori mai mici ale concentraţiei de CO. Stabilizarea acului la valori ale dozajului mai mici de 12 indică un amestec prea bogat cauzat de una sau mai multe din situaţiile posibile arătate mai înainte. Dacă abaterea este cauzată de filtrul de aer, aceasta poate fi detectată prin demontarea sa. Dacă după demontare analizorul marchează o reducere a conţinutului de CO respectiv o creştere a valorii dozajului, rezultă că filtrul este îmbâcsit. Pe de altă parte, stabilizarea acului la valori ale dozajului mai mari de 14 arată că amestecul este prea sărac cauzat fiind de: înfundarea parţială a jiclorului principal, nivelul prea coborât în camera de nivel constant, murdărirea sitei filtrante la carburator. La accelerarea în gol a motorului se urmăreşte verificarea pompei de acceleraţie a carburatorului. Verificarea se efectuează prin accelerări bruşte repetate. Dacă în aceste situaţii procentul de CO creşte rapid (acul se deplasează spre dozaje bogate mai mici de 13) pompa de acceleraţie funcţionează corect. După terminarea regimului de accelerare acul indicator trebuie să revină la niveluri inferioare ale conţinutului de CO respectiv la valori mai ridicate ale dozajului.

79

Fig. 5.3.

Analizoare cu absorbţie cu radiaţii infraroşii. Aceste analizoare se bazează pe principiul absorbţiei selective a energiei radiante în infraroşu de către gazele poliatomice cu structuri eterogene, în funcţie de lungimea de undă specifică radiaţiilor din acest spectru, în limitele domeniului cuprins între 2 – 15 µm. Precizia aparatelor care lucrează pe acest principiu este mai ridicată faţă de analizoarele electrice. În fig. 5.3 se prezintă spectrul de absorbţie în infraroşu al diferitelor gaze. În fig. 5.4 se prezintă schema unui astfel de analizor care se compune din două surse (8) de radiaţii de la care lumina este transmisă prin filtre care permit trecerea radiaţiilor cu lungime de undă cuprinsă în domeniul 2 – 10 µm. Cele două surse sunt identice din punct de vedere al puterii emisiei luminoase. Radiaţiile sunt transmise către două tuburi 6 şi 5 închise la capete cu pereţi transparenţi. Tubul 6 conţine un gaz care nu absoarbe radiaţiile infraroşii, iar tubul 5 este conectat la circuitul de gaze de evacuare care sunt supuse analizei. Circuitul gazelor de evacuare începe de la sonda 1 de prelevare din toba de eşapament, continuând cu separatorul de apă 2, filtrul 3 şi pompa 4 care asigură un debit constant de gaze prin tubul de măsurare 5.

Fig. 5.4. 80

Radiaţiile sunt emise către tuburile 5 şi 6 sub formă de impulsuri cu o frecvenţă de 6 –10 Hz realizate cu ajutorul discului cu fante 15 antrenat de motorul electric 9. La celălalt capăt al celor două tuburi este montat detectorul 7, format din două camere despărţite de membrana elastică 13 care împreună cu grila 14 formează un senzor capacitiv introdus în circuitul amplificatorului 10. Rezultatele măsurătorilor sunt expuse pe scala aparatului de măsură 11 şi a înregistratorului 12. Detectorul 7 este umplut cu CO de un înalt grad de puritate. Gazele emise de motor sunt preluate de sonda 1 iar după ce sunt curăţate de particulele solide în filtrul 3 şi este eliminată apa în separatorul 2, sunt introduse în tubul 5 de către pompa 4. În tubul 5 se stabileşte un curent permanent de gaze. Radiaţiile infraroşii care străbat tubul 5 sunt parţial absorbite de gazele din tub, proporţional cu concentraţia existentă de CO în gazele de evacuare. Pe de altă parte radiaţiile care pătrund în tubul 6 nu sunt absorbite, străbătând tubul fără nici o diminuare cantitativă. În acest sens detectorul va primi cantităţi de energie diferită în cele două compartimente separate de membrana 13. Încălzirea inegală a gazelor din cele două compartimente va provoca o dilatare diferită a gazelor, generând o diferenţă de presiune între cele două compartimente ale detectorului, care va determina deformarea membranei 13 şi implicit capacitatea traductorului se va modifica. Variaţia capacităţii este proporţională cu concentraţia de CO din gazele de evacuare. Deoarece spectrul de absorbţie al CO interferează cu cel al CO2 şi al apei (vezi fig. 5.3) este necesară reducerea câmpului radiaţiilor aplicate tubului de măsură 5. În acest sens, în serie optică cu tubul de măsură 5 şi cel de referinţă 6 se introduce câte un filtru care conţine CO2 saturat cu vapori de apă; în acest mod radiaţiile infraroşii care străbat filtrele ajung la detector fără a mai conţine componentele din banda în care CO interferează cu CO2 şi apa, ceea ce elimină influenţa concenraţiei de CO2 din gazele de evacuare asupra aparatelor de măsură.

5.4. Diagnosticarea instalaţiei de alimentare cu injecţie de benzină Consideraţii generale

Fig. 5.5.

81

Sistemele de injecţie de la motoarele cu aprindere prin scânteie cu management electronic corelează permanent debitul de combustibil cu debitul de aer în funcţie de regimul de funcţionare al motorului. Pentru exemplificare se prezintă un sistem de injecţie electronică la m.a.s. de tip Renix sau Bendix – multipunct. Acest sistem este de tip „presiune – turaţie”; debitul de combustibil injectat este funcţie lineară de presiunea din colectorul de admisie şi regimul de turaţie al motorului. Timpul de bază al injecţiei este determinat de presiunea din colectorul de admisie. Aceste valori sunt apoi corijate în funcţie de umplere şi de îmbogăţirea dorită la regimul funţional al motorului. Se constituie o cartografie de coeficienţi de corecţie caroiat în trepte de presiune şi regim de funcţionare. O a doua serie de corecţii integrează parametrii de evoluţie lentă: temperatura lichidului de răcire, a aerului, tensiunea bateriei, presiunea atmosferică. Injecţia este de tip simultan, toate injectoarele sunt comandate în acelaşi timp odată cu turaţia motorului. În figura 5.5 se prezintă amplasarea senzorilor pe motor. 1 – calculatorul de injecţie şi aprindere, 2 – injector, 3 – senzor de presiune, 4 – senzor de temperatură a lichidului de răcire, 5 – senzor de temperatură a aerului, 6 – senzor de detonaţie, 7 – pompa electrică de combustibil, 8 – filtru de combustibil, 9 – rezervor de combustibil, 10 – regulator de presiune la rampa de combustibil, 11 – vana de reglare la ralanti, 12 – calculator „clapetă închisă – deschisă”, 13 – sondă λ, 14 – senzor de turaţie, 15 – modul de putere la aprindere, 16 – distribuitor de înaltă tensiune, 17 – baterie, 18 – ansamblu de relee.

Fig. 5.6. În figura 5.6 se poate vedea schema circuitului informaţional şi de comandă.

82

Fig.5.7.

Injectoarele sunt de tip electromagnetic aşa cum se prezintă în figura 5.7. Spre exemplificare se prezintă construcţia a doi senzori utilizaţi la acest sistem: senzorul de turaţie şi de detonaţie. S e n z o r u l d e t u r a ţ i e – turaţia şi poziţia arborelui motor este preluată de senzor de pe coroana dinţată de pe volant. Structura senzorului de turaţie, de tip inductiv este prezentată în figura 5.8: Fig. 5.8. 1 – magnet permanent, 2 – carcasă, 3 – carcasa ambreiajului, 4 – miez de fier moale, 5 – înfăşurare, 6 – coroana cu repere de referinţă. Marca de rupere indică poziţia pistonului din cilindrul 1 al motorului, în timp ce dinţii de pe coroană permit o reperare electronică a unghiului arborelui motor şi măsurarea vitezei unghiulare. Pe periferia volantului sunt divizaţi 44 de dinţi (la un motor cu 4 cilindri), însă la fiecare jumătate de rotaţie sunt suprimaţi câte 2 dinţi pentru reperare plasată la 90º înaintea

Fig. 5.10. Senzor de vibraţii Fig. 5.9. Volantul motorului PMS şi PMI, astfel că în realitate există 40 de dinţi, aşa cum se vede în figura 5.9.: 83

S e n z o r u l d e d e t o n a ţ i i ( v i b r a ţ i i ) poate avea două funcţii: în primul rând evitarea funcţionării cu ardere detonantă la orice regim de funcţionare a motorului şi în al doilea rând ca mod de semnalizare a unei anumite depăşiri a nivelului de uzură a grupului piston – cilindru (creşterea jocului dintre piston şi cilindru amplifică şi permanentizează energia şi amplitudinea vibraţiilor peretelui cilindrului ca urmare a mişcării în „travers” a pistonului în zona PMS).

Fig. 5.11.

Acest senzor se montează într-un loc astfel ales încât să poată fi recunoscut fiecare cilindru în parte. Construcţia senzorului de vibraţii se prezintă în figura 5.10. În carcasa 1 se montează o şaibă inelară piezoceramică 2. Tensiunea electrică ce apare la suprafaţa şaibei este preluată de contactele 3 şi se transmite printr-un cablu ecranat 4 la microprocesor. M e n ţ i n e r e a c o n s t a n t ă a p r e s i u n i i în rampa de alimentare a injectoarelor, indiferent de regimul de funcţionare a motorului, la o valoare în jurul a 2,5 bari, se realizează cu regulatorul de presiune prezentat în figura 5.11. Acţionarea regulatorului se face pe baza depresiunii din colectorul de admisie, transmisă prin ştuţul 6, echilibrat de arcul 5 al membranei 4. Diagnosticarea stării tehnice a instalaţiei de alimentare În general se utilizează casete de control care au rolul de a analiza codurile de diagnoză emise prin modulele înglobate în microprocesoare. Pentru exemplificare se ia ca model caseta de control XR – 25 utilizată la motoarele Renault. La fiecare modul electronic testabil este atribuit un număr de cod cu două cifre permiţând casetei alegerea programului de analiză corespunzător. De exemplu pentru injecţia Renault acest cod este D03. Informaţiile necesare pentru analiza cu acest calculator sunt conţinute intr-o memorie interschimbabilă (caseta permite reţinerea programelor de control „la zi”). Caseta are o serie de funcţiuni anexe de diagnosticare: voltmetru digital, detector de continuitate sonoră şi vizuală, generator de impulsuri etc.. Aspectul general al casetei se poate vedea în figura 5.12. 84

Reperele din figura sunt: 1 – baregraf de afişare a rezultatelor sub forma „tot sau nimic” , 2 – afişaj de control, 3 – tastatură pentru introducerea datelor, 4 – semnalizare de selectare a controlului, 5 – afişaj numeric, 6 – caseta de reactualizare a memoriei, 7 – semnal de funcţionabilitate a casetei, 8 – intrare voltmetru, 9 – control de continuitate a izolaţiilor, 10 – generator de impulsuri, 11 – priza de diagnostic care se branşează la ECU de la bordul automobilului. Selecţionarea funcţionalităţilor casetei de control se face cu tastele: „D” – diagnostic, „V” – voltmetru, „G” – detector de impulsuri, „C” – detector de continuitate. După branşarea la priza de diagnosticare de la calculatorul de bord se pune contactul automobilului şi se formează D03 de la tastatură. Autocontrolul constă în iluminarea succesivă a baregrafului şi afişorului la fiecare punere sub tensiune a casetei. Pe afişajul digital (poz. 5) în faza de autocontrol pot apare situaţiile prezentate in figura 5.13.

Fig. 5.12. Caseta de control XR – 25 Interpretarea baregrafului Rezultatele obţinute prin baregraf sunt de tipul „totul sau nimic”, adică: întrerupere sau scurt circuit; întreruptor închis sau deschis:

85

Fig. 5.13. Situaţii ce pot să apară pe afişaj semnal prezent sau absent; reglaj bun – rău. Interpretarea semnalelor baregrafului se prezintă în tabelul de mai jos.

Baragrafuri Stins Aprins Clipeşte Caz particular

Aprins la stânga Aprins la dreapta

Tabel 8 Interpretare Nici o anomalie (sau element netestat) Neconformitate la cablaj sau la senzorul testat Defect întîmplător în calculator (dar rezultat bun în momentul controlului) Acest desen la fişa 87 A aminteşte că pentru a realiza controlul, este necesar de a acţiona acest element: baregraful schimbare de stare urmând acestei acţiuni Coloana din stânga indică în general semnal puternic Coloana din dreapta indică în general scurt circuit

Fişa 87 – A care se introduce în casetă (poz. 2) (în paralel cu scala baregrafului) se prezintă în figura 5.13. După introducera codului de identificare (în funcţie de tipul motorului) care apare pe afişajul numeric, se trece la testarea T1, T2, T3 – fig. 5.14.

86

11 12 13

Sondă oxigen

14

Informaţii climatizare

15

Circuit pentru viteza vehiculului

16

Defect întîmplător 7 12 15

17 18 19 20

Test 2 (T2): motor pornit

Test 3 (T3): control dianmic cu emaror

Fişa 87 A Cod prezent Diagnoză calculator Circuit în vasul clapetei Circuit senzor aer Circuit senzor apă Circuit potenţiometru C.O. Semnal senzor presiune Circuit senzor volant Alimentare injectoare Contact pedală sus – pedală jos Test injecţie R Cod D 03 Senzor volant Senzor detonaţie

Test 1(T1): contact pus (motor oprit)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Taste 01 02 03 04 05 06 11 12 13 14 15 16 17 18

Presiune Temperatura apei Temperatura aerului Tensiunea bateriei Potenţial CO, sondă oxigen Regim rot/min Presiunea turbo Mers în gol Inf. senzor vibraţii Ecart regim Corector vibraţii Corecor pres/atm Valori pedală sus/jos Viteza Km/h

20

Corector presiune turbo

Funcţionare memorie cod D 00 Fig. 5.14. Fişa 87A

5.5. Diagnosticerea după gradul de poluare al motoarelor cu aprindere prin scânteie Diagnosticarea pe baza densităţii gazelor poluante din gazele de evacare, vizează în principal testarea motoarelor în raport cu normele de poluare în vigoare şi în subsidiar şi starea tehnică a instalaţiei de alimentare, existând o intercondiţionare între concentraţiile unor noxe din gazele de evacuare (CO, HC) şi funcţionarea în limite normale ale componentelor instalaţiei de alimentare. Valorile limită ale parametrilor de diagnosticare (concentraţia noxelor în gazele de evacuare) sunt date de normele de protecţie a mediului stabilite de fiecare ţară sau comunităţile de state. Substanţele poluante conţinute în gazele de evacuare sunt CO, hidrocarburile nearse sau oxidate parţial, oxizi de azot, produşi ai plumbului. Pentru testarea arderii în motor şi diagnosticarea convertorului catalitic se determină şi concentraţiile de CO şi O2.

87

5.5.1 Evaluarea gradului de poluare a motoarelor cu aprindere prin scânteie prin probe pe standuri Pentru testarea gradului de poluare cu un nivel ridicat de încredere şi exactitate, începând din anul 1982 s-a unificat procedeul de apreciere pentru Europa, S.U.A. şi Japonia. Astfel, testarea se efectuează pe standuri cu role cu sistem de frânare capabil să creeze un ciclu de încercare care simulează, în principiu, condiţiile de deplasare în trafic al autovehiculului. Gazele de evacuare obţinute în timpul ciclului de încercare sunt diluate cu aer din mediul ambiant, bine filtrat şi apoi absorbite de o pompă care le trimite printr-un tub Venturi sau compresor Roots parţial în sacul colector. După terminarea ciclului de testare, concentraţia gazelor de poluante în sacul colector este identică cu concentraţia medie a poluanţilor în amestecul de gaze de evacuare – aer. Cunoscând volumul de gaze cu ajutorul tubului Venturi sau a compresorului Roots şi densitatea gazelor, se poate estima masa noxelor emise. Procedeele de analiză sunt unice pe plan internaţional, adică: aparate de absorbţie pentru CO şi CO2, analizor cu flacără de ionizare pentru CH şi aparat cu chemiluminiscenţă pentru NOx.

Fig. 5.15. Ciclurile de încercare, desfăşurarea şi limitele admisibile ale noxelor sunt date în normative internaţionale sau regionale. În figura 5.15 se prezintă ciclul de încercare ECE/EG. Acest ciclu are o durată de 195 secunde, lungimea parcursă fiind de 1,013 Km, acest ciclu se reia de 4 ori.

Fig. 5.16. În figura 5.16 se prezintă schema instalaţiei pentru Testul European, compusă din: 1 – frâna standului cu role, 2 – masă inerţială, 3 – conducta de colectare a gazelor de ardere, 4 – filtru de aer, 5 – conducta pentru aerul de diluare, 6 – răcitor, 7 – termometru, 8 – manometru, 9 – compresor Roots, 10 – sac colector de 100 litri, 11 – evacuare din instalaţiile de măsurare a concentraţiei noxelor. Conform normativelor E.C.E– Euro 5 se prevăd următoarele valori: Euro – 5 [g/Km] 88

Nr. şi codul normativului

CO

HC + NOX

NOX

Particule

715/2007 Euro 5 (Euro 6)

0,5(0,5)

0,23 (0,17)

0,18(0,08)

0,005(0,005)

În afară de testul european se lucrează în S.U.A. pe baza Testului Federal şi California, iar în Asia cu Testul Japonez. Ţări ca Suedia, Elveţia, Austria, Australia, Canada şi Mexic utilizează Testul S.U.A., dar limitele admisibile pentru emisia de noxe este diferită. 5.5.2 Evaluarea gradului de poluare în diagnosticarea curentă Testările curente din punct de vedere al nivelului noxelor din gazele de evacuare la m.a.s. nu se realizează pe standuri cu role (prezentate mai înainte). Pentru aceste diagnosticări, determinarea concentraţiei noxelor se face în condiţiile funcţionării motorului fără sarcină, la turaţia de mers în gol încet şi turaţia de mes în gol accelerat (min. 2000 rot/min). Măsurătorile se efectuează cu aparate multitest care afişează pe display şi înscriu pe imprimantă valorile CO, HC, CO2 şi O2 în % de volum. Metodologia şi valorile concentraţiei noxelor sunt stabilite prin normativele RNTR 1 – 2000 ale Ministerului Transporturilor.

Fig. 5.17.

Un exemplu de aparat multitest destinat acestui scop este aparatul Flux 5000 prezentat în figura 5.17. Acest aparat măsoară concentraţia a 4 gaze componente din gazele de evacuare (CO, CO2, HC şi O2). Există şi variante pentru măsurarea NOx. Măsurarea CO, CO2 şi HC se realizează prin procedura NDIR în infraroşu, analizoarele funcţionând pe principiul prezentat în figura 2.58. Măsurarea O2 se realizează prin senzori electrochimici (convertori care dau posibilitatea măsurării electronice a reacţiei chimice şi fizice). Pentru măsurarea cooncetraţiei de oxigen se 89

utilizează metoda susceptibilităţii magnetice. Un astfel de analizor este prezentat în figura 5.18.

Fig. 5.18.

Necesitatea măsurării concentraţiei de oxigen din gazele de evacuare apare în situaţia în care se urmăreşte diagnosticarea stării tehnice a sondei λ, montată în componenţa convertoarelor catalitice şi în cazul determinării concentraţiei de CO2. Gazul care se analizează este introdus prin tubul 1 (fig. 5.18) de unde intră în camera circulară 2, evacuarea făcându-se prin tubul 7. Perpendicular pe direcţia fluxul de gaze se află tubul de sticlă 4 care are montat pe extremitatea din stânga un electromagnet puternic 3. Moleculele din gazul analizat sunt atrase de câmpul electromagnetic din interiorul tubului 4. Pentru a ieşi de sub acţiunea câmpului magnetic, oxigenul trebuie să fie încălzit până la cel puţin 80º C, temperatură la care susceptibilitatea sa magnetică se apropie de cea a materialelor diamagnetice; în acest fel moleculele de oxigen sunt respinse de magnet şi vehiculate prin tubul 4 spre extremitatea din dreapta a acestuia. Încălzirea se realizează cu rezistenţele 6 şi 13 care intră în componenţa unei punţi cu rezistenţele 9, 10, 11 (rezistenţa 9 serveşte pentru aducerea la zero a aparatului de măsură 8). Viteza „vântului magnetic” produs de electromagnetul 3 este proporţională cu concentraţia oxigenului din gazul de evacuare analizat şi va produce o răcire proporţională a celor două rezistenţe 6 şi 13 ale punţii Wheatstone, modificându-se valoarea ohmică a acestora şi determinând astfel dezechilibrarea punţii. Valoarea dezechilibrului indicată de aparatul 8 reprezintă măsura concentraţiei de O2 din gazele de evacuare. A n a l i z o r u l F l u x 5 0 0 0 prezentat în figura 5.17, cocomitent cu măsurătorile concentraţiilor noxelor (CO, CO2, HC) şi O2 are posibilitatea măsurării următorilor parametri: turaţie; temperatura uleiului din baia de ulei a motorului; raport aer/benzină; parametrul λ (eficienţa catalizatorului). Managementul aparatului este asigurat de un sistem computerizat cu un microprocesor de 32 Bit. Specificaţiile panoului frontal: Analizorul este echipat cu sistem de afişaj pentru fiecare gaz şi cu două afişaje multifuncţionale şi un indicator cu LED. semnalul LED – PUMP – indică funcţionarea pompei de absorbţie a gazelor de la sonda de prelevare introdusă în ţeava de eşapament; display-ul CO%vol indică concentraţia volumică a CO; display-ul CO2 % vol indică, în regim de conectare a pompei de absorbţie, concentraţia volumică a CO2; display-ul HC indică concentraţia în ppm de hidrocarburi; display-ul O2 arată concentraţia volumică a O2; 90

display-ul FUNC 1 – în funcţie de preselectarea făcută cu tasta SEL indică mărimea λ; display-ul FUNC 2 – indică turaţia motorului, tempratura uleiului. Când pompa de absorbţie este decuplată, display-urile afişează linii. Semnificaţia celor 4 taste este următoarea: tasta MEASURE – serveşte pentru autoreglarea aparatului la începutul măsurătorilor; aparatul aspiră aer ambiant timp de 3 secunde, în timp ce pe display se afişează inscripţia CAL. Dacă în timpul acestei faze se apasă din nou tasta MEASURE se opreşte autoreglarea. La sfârşitul etapei de autoreglare aparatul automat începe să absoarbă gaze de eşapament şi să afişeze valori. Pompa de absorbţie rămîne conectată până când se apasă din nou această tastă. După 15 minute se produce o decuplare de la sine. tastele SEL – permit preselecţia mărimilor de măsură care se afişează pe display-ul FUNC corespunzător. Fiecare apăsare pe această tastă selectează parametrul următor ce va fi afişat pe display-ul FUNC. În dreapta display-ului se află o inscripţie care identifică felul mărimii afişate la momentul respectiv. tasta PRINT tipăresşte toate datele măsurate sau calculate care sunt scoase pe imprimantă. Tasta aceasta lucrează numai când pompa este cuplată. Modul de efectuare al testului se introduce sonda de prelevare în ţeava de eşapament şi se conectează conductorul electric la una din fişele bujiilor. Se introduce sonda de măsurare a temperaturii uleiului în locul jojei de ulei. Se apasă tasta MEASURE pentru a începe măsurătoarea. Aparatul începe cu autoreglarea pe 0; când mesajul CAL dispare de pe display aparatul începe măsurătorile. Se aleg cu tasta SEL parametrii ce trebuie afişaţi. Tipărirea pe imprimantă a datelor se face prin apăsarea tastei PRINT (numai cu pompa de aborbţie în funcţiune). La sfârşitul testării utilizatorul poate decide întreruperea procedurii de aspiraţie apasând tasta MEAS. Măsurătorile trebuie efectuate numai după ce apăsând pe tasta SEL display-ul FUNC 2 indică temperatura de 60º, la turaţia de mers în gol a motorului. Testele se realizează la turaţia de mers în gol încet, specifică fiecărui tip de motor şi la 2000 rot/min cu consumatorii electrici ai automobilului decuplaţi. Testele de poluare se efectuează numai dacă tubulatura de evacuare a gazelor de eşapament este complet etanşă. Conform normativelor RNTR 1 – 2000 pentru autovehiculele fără catalizator şi sondă λ, la turaţia de mers în gol încet, concentraţia maximă admisibilă de CO este de 4,5 % vol pentru autovehiculele fabricate până în 1986 şi de 3,5 % vol pentru cele fabricate după 1987. Autovehiculele care au catalizator şi sondă λ, concentraţia de CO este de maxim 0,5 % la turaţia de mers în gol încet şi de max 0,3 % la mers în gol accelerat (2000 rot/min) şi λ 1± 0,03 sau cel menţionat de constructor.

5.6. Rezumat Din punctul de vedere al stării tehnice a instalaţiei de alimentare, la motoarele cu aprindere prin scânteie este specifică diagnosticarea pe baza concentraţiei de CO din gazele de evacuare, care depinde în cea mai mare măsură de calitatea amestecului şi arderii. Dozajul (d) al amestecului aer-combustibil depinde de starea funcţională a instalaţiei de alimentare:

91

ca ; cc unde: ca – cantitatea de aer cc – cantitatea de combustibil. Pentru măsurarea concentraţiei de CO se utilizează analizoare de gaze de două d

tipuri: analizoare electrice analizoare cu absorbţie cu radiaţii infraroşii Testarea se efectuează la regimul de mers în gol, la turaţii medii şi în regim de accelerare bruscă. Sistemele de injecţie de la motoarele cu aprindere prin scânteie cu management electronic corelează permanent debitul de combustibil cu debitul de aer în funcţie de regimul de funcţionare al motorului. În general se utilizează casete de control care au rolul de a analiza codurile de diagnoză emise prin modulele înglobate în microprocesoare. Caseta de control XR – 25 utilizată la motoarele Renault. Pentru testarea gradului de poluare cu un nivel ridicat de încredere şi exactitate, începând din anul 1982 s-a unificat procedeul de apreciere pentru Europa, S.U.A. şi Japonia. Astfel, testarea se efectuează pe standuri cu role cu sistem de frânare capabil să creeze un ciclu de încercare care simulează, în principiu, condiţiile de deplasare în trafic al autovehiculului. Gazele de evacuare obţinute în timpul ciclului de încercare sunt diluate cu aer din mediul ambiant, bine filtrat şi apoi absorbite de o pompă care le trimite printr-un tub Venturi sau compresor Roots parţial în sacul colector. După terminarea ciclului de testare, concentraţia gazelor de poluante în sacul colector este identică cu concentraţia medie a poluanţilor în amestecul de gaze de evacuare – aer. Procedeele de analiză sunt unice pe plan internaţional, adică: aparate de absorbţie pentru CO şi CO2, analizor cu flacără de ionizare pentru CH şi aparat cu chemiluminiscenţă pentru NOx. Ciclurile de încercare, desfăşurarea şi limitele admisibile ale noxelor sunt date în normative internaţionale sau regionale. Testările curente din punct de vedere al nivelului noxelor din gazele de evacuare la m.a.s. nu se realizează pe standuri cu role (prezentate mai înainte). Pentru aceste diagnosticări, determinarea concentraţiei noxelor se face în condiţiile funcţionării motorului fără sarcină, la turaţia de mers în gol încet şi turaţia de mes în gol accelerat (min. 2000 rot/min). Măsurătorile se efectuează cu aparate multitest care afişează pe display şi înscriu pe imprimantă valorile CO, HC, CO2 şi O2 în % de volum. Metodologia şi valorile concentraţiei noxelor sunt stabilite prin normativele RNTR 1 – 2000 ale Ministerului Transporturilor. Aparatul Flux 5000.

5.7. Evaluare 1. Cum se apreciază starea tehnică a instalaţiei de alimentare cu carburator? 2. Descrieţi principiul de funcţionare al analizorului de gaze cu punte Wheatstone.

92

3. Descrieţi principiul de funcţionare al analizorului de gaze cu radiaţii infraroşii. 4. Enumeraţi senzorii care echipează motorul cu injecţie de benzină. 5. Cum se realizează diagnoza instalaţiei de alimentare cu injecţie de benzină? 6. Descrieţi ciclul de testare european al instalaţiei de alimentare cu injecţie de benzină.

93

6. Diagnosticarea instalaţiei de alimentare a motoarelor Diesel Cuprins 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.7. 6.8. 6.9.

Introducere Competenţe Schimbarea stării tehnice Diagnosticarea globală Diagnosticarea de profunzime Diagnosticarea echipamentului de injecţie pe baza oscilogramei presiunii din conducta de refulare Diagnosticarea echipamentelor de injecţie pentru motoare Diesel cu comandă electronică Rezumat Evaluare

6.1. Introducere La motoarele cu aprindere prin comprimare problema cea mai mare este fumul din gazele de evacuare. Există mai multe soluţii constructive care utilizează diverse metode de formare a amestecului şi ardere. De asemenea sunt mai multe cauze care duc la apariţia fumului precum şi mai multe variante de diminuare a opacităţii gazelor de evacuare. Sunt abordate atât instalaţiile clasice cât şi cele cu gestionare electronică injecţiei.

6.2. Competenţe După parcurgerea acestei unităţi de învăţare studenţii descrie:

3. 4. 5. 6. 7.

1. Tipurile de instalaţii de alimentare cu combustibil care echipează motoarele Diesel. 2. Cauzelor care duc la modificarea cantităţii de fum din gazele de evacuare. Construcţia şi funcţionarea aparaturii de diagnosticare globală (opacimetre). Evaluarea limitelor de opacitate. Diagnosticarea pe elemente (injectoarele şi pompa injecţie). Construcţia şi funcţionarea echipamentelor de alimentare cu injecţie electronică. Diagnosticarea injecţiei electronice a motorului Diesel.

6.3. Schimbarea stării tehnice Disfuncţionalităţile care se manifestă în instalaţia de alimentare a motorului Diesel provoacă diminuarea performanţelor economice şi energetice ale motoarelor, creşterea opacităţii gazelor de evacuare (apariţia fumului), a conţinutului de particule în 94

evacuare, pornirea dificilă la rece. Cauzele care determină aceste efecte se găsesc în uzurile elementelor de pompare şi injecţie, dereglări ale unghiului de avans la injecţie, a presiunii de injecţie, ale debitului de combustibil injectat, avarii la nivelul pieselor injectoarelor (ruperea vârfului acului, cocsarea duzelor de pulverizare). În figura 6.1 se poate vedea influenţa asupra cantităţii de fum din gazele de evacuare a unghiului de avans la injecţie, presiunii de injecţie şi a sarcinii motorului. În figura 6.1 se poate observa că variaţia cu 4 – 6° a avansului la injecţie măreşte cantitatea de fum cu 25 – 30 %; modificările importante ale opacităţii (conţinutului de fum) manifestându-se la modificări ale presiunii de injecţie.

Fig. 6.1. Diagnosticarea stării tehnice a instalaţiei de alimentare a motoarelor Diesel se realizează printr-o diagnosticare globală (complexă) şi diagnosicarea de profunzime.

6.4. Diagnosticarea globală (complexă) Opacitatea gazelor de evacuare (concentraţia de fum) este parametrul de diagnosticare care stă la baza acestei forme de diagnosticare, datorită sensibilităţii sale în raport cu modificările de stare tehnică a instalaţiei de alimentare, având şi un grad satisfăcător de informativitate. Aceasta a dus la dezvoltarea unor procedee de stabilire a opacităţii gazelor de evacuare care lucrează pe principiul absorbţiei prin filtrare sau prin reflexie. Opacimetre care funcţionează pe principiul filtrării Un astfel de opacimetru (fummetru) este opacimetrul Bosch care se bazează pe citirea fotoelectrică a gradului de înnegrire a unei hârtii filtrante care a fost traversată de gazele de evacuare. Aparatul de captare este o pompă cu un volum de 330 cm3 prezentat în figura 6.2. La unul din capetele cilindrului 9 există un capac mobil 12 în care se fixează hârtia de filtru 11. Capacul se fixează cu ajutorul arcului 13 şi al capacului 14. Pompa este pusă în legătură cu sonda de prelevare 17 montată în ţeava de eşapament a 95

motorului, prin racordul 16 şi ştuţul 15. În cilindrul 9 se deplasează pistonul 10 sub forţa arcului 2. Pentru a asigura comparabilitatea măsurătorilor, deplasarea pistonului şi blocarea acestuia în poziţia de start, s-a conceput un sistem montat în capătul din stânga a cilindrului, care funcţioneză astfel: extremitatea din stânga a cilindrului este obturată de discul 8 şi capacul 3; piesa cilindrică 7 este prevăzută cu bilele 6, iar piesele 5 şi 8 sunt puse în legătură cu para de cauciuc 20 (pompă de mînă) prin racordul 19.

Fig. 6.2. Înainte de efectuarea măsurătorilor, pistonul 10 este împins spre dreapta până când degajarea circulară a tijei 1 ajunge în dreptul bilelor; prin pătrunderea bilelor în canalul tijei, piesa 5 este eliberată, iar arcurile 4 o imping spre dreapta, blocând tija şi pistonul în această poziţie. pentru prelevarea probei se acţionează para 20 şi arcul, pompat de aceasta, împinge spre stânga piesa 5; când locaşul acesteia ajunge în dreptul bilelor, acestea sunt împinse spre exterior sub acţiunea arcului 2 care trage pistonul spre stânga, realizând astfel aspiraţia gazelor prin hârtia de filtru care se va înnegri ca urmare a reţinerii particulelor de funingine.

Fig. 6.3. Diagrama Ringelmann Stabilirea gradului de opacitate a gazelor (cifra de fum) se realizează pe cale fotoelectrică. În figura 6.2 se poate vedea că aparatul de citire dispune de microampermetrul 21, potenţiometrul 25 de reglare la zero a aparatului, becul 22 şi celula fotoelectrică circulară 23. După conectarea aparatului la o sursă de 12 V, se aşează elementul fotoelectric deasupra hârtiei cu proba prelevată 24. O parte din 96

lumina emisă de lampa 22 va fi reflectată de hârtia de filtru pe celulă, intr-un raport invers proporţional cu gradul ei de innegrire. Celula fotoelectrică emite un curent măsurabil cu microampermetrul 21, a cărui scală este divizată în zece unităţi, gradaţia zero corespunzând reflexiei hârtiei albe, iar gradaţia 10 absorbţiei totale a luminii. Iniţial gradul de fum s-a stabilit pe baza diagramei Ringelmann, în corelaţie cu puterea nominală a motorului, în raport cu o limită de “fum”, ca in figura 6.2, iar în prezent aceste “grade de înnegrire” a hârtiei de filtru după scala Ringelmann sunt comparate cu limitele stabilite prin normativele în rigoare privind opacitatea gazelor. Opacimetre care funcţioneză pe principiul absorbţiei Opacimetrul din prima generaţie din această clasă aste cel de tip Hartridge, creaţie a laboratoarelor British Petroleum, prezentat în figura 6.4.

Fig. 6.4.

Gazele de evacuare circulă în flux continuu prin tubul de fum lung de 407 mm, care la capete, fiind deschis are montat un bec 2 şi o celulă fotoelectrică 3. Opacitatea este apreciată prin absorbţia luminii în gaz. Pentru aducerea la zero a aparatului indicator (ampermetru), există tubul de aer în dreptul căruia pot fi aduse sursa de lumină şi fotocelula, prin rotirea manetei 6 şi potenţiometrul 7. Supapa de presiune 4 evită creşterea de presiune a gazelor în tubul de măsurare limitând-o la 50 mm H2O, iar separatorul de apă 5 împiedică pătrunderea apei de condens. Circulaţia aerului prin tubul de aer este asigurată de turbosuflanta 1, limitându-se difuzia de gaze către sursa luminoasă şi celula fotoelectrică, realizând o permanentă stare de curăţenie a acestora. Opacimetru de absorbţie de înaltă sensibilitate La regimul de mers în gol, creşterea turaţiei la accelerare poate să ajungă la valoarea maximă în 0,8 – 1,2 sec. Creşterea debitului injectat pe ciclu în acest caz este rapidă, ceea ce modifică semnificativ opacitatea gazelor de evacuare. Prin urmare în lucrările de diagnosticare este de preferat să se facă o înregistrare continuă a variaţiei concentraţiei de fum (opacitate) în gazele de evacuare. Un aparat care răspunde acestor necesităţi, prezentat n figura 6.5, este opacimetrul de construcţie japoneză SM – 21 Okuda Koki. Cele două tuburi 1 şi 2 sunt reunite prin inelul 3. Prin filtrul şi regulatorul de aer 5 se asigură prin racordurile 6 şi 7 răcirea interioară a celor două tuburi, iar prin 97

racordurile 8 şi 9 se curăţă orificiile tuburilor 1 şi 2. Înălţimea optimă de montaj a aparatului se reglează cu şurubul 11, pentru a se instala în poziţia arătată în figura 6.6.

Fig. 6.5. Opacimetru SM – 21 Detaliul referitor la componentele de măsurare se prezintă în figura 6.7.

Fig. 6.6 Poziţionarea opacimetrului

Fig. 6.7. Detaliul componentelor de măsurare De la sursa de lumină 1 razele emise sunt ordonate în fascicule paralele de sistemul de lentile 2, spre orificiul prevăzut în cercul care uneşte cele două tuburi. Receptarea emisiei de lumină se face prin lentila focalizatoare 3 de către fotodioda 4, care la rândul ei este legată de aparatul de măsură. Principiul de măsurare se bazează pe absorbţia luminii emise de tubul 1, proporţional cu opacitatea gazelor de evacuare, astfel că la fotodiodă ajunge o cantitate mai mică sau mai mare de lumină, care anticipat trece prin curentul de gaze de evacuare ce trece aproximativ prin zona centrală a inelului 3 (fig 6.5).

98

Fig. 6.8. Opacimetru Wager Versiunea americană al acestui tip de aparat este Wager Portable Smoke Meter prezentat în figura 6.8.

6.4.1. Evaluarea limitelor admisibile de opacitate Limitele de opacitate sunt stabilite prin Regulamentul 24 al C.E.E. pentru două forme de testare: la turaţii stabilite pe caracteristica de turaţie la sarcină totală – după cum urmează: Se iau 6 valori de turaţie uniform distribuite între turaţia nominală şi una din limitele inferioare stabilite la 45 % din turaţia nominală sau 1000 rot/min, sau turaţia minimă permisă de reguator Pentru fiecare din aceste turaţii, valoarea nominală a debitului de gaze (l/s) este definit ca: n G V - motoare în doi timpi 60 n - motoare în patru timpi 120 V – cilindreea totală a motorului (l) n – turaţia (min-1) acceleraţie în gol (fără sarcină) – la motorul cald după testul la turaţii stabilizate. Se vor efectua o serie de accelerări în gol de la turaţia de mers în gol încet la turaţia maximă. Aprecierea opacităţii se face pe baza valorii medii a coeficientului de absorbţie (K) obţinut pe baza a 4 valori nedispersate: 1  N  K   ln 1  m 1  L  100  unde – L lungimea tubului de absorbţie (Hartridge L = 430 mm, Opax = 400 mm) N mărimea scalei liniare de la 1 la 100 G V

 

99

Fig. 6.9. Corelaţia intre valorile K G şi unităţile Bosch Valoarea limită a opacităţii se apreciază în funcţie de mărimea K aflată în dependenţă de G (l/s). În Regulamentul 24 al C.E.E. se dau corespondenţele între valorie K şi G şi unităţile BOSCH, aşa cum apare în figura 6.9 şi exemplificate în tabelul 9.

G (l/s) 45 50 55 60 65 70

-1

K (m ) 2,19 2,08 1,985 1,90 1,84 1,775

G (l/s) 75 : : 190 195 > 200

Tabelul 9 K (m-1) 1,72 : : 1,095 1,08 1,065

În Comunitatea Europeană limitele de opacitate sunt: k = 2,5 m-1 – motoare Diesel nesupraalimentate k = 3 m-1 – motoare Diesel supraalimentate. În Franţa, unde testul de acceleraţie în gol se aplică la autovehicule cu un rulaj mai mare de 3000 km, valorile admise sunt: k = 2 m-1 – la autovehicule pentru transport de persoane k = 2,5 m-1 – la celelalte autovehicule În Suedia se utilizează metoda Bosch, iar în Japonia atât testul Bosch cât şi opacimetrele cu absorbţie. L a s t a b i l i r e a o p a c i t ă ţ i i p r i n m e t o d a B o s c h gazele sunt prelevate de la motorul cald, la accelerări fără sarcină la turaţiile de 95,75 % şi 45 % din turaţia maximă. Limitele de opacitate stabilite pentru altitudini sub 600 m sunt: autoturisme ≤ 3,31 NB autobuze ≤ 3,57 NB autocamioane (G < 6 t) ≤ 3,57 NB autocamioane (G 6 – 9 t) ≤ 3,83 NB autocamioane (G > 9 t) ≤ 4,35 NB

100

Pentru fiecare 400 m altitudine ce depăşeşte altitudinea standard (600 m) se admite o creştere a limitei de opacitate cu 0,5 NB.

Fig. 6.10

Fig. 6.11.

Echivalenţa între unităţile Bosch (NB) şi Hartridge (NH) se prezintă în figura 6.10 şi 6.11. În figura 6.10 se prezintă corespondenţa celor două scale de unităţi în funcţie de mărimea absolută de impurificare a atmosferei – densitate de particule exprimată in g/m3. Corelarea celor două curbe din figura 6.10 are ca rezultat o diagramă NB = f(NH) (fig 6.11) unde se obţine curba trasată cu linie continuă. Zona de împrăştiere plasată în domeniul unităţilor Hartridge se datorează unor fenomene caracteristice principiilor de măsurare, adică: particulele foarte fine de funingine din gazele de evacuare nu sunt reţinute de hârtia de filtru, dar au fect în cazul opacimetrelor care funcţionează pe principiul absorbţiei; combustibilul nears evacuat sub formă lichidă, picături de ulei etc., nu sunt sesizate de fummetrele Bosch, în schimb influenţează transparenţa gazelor. 101

6.5. Diagnosticarea de profunzime (pe elemente) Testarea pompei de combustibil – verificările pompei de motorină constau în măsurarea debitului, a depresiunii la absorbţie şi a presiunii de refulare. În genereal aceste valori sunt indicate de firmele constructoare a aparaturii de injecţie (pompa de injecţie), debitul fiind în funcţie de capacitatea cilindrică a motorului. Pentru turaţia maximă, p r e s i u n e a d e r e f u l a r e trebuie să aibă valoarea minimă de 4 bari, iar d e p r e s i u n e a l a a s p i r a ţ i e 380 mm Hg. Testarea injectoarelor Pentru testarea injectoarelor se utilizează pompa de mână Bosch, prezentată în figura 6.12. Verificările injectoarelor, realizate cu aparatul din figura 6.12 cuprind:    

verificarea presiunii de injecţie; verificarea etanşeităţi injectoruluii; verificarea calităţii pulverizării; proba Bosch de zgomot.

Fig. 6.12

Verificarea presiunii de injecţie - se face prin acţionarea manetei 6, după ce în prealabil s-a închis robinetul 9. În momentul pulverizării jetului de combustibil se citeşte presiunea indicată la manometrul 8, abaterile faţă de valoarea prescrisă fiind eliminate pe loc prin reglarea tensiunii arcului injectorului. Verificarea etanşeităţii injectorului – se acţionează maneta 6 ridicând presiunea până la o valoare de cca. 20 bari sub presiunea de injecţie, conform indicaţiilor manometrului 8. Pulverizatorul se consideră etanş dacă timp de 10 secunde, pe suprafaţa sa nu apare nici o prelingere de combustibil. Această observare se referă la etanşeitatea acului injectorului pe sediu. Existenţa pierderilor mari la racordul de retur al injectorului este un indiciu al uzurii excesive a acului sau corpului injectorului, în porţiunea de glisare a acului. La injectoarele cu o uzură mai importantă, etanşeitatea se poate verifica prin viteza de reducere a presiunii de la valoarea iniţială, care dacă este mai mare de 10 bari/s poate fi considerat neetanş. La injectoarele noi, viteza de reducere a presiunii este de max. 2,5 bari/s. Verificarea calităţii pulverizării constă în examinarea calităţii şi fineţii pulverizării, forma jeturilor şi dispunerea acestora.

102

Jetul de combustibil, la presiunile uzuale de 125 – 300 bari, trebuie să se prezinte sub forma unei ceţe fine, cu o structură mai compactă în centru aşa cum se prezintă în figura 6.13.

Fig. 6.13. Forma jetului de combustibil Zona 3 cuprinde un volum pulverizat sub forma unei ceţe fine, dispusă în jurul unei zone centrale (axiale) care se prezintă sub o formă compactă. Jeturile nedispersate, cu structură grosolană sunt indiciul uzurii duzelor la presiunea normală de injecţie. Unghiul „conului” injectat – φ – are valori cuprinse între 8 – 10º , în funcţie de presiunea şi vâscozitatea combustibilului. La sistemele mai noi de injecţie, cu presiuni de 120 – 200 MPa, dimensiunile particulelor de combustibil sunt micşorate la minim, cu efectul antrenării unei anumite cantităţi de aer, care duce la îmbunătăţirea formării amestecului, arderii şi a pornirii uşoare la rece a motoarelor. Forma jetului trebuie să fie perfect conică şi poziţionată simetric în raport cu axa longitudinală a duzelor injectorului, iar în cazul injectoarelor cu mai multe orificii de pulverizare se verifică şi simetria dispunerii jeturilor şi uniformitatea acestora. În figura 6.14 sunt prezentate situaţii anormale de pulverizare, care se pot datora depunerilor de calamină, deformaţilor suprafeţelor de pulverizare (duze) sau acelor.

Fig. 6.14. Situaţii anormale de pulverizare Proba BOSCH de zgomot se realizează cu aparatul de încercare (diagnosticare) a injectoarelor ilustrat în figura 6.12. La aceste testări se decuplează manometrul, iar procedeul necesită o mişcare mai lentă a braţului faţă de testările anterioare. Injectorul, în timpul funcţionării, produce un câmp de zgomote diferite, iar combustibilul va fi expulzat sub forma unui fascicul liniar. Mişcând maneta aparatului mai rapid, injectorul trebuie să „bârâie”, având un zgomot specific, iar combustibilul va fi pulverizat sub forma unei ceţe fine prin orificiile duzelor. Aceste este indiciul că acul injectorului se mişcă liber şi că pulverizarea este corectă şi în timpul procesului de pornire. În figura 6.15 sunt ilustrate, conform testelor de referinţă Bosch, situaţiile posibile care se întâlnesc la astfel de probe.

103

Fig. 6.15

Se observă că „bârâitul” este continuu pe toată durata cursei manetei de acţionare a aparatului. La viteze mici ale braţului aparatului, pulverizarea există dar este mai grosolană, iar la viteze mai mari pulverizarea este continuă şi fină. În această situaţie se consideră că injectorul funcţionează corect. Se observă că la acţionarea manetei, zgomotul („bârâitul”) este discontinuu, având domenii fără zgomot, la viteze mai mici de acţionare, jetul având o structură grosolană. În domeniul fără zgomot, jetul este liniar, fără a fi pulverizat. În acest caz injectorul nu funcţionează bine la pornirea motorului.

Fig. 6.16. Stand pentru diagnosticarea pompelor de injecţie Zgomotul specific apare doar la viteze mici şi mari, între care zgomotul nu există; până la atingerea unor viteze mari jetul este liniar, nepulverizat. În acest caz injectorul nu funcţionează corespunzător. Diagnosticarea pompelor de injecţieDiagnosticarea pompelor de injecţie se realizează pe standuri de probă speciallizate. Obiectivele care se urmăresc sunt următoarele: verificarea uzurii elementelor de pompare, verificarea debitului maxim la turaţia nominală, 104

uniformitatea debitării, verificarea unghiurilor de avans la injecţie. Standul pentru diagnosticarea pompelpr de injecţie este prezentat în figura 6.16. Verificarea uzurii elementelor de pompare la pompele mecanice se poate realiza prin procedeele similare celor prin care s-a determinat gradul de etanşare a grupului piston – cilindru pe baza pierderilor de aer prin neetanşeităţi. Aparatele destinate acestui scop utilizează aer comprimat sau combustibil care se introduce în elementul de pompare, la diferite poziţii ale pistonaşului. Căderea de presiune va trebui să se situeze în limitele prescrise. O altă metodă mai rapidă constă în montarea în locul conductei de legătură cu injectorul, a unui manometru special, prevăzut cu supapă de siguranţă. După montare pe pompa de injecţie se porneşte motorul standului la turaţie redusă de 100 – 150 rot/min până când manometrul indică 250 – 300 bari, moment în care se opreşte antrenarea pompei de injecţie. Se cronometrează timpul de scădere a presiunii intre 150 şi 100 bari, care nu trebuie să depăşească 10 secunde. Verificarea debitului maxim. Micşorarea debitului refulat de pompă – care duce duce la scăderea puterii motorului, se datorează creşterii scăpărilor de combustibil ca urmare a uzurii componentelor elemenţilor de pompare (bucşă şi pistonaş). Pentru mărirea debitului se acţionează asupra reglării regulatorului astfel încât să se obţină puterea normală fără creşterea opacităţii gazelor. Debitul se măsoară prin cronometrarea colectării în cilindrii gradaţi ai standului, a unei cantităţi de combustibil. Debitul unui element de pompare este: 120  V q cm 3 / ciclu  c    n unde: V – volumul de combustibil colectat în cilindrul gradat (cm3) c – numărul de timpi ai ciclului motor  - timpul colectării volumului V (secunde) n – turaţia motorului Valorile găsite se compară cu datele de reglaj al timpului respectiv de pompă, conform indicaţiilor constructorului. Orientativ, debitul maxim se poate calcula cu relaţia:



q

13,3  Pe  c e   c i    n

cm



3



/ ciclu

unde: Pe – puterea nominală a motorului ce – consumul specific de combustibil (grame/kWh) i – numărul de cilindri ai motorului  – densitatea motorinei (g/cm3).

105

Fig. 6.17. Reglarea debitului de combustibil

Reglarea debitului maxim se poate realiza la nivelul limitatorului cremalierei, de exemplu, aşa cum se poate vedea în figura 6.17. În mod normal, limitatorul cursei cremalierei, ca şi limitatorul manetei de comandă a regulatorului se reglează şi se sigilează la uzina producătoare. Pentru reglajele care devin necesare (cum ar fi mărimea debitului maxim) se procedează: astfel: se îndepărtează tamponul de limitare a manetei de comandă a regulatorului de pe capacul regulatorului şi se scoate capacul limitatorului cremalierei se măsoară cota de adîncime „a” de la capac, se aduce cremaliera în poziţia „STOP” şi cu şurubul de tamponare se reglează b= a – 12 şi se asigură apoi şurubul cu piuliţa. Mărirea debitului prin acţionarea şurubului de reglaj se face în limitele de opacitate prescrise, a gazelor de evacuare. Uniformitatea debitării – condiţionează funcţionarea uniformă a motorului, realizarea parametrilor energetici şi de limitare a opacităţii gazelor. Creşterea gradului de neuniformitate a debitării la cilindrii motorului, determină scăderea puterii motorului, creşterea opacităţii gazelor de evacuare şi a mersului neregulat al motorului. Notând cu Qmax şi Qmin cantitatea maximă şi minimă de combustibil colectată în cilindrii gradaţi ai standului, la turaţia nominală timp de 1 minut, factorul de neuniformitate se determină cu relaţia: Q max  Q min N  100 %  3% - valoare admisibila 1  Q max  Q min  2

106

Fig. 6.18. Momentoscop

Unghiul de avans la injecţie (avans la refulare) se referă la reglarea începutului debitării fiecăruia din elementele de pompare ale pompei de injecţie în raport cu poziţia arborelui motor, la montarea pe motor a pompei. Acest unghi se determină cu sistemele specifice ale standului de testare a pompelor sau cu ajutorul momentoscopului – figura 6.18. Se montează momentoscopul la secţiunea I de pompare. Se roteşte manual arborele pompei până la umplerea tubului de sticlă cu combustibil, după care, prin câteva lovituri uşoare, o parte din lichid este aruncat afară, nivelul combustibilului rămânând vizibil undeva pe tubul transparent. Se continuă rotirea lentă a arborelui pompei observându-se meniscul lichidului din tub. Se consideră ca moment al începutului refulării, momentul în care se constată că nivelul motorinei începe să crească în tub. În acest moment se citeşte gradaţia de pe discul standului şi în funcţie de valoarea citită se procedează la verificarea şi reglarea celorlalte elemente de pompare, în ordinea indicată în fişa de reglaj.

6.6. Diagnosticarea echipamentului de injecţie pe baza oscilogramei presiunii din conducta de refulare Pentru realizarea acestei forme de diagnosticare se montează traductoare piezoelectrice pe conductele de refulare, la intrarea în injectoare şi senzori inductivi la cuplajul de antrenare a pompei de injecţie şi la arborle motor, pentru semnalele de sincronizare. Oscilograma de presiune apare pe un monitor cu caroijaul adecvat al ecranului. Totodată, există şi posibilitatea transpunerii pe imprimantă a diagramelor separate ale tuturor cilindrilor, în comparaţie cu o oscilogramă martor. In figura 6.19 se prezintă zonele caracteristice ale oscilogramei.

107

Fig. 6.19. Zona A – zona presiunii remanente (reziduale): după închiderea acului injectorului şi descărcarea conductei de înaltă presiune şi până la reluarea injecţiei următoare, motorina prezentă în conductă, subzistă în general, la o presiune superioară presiunii atmosferice, numită presiune reziduală – pr. Aceasta solicită conducta de înaltă presiune şi favorizează apariţia fenomenelorde postinjecţie şi cavitaţie. Fiecare echipament de injecţie este caracterizat printr-un anumit nivel al presiunii remanente. Zona B – zona crescătoare a presiunii: porţiunea 2 indică faptul că supapa de refulare s-a ridicat de pe scaun, dar nu a atins valoarea cursei de descărcare. În momentul atingerii acestei valori se manifestă o uşoară scădere a presiunii (porţiunea 3) ca efect al majorării secţiunii de curgere, după care nivelul presiunii creşte continuu (porţiunea 4) ca efect al creşterii vitezei de deplasare a pistonului elementului de pompare. Zona C – zona vârfurilor de presiune: primul vârf (porţiunea 5) indică momentul ridicării acului injectorului de pe sediu. După ridicarea acului, presiunea scade uşor (porţiunea 6). Sub acţiunea pistonului elementului de pompare, presiunea creşte până la valoarea maximă (porţiunea 7) care depinde de mărimea pompei, viteza pistonului, starea tehnică a elementului pompei de injecţie. Din punctul 7 presiunea începe să scadă ca urmare a deschiderii orificiului de descărcare de către muchia elicoidală a pistonului (scade debitul de motorină refulată către injector). Zona D – zona ramurii de coborîre a presiunii; concomitent cu micşorarea debitului de motorină şi scăderea presiunii, acul pulverizatorului începe să revină pe scaunul său din pulverizator (punctul 10), iar datorită micşorării secţiunii de curgere, apare o uşoară creştere a presiunii (porţiunea 9). Odată cu revenirea supapei de refulare pe scaunul său şi descărcarea conductei de înaltă presiune, presiunea motorinei scade pronunţat (porţiunea 11) până când acul inejctorului se aşează pe scaun (punctul 12). Zona E – zona oscilaţiilor din conductă: după inchiderea acului pulverizatorului şi a supapei de refulare, undele de presiune se reflectă la injector şi la pompă, propagându-se sub forma unor oscilaţii care se atenuează (vârfurile 13) în intervalul dintre două injecţii consecutive. Dacă vârful oscilaţiilor de presiune are nivelul mai mare decât nivelul presiunii de deschidere a acului (Pr), atunci acul inejctorului se deschide în intervalul dintre injecţii producându-se fenomenul de postinjecţie. Alura curbei de variaţie a presiunii în conducta de injecţie se modifică în funcţie de regimul de funcţionare al motorului (sarcină şi turaţie). Pentru evaluarea stării tehnice a echipamentului de injecţie, la un regim cunoscut de sarcină şi turaţie a motorului, se compară oscilograma obţinută cu o oscilogramă martor. Comparaţia urmăreşte următoarele repere: 108

nivelul presiunii remanente în zona A, momentul de început al creşterii presiunii şi panta  în zona B forma şi nivelul vârfurilor de presiune în zona C, momentul de început al deschiderii acului injectorului, momentul închiderii acestuia şi panta 2 în zona D, forma oscilaţiilor de presiune şi forma lor în zona E. În funcţie de abaterile de la forma oscilogramei martor, înregistrate la cele 5 zone caracteritice, se pot stabili elementele defecte ale echipamentulu de injecţie precum şi cauzele care au produs defecţiunea. Spre exemplificare se prezintă în figurile de mai jos câteva defecţinui ale echipamentului de injecţie, prin diagamele serie, la un motor cu patru cilindrii.

Fig. 6.20.

Fig. 6.21.

Fig. 6.22.

109

Fig. 6.23. În figura 6.20 se observă că la cilindrul 4 există o întîrziere la injecţie, iar în figura 6.21 la cilindrul 4 nu se produce injecţia. În figura 6.22 se poate vedea că la cilindrul 4 există o injecţie incompletă cantitativ ca urmare a neetanşeităţii la imbinarea conductei de înaltă presiune. În figura 6.23, prin compararea cu oscilograma martor (2) se poate constata o diminuare a cantităţii de combustibil injectat ca urmare a uzurii elementului de pompare.

6.7. Diagnosticarea echipamentelor de injecţie pentru motoare Diesel cu comandă electronică. Implementarea electronicii în sfera sistemului de alimentare a motoarelor Diesel reprezintă în esenţă suspendarea reglărilor mecanice ale debitului, presiunii de injecţie, ale avansului la injecţie şi realizarea reglajelor procesului de injecţie pe baza comenzilor date de o unitate electronică de comandă. În prezent încă mai coexistă în fabricaţie, sisteme de injecţie cu elemente mecanice (pompă injector) la care s-au adaptat o serie de sisteme electronice de comandăşi control, alături de o aparatură de injecţie în întregime comandată şi controlată electronic.

6.7.1. Condiţiile reglării ideale a alimentării cu combustibil a motoarelor Diesel Optimizarea injecţiei Diesel se poate realiza pe baza următoarelor informaţii: poziţia pedalei de accelreraţie turaţia motorului sarcina instantanee a motorului – măsurarea presiunii în colectorul de admisie şi a presiunii mediului influenţa factorilor de corecţie: temperatura lichidului de răcire, temperatura uleiului temperatura aerului aspirat şi a combustibilului temperatura gazelor de evacuare poziţia unghiulară a arborelui motor în raport cu PMS avansul la injecţie dozajul combustibilului şi cantitatea de aer aspirat 110

La sistemele mecanice (clasice) de injecţie, pot fi obţinute şi utilizate numai o parte din aceste informaţii, aşa cum seprezintă în figura 6.24. În cazul construcţiilor de tranziţie ale echipamentelor de injecţie, care utilizează elemente mecanice de pompare şi injectoare mecanice, unitatea electronică de comandă a injecţiei preia şi prelucrează semnalele provenite de la senzori, iar semnalele de ieşire sunt convertite în acţionări mecanice pentru comanda şi reglarea injecţiei, prin diverse sisteme de poziţionare, aşa cum se prezintă în figura 6.25. Prin urmare, elementele principale ale reglării electronice în acest caz sunt senzorii, ECU şi dispozitivele de reglaj. Pentru exemplificarea unui astfel de sisitem, se prezintă în gfigura 6.26 schema generală de comandă electronică a injecţiei utilizată la firma VW.

Fig. 6.24. Informaţiile obţinute la sistemele mecanice

Fig. 6.25. Schema de comanda a injecţiei 111

Fig. 6.26. Schema injecţiei utilizată de firma VW 1 – senzor de poziţie a pedalei de acceleraţie, 2 – senzor de turaţie, 3 – injector (cu senzoe de poziţie a acului), 4 – senzor de presiune a aerului de admisie, 5 – senzor de temperatură, 6 – releu pentru lagărele hidraulice la turbina de supraalimentare, 7 – motor hidroelectric, 8 – senzor de temperatură a combustibilului, 9 – potenţiometrul doatorului, 10 – servomotor de oprire, 11 – ventil de oprire, 12 – opritor al sistemului de avans, 13 – releu de alimentare, 14 – senzor al temperaturii lichidului de răcire, 15 – climatizor, 16 – senzor de viteză, 17 – întrerupător lampă stop, 18 – întrerupător GRA a lămpii stop, 19 – contactor la arborele motor, 20 – bariometru, 21 – releu de pornire, 22 – ventil cu 2 căi, 23 – priză de diagnosticare, 24 – bujii incandescente.

6.7.2. Proceduri de diagnosticare a sistemelor de injecţie cu comandă electronică Pentru diagnosticarea acestor sisteme de injecţie se utilizează casete de diagnosticare care au şi imprimante. Casetele se branşează la ECU montat pe automobil. În memoria ECU se stochează toate abaterile funcţionale şi defecţiunile care apar în procesul de exploatare. Caseta are tastatură specifică şi un display de afişaj general. Pentru exemplificare se prezintă operaţiile de diagnosticare la motorul turbodiesel AUDI 2,5 cu caseta VAG 1551. Interogarea şi ştergerea memoriei de defecţiuni În prima fază, caseta de control (diagnosticare) VAG 1551 se branşează la ECU cu contactul general al automobilului întrerupt (cheia de contact la 0)

Paşii de diagnosticare Pasul 1. Pe ecranul instrumentului apare textul: 112

VAG – autodiagnosticare 1 – transfer rapid de date HELP VAG – autodiagnosticare 2 – codurile de semnalizare HELP Apăsând tasta HELP se pot afla şi alte instrucţiuni de folosire cu tasta indicată. Cu tasta pe care se află o „săgeată” programl poate fi derulat. Pasul 2. Se cuplează aprinderea, se activează imprimanta prin apăsarea tastei „Print”. Punerea în funcţiune este semnalizată de aprinderea luminii de control. Apăsând tasta 1 se selectează modul de operare „transfer rapid de date”. Pe ecran apare: Transfer rapid de date HELP Introduceţi codul Pasul 3. Intoducerea codului se permite după apăsarea tastelor 0 şi 1 care vor determina apariţia pe afişajul central a următoarelor mesaje: Transfer rapid de date Q 01 – electronica motorului Pasul 4. Introducerea se confirmă prin apăsarea tastei Q. Pe ecran va apare identificarea unităţii de comandă şi codificarea: 443907

401

motor codificare 004 Acest cod apărut pe display trebuie identificat cu codul care apare pe eticheta lipită pe pompa de injecţie. Dacă acest cod nu corespunde cu codul ECU, acesta se va stabili pe baza instrucţiunilor de corectare VAG. Pasul 5. Dacă pe ecran apare: Unitatea de comandă nu răspunde! HELP Se apasă tasta HELP prin care se vor putea afişa posibilele cauze ale erorilor, iar în vedea îndepărtării defecţiunii, codul se va introduce prin intermediul tastaturii, în mod repetat şi confirmat cu tasta Q. Pasul 6. Se apasă în continuarea investigării, tasta marcată cu săgeţi. Pe afişaj va apare: Transfer rapid de date HELP Selectare de funcţii Pasul 7. Se apasă tastele 0 şi 2 pin care se selectează funcţia „interogarea memoriei de defcţiuni” , iar pe display va aprărea: Transfer rapid de date Q 02 interogarea memoriei de 113

Pasul 8. Această instrucţiune se confirmă prinapăsarea tastei Q, după care pe ecran va apare numărul de defecţiuni memorate sau următorul răspuns: „nu am găsit defecţiuni”. X Recunoaşterea defecţiunii Pasul 9. Se apasă tasta marcată cu „săgeată”, situaţie în care defecţiunile din memorie vor fi afişate şi scrise de imprimantă. După tipărirea ultimei defecţiuni, se apasă tasta marcată cu săgeată, pe ecran apărând: Transfer rapid de date HELP Pasul 10. Se apasăSelectare tastele 0de şi 5funcţii prin care se şterge codificarea memoriei de defcţiuni şi pe ecran va apare: Transfer rapid de date Q 05 ştergerea memoriei de Q. Memoria defecţiunilor nu poate Instrucţiunea se confirmă prin apăsarea tastei fi ştearsădacă între interogarea memoriei şi ştergerea ei a fost decuplată aprinderea sau dacă motorul a funcţionat la turaţie mai mare de 2000 rot/min. Dacă pe ecran apare: Atenţie Interogarea memoriei de erori (defecţiuni) În acest caz, interogarea trebuie repetată cu exactitate conform instrucţiunilor. Dacă ştergerea memoriei a avut loc totuşi corec, atunci pe ecran apare: Transfer rapid de date Memoria de defecţiuni ştearsă Defecţiunile tipărite de imprimantă se vor înlătura conform instrucţiunilor date de VWAG. În tabelul 13 se arată modul de căutare al defecţiunilor la motorul Diesel al autoturismului AUDI.

114

6.7.3. Diagnosticarea bujiilor incandescente Diagnosticarea se efectuează în condiţiile în care bateria este încărcată şi contactul general (de la cheie) întrerupt. Paşii de diagnosticare sunt: Tabelul 10. Detectarea defecţiunilor la motorul Diesel a automobilului AUDI. Afişaj la imprimanta casetei VAG 1551

Cauza posibilă a defecţiunii

1 65535 1111 (Defecţiuni la unitatea de comandă J 248) 00281 1231

2 - defecţiune internă a unităţii de comandă

(Senzorul G 68 – generatorul de semnal al vitezometrului) x semnal neprelucrat

defecţiunea vitezometrului G 21 defecţiunea senzorului vitezometrului întreruperea tensiunii de alimentare între unitatea J 248 şi vitezometrul G 21 pe placa cu întrerupătoare

Modul de înlăturare a defecţiunii 3 Înlocuirea unităţii de comandă J248 Se caută defecţiunea pe baza schemei electrice

se scot fişele de la toate bujiile se leagă lampa VAG 1527 cu „led” la polul (+) al bateriei cu vârful de testare al instrumentului se atinge succesiv fiecare bujie. Dacă LED – ul se aprinde, atunci bujia este în bună stare, iar dacă nu se aprind, se înlocuieşte bujia respectivă. Testarea instantanee a valorilor funcţionale Verificarea se efecuează cu caseta de control VAG1551. Condiţiile de lucru: temperatura lichidului de răcire a motorului cel puţin 60, toţi comutatorii electrici decuplaţi. Caseta de control se branşează la ECU şi se trece la interogarea memoriei de defecţiuni. După aceea se porneşte motorul, care va funcţiona la regimul de mers în gol încet. Se acţionează tasta „print” şi se activează imprimanta. Pe afişaj va apare: Transfer rapid de date HELP Selectarea funcţiei XX Se acţionează tastele 0 şi 8 prin care se selectează codul: „afişarea valorilor măsurabile”. Pe display va apare: Transfer rapid de date Q 08 – citirea valorilor măsurabile Se confirmă afişajul prin acţionarea tastei Q şi va apare: Citirea valorilor măsurabile 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 115

Citirea valorilor se face cu ajutorul tabelului 12 Tabelul 12 Câmpul de afişaj 1

Valori afişate

Rezultatul măsurătorilor

37 – 39

800 – 840 rot/min

2

70 – 84

2,7 – 4,2 înainte de PMS

3

00 – 01

0,3 – 0,4 v

4 5

5 – 25 70 – 130

1,6 – 7,8 mg/cursă 0,7 – 1,0 bari

6

70 -130

0,7 – 1,0 bari

7

45 – 113

60 – 105 C

8

113 – 213

10 – 60 C

9

47 – 209

0 – 70 C

10

75 – 100

1,6 – 2 V

Denumire şi interpretare fizică Turaţia instantanee a motorului Momentul de injecţie (la traductorul de cursă al injectorului) Tensiunea la senzorul de poziţie a pedalei de acceleraţie la mers în gol (G79) Cantitatea injectată Presiunea atmosferică instantnee Presiunea instantanee de alimentare în galeria de admisie la mersul în gol Temperatura instantanee a lichidului de răcire Temperatura aerului aspirat Temperatura combustibilului Tensiunea la potenţiometrul cursei elementului de pompare (G99)

Sisteme de injecţie electronice

Fig. 6.27. Modelul de injecţie cu rampă de acumulare ECD – 112 116

Satisfacerea reglementărilor severe referitoare la reducerea noxelor şi a zgomotelor la motoarele Diesel este posibilă numai prin utilizarea echipamentelor de injecţie Diesel electronice, care pot realiza: capacitatea de a dezvolta presiuni mari, un control strict al cantităţii injectate în funcţie de sarcina şi turaţia motorului, controlul fin al presiunii de injecţie şi flexibilitatea avansului la injecţie. Creşterea presiunii de injecţie la 120 – 140 MPa (1200 – 1400 bari) îmbunătăţeşte hotărîtor procesul de omogenizare şi de ardere a amestecului, în consecinţă se reduc emisiile poluante prin scăderea dimensiunii particulelor de combustibil pulverizate în camera de ardere. Cerinţele optimizării procesului de injecţie arătate mai înainte pot fi realizate cu un sistem de injecţie cu rampă de acumulare, exemplificat prin modelul ECD – 112, prezentat în figura 6.27. 1 – pulverizator (duză), 2 – piston hidraulic, 3 – camera de comandă a pistonului, 4 – supapă unisens, 5 – valvă cu trei căi (T.W.V.), 6 – rampa de acumulare, 7 – senzor de presiune, 8 – supapa de control cu două căi a pompei (PVC), 9 – senzor de control de impulsuri ale pompei , 10 – pompa de injecţie de înaltă presiune, 11 – senzor de turaţie, 12 – senzor de cursă a pistonului din cilindrul 1 al motorului, 13 – senzor de sarcină (pedala de acceleraţie), 14 – rezervor, 15 – informaţii adiţionale, 16 – comanda supapei cu trei căi. Reperele funcţionale ale acestui sistem sunt prezentate în cele ce urmează. Sistemul cuprinde o pompă de injecţie de înaltă presiune, rampă de acumulare (acumulator), injectoare, ECU şi senzori. Presiunea în acumulator este menţinută în permanenţă la o valoare cerută de motor, prin reglarea cantităţii de combustibil livrate de pompa de înaltă presiune cu ajutorul supapei de de control a pompei (8). Presiunea din acumulator este detectată de un senzor (7), instalat în acumulator. Controlul presiunii fiind de tip feed-back este necesar pentru ca presiunea din acumulator să coincidă cu setul de valori optime în cocnordanţă cu turaţia şi sarcina motorului. Această presiune din acumulator este aplicată camerei de presiune a pulverizatorului şi camerei de comandă a pistonului (3), legată de acul inejctorului. Cotrolul cantităţii şi a timpului de injecţie se face de către acul injectorului, care este deschis sau închis de pistonul hidraulic. Acul injectorului, la rândul său, este controlat prin presiunea din camera de comandă (3), care este aplicată sau nu, printr-o supapă cu trei căi (5). Combustibilul aflat la presiune ridicată este evacuat parţial în afara camerei (3) când ventilul cu trei căi – TWN – este activat, acul injectorului ridicându-se datorită presiunii mari din camera de presiune pulverizatorului, moment în care începe injecţia. Cind TWN (5) este dezactivat, presiunea se aplică camerei de comandă a pistonului hidraulic (3) pentru a coborî acul, ceea ce duce la oprirea injecţiei. Pe această cale timpul de injecţie este comandat electronic prin temporizarea activării triplei valve TWV (5) şi implicit se controlează astfel şi cantitatea de combustiil injectat, prin durata de activare a TWV. Controlul presiunii de injecţie P r e s i u n e a d e i n j e c ţ i e sau presiunea din acumulator este reglată prin modificarea cantităţii de combustibil refulată de pompa de injecţie de înaltă presiune (10) ca răspuns feed – back la semnalele senzorului de presiune (7) Compensarea feed – back se obţine ca urmarea diferenţei între presiunea „ţintă” (impusă) şi presiunea prezentă în acumulator, semnalizată prin senzorul de presiune (7). Apoi valoarea de comandă a presiunii este obţinută din compensarea feed –back şi timpul de bază de activare. În final, impulsurile sunt transmise supapei pompei (8) – PVC , după timpul iniţiat de detectarea semnalelor de la senzorul de cursă (12). L a p o r n i r e a m o t o r u l u i este realizat un algoritm diferit, deoarece mai întîi trebuie generată o presiune care va fi utilizată ca bază de operaţii în sistem. Algoritmul 117

este utilizat în perioada de timp în care semnalele de la senzorul de cursă (12) nu pot fi citite datorită turaţiei reduse a arborelui motor. În această perioadă de pornire, combustibilul este livrat de către pompa de injecţie la presiunea maximă care poate fi atinsă de pompă, indiferent de turaţia motorului. Timpul de alimentare cu combustibil de la pompa de injecţie este sincronizat cu injecţia şi acolo nu apare supraalimentare sau subalimentare cu combustibil şi astfel presiunea din acumulator rămîne constantă. Pompa de injecţie (de alimentare) Funcţiile pompei de injecţie sunt controlate de presiunea din acumulator şi de controlul cantităţii de combustibil livrat. Supapa 8 (PVC) este deschisă când pistonaşul coboară şi combustibilul la presiune joasă este admis în pompa de injecţie (deasupra pistonaşului pompei, în camera pistonaşului). Când pistonaşul se ridică, combustibilul este întors în conducta de combustibil, dacă PVC este deschis, fără a se realiza o creştere de presiune. Dacă PVC este închis, calea de întoarcere este blocată şi presiunea în camera pistonaşului creşte, combustibilul fiind livrat acumulatorului prin supapa de refulare. În această situaţie volumul cursei efectuate de pistonaş după închiderea PVC este chiar cantitatea de combustibil livrat. Livrarea deci şi presiunea din acumulator sunt controlate prin reglarea timpului de start al activării PVC şi astfel presiunea de 100 MPa din acumulator poate fi stabilită chiar şi pentru o turaţie de 500 rot/min. L a p o r n i r e a m o t o r u l u i presiunea din acumulator trebuie să atingă rapid valoarea presiunii de deschidere a acului injectorului. Presiunea de deschidere a pulverizatorului este de 20 MPa, aşadar presiunea din acumulator va trebui să depăşească cu 3 doze de pompă presiunea de deschidere a pulverizatorului. Presiunea din acumulator atinge valoarea de deschidere de 20 MPa în 0,5 secunde, făcând posibilă injecţia. Turaţia de ralanti este atinsă de motor în 0,6 secunde, ceea ce reprezintă o bună caracteristică de pornire a motorului. Controlul cantităţii de combustibil ECU calculează cantitatea optimă de injectat, pe baza regimului de funcţionare a motorului, în funcţie de datele transmise de senzori, iar cantitatea injectată este controlată prin comanda unei plaje de impulsuri către TWV montată pe injector. În calculul cantităţii de injecţie (debitul pe ciclu), atât debitul de bază (Qbază – determinat de turaţie şi poziţia clapetei de acceleraţie) cât şi debitul maxim permis (Qmax – determinat de turaţie, variaţia presiunii şi temperaturii aerului admis), sunt comparate şi cea mai mică valoare este aleasă pentru fiecare dintre ele pentru a obţine debitul optim (Qoptim) sau debitul „ţintă”. Ambele valori Qb şi Qmax pot fi programate ca un model flexibil, valorificând avantajele controlului electronic ECD – U2. Cantitatea de combustibil injectat este obţinută în sistemul U2 care este un sistem perfect de măsurare „timp – presiune”. Comanda inejctorului În momentul în care este transmis impulsul de comandă de la ECU la TWV, combustibilul de înaltă presiune din camera de comandă din injector (3) se întoarce prin retur la rezervorul de combustibil. În acest moment presiunea sub TWV este rapid redusă (faţă de acumulator) la presiunea atmosferică, însă presiunea din camera de comandă, de sub supapa unisens (4) este redusă treptat (gradual) în funcţie de diametrul orificiului unisens („drosel”). Datorită efectului orificului droselului (4), acul injectorului, legat de pistonul hidraulic, se ridică treptat, obţinându-se astfel aşa-numita rată de injecţie de formă „delta”. TWV revine la poziţia iniţială şi presiunea acumulatorului este aplicată camerei de comandă a pistonului hidraulic (3), când TWV este dezactivată. Orificiul unisens (4) nu lucrează în sensul creşterii presiunii. Astfel pulverizatorul este închis rapid şi se obţine o întrerupere bruscă a inejcţiei. 118

Sfârşitul injecţiei este modificat prin creşterea sau micşorarea timpului de comandă, iar cantitatea injectată este controlată prin reglarea perioadei de injecţie. Performanţa controlului cantităţii de combustibil Sistemul ECD – U2 poate măsura cu mare precizie combustibilul, chiar pentru cantităţi mici injectate, 1 mm3 sau mai puţin, deoarece şi o mică ridicare a acului injectorului poate fi precis controlată datorită răspunsului rapid al distribuitorului cu 3 căi TWV şi al modului de operare restrictiv al orificiului unisens (4). În plus, în cele din urmă, caracteristica de bună manevrabilitate (guvernare) este asigurată pe toată gama de regimui de funcţionare ale motorului. Sistemul ECD – U2 este un sistem perfect controlat electronic, pe baza măsurării „presiune - timp”, ceea ce realizează un control ideal al cantităţii de combustibil injectate, realmente cerută de regimul respectiv de funcţionare al motorului. Prin acest sistem nu mai apar neajunsurile care sunt inerente la sistemele de injecţie convenţionale: control ineficient la turaţii mici datorită capacităţii reduse de control a elementelor de comandă, cursa acului greu de controlat sau de necontrolat, datorită propagării presiunii în sistemul de injecţie. Controlul programării în timp a injecţiei Coordonarea în timp a injecţiei este realizată independent, prin coordonarea momentului de deschidere a TWV. Cel mai bun control al programării poate fi atins prin simpla schimbare a momentului deschiderii TWV, care este independentă de rata de injecţie şi de cantitate. Aceasta este una din caracteristicile superioare ale sistemului ECD – U2 care realizează adaptarea optimă la cerinţele tot mai severe de reducere a fumului şi al consumului de combustibil. Controlul ratei de injecţie Controlul ratei de injecţie este foarte eficient în obţinerea economiei de combustibil şi reducerea fumului şi a zgomotului în acelaşi timp. Presiunea din camera de comandă a pistonului hidraulic (3) poate fi redusă restrictiv prin orificiul unisens (4). În acest caz, ridicarea iniţială a acului pulverizatorului este orpită şi se obţine o rată de injecţie care creşte gradula împreună cu o tăiere bruscă a ijecţiei în final (forma „delta”). Injecţia „pilot” (iniţială) se poate obţine printr-o plajă ingustă de impulsuri asupra TWV înainte de injecţia principală, ceea ce înseamnă că supapa TWV este acţionată de două ori pentru fiecare injecţie. ECD – U2 este un sistem care este caracterizat printr-o mare flexibilitate a managementului inejcţiei, fără scăderea performanţelor de bază alemotorului, care are în componenţă pompa de injecţie (alimentare) de înaltă presiune, având funcţii de control a presiunii, cu injectoare care au funcţii de control a ratei injecţiei, acumulator hidraulic, ECU şi senzori. Numai printr-un astfel de management al procesului de injecţie motoarele Diesel pot satisface normele severe privind emisiile poluante, cerinţele de maniabilitate, economie de combustibil şi silenţiozitate. Diagnosticarea acestor sisteme constă în interogarea ECU privind memoria de defecţiuni sau abateri de la parametrii funcţionali pentru componentele electronice (senzori, cablaje) care se poate realiza şi prin intermediul unui laptop.

119

6.8. Rezumat Disfuncţionalităţile care se manifestă în instalaţia de alimentare a motorului Diesel provoacă diminuarea performanţelor economice şi energetice ale motoarelor, creşterea opacităţii gazelor de evacuare (apariţia fumului), a conţinutului de particule în evacuare, pornirea dificilă la rece. Cauzele care determină aceste efecte se găsesc în uzurile elementelor de pompare şi injecţie, dereglări ale unghiului de avans la injecţie, a presiunii de injecţie, ale debitului de combustibil injectat, avarii la nivelul pieselor injectoarelor (ruperea vârfului acului, cocsarea duzelor de pulverizare). Opacitatea gazelor de evacuare (concentraţia de fum) este parametrul de diagnosticare care stă la baza diagnosticării globale, datorită sensibilităţii sale în raport cu modificările de stare tehnică a instalaţiei de alimentare, având şi un grad satisfăcător de informativitate. Opacimetrele Bosch, Hartridge şi Okuda Koki. Limitele de opacitate sunt stabilite prin Regulamentul 24 al C.E.E. pentru două forme de testare. Evaluarea limitelor admisibile ale opacităţii. Verificările pompei de motorină constau în măsurarea debitului, a depresiunii la absorbţie şi a presiunii de refulare. Pentru testarea injectoarelor se utilizează pompa de mână Bosch. Parametrii de diagnosticare: verificarea presiunii de injecţie; verificarea etanşeităţii; verificarea calităţii pulverizării; proba Bosch de zgomot. Diagnosticarea pompelor de injecţie se realizează pe standuri de probă specializate. Parametrii de diagnosticare: verificarea uzurii elementelor de pompare, verificarea debitului maxim la turaţia nominală, uniformitatea debitării, verificarea unghiurilor de avans la injecţie. Reglarea pompelor de injecţie. Diagnosticarea pe baza oscilogramei presiunii în conductele de refulare. Implementarea electronicii în sfera sistemului de alimentare a motoarelor Diesel reprezintă în esenţă suspendarea reglărilor mecanice ale debitului, presiunii de injecţie, ale avansului la injecţie şi realizarea reglajelor procesului de injecţie pe baza comenzilor date de o unitate electronică de comandă. Optimizarea injecţiei Diesel se poate realiza pe baza următoarelor informaţii: poziţia pedalei de accelreraţie turaţia motorului sarcina instantanee a motorului – măsurarea presiunii în colectorul de admisie şi a presiunii mediului influenţa factorilor de corecţie: temperatura lichidului de răcire, temperatura uleiului temperatura aerului aspirat şi a combustibilului temperatura gazelor de evacuare poziţia unghiulară a arborelui motor în raport cu PMS avansul la injecţie dozajul combustibilului şi cantitatea de aer aspirat Pentru diagnosticarea sistemelor de injecţiecu comandă electronică se utilizează casete de diagnosticare care au şi imprimante. Casetele se branşează la ECU montat pe automobil. În memoria ECU se stochează toate abaterile funcţionale şi defecţiunile 120

care apar în procesul de exploatare. Caseta are tastatură specifică şi un display de afişaj general. Pentru exemplificare se prezintă operaţiile de diagnosticare la motorul turbodiesel AUDI 2,5 cu caseta VAG 1551.

6.9. Evaluare 1. Care sunt principalele cauze care duc la creşterea cantităţii de fum din gazele de evacuare? 2. Descrieţi opacimetrul Bosch. 3. Descrieţi opacimetrul Hartridge. 4. Descrieţi opacimetrul Okuda Koki. 5. Cum se evaluează limitele opacităţii gazelor de evacuare? 6. Care sunt parametrii de diagnosticare ai injectoarelor? 7. Care sunt parametrii de diagnosticare ai pompelor de injecţie? 8. Cum se poate face optimizarea injecţiei electronice?

121

7. Diagnosticarea instalaţiilor de răcire şi de ungere a motoarelor Cuprins 7.1. Introducere 7.2. Competenţe 7.3. Schimbarea stării tehnice 7.4. Diagnosticarea etanşeităţii instalaţiei 7.5. Diagnosticarea funcţionării termostatului 7.6. Testarea supapelor buşonului vasului de expansiune 7.7. Testarea radiatoarelor 7.8. Testarea calitatăţii lichidului de răcire 7.9. Rezumat 7.10. Evaluare

7.1. Introducere Unitatea de învăţare abordează problemele legate de schimbarea stării tehnice a componentelor sistemului de răcire şi diagnosticarea acestora fără să ocolească lichidul de răcire.

7.2. Competenţe După parcurgerea acestei unităţi de învăţare studenţii vor putea dezvolta subiecte legate de: -

Cunoaşterea condiţiilor de funcţionare a sistemului de

răcire; -

- Schimbarea stării tehnice a sistemului de răcire; Diagnosticarea etanşeităţii instalaţiei; Diagnosticarea termostatului; Diagnosticarea buşonului vasului de expansiune; Diagnosticarea radiatoarelor; Determinarea calităţii lichidului de răcire;

Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 3 ore.

7.3. Schimbarea stării tehnice Complexitatea şi implicit posibilităţile de disfuncţionalităţi mai mari la sistemele de răcire cu lichid, impun numai studierea acestor sisteme din punct de vedere al diagnosticării, în acest subcapitol. Menţinerea unor condiţii favorabile de funcţionare a motoarelor sub aspectul regimului termic, în scopul asigurării performanţelor dinamice, economice şi de fiabilitate, depind în bună măsură de buna funcţionare a instalaţiei de răcire. Lichidele de răcire care se utilizează în instalaţiile de răcire, transferă în mediul ambiant cca. 20 – 35 % din cantitatea de căldură dezvoltată prin arderea combustibililor

122

în motoare, menţinând astfel temperaturi optime de funcţionare (la care indicii de performanţă ai motorului sunt cei mai buni) de 80 – 90 C (la intrarea apei în radiator). Valorile temperaturilor lichidului de răcire într-un circuit presurizat la un m.a.s. la sarcini medii sunt prevăzute în figura 7.1. În exploatare, în instalaţia de răcire apar o serie de modificări ale stării tehnice generale, care au efecte negative privind perfomanţele instalaţiei şi implicit ale motorului. Cele mai importante modificări sunt:

Fig.7.1.  pierderi de lichid de răcire,  acoperirea cu impurităţi ale elementelor de răcire ale radiatorului,  înrăutăţirea funcţionării termostatului,  înrăutăţirea funcţionării supapelor buşonului de umplere,  depuneri de crustă de „piatră pe pereţii interiori ai instalaţiei de răcire, în cazul utilizării ca lichid de răcire a apei fără alte substanţe. Diagnosticarea stării tehnice a instalaţiei de răcire este axată pe modificările de stare tehnică survenite în exploatare. Astfel, sunt supuse diagnosticării următoarele: - etanşeitatea instalaţiei, - funcţionarea termostatului, - starea supapelor buşonului de umplere, - radiatorul, - calitatea lichidului de răcire.

123

7.4. Diagnosticarea etanşeităţii instalaţiei

Fig. 7.2.

Cantitatea de lichid de răcire din instalaţie se reduce fie ca urmare a proceselor de vaporizare fie ca urmare a pierderilor prin neetanşeităţi. Pierderile cantitative ca urmare a vaporizării care reprezintă 10 – 12 % din cantitatea instalaţiei, nu afectează funcţionarea motorului. Peste această limită se impune completarea lichidului pentru a preveni supraîncălzirea motorului. Pierderile prin neetanşeităţi sunt pierderi exterioare sau interioare. Pierderile exterioare – se constată prin observarea imbinărilor conductelor. În anotimpul rece, la imbinările racordurilor din cauciuc cu ţevile metalice – din aliaje de aluminiu mai ales – se slăbesc strângerile ca urmare a contracţiei materialului metalic, permitând scurgerile de lichid. Pierderile interioare se produc ca urmare a deteriorării garniturilor de chiulasă sau a inelelor de etanşare a cămăşilor de cilindrii. Pătrunderea lichidului în baia de ulei provoacă o spumare masivă la suprafaţa uleiului din baie, ceea ce se poate observa pe joja de control a nivelului de ulei din baie, spumă de culoare gălbuie. Pătrunderea lichidului de răcire în cilindrii, ca urmare a fisurării garniturii de chiulasă, are ca efect apariţia vaporilor în cantitate mare în gazele de evacuare (gazele au o nuanţă albicioasă) chiar atunci când motorul este cald şi temperatura mediului ambiant este pozitivă.

124

7.5. Diagnosticarea funcţionării termostatului Termostatul trebuie să asigure reglarea automată a temperaturii lichidului de răcire şi să accelereze încălzirea mototurlui după pornire, fig. 7.2.

Fig. 7.3.

Cilindrul gofrat 5 confecţionat din alamă, conţine eter etilic pur sau un amestec de 66 % alcool şi 34 % apă distilată. Ambele lichide au punct de fierbere sub 65 – 70 C, ceea ce permite alungirea cilindrului gofrat sub acţiunea presiunii de vapori, la temperaturi mult sub temperatura de fierbere a apei şi comanda supapelor 2 şi 3. În exploatare pot apare disfuncţionalităţi ale termostatului ca urmare a deteriorării cilindrului gofrat care conţine lichidul activ şi astfell deschiderea ncompletă a supapei 2, ceea ce va provoca supraîncălzirea motorului. Testarea funcţională a termostatului urmăreşte temperatura la care sunt activate supapele, diagrama de ridicare a supapei principale 2 în funcţie de temperatură, înălţimea de ridicare a supapei. Pentru aceasta se utilizează un dispozitiv ca in figura 7.3. În recipientul 2 se introduce pe un suport termostatul 3. apa din recipient este încălzită cu o rezistenţă electrică. Termometrul 4 şi pîrghia 5 permit măsurarea temperaturii şi înălţimea de ridicare a supapei termostatului. La un termostat în stare tehnică bună, supapa trebuie să se ridice la 70 C, iar la 85 C supapa trebuie să fie complet deschisă. Înălţimea de deschidere a supapei va trebui să fie între 8 – 9 mm. La foarte multe construcţii de termostat se utilizează o pastă solidă în loc de burduful cu lichid, aceste tipuri având o fiabilitate ridicată. Pasta activă este un amestec de cerazină (ceară petrolieră) cu pulbere de cupru, care-şi măreşte volumul prin încălzire, atingând maximul la temperaturi de 75 – 83 C .

7.6. Testarea supapelor buşonului vasului de expansiune Etanşeitatea sistemului de răcire şi legătura cu mediul este asigurată de buna funcţionare a supapelor buşonului vasului de expansiune sau de umplere a radiatorului. Verificarea funcţionării corecte abuşonului se testează cu un dispozitiv prezentat în figura 7.4, care permite măsurarea presiunilor de deschidere a supapei de aer şi vapori. 125

Fig. 7.4. Valorile presiunilor la care sunt activate supapel, sunt determinate de constructor şi abaterile care apar în exploatare, ca urmare a modificării caracteristicilor arcurilor acestor supape, pot provoca supraîncălziri ale motoarelor. Dispozitivul are un mic rezervor de aer 2, un manometru 4, vasul 5 în care se montează buşonul cu supapa de vapori 11 şi supapa de aer 12, capacul ermetic 6, şurub de fixare 7, indicatorul 10, robinetele 1,3, 8 şi 13. indicatorul optic (presostatic) 9 indică momentul deschiderii uneia sau alteia din supape. Sursa de alimentare cu aer comprimat la 1,4 – 1,5 bari este admisă de robinetul 1 în rezervorul 2. Presiunea de ridicare a supapei de vapori 11 se determină în partea superioară a vasului 5 cu indicatorul 10 prin intermediul robinetului cu două căi 3, care permite intrarea aerului în partea inferioară a vasului 5 şi robinetul 8 care leagă partea superioară a vasului cu indicatorul 10. Supapa de aer 12 se verifică prin realizarea, cu ajutorul robinetelor 3 şi 8, a legăturii părţii inferioare a vasului 5 cu indicatorul 10 şi a admisiei aerului în partea superioară a vasului. Dispozitivul din figura 7.4 se utilizează şi pentru verificarea instalaţiei de răcire, în ansamblu, cu motorul oprit. În locul buşonului radiatorului se instalează cupla aparatului care se uneşte prin robinetul 13 cu recipientul de aer 2. Iniţial, robinetele 13 şi 3 fiind închise, se crează în recipientul 2 o presiune de 0,6 – 0,7 bari prin admisia de aer comprimat controlată de robinetul 1, moment în care se deschide robinetul 13. căderea de presiune indicată de manometrul 4 nu trebuie să fie mai mare de 0,1 bari în 0 secunde, pentru o ermeticitate acceptabilă.

7.7. Testarea radiatoarelor Ca urmare a regimmului de vibraţii generate în exploatare, pot apărea fisuri sau dezlipiri la nivelul bazinelor sau a suprafeţei active de schimb de căldură. Verificarea etanşeităţii radiatorului se poate realiza prin demontarea de pe motor şi scufundarea într-un bazin cu apă. După astuparea racordului de ieşire de la bazinul inferior şi a racodului de intrare de la bazinul superior, printr-o cuplă adecvată montată 126

în locul buşonului de alimentare, se introduce aer comprimat la 0,7 – 0,8 bari. Prin locurile fisurate se va observa ieşirea aerului, putându-se astefl identifica locurile care trebuie lipite. Înfundarea parţială a radiatoarelor ca urmare a depunerilor interioare de piatră, impurităţi antrenate de lichidul de răcire, provoacă creşterea rezistenţei hidraulice la trecerea lichidului prin radiator, situaţie care generează creşterea depresiunii la ieşirea din radiator şi implicit la intrarea în pompa de lichid. Pentru aprecierea gradului de înfundare a radiatorului, se măsoară cu un vacuummetru depresiunea la nivelul bazinnului inferior, montat (intercalat) la racordul inferior sau la buşonul de golire de la bazinul inferior. La valori mai mari de 125 mmHg ale depresiunii la o turaţie medie a motorului, este necesară curăţirea radiatorului sau înlocuirea sa, pentru a preveni încălzirea motoarelor.

7.8. Testarea calitatăţii lichidului de răcire 7.8.1. Lichide antigel Lichidele antigel sunt soluţii apoase de alcooli mono sau polivalenţi şi compuşi ai acestora. Aceste lichide trebuie să îndeplinească o serie de condiţii:  să aibă temperaturi de congelare inferioare celor de exploatare a automobilelor (-40 C),  temperaturile de fierbere să fie cât mai ridicate,  bună capacitate de transmitere a căldurii,  să aibă stabilitate fizică şi chimică,  vâscozitatea să fie constantă într-un domeniu larg de temperaturi,  să nu corodeze usprafeţele metalice.

Fig. 7.5.

Lichidele antigel sunt fabricate pe bază de glicoli cu adaos de stabilizatori şi inhibitori de coroziune. Glicolul este un dialcool al etanului, incolor şi vâscos, dulceag, cu punctul de fierbere 470 K şi temperatura de congelare 261,65 K. Acţiunea corozivă este nulă. Lichidul antigel se utilizează diluat cu apă dedurizată sau apă distilată, în următoarele diluţii: 1 vol. produs concentrat (glicol) + 1 vol. apă – punct de congelare 234 k (-39 C), 127

2 vol. produs concentrat + 3 vol. apă – punct de congelare 246 K (-27 C). Lichidul diluat în proporţie 1:1 are densitatea relativă 1,07 – 1,08, punctul de fierbere 375 K (102 C). În timpul funcţionării, lichidul de răcire antigel îşi măreşte volumul prin încălzire până la un maxim normal, volumul de expansiune fiind 4 – 7 % din volumul total al sistemului de răcire. Proprietatea lichidului antigel de a se prezenta sub formă afînată la congelare, face ca în cazul exploatării în condiţii cu temperaturi inferioare celei de 234 K (-39 C), blocul motor şi radiatorul să nu sufere deteriorări. Calitatea lichidului antigel din punct de vedere al conţinutului procentual de etilenglicol şi respectiv a temperaturii de îngheţ se determină cu hidrometrul sau termodensimetru – figura 7.5. 7.8.2. Răcirea cu apă Există domenii de exploatare a automobilelor unde se utilizează pentru răcire apa. Dezavantajele utilizării apei decurg din: temperatura relativ „ridicată” de congelare, mărirea volumului cu 10 % prin ingheţare, formarea depunerilor de „piatră” (carbonaţi şi sulfaţi de calciu şi magneziu), corodarea suprafeţelor metalice. Dezavantajul major al folosirii apei pentru răcire constă în depunerile de crustă de piatră pe pereţii camerelor de răcire ale radiatorului. Prin încălzire, sărurile dizolvate în apă (la o concentraţie care depinde de duritatea apei) încep să precipite, urmând descompunerea termică şi formarea de CaCO3 şi MgCO3, care se depun aderent pe pereţii metalici, sub formă de cruste rezistente, cu un coeficient redus de transfer de căldură, ceea ce contribuie la supraîncălzirea motorului, creşterea solicitării termice a unor componente ale acestuia. Tabel 13 Soluţii folosite pentru îndepărtarea crustei de piatră Cantitatea din componentul Substanţa pentru Substanţă Apă (l) reducerea reactivă corodării metalului Carbonatul de sodiu (NaCO3) 10 Petrol 0,5 l 1 kg Soda caustică (NaOH) 0,75 10 Petrol 0,5 l – 0,8 kg Acid clorhidric (HCl), 50g

10

Motorină, 50g (furfurol, formalină)

Temperatura maximă la care se poate încălzi soluţia în motor (C)

Timp de menţinere în instalaţia de răcire a soluţiei

Observaţii

80

10 – 12 h

–

80

10 – 12 h

25 ... 30

15 – 30 min

Nu se foloseşte pentru sisteme bachelizate Se foloseşte numai pentru piesele din aliaj de Al.

Totodată, depunerile de piatră generează tensiuni termice în materialele pe care s-au depus, deoarece la fisurarea crustei, lichidul de răcire vine în contact direct cu suprafaţa metalică, unde povoacă o răcire mai accentuată în raport cu zonele învecinate. Pentru îndepărtarea depunerilor se utilizează soluţii bazice sau acide, conform celor indicate în tabelul 13. În scopul prevenirii formării depunerilor solide (cruste de piatră), pentru răcire se poate utiliza apă distilată sau se pot utiliza metode de reducere a durităţii apei, prin folosirea uneia din procedurile prezentate în tabelul 14. 128

Tabelul 14 Metode perntru reducerea durităţii apei Metoda Fierberea apei Bicromat de potasiu K2Cr2O7 Bicromat de sodiu Na2Cr2O7 Sodă caustică NaOH Prin schimb de cationi

Recomandări Se menţine în stare de fierbere circa 30 min. Se adaugă la 10 l apă, 30 – 60 g substanţă Se adaugă la 10 l apă, 30 – 60 g substanţă Se adaugă la 10 l apă, 50 – 60 g substanţă Trecerea apei printr-un filtru din glanconit sau permutat

7.9. Rezumat Lichidele de răcire care se utilizează în instalaţiile de răcire, transferă în mediul ambiant cca. 20 – 35 % din cantitatea de căldură dezvoltată prin arderea combustibililor în motoare, menţinând astfel temperaturi optime de funcţionare (la care indicii de performanţă ai motorului sunt cei mai buni) de 80 – 90 C (la intrarea apei în radiator). Cantitatea de lichid de răcire din instalaţie se reduce fie ca urmare a proceselor de vaporizare fie ca urmare a pierderilor prin neetanşeităţi. Pierderile cantitative ca urmare a vaporizării care reprezintă 10 – 12 % din cantitatea instalaţiei, nu afectează funcţionarea motorului. Peste această limită se impune completarea lichidului pentru a preveni supraîncălzirea motorului. Pierderile prin neetanşeităţi sunt pierderi exterioare sau interioare. Termostatul trebuie să asigure reglarea automată a temperaturii lichidului de răcire şi să accelereze încălzirea mototurlui după pornire. Testarea funcţională a termostatului urmăreşte temperatura la care sunt activate supapele (de vapori şi de vacuum). Etanşeitatea sistemului de răcire şi legătura cu mediul este asigurată de buna funcţionare a supapelor buşonului de umplere a radiatorului. Verificarea funcţionării corecte abuşonului se testează cu un dispozitiv prezentat în figura 2.88, care permite măsurarea presiunilor de deschidere a supapei de aer şi vapori. Verificarea etanşeităţii radiatorului se poate realiza prin demontarea de pe motor şi scufundarea într-un bazin cu apă. După astuparea racordului de ieşire de la bazinul inferior şi a racodului de intrare de la bazinul superior, printr-o cuplă adecvată montată în locul buşonului de alimentare, se introduce aer comprimat la 0,7 – 0,8 bari. Prin locurile fisurate se va observa ieşirea aerului, putându-se astefl identifica locurile care trebuie lipite. Lichidele antigel sunt fabricate pe bază de glicoli cu adaos de stabilizatori şi inhibitori de coroziune (STAS 8671-78). Glicolul este un dialcool al etanului, incolor şi vâscos, dulceag, cu punctul de fierbere 470 K şi temperatura de congelare 261,65 K. Acţiunea corozivă este nulă. Lichidul antigel se utilizează diluat cu apă dedurizată sau apă distilată, în următoarele diluţii: 1 vol. produs concentrat (glicol) + 1 vol. apă – punct de congelare 234 k (-39 C), 2 vol. produs concentrat + 3 vol. apă – punct de congelare 246 K (-27 C). Lichidul diluat în proporţie 1:1 are densitatea relativă 1,07 – 1,08, punctul de fierbere 375 K (102 C).

129

7.10. Evaluare 1. Care este domeniul de temperaturi, ale lichidului de răcire, optime de funcţionare a motoarelor ? 2. Cât la sută din lichidul de răcire se poate pierde fără ca funcţionarea motorului să fie afectată major? 3. De câte feluri pot fi neetanşeităţile instalaţiei de răcire? 4. Cum se verifică termostatul? 5. Desenaţi schema aparatului de diagnosticare a buşonului vasului de expansiune? 6. Cre este proporţia optimă de etilenglicol în lichidul de răcire?

130

8. Diagnosticarea instalaţiei de ungere a motoarelor Cuprins 8.1. Introducere 8.2. Competenţe 8.3. Schimbarea stării tehnice 8.4. Diagnosticare globală 8.5. Diagnosticare de profunzime 8.6. Alegerea lubrifiantului optim în raport cu condiţiile de funcţionare 8.7. Rezumat 8.8. Evaluare

8.1. Introducere Instalaţia de ungere este abordată din punctul de vedere al schimbării stării tehnice, al diagnosticării globale şi de profunzime dar este tratată şi problematica lubrifianţilor.

8.2. Competenţe

-

După parcurgerea unităţii de învăţare studenţii pot dezvolta subiecte privind : - Stabilirea parametrilor de stare a instalaţiei de ungere; - Cunoaşterea procesului de degradare a uleiurilor; - Diagnosticarea calităţii uleiurilor; - Verificarea presiunii în rampa centrală; Diagnosticarea pompei de ulei; Diagnosticarea filtrelor de ulei; Cunoaşterea modului de alegere a lubrifianţilor.

Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 2 ore.

8.3. Schimbarea stării tehnice a instalaţiei de ungere în procesul de exploatare În timpul exploatării motoarelor, în instalaţia de ungere au loc o serie de procese care determină diminuarea performanţelor instalaţiei şi degradarea calităţii uleiului, dintre care cele mai importante sunt: 1. impurificarea uleiului şi formarea de depuneri în motor, 2. înfundarea filtrelor de ulei, 3. micşorarea presiunii în rampa centrală de ungere, 4. creşterea temperaturii uleiului peste limita admisă.

131

Degradarea uleiurilor utilizate în motoare este cauzată de procesele de oxidare la temperaturi ridicate, contactul cu gazele de carter care conţin acizi din combinarea gazelor arse cu apa condensată pe cilindrii, contactul uleiului cu piesele metalice calde. De asemenea, degradarea uleiurilor este produsă şi de impurificarea cu materiale de uzură a pieselor mecanismului motor cu impurităţi din aerul admis, oxizi de plumb, combustibil ars incomplet. În afară de aceste impurităţi, în uleiul de motor, sub acţiunea temperaturii şi a anumitor produse de ardere rezultate în timpul funcţionării, se formează substanţe organice complexe (acizi, substanţe răşinoase, asfaltoase), insolubile în ulei.

Fig. 8.1.

Degradarea uleiului este influenţată de o serie de factori funcţionali, de regimul de exploatare. O influenţă importantă o are regimul termic al motorului, care asigură o cantitate minimă a produselor de degradare la temperatura de 80C a lichidului de răcire, aşa cum se prezintă în figura 8.1. Impurificarea uleiului în decursul exploatării diminuează calităţile de ungere ale acestuia, determină creşterea vâscozităţii şi acidităţii şi creşterea depunerilor. Depunerile provocate de contactul uleiului cu pereţii pieselor calde (capul pistonului, supape, etc.) sunt sub formă de calamină sau lacuri în zonele cu temperaturi medii (mantaua pistonului). Dezavantajul formării acestor depuneri este înrăutăţirea transferului de căldură, blocarea segmenţilor, ceea ce provoacă înrăutăţirea etanşeitîţii camerei de ardere. Depunerile de mâl formate la temperaturi joase se produc în condiţiile înrăutăţirii ventilaţiei carterului şi la temperaturi scăzute ele lichidului de răcire. În aceste condiţii, vaporii de apă şi combustibil ca şi produsele acide gazoase din camera de ardere nu pot fi eliminate şi după condensare pătrund în ulei, unde se acumulează treptat şi în final se separă sub formă de mâl. Mâlul se acumulează pe pereţii mai reci (capacul culbutorilor, al pinioanelor de distribuţie, filtrul de ulei, canalele de ungere din arborele motor, sorbul pompei de ulei). Mâlul are o consistenţă păstoasă şi obturează curgerea uleiului prin canale şi sorbul pompei de ulei. Înfundarea filtrelor de ulei se produce cu produsele de impurificare formate în masa de ulei (impurităţi insolubile). Prin acumularea produselor de impurificare în elementul filtrant, rezistenţa hidraulică a cestuia creşte până când, la un moment dat, se deschide supapa de scurtcircuitare a filtrului, ceea ce duce la o circulaţie în motor a uleiului nefiltrat cu o crestere rapidă a acumulărilor produselor de degradare şi astfel înrăutăţirea regimului de ungere al motorului. Micşorarea presiunii uleiului în rampa centrală este cauzată de mărirea jocuirlor în lagărele arborelui motor, în lagărele arborelui cu came precum şi de uzura pompei de ulei. Presiunea uleiului din rampa centrală poate fi un indicator al gradului de uzură a lagărelor arborilor motor şi cu came. Reducerea globală a presiunii în rampa centrală de ungere faţă de presiunea iniţială are loc, în funcţie de parcurs (ore de funcţionare a motorului) aşa cum se poate vedea în figura 8.2. 132

Reducerea globală a presiunii este cu precădere rezultatul uzurii pompei de ulei, la care se micşorează randamentul volumetric odată cu creşterea jocului frontal între pinioane şi carcasă – figura 8.3.

Fig. 8.2.

Fig. 8.3.

De exemplu, scăderea presiunii în rampa de ungere datorată creşterii jocului în lagăre, pentru 100 ore de funcţionare, este în medie de 0,24 bari (parcurs echivalent 30 – 35000 km), iar datorită uzurilor din pompă, scăderea presiunii este de 1,35 bari. Scăderea presiunii de refulare a pompei de ulei va produce o scădere a debitului de ulei spre rampa centrală de ungere, ceea ce poate afecta condiţiile optime de lubrifiere a lagărelor motorului, ducând la creşterea uzuriloe la aceste îmbinări. Creşterea temperaturii uleiului este o consecinţă a scăderii presiunii din rampa centrală de ungere, defavorizându-se astfel debitul de ulei la lagăre, aşa cum se vade în diagrama din figura 8.4.

Fig. 8.4.

În astfel de cazuri este necesar să se ia măsuri de reducere a temperaturii uleiului, prin reducerea sarcinii şi turaţiei până la momentul intervenţiei tehnice de întreţinere. 133

Având în vedere modificările de stare tehnică ce apar la instalaţia de ungere în exploatare, diagnosticarea va fi de două tipuri: diagnosticare complexă (globală) a sistemului diagnosticare de profunzime (pe elemente).

8.4. Diagnosticare complexă (globală) a instalaţiei de ungere

În stera diagnosticării complexe se înscriu următoarele obiective: 1. verificarea calităţii uleiului din motor, 2. verificarea presiunii din rampa centrală de ungere, 3. verificarea etanşeităţii instalaţiei. Verificarea calităţii uleiului din motor Ca metodă de determinare a stadiului de degradare a uleiului la un moment dat, se poate Fig. 8.5. recurge la analizarea “petei de ulei”, ca o metodă operativă şi eficace şi pentru aprecierea momentului favorabil de înlocuire a uleiului. Acest procedeu se bazează pe aspectul oferit de o picătura din uleiul extras din baia de ulei a motorului, care este lăsată pe o hârtie de filtru timp de 4 ore. După acest interval de timp picătura difuzează prin porii hârtiei şi formează o pată circulară cu patru zone concentrice – figura 8.5. Zona centrală – 1 – caracterizează starea de uzură a uleiului orin gradul său de opacitate şi contaminare cu particule carbonoase. Zona centrală este încomjurată de o aureolă, care dacă are un caracter zimţat indică prezenţa apei în ulei. Coroana circulară intermediară 3 – numită şi zonă de difuzie, caracterizează capacitatea dispersantă a uleiului şi a cărei lipsă indică un proces de bloacre a suspensiei, adică un pericol de ancrasare a motorului. Coroana exterioară – 4 – este formată dintr-o zonă translucidă, conţinând ulei debarasat de particule carbonoase şi a cărei nuanţă poate constitui o indicaţie a gradului de oxidare a uleiului. Marginea zimţată (contur dublat) a zonei 4 indică prezenţa combustbiluluiîn ulei.

134

Fig. 8.6.

Pentru evaluarea stării uleiului se pot face comparaţii cu pete etalon. În funcţie de gradul de impurificare, zona centrală cu conţinut de particule carbonoase, se extinde mai mult sau mai luţin. La saturaţie totală cu produse de degradare a uleiului dispare detergenţa – zona 3 – iar pata este în întregime opacă (ca zona 1) fără a mai apare coroana 3. O altă posibilitate de apreciere a stării de degradare a uleiului este determinarea vâscozitaţii uleiului recoltat din motor cu ulei proaspăt, fiind cunoscut faptul că odată cu acumularea de impurităţi vâscozitatea uleiului creşte. Pentru acest fel de test se utilizează vâscozimetre de comparaţie – figura 8.6. În tubul 1 al aparatului se introduce proba de ulei extrasă din baia de ulei a motorului, după care tubul se astupă cu un dop şi aparatul se menţine 5 minute vertical. În tuburile 2, 3 şi 4 sunt uleiuri etalon. După egalizarea temperaturii uleiului în cele 4 tuburi se întoarce dispoziivul cu 180 şi se observă viteza de curgere a ueliului în cele 4 tuburi. Dacă această viteză este mai mare în tuburile 2, 3 şi 4 decât cea din tubul 1 atunci uleiul trebuie înlocuit. Tuburile dispun de orificii calibrate de curgere a uleiului (cind dispozitivul este întors cu 180) Verificarea presiunii din rampa centrală de ungere Se urmăreşte indicaţia manometruui de la bord, la turaţia de mers în gol încet, la temperatura de regim a motorului, care nu trebuie să se situeze sub valoarea limită (0,7  0,9 bari), în cazul automobilelor care au astfel de manometre. La autovehiculele la care la bord există numai o lampă de semnalizare, dacă la mers în gol încet, la temperatura de regim a motorului, aceasta rămîne aprinsă, înseamnă că presiunea din rampa centrală este sub valoarea limită. Verificarea etanşeităţii instalaţiei Se observă eventualele scăpări în zonele de ieşire ale arborelui motor din bloc, unde sunt amplasate semeringurile. Eventualele neetanşeităţi la nivelul inelelor de etanşare a cilindrilor, care permit intrarea lichidului de răcire în sistemul de ungere se constatî prin spumarea abundentă la nivelului uleiului din baie.

8.5. Diagnosticarea de profunzime Diagnosticarea de profunzime vizează pompa de ulei şi filtrul, care se pot realiza pe standuri de probă. Diagnosticarea pompelor de ulei 1. Parametrii de diagnosticare a pompelor de ulei sunt: 135

2. Caracteristica de debit în funcţie de turaţie la diferite presiuni de refulare 3. Caracteristica de debit în funcţie de presiunea de refulare la turaţia nominală şi la o turaţie parţială (1000 rot/min). 4. Timpul de amorsare 5. Puterea absorbită la antrenarea pompei

Fig. 8.7.

Caracteristica de debit în funcţie de turaţie – figura 8.7 – este caracteristica de performanţă a pompei, care se ridică la temperatura de 368 K (95C) a uleiului, la diferite presiuni de refulare. Această caracteristică se compaă cu diagramele etalon. Starea limită a pompei este considerată la o evoluţie a debitului în funcţie de turaţie la un nivel mai scăzut cu 10% faţă de curbele etalon. Caracteristica de debit în funcţie de presiunea de refulare – este o altă diagramă de apreciere a gradului de uzură a pompei de ulei şi de control a supapei de siguranţă a pompei de ulei - figura 8.8 – fiind o diagramă de performanţă.

Fig. 8.8.

136

Fig. 8.9.

Debitele cu supapa de siguranţă blocată se compară cu debitele etalon, ca şi valorile de presiune la care se deschide supapa de siguranţă a pompei. Presiunile de lucru ale supapelor de siguranţă sunt caracteristice fiecărui tip de pompă. În procesul de exploatare poate apărea blocarea supapelor sau, mai frecvent, micşorarea presiunilor de deschidere ca urmare a detalonării arcurilor, montaj defectuos, etc.. Timpul de amorsare a pompei – reprezintă timpul măsurat din momentul pornirii pompei până la realizarea, la refulare, a unei presiuni de 1 bari. Cu cât creşte gradul de uzură al pompei, timpul de amorsare se măreşte, ceea ce duce la accentuarea uzurii cuplelor din mecanismul motor şi de distribuţie lubrifiate prin preisune. În mod normal, timpul de amorsare este cuprins între 2 – 6 secunde. Puterea absorbită de pompa de ulei – este un parametru de apreciere a montajului după reparaţie sau înlocuiri de componente - figura 8.9.

Fig.8.9.

Toate diagnosticările pompelor de ulei se realizează pe standuri speciale, de tipul celor prezentate în figura 8.10.

Fig. 8.10.

137

Pompa 4 este antrenată cu un motor electric de curent continuu 2. uleiul se află într-un rezervor 1, unde se realizează încălzirea cu rezistenţe electrice. Instalaţia ste prevăzută cu o supaă de siguranţă 5. Preostatul 6 este intercalat în circuitul electric de alimentare al motourlui electric de antrenare, pentru orpirea motorului alectric, după atingerea presiunii de 1 bari (la comutarea pentru măsurarea timpului de amorsare). Manometrul 7 măsoară presiunile de refulare ale pompei, conform reglajului efectuat de droselul 8. Circuitul de măsurare este comandat cu distribuitorul hidraulic 9 cu 2 căi (una de retur în rezervorul 1 şi una pentru debitmetru). Măsurarea debitului se realizează cu debitmetrul cu plutitor 10, unde se cronometrează timpul cursei plutitorului între doi senzori de cursă 11. Senzorii sunt conectaţi la un cronometru electronic de la pupitrul de comandă, unde se citeşte, în funcţie de timpii cronometraţi ai deplasării plutitorului, debitul refulat de pompă. Supapa electromagnetică 13 serveşte pentru evacuarea rapidă a uleiului din debitmetru. Diagnosticarea filtrelor de ulei – se poate face pe un post de lucru, legat de circuitul hidraulic al stanului de testare a pompelor de ulei. Filtrele se testează pentru determinarea căderii de presiune a uleiului la trecerea prin filtru şi al funcţionării supapei de reţinere, precum şi pentru analiza gradului de filtrare. Căderea de presiune pe filtru este legată de gradul de încărcare cu impurităţi a elementului filtrant, fiind un parametru de apreciere a parcursului optim, la care este necesară schimbarea filtrului, în corelaţie cu condiţiile de exploatare şi de mediu. La temperarura de regim a motorului, la turaţia nominală este admisibilă o cădere de presiune de 0,35  0,45 bari. Funcţionarea supapei de reţinere a filtrului este hotărîtoare pentru valoarea timpului de amorsare a sistemului de ungere la pornirea motorului. La motoarele mari mai ales,neetanşeitatea supapei de reţinere (care facilitează golirea canalizaţiei de ungere în starea de repaus a motorului), provoacă o creştere a timpului de amorsare de 3 – 5 ori, ceea ce amplifică în mod deosebit uzura cuplelor de frecare ale motorului, în perioada de pornire.

8.6. Alegerea lubrifiantului optim în raport cu condiţiile de funcţionare Alegerea uleiului pentru motoare se face în funcţie de stadiul de exploatare în care se află. În acest sens, factorul esenţial este vâscozitatea necesară la temperatura de regim, impusă de cupla cinematică cea mai afectată de variaţia vâscozităţii, care la motoare este în primul rând lagărul de bielă şi apoi lagărele arborelul motor. Situaţiile întâlnite cel mai frecvent în exploatare sunt acelea în care piesele cuplei cinematice se găsesc în diferite stadii de uzură, iar în aceste cazuri asigurarea unei ungeri hidrodinamice corespunzătoare impune valori mai ridicate ale vâscozităţii. În tabelul 15 se prezintă vâscozitatea necesară la temperatura de regim pentru diferite stadii de uzură. Tabelul 15 Starea suprafeţelor de frecare Bună Proastă Foarte proastă

Vâscozitatea cinematică la temperatua de regim [ cSt] Rodaj

Uzură normală

Uzură finală

4,0 5,0 10,0

5,0 10,0 17,5

10,0 17,5 35,0

138

În sensul celor de mai sus, alegerea uleiului optim trebuie să aibă în vedere două criterii importante: cel al vâscozităţii şi cel al indicelui de vâscozitate. Criteriul principal de clasificare,adoptat internaţional, ia în considerare exclusiv vâscozitatea. Astfel sistemul SAE specifică şapte cifre arbitrare în ordine crescătoare a vâscozităţii (cifrele neindicând valori efective ale vâscozităţii ci sugerând doar creşterea acesteia: 5W, 10W, 20W, 20, 30, 40, 50). Fiecărui număr îi corespunde un anumit interval de vâscozitate, prezentat în tabelul 16. Tabelul 16 Numerele SAE 5W 10 W 20 W 20 30 40 50

Vâscozitate cinematică [cSt] La – 18C La 99.9C 869 1303 – 2606 2606 – 10423 5,73 – 9,62 9,62 – 12,93 12,93 – 16,77 16,77 – 22,68

Vâscozitate dinamică E La – 18C La 99.9C 115 172 – 344 344 – 1376 1,46 – 1,80 1,80 – 2,12 2,12 – 2,52 2,52 – 3,19

Fig. 8.11.

Litera W care urmează după cifrele SAE se referă la uleiurile recomandate în perioada de iarnă, iar cele neînsoţite de litea W, reprezintă uleiurile utilizate mai mult vara sau în climat temperat. Uleiurile definite prin două numere 10W30, 20W40 corespund simultan atât condiţiilor de utilizare impuse de climatul rece cât şi al celui cald, adică sunt uleiuri “iarnă – vară” denumite şi multigrad. Un ulei multigrad trebuie să asigure o ungere eficientă a motorului pe un domeniu larg de temperaturi, adică să prezinte o variaţie redusă a vâscozităţii cu temperatura, deci un indice de vâscozitate IV ridicat (peste 100). Aceste uleiuri sunt aditivate pentru îmbunătăţirea indicelui de vâscozitate şi pentru accentuarea preprietăţilor detergente, fiind utilizate la ungerea motoarelor cu regim sever. Din această categorie fac parte trei clase de uleiuri: 5 W 20 cu I.V. = 140 10 W 30 cu I.V. = 132 20 W 40 cu I.V. = 115 139

În figura 8.11 este prezentată clasificarea SAE după vâscozitate, în formă grafică. Pe abscisă sunt prezentate valorile limită ce definesc clasele SAE de vâscozitate 20, 30, 40, 50 (de ex. suprafaţa QRDC reprezintă mulţimea uleiurilor din clasa SAE 40). Pe ordonată sunt reprezentate valorile limită pentru clasele de vâscozitate 5 W, 10 W, 20 W (ex. fîsia orizontală FJEA reprezintă mulţimea uleiurilor din clasa SAE 20 W). Pe diagramă sunt trasate şi curbele indicelui de vâscozitate (VI) În această diagramă un punct defineşte un ulei prin vâscozitatea sa la 255 K (18C) şi la 372 K (99C); se observă că există uleiuri care aparţin la două clase. Astfel uleiurile cuprinse în suprafaţa HIDC satisfac condiţiile de vâscozitate atât pentru clasa 20W cât şi pentru clasa 40. Uleiurile care satisfac condiţiile de vâscozitate pentru 2 – 4 clase se numesc uleiuri multigrad universale. Clasificarea uleiurilor după tipul serviciului – sistematizează uleiurile în funcţie de nivelul exigenţelor care trebuie satisfăcute şi care depind de tipul motorului, gradul de solicitare termomecanică, condiţiile de exploatare. Această clasificare reprezintă practic o sistematizare după nivelul de aditivare. Această clasificare se mai numeşte şi clasificare API. Exemple de uleiuri conform clasificării API: Categoria MS (motor sever) – simbolizează cel mai sever serviciu pentru m.a.s. (funcţioanre la temperatiri ridicate, porniri frecvente, turaţii ridicate) Categoria DM (Diesel medium) – utilizat la motoare Diesel, cu combustibili care favorizează depunerile; se utilizează la autocamioane, tractoare. După 1971 s-a adoptat o nouă clasificare a uleiurilor în funcţie de tipul serviciului, elaborată de API, ASIM, şi SAE. În tabelul 17 în coloanele corespunzătoare clasificării API (după tipul derviciului) sau marcat şi simbolizările conform casificării API după 1971. Tabelul 17 Nivelul de calitate conform STAS 871 - 68 Neaditivat

Premium

Aditivi ce pot fi conţinuţi în ulei Depresant Ameliorator I.V. Depresant Ameliorator I.V. Antioxidant – anticoroziv Antispumant

Extra

Super 1

Super 2

Super 3

Depresant Ameliorator I.V. Antioxidant – anticoroziv Detergent dispersant Antispumant

Nivelul de calitate după specificaţii utilizate în alte ţări Neaditivate Regular

Clasificarea API după serviciu Motoare cu Motoare cu aprindere prin aprindere prin scânteie comprimare ML (SA) -

A sau Premium

ML (SB)

B sau MIL-L-2104 A sau DEF-2101-B/C C sau Suppelement 1 sau DEF-2101-D D sau series 2 sau MIL-L-2104 B E sau series 3 sau MIL-L-45199 B (sau MIL-I-2104 C)

140

MM

DG (CA)

MM şi MS

MS (SC)

DM (CB) DM şi DS (CC)

(SD)

DS (CD)

8.7. Rezumat În timpul exploatării motoarelor, în instalaţia de ungere au loc o serie de procese care determină diminuarea performanţelor instalaţiei şi degradarea calităţii uleiului, dintre care cele mai importante sunt: impurificarea uleiului şi formarea de depuneri în motor, înfundarea filtrelor de ulei, micşorarea presiunii în rampa centrală de ungere, creşterea temperaturii uleiului peste limita admisă. În stera diagnosticării complexe se înscriu următoarele obiective: verificarea calităţii uleiului din motor, verificarea presiunii din rampa centrală de ungere, verificarea etanşeităţii instalaţiei. Ca metodă de determinare a stadiului de degradare a uleiului la un moment dat, se poate recurge la analizarea “petei de ulei”, ca o metodă operativă şi eficace şi pentru aprecierea momentului favorabil de înlocuire a uleiului. Acest procedeu se bazează pe aspectul oferit de o picătura din uleiul extras din baia de ulei a motorului, care este lăsată pe o hârtie de filtru timp de 4 ore. După acest interval de timp picătura difuzează prin porii hârtiei şi formează o pată circulară cu patru zone concentrice – figura 2.94. Pentru verificarea presiunii în rampa centrală se urmăreşte indicaţia manometruui de la bord, la turaţia de mers în gol încet, la temperatura de regim a motorului, care nu trebuie să se situeze sub valoarea limită (0,7  0,9 bari), în cazul automobilelor care au astfel de manometre. Parametrii de diagnosticare a pompelor de ulei sunt: Caracteristica de debit în funcţie de turaţie la diferite presiuni de refulare Caracteristica de debit în funcţie de presiunea de refulare la turaţia nominală şi la o turaţie parţială (1000 rot/min). Timpul de amorsare Puterea absorbită la antrenarea pompei. Filtrele se testează pentru determinarea căderii de presiune a uleiului la trecerea prin filtru şi al funcţionării supapei de reţinere, precum şi pentru analiza gradului de filtrare. Alegerea uleiului pentru motoare se face în funcţie de stadiul de exploatare în care se află. În acest sens, factorul esenţial este vâscozitatea necesară la temperatura de regim, impusă de cupla cinematică cea mai afectată de variaţia vâscozităţii, care la motoare este în primul rând lagărul de bielă şi apoi lagărele arborelul motor. Situaţiile întâlnite cel mai frecvent în exploatare sunt acelea în care piesele cuplei cinematice se găsesc în diferite stadii de uzură, iar în aceste cazuri asigurarea unei ungeri hidrodinamice corespunzătoare impune valori mai ridicate ale vâscozităţii. În tabelul 17 se prezintă vâscozitatea necesară la temperatura de regim pentru diferite stadii de uzură.

8.8. Evaluare 1. Care sunt procesele care determină diminuarea performanţelor instalaţiei şi degradarea calităţii uleiului?

141

2. Care sunt parametrii de diagnosticare globală a instalaţiei de ungere? 3. Desenaţi şi explicaţi cum se face diagnosticarea cu ajutorul petei de ulei. 4. Care sunt parametrii de diagnosticare ai pompei de ulei? 5. Cum se testează filtrele de ulei ? 6. Care sunt criteriile de alegere a uleiului ?

142

9. Diagnosticarea transmisiei Cuprins 9.1. 9.2. 9.3. 9.4. 9.5. 9.6. 9.7.

Introducere Competenţe Diagnosticarea generală Diagnosticarea pe elemente Diagnosticarea transmisiei automate Rezumat Evaluare

9.1. Introducere Transmisia autovehiculelor are rolul de a prelua mişcarea de la motor şi de a o distribui la roţile motoare. Pentru a determina starea tehnică a acesteia se pot utiliza mai multe metode care sunt prezentate în această unitate de învăţare. Sunt tratate şi diagnosticarea pe elemente fără a se ocoli transmisia automată.

9.2. Competenţe După parcurgerea unităţii de învăţare studenţii vor putea dezvolta subiecte legate de: 1.3. Determinarea stării tehnice a transmisiei prin metoda drumului parcurs liber. 1.4. Determinarea stării tehnice a transmisiei prin metoda măsurării puterii pierdute prin frecări. 1.5. Determinarea stării tehnice a transmisiei prin metoda măsurării jocului unghiular global. 1.6. Determinarea stării tehnice a transmisiei prin metoda evaluării zgomotelor şi vibraţiilor. 1.7. Determinarea stării tehnice a ambreiajului prin măsurarea cursei libere a pedalei . 1.8. Determinarea stării tehnice a ambreiajului prin evaluarea patinării. 1.9. Determinarea stării tehnice a ambreiajului prin metoda decuplării totale. 1.10. Diagnosticarea cutiei de viteze, reductorului central şi arborelui cardanic prin metoda jocului unghiular global. 1.11. Diagnosticarea cutiei de viteze, reductorului central şi arborelui cardanic prin măsurarea temperaturii carterelor. 1.12. Diagnosticarea transmisiei automate. Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 2 ore.

143

9.3. Diagnosticarea generală Datele statistice indică faptul că din totalul defectărilor apărute la autovehicule în timpul exploatării 20% sunt datorate transmisiei. De asemenea 10% din cheltuielile generale de mentenanţă sunt generate de transmisie. Defectările apărute în transmisie au următoarea structură: 60% ambreiajul, 16% cutia de viteze, 14% transmisia centrală, diferenţialul şi arborii planetari iar 13% transmisia cardanică. Parametrii de diagnosticare generală utilizaţi sunt: 1. drumul parcurs liber; 2. puterea pierdută prin frecări; 3. jocul unghiular global; 4. zgomotele şi vibraţiile.

Diagnosticarea după drumul parcurs liber Metoda constă din măsurarea distanţei parcurse de automobil prin inerţie. Porţiunea de drum pe care se efectuează proba trebuie să fie orizontală, rectilinie, cu îmbrăcăminte asfaltică fără denivelări, uscată şi fără vânt. Pe această porţiune de drum se aduce autovehiculul la o viteză superioară vitezei de referinţă (indicată de firma producătoare) şi apoi se transferă maneta schimbătorului de viteze în poziţia neutră lăsând vehiculul să ruleze liber până la oprire. Măsurarea distanţei parcurse începe din momentul în care se atinge viteza de referinţă. Se recomandă parcurgerea porţiunii de drum în ambele sensuri iar rezultatul măsurătorilor va fi media aritmetică. Pentru măsurarea cu precizie se utilizează dispozitivul “roata a 5-a”.

Fig.9.1. Variaţia medie a jocului unghiular global Autenticitatea informaţiilor date de această metodă este relativ redusă datorită influenţei unor factori care nu au legătură directă cu starea tehnică a transmisiei cum sunt: presiunea din pneuri şi starea acestora, frecările din mecanismul de frânare, reglajele rulmenţilor roţilor, regimul termic al agregatelor transmisiei, condiţiile de trafic… 144

Rezultatele obţinute se compară cu datele indicate de producător.

Diagnosticarea după puterea pierdută prin frecări Diagnosticarea se realizează pe standuri cu rulouri echipate cu frâne electrice reversibile care pot lucra atât ca motoare cât şi ca frâne. Starea generală a transmisiei se apreciază raportând puterea necesara pentru antrenarea punţii motoare la puterea nominală a motorului. Antrenarea rulourilor se va face la aceeaşi turaţie la care s-a efectuat determinarea puterii motorului.

Diagnosticarea transmisiei după jocul unghiular global Proba pune în evidenţă gradul de uzură şi corectitudinea reglajelor componentelor transmisiei. Utilitatea acestei metode constă în faptul că previne avariile grave şi defectările componentelor transmisiei. Valoarea medie a jocului unghiular global este de 20o… 23o pentru o variaţie de la 6o la 70o, valori determinate în cadrul unui parc de autovehicule (Fig.9.1.). Construcţia dispozitivului care permite această diagnosticare diferă în funcţie de tipul transmisiei. Măsurarea se realizează la una din roţile motoare, roata opusă fiind blocată iar autovehiculul suspendat. În figura 9.2. este prezentat un astfel de dispozitiv. Indicatorul 1 se montează pe tamburul roţii suspendate iar cadranul reglabil 2 se montează pe trompa punţii motoare sau pe un alt element fix (braţ de suspensie, caroserie…).

Fig. 9.2. Dispozitiv pentru măsurarea jocului unghiular global din transmisie

Cu cheia dinamometrică 3 se acţionează asupra tamburului roţii 4 într-un sens până se preiau toate jocurile. Forţa de acţionare este de 2… 2,5 daN. După preluarea jocurilor se fixează cadranul reglabil la poziţia “0” şi se roteşte apoi tamburul în sensul contrar. Se citeşte valoarea jocului unghiular. Cheia dinamometrică se fixează de tambur prin intermediul şuruburilor (prezoanelor) de prindere a roţii.

145

Diagnosticarea după zgomote şi vibraţii Creşterea jocurilor din transmisie ca urmare a proceselor de uzare precum şi datorită dereglărilor se manifestă adeseori şi prin apariţia de zgomote şi vibraţii. Jocurile apar în angrenaje, lagăre, îmbinări canelate, pârghii şi alte organe. Zgomotele şi vibraţiile se transmit carcaselor şi de acolo, prin intermediul suporţilor elastici, la şasiu şi caroserie şi se amplifică direct proporţional cu parcursul efectuat. Metoda vibroacustică de măsurare se bazează pe dependenţa care există între gradul de uzură sau de deteriorare a suprafeţelor de angrenare şi vibraţia carterelor. Prin măsurarea amplitudinii şi intensităţii vibraţiilor pereţilor carterelor se poate stabili gradul de uzare, prin comparare cu valorile etalon. În acest scop se utilizează o instalaţie care cuprinde unul sau mai mulţi senzori piezoelectrici care se plasează (magnetic sau prin alte metode) pe carcasa subansamblului (cutie de viteze, cutie de distribuţie, reductor central… ). De la senzori semnalul electric este amplificat şi transmis spre calculator sau înregistrator. Diagrama rezultată indică, prin comparare) care sunt elementele uzate şi gradul de uzură al acestora. Metoda vibroacustică prezintă marele avantaj că permite diagnosticarea unora din subansamble fără demontarea acestora dar rezultatele sale sunt influenţate de calitatea lubrifiantului, zona de poziţionare a senzorilor, semnalele parazite… Aparatura trebuie să poată prelua şi prelucra semnale în gama de frecvenţe de 5… 20000 Hz.

9.4. Diagnosticarea pe elemente a transmisiei. Defecţiunile care intervin la subansamblele transmisiei se datorează solicitărilor termice, oscilaţiilor induse de mişcarea autovehiculului, şocurilor din angrenaje, modificărilor structurale precum şi datorită modificărilor proprietăţilor fizico-chimice ale materialelor antifricţiune şi lubrifianţilor. De asemenea un rol însemnat îl are modificarea caracteristicii resorturilor înglobate în transmisie (ambreiaj, sisteme de cuplare, mecanisme de comandă a cuplării). 9.4.1. Diagnosticarea ambreiajului Parametrii de diagnosticare utilizaţi la determinarea stării tehnice a ambreiajului sunt: 1. 2. 3. 4.

cursa liberă a pedalei de ambreiaj; patinarea ambreiajului; decuplarea totală a ambreiajului. Cursa liberă a pedalei ambreiajului.

Pentru cuplarea corectă, decuplarea totală a ambreiajului şi uzuri cât mai reduse este nevoie ca pedala de ambreiaj să aibă o cursă liberă. Mărimea cursei libere a pedalei de ambreiaj, în cazul ambreiajelor monodisc, este de 20… 50 mm. Astfel se asigură un joc între rulmentul de presiune şi pârghiile de debreiere de 1… 3 mm.

146

Fig. 9.3. Măsurarea cursei libere a pedalei de ambreiaj

Dacă cursa liberă este mai mică atunci rulmentul de presiune va fi în contact permanent cu pârghiile de decuplare şi vor apare uzuri premature ale acestor elemente. De asemenea, datorită antrenării pârghiilor de debreiere arcul (arcurile) ambreiajului nu pot asigura cuplarea completă şi apare patinarea ambreiajului. În situaţia în care cursa liberă a pedalei de ambreiaj este prea mare nu se asigură decuplarea completă a ambreiajului şi ca urmare schimbarea vitezelor se face cu dificultate şi se produc zgomote specifice. Uneori se poate întâmpla ca atunci când se acţionează asupra pieselor de reglare a cursei libere aceasta să nu poată fi adusă în limitele normale. Această situaţie indică o uzură avansată a organelor de comandă, deformarea sau alungirea elementelor de legătură dintre pedală şi pârghia de debreiere (în cazul ambreiajelor cu acţionare mecanică). Măsurarea cursei libere a pedalei ambreiajului se realizează cu ajutorul unei rigle cu cursor, cursorul fiind acţionat de pedală. Pedala se deplasează manual până la preluarea completă a cursei libere (fig. 9.3). Patinarea ambreiajului. Un ambreiaj în stare tehnică bună trebuie să fie capabil să transmită un cuplu mai mare de 1,1… 1,8 ori decât cuplul maxim dezvoltat de motor. Determinarea patinării ambreiajului se poate face pe stand sau în parcurs. Pentru autovehiculele a căror cutie de viteze are etaj de priză de putere se poate determina patinarea ambreiajului pe standul cu role astfel: automobilul se se poziţionează cu roţile motoare pe rolele standului; se cuplează o lampă stroboscopică la instalaţia de aprindere (m.a.s.) sau la o conductă de înaltă presiune (m.a.c.); se porneşte motorul, se cuplează cutia de viteze în treapta corespunzătoare prizei directe; se îndreaptă fasciculul lămpii stroboscopice către arborele cardanic. Dacă ambreiajul nu patinează arborele cardanic se va vedea virtual static. În parcurs automobilul se aduce la o viteză constantă cuprinsă în limitele 60… 80 km/h. se apasă complet pedala de ambreiaj şi se eliberează brusc atunci când motorul a ajuns la turaţia nominală. Dacă turaţia motorului revine lent la nivelul corespunzător deplasării cu viteza constantă atunci ambreiajul patinează. Patinarea ambreiajului poate fi determinată şi cu autovehiculul oprit, cu frâna de parcare acţionată. Se porneşte motorul şi se aduce turaţia la 1500… 2000 rot/min; se decuplează ambreiajul şi se selectează cutia de viteze în treapta corespunzătoare prizei directe; se cuplează lent ambreiajul. În cazul unui ambreiaj în stare bună motorul se opreşte. 147

Decuplarea totală Diagnosticarea se realizează în parcurs prin schimbarea treptelor de viteză. Dacă decuplarea este totală schimbarea treptelor se poate realiza uşor şi fără zgomote. 9.4.2. Diagnosticarea cutiei de viteze, a reductorului central şi a arborelui cardanic Pentru diagnosticarea cutiei de viteze, reductorului central şi arborelui cardanic se utilizează următorii parametri : 1. jocul unghiular global; 2. temperatura carterelor. Jocul unghiular global

Fig. 9.4. Dispozitiv de măsurare a jocurilor din transmisie Este proporţional cu uzura flancurilor angrenajelor şi a canelurilor arborilor cutiei de viteze, cutiei de distribuţiei şi a arborelui cardanic. De asemenea acest joc este determinat şi de uzura articulaţiilor cardanice. Dispozitivul utilizat pentru determinarea jocurilor unghiulare din transmisie este prezentat în figura 9.4. Suporţii reglabili (1) se pot fixa în zona furcilor cardanice. Pârghia dinamometrică (2) are montat pe braţ un disc gradat (3) care se poate roti manual odată cu tubul inelar (4). Tubul (4) cu diametrul de 6… 8 mm este realizat dintr-un material transparent şi este umplut pe jumătate cu un lichid colorat. În poziţie de lucru lichidul ocupă jumătatea inferioară a tublui transparent şi serveşte la citirea valorii jocului unghiular pe discul gradat. Măsurarea jocurilor se realizează etapizat astfel: Autovehiculul oprit se asigură cu ajutorul frânei de parcare şi se aduce maneta schimbătorului de viteze în poziţia neutră. Se fixează suporţii reglabili (1) în furca cardanică cea mai apropiată de puntea motoare. Se acţionează pârghia (2) cu forţa de 1… 2 daN până la preluarea jocurilor din puntea motoare. Se roteşte discul gradat până când marcajul zero ajunge la nivelul orizontal, adică la nivelul lichidului din tubul transparent. Se roteşte pârghia dinamometrică în sens invers până la preluarea jocului şi se citeşte la nivelul lichidului valoarea acestui joc. Valoarea citită reprezintă jocul unghiular global al punţii motoare şi el se inregistrează în fişa de diagnoză. Pentru determinarea jocului unghiular global al transmisiei cardanice se fixează suporţii reglabili (1) în furca cardanică cea mai apropiată de cutia de viteze. Se repetă operaţiile descrise mai sus. Din valoarea citită se scade valoarea determinată anterior şi se obţine valoarea jocului unghiular globat al transmisiei cardanice. Şi această valoare se înregistrează în fişa de diagnoză. 148

Pentru determinarea jocului cutiei de viteze se fixează suporţii reglabili pe racu de antrenare a arborelui cotit şi se repetă operaţiile descrise anterior selectând pe rând fiecare treaptă în parte. Jocul unghiular al fiecărei trepte se obţine prin scăderea din valoarea citită a sumei jocurilor măsurate anterior, adica se scad jocurile aferente punţii motoare şi arborelui ardanic. Valorile obţinute se înregistrează în fişa de diagnoză. Valorile limită ale jocurilor din cutia de viteze sunt: treapta I – 2,5o , treapta a II- a 3,5o, treapta a III-a – 4o, treptele IV- V… -6o. Jocul unghiular global admisibil al reductorului central la autocamioane este Valoarea limită a jocului din transmisia cardanică este 5o…6o. Jocurile la limită în cutia de viteze se obţin amplificând de două ori valorile jocurilor admisibile. b) Diagnosticarea termică a cutiei de viteze şi reductorului central are ca parametru variaţia temperaturii acestor subansamble în regim de sarcină.

Fig. 9.5. Temperatura uleiului în funcţie de timp şi de calitatea drumului. 1- drum de categoria VI-a, 2- drum de categoria a IV-a, 3- drum de categoria a II-a. Temperatura uleiului din cutia de viteze în funcţie de timp şi calitatea drumului se prezintă în diagrama alăturată. În mod normal uleiurile din agregate se încălzesc ajungând la 75-900C. Din diagrama de mai sus, se observă că în sarcină, temperatura carterului creşte atingând un regim staţionar de 35-40’. Diagnosticarea se desfăşoară pe standul de încercări dinamice a automobilelor (standuri cu rulouri). Un agregat în stare tehnică necorespunzătoare creşterea temperaturii este mai accentuată datorită uzurii suprafeţelor de lucru, a măririi jocurilor funcţionale, lubrifiantului necorespunzător. Comparând graficul determinat experimental, curba admisibilă sau limită se poate stabili starea tehnică a obiectului diganosticării. Informativitatea parametrului de diagnosticare este maximă în perioada de stabilizare a regimului termic care intervine după 30’; practic însă, s-a demonstrat că sunt suficiente şi numai 5’ de încălzire pentru a obţine diferenţe de temperatură care să separe net un obiect de altul. Pentru fiecare vehicul şi agregat valorile timpului de încălzire se stabilesc statistic. Valorile de temperatură se culeg cu ajutorul traductorilor montaţi în contact cu masa uleiului sau din unele puncte exterioare ale carterului respectiv.

149

Fig. 9.6. Dispozitiv de măsurare a bătăii radiale a arborelui cardanic Diagnosticarea arborilor cardanici – au ca parametri de diagnosticare jocul unghiular şi bătaia radială, având o dependenţă univocă de modificările dimensionale ale legăturilor cardanice şi ai arborilor de la geometria iniţială. Pentru măsurarea bătăii radiale se utilizează un dispozitiv făcut dintr-un comparator 2 montat pe suporturile 3, prin dispozitivul de prindere 4 şi celui de fixare 5 pe rama şasiului. După montarea dispozitivului pe maşina instalată pe standul cu rulouri se cuplează treapta I a cutiei de viteze, menţinând turaţia motorului la cel mai coborât nivel. În acest mod de funcţionare se citeşte indicaţia comparatorului. Dispozitivul este montat cât mai aproape de mijlocul arborelui respectiv. Valorile limită ale bătăii radiale sunt 0,8 – 1,2 mm.

9.5. Diagnosticarea transmisiei automate

Fig. 9.7. Schema generală a unei transmisii automate Schimbarea stării tehnice a transmisiei automate duce la apariţia unor manifestări funcţionale (cuplare dificilă, nu schimbă vitezele în trepte superioare sau inferioare, schimbarea treptelor se face la turaţii mai mari ca de obicei, nu funcţionează în una din game, supraîncălzire a transmisiei… ), zgomote sau vibraţii şi neetanşeităţi. Pentru efectuarea unor lucrări de diagnoză sunt necesare câteva operaţii preliminare : 1. verificarea nivelului şi stării fluidului din transmisie şi completarea la nivel. Identificarea zonei care prezintă neetanşeităţi. Verificarea nivelului se face cu respectarea indicaţiilor date de producător (de multe ori motorul trebuie 150

să funcţioneze la turaţia de mers în gol iar selectorul de viteze să fie în poziţia D (drive) sau P (parcare); 2. verificarea şi reglarea turaţiei de mers în gol a motorului; 3. reglarea cablului clapetei de acceleraţie; verificarea şi reglarea mecanismului şi cinematicii manetei selectorului ; 4. verificarea componentelor şi conexiunilor electrice ; 5. efectuarea testului turaţiilor critice. Acest test se defăşoară astfel: cu motorul la temperatura de regim şi echipat cu un turometru, se acţionează frâna de servici şi frâna de parcare, se cuplează pe rând toate gamele de mers înainte şi mersul înapoi. La ficare gamă se accelerează pentru obţinerea turaţiei maxime, turaţie citită pe turometru şi notată în fişa de diagnoză. Menţinerea motorului la turaţia critică nu trebuie să depăşească 5… 10 secunde, iar pentru a trece la testarea unei alte game se lasă motorul să funcţioneze în gol 1… 2 minute pentru răcirea fluidului din transmisie. Datele se compară cu indicaţiile date de constructor. Acest test dă informaţii privind starea cuplajului unisens (dacă turaţiile măsurate sunt mici) sau asupra presiunilor de lucru din transmisie (alunecări datorate presiunilor prea mici). Testul de drum Cuprinde de obicei cinci verificări care se fac în parcurs :  verificarea modului de cuplare iniţială (lina sau dură) atunci când clapeta de acceleraţie este închisă şi selectorul se poziţionează in gamele de mers înainte.  verificarea pornirii de pe loc la cuplarea treptei de mers înapoi la apăsarea uşoară a pedalei de acceleraţie. Se urmăresc vibraţiile şi alunecările.  verificarea vitezei autovehiculului în momentul schimbării automate a treptelor de viteză (gama D-drive) la apăsare minimă şi maximă a pedalei de acceleraţie.  verificarea modului de cuplare atunci când selectorul este trecul din poziţia D in poziţia LO.  verificarea zgomotelor în diferite trepte şi game de viteze.

151

Fig. 9.8. Componentele transmisiei automate Diagnoza finală Se realizează în atelier si constă din verificări ale parametrilor funcţionali : presiuni de lucru, alunecare, starea supapelor, a senzorilor, bobinelor de blocare… Toate aceste lucrări de diagnoză se desfăşoară după proceduri specifice fiecărui tip de transmisie. Aceste proceduri sunt indicate de producător şi sunt descrise în manualele de reparaţii ale vehiculului respectiv. Totodată sunt precizate : aparatura de diagnoză şi valorile optime ale parametrilor determinaţi.

9.6. Rezumat Parametrii de diagnosticare generală utilizaţi sunt:  drumul parcurs liber;  puterea pierdută prin frecări;  jocul unghiular global;  zgomotele şi vibraţiile.

152

Diagnosticarea după drumul parcurs liber: metoda constă din măsurarea distanţei parcurse de automobil prin inerţie. Porţiunea de drum pe care se efectuează proba trebuie să fie orizontală, rectilinie, cu îmbrăcăminte asfaltică fără denivelări, uscată şi fără vânt. Pe această porţiune de drum se aduce autovehiculul la o viteză superioară vitezei de referinţă (indicată de firma producătoare) şi apoi se transferă maneta schimbătorului de viteze în poziţia neutră lăsând vehiculul să ruleze liber până la oprire. Măsurarea distanţei parcurse începe din momentul în care se atinge viteza de referinţă. Se recomandă parcurgerea porţiunii de drum în ambele sensuri iar rezultatul măsurătorilor va fi media aritmetică. Pentru măsurarea cu precizie se utilizează dispozitivul “roata a 5-a”. Diagnosticarea după puterea pierdută prin frecări: diagnosticarea se realizează pe standuri cu rulouri echipate cu frâne electrice reversibile care pot lucra atât ca motoare cât şi ca frâne. Starea generală a transmisiei se apreciază raportând puterea necesara pentru antrenarea punţii motoare la puterea nominală a motorului. Diagnosticarea transmisiei după jocul unghiular global Proba pune în evidenţă gradul de uzură şi corectitudinea reglajelor componentelor transmisiei Utilitatea acestei metode constă în faptul că previne avariile grave şi defectările componentelor transmisiei. Valoarea medie a jocului unghiular global este de 20o… 23o pentru o variaţie de la 6o la 70o, valori determinate în cadrul unui parc de autovehicule. Diagnosticarea după zgomote şi vibraţii. Metoda vibroacustică de măsurare se bazează pe dependenţa care există între gradul de uzură sau de deteriorare a suprafeţelor de angrenare şi vibraţia carterelor. Cursa liberă a pedalei ambreiajului. Pentru cuplarea corectă, decuplarea totală a ambreiajului şi uzuri cât mai reduse este nevoie ca pedala de ambreiaj să aibă o cursă liberă. Mărimea cursei libere a pedalei de ambreiaj, în cazul ambreiajelor monodisc, este de 20… 50 mm. Astfel se asigură un joc între rulmentul de presiune şi pârghiile de debreiere de 1… 3 mm. Un ambreiaj în stare tehnică bună trebuie să fie capabil să transmită un cuplu mai mare de 1,1… 1,8 ori decât cuplul maxim dezvoltat de motor. Determinarea patinării ambreiajului se poate face pe stand sau în parcurs. Decuplarea totală. Diagnosticarea se realizează în parcurs prin schimbarea treptelor de viteză. Dacă decuplarea este totală schimbarea treptelor se poate realiza uşor şi fără zgomote. Pentru diagnosticarea cutiei de viteze, reductorului central şi arborelui cardanic se utilizează următorii parametri : jocul unghiular global; temperatura carterelor. Jocul unghiular global este proporţional cu uzura flancurilor angrenajelor şi a canelurilor arborilor cutiei de viteze, cutiei de distribuţiei şi a arborelui cardanic. De asemenea acest joc este determinat şi de uzura articulaţiilor cardanice. Diagnosticarea termică a cutiei de viteze şi reductorului central are ca parametru variaţia temperaturii acestor subansamble în regim de sarcină. Schimbarea stării tehnice a transmisiei automate duce la apariţia unor manifestări funcţionale (cuplare dificilă, nu schimbă vitezele în trepte superioare sau inferioare, schimbarea treptelor se face la turaţii mai mari ca de obicei, nu funcţionează în una din game, supraîncălzire a transmisiei… ), zgomote sau vibraţii şi neetanşeităţi.

153

9.7. Evaluare

4. 5. 6. 7.

1. Care sunt parametrii de diagnosticare ai ambreiajului? 2. Care sunt parametrii de diagnosticare ai cutiei de viteze şi arborelui cardanic? 3. Care sunt parametrii de diagnosticare globală a transmisiei? Desenaţi dispozitivul de măsurare a jocului unghiular globa. Cum se determină drumul parcurs liber? Cum se determină patinarea ambreiajului? Care sunt etapele diagnosticării transmisiei automate?

154

10. Diagnosticarea sistemului de rulare Cuprins 10.1. Introducere 10.2. Competenţe 10.3. Schimbarea stării tehnice 10.4. Diagnosticarea pneurilor 10.5. Echilibrarea roţilor 10.6. Diagnoza reglării punţilor 10.7. Rezumat 10.8. Evaluare

10.1. Introducere Sistemul de rulare afectează major siguranţa circulaţiei şi din acest motiv i se acordă o mare importanţă. În acest curs sunt analizate majoritatea aspectelor care privesc starea tehnică şi determinerea acesteia prin diverse metode.

10.2. Competenţe După parcurgerea acestei unităţi de învăţare studenţii putea dezvolta teme legate de: 1.13.

Stabilirea parametrilor de stare ai sistemului de

rulare.

1.16. 1.17. 1.18.

1.14. Precizarea parametrilor de diagnosticare. 1.15. Determinarea gradului de uzură al pneurilor. Presiunea în pneuri: metode şi mijloace de măsurare. Echilibrarea pneurilor. Diagnoza reglării punţilor.

Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 5 ore.

10.3. Schimbarea stării tehnice Sistemul de rulare este unul din ansamblele care influenţează hotărâtor siguranţa circulaţiei şi în mare măsură şi consumul de combustibil. Circa 15% din accidentele de circulaţie cauzate din motive tehnice au ca factor iniţiator starea sistemului de rulare. Roţile de automobil au şi o importantă pondere în privinţa costului automobilului şi al costului exploatării. Astfel, roţile complet echipate reprezintă 9-13% din costul unui autoturism, şi 25-27% din costul unui autocamion de mare capacitate. Aceste elemente argumentează în suficientă măsură necesitatea unei diagnosticări precise şi complete a sistemului de rulare. Parametrii de stare tehnică ai sistemului de rulare sunt legaţi de integritatea jantelor, al pieselor de fixare a roţii, starea pneului, gradul de dezechilibrare al roţilor, geometria roţilor de direcţie. 155

Diagnosticarea sistemului de rulare este o diagnosticare pe elemente având următorii parametri: adâncimea profilului anvelopei; presiunea din pneuri şi gradul de încălzire la rulare; dezechilibrul roţilor; geometria roţilor de direcţie şi paralelismul axelor.

10.4. Diagnosticarea pneurilor 10.4.1. Diagnosticarea gradului de uzură a pneului Se apreciază pe baza adâncimii profilului de aderenţă şi a abaterilor de la forma geometrică normală Cercetările experimentale au demonstrat că pentru pneurile de serie, în ipoteza unei exploatări corecte, intensitatea uzurii este situată între 0,25 – 0,39 mm/1000 km ( 0,2….0,4 mm/1000 km = uzura). Valoarea limită a adâncimii profilului de aderenţă este de 1,5 mm pentru anvelope de autoturisme, autobuze, remorci , 2 mm pentru anvelopele de tractoare. Aceste valori sunt stabilite prin legislaţia rutieră. Determinarea parametrului se realizează prin măsurarea cu şubler de adâncime sau avertizoare de uzură, aplicate de fabricantul pneului în interiorul canalelor benzilor de rulare. Uzura neuniformă a pneurilor, ca urmare a patinărilor îndelungate în timpul blocărilor cauzate de frânări intense, neomogenitatea materialului benzii de rulare, dezechilibrare, uzuri ale amortizoarelor, etc. provoacă abateri ale circumferinţei pneului, având ca efect apariţia bătăilor radiale, care înrăutăţesc gradul de confort şi suprasolicită amortizoarele şi arcurile sistemului de suspensie. Aceste bătăi se măsoară cu un dispozitiv ca cel din figura: 10.1

Fig. 10.1.

156

Bătaia radială admisă pentru roţile punţii din faţă este de 1,2 mm iar pentru roţile din spate de 2 mm. 10.4.2. Determinarea presiunii în pneuri şi gradul de încălzire Utilizarea unor presiuni de regim necorespunzătoare la pneurile automobilelor, indiferent de categoria acestora, determină reduceri importante ale duratei de exploatare şi creşteri ale consumului de combustibil. Pentru măsurarea presiunii se utilizează manometre speciale portabile sau fixe. Măsurarea prin acest procedeu are o serie de dezavantaje:  timpul relativ ridicat pentru efectuarea măsurătorii;  dificultăţi de acces la pneurile interioare ale roţilor duble;  deteriorarea ventilelor prin manipulări repetate. Pe de altă parte, conservarea formei balonului impune cercetări repetate a presiunii, pe măsura modificării caracteristicilor elastice ale materialului pneurilor. Ţinând seama de aceste considerente, se aplică mai ales la autovehiculele grele, metoda de control a pneului pe baza măsurării deformaţiei sale sub efectul unei forţe date. Principiul metodei constă în măsurarea deformaţiei – d – a părţii laterale a pneului la apăsarea cu o forţă – p –

Fig. 10.2. Deformaţia pneului în funcţie de forţa de apăsare Forţa de apăsare – p – corespunzătoare deformaţiei – d – este echilibrată de forţa de elasticitate a pneului -Pp – (care este variabilă în procesul de exploatare) şi presiunea aerului din pneu – Pa -. Deci, pentru a păstra aceeaşi deformaţie a pneului, la modificarea în timp a elasticităţii sale, trebuie aduse modificări presiunii aerului (Pa). Locul de aplicare al forţei se stabileşte în funcţie de tipul pneului precum şi paramertii nominali şi limită de diagnosticare privind forţa p şi deformaţia d. Pentru diagnosticarea sub acest aspect a pneurilor unui autovehicul cu roţi jumelate, se prezintă în figura 10.3 schema de principiu a instalaţiei. Cei patru cilindri (5) încadrează lateral pneurile, fiind acţionate fie cu ulei sau lichid de frână din rezervorul (4). Lichidul este absorbit de pompa (3) şi refulat în rezervorul tampon (2) şi de acolo prin distribuitorul (1) spre cilindri.

157

Fig 10.3.

Fig. 10.4.

Un element de măsură se compune din palpatorul (2) care se deplasează în cilindrul (3). Arcul (4) echilibrează cilindrul căruia îi permite numai o foarte mică deplasare pentru comanda contactelor din dispozitivul (5). Contactul (a) serveşte pentru conectarea unui dispozitiv de măsurare a deplasării (1) şi se stabileşte pentru valoarea nominală a forţei de apăsare. Contactul (b) opreşte măsurarea şi se stabileşte la atingerea valorii limită de apăsare, iar ultimul contact (c) comandă revenirea la situaţia iniţială. Sistemul permite o diagnosticare rapidă şi simplă, excluzând posibilitatea defectării ventilelor sau pierderii aerului din pneu. Diagnosticarea termică a pneurilor folosind ca parametri temperatura, se bazează pe observaţia că în aceleaşi condiţii de rulaj şi stare atmosferică, temperatura unei anvelope cu un grad avansat de uzură creşte mai mult decât în cazul unui pneu cu stare tehnică bună. Creşterea termperaturii pneului conduce la micşorarea rezistenţei structurii prin distrugerea pliurilor de cord şi dezlipirea stratului protector de carcasă. Uzura prin oboseală accelerează distrugerea materialului, în cazul existenţei unor tăieturi, ruperi, ale benzii de rulare sau flancului pneului. Temperatura limită de funcţionare a pneului este de 70-750C la o temperatură a aerului de 200C. Atingerea unor temperaturi de 100-1200C indică existenţa unor situaţii critice, iar rulajul în aceste condiţii se interzice existând pericol de explozie. Pentru măsurarea temperaturii se folosesc termometre cu ac sau de construcţie specială cu termistoare. Cu ajutorul acestor termometre se măsoară fie temperatura pneului, fie a 158

aerului din interior, după parcurgerea unei anumite distanţe de rulaj cu o anumită viteză, pe un drum stabilit de fabricant

10.5. Echilibrarea roţilor Starea tehnică a ansamblului roţilor de automobil are printre altele, un important parametru de diagnosticare şi anume gradul de dezechilibrare. Acest parametru este cu atât mai important cu cât au crescut vitezele de deplasare ale automobilelor. Echilibrarea roţilor afectează durata de exploatare a pneurilor, confortul şi siguranţa deplasării Dezechilibarea roţilor poate proveni ca urmare a procesului de fabricaţie şi ale condiţiilor de exploatare Procesul de fabricaţie este răspunzător în această privinţă prin neomogenitatea repartizării materialului pneului, abaterile dimensionale, etc. A apărut astfel necesitatea echilibrării roţilor noi sau al celor pe care s-au montat anvelope noi. Procesul de exploatare în condiţii normale, după un rulaj oarecare poate genera de asemenea fenomenul de dezechilibrare prin uzurile neuniforme ale pneurilor, intervenţiile de mentenanţă asupra pneului sau camerei, recondiţionarea jantelor, etc. Echilibrarea este necesară la fiecare intervenţie asupra pneului (vulcanizare, etanşeizare, demontare – remontare… ). Dezechilibrarea roţilor are ca efect, în procesul de exploatare a automobilelor, înrăutăţirea stabilităţii la rulare ca urmare a oscilaţiilor roţilor din direcţie în plan vertical sau orizontal în jurul axei pivoţilor (mişcarea „shimmy”), periclitarea securităţii circulaţiei, deteriorarea rulmenţilor, amortizoarelor şi mecanismului de direcţie. La anumite viteze de deplasare, automobilul prezintă vibraţii periculoase, scăzând eficienţa frânării ca urmare a slăbirii contactului pneului cu calea.

10.5.1. Teoria echilibrajului În cazul roţii de automobil, dezechilibrul apare când centrul de greutate „G” al roţii este deplasat în raport cu centrul de rotaţie (O). În acest caz, lagărul roţii este solicitat la forţa centrifugă (C), roata având un dezechilibru static.

C  mrω 2 Unde: m - masa neechilibrată a roţii r - distanţa de la punctul de aplicaţie al acestei mase la centrul roţii ω - viteza unghiulară a roţii Dacă centrul de greutate al roţii este deplasat şi lateral, adică în afara planului de simetrie cu distanţa (a), apare în plus şi un cuplu în raport cu centrul de rotaţie (O), care antrenează roata în oscilaţii direcţionale:

M  amrω2 Componenta orizontală (Fcx) a forţei centrifuge produce un cuplu suplimentar în raport cu axul pivotului fuzetei 159

Fig. 10.5.

Sensul acţiunii momentului Mcx = Fcx . a (în raport cu pivotul) se schimbă periodic cu o frecvenţă proporţională cu viteza de rotaţie a roţii, iar mărimea lui depinde şi de poziţia instantanee a centrului de greutate a roţii Momentele de întoarcere la ambele roţi de direcţie, în cazul neechilibrării, pot acţiona în acelaşi sens sau în direcţii diferite, iar suma lor va fi maximă dacă centrele de aplicaţie al forţelor se află în poziţii opuse Componentele verticale (Fcz) ale forţelor centrifuge care în acest caz acţionează şi ele în direcţii opuse, determină oscilaţia roţilor de direcţie în planul transversal şi ca urmare apar alte momente giroscopice suplimentare care întorc roţile în jurul pivoţilor Oscilaţiile unghiulare ale roţilor sunt însoţite de deformaţii laterale ale pneurilor care generează momente de restabilire. Aceste momente, la anumite valori ale vitezei de deplasare, determină apariţia unor oscilaţii spontane neatenuate, care consumă o parte din energia motorului şi deci măresc consumul de combustibil. Oscilaţiile forţate, arătate mai sus, în anumite condiţii pot intra în rezonanţă cu oscilaţiile proprii ale întregului sistem al roţilor de direcţie şi suspensiei, ceea ce imprimă o puternică influenţă negativă asupra stabilităţii (ţinutei de drum). Analizând modelul dinamic principial al sistemului roată-suspensie-vehicul, rezultă că proiecţia de forţe pe axa verticală a sistemului ţine seama de următoarele solicitări: csin α  mr ω 2 sin ωi - componenta pe verticală a forţei neechilibrate.

k x c x

- forţa de elasticitate a arcului suspensiei - rezistenţa hidraulică a amortizorului 160

mr x

- forţa de inerţie a roţii

La echilibru: mr x  cx  kx  mrω2sinωi

Fig.

Soluţia ecuaţiei este:

x

mrω2 sin(ωi   ) 2

k  c  mr   ω2    ω  m  m  Unde: tg 

2

cω este defazajul dintre forţa perturbatoare (neechilibrată) şi mω2  k

axa Ox. Amplitudinea acestei mişcări oscilatorii este deci: mrω2 x max  2 2 k c  2 mr   ω    ω  m  m  Se observă că intensitatea perturbaţiei este proporţională cu masa neechilibrată (m) şi creşte cu turaţia (prin intermediul vitezei unghiulare a roţii (ω ). Echilibrarea roţilor se efectuează cu contragreutăţi prinse cu ajutorul unor cleme sau autoadeziv pe bordura jantelor. Prima condiţie a echilibrării este precizată de egalitatea dintre masa neechilibrată (m) şi masa adiţională (ma).

Fig. 10.7. Echilibrarea statică 161

Fig. 10.8, a,b. Echilibrarea dinamică

m  ma Acesta este echilibrul static. Dacă masa adiţională se plasează pe jantă lateral, centrul de greutate al roţii G este readus în centrul de rotaţie (O). Roata se poate considera static echilibrată dacă, suspendată pe un ax orizontal se va menţine în echilibru stabil în orice poziţie unghiulară. Pentru echilibrarea dinamică se pune şi condiţia anulării cuplului, adică: C . a = C’ . b ( C’ – forţa centrifugă generată de masa adiţională). Echilibrarea cu o singură contragreutate adiţională este o operaţie care satisface numai în puţine cazuri. În special la pneurile cu jante late, se impune plasarea a două contragreutăţi adiţionale, ale căror poziţii depind de repartizarea maselor neechilibrate ale pneului. În ambele cazuri, se cere însă respectarea a două condiţii fundamentale: condiţia de echilibru static: C1 + C4 = C2 + C3 C = C1 + C2

fig. 4.8. (b) fig. 4.8. (a)

condiţia de echilibru dinamic: a C1 + b C2 = (C3 + C4) . a . C = b (C1 – C2)

fig. 4.8. (b) fig. 4.8. (a)

Pentru realizarea echilibrării roţii, este necesară cunoaşterea masei neechilibrate şi dispunerea unghiulară a centrului de masă al acesteia.

10.5.2. Metode şi maşini de echilibrat Maşinile de echilibrat se clasifică în special pe baza procedeelor de echilibrare. În acest sens s-au dezvoltat două tipuri: 1. maşini care echilibrează roţile demontate de pe automobil ; 2. maşini care execută această operaţie fără demontarea roţilor. Fiecare din procedeele arătate prezintă o serie de avantaje şi dezavantaje. 162

Primul procedeu se remarcă prin următoarele avantaje:  precizia, respectiv posibilităţile de echilibrare completă sunt mai mari ;  excluzând timpii necesari montării şi demontării roţilor, procedeul propriu-zis este mai rapid ;  suprafaţa ocupată în spaţiul tehnologic este redusă ;  echilibrarea este posibilă fără prezenţa automobilului ;  interschimbabilitatea roţilor. Dezavantajele procedeului:  imposibilitatea echilibrării celorlalte mase neechilibrate legate de roată (discuri, tamburi de frână, etc.)  abaterile de centrare la remontarea roţii pe automobil diminuează calitatea echilibrajului mecanic  costul mai ridicat al maşinilor de echilibrat din această categorie  nu permite efectuarea unor diagnosticări rapide. Procedeul de echilibrare fără demontarea roţilor de pe automobil prezintă următoarele avantaje:  se elimină manopera de montare şi demontare a roţilor de pe vehicul ;  permite o diagnosticare rapidă indicând dacă este sau nu necesară echilibrarea;  permite includerea în operaţia de echilibrare şi a celorlalte mase aferente roţii;  nu apar perturbări ale echilibrajului ca urmare a abaterilor de centrare a roţii ;  costul de montaj şi al aparaturii mai redus.

163

Fig. 10.9. Regimuile de funcţionare ale maşinilor de echilibrat Dezavantajele acestui procedeu sunt:  dă indicii asupra gradului general de dezechilibrare fără a se putea realiza o echilibrare de precizie ridicată;  echilibrarea necesită încercări repetate;  necesită o experienţă mai mare a lucrătorilor;  roţile nu sunt interschimbabile şi nici măcar poziţia unghiulară. În funcţie de regimul de funcţionare la care se efectuează echilibrajul, există maşini care funcţionează la rezonanţă, la o turaţie inferioară turaţiei de rezonanţă (cu arbore rigid) şi cu turaţie superioară turaţiei de rezonanţă (cu arbore elastic). Regimul de funcţionare al celor trei tipuri de maşini se poate sintetiza pe baza diagramelor de variaţie a amplitudinii oscilaţiilor generate de masele neechilibrate în funcţie de viteza unghiulară a roţii, unde: ω0 - viteza unghiulară proprie oscilaţiei libere a ansamblului roată-suspensie ω - viteza unghiulară de echilibrare. Maşinile de echilibrat cu funcţionare la rezonanţă Maşinile de acest tip sunt folosite pentru echilibrarea fără demontarea roţilor de pe autovehicul.

164

Fig. 10.10. Instalaţia cuprinde traductorul inductiv 2 care se montează sub unul din braţele suspensiei sau trompa semiarborilor, roata de echilibrat fiind suspendată. Şaiba 1 antrenată de motorul electric al maşinii, va învârti prin contact roata suspendată. Maşina are în componenţa sa o lampă stroboscopică 4 şi un milivoltmetru 3. Traductorul 2 sesizează oscilaţiile elementului legat de roată şi le transformă în impulsuri electrice, proporţionale cu viteza de oscilaţie a centrului roţii. În acelaşi timp, la fiecare oscilaţie, traductorul pune în funcţiune lampa stroboscopică 4. Din relaţiile arătate mai înainte, se vede că între forţa oscilatorie şi deplasare (între C şi X) există un decalaj  a cărui valoare este constantă pentru un automobil dat, depinzând de tipul suspensiei şi roţii şi de viteza unghiulară a acesteia. Dacă roata este antrenată cu 0 proprie oscilaţiei libere a ansamblului roatăsuspensie – deci se aduce ansamblul la rezonanţă, atunci defazajul  se deduce din relaţia. Cω tg  mω 2  k k În care se înlocuieşte  = 0 = rezultând φ =π/2 m ceea ce înseamnă că la regimul de rezonanţă, mişcarea centrului roţii este defazată cu un sfert de rotaţie în urmă, faţă de rotaţia masei neechilibrate (fig. 10.12). Pe de altă parte, traductorul inductiv crează semnale proporţionale cu viteza centrului roţii. Dacă se derivează relaţia:

x

mrω 2 sinωt    2

k  C  mr   ω 2    ω  m  m 

2

165

Se obţine: mrω 3 cosωt      X 2 2 k C  2 m r   ω    ω m  m  Care la rezonanţă are forma:

  mr cosω t     mr sinω t X 0 0 0 mr mr Cum forţa perturbatoare (C ) este: C  mrω 20 sinω 0 t

Fig. 10.11 Rezultă că masa neechilibrată şi viteza centrului roţii se află în aceeaşi fază. Deci semnalul electronic exprimă chiar poziţia unghiulară a masei neechilibrate. Acest semnal are o variaţie după curba (1) este derivat de aparat (curba 2), amplificat (curba 3) după care vârfurile sunt tăiate obţinându-se variaţia tensiunii după (curba 4). Aceasta este din nou derivată realizându-se impulsurile (5). Impulsurile negative sunt anulate iar cele pozitive se aplică lămpii stroboscopice. După cum se observă din figură, lampa va ilumina roata în situaţiile în care masa neechilibrată ocupă poziţia cea mai de jos Determinarea locului în care urmează să fie plasată masa de echilibrare se face în felul următor: Roata suspendată se antrenează cu ajutorul şaibei motorului electric la o turaţie superioară turaţiei de rezonanţă; Se îndepărtează şaiba de antrenare lăsând roata să se rotească liber, aceasta încetinindu-şi mişcarea de rotaţie. În acest timp se urmăreşte indicaţia milivoltmetrului. Valoarea maximă a tensiunii indicată de aparat, coincide cu realizarea regimului de rezonanţă când  = 0 Observatorul va vedea roata statică cu semnul aflat într-o anumită poziţie. Masa neechilibrată se află în partea de jos, deci locul unde va trebui amplasată contragreutatea se află diametral opus în partea de sus a jantei.

166

Fig 10.12. Dependenţa tensiunii şi defazajului de turaţia de antrenare a roţii de echilibrat Viteza centrului roţii de rezonanţă, aşa cum rezultă din relaţia lui ( X ) deci şi indicaţia milivoltmetrului este proporţională cu masa neechilibrată. Aparatul poate avea o scală care să indice şi mărimea în grame a masei neechilibrate. Valorile citite sunt influenţate atât de greutatea suspendată a punţii cât şi de pulsaţia de rezonanţă a ansamblului roată-suspensie (care depinde de starea arcului a amortizorului). Din acest motiv, indicaţiile nu sunt precise decât pentru un anumit tip de automobil. Această fază de echilibrare reprezintă echilibrarea statică. Pentru verificarea stării de echilibrare dinamică, traductorul inductiv se aşază în poziţia orizontală sprijinit de talerul roţii. La un dezechilibru dinamic, cuplul creat de masa neechilibrată şi adiţională, va provoca rotirea roţii în jurul pivotului fuzetei. Pentru echilibrarea dinamică, procedeul este identic cu echilibrarea statică. Masa de echilibrare care este indicată de aparat, se împarte în două părţi şi se dispune diametral opus, una în partea de jos în interiorul jantei şi alta în exterior Maşini de echilibrat cu arbore elastic Echilibrarea cu maşinile cu arbore elastic are loc la un regim de pulsaţii superioare regimului de rezonanţă a ansamblului roată-suspensie . Echilibrarea se face cu demontarea roţii de pe automobil.

Fig 10.13. Maşina de echilibrat cu arbore elastic Arborele 1 se sprijină pe lagărul oscilant 3 care permite oscilaţia axului numai în plan orizontal. Pe o extremitate se montează roata de echilibrat, cealaltă fiind echilibrată 167

de arcurile 2. Deplasările acestei extremităţi sunt sesizate de traductorul 4. Roata, axul şi arcurile formează un sistem elastic care are frecvenţa pulsaţiilor proprii (0) coborâtă. Roata echilibrată static se montează pe arbore stfel încât planul interior al jantei să cuprindă centrul de oscilaţie al arborelui 1. În acest fel de montaj oscilaţiile arborelui nu sunt provocate de masele neechilibrate 5, aflate în planul interior al jantei, ci numai de cele din faţa lui, 6 care vor provoca oscilaţia în plan orizontal. Echilibrarea se desfăşoară în două faze. Rotind roata, cu ajutorul traductorului şi al unui dispozitiv de citire, se determină locul şi mărimea masei adiţionale care se plasează în poziţia (m0) adică în planul exterior al jantei eliminând efectul masei neechilibrate 6 aflate în acest plan. Traductorul care indică poziţia arborelui maşinii de echilibrat va indica locul de plasare al contragreutăţii decalat cu unghiul φ=π dacă:   3 0 Sub acest regim, aşa cum se vede din figura 10.12, poziţionarea masei de echilibrare este eronată deoarece decalajul unghiular scade foarte mult.

Fig. 10.14. Schema de principiu a maşinii de echilibrat cu lagăr deplasabil În a doua fază se roteşte roata lent pe arborele maşinii până la oprirea sa; în această situaţie pe partea din interiorul jantei se plasează mase magnetice a căror mărime se determină prin tatonări, până când roata rămâne în echilibru indiferent eliminând astfel şi efectul masei (5). Rezultate superioare se pot obţine cu instalaţii la care lagărul de oscilaţie este mobil (fig. 10.14). Echilibrarea se desfăşoară în două etape, prima decurgând la fel ca la instalaţiile cu punct de oscilaţie fix, când arborele oscilează în poziţiile I-I sub acţiunea forţei centrifuge create de masa A. După echilibrarea acestei mase se trece la a doua fază în care punctul de oscilaţie se deplasează în poziţia 2 făcând ca arborele să oscileze în poziţiile II-II sub acţiunea forţei centrifuge create de masa B. Determinarea poziţiilor în care trebuie să fie plasate masele adiţionale, se face cu dispozitive optice, mecanice sau electrice. Derivata funcţiei 1 va reprezenta poziţia masei neechilibrate. Maşinile de echilibrat cu arbore rigid Aceste maşini funcţionează la regimuri subrezonante:  = (0,2  0,3) 0 La aceste pulsaţii, defazajul unghiular dintre poziţia centrului roţii şi cea a masei este aproximativ nul, cu alte cuvinte, poziţia centrului roţii exprimă şi poziţia masei neechilibrate în antifază cu care trebuie plasată masa adiţională. La aceste maşini, a căror construcţie este asemănătoare cu cele prezentate anterior, (cu arbore elastic) arcurile de echilibrare sunt foarte puternice, aşa încât pulsaţia proprie a sistemului are 168

valori ridicate faţă de pulsaţia de lucru, iar ansamblul este practic rigid. Ca urmare, deplasările laterale ale arborelui fiind foarte mici, forţele de inerţie, perpendiculare pe axa de rotaţie a roţii sunt neimportante şi nu împiedică desfăşurarea măsurării acestora, cu ajutorul unor dispozitive electrice care dau direct şi precis valoarea masei neechilibrate, corespunzător dimensiunilor jantei.

10.6. Diagnoza reglării punţilor Sistemul de rulare al autovehiculelor moderne şi mai ales suspensia roţilor sunt proiectate minuţios fiind sigure şi confortabile în exploatare. Geometria sistemului de rulare (geometria direcţiei) este minuţios reglată şi oferă vehiculelor proprietăţi deosebite de rulare. Mecanismele moderne de rulare, sunt de obicei uşoare, dar şi foarte sensibile, iar evoluţia din ultima vreme nu a înlăturat această sensibilitate întrutotul. În ceea ce priveşte suspensia roţilor se poate face o deosebire între puntea rigidă – care azi se mai întâlneşte destul de rar la puntea posterioară a vehiculelor mai vechi – şi puntea cu suspensia independentă, unde fiecare roată se mişcă independent faţă de celelalte. Roţile sunt în acest caz suspendate oscilator prin braţe transversale sau longitudinale; existând mai multe soluţii constructive mixte.

10.6.1. Geometria de aşezare a roţilor În interesul unui comportament dinamic adecvat în trafic şi a siguranţei circulaţiei, a situaţiei şoselelor, a fiabilităţii ridicate a anvelopelor ca şi a unui efort redus la volan, atât roţile directoare cât şi celelalte trebuie să ocupe o anumită poziţie în raport cu calea de rulare, respectiv faţă de direcţia de mers. Această poziţie, numită aşezarea roţilor, este dependentă de mulţi factori, dar mai ales de tipul punţii şi de mecanismul de suspensie al roţilor care sunt stabilite de constructorul autovehiculului. Cu cât autovehiculele şi mecanismul de rulare sunt mai moderne cu atât unghiurile de aşezare ale roţilor sunt mai stabile şi toleranţele mai reduse. În perioada punţilor rigide şi ale elementelor elastice lamelare, micile neconcordanţe în geometria mecanismului de rulare ca şi unele erori de reglare, abia dacă aveau vreun efect asupra comportării autovehiculului în mers; de asemenea şi uzura accentuată a anvelopelor confirmând unele neajunsuri. Această situaţie s-a schimbat radical. Influenţele deseori inevitabile în tracţiune, mai ales prin acţiunea unor forţe anormale datorate contactului cu bordura trotuarului, sau al unui accident, pot duce lesne la modificări ale geometriei de aşezare a roţilor. Urmarea este de obicei o instabilitate a ţinutei de drum în general şi a comportamentului dinamic în mers în special, adică un efect nedorit asupra mersului rectiliniu, în viraje, a uzurii anvelopelor şi a siguranţei circulaţiei. Cu atât mai mult dacă vehiculul este mai modern şi mecanismul de direcţie mai sofisticat şi suspendarea roţilor devine mai sensibilă. Desigur că această evoluţie are un efect corespunzător asupra sarcinilor ce revin atelierelor de întreţinere a autovehiculelor. Examinarea geometriei mecanismului de rulare, adică verificarea şi reglarea punţii, nu sunt elemente noi pentru producător; diferenţa constă în modul de măsurare şi mijloacele tehnice de realizare a acesteia, care nu se mai pot compara cu cele din anii anteriori.

169

10.6.2. Sistemul de coordonate pentru geometria de aşezare a roţilor

Fig. 10.15. Corespondenţa axei longitudinale de simetrie şi axei geometrice de mişcare Până acum câţiva ani reglarea unghiurilor se limita numai la roţile directoare anterioare şi făcea referire la unele poziţii ale roţilor. Soluţiile constructive moderne ale mecanismului de rulare solicită şi includerea punţii respectiv roţilor posterioare în diagnosticarea, verificarea punţilor din numeroase motive: În trecut poziţia roţilor era rapotată simplu la poziţia centrală a volanului sau la axa de simetrie care trecea prin mijlocul punţii anterioare şi posterioare figura 10.15. Aceasta era axa de referinţă pentru stabilzare şi după ea se orienta vehiculul pe standul de reglare. În consecinţă şi aparatura de măsurat şi reglat era adaptată la acest principiu.

Fig. 10.16. Reprezentările semiecartamentelor inegale şi totodată nesuprapunerea axei longitudinale de simetrie cu axa geometrică de mişcare

170

Fig. 10.17. Reprezentarea generală a axei de simetrie, axei geometrice de rulare, semiecartmente faţă, spate şi a unghiurilor de deviere La această reglare s-a omis faptul că direcţia de mers nu este determinată doar de poziţia roţilor anterioare – cum s-a crezut mult timp – ci şi de cele din spate, şi încă în mod hotărâtor. La poziţia mediană a volanului, vehiculul nu se mişcă pe direcţia de simetrie a axei, ci în direcţia aşa-zisului “ax geometric de mişcare” (fig. 10.16 şi 10.17.). Prin aceasta se înţelege bisectoarea lungimii totale a ecartamentului punţii din spate. Numai atunci când semiecartamentele sunt identice la ambele roţi posterioare, axa longitudinală de simetrie şi axa geometrică de mişcare coincid şi sunt egale prin suprapunere figura 10.15. Astfel conceptul obişnuit de geometrie a mecanismului de rulare nu mai corespunde azi cu cel de odinioară. Deoarece în practică axa de simetrie şi axa geometrică de mişcare coincid rareori şi numai la vehiculele cu puntea posterioară rigidă, are drept consecinţă faptul că majoritatea vehiculelor au o anumită tendinţă de mişcare oblică la poziţia mediană a volanului. Această tendinţă este corectată mai mult sau mai puţin conştient, dar o anumită tendinţă de mişcare spre o parte sau alta se va menţine. Într-o mică măsură acest fenomen s-a petrecut deja la vehiculele cu puntea posterioară rigidă, dar a fost luat în serios doar la roţile posterioare independente, unde fiecare roată are o atitudine quasi individuală.

Fig. 10.18. Poziţia rectilinie a roţilor punţii din faţă pentru măsurara şi reglarea punţii din spate

171

Ţinând cont de cele de mai sus şi conform cerinţelor, stabilizarea roţilor la vehiculele moderne – adică reglarea unghiurilor punţii anteriorare respectiv a poziţiei roţilor anterioare – nu trebuie să se raporteze la axa longitudinală de simetrie ci la axa geometrică de mişcare. Acest lucru este valabil doar la poziţia roţilor anterioare; aşezarea roţilor posterioare trebuie să se raporteze ca şi până acum la axa de simetrie. Desigur că această cerinţă este importantă pentru viitor, ţinând seama de faptul că deja există unele tipuri de autoturisme şi pe viitor vor fi tot mai multe, la care şi puntea posterioară va fi una directoare (optimizată electronic). O oarecare influenţă asupra axei geometrice de mişcare o are şi unghiul de deviere dintre roţile aceleiaşi punţi figura 10.17. O astfel de deviere poate fi cauzată de exemplu de modificarea unghiului de înclinare longitudinală a pivotului – unghi de fugă figura 10.18. Referindu-ne concret la stabilizarea roţilor, trebuie reţinut faptul că aceasta nu se raportează întotdeauna la axa geometrică de mişcare, cu orice dispozitive de măsurat şi cu orice metode de măsurare. În practică se consideră componente ale sistemului de coordonate: la puntea din faţă: simpla “poziţie mediană a direcţiei” (nu constituie coordonată propriu-zisă), dacă se face reglarea la 2 roţi fără referinţă la puntea posterioară; “axa de simetrie”, dacă se face reglarea la 2 roţi cu referinţă la puntea posterioară. “axa geometrică de rulare” dacă se face reglarea la roţile ambelor punţi la puntea din spate: simpla “poziţie mediană a direcţiei” (nu constituie coordonată de referinţă propriuzisă), dacă se face reglarea la 2 roţi fără referinţă la puntea anterioară. “axa de simetrie”, dacă se face o reglare la 2 roţi cu referire la puntea anterioară sau se face reglarea la ambele punţi. Dacă în cele ce urmează se face referire la coordonate de referinţă, înţelesul poate fi diferit, în raport cu roţile din faţă sau din spate, cu tipul de reglare efectuat şi cu aparatele de măsurare utilizate.

10.6.3. Elemente caracteristice de aşezare ale roţilor Unghiurile de aşezare ale roţilor, valabile pentru mecanismul de rulare, garantează un comportament optim la mers rectiliniu şi sunt date de producători pentru fiecare tip de autovehicul în parte. Acestea sunt: Pentru puntea din faţă respectiv roţile din faţă: 1. unghiul de convergenţă divergenţă; 2. unghiul diferenţial al bracării; 3. unghiul de cădere al roţilor; 4. unghiul de înclinare transversală a pivotului; 5. braţul de rulare; 6. unghiul de înclinare longitudinală a pivotului (unghi de fugă); Pentru puntea din spate: 1. unghuli de convergenţă divergenţă; 2. unghiul de cădere al roţilor; În timp ce fiecare din aceste poziţii are sarcina ei proprie, totuşi ele stau într-o anumită relaţie una faţă de alta. Valorile sunt stabilite pentru fiecare tip separat de către constructor şi anume astfel încât la mişcarea rectilinie a autovehiculului roţile din faţă să ruleze paralel una faţă de cealaltă. 172

Trebuie ştiut că fiecare din aceste poziţii ale roţilor pot avea consecinţe pozitive numai atunci când se raportează la sistemul de coordonate ca o bază solidă, şi se orientează după el. În DIN 70 020 toate unghiurile de aşezare a roţilor sunt stabilite, definite şi reprezentate ca noţiuni de construcţie geometrică a direcţiei, dar aceste definiţii şi reprezentări s-au învechit. De aceea se recomandă orientarea după noile definiţii şi reprezentări din literatura de specialitate. Unghiul de convergenţă – divergenţă Definiţie şi mărimi de verificat Prin convergenţă se înţelege devierea poziţiei roţilor de la poziţia mersului în linie dreaptă figura 10.19. În DIN 70 020 s-a stabilit pentru aceasta o valoare. În consecinţă convergenţa este diferenţa între distanţa muchiilor posterioare şi anterioare ale jenţilor roţilor unei punţi. Aceasta se măsoară pe înălţimea mijlocului roţii la poziţia mersului în linie dreaptă a roţilor şi conform DIN, la sarcină maximă. Fig. 10.20 Diferenţa de ecartament dintre partea din faţă a jenţii “a” şi partea din spate a jenţii “a+x”

Fig. 10.19. a) convergenţă (unghi pozitiv),

b) divergenţă (unghi negativ)

Când s-a constituit norma, distanţa dintre roţi se calcula şi se regla cu o riglă de măsură. Producătorii de automobile indicau mărimea prescrisă a distanţei dintre roţi în mm figura 10.20. Desigur că şi azi, prin convergenţă se înţelege devierea roţilor de la poziţia mersului în linie dreaptă, dar datorită adaptării la metodele moderne, mult mai exacte de măsurare, noile aparate nu mai măsoară în mm, ci în grade şi minute. Independent de sistemul de măsurare, menţionăm figura 10.21: poziţionarea roţilor din faţă spre interior: convergenţa roţilor din faţă respectiv unghi de convergenţă pozitiv, figura 10.19 poziţia a; poziţionarea roţilor din faţă spre exterior: unghi de divergenţă al roţilor respectiv unghi negativ figura 10.19 poziţia b; poziţia paralelă a roţilor: convergenţă – divergenţă 0 (zero).

Fig. 10.21 .Reprezentarea şi semnul unghiului de convergenţă Se face deosebirea dintre convergenţă individuală şi convergenţă totală. Prin convergenţa individuală dintre roţi se înţelege unghiul pe care îl formează planul median al roţii cu axa de referinţă. La roţile din faţă axa de referinţă este axa geometrică de 173

mişcare, iar la roţile din spate axa longitudinală de simetrie. Convergenţa totală dintre roţi se referă la poziţia roţilor unei axe, una faţă de cealaltă, pentru poziţia de mers rectiliniu a direcţiei (fig. 10.20.), mai exact este suma convergenţelor individuale a ambelor roţi ale aceleiaşi punţi. După definiţia veche este diferenţa între distanţa muchiilor jenţii din faţă şi spate ale roţilor unei punţi în poziţia de mers rectiliniu. Dacă producătorul a dat distanţa într-o dimensiune care nu corespunde aparatului de măsurare utilizat, se poate face o transformare. Este mai incomod, cere timp şi poate duce uşor la erori, motiv pentru care este mai simplu să se adopte aceste valori din tabele. Unghiul diferenţial al bracării Definiţie şi mărimi de verificat Unghiul diferenţial de bracare se referă la roţile anterioare de direcţie. În exprimare generală este valoarea rezultată la descrierea unui viraj când o roată brachează mai mult decât cealaltă (legea Ackermann).

Fig. 10.22. Reprezenatarea diferenţelor unghiurilor de bracare Mai exact: unghiul diferenţial al bracării este unghiul la care, la o bracare de 200 a roţii din interiorul curbei, roata din exteriorul ei brachează mai puţin decât cea din interiorul ei, în cazul autovehiculelor cu mecanism de direcţie cu leviere (fig. 10.22). Grafic, unghiurile de bracare sunt reprezentate ca unghiuri realizate între intersecţia prelungirii axei punţii posterioare cu prelungirea axelor perpendiculare pe roţile anterioare, care se intersectează în centrul de virare. Obiective şi consecinţe

Fig. 10.23. Principiul de bracare la sistemele de direcţie cu leviere de fuzetă

La deplasarea în curbă toate roţile unui autovehicul se rotesc, deci şi roţile de direcţie din faţă, în jurul centrului de virare, care se află pe prelungirea axei punţii posterioare. Numai atunci pot rula normal toate roţile, fără să patineze sau să derapeze. 174

Fig. 10.24. Unghiul diferenţial de bracare

Pentru a se realiza acest lucru, fiecare roată directoare trebuie să bracheze cu unghiuri diferite, dependent de unghiul razei traiectoriei corespunzătoare (fig. 10.23 – 10.25). Caracteristic pentru mecanismul de direcţie cu fuzete este faptul că, distanţa dintre puntea anterioară şi posterioară nu se schimbă nici în curbă; astfel că roata din exteriorul curbei trebuie să bracheze mai puţin decât cea din interiorul curbei, respectiv unghiul de convergenţă al roţii din exteriorul curbei trebuie să fie mai mic decât cel al roţii din interior (fig. 10.25). Diferenţa σ este unghiul diferenţial de bracare.

Fig. 10.25. Reprezentarea diferenţelor unghiurilor de bracare La mersul în linie dreaptă punctul de intersecţie între prelungirile celor două perpendiculare pe planele roţilor anterioare şi prelungirea axei pnţii posterioare sunt foarte depărtate şi prin urmare unghiul diferenţial de bracare dintre roţi este zero. Imediat ce direcţia, respectiv roţile brachează, se naşte un punct de intersecţie, la început foarte îndepărtat şi care se apropie o dată ce bracarea se accentuează respectiv cu micşorarea razei de virare. În acelaşi timp unghiul diferenţial de bracare diferă tot mai mult. De altfel din convergenţa roţilor din faţă la rulare în linie dreaptă se formează un unghi de divergenţă tot mai mare o dată cu mărirea bracării direcţiei. Este important ca ambele prelungiri ale axelor fuzetelor roţilor anterioare şi prelungirea axei punţii posterioare, să se întâlnească mereu într-un punct comun, punctul corespunzător centrului instantaneu de rotaţie. Tehnic acest lucru este posibil prin configuraţia spaţială a trapezului de direcţie – figura 10.24 – care trebuie să 175

corespundă premiselor constructive, adică să nu fie deteriorat, deformat sau incorect montat. Prin aceasta devine clar că unghiul diferenţial al bracării este pe de o parte un indiciu pentru starea şi reglarea mecanismului de direcţie şi pe de altă parte un parametru important pentru fiabilitatea anvelopelor. Pentru confirmarea unui control bun, a unei reglări corespunzătoare a convergenţei, trebuie ca unghiul diferenţial al bracării să fie egal pentru bracarea maximă în ambele părţi. De fapt legătura între convergenţă–divergenţă şi unghiul diferenţial al bracării devine clară şi prin faptul că o schimbare a reglării convergenţei–divergenţei dintre roţi (pentru aceeaşi punte) are drept consecinţă o modificare a unghiului diferenţial al bracării.

Verificarea În general unghiul diferenţial este reglabil ca şi convergenţa – divergenţa la toate autoturismele. Pentru că se naşte o legătură între convergenţă şi unghiul diferenţial, acesta din urmă are ca bază aceeaşi ajustare ca şi convergenţa la roţile din faţă, adică unghiul diferenţial poate fi măsurat doar după reglarea convergenţei. Măsurarea efectivă a unghiului diferenţial al bracării porneşte de la poziţia zero a roţilor, adică după reglarea axei de referinţă, roata din interiorul curbei se reglează la valoarea zero a convergenţei. Abia după aceea urmează bracarea de 200 şi măsurarea unghiului diferenţial al bracării. Pentru partea opusă se procedează în acelaşi mod. Pentru a se evita erorile, sunt necesare aceleaşi pregătiri ca în cazul măsurării unghiului de convergenţă. După ce au fost îndeplinite toate aceste premise, măsurarea unghiului de convergenţă indică dacă mecanismul de direcţie este bun. În general, trapezul de direcţie este bun dacă unghiul diferenţial al bracării este egal în ambele părţi, cu o toleranţă ce nu depăşeşte ± 20’.

Unghiul de cădere al roţilor Definiţie şi mărimi de verificat În general prin unghi de cădere al roţilor se înţelege înclinarea roţii faţă de perpendiculara pe calea de rulare. Tehnic este unghiul pe care îl formează planul median al roţii cu planul longitudinal al autovehiculului. După partea în care se înclină roata (fig. 10.26 şi 10.27), se deosebesc:  căderea pozitivă, dacă o roată se înclină cu partea de sus spre exterior;  căderea negativă, dacă roata este înclinată spre interior cu partea de sus;  căderea zero, dacă planul median al roţii este paralel cu planul longitudinal al autovehiculului.

176

Fig. 10.27. Reprezentarea unghiului de cădere al roţii funcţi de perpendiculara dusă la calea de rulare

Fig. 10.26. Unghiul de cădere (a – negativ, b – pozitiv) Unghiul de cădere al roţii este utilizat ca poziţie a roţii de pe vremea caleştilor, mult înainte de apariţia automobilului. În ceea ce priveşte definiţia lui şi măsurarea în grade de unghi nu s-a modificat nimic în timp. Consecinţe Virarea unei roţi cu unghi de cădere negativ se aseamănă cu un con, care la răsucire se rostogoleşte în jurul vârfului său. O roată cu cădere pozitivă, are tendinţa de a se îndepărta de autovehicul, contraefectul este că roata tinde să ruleze către interior în cazul convergenţei roţilor din faţă. Datorită tendinţei opuse, se formează o “tensiune”, care îi conferă roţii o stabilitate de direcţie şi împiedică tendinţa de vibraţie.

Fig. 10.28. Corelaţia dintre unghiul de convergenţă şi de cădere al roţii Unghiul de convergenţă şi unghiul de cădere al roţilor stau într-o strânsă relaţie, determinantă pentru stabilitatea în trafic al unui vehicul şi pentru o uzură cât mai redusă a anvelopelor, figura 10.28. De aceea roţile din faţă au de obicei o cădere pozitivă, unde convergenţa este hotărâtoare pentru determinarea mărimii unghiului de cădere. De aceea convergenţa roţilor din faţă condiţionează de cele mai multe ori o cădere pozitivă 177

mare sau cădere zero iar divergenţa corespunzătoare unei căderi pozitive mai mici, figura 10.29.

Fig. 10.29. Reprezentarea unghiului de cădere al roţii Căderea pozitivă mai are drept consecinţă faptul că roata tinde să se apropie de autovehicul. Astfel lagărul interior al fuzetei, mai puternic, preia sarcina principală, în timp ce lagărul exterior sarcina redusă, astfel se echilibrează şi jocul din lagărul roţii se reduce. În afară de aceasta, căderea roţii influenţează mărimea braţului de rulare; care printre altele este răspunzător pentru efortul depus la comanda direcţiei. Prin căderea pozitivă a roţii, mărimea braţului de rulare se reduce, adică cercul de rotaţie pe care se desfăşoară roata la bracare se reduce, şi prin aceasta direcţia este uşor de manevrat. Unghiul de cădere negativ amplifică forţele laterale şi prin aceasta îmbunătăţeşte stabilitatea în viraje. De aceea roţile din spate formează deseori un unghi de cădere negativ, iar la maşinile sport şi la roţile din faţă. Un dezavantaj îl constituie uzura mai accentuată a anvelopelor la partea din interior a benzii de rulare cât şi creşterea efortului la volan în cazul unghiului de cădere negativ la roţile din faţă. Valoarea unghiului de cădere negativ nu trebuie să fie prea mare, figura 10.29.

Fig. 10.30. Soluţii constructive de ghidare şi suspendare a roţii Un unghi de cădere pozitiv mare are ca urmare o scădere a puterii de ghidare laterală în viraje. Acest fenomen este important în mod deosebit la vehiculele cu suspensie independentă a roţilor, deoarece unghiul de cădere pozitiv creşte la roţile exterioare ale curbei datorită înclinării caroseriei (depinde de construcţia punţii), iar puterea de ghidare laterală scade. La suspensia independentă a roţilor se prevăd prin 178

construcţie unele măsuri. Pentru ca roţile să formeze un unghi de cădere negativ la comprimarea suspensiei, ceea ce îmbunătăţeşte ghidarea laterală, figura 4.30.

Fig. 10.31. Uzura anvelopei datorată reglării incorecte a unghiului de cădere, respectiv convergenţă

Dacă unghiul de cădere al roţii este incorect reglat se produce o uzură mai accentuată a anvelopelor, mai ales pe partea exterioară a benzii de rulare figura 10.31. Acest fenomen este valabil atât pentru unghiul de cădere pozitiv cât şi negativ şi atinge în mod deosebit extremitatea benzii de rulare la anvelopele late. O mare importanţă trebuie acordată unghiului de cădere la ambele roţi ale unei punţi, mai ales la roţile din faţă. Numai cu această premisă (presupunând de asemenea o convergenţă corectă) roţile rulează în linie dreaptă. Dacă unghiul de convergenţă a roţilor de tracţiune din faţă este inegal, autovehiculul va avea tendinţa să tragă spre partea cu valoare mai mare a unghiului de cădere. Dacă o roată are un unghi de cădere pozitiv şi cealaltă negativ vehiculul trage spre partea cu unghi de cădere pozitiv. De aceea eventualele diferenţe nu trebuie să depăşească 200.

Verificare Unghiul de cădere la roţile din faţă este reglabil la majoritatea autovehiculelor, dar nu la toate. În schimb la roţile din spate unghiul de cădere al roţilor trebuie reglat mai rar şi de regulă numai la autovehiculele cu suspensie independentă. Valorile de măsurare şi reglare date de producători sunt în general: la roţile din faţă:  unghiuri de cădere pozitive cuprinse între +0020’ şi +1030’  unghiuri de cădere negative până la maximum –10. la roţile din spate:  unghiuri de cădere pozitive până la max. +0020’  unghiuri de cădere negative cuprinse între –0030’ şi -20 Ca toleranţă se admite ± 20’, mai rar ± 30’. De asemenea unghiul de cădere al roţii se poate măsura şi regla numai după reglarea convergenţei – dacă este necesar. Măsurarea unghiului de cădere este dependentă de procedeul de măsurare şi de tehnica de măsurare folosită. Pentru măsurarea unghiului de cădere se reglează roata corespunzătoare la valoarea zero a valorii convergenţei. Abia în această poziţie poate fi măsurat unghiul de cădere al roţii. Desigur, aceasta este valabil pentru fiecare roată. Pentru a evita reglări şi măsurători eronate se vor face pregătirile menţionate anterior, aşa cum s-a procedat deja la verificarea conevrgenţei. Trebuie amintit faptul că se iau în consideraţie şi indicaţiile producătorului.

179

Înclinarea transversală a axei pivotului Definiţie şi mărimi de verificat

Fig. 10.32. Reprezentarea axei pivotului = axa de rotaţie oscilantă Conform normelor europene prin înclinarea transversală a pivotului se înţelege înclinaţia axei pivotului faţă de verticala la calea de rulare, şi anume spre planul median longitudinal al vehiculului. De fapt în construcţia automobilelor de mult nu mai există pivot în sensul iniţial, chiar dacă denumirea de axa pivotului s-a menţinut. La puntea din faţă a automobilelor suspensia roţii se realizează prin articulaţii sferice, iar axa de înclinare trece prin centrul articulaţiilor suspensiei roţilor. În sens modern, prin înclinarea pivotului se înţelege înclinarea axei de rotaţie oscilante, oblic la axa longitudinală de simetrie a vehiculului (sus spre interior) faţă de perpendiculara la calea de rulare, figura 10.32.

Fig. 10.33. Reprezentarea unghiurilor de cădere şi înclinare transversală a pivotului a căror valoare însumată nu se modifică α+β

Din această definiţie rezultă clar că înclinarea pivotului se referă exclusiv la roţile directoare ale punţii anterioare. Se verifică la fel ca în cazul unghiului de cădere α, în grade şi este mereu pozitiv. Linia de înclinare a pivotului şi linia unghiului de cădere formează împreună un unghi, a cărui mărime nu se schimbă figura 10.33 α+β.

180

Fig. 10.34. Schimbarea poziţiei roţii nu modifică suma α + β Schimbarea poziţiei acestui unghi faţă de verticala la şosea, schimbă unghiurile individuale ale căderii roţii şi înclinării pivotului, dar nu cel pe care îl formează în comun (fig. 10.34).

Obiective şi consecinţe Unghiul de cădere al roţii şi înclinarea axei pivotului roţilor anterioare sunt optimizate între ele, astfel încât la fiecare roată să se formeze un braţ de rulare (pozitiv sau negativ), răspunzător şi el pentru uşurinţa manevrării direcţiei. La bracarea direcţiei, roţile tind să intre în carosabil în josul braţului de rulare. Înclinarea transversală a pivotului are ca efect o mică ridicare a acestora, proporţională cu bracarea. Concomitent se conferă roţilor o forţă de restabilire, care tinde automat către poziţia de mers în linie dreaptă şi stabilizarea roţilor în direcţia de mers, după virare, la eliberarea volanului. Atât timp cât roţile din faţă rulează rectiliniu, înclinarea transversală a axei pivotului nu are efect. Dar cel mai mic unghi de bracare pune înclinarea transversală a pivotului în acţiune. Chiar dacă ridicarea la roţile din faţă măreşte rezistenţa la înaintare, per total ea serveşte în mare măsură siguranţei în circulaţie. Mărimea unghiului de înclinare transversală a pivotului este limitată, deoarece o înclinare prea mare duce la creşterea forţei necesară pentru manevrarea volanului şi are deasemenea o influenţă negativă asupra frânării, ceea ce în nici un caz nu trebuie să se întâmple. Pe de altă parte dacă momentul de readucere lipseşte, pentru direcţie, s-ar minimaliza consumul de energie pentru comandă, dar roţile ar trebui readuse de către conducător la poziţia de mers rectiliniu, după fiecare curbă. Consecinţa ar fi un comportament nesigur la condus, mai ales în viraje şi la trecerea de la curbă la aliniament. Îndeosebi autovehiculele cu tracţiunea pe spate au nevoie de un moment de readucere mai mare pentru mersul în linie dreaptă, iar comportamentul lor la mers este mai instabil decât la cele cu tracţiune în faţă. După cum s-a spus deja în definiţie, unghiul de cădere al roţii şi înclinarea transversală a pivotului formează împreună un unghi care nu se modifică, dar care se poate deplasa faţă de verticala la calea de rulare, figura 10.34. O astfel de translaţie se produce de exemplu la comprimarea sau destinderea suspensiei, când unghiul de cădere scade la comprimare şi unghiul înclinării transversale a axei pivotului creşte. La destinderea suspensiei se întâmplă invers.

181

Verificarea Pentru că unghiul de cădere a roţii şi unghiul de înclinare transversală a axei pivotului formează împreună un unghi care nu se schimbă ca mărime, nu există nici un motiv ca după măsurarea şi reglarea unghiului de cădere să se facă o verificare a înclinării pivotului. Dacă unghiul de cădere este bine reglat, atunci corespunde şi înclinarea pivotului, dacă unghiul de cădere este incorect, este influenţată şi înclinarea pivotului. În plus nu există în general nici o posibilitate pentru reglarea separată a înclinării transversale a pivtoului, căci aceasta având ca urmare în mod automat o modificare a unghiului de cădere. Şi aici există excepţii care pot fi găsite în instrucţiunile constructorului. Necesitatea măsurării înclinării transversale a pivotului apare atunci când verificarea anterioară a unghiului căderii roţilor dovedeşte abateri clare de la valorile nominale, ceea ce poate proveni de la mecanismul de direcţie deformat sau defecţiuni în zona de suspensie a roţii. În acest caz ar fi posibil ca unghiul de cădere şi cel de înclinare a pivotului să nu mai corespundă, ceea ce se poate dovedi după măsurarea unghiului de cădere printr-o verificare suplimetară a înclinării transversale a pivotului. Măsurarea înclinării transversale a pivotului depinde de aparatura utilizată la verificarea punţii; multe aparate, mai ales cele vechi nu sunt adecvate. Valorile nominale date de producători pentru înclinaţia transversală a pivotului sunt în general: la vehicule cu tracţiune în spate între 50 şi 80; la vehicule cu tracţiune în faţă între 80 şi 100. Valorile date de producători au prioritate. Măsurarea însăşi se face separat pentru fiecare roată la un unghi de bracare a roţii de 200. La unghiul de bracare al roţii se porneşte de la valoarea 0 (zero) a convergenţei, care, ca şi la măsurarea unghiului de cădere, se reglează pentru roata corespunzătoare din faţă. Pe baza legăturii între unghiul de cădere şi unghiul de înclinare transversală a pivotului, măsurarea unghiului de înclinare transversală a pivotului se efectuează numai după măsurarea şi reglarea unghiului de cădere al roţii. Este de asemenea de la sine înţeles că sunt valabile aceleaşi premise de la măsurarea unghiului de cădere. Braţul de rulare Definiţie şi mărimi de verificat Braţul de rulare se referă la roţile viratoare din faţă. Prin aceasta se înţelege distanţa între punctul de reazem al roţii (fig. 10.35) şi punctul în care prelungirea axei pivotului (= axul de oscilaţie) intersectează planul carosabilului, măsurată în mm, figura 10.35. Braţul de rulare poate fi pozitiv, negativ sau zero, pentru care definiţia este formulată diferit, fără a se înţelege însă altceva. Drept urmare rezultă următoarele formulări. Braţul de rulare poate fi:

182

Fig. 10.35. Reprezentara braţului de rulare „r” Pozitiv (+) dacă se află în interiorul ecartamentului roţilor frontale; dacă punctul de intersecţie al axei de înclinare transversală a pivotului cu planul median prelungit al roţii este sub calea de rulare; dacă se abate plecând de la punctul de reazem al roţii la vehicul. Negativ (-) dacă se află în afara ecartamentului roţilor frontale; dacă punctul de intersecţie al axei pivotului cu planul median al roţii se află deasupra ecartamentului; dacă, plecând de la punctul de reazem al roţii se abate spre exteriorul vehiculului. Zero (0) dacă se află în punctul final corespunzător al ecartamentului roţilor frontale; dacă punctul de intersecţie a prelungirii axului pivotului cu planul median al roţii se află pe ecartament; dacă se află în pata de contact. Prin aceasta devine clar faptul că braţul de rulare nu este o mărime de sine stătătoare, ci dependentă de înclinarea pivotului şi implicit unghiul de cădere al roţii respectiv se constituie din compunerea acestora, figura 10.36.

Fig. 10.36. Poziţia braţului de rulare în raport cu pata de contact Obiective şi consecinţe Braţul de rulare influenţează valoarea efortului la volan în momentul bracării roţilor, adică este şi el determinant la uşurinţa manevrării direcţiei. Cu cât braţul de rulare este mai mic, cu atât mai mică este lungimea de rulare a roţii la bracarea direcţiei şi cu atât mai uşor este manevrată direcţia. Ipoteza că cea mai bună valoare ar fi zero nu convine, întrucât roţile, în această situaţie, lasă urme la bracarea direcţiei şi 183

anvelopele se uzează mai mult, iar forţa de restabilire a direcţiei nu mai este susţinută după efectuarea virajului, figura 10.36. Problema esenţială a braţului de rulare este, că după parcurgerea unei curbe, forţa de restabilire a direcţiei să fie susţinută şi roţile să fie stabilizate în poziţia de mers rectiliniu. Pe de altă parte braţul de rulare nu trebuie să fie prea mare, deoarece roţile şi suspensia roţilor sunt supuse în timpul rulării unor forţe perturbatoare asimetrice prin forţe parţiale de frânare, roţi dezechilibrate, forţe de tracţiune (tracţiune la roţile din faţă), având totodată o influenţă negativă asupra stabilităţii şi siguranţei în trafic. Un braţ de rulare mic duce la o relaţie echilibrată între avantaje şi dezavantaje. Forţele perturbatoare se întâlnesc în ultimii ani foarte des datorită braţului de rulare negativ, în timp ce cu puţini ani în urmă era întâlnit braţul de rulare pozitiv. Dacă un vehicul trage de exemplu la frânare în direcţia roţii frânate mai tare (ceea ce poate fi provocat de sistemul de frânare, carosabil sau presiunea în pneu), atunci această reacţie este inversată prin braţul negativ de rulare. Un braţ de rulare negativ îmbunătăţeşte deci comportamentul rulării la frânare, ceea ce este influenţat din nou, de soluţia constructivă a sistemului de rulare. În consecinţă, se poate constata, că valoarea braţului de rulare aleasă de producător este un compromis între consecinţele pozitive şi cele negative şi în mare măsură determinat de construcţia sistemului de rulare. Verificarea Braţul de rulare nu este o valoare de sine stătătoare, ci dependentă de înclinaţia pivotului şi a unghiului de cădere al roţilor, chiar constituită de aceştia. Astfel se observă că măsurarea înclinării roţii şi a pivotului cuprinde şi braţul de rulare, motiv pentru care nu s-a prevăzut o măsurare separată a braţului în cadrul verificării punţii. Braţul de rulare dat de producător este dependent de tipul sistemului de rulare; şi are valorile, în general, cuprinse între – 20 şi + 70 mm.

10.6.4. Condiţii impuse autovehiculelor la verificarea geometriei de aşezare a roţilor Conform normelor europene măsurarea unghiurilor se face cu vehiculul complet încărcat. Azi acest lucru nu se mai întâmplă. Totuşi nu se procedează unitar, motiv pentru care trebuie să se ţină seama de recomandările producătorului, care indică valorile nominale pentru o anumită modalitate de măsurare şi încercare. În general, acum verificarea geometriei de aşezarea roţilor se face în stare neîncărcată, deci la greutate proprie. Fiind o problemă statică, dispusă la erori în măsurare, la interpretare greşită şi totodată la reglări greşite, ar trebui efectuate înainte de măsurare, unele operaţii ca:  balansarea vehiculului;  bracarea totală a roţilor;  răsucirea totală, în ambele sensuri, a direcţiei. Aceaste manevre sunt necesare pentru a adapta autovehiculul la starea dinamică de parcurs. Pentru acurateţea rezultatelor măsurătorilor mai sunt importante şi au influenţă următoarele:  toate articulaţiile sistemului de rulare să fie bune;  să nu prezinte deformări ale componentelor levierelor sau bara de direcţie;  jocul lagărelor de roată să se încadreze în limite; 184

 suspensia autovehiculului să fie corespunzătoare;  mărimea jenţilor şi ale cauciucurilor ca şi presiunea aerului în pneuri să fie corespunzătoare;  bătaia laterală a jenţilor la autoturisme să nu depăşească 1,5 mm. Desigur că examinarea acestor detalii nu se face înaintea fiecărei verificări a punţii, dar trebuie ştiut că dacă apar rezultate eronate, ele ar putea fi o cauză. Unii producători dau pentru măsurarea punţii şi o sarcină de încărcare simulând prin aceasta o stare dinamică de verificare. Încărcarea duce la schimbări mai mci sau mai mari ale poziţiei roţilor, în raport cu construcţia punţii. Ca sarcină de încărcare se înţelege o persoană de ≈ 75 kg care stă pe locul conducătorului auto sau la mijlocul banchetei din spate. Această recomandare se referă în general la modele mai vechi, deoarece valorile sunt indicate pentru această sarcină de încărcare la aceste autovehicule; este bine ca regula să fie respectată la măsurători. Alţi producători indică, verificarea punţii la o anumită gardă la sol. Această distanţă care trebuie să simuleze o anumită încărcare, se realizează prin tragerea în jos a masei suspendate cu un dispozitiv adecvat pentru comprimarea suspensiei. Unii producători indică poziţia individuală a roţilor, mai ales convergenţa, atât în starea încărcată cât şi neâncărcată. Valorile stării “neâncărcate” sunt gândite pentru un fel de diagnostic rapid, asemănător unei inspecţii normale a vehiculului, în timp ce valorile stării “încărcate” sunt folosite la o verificare completă a punţii pe standul de măsurare.

10.6.5. Tehnica măsurării Desigur că nu numai dezvoltarea automobilelor în general şi a mecanismului de rulare în special a avut o imensă dezvoltare, ci şi tehnica diagnosticării punţilor. Ca în toate domeniile de diagnosticare, drumul duce de la metodele mecanice de măsurare, prin diverse faze intermediare, la sisteme electronice de măsurare. Este evident că s-a produs o creştere a preciziei şi siguranţei. Şi dinamica evoluţiei preţurilor este comparabilă cu dezvoltarea tehnicii de diagnosticare: cele mai ieftine au fost instrumentele mecanice de verificare a punţii, cele mai scumpe sunt cele electronice. De aceea nu este de mirare că în multe ateliere sunt utilizate dispozitive vechi de măsurare ale punţii. Tocmai din acest motiv ele nu trebuiesc ignorate. După modul procedeului de măsurare se deosebesc trei tipuri diferite, de sisteme de măsurare: sisteme mecanice de măsurare; sisteme optice de măsurare; sisteme electronice de măsurare. Această diferenţiere este făcută groso-modo, întrucât trecerea de la un sistem de măsurare la altul nu este atât de rigidă, ci fluentă, prezentând şi combinaţii între acestea ca de exemplu cel optic–mecanic sau electronic–mecanic.

Sisteme şi instrumente mecanice de măsurare Măsurarea punţilor a început cu dispozitive şi aparate mecanice simple. Ele erau adaptate pentru mecanismele de rulare ai acelor ani şi erau suficient de precise faţă de 185

cerinţele impuse. Deşi sunt depăşite, ele sunt tratate în acest capitol, din următoarele motive: şi aparatele mecanice de măsurare au evoluat tot mai mult de-a lungul timpului; aparatele mecanice de măsurare sunt foarte răspândite – mai ales în combinaţie cu aparatele optice şi electronice; sistemele optice şi electronice de măsurare au la bază pe cele mecanice, deci trebuie cunoscute principiile de măsurare mecanice pentru a înţelege tehnica de măsurare optică şi electronică.

Fig. 10.37. Dispozitiv mecanic pentru măsurarea unghiului de bracare, convergenţă, iar cu bulă de aer pentru măsurarea unghiului de cădere şi de fugă În cele ce urmează se descriu sisteme de măsurare individuală şi procedeul general, dar nu se dau indicaţii de utilizare, ceea ce nici nu ar fi posibil la numărul mare de aparate existente. Reprezentările ce urmează servesc la identificarea şi clasificarea sistemelor şi pot servi la alegere drept sprijin în cazuri concrete. Dacă un principiu de măsurare sau, tip de aparat este adecvat şi utilizat pentru verificarea paralelismului punţilor, a poziţiei unei roţi faţă de alta, a dezaxării, etc., ceea ce se referă pur şi simplu la măsurarea poziţiei roţii, atunci, datorită numărului mare de tipuri constructive, trebuie să se ţină seama de indicaţiile de utilizare. De-a lungul anilor s-au dezvoltat foarte multe sisteme mecanice şi aparate pentru măsurarea punţilor respectiv pentru domenii individuale. Cele care nu s-au dovedit competente au fost retrase de pe piaţă. Altele s-au bucurat de succes şi s-au răspândit. Multe se mai utilizează încă şi azi, mai ales cele ce şi-au dovedit avatajele în asociere cu aparatele optice şi/sau electronice de măsurat, figura 10.37. Tabelul 20 conţine cele mai importante dispozitive de măsurat care se mai utilizează şi azi, ca şi domeniile de utilizare.

186

Tabelul 20 Tipul dispozitivului Rigla de măsurare a convergenţei Plăci de măsurare a ecartamentului Dispozitiv cu raportor

Domeniu de utilizare Măsurarea ecartamentului, unghiului de convergenţă - divergenţă Controlul ecartamentului Măsurarea ecartamentului, măsurarea convergenţei – divergenţei şi a unghiu-lui diferenţial de bracare, măsurarea unghiului de cădere şi de fugă

Platou glisant

Bracarea netensionată a roţilor; măsurarea unghiului de convergenţă – divergenţă şi a unghiului diferenţial de bracare, măsurarea bracării şi a unghiului de fugă

Dispozitive de măsurare cu pendul

Măsurarea căderii şi a unghiului de fugă Măsurarea căderii, unghiului de înclinare transversală a pivotului şi a unghiului de fugă

Dispozitiv cu bulă de aer

Riglă pentru măsurarea convergenţei Riglele pentru măsurat convergenţa sunt adecvate în principal numai pentru măsurarea convergenţei totale a roţilor din faţă sau din spate. Nu se realizează nici o raportare la cealaltă punte corespunzătoare a vehiculului, astfel că reglarea direcţiei în poziţie mediană se poate face după ochi – pentru că nu există o axă reală de referinţă. Având ca rezultat al măsurătorii doar convergenţa totală, se poate stabili unghiul diferenţial de bracare doar prin măsurători suplimentare, ceea ce implică, însă, dotarea cu alt aparat de măsurare, pentru a se putea stabili unghiul de convergenţă individual.

Fig. 10.38. Dispozitv mecanic pentru măsurarea convergenţei Se deosebesc  rigle de convergenţă pentru măsurare interioară;  rigle de convergenţă pentru măsurare exterioară. Riglele de convergenţă cu măsurare la interior servesc la măsurarea distanţei între cele două roţi ale unei punţi la înălţimea mojlocului roţii în faţă şi în spate. Diferenţa dintre cele două rezultate ale măsurătorilor redă convergenţa în mm. Riglele se compun din ţevi îmbinate, ale căror capete sunt apăsate de presiunea unor arcuri, pe flancul interior al anvelopei sau (mai bine), pe bordura jantei celor două roţi ale unei punţi. Roţile se împing spre exterior o dată în faţă şi o dată în spate, unde o 187

parte considerabilă a jocului articulaţiei intră în rezultatul de măsurare. Rezultatul măsurătorii este astfel inexact. Dispozitivele de măsurare interioară sunt rar întâlnite.

Fig. 10.39. Stand de măsurare cu platouri de tip „Ripometer” Riglele de măsurare exterioară (fig. 10.38) servesc de asemenea la măsurarea distanţei, dar se ataşează în exterior la bordura jantei la înălţimea mijlocului roţii. Şi aici se măsoară o dată în faţă şi o dată în spate, astfel că diferenţa rezultatului dă convergenţa, în mm. La rigla pentru convergenţă se aşează numai un ştift de testare pentru măsurarea exterioară şi prin urmare nu se exercită nici o presiune deosebită pe roţi; în consecinţă rezultatul măsurării este mai puţin influenţat de jocul articulaţiilor şi este implicit mai exact. Dispozitivele mai noi au un ceas comparator, ceea ce măreşte exactitatea citirii. Toate acestea, preţul avantajos şi posibilitatea inserării dispozitivului în orice punct, a dus la o mai mare răspândire a sa.

Platou pentru măsurat convergenţa Platoul pentru măsurat convergenţa aparţine, de fapt, impropriu grupei dispozitivelor macanice de măsurare, deoarece – în ciuda denumirii – nu sunt dispozitive propriu–zise de măsurare a convergenţei, ci servesc mai mult la aprecierea generală a geometriei mecanismului de rulare. La aceste dispozitive este vorba de dispunerea uneia sau a două plăci, instalate la nivelul solului, peste care se trece cu roţile din faţă şi din spate figura 10.39. Plăcile sunt plasate flotant transversal la direcţia de mişcare, astfel că pot evita efectul unei forţe perturbatoare cu efect lateral. Devierea laterală a plăcilor este sesizată de un dispozitiv de măsurare şi indicată ca o abatere de la poziţia în linie dreaptă în mm/m sau m/km (fig. 10.40) Forţa care acţionează devierea laterală a plăcii, este consecinţa convergenţei, dar şi influenţată de celelalte unghiuri ale roţii. Deci indicarea valorii măsurate nu poate fi o valoare în sine pentru convergenţă, ci un indicator pentru întreaga geometrie de aşezare a roţilor. Dar indiferent care este motivul pentru abaterea de la poziţia în linie dreaptă şi pentru abaterea plăcilor, ea nu poate depăşi o anumită valoare, care pe monitor este indicată cu o altă culoare. Dacă totuşi este cazul, se dovedeşte prin aceasta că ceva în geometria mecanismului de rulare nu este în ordine fiind necesară o examinare mai exactă sub forma unei verificări complete, riguroase a punţilor.

188

Fig. 10.40. Dispozitiv de măsurare cu monitor şi reprezentarea valorii măsurate prin coloană colorată

Fig. 10.41. Monitor comun tip panou pentru indicarea mărimilor forţelor de frânare şi a unghiului de convergenţă

Mărimea abaterii de la direcţia rectilinie, respectiv abaterea plăcilor nu este comparabilă cu valoarea cunoscută reglată a geometriei mecanismului de rulare şi de aceea nici nu este dată de producătorii de autovehicule ca mărime de măsurat. Astfel, în ateliere, aprecierea geometriei mecanismului de rulare cu platoul de măsurare a convergenţei se poate face numai pe baza etalării cunoştinţelor practice (experienţa). Şi acest lucru se face cu succes. Manevrarea simplă, diagnosticarea rapidă şi interpretarea uşoară chiar şi pentru începători, din care rezultă o măsurare completă şi clară a punţilor, spaţiul mic necesar şi altele, fac platoul de măsurare a convergenţei, adecvat pentru service. Mai mult – platoul pentru măsurarea convergenţei - mai ales în combinaţie cu un stand de probe pentru frână – panou de prezentare (fig. 10.41) – a devenit azi un instrument de piaţă de primă calitate şi se bucură de o mare răspândire.

Dispozitiv cu raportor (fazmetru) Dispozitivele cu raportor sunt module transportabile, în cazuri de excepţie şi instrumente staţionare, cu o largă arie de utilizare, fiind adecvate pentru măsurarea convergenţei totale a roţilor anterioare şi posterioare, pentru unghiul diferenţial de bracare, al unghiului de cădere al roţilor şi măsurarea unghiului de înclinare longitudinală a pivotului. Prin aceasta se poate face o diagnosticare completă a geometriei mecansmului de rulare, chiar dacă nu se face o raportare la o axă reală de 189

referinţă. Pentru că principiul de măsurare al fazmetrului se referă la planul orizontal de simetrie al vehiculului, acesta trebuie să stea pe o suprafaţă absolut plană. Dispozitivul cu raportor se montează paralel cu planul median al roţii, orientat orizontal la jantă sau flancul exterior al anvelopei şi astfel se calculează devierea de la direcţia de mers rectiliniu respectiv de la verticală. Devierea este indicată pe un cadran gradat în grade şi minute.

Fig. 10.42. Reprezintă:a) măsurarea convergenţei, b) măsurarea unghiului de cădere al roţii şi a unghiului de înclinare transversală a pivotului Pentru măsurarea convergenţei se montează braţul dispozitivului cu raportor în poziţie orizontală la janta roţii, stângi sau drepte, a punţii din faţă sau din spate, care trebuie verificată şi roata se reglează la valoarea zero a valorii convergenţei, figura 10.42. În continuare se montează pe partea opusă a punţii braţul dispozitivului, în poziţie orizontală la jantă. Deviaţia de la mersul în linie dreaptă indicată în grade şi minute la această parte a punţii pe scara dispozitivului cu raportor, reprezintă convergenţa totală. Din cauza eventualelor deformări ale jenţilor ar trebui efectuate cel puţin două măsurători la poziţii diferite ale roţiilor. Desigur că este posibilă aducerea direcţiei în poziţie de mijloc şi în continuare separat pentru roata din stânga şi dreapta din faţă şi spate să se calculeze deviaţia de la mersul în linie dreaptă, deci ecartamentul individual. Dar această măsurare este totuşi inexactă, pentru că direcţia adusă în linie dreaptă după ochi nu reprezintă o axă reală de referinţă. Este mai avantajos şi mai exact ca după măsurarea convergenţei să se măsoare cu acelaşi dispozitiv şi unghiul diferenţial de bracare, de unde rezultă că pe lângă convergenţa totală, corespunde şi convergenţa individuală cu valorile nominale.

Fig. 10.43. Punte de măsurare de tip Koch Pe piaţă dispozitivul cel mai căutat de măsurare al unghiului este cel produs de firma Koch, figura 10.43, înzestrat cu un sistem laser dar care mai poate fi dotat şi cu alte accesorii. Sistemul laser permite constituirea unei referinţe la cealaltă punte 190

corespunzătoare a autovehiculului, astfel că la toate roţile este posibilă o măsurare raportată la axa de simetrie. Pentru măsurarea unghiului diferenţial de bracare, braţul dispozitivului se aşează orizontal pe jantă. Se consideră pentru unghiuri: 00 pentru poziţia zero a convergenţei (poziţie de plecare pentru roata din interiorul curbei) precum şi unghiul de deviere dintre roata din interiorul curbei şi cea din exteriorul curbei de 200. Diferenţa între unghiul de bracare al roţii corespunzătoare din interiorul şi exteriorul curbei este unghiul diferenţial al bracării. Din cauza eventualelor deformări ale jenţilor ar trebui efectuate cel puţin două măsurători la poziţii diferite (90º) ale roţilor. În afară de aceasta roţile din faţă trebuie să stea pe un platou glisant, care permite o bracare netensionată a roţilor şi pot fi evitate erorile de măsurare datorate tensiunii interne a anvelopelor, respectiv modificărilor jocului în articulaţii. Măsurarea unghiurilor de cădere ale roţilor din faţă şi spate se face la poziţia zero a convergenţei roţii respective – o reglare uşor de realizat este cu braţul dispozitivului de măsurat aşezat orizontal. Pentru măsurarea unghiului de cădere, braţul dispozitivului de măsurare se aşează vertical la janta roţii corespunzătoare (fig. 10.42) şi se citeşte unghiul (unghiul de cădere este unghiul de înclinare opus verticalei). Unghiul de fugă se calculează indirect prin intermediul dispozitivului cu raportor. Prin unghi de fugă se înţelege diferenţa tehnică de măsurare a înclinării între 200 bracare spre stânga şi 200 bracare spre dreapta a unei roţi de direcţie. Deci unghiul de fugă se calculează prin măsurarea căderii roţii la bracare de 200 stânga şi de 200 dreapta cu calcularea ulterioară a diferenţei. Bracarea cu 200 stânga şi dreapta este realizabilă prin intermediul dispozitivului cu raportor prin aşezarea orizontală a braţului dispozitivului de măsurare. În continuare se măsoară unghiul de bracare la roata înclinată prin aşezarea orizontală a braţului şi din ambele unghiuri se calculează diferenţa şi unghiul de fugă. Desigur că cele două roţi frontale trebuie să stea pe platouri glisante pentru a obţine o bracare netensionată.

Platouri glisante Platourile glisante se compun dintr-o placă de bază fixă cu un disc rotativ aşezat peste ea cu scală de măsurare a unghiului.

Fig. 10.44. Platou glisant Pe aceste platouri glisante, roţile frontale brachează uşor şi netensionat iar unghiul de bracare se poate citi, astfel că unghiul diferenţial al bracării şi unghiul de convergenţă pot fi citite la fel de bine. 191

Ca dispozitive mecanice de măsurare ale punţii, platourile glisante sunt adecvate atât pentru măsurarea unghiului de convergenţă cât şi pentru unghiul diferenţial de bracare şi a unghiului de bracare la măsurarea înclinării pivotului şi a unghiului de fugă. Numai cu platourile glisante nu este posibilă reglarea unei roţi exact pe valoarea zero a convergenţei şi a unei poziţii exacte de pornire pentru o bracare de 200 a roţilor. Platourile glisante constituie doar o simplă legătură cu dispozitivul de măsurare a convergenţei, care face posibilă o reglare de zero, exactă, a convergenţei, pentru o măsurare ireproşabilă (100%) a unghiului de convergenţă ca şi a bracării de 200 a roţilor. În practică apar platourile glisante mai ales în legătură cu dispozitive optice respectiv optic–mecanice de verificare a punţii şi anume: pentru că fac posibilă citirea uşoară şi sigură a unghiului de bracare, a unghiului de convergenţă şi a unghiului diferenţial de bracare; pentru că sunt folosite la bracarea uşoară, netensionată a pneurilor, fără a rămâne urme de la anvelope.

Sisteme şi aparate optice de măsurare

Fig. 10.45. Dispozitiv de reglare optic cu reflexie (oglindă) Automobilul în general şi macanismul de rulare în special s-au dezvoltat puternic în ultimii ani ca şi pretenţiile pentru acest domeniu la care se mai adaugă şi tehnica atelierelor de întreţinere şi reparaţii mai ales la verificarea geometriei de aşezare a roţilor. Noile configuraţii şi materiale, tehnica îmbunătăţită de producţie cu toleranţe de execuţie, verificare şi reglare tot mai strânse, traficul tot mai intens, viteze de deplasare tot mai mari, nevoia unei siguranţe în exploatare şi nu în ultimul rând legislaţia tot mai dură, nu mai sunt satisfăcute de măsurătorile mecanice simple O mare problemă devenise, în mod deosebit, măsurarea macanică a convergenţei, baza măsurării întregii geometrii de aşezare a roţilor. La cererea producătorilor de automobile, axa longitudinală de simetrie trebuie să fie axă de referinţă. Ea trebuie să reprezinte mijlocul “unui pătrat optic” în cadrul căruia să fie posibilă o reglare clară a poziţiei roţilor. Lucru total justificat, ţinând seama de faptul că în epoca punţii posterioare rigide se pornea de la ideea că direcţia axei de simetrie corespunde cu diercţia de mers faţă de poziţia mediană a traiectoriei – presupunând poziţia corectă a roţilor din faţă. Producătorii de dispozitive pentru verificarea punţilor au găsit soluţia în „optică”. Ea a oferit baza pentru tehnica şi dispozitivele de măsurare, care favorizează o referire 192

a unei punţi faţă de cealaltă şi implicit stabilirea unui pătrat optic şi raportarea la axa de simetrie. Desigur că şi la dispozitivele optice de măsurare ale punţilor s-a produs o continuă dezvoltare în sensul perfecţionării serviciilor aduse de ele Şi la sistemele şi aparatele optice de măsurare se tratează numai sistemele individuale şi caracteristicile importante, dar nu se dau indicaţii de utilizare Tabelul 21 conţine cele mai importante dispozitive optice de măsurare, respectiv optico–mecanic precum şi domeniile de utilizare

Tabelul 21. Aparat de măsurat Aparate de măsurare cu fascicul luminos Aparate optice cu sisteme de măsurare pe roată Aparate optice de măsurat cu reflexie (oglindă pe roată)

Domeniu de utilizare Măsurarea convergenţei, mai rar măsurarea unghiului diferenţial de bracare, a unghiului de fugă, căderii roţii şi înclinaţiei transversale a pivotului Măsurarea căderii şi a unghiului de fugă, măsurarea convergenţei prin metoda fasciculului de lumină. Măsurarea convergenţei, a unghiului diferenţial de bracare, a unghiului de cădere

Dispozitive de măsurat cu fascicul luminos Acestei grupe îi aparţin dispozitivele de măsurare ale punţii care transmit un fascicul de lumină pe panoul de verificare, prevăzut cu o scară gradată. Fasciculul de lumină porneşte de la un proiector fixat pe roată şi care formează un unghi drept cu axul roţii (foarte important).

Fig. 10.46. Reglarea roţilor la mers rectiliniu. Fasciculul luminos indică aceeaşi valoare pe ambele panouri Pentru a evita de la început o apreciere incorectă a metodelor şi aparatelor de măsurare, trebuie reţinut că pe piaţă există dispozitive de măsurare cu fascicul luminos foarte diferite cu instrucţiuni de utilizare diferite. Desigur că şi baza de pornire pentru 193

dezvoltarea lor a evoluat. În cele ce urmează se poate porni numai de la o viziune de ansamblu pentru explicarea principiilor de măsurare, în timp ce detaliile de construcţie şi exploatare rămân în sarcina indicaţiilor de utilizare.

Fig. 10.47. Poziţia însemnului fasciculului luminos pe panou

Poziţia de bază pentru măsurarea în ansamblu a punţii este reglarea roţilor pentru mers rectiliniu.

Fig. 10.48. Suport cu riglă gradată montat pe roata spate Aceasta se poate realiza dacă fasciculul luminos, provenit de la proiectorul celor două roţi din faţă este orientat către rigla gradată plasată la roţile din spate, iar roţile din faţă sunt bracate cu volanul astfel încât la rigla gradată să fie indicată imediat aceeaşi valoare (fig. 10.46 şi 10.47). Desigur că riglele gradate de la roţile din spate trebuie să aibă aceeaşi distanţă de la roată, respectiv de la planul median al roţii. Procedeul de reglare solicitat este dependent de modul de construcţie al riglelor gradate; la variantele mai vechi acesta este mai inexact datorită plasării exterioare, la cele mai noi mai este exactă prin fixarea la butucul roţii sau pe jantă, figura 10.48. În locul riglelor gradate pot apare deflectoare 194

cu oglindă, care reflectă fasciculul luminos înapoi la un ecran gradat fixat la proiector. Procedura este în continuare conformă cu indicaţiile.

Fig. 10.49. Măsurarea convergenţei cu fascicul luminos: 1 – proiector, 2 – riglă gradată, 3 – spot luminos Cu această comparaţie a poziţiilor punţilor autovehiculului şi cu reglarea corespunzătoare a roţilor la mers rectiliniu, ambele proiectoare, respectiv suporţii lor, sunt aşezate uniform la axa de simetrie. Cu aceasta s-a creat baza pentru măsurătorile care urmează a fi făcute la poziţiile roţii faţă de axa de simetrie. Măsurarea convergenţei totale ca şi a celei individuale cu dispozitivul cu fascicul luminos se face astfel : montarea proiectoarelor la roţile anterioare şi posterioare care urmează a fi măsurate; plasarea riglelor gradate 2 în faţa şi în spatele punţilor de măsurat, în unghi drept la axa de simetrie. Procedura montării proiectoarelor şi a riglelor depinde de tipul constructiv şi de indicaţiile de utilizare. Aceasta depinde de diferenţele care apar la măsurătorile roţilor din faţă şi din spate şi de care trebuie ţinut cont. Măsurarea convergenţei totale se face în principiu astfel (fig. 10.49 şi 10.50): fasciculul de lumină al proiectorului unei roţi se orientează pe panoul gradat, poziţionat pentru el şi se citeşte valoarea; se poziţionează proiectorul cu fasciculul de lumină îndreptat pe rigla gradată aflată în faţa lui;

195

Fig. 10.50. Măsurarea convergenţei cu dispozitiv cu fascicul luminos rigla gradată din spate se deplasează oblic la axa de simetrie, astfel că pe riglă se indică aceeaşi valoare ca pe cea din faţă; fasciculul proiectorului de pe partea cealaltă a punţii de măsurat se orientează către rigla gradată poziţionată în faţa ei şi se citesc valorile; se poziţionează proiectorul, se orientează spotul de lumină pe rigla gradată poziţionată în spatele ei şi se citesc valorile; se calculează diferenţa între valorile indicate în faţă şi în spate. Valoarea rezultată reprezintă convergenţa totală, figura 10.50. Măsurarea convergenţei individuale se face astfel: fasciculul de lumină al ambelor proiectoare ale punţilor de măsurat se orientează pe riglele poziţionate în faţa lor care se translatează lateral astfel încât să se indice aceeaşi valoare atât în dreapta cât şi stânga; ambele proiectoare oscilează şi fasciculul se orientează pe riglele gradate poziţionate în spatele lor;

Fig. 10.51.

196

riglele gradate din spate se poziţionează la fel ca cele din faţă pentru a indica aceeaşi valoare; direcţia se aşează exact în poziţie de mişcare rectilinie. La convergenţă bine reglată, adică semiconvergenţe egale, indicatorul de pe riglele gradate rămâne identic atât pentru dreapta cât şi pentru stânga. În cazul unor convergenţe individuale inegale fiecare roată din faţă se abate, în raport cu axa de simetrie. Dispozitivele moderne de măsurare cu fascicul luminos sunt prevăzute cu ecrane gradate ataşate la proiector, figura 10.51. La aceste dispozitive se plasează în faţa vehiculului un reflector cu oglindă în locul riglei gradate (fig. 10.52 şi 10.53), aşezat în unghi drept la axa de simetrie. Fasciculul luminos care este generat de proiector, în poziţia rectilinie a direcţiei, este reflectat înapoi ,de reflector, pe ecranul gradat de pe proiector (fig. 10.52), astfel că acolo se poate citi direct convergenţa individuală corespunzătoare. Convergenţa totală corespunde sumei convergenţelor individuale. Această configuraţie este mai simplă, mai exactă şi mai rapidă faţă de modelele mai vechi cu rigle gradate separate.

Fig. 10.52.

Fig. 10.53. O variantă interesantă o constituie dispozitivele care nu necesită un reflector separat. În acest caz valoarea convergenţei unei roţi se află printr-o proiecţie în unghi 197

pe partea cealaltă a vehiculului pe un mic ecran, montat cu un braţ pe proiectorul celei de-a doua roţi a punţii, figura 10.54. Convergenţa roţii din stânga este indicată în dreapta şi invers. Avantajul deosebit al unui astfel de dispozitiv este că poate fi transportat şi poate fi aşezat pe orice suprafaţă plană, dacă nu se foloseşte o altă scală pentru alte măsurători. Cu dispozitivul de măsurare cu fascicul luminos se poate măsura şi unghiul diferenţial de bracare, căderea roţilor, unghiul de fugă şi înclinarea transversală a pivotului, pentru care se utilizează panourile gradate corespunzătoare. În practică, controlul acestor poziţii ale roţilor se face doar rareori cu dipozitivul de măsurare cu fascicul luminos. Datorită faptului că fiecare produs are particularităţile sale, nu se insistă în cele ce urmează asupra reglărilor necesare pentru proiectare, panouri gradate, reflectoare, etc., ci se face referire la datele furnizate de instrucţiunile de utilizare. Pentru măsurarea unghiului diferenţial al bracării se apelează în practică la ajutorul mecanicii sub forma platourilor glisante cu gradaţie unghiulară. Având în vedere că s-a efectuat mai înainte o măsurare şi reglare a convergenţei, se poate pleca de la o poziţie exactă zero a ecartamentului pentru măsurarea unghiului diferenţial de bracare şi să se obţină un rezultat exact, corespunzător. Şi pentru măsurarea unghiului de cădere, a unghiului de fugă şi a înclinării transversale a pivotului se recurge în practică la dispozitive mecanice, de data aceasta la dispozitive de măsurare cu bulă de aer. Pentru că dispozitivul de măsurare cu bulă de aer este montat în locul dispozitivului de măsurare cu fascicul luminos pe suport şi pentru că acesta este orientat optic la axa longitudinală de simetrie şi în unghi drept faţă de axul roţii, o poziţie exactă şi sigură este dată şi pentru măsurarea mecanică a căderii, a unghiului de fugă şi a înclinării transversale a pivotului. La dispozitivul cu fascicul luminos de producţie mai recentă se elimină montarea suplimentară a unui dispozitiv de măsurare cu bulă de aer, deoarece producătorul a inserat deja un suport pentru bula de aer în dispozitivul de măsurare cu fascicul luminos.

Fig. 10.55.

Sisteme optice de măsurare a punţii cu dispozitiv de măsurare la roată

198

Fig. 10.54.

Fig. 10.57

Verificarea a punţii cu ajutorul fasciculului luminos se realizează cu proiectoare care au o scală gradată care este proiectată pe un ecran de proiecţie, figura 10.56. Împreună cu scala gradată imaginea unui indicator (reticul) este proiectată pe ecran; ea pendulează în proiector şi se orientează vertical pe suprafaţa de rulare.

Fig. 10.56.

Proiectoarele se fixează prin suport la roată formând un unghi drept cu axul roţii. Poziţia roţilor la “mersul rectiliniu” ca şi măsurarea imediată a convergenţei totale şi individuale se fac în acelaşi mod ca la metoda cu fascicul luminos. Măsurarea unghiului de cădere şi de fugă se efectuează în modul următor. În proiector este montată o scală gradată pentru cădere şi fugă (fig. 10.57), care împreună cu imaginea indicatorului se proiectează pe ecranul ridicat în faţa vehiculului, figura 4.56. În timp ce scala gradată ia poziţia înclinării roţii, indicatorul pendular stă în poziţie verticală (în jos) şi indică unghiul de înclinare respectiv înclinarea roţii. La măsurarea unghiului de fugă se reprezintă şi modificarea căderii cuprinsă între unghiul de cădere de 200 spre stânga şi dreapta a roţii. Alături de această configuraţie mai există diferite variante, ale căror avantaje constau mai ales în faptul că în faţa autovehiculului nu mai este necesar un perete de 199

proiectare; sunt transportabile şi pot fi utilizate în orice loc. Astfel, spre exemplu, se poate monta în faţa proiectorului un ecran de proiectare transversal şi unul longitudinal. În timp ce imaginea reflectată de proiector cade cu indicatorul pe ecranul gradat pentru unghiul de fugă perpendicular pe direcţia de mers, convergenţa şi unghiul de cădere se proiectează prin reflexie unghiulară pe partea cealaltă a autovehiculului şi este indicat pe panoul acelui proiector, orientat după direcţia de mers. Şi la această grupă de dispozitive pentru măsurat puntea, se poate constata, că o descriere mai amănunţită a tuturor variantelor, combinaţiilor şi modalităţilor de lucru nu este posibilă recurgându-se la instrucţiunile lor de utilizare.

Dispozitive optice de măsurat cu oglindă pe roată Măsurarea unghiurilor punţii cu oglinzi la roţi este singurul procedeu optic care nu necesită nici un sprijin din tehnica mecanică de măsurare. Ea se numără printre cele mai exacte şi mai sigure – şi aceasta în pofida metodelor electronice apărute – care sau evidenţiat în practică. Caracteristic acestui mod de măsurare este că sistemul de oglinzi va fi ataşat cu un suport fiecărei roţi, figura 10.58. Sistemul de oglinzi pentru roţile din faţă se compune din 3 suprafeţe de oglinzi, dintre care cea din mijloc face un unghi drept cu axul roţii (respectiv paralel la planul median al roţii), în timp ce suprafeţele laterale (tangente) sunt la 200 faţă de planul median. Sarcina lor este de a devia o imagine preluată de la un panou gradat către acel unghi în care axul roţii se abate de la suprafaţa verticală şi orizontală. Pe lângă aceasta, suprafaţa paralelă cu planul median al roţii verifică unghiul de cădere al roţii şi convergenţa, în timp ce suprafeţele laterale sunt utilizate la bracarea corespunzătoare pentru unghiul diferenţial de barcare şi unghiul de înclinare transversală a pivotului.

Fig. 10.58.

Pentru că la roţile din spate nu se realizează unghiul diferenţial de bracare, urmează a se verifica doar convergenţa şi unghiul de cădere ale roţilor, fiind suficientă doar oglinda cu o singură suprafaţă , figura 10.59. Aceasta se ataşează roţii cu un suport orientat în unghi drept cu axa roţii. La sistemul de măsurare cu oglinzi ataşat roţilor se deosebesc două procedee de lucru:

200

Fig. 10.59.

 dispozitivul de măsurare cu microscop;  dispozitiv de măsurare cu proiector. Procedurile care funcţionează după metoda menţionată în prima grupă sunt cele mai vechi. Azi sunt întâlnite foarte rar. În trecut roţile din spate nu erau verificate niciodată din cauza soluţiei constructive cu punte rigidă şi prin urmare dotarea cu aparatură s-a limitat doar la cele din faţă.

Fig. 10.60. Dispozitiv optic de măsurare în oglindă şi microscop 1 – oglinda roţii, 2 – scara gradată a microscopului, 3 - oglindă La dispozitivul de măsurare a punţii cu microscop se regăseşte câte un microscop pentru fiecare roată, pe suportul căruia se află o scară gradată. În raport cu poziţia roţii una din cele trei suprafeţe ale oglinzii preia imaginea scării gradate şi o proiectează înapoi corespunzător devierii unghiului roţii din planul vertical şi orizontal într-o oglindă de reflexie şi de acolo mai departe în microscopul de măsurare, figura 10.60. În microscop se află un reticul, cu care se citeşte poziţia faţă de cele două planuri. Pentru măsurarea înclinării transversale a pivotului este necesar un dispozitiv suplimentar. Datorită devierii paralelismului între cele două axe optice (fig. 10.60), între scala gradată de pe microscop şi suprafaţa corespunzătoare a oglinzii roţilor, trebuie menţinută o anumită distanţă, care trebuie corectată la fiecare schimbare de poziţiei a roţii. Astfel exactitatea măsurătorii dispozitivului este foarte mare, figura 10.61. Totuşi dispozitivul de măsurare cu microscop nu s-a putut impune atât de puternic. Motivul îl constituie sensibilitatea relativ mare a microscopului de măsurare care nu prea este adecvată pentru ateliere de reparaţie–întreţinere; un alt motiv este 201

faptul că pentru lucrările de reglare sunt necesare două persoane. Dispozitivul de măsurare cu microscop au dispărut azi aproape complet din ateliere.

Fig. 10.61. Poziţia de corespondenţă calibrată dintre cele două microscoape opuse

Fig. 10.62. Dispozitiv optic, oglindă şi proiector ataşat la roată, cu proiecţia scalei şi reticulului pe ecran 1 – oglindă, 2 – sistem de lentile, 3 ecran

Evoluţia în domeniu a condus la proiectorul de măsurători, ataşat roţii de verificat. Şi aici sunt diverse trepte de dezvotare. Prima treaptă tratează dispozitivele la care proiectorul generează un spot luminos printr-o şaibă reticulară pe oglindă. Deoarece proiectorul emite fasciculul de lumină – a – sub un anumit unghi, raza se proiectează înapoi în proiector – b – împreună cu reticulul în acelaşi unghi (unghi de incidenţă = unghi de emergenţă), dar cu un reticul deviat corespunzător deviaţiei unghiului axului roţii faţă de planul vertical şi orizontal. În proiector, fasciculul de lumină se întâlneşte cu reticulul deviat pe o oglindă de deflexie, care proiectează spotul luminos pe un ecran printr-un sistem de lentile, în care se găseşte un disc gradat, figura 10.62. La această variantă, scala gradată, care are poziţie constantă şi reticulul deviat, a cărui poziţie depinde de înclinarea unghiului roţii faţă de planul vertical şi orizontal, sunt proiectate pe ecran. Astfel valorile convergenţei, unghiului diferenţial de bracare, căderea roţii şi a unghiului de fugă, sunt măsurabile exact. Şi la această variantă, la măsurarea unghiului de bracare este necesar un dispozitiv suplimentar, asupra utilizării căruia se dau detalii în indicaţiile de utilizare.

202

Fig. 10.63.

Avantajul utilizării proiectorului faţă de microscopul de măsurat constă în faptul că valorile măsurate sunt lizibile de la vehicul şi astfel, la verificare, este posibilă reglarea imediată. Acest avantaj însă poate fi utilizat doar parţial, căci şi la acest dispozitiv apare (fig. 10.62) o deviere a paralelismului spoturilor, care obligă păstrarea unei anumite distanţe între oglindă şi proiector, iar după bracarea unei roţi trebuie reglată din nou. Prin aceasta şansele de supravieţuire ale proiectorului au fost mai mari decât ale microscopului pentru măsurători. Aceasta se schimbă radical odată cu evoluţia şi transformarea proiectorului de măsurat în dispozitivul care funcţionează fără paralelismul spotului, fiind manevrabil de o singură persoană, figura 10.63. La aceste reflectoare, partea din faţă este executată ca ecran de proiectare 4 şi este orientată vertical pe sol. În peretele reflectorului se află lentila reflectorului 3. Reticulul fix impus, deci care nu mai poate fi deviat, trece prin centrul lentilei 3. Fasciculul de lumină produs de lampa reflectorului 2 cade radial printr-o lentilă gradată în unghi drept la peretele reflectorului, astfel că pe oglinda roţii 1 apare o imagine a gradaţiei. De acolo fasciculul de lumină este proiectat înapoi cu imaginea gradaţiei după aceeaşi axă optică; ceea ce înseamnă că oglinda roţii reflectă (la roţile din faţă reflectă suprafaţa oglinzii dependentă de poziţia roţilor) înapoi pe peretele de proiectare fără nici o deviere a paralelismului, dar cu devierea corespunzătoare a axei roţii faţă de planul vertical şi orizontal. Acolo rezultatul măsurătorii poate fi citit în forma unei devieri a scării reflectate faţă de reticulul fix (fig. 10.64 şi 10.65). Odată cu distanţa dintre obiectiv şi oglinda roţii, deosebit de importantă pentru rezultatul măsurătorii, se schimbă mărimea imaginii scalei; rezultatul măsurătorii rămâne neschimbat. Dacă se face cu acelaşi dispozitiv şi o verificare a punţii din spate este necesară o oglindă cu un singur plan de reflexie plasat în unghi drept cu axa roţii, pentru că trebuie măsurate doar convergenţa şi unghiul de cădere al roţilor.

203

Fig. 10.64

Fig. 10.65

Pentru măsurarea înclinării transversale a pivotului, care se face identic cu verificarea unghiului de fugă la 200 stânga sau dreapta şi ca la bracarea roţilor din faţă, este necesar un dispozitiv suplimentar tip boloboc şi fixat la oglinda roţii. În ceea ce priveşte modul de lucru şi utilizare ale dispozitivului se va ţine seama de instrucţiunile de utilizare date de producător. Alături de dispozitivul suplimentar mai este necesar un 204

element de fixare a pedalei de frână, pentru a bloca roţile din faţă. Aceasta împiedică rostogolirea roţilor din faţă, la bracarea direcţiei, în jurul braţului de bracare. Dispozitivul de măsurare a axului cu oglindă la roată şi reflectoare care funcţionează fără paralelism şi cu ecran de proiecţie sunt deservite de o singură persoană, faţă de dispozitivele descrise anterior. Dispozitivele funcţionează cu exactitate şi siguranţă fiind şi azi foarte răspândite în pofida celor electronice de ultimă generaţie. Trebuie amintite unele precizări generale, dat fiind faptul că măsurătorile punţii cu dispozitive optice cu oglindă la roată sunt atât de răspândite. Pentru verificarea optică a unei punţi se folosesc două reflectoare aşezate faţă-n faţă, sincronizate între ele. Abaterile celor două sisteme unul faţă de celălalt se corectează prin proiectare reciprocă, figura 10.66.

Fig. 10.66. Poziţionarea reciprocă a proiectoarelor La această ajustare imaginea de reglare 3 a proiectorului 1 trebuie să se suprapună cu reticulul 4 de pe ecranul 10 al proiectorului de reglat. Pentru reglare, obiectivele sunt mobile în lungime, pe şine şi au înălţime variabilă. În figura 4.66 s-au mai notat: 2 – lampă de proiecţie, 5, 10 – ecranul proiectorului; 6 – suprafaţa deflectată, 7 – oglinda roţii, 8 – spot luminos, 9 – axa optică mediană. Locul de verificare a punţii trebuie să fie prevăzut cu platouri glisante pentru bracarea roţilor din faţă şi cu plăci mobile reglabile lateral pentru roţile din spate. Plăcile mobile legate cu dispozitive speciale de tastare servesc pentru orientarea în unghi drept la dispozitivul de măsurat a punţii autovehiculului, figura 10.67. Această acţiune în detaliu, depinde de construcţia dispozitivului de testare şi trebuie să corespundă cu indicaţiile de utilizare. Acelaşi lucru este valabil pentru montarea şi ajustarea suportului oglinzii pe roată şi a oglinzii. O simplificare apare datorită oglinzilor care rabatează singure în poziţie verticală, pentru că astfel se exclud erori de măsurare ca urmare a ignorării condiţiilor de bază, ceea ce în practică se întâmplă adesea. În ceea ce priveşte autovehiculul în cauză, trebuie respectate premisele de la subcapitolul 3.5 şi la măsurătorile optice, iar dacă sunt impuse se vor face pregătirile necesare. Aceasta se referă mai ales la încărcarea autovehiculului, recomandată de constructor, respectiv la o coborâre la anumite valori faţă de sol (garda la sol) ca şi eventual o depărtare a roţilor din faţă pentru eliminarea jocului direcţiei.

205

Fig. 10.67. Poziţionarea vehiculului pe dispozitivul de măsurare A=C şi B=D

Fig. 4.68. Elementele componente complete ale dispozitivului optic de verificare de tip BOSCH

206

Aparate şi sisteme electronice de măsurare

Fig. 10.69. Dispozitiv de măsurare cu patru posturi şi opt senzori pentru ambele punţi ale autoturismului Dezvoltarea sistemelor şi dispozitivelor optice de verificare a punţilor încă nu se încheiase când a apărut un nou domeniu şi anume electronica. Ca în toate domeniile de diagnosticare, posibilităţile şi avantajele electronicii sunt folosite şi în tehnica măsurătorilor în mod nelimitat. Aceasta în ciuda faptului că electronica, din punct de vedere tehnic, nu a adus noutăţi atât de multe, în schimb a adus noutăţi în legătură cu controlul, prelucrarea datelor, comunicaţie, viteză şi exactitate.

Fig. 10.70. Unul dintre primele standuri electronice, pentru măsurarea geometriei roţilor, de tip Polycontrol S-au eliminat două dezavantaje ale vechilor metode: problema exactităţii valorilor măsurate şi a încrederii în dispozitivele de măsurat, ceea ce au recunoscut chiar şi producătorii acestora. Pe de altă parte este viteza de lucru, care la dispozitivele optice şi mecanice este o piedică din cauza timpului necesar la montaj şi a dispozitivelor, uneori greu de manevrat. Toate acestea ar putea fi motive hotărâtoare pentru care o serie de producători lasă verificarea geometriei de aşezare a roţilor în sarcina producătorilor de anvelope.

207

Fig. 10.72. Dispozitive de fixare - strângere Începând cu anii ’60 au apărut pe piaţă primele dispozitive electronice de măsurare a punţilor. Pe atunci încă nu se vorbea de axă geometrică de rulare, iar un dispozitiv de măsurare a punţii era ultra-modern dacă permitea o reglare după axa de simetrie. Acest lucru ştiau să-l facă primele dispozitive electronice, figura 10.70. Măsurătoarea propriu-zisă a poziţiei roţilor se realiza printr-o palpare mecanică, ce se făcea cu ajutorul unui disc gradat montat în unghi drept la axa corespunzătoare a fuzetei roţii. Valorile astfel obţinute erau transformate în semnale electrice şi transmise la aparatura indicatoare, unde erau convertite electronic şi afişate.

Fig. 10.71. Sistem de măsurare pentru ambele punţi ale autoturismului În acest moment s-au remarcat şi primele avantaje ale electronicii ca prelucrarea datelor –în timp real. Anii ’60 nu ajunseseră însă la culmea metodelor de măsurare electronică a punţii. Această stare se schimbă în anii ’70 când apar noi elemente în domeniul măsurătorilor, dar şi noi cerinţe din partea industriei de automobile. Constatarea că direcţia de mers este hotărâtor influenţată de poziţia roţilor din spate şi că este un factor important în suspensia independentă, a dus la solicitarea ca măsurarea punţilor să se facă după axa geometrică de rulare. Acest lucru nu a fost realizabil cu dispozitive optice de măsurat, ci doar cu cele electronice. În consecinţă a devenit tot mai clar, că la vehiculele moderne cu suspensie independentă la roţile din spate, măsurătorile făcute exclusiv la cele din faţă sunt doar o problemă de compromis, justificabil numai atunci când este vorba de o diagnosticare rapidă. O includere a roţilor din spate, deci o măsurătoare la ambele punţi era posibilă şi cu dispozitivele optice de măsurat, dar s-a putut aplica în ateliere abia la apariţia dispozitivelor electronice de măsurare. Unul dintre dispozitivele noii generaţii, care corespund cerinţelor mai sus menţionate, este prezentat în figura 10.71. Alături de noile componente au fost păstrate şi cele vechi de valoare, din vremea dispozitivelor optice, ca de exemplu platoul glisant 208

pentru roţile din faţă şi plăcii mobile pentru roţile din spate, astfel că toate roţile pot lua poziţia normală fără tensionare. În locul dispozitivelor folosite înainte precum proiectorul sau a oglinzilor de roată, au apărut sisteme speciale electronice de măsurare, la care se fixează obiectivul pe roată cu dispozitive de strângere asemănătoare sau identice cu cele vechi, figura 10.72.

Fig. 10.73. Dispunerea înregistratoarelor şi formarea unui câmp electric în jurul autoturismului ca sistem de referinţă Sistemele de măsură pentru roţile din faţă sunt dotate cu câte două înregistratoare de unghi pentru măsurarea convergenţei şi a unghiului de cădere, în timp ce sistemele de măsură pentru roţile din spate utilizează doar un singur înregistrator pentru măsurarea convergenţei şi a unghiului de cădere, figura 10.73. Pentru o măsurare şi o reglare a poziţiei tuturor celor patru roţi cu un astfel de sistem, înregistratoarele de unghi sunt cuplate între ele prin cablaje elastice, mai exact: spate stânga 5 cu faţă stânga 3, spate dreapta 6 cu faţă dreapta 4 şi în faţă stânga 1 cu dreapta 2. În acest mod se formează un sistem exact de măsurare, care nu necesită nici un fel de puncte exterioare de referinţă, figura 10.73. Avantajul este că întregul sistem nu este dependent de un loc fix şi poate fi utilizat pe orice suprafaţă plană şi orizontală. Tensiunile de funcţionare ale înregistratoarelor de unghi se transmit mai departe prin cablu la unitatea centrală unde sunt convertite şi afişate electronic. După montarea înregistratoarelor de măsurare şi eventual o compensaţie cerută pentru bătaia jenţii, valorile măsurate ajung la panoul indicator printr-o simplă acţionare de tastă. Variabilele măsurate şi afişate sunt: Pentru roţile din faţă:  paralelismul dintre roţi la mersul rectiliniu;  convergenţa totală;  convergenţa individuală după axa geometrică de mişcare;  unghiul diferenţial de bracare;  unghiul de cădere al roţilor;  unghiul de înclinare longitudinală a pivotului (unghiul de fugă);  unghiul de înclinare transversală a pivotului; Pentru roţile din spate:  convergenţa totală; 209

 convergenţa individuală după axa longitudinalăde simetrie;  unghiul de cădere al roţilor;  abaterea axei geometrice de mişcare faţă de axa de simetrie. Nu se poate specifica în detaliu ce măsuri mai sunt necesare pentru verificarea punţilor, ele pot fi luate însă din recomandările de utilizare. Aceasta depinde de construcţia tehnică şi electronică a dispozitivului. Achiziţia şi prelucrarea valorilor cu ajutorul microprocesoarelor duce atât la derularea rapidă a etapelor de măsurare, totodată la scurtarea întregului proces de măsurare, cât şi la uşurarea şi simplificarea manevrării.  În concluzie, măsurarea electronică prezintă următoarele avantaje, faţă de alte moduri de măsurare descrise:  instalare rapidă;  manevrare uşoară şi simplă;  deservire de o singură persoană;  compensarea uşoară şi rapidă a bătăii jenţii;  măsurarea convergenţei individuale a roţilor din faţă după axa geometrică de mişcare;  măsurarea convergenţei individuale a roţilor din spate după axa de simetrie;  rapiditate mare, căci imediat după montarea înregistratoarelor şi eventual al indicării compensării bătăii jenţilor, valorile măsurate se indică prin simpla acţionare a unei taste;  prelucrarea electronică a datelor;  transfer electronic simultan al datelor;  reprezentarea virtuală a valorilor (în format analog sau digital);  valorile măsurate pot fi oricând reproduse;  precizie ridicată;  neavând puncte externe de referinţă, este independent;  transmiterea valorilor măsurate la orice periferic.

Fig. 10.74. Reprezentarea valorilor pe monitor, atât în format digital cât şi sub formă de diagramă (animaţie) Desigur că dezvoltarea sistemelor electronice de măsurare a punţilor a avansat continuu şi sistematic. Din elemente individuale mai mult sau mai puţin electronice s-au dezvoltat tot mai multe sisteme cu microprocesoare şi/sau computere. O adevărată inovaţie în tehnica măsurării punţilor a fost de exemplu, introducerea monitorului, la început monocrom, ulterior cel color oferind noi posibilităţi. Astfel valorile au putut fi reprezentate nu numai digital, ci şi sub forma digramelor, figura 10.74. Cu aceste diagrame a fost posibilă indicarea mult mai exactă a toleranţelor, a mărimii, localizării 210

reglărilor şi multe altele, decât cu dispozitive de măsurare analoge. Utilizatorul poate citi pe ecran datele referitoare la procedură, şi dacă s-a introdus soft-ul, se poate reprezenta locul unde trebuie refăcut reglajul. Dacă se introduc valori nominale pentru poziţiile individuale ale roţilor, se poate face permanent o comparaţie a valorii măsurate cu cea nominală, dacă reglarea s-a făcut corect sau nu şi se pot urmări erorile.

Fig. 10.75 Înregistratoare cu unităţi de comunicare în infraroşu CCD

Fig. 10.76. Reprezentarea sistemului de măsurare în infraroşu, fără cablaj, la care se realizează automat comparaţia datelor nominale cu cele măsurate (în timp real) O ultimă inovaţie este dezvoltarea unui sistem de măsurători cu o tehnică specială de transmisie cu infraroşii CCD. Dacă la început aria de măsurători era conturată cu cablaj elastic, acestea au fost înlocuite de sistemele de măsurare cu raze infraroşii. Sunt mai costisitoare, dar fără uzură, simplu şi sigur în manevrare şi în plus mult mai exacte. Sistemele sunt prevăzute în acest scop cu dispozitive speciale de 211

comunicare (fig. 10.75), iar transmiterea datelor între înregistratoare şi de aici la unitatea centrală se face prin raze infraroşii. Un avantaj pentru utilizator: câmpul de măsurare nu necesită cablaje în jurul autovehiculului, figura 10.76. În cazul unui sistem indicator de convergenţă cu şase unităţi, înregistratoarele roţilor din faţă sunt dotate cu câte două elemente de comunicare, iar roţile din spate cu câte un singur element. Cu această dotare şi cu acest câmp de măsurare sunt posibile în principal aceleaşi măsurători ca şi cu sistemul descris în figura 10.73 cu şase traductoare de unghi şi un câmp de măsurare format cu cablaje. Mai avansate sunt sistemele de măsurare la care fiecare din cele patru înregistratoare sunt dotate cu câte două unităţi de comunicare. Sistemul rezultat cuprinde câmpul de măsurare în întregul său (fig. 10.77 şi 10.78) şi permite măsurători suplimentare la puntea din spate, ca de exemplu unghiul de fugă al roţilor din spate la autovehiculele cu ambele punţi directoare sau la cele cu unghi mic de bracare la roţile din spate. Aici trebuie bracate şi roţile din spate, cel puţin în cadrul limitelor posibile şi în plus să stea pe platouri glisante sau plăci mobile cu bracare unghiulară limitată.

Fig. 10.78. Unitatea centrală a sistemului de măsură cu tehnică CCD Acolo unde a fost posibilă o astfel de dotare a sistemului de măsurare a punţilor, se poate folosi tehnica disponibilă şi în plus o serie de facilităţi, care nu sunt întotdeauna absolut necesare, dar se achiziţionează doar opţional. În acest curs este imposibilă descrierea tuturor. În afară de aceasta mai există o serie de noutăţi, care au putut fi valorificate în strânsă legătură cu electronica. În domeniul diagnosticării există desigur şi un număr apreciabil de oferte naţionale şi internaţionale pe piaţă cu facilităţi mai mult sau mai puţin necesare. Unele noutăţi care sunt într-adevăr de importanţă pentru verificarea punţilor sunt:

212

Fig. 10.77. Sistem de măsurare cu opt înregistratoare şi patru unităţi de comunicare CCD care permite verificarea autoturismelor cu toate roţile viratoare  realizarea sistemelor electronice de măsurare ale punţilor se face deseori după principiul construcţiilor standardizate. Prin aceasta este posibilă dotarea ulterioară a sistemului cu elemente noi pentru îmbunătăţire şi perfecţionare;  pentru ca măsurarea diferitelor poziţii ale roţilor trebuie făcută o compensaţie a jenţilor după montarea agregatului de măsurare respectiv înainte de începerea măsurătorii propriu-zise a punţii. Acest procedeu este automatizat şi comandat electronic în raport cu dispozitivul de susţinere şi tensionare, figura 10.72. Jenţile anumitor producători de automobile sunt prevăzute cu alezaje cu adaptor pentru ştifturi de palpare. Jenţile de acest fel fac posibilă utilizarea dispozitivelor speciale de tensionare rapidă, prin intermediul cărora compensaţia bătăii jenţilor se face complet automat;  unii producători de sisteme de măsurare ale punţilor oferă şi platouri glisante electronice. Prin aceasta se îmbunătăţeşte considerabil precizia măsurătorilor (mai ales la roţile directoare din spate) ca şi viteza procesului de măsurare;  sistemele electronice de măsurare ale punţilor sunt de regulă dotate cu un periferic de imprimare; dotarea aceasta se mai poate eventual completa. Această facilitate de fapt nu are nici o tangenţă cu măsurarea efectivă a punţii, dar ridică valoarea lor pe piaţă, deoarece, pentru client pare convingător dacă poate face o comparaţie a valorii nominale cu cea reală, atât cu referire la necesitatea verificării punţii cât şi pentru lucrările care rezultă ulterior;  unele sisteme electronice de măsurat geometria roţilor sunt prevăzute cu porturi seriale – de exemplu RS232, astfel că e posibilă conectarea lor la o reţea de calculatoare. Acest lucru va fi de mare importanţă pe viitor pentru producătorii de autovehicule.

Alegerea sistemului de măsură Această întrebare nu este gratuită. Ea este consecinţa diferitelor probleme. Cele mai importante sunt:  cărui scop trebuie să-i servească sistemul de măsurare a punţilor: măsurarea simplă a convergenţei (eventual şi unghiul de cădere) în cadrul verificării autovehiculului, simpla verificare a două roţi sau o măsurare completă a patru roţi? 213

 ce sistem de măsură este deja în dotare?  cât de des se fac măsurători ale punţilor (pe zi, pe săptămînă)?  cât spaţiu este destinat pentru măsurarea punţilor? La acestea se mai adaugă o serie de întrebări de detaliu, care variază de la o firmă la alta şi pot avea răspunsuri diferite.

Fig. 10.80. Unitate portabilă

Fig. 10.79. Sistem simplu de măsurare cu spot luminos Cu ocazia unui control se face de obicei verificarea convergenţei (eventual şi a unghiului de cădere), deci nu o reglare, iar timpul necesar trebuie să fie redus. Pentru aceasta sunt adecvate sisteme optice sau electronice portabile, rapide la măsurarea convergenţei şi a unghiului de cădere (fig. 10.79 şi 10.80), după cum au fost oferite de mai mulţi producători pentru utilizarea la inspecţia autovehiculelor. Înregistratoarele sunt montate în timp scurt, astfel că nu constituie o piedică la locul de muncă. Ocazional se montează pentru control şi o placă de măsurare a convergenţei, dar producătorii de autovehicule nu sunt entuziasmaţi de această implementare, pentru că placa nu oferă valori exacte la măsurare. În acest context trebuie adăugat că la inspecţia autovehiculelor se face un simplu control al convergenţei şi al unghiului de cădere al roţilor, dar nu se fac lucrări de reglare, pentru că nu s-ar putea înlătura cauza unei eventuale dereglări (de exemplu un element deformat al şasiului, direcţiei, suspensiei). Este mai bine a se indica clientului un atelier specializat în reglări şi înlocuiri cu piese de schimb. De regulă există deja un sistem de măsurare al punţilor, dacă nu se constituie o nouă firmă sau se face o lărgire a celei vechi apare întrebarea de ce ar fi necesar un sistem nou. Dacă vechiul dispozitiv este intact, o nouă achiziţie se face doar în caz de inaccesibilitate. În cazul unui dispozitiv pur mecanic inaccesibilitatea poate fi: implică prea mult timp pentru măsurare şi exactitate insuficientă. Acestea sunt motive obiective. Dacă este vorba de un sistem optic, se poate pune problema timpului necesar, dar în ceea ce priveşte inexactitatea nu. Dacă se vrea înlocuirea unui dispozitiv optic, atunci numai cu 214

unul electronic. Mai trebuie ştiut că dispozitivele electronice de măsurare ale punţilor au multe avantaje, mai ales rapiditatea şi măsurarea făcută după axa geometrică de mişcare, dar deseori nu sunt mai exacte. În schimb sunt mai scumpe. Totuşi, pentru a beneficia de toate avantajele diepozitivelor electronice trebuie investită o sumă mai mare de bani. Se mai pune atunci doar problema frecvenţei de utilizare. În general, cu cât frecvenţa utilizării este mai redusă cu atât mai puţin relevant este factorul timp. Dacă pe săptămână nu se fac mai mult de 2-3 măsurători, ar trebui luată hotărârea de a folosi în continuare vechiul dispozitiv (dacă există şi este funcţional) sau de a achiziţiona unul mai ieftin şi portabil. Aceasta nu reprezintă câştigul maxim posibil de timp, dar nu necesită un spaţiu special destinat, ceea ce la utilizarea mai rară este un avantaj Dacă sunt 4-5 măsurători pe zi, pierderea de timp trebuie luată în considerare. Hotărea cea mai bună în acest caz este achiziţionarea unui dispozitiv electronic. Pentru o alegere cât mai adecvată se pun următoarele întrebări:  câte măsurători se fac zilnic?  se fac mai multe măsurători pentru două roţi sau pentru patru roţi?  cât şi ce fel de spaţiu stă la dispoziţie pentru a fi amenajat?  există clauze speciale între atelier şi producătorul de autovehicule?  se vor face măsurători pentru mai multe sau pentru un număr restrâns de tipuri de autovehicule, cu alte cuvinte, care este conţinutul soft-ului?  ce mijloace financiare stau la dispoziţie: pentru achiziţionarea unui sistem simplu, ieftin cu cablaje şi indicatoare digitale sau al unui sistem cu computer şi tehnică CCD şi afişarea datelor pe monitor, etc.

10.7. Rezumat Sistemul de rulare este unul din ansamblele care influenţează hotărâtor siguranţa circulaţiei şi în mare măsură şi consumul de combustibil. Diagnosticarea sistemului de rulare este o diagnosticare pe elemente având următorii parametri: adâncimea profilului anvelopei; presiunea din pneuri şi gradul de încălzire la rulare; dezechilibrul roţilor; geometria roţilor de direcţie şi paralelismul axelor. Valoarea limită a adâncimii profilului de aderenţă este de 1,5 mm pentru anvelope de autoturisme, autobuze, remorci , 2 mm pentru anvelopele de tractoare. Uzura neuniformă a pneurilor, ca urmare a patinărilor îndelungate în timpul blocărilor cauzate de frânări intense, neomogenitatea materialului benzii de rulare, dezechilibrare, uzuri ale amortizoarelor, etc. provoacă abateri ale circumferinţei pneului, având ca efect apariţia bătăilor radiale, care înrăutăţesc gradul de confort şi suprasolicită amortizoarele şi arcurile sistemului de suspensie. Utilizarea unor presiuni de regim necorespunzătoare la pneurile automobilelor, indiferent de categoria acestora, determină reduceri importante ale duratei de exploatare şi creşteri ale consumului de combustibil. Pentru măsurarea presiunii se utilizează manometre speciale portabile sau fixe. Creşterea termperaturii pneului conduce la micşorarea rezistenţei structurii prin distrugerea pliurilor de cord şi dezlipirea stratului protector de carcasă. Uzura prin 215

oboseală accelerează distrugerea materialului, în cazul existenţei unor tăieturi, ruperi, ale benzii de rulare sau flancului pneului. Temperatura limită de funcţionare a pneului este de 70-750C la o temperatură a aerului de 200C. Atingerea unor temperaturi de 100-1200C indică existenţa unor situaţii critice, iar rulajul în aceste condiţii se interzice existând pericol de explozie. Pentru măsurarea temperaturii se folosesc termometre cu ac sau de construcţie specială cu termistoare. Cu ajutorul acestor termometre se măsoară fie temperatura pneului, fie a aerului din interior, după parcurgerea unei anumite distanţe de rulaj cu o anumită viteză, pe un drum stabilit de fabricant Echilibrarea roţilor afectează durata de exploatare a pneurilor, confortul şi siguranţa deplasării Dezechilibarea roţilor poate proveni ca urmare a procesului de fabricaţie şi ale condiţiilor de exploatare Procesul de fabricaţie este răspunzător în această privinţă prin neomogenitatea repartizării materialului pneului, abaterile dimensionale, etc. A apărut astfel necesitatea echilibrării roţilor noi sau al celor pe care s-au montat anvelope noi. Procesul de exploatare în condiţii normale, după un rulaj oarecare poate genera de asemenea fenomenul de dezechilibrare prin uzurile neuniforme ale pneurilor, intervenţiile de mentenanţă asupra pneului sau camerei, recondiţionarea jantelor, etc. Echilibrarea este necesară la fiecare intervenţie asupra pneului (vulcanizare, etanşeizare, demontare – remontare… ). Dezechilibrarea roţilor are ca efect, în procesul de exploatare a automobilelor, înrăutăţirea stabilităţii la rulare ca urmare a oscilaţiilor roţilor din direcţie în plan vertical sau orizontal în jurul axei pivoţilor (mişcarea „shimmy”), periclitarea securităţii circulaţiei, deteriorarea rulmenţilor, amortizoarelor şi mecanismului de direcţie. La anumite viteze de deplasare, automobilul prezintă vibraţii periculoase, scăzând eficienţa frânării ca urmare a slăbirii contactului pneului cu calea. În cazul roţii de automobil, dezechilibrul apare când centrul de greutate „G” al roţii este deplasat în raport cu centrul de rotaţie (O). În acest caz, lagărul roţii este solicitat la forţa centrifugă (C), roata având un dezechilibru static. Dacă masa adiţională se plasează pe jantă lateral, centrul de greutate al roţii G este readus în centrul de rotaţie (O). Roata se poate considera static echilibrată dacă, suspendată pe un ax orizontal se va menţine în echilibru stabil în orice poziţie unghiulară. Pentru echilibrarea dinamică se pune şi condiţia anulării cuplului. Maşinile de echilibrat se clasifică în special pe baza procedeelor de echilibrare. În acest sens s-au dezvoltat două tipuri: maşini care echilibrează roţile demontate de pe automobil ; maşini care execută această operaţie fără demontarea roţilor. În funcţie de regimul de funcţionare la care se efectuează echilibrajul, există maşini care funcţionează la rezonanţă, la o turaţie inferioară turaţiei de rezonanţă (cu arbore rigid) şi cu turaţie superioară turaţiei de rezonanţă (cu arbore elastic). Regimul de funcţionare al celor trei tipuri de maşini se poate sintetiza pe baza diagramelor de variaţie a amplitudinii oscilaţiilor generate de masele neechilibrate în funcţie de viteza unghiulară a roţii. Unghiurile de aşezare ale roţilor, valabile pentru mecanismul de rulare, garantează un comportament optim la mers rectiliniu şi sunt date de producători pentru fiecare tip de autovehicul în parte. Acestea sunt: Pentru puntea din faţă respectiv roţile din faţă: unghiul de convergenţă divergenţă; unghiul diferenţial al bracării; unghiul de cădere al roţilor; 216

unghiul de înclinare transversală a pivotului; braţul de rulare; unghiul de înclinare longitudinală a pivotului (unghi de fugă); Pentru puntea din spate: unghiul de convergenţă divergenţă; unghiul de cădere al roţilor. După modul procedeului de măsurare se deosebesc trei tipuri diferite, de sisteme de măsurare: sisteme mecanice de măsurare; sisteme optice de măsurare; sisteme electronice de măsurare.

10.8. Evaluare 1. Care sunt parametrii de diagnosticare ai sistemului de rulare?

4. 5. 6. 7. 8.

2. Care este valoarea limită a adîncimii profilului anvelopei? 3. Desenaţi schema dispozitivului de măsurare a presiunii din pneuri. Care este temperatura limită de funcţionare a pneului? Ce înţelegeţi prin dezechilibru static (schiţă)? Ce înţelegeţi prin dezechilibru dinamic (schiţă)? Descrieţi metodica şi aparatura de echilibrat fără demontarea roţii de pe autovehicul. Descrieţi metodica şi aparatura de echilibrat electronică.

217

DIAGNOSTICAREA AUTOVEHICULELOR

11. Diagnosticarea mecanismului de direcţie Cuprins 11.1. Introducere 11.2. Competenţe 11.3. Starea tehnică 11.4. Diagnosticarea mecanismului de direcţie 11.5. Rezumat 11.6. Evaluare

11.1. Introducere Mecanismul de direcţie transmite mişcarea de la vola la roţile directoare. Starea tehnică a acestui mecanism se modifică în timpul exploatării datorită solicitărilor căii de rulare. Diagnosticarea stării tehnice a acestui mecanism este tema acestei unităţi de învăţare.

11.2. Competenţe După parcurgerea acestei unităţi de învăţare studenţii vor putea dezvolta subiecte legate de: 1.19. Stabilirea parametrilor de stare. 1.20. Stabilirea parametrilor de diagosticare. 1.21. Cunoaşterea aparaturii şi metodelor de diagnosticare a jocului şi a efortului la volan. Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 0,5 ore.

11.3. Schimbarea stării tehnice Mecanismul de direcţie influenţează într-o măsură importantă siguranţa circulaţiei, având în vedere că 17-22% din accidentele tehnice sunt cauzate de mecanismul de direcţie. În acelaşi timp stabilitatea la rulare, maniabilitatea şi manevrabilitatea automobilului sunt influenţate în mod hotărâtor de starea tehnică a acestui mecanism. Solicitările care apar în mecanism, în procesul de exploatare, are ca efect uzuri ale pieselor componente, deformări, care vor trebui permanent determinate şi înlăturate prin reglaje şi înlocuiri ale unora din piese. Modificarea stării tehnice, ca urmare a uzurii, slăbirii legăturilor sau altor cauze, determină mărirea jocului unghiular şi axial al volanului, creşterea efortului la volan, dereglarea geometriei roţilor de direcţie. 218

DIAGNOSTICAREA AUTOVEHICULELOR

Parametrii de diagnosticare ai mecanismului de direcţie sunt:  jocul unghiular al volanului (jocul liber)  forţa de acţionare a volanului  forţa laterală în zona de contact a pneurilor cu solul.

11.4. Diagnosticarea mecanismului de direcţie 11.4.1.Verificarea jocului unghiular al volanului Conform normativelor legislaţiei rutiere, jocul maxim admis al volanului nu trebuie să depăşească 150. Jocul liber al volanului este determinat de uzurile pieselor din caseta de direcţie şi al capetelor de bară. Uzura casetei de direcţie favorizează creşterea jocului cu 10-200, a articulaţiilor barelor de direcţie cu 2-40, a pivotului şi bucşelor de pivot cu 3-40. Măsurarea jocului volanului se realizează cu un dispozitiv relativ simplu compus din săgeata indicatoare 1 şi scala 2. Săgeata 1 se montează pe coroana volanului, iar scala pe carcasa exterioară a axului volanului cu ajutorul pârghiilor 3 care sunt menţinute pe coloană cu ajutorul arcului 4. Pentru verificarea jocului se montează pe una din roţi un proiector de tipul celor utilizate la verificarea geometriei roţilor. Volanul se roteşte spre un sens până în momentul în care se mişcă spotul luminos pe un ecran plasat în faţa roţii. În acest moment se fixează indicaţia scalei la o valoare oarecare. Se roteşte apoi volanul în sens invers până când se observă din nou mişcare spotului pe ecran, citindu-se acum valoarea unghiului parcurs. Măsurarea se face cu roţile pe sol. Suspendarea roţilor din faţă în timpul măsurării, nu este recomandabilă deoarece reacţiunile în articulaţii sunt mai mici, ca şi efortul la volan, ceea ce nu duce la anularea jocurilor din articulaţii, iar jocul măsurat poate să fie inexact.

Fig. 11.1. Dispozitiv pentru măsurarea jocului unghiular al volanului Stabilirea cauzei existenţei unui joc mărit al volanului, se face prin blocarea unei roţi directoare şi încercarea de a roti volanul în mod repetat cu 6-10 daN. În timpul acestor manevre se observă articulaţiile barelor de direcţie. În cazul unei stări tehnice corespunzătoare a articulaţiilor nu trebuie să existe nici o deplasare perceptibilă în articulaţii. 219

DIAGNOSTICAREA AUTOVEHICULELOR

11.4.2. Verificarea forţei de acţionare a volanului

Mărimea forţei de acţionare a volanului, depinde de frecările în articulaţiile barelor de direcţie, lagăre, angrenajul sau mecanismul casetei de direcţie. Măsurarea forţei de acţionare a volanului se realizează cu un dispozitiv dinamometric care permite şi măsurarea jocului liber al volanului. Dinamometrul (1) are două arcuri cu elasticităţi diferite pentru măsurarea forţelor cuprinse între 0,3 şi 2 daN şi respectiv 2-10 daN. Pe scala 2 a dinamometrului se citesc forţele. Efortul la volan se determină acţionând volanul prin intermediul dinamometrului până când roţile încep să vireze. Valoarea maximă admisă, diferind de la un tip constructiv la altul şi este cuprinsă între 3 şi 8 daN. Valorile mai mari sunt valabile pentru mecanismele melc-roată melcată la autocamioane. Efortul la volan este de 1,5-2 ori mai mare, la capătul cursei acestuia, decât cel măsurat în poziţie mediană.

Fig. 11.2. Dispozitiv pentru măsurarea efortului de rotire a volanului

Scala se montează pe volan astfel ca săgeata indicatoare să se afle în dreptul reperului zero, apoi se roteşte volanul prin intermediul dinamometrului cu o forţă de 510 daN, forţă la care se consideră că se anulează jocurile din mecanismul direcţiei. În acest moment se citeşte atât jocul volanului cât şi forţa necesară realizării lui (în cazul în care una din roţi este blocată). Pentru măsurarea efortului la volan, roţile de direcţie sunt libere şi valoarea acestui efort se citeşte în momentul în care roţile încep să vireze 220

DIAGNOSTICAREA AUTOVEHICULELOR

Stabilirea cauzei măririi efortului la volan se poate face cunoscând că aşezarea incorectă a pivotului fuzetei în bucşe poate mări efortul la volan cu 3-10 daN. 11.4.3. Verificarea jocurilor din articulaţii Starea tehnică a articulaţiei fuzetei se poate determina în mod relativ simplu cu ajutorul unui dispozitiv ca cel prezentat în figura 11.3. Cu ajutorul dispozitivului se pune în evidenţă şi jocul în rulmenţii butucului. Sistemul de măsurare se utilizează la autoturisme, autocamioane şi autobuze. Instalaţia se compune din două platouri mobile, distribuitor pneumatic sau hidraulic, comparatoare cu palpator sau traductoare tensometrice. Pentru deplasarea platoului, se utilizează camere de frânare folosite la autocamioane sau cilindri hidraulici. In cazul acţionării cu aer comprimat acesta trece prin distribuitoare şi robinete de frânare şi este trimis la camera 1 care va deplasa platoul 6, direcţionat pe canalele de pe suportul fix 7, comprimând arcul 2. La mişcarea platourilor 6 automobilul se blochează. Eliminând aerul din camera de frânare, platoul sub forţa arcului 2 revine la poziţia iniţială. În această poziţie, pe grinda punţii se prinde cu ajutorul cilindrilor pneumatici 3, se fixează tijele 4, distribuite la ambele capete ale grinzii, iar pe tije se fixează comparatoarele 5 cu palpatoare care vor veni în contact cu janta şi cu talerul roţii.

Fig. 11.3. Dispozitiv ce pune în evidenţă jocul în rulmenţi Se fixează comparatoarele la 0 şi se permite accesul aerului în camera 1 care va deplasa platoul, punându-se în evidenţă jocul din pivot şi rulmenţii butucilor. Comparatorul superior montat pe talerul roţii (cu palpatorul pe talerul roţii) înregistrează jocul în articulaţia pivotului, iar cel inferior înregistrează jocul global în pivot şi rulmenţi. 221

DIAGNOSTICAREA AUTOVEHICULELOR

Presiunea aerului este de 4-6 bari, se permit măsurări pe o gamă de la 0-5 mm cu eroare de 3% timpul necesar pentru diagnosticare fiind 3 minute.

11.5. Rezumat Modificarea stării tehnice, ca urmare a uzurii, slăbirii legăturilor sau altor cauze, determină mărirea jocului unghiular şi axial al volanului, creşterea efortului la volan, dereglarea geometriei roţilor de direcţie. Parametrii de diagnosticare ai mecanismului de direcţie sunt: jocul unghiular al volanului (jocul liber) forţa de acţionare a volanului forţa laterală în zona de contact a pneurilor cu solul. Conform normativelor legislaţiei rutiere, jocul maxim admis al volanului nu trebuie să depăşească 150. Jocul liber al volanului este determinat de uzurile pieselor din caseta de direcţie şi al capetelor de bară. Uzura casetei de direcţie favorizează creşterea jocului cu 10-200, a articulaţiilor barelor de direcţie cu 2-40, a pivotului şi bucşelor de pivot cu 3-40. Măsurarea jocului volanului se realizează cu un dispozitiv relativ simplu compus din săgeată indicatoare şi scală. Măsurarea forţei de acţionare a volanului se realizează cu un dispozitiv dinamometric care permite şi măsurarea jocului liber al volanului. Dinamometrul (1) are două arcuri cu elasticităţi diferite pentru măsurarea forţelor cuprinse între 0,3 şi 2 daN şi respectiv 2-10 daN. Instalaţia pentru determinarea jocurilor dein articulaţii se compune din două platouri mobile, distribuitor pneumatic, robinete de frânare şi comparatoare cu palpator sau traductoare tensometrice. Pentru deplasarea platoului, se utilizează camere de frânare folosite la autocamioane.

11.6. Evaluare 1. Care sunt parametrii de stare ai sistemului de direcţie? 2. Care sunt parametrii de diagnosticare ai sistemului de direcţie? 3. Care este valoarea limită a jocului la volan? 4. Care sunt valorile admisibile ale efortului la volan? 5. Desenaţi schema dispozitivului de măsurare a jocului unghiular. 6. Desenaţi schema dispozitivului de măsurare a jocului în articulaţii.

222

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

12. Diagnosticarea sistemului de frânare Cuprins 12.1. Introducere 12.2. Competenţe 12.3. Aspecte generale – normative interne şi internaţionale 12.4. Parametrii de diagnosticare ai sistemului de frânare 12.5. Determinarea forţelor de frânare la roţi şi a eficacităţii sistemului de frânare 12.6. Calitatea lichidului de frână 12.7. Diagnosticarea instalaţiei de frânare cu sisteme de antiblocare (ABS) 12.8. Rezumat 12.9. Evaluare

12.1. Introducere Sistemul de frânare afectează în foarte mare măsură siguranţa circulaţiei. Din acest motiv s-au dezvoltat mai multe metode de diagnosticare globală ale acestuia. Standurile de frână sunt întrun continuu proces de modernizare în scopul verificării cât mai corecte a calităţilor de frânare ale autovehiculelor. În acest curs sunt tratate atât normativele interne şi internaţionale la care România a aderat cât şi modalităţile şi procedurile de diagnosticare ale sistemelor de frânare.

12.2. Competenţe

-

După parcurgerea acestei unităţi d învăţare studenţii vor putea dezvolta subiectele legate de: - Evidenţierea rolului şi importanţei sistemului de frânare. - Cunoaşterea normativelor internaţionale privitoare la testarea şi parametrii de control ai sistemului de frânare. - Stabilirea parametrilor de stare. Stabilirea parametrilor de diagnosticare. Cunoaşterea aparaturii şi a metodelor de măsurare a deceleraţiei. Măsurarea forţelor de frânare şi determinarea eficacităţii frânelor. Verificarea calităţii lichidului de frână. Diagnoasticarea sistemelor ABS. Construcţia. Funcţionarea şi diagnosticarea sistemelor Wabco.

Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 6 ore.

224

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

12.3. Aspecte generale – normative naţionale şi internaţionale Datorită rolului hotărâtor pe care îl are în asigurarea securităţii active a circulaţiei, diagnosticarea stării tehnice a sistemului de frânare este una din cele mai frecvente şi mai importante operaţii tehnice aplicate automobilului, în toate fazele de exploatare ale acestuia. Utilizarea mai frecventă a frânelor are loc în circulaţia urbană, precum şi în zone montane sau relief mai accidentat. Astfel 35  40 % din timpul total de mers al automobilului în trafic urban, autovehiculul este frânat sau rulează liber. În general dispozitivele de frânare şi de încetinire trebuie să îndeplinească anumite condiţii, în scopul asigurării unei capacităţi înalte de frânare, pentru a se putea pune în valoare performanţele de dinamicitate ale automobilelor, în condiţii de siguranţă. Aceste condiţii sunt:  realizarea deceleraţiilor impuse tipului respectiv de automobil;  asigurarea stabilităţii automobilului în timpul procesului de frânare;  frânarea să fie progresivă, fără şocuri;  distribuirea optimă a forţelor de frânare pe roţi şi pe punţi, în funcţie de situaţia căii de rulare;  să prezinte siguranţă în funcţionare indiferent de condiţiile de drum;  să permită imobilizarea autovehiculului în pantă;  la sistemele de frânare pneumatice, dispozitivul de stocare a aerului să asigure opt frânări complete, fără alimentarea rezervorului. Normativele internaţionale şi naţionale privind eficacitatea sistemelor de frânare sunt adaptate, în timp, modificărilor şi perfecţionărilor care apar în construcţia sistemelor de frânare, de navigaţie şi trafic. În prezent, pe plan european, normativele privind testarea şi parametrii de control ai sistemului de frânare sunt următoarele: Regulamentul 13 şi 78 al CEE al ONU, Directiva consiliului Comunităţii Europene nr. 71/320/EEC. În România, corespunzător regulamentuui 13 al CEE al ONUeste STAS 1196084. Normativul european conform Regulamentului 13 şi Directivei 71/320 al EEC este prezentat în tabelul 22.

225

*

N

m/s

2





36,7

50,7

500

5,8

v2  150

700

5,0

0,15  v 

60

v2 130

3

2

36,7

60

+

+

+

80

+

0,1 v

M2

M3

Acţiune pe toate roţile Distribuţie prescrisă a forţelor pe axe

-

M1

61,2

80

-

-

N1

36,7

60

+

4

+

N2

1

226

36,7

60

+

5

+

Vehicule comerciale

conform standardului german Date de la notele 2) la 6) fiecare se aplică noilor aprobări 2 De la 1 aprilie 1998 3 Inainte de 1 aprilie 1998 doar la autobuze pentru transporturi interurbane şi la distanţe lungi 4  7,5 t de la 1 aprilie 1998,  7,5 t de la 1 aprilie 1999 5 Inainte de 1 octombrie 1996 doar N3  16t, care sunt aprobate pentru clasa O4 de trailere 6  5 t de la 1 aprilie 1998,  5t de la 1 aprilie 1999

*

Deceleraţi a medie dezvoltată Forţe dezvoltate

Formula pentru calculul distanţei de frânare

ABS (vmax  60 km/h) ABS conf. Directivei 1 EEC (vmax  25km/h) Test tip O motorul oprit Viteza de K testare m/h Distanţa  de frânare m

Frâna de serviciu

Clasa de vehicule

Autoturisme şi motociclete

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

O1

-

-

Nr. frânări sau idem O2 -

3

N

-

La  6,5 bari

Z  0,50 Semiremorci Z  0,45

60

-

Frână inerţială sau idem O3

O2

Remorci

0

6

+

O3

6

+

0

+

O4

Tabelul 22

6

+

Test tip O (motorul





V1 = 80 %

2

km/h

N

m/s

Distanţa de frânare Deceleraţi a medie dezvoltată

m/s

m

2



2

55

15

100

60

20

60

v2 103,5

91,8

90

55

15

120

157,1

120

60

20

60

111,6

100

-

M 3 : 0,15  v 

-

3,75

45,8 -

1,33  v 2 1,033  v 2 ; N 3 : 0,15  v  130 115

Măsurători ca în cazul testului tip O (motor oprit)

227

-

Energia corespunzătoare la 30 km/h, 6% înclinare, încărcat, motorul pornit

 80% pentru testul tip O (motorul oprit)  60% eficacitatea frânării (motorul oprit) atinsă în testul O

45

s

120

15



700

4,0

0,15  v 

111,6

100

3,3

50,6

60

20

60

91,8

90

Răspunsul vehiculului când se frânează cu 30% - 80% vmax şi frânare efectivă

Frânare repetată cu 3 m/s Încărcat, cu motorul pornit

500

5,0

v2 130

0,1 v 

212,9

160

n







Formula pentru calculul distanţei de frânare

V2 = ½ v1 Nr. de cicluri de frânare Durata ciclului de frânare Eficacitatea sist. conform testului I Testul tip II Pe pante înclinate Eficacitatea frânării conforn testului tip II

vmax, dar

Test tip I

Deceleraţi a medie dezvoltată Forţe dezvoltate

Formula pentru calculul distanţei de frânare

Viteza de testare V = 80% vmax, dar km/h Distanţa de frânare m

pornit)

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

-

-

-

-

-

-

-

km/h

Z  0,36 şi Z  60% la 40 km/h

Z  0,33

La 40

Frânare continuă, încărcat, 40 km/h, 7 % inclinare, 1,7 km

-

Pentru sist de frânare

7

m/s

2



101,3 119,8 1,5 1,3 700

60 64,4

150,2

178,7

1,7

1,5

700

80

93,3

2,9

2v2 150

0,1 v 

60

80

2,5

0,15  v 

64,4

60

700

1,5

1,5

101,3

101,3

60

2v 2 130

7

Doar la categoria O3 (excl. transport urabn)

95,7

70

700

1,1

1,3

180,9

152,5

70

228

2,2

0,15  v 

54,0

50

700

1,1

1,3

94,5

80,0

50

2v 2 115

38,3

40

700

1,3

1,3

52,4

52,4

40

Energia corespunzătoare la 30 km/h, 7 % înclinare, 6 km, încărcat, numai sistemul de frânare auxiliar

Doar pentru  10 t conform reglementărilor înainte de 1 octombrie 1996

Deceleraţi a medie dezvoltată

Formula pentru calculul distanţei de frânare

Efectul frânării reziduale Defecte în sistemul de frânare, motorul oprit Viteza de K testare m/h Diastanţa  de frânare m (încărcat) Diastanţa  de frânare (gol) m Deceleraţi  a medie dezvoltată 2 m/s (încărcat)  gol 2 m/s Forţe  dezvoltate N Sistem de frânare secundar (Realizat ca în cazul testului tip O, motorul oprit) Viteza de K testare m/h Diastanţa  de frânare m

auxiliar

Test tip IIa

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Frânare treptată a remorcii

Se menţionează doar frânare totală sau parţială a remorciii

N

Viteza de

m/h

K













80

500

400

12

18

500

400

60

700

600

60

700

600

12

18

700

600

70

testare

8

h

Km/

Cu sistemul de frânare de parcare

Viteza de

229

Deceleraţi a medie dezvoltată  1,5 1,5 2 şi deceleraţia m/s înainte de oprire Sistemul de frânare automatic Frânarea trailerului folosind aerul comprimat cu pierderi de presiune în circuitul de alimentare

testare

încărcat

8

N

N

Test tip O Motorul oprit, autov.

Pedală

Manual

N Frâna de parcare testul se face cu autovehiculul încărcat) Menţinere staţionară în pantă % Împreună fără a se frâna (clasa de vehicule % O) Forţa de acţionare

Pedală

Manual

Forţa de acţionare

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

50

700

600

40

-

-

-

-

-

-

-

40

-

600

-

18

%

230

Clasificarea autovehiculelor din tabelul 22 este prezentată în tabelul 23.

Factorul de frânare

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

-

13,5

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Tabelul 23 Clasa M: vehicule de pasageri cu cel puţin 4 roţi sau cu 3 roţi şi o greutate medie de peste 1 t Locuri pentru Categoria pasageri plus Greutate şofer M1 19 M2 9 5t M3 9 5t Clasa N: transporturi de mărfuri cu cel puţin 4 roţi şi greutatea LADEN  1 t Categoria Greutatea N1  3,5 t N2  3,5 t  12 t N3  12 t Clasa O: remorci şi semiremorci Categoria Greutatea O1  0,75 t O2  0,75 t  3,5 t O3  3,5 t  10 t O4  10 t

12.4. Parametrii de diagnosticare ai sistemului de frânare Schimbarea stării tehnice a instalaţiei de frânare în procesul de exploatare fiind mai complexă, rezultă că se pot lua în considerare următorii parametri de stare:  starea garniturilor de frecare a discurilor şi tamburilor de frână;  jocul dintre tamburi şi saboţi;  starea pompei centrale de frână şi a cilindrilor receptori;  etanşeitatea sistemului (îmbinările conductelor, a cilindrilor receptori, etc.)  calitatea lichidului de frână şi a aerului livrat de compresor;  starea compresorului şi a recipienţilor de stocare a aerului. Parametrii de diagnosticare complexă (globală) a eficacităţii sistemului de frânare sunt:  deceleraţia,  spaţiul de frânare,  forţele de frânare la roţi şi eficacitatea sistemului de frânare,  efortul la pedala de frână. Diagnosticarea pe elemente (de profunzime) se referă la:  cursa liberă a pedalei de frână,  temperatura frânelor,  timpii aferenţi procesului de frânare, 232

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR



calitatea lichidului de frână.

12.4.1. Deceleraţia Se măsoară prin probe de drum, utilizând decelerometre sau decelerografe, prin frânare până la oprire, de la vitezele prevăzute în normative, corespunzătoare fiecărui tip de automobil. Decelerometrele utilizate sunt hidraulice, mecanice cu mase inerţiale sau electronice. Decelerometrul hidraulic se bazează pe mişcarea lichidului cu densitate ridicată (mercur) sub acţiunea forţei de inerţie care apare la frânare. Un astfel de decelerometru de tip Siemens este prezentat în figura 12.1 care măsoară deceleraţia maximă.

Fig. 12.1. În timpul mişcării uniforme a automobilului, nivelul lichidului din tuburile 3 şi 4 are mici oscilaţii în jurul liniei de zero. La frânare, sub efectul forţei de inerţie, mercurul din recipientul 1 se scurge din partea posterioară prin orificiul calibrat 7 în partea anterioară a tubului 1, ridicând nivelul lichidului (ulei) în tubul 3, unde înălţimea de ridicare este proporţională cu mărimea deceleraţiei, care se citeşte pe scala tubului 3. Tubul 2 este un compensator termic. Tubul 4 serveşte la măsurarea acceleraţiei la demaraj.

233

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Fig. 12.2.

Decelerometrul mecanic cu masă inerţială are o precizie de măsurare superioară decelerometrelor hidraulice. În figura 6,4 se prezintă, spre exemplu, decelerometrul Frenotest. Aparatul se fixează cu ajutorul ventuzelor pe parbrizul autovehiculului. Fixarea se face în aşa fel încât acul indicator situat în plan vertical să fie perpendicular pe direcţia de mers. Se aduce acul indicator în poziţia „o”, iar după frânarea până la oprire a automobilului, aparatul va indica deceleraţia maximă. Decelerometrele electronice au ca element principal un tub electronic de construcţie specială – figura 12.3. Grila 2 este în acelaşi timp masă inerţială, fiind încastrată în soclul tubului printr-o bară elastică. La frânare, poziţia grilei se modifcă sub acţiunea forţei de inerţie, ceea ce produce modularea corespunzătoare a curentului care trece între anodul 1 şi electrodul 3.

Fig. 12.3

234

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Fig. 12.4. Decelerografele sunt aparate mai complexe, care permit înregistrarea variaţiei în timp a unei decelerări complete şi a forţei de apăsare pe pedala de frână. Avantajul utilizării decelerografelor este că se pot pune în evidenţă timpii caracteristici procesului de frânare şi calcula deceleraţia medie. În figura 12.4 şi 12.5 se prezintă decelerograful BVS – 1 Motometer.

Fig. 12.5.

235

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Prins de arcul lamelor 2, încastrat la un capăt pendulează masa 1. Mişcarea masei inerţiale 1 este analizată de atenuatorul pneumatic 3. Braţul de înregistrare 4 are la capăt o peniţă 5 care trasează diagrama pe banda de hârtie 8. Banda de hârtie este antrenată de un tambur 9, acţionat de un mecanism de ceasornic 10. Baza de timp este imprimată de acul 6, iar începutul şi sfărşitul procesului de frânare este marcat de indicatorul cu ac 7. Pentru măsurarea forţei de apăsare pe pedala de frână, se montează pe pedală un senzor hidraulic, care transmite printr-un furtun de presiune forţa care se înregistrează pe aceeaşi bandă de hârtie. Diagrama deceleraţiei obţinută cu decelerograful BVS – 1 se prezintă în figura 12.6. Curba 1 reprezintă variaţia forţei pedalei de frână, curba 2 – variaţia deceleraţiei, 3 – puncte de reper de acţionarea pedalei de frână, 4 baza de timp (zecimi sau sutimi de secundă), 5 – oscilaţia remanentă la deceleraţia „zero”, 6 – punct de cuplare şi decuplare a aparatului. Timpul ta – este timpul de întârziere de intrare în funcţie a sistemului de frânare în raport cu apăsarea pedalei de frână, iar timpul – ts – este timpul de creştere a deceleraţiei de la „zero” la valoarea maximă. Mărimea acestor timpi este un indicator al gradului de uzură a sistemului de frânare şi starea pompei centrale de frână (la sistemele cu acţionare hidraulică). Timpul total de acţionare a sistemului de frânare până la oprirea automobilului este tb.

Fig. 12.6. tb  t a  t s  t v Deceleraţia medie am – se determină cu relaţia:

236

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

t   tb   t a  s  2  am  a v  m/s 2 ts   tb   ta   2  Deceleraţia medie – am – se compară cu valoarea dată în normele în vigoare, în raport de tipul respectiv de automobil. În figura 12.7 se prezintă diagrama ridicată cu decelerograful BVS – 1 pe o şosea în stare uscată, iar în figura 12.8 pe aceeaşi porţiune de drum, dar în stare umedă.





Fig. 12.7.

Fig. 12.8. În figura 12.8 se observă că pe o suprafaţă umedă apare blocarea roţilor (punctele 1 şi 2 ) cu prelungirea timpului şi spaţiului de frânare. Pe drum cu suprafaţa uscată (figura 6.9) deceleraţia maximă realizată este 7,3 m/s2, timpul fiind de 3,5 s, neatingându-se limita de blocare a roţilor. Pe suprafaţa umedă, prin blocarea roţilor, deceleraţia maximă este de numai 5,8 m/s2. 237

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Aceste diagrame indică starea funcţională globală a sistemului de frânare, nefiind relevante în privinţa determinării spaţiului de frânare. Înregistrările, în cazul necesităţii unor comparaţii, trebuie să se efectueze în condiţiile standard, pe aceleaşi porţiuni de drum.

Fig. 6.11.

Fig. 6.12. Decelerografele polare – prin înregistrările realizate permit punerea în evidenţă a unor anomalii de funcţionare al sistemului de frânare. Un astfel de decelerograf este prezentat în figura 12.9. Masa inerţială 1 este plasată pe braţul de înregistrare 4. Braţul 4 este echilibrat de arcul 2 şi atenuatorul 3. Forma diagramelor ridicate se pot vedea în figura 12.10. Diagrama din figura 12.10 a – indică un sistem de frânare cu funcţionare normală; diagrama b – indică apariţia trepidaţiilor în timpul frânării din cauza uzurii garniturilor de ferodo şi a deformaţiilor tamburilor de frână; diagrama c – indică o frânare cu blocarea roţilor, iar diagrama d – indică existenţa aerului în sistemul de hidraulic.

238

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

12.4.2. Spaţiul de frânare Se determină pe baza relaţiilor prezentate la subcapitolul 12.3 conform normativelor. Cea mai precisă determinare experimentală a spaţiului de frânare se realizează prin marcarea cu vopsea pe calea de rulare, determinându-se astfel locul începutului acţionării pedalei de frână şi locul opririi automobilului. Pentru această marcare se ataşează un recipient cu vopsea, prin pârghii, la pedala de frână. Pentru diagnosticare se vor respecta condiţiile de drum şi viteză prescrise în normative pentru tipul respectiv de autovehicul.

12.5. Determinarea forţelor de frânare la roţi şi a eficacităţii sistemului de frânare Încercările de drum ale sistemului de frânare, deşi oferă avantajul solicitării sistemului în condiţii reale, au o serie de dezavantaje: necesită un drum adecvat pentru încercări, deplasarea autovehiculului până la locul încercării, influenţa restrictivă a condiţiilor de mediu (ploaie, polei, etc.), pericol de accidente. Aceste motive limitează drastic diagnosticarea prin încercări de drum, acestea fiind utile în cazul omologărilor tipurilor noi. Pentru diagnosticarea curentă, de determinare a forţelor de frânare la roţi se utilizează standuri specializate. Standurile sunt diferenţiate de două moduri de realizare a efortului de solicitare a frânelor:  standuri de forţă  standuri de inerţie. Standurile de forţă utilizează motoare electrice pentru acţionarea rulourilor şi implicit a roţilor, la încercarea de frânare. La standurile inerţiale solicitarea frânelor (antrenarea rulourilor şi roţilor) se realizează de către mase inerţiale aduse în prealabil la o anumită viteză de rotaţie. Indiferent de tipul lor, standurile sunt prevăzute cu rulouri pe care se aşează roţile unei punţi, în timp ce celelalte roţi se aşează pe solul halei de încercare. În funcţie de viteza de rulare simulată, standurile pot fi de viteză mică ( 5 – 10 km/h), de viteză medie (10 – 20 km/h) şi de viteză ridicată (100 – 150 km/h).

12.5.1. Standuri de forţă cu rulouri Sunt cele mai răspândite în sfera diagnosticărilor curente, fiind mai ieftine, având o fiabilitate bună şi prezentând riscuri reduse de accident.

239

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Fig. 12.11.

Fig. 12.12.

Amplasamentul standului în atelierul de diagnosticare se prezintă în figura 12.11.

240

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Fig. 12.13. Forţa de frânare Ff’ este o componentă a forţei totale de frânare Ff - (Ff însumează şi rezistenţa la rulare , rezistenţa aerului, forţele corespunzătoare momentelor de inerţie, rezistenţa la pantă), aşa cum se vede în figura 12.12. Forţa de frânare Ff’ este egală cu forţa de reţinere generată de frânarea roţii asupra unui ansamblu de două role pe care se spijină roata, rolele fiind în acelaşi timp şi sursa de antrenare a roţii. Schema constructivă a standului de forţă cu role se prezintă în figura 12.13. Acest tip de stand asigură şi trasarea diagramei de evoluţie a forţei de frânare şi de apăsare pe pedala de frână. Roata autovehiculului – 12 – se sprijină pe rola 1 şi rola de antrenare 3. Rola de contact 2 serveşte pentru sesizarea momentului blocării roţii la frânare. Rola 3 este antrenată prin lanţ de electromotor prin intermediul reductorului cu carcasă mobilă 5. Braţul reductorului apasă capsula dinamometrică 6, care transmite forţa de apăsare sub forma unei presiuni hidraulice la indicatorul forţei de frânare 8 şi la înregistratorul 9. Forţa de apăsare pe pedala de frână 11 este transmisă indicatorului 10 şi înregistratorului 9 prin semnalul dat de senzorul montat pe pedală. Momentul reactiv care ia naştere în timpul frânării în carcasa reductorului, acţionează prin braţul solidar cu carcasa, capsula dinamometrică 6. Eroarea de măsurare a standului este cuprinsă între 1  1,5 %. Puterea unuia din cele două motoare electrice de antrenare a rolei active se poate determina cu relaţia: k  Ffmax  v Pn  3.6 unde: k – coeficient de suprasarcină 241

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Ff max – valoarea maximă a forţei de frânare a unei roţi, v – viteza (km/h) Forţa de frânare maximă Ff max se poate exprima cu relaţia: Ffmax  r  Grmax unde:  - coeficient de aderenţă al roţii pe rolă ( 0,7) Gr max – sarcina maximă pe roată. Cunoscând, pentru un anumit tip de automobil, coeficientul de repartizare statică a greutăţii pe punţi  0 şi greutatea automobilului G pentru o roată, rezultă: Ffmax    λ0 

Gr 2

În cazul roţilor jumelate (autocamioane, autobuze, etc.) se consideră că acestea formează o singură roată. Rezultă că: k Pm    r  λ0  G  v 7,2 Considerând, în cazul automobilelor cu greutate până la 20000 N, k = 1,1, r = 0,7, 0 = 0,55, v = 7 km/h, rezultă Pm = 7,6 kW. În cazul autovehiculelor grele, pentru asigurarea aderenţei roţilor la suprafaţa rolelor şi evitarea lestării acestora, standurile sunt prevăzute cu un sistem hidraulic de încărcare a punţii. Condiţiile şi desfăşurarea diagnosticării În scopul evitării erorilor de diagnosticare, în prealabil se impune îndeplinirea următoarelor operaţii:  controlul pneurilor (să nu fie umede, murdare, etc.),  controlul şi refacerea, dacă este cazul, a presiunii din pneuri,  se verifică cursa liberă a pedalei de frână, conform prescripţiilor firmei constructoare,  se controlează (şi dacă este cazul, se remediază) etanşeitatea sistemului de frânare , prin apăsări puternice, repetate a pedalei de frână,  se poziţionează automobiul cu puntea faţă pe rulouri, cât mai simetric, perpendicular pe axele rolelor,  schimbătorul de viteze se poziţionează la punctul neutru,  se montează senzorul pe pedala de frână,  se pun în mişcare rulourile standului, apăsând în mod repetat pedala de frână pentru a verifica stabilitatea automobilului pe stand,  în cazul în care sistemul de frânare are servoamplificator de presiune, se menţine motorul în funcţiune pe toată durata probelor.

242

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Operaţiile de diagnosticare Menţinând rulourile standului în mişcare, se lasă roţile să ruleze liber şi se citeşte pe cele două cadrane ale standului mărimea forţelor indicate. Dacă se depăşesc valorile indicate de fabricant, înseamnă că există defecţiuni la lagărele roţilor, în transmisie sau frâne blocate. Valorile admise ale forţelor de reţinere a roţii libere (orientativ) sunt: pentru autoturisme – la roţile motoare – 200 N la celelalte roţi – 100 N autocamioane şi autobuze – la roţile motoare – 500 N la celelalte roţi – 200 N Dacă nu sunt depăşite valorile forţelor de reţinere, se apasă puternic pedala de frână, până în momentul apariţiei semnalului de blocare a roţilor. Pe sistemele de afişare ale standului, se citesc valorile forţelor maxime de frânare şi a dezechilibrului relativ între forţele de frânare la puntea respectivă. Acest dezechilibru se calculează cu relaţia:

D

Ffst  Ffdr  100% 0,5  Ffst  Ffdr 

unde: Ff st şi Ff dr sunt valorile maxime ale forţelor de frânare la cele două roţi (stânga şi dreapta). Normele din România indică limita superioară admisibilă a dezechilibrului de 20 %. Se poziţionează automobilul cu puntea următoare pe role şi se repetă operaţia. E f i c a c i t a t e a s i s t e m u l u i d e f r â n a r e – se de termină cu relaţia: ΣF  100% G unde:  F – suma forţelor de frânare a tuturor roţilor, G – greutatea proprie a automobilului (sau greutatea în timpul testărilor). În stare tehnică foarte bună a sistemului de frânare E  80%. Valoarea minimă este acceptată la 58% pentru autovehiculele destinate transportului de persoane şi 50% pentru celelalte automobile. Neglijând rezistenţa aerului (la viteză redusă) şi forţa de rezistenţă la rulare (în raport cu forţele de frânare) se poate calcula aproximativ, valoarea deceleraţiei maxime: E

ΣF g  9.81 m/s 2 G Standurile din generaţiile recente au o interfaţă pentru cuplarea la un calculator în vederea monitorizării acestei forme de diagnosticare şi trasarea diagramelor aferente. dmax  g 

243

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Diagnosticareaa sistemului de frânare pe baza diagramelor înregistrate la testările pe stand

Fig. 12.14.

244

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Prin determinarea forţelor de frânare pe graficele înregistrate ale forţelor de frânare în funcţie de timp sau în funcţie de forţa de apăsare pe pedala de frână, se poate diagnostica starea tehnică a sistemului de frânare în privinţa următoarelor elemente:  sistemul de acţionare (cilindru principal şi receptori),  repartizarea presiunii la roţi,  calitatea suprafeţelor conjugate de frecare (tambur–sabot), jocul liber între saboţi şi tambur, starea de uzură. Exemple de interpretare ale diagramelor forţelor de frânare se prezintă în figura 12.14, după cum urmează:  forţele de frânare pe roţi sunt situate la valori prea scăzute la o forţă Fp la pedală mare,  scăderea forţei de frânare la roata stângă la o forţă constantă de apăsare a pedalei, cauza: neetanşeitatea cilindrului receptor,  la frânare, la roata stângă saboţii se retrag cu întârziere, cauza: arc de rapel rupt, blocajul pistonaşelor în cilindrul receptor,  oscilaţii ale forţei de frânare dreapta, cauza: garnitură de sabot încărcată, tambur deformat,  forţa de frânare la roata stângă nu revine la zero după încetarea frânării, cauza: frecări în butucul roţii sau blocare de saboţi sau pistonaş. Dacă se înregistrează forţa de apăsare pe pedala de frână – Fp – prin intermediul unui senzor piezoelectric montat pe pedala de frână şi forţa de frânare Ff (preluată de la carcasa mobilă a reductorului standului) cu ajutorul unui monitor cu două intrări, în coordonate carteziene, se obţine diagrama variaţiei forţei de frânare în funcţie de forţa de apăsare pe pedala de frână, ca în figura 12.15. În figura 12.15 se poate observa că forţa de frânare creşte proporţional cu forţa Fp de apăsare pe pedala de frână, până în punctul M, după care, datorită blocării roţii, creşterea forţei de apăsare pe pedala de frână nu mai duce şi la creşterea forţei de frânare. La eliberarea pedalei de frână, scăderea forţei de frânare începe mai devreme, din punctul N şi scăderea până la zero are loc la forţe mai reduse decât la creşterea forţei, ca urmare a scăderii coeficientului de frecare între garniturile de frână şi disc sau tambur, datorită încălzirii pieselor respective.

Fig. 12.15.

245

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

La sistemele care utilizează garnituri de fricţiune din fibre de carbon, acest fenomen apare în foarte mică măsură, datorită influenţei scăzute a temperaturii asupra coeficientului de frecare.

Fig. 12.16. În figura 12.16. se exemplifică diferite forme ale diagramelor, pe baza cărora se poate diagnostica starea tehnică a sistemului de frânare. creştere lentă a forţei de frânare, la forţa nominală de pedală Fp nu se mai obţine forţa nominală Ffr , cauza: lichid insuficient în sistem, aer în sistemul hidraulic, până la o apăsare pe pedală de cca 10 N nu apare creşterea forţei de frânare şi în continuare creşterea forţei de frânare este încetinită, cauza: arc de rapel al saboţilor prea rigid, scăderea forţei de frânare şi întârzierea începerii creşterii forţei de frânare; cauza: pătrunderea de lubrifiant între garniturile de fricţiune şi tambur, lustruirea suprafeţelor de frecare, existenţa unei frânări remanente şi după încetarea apăsării pedalei de frână; cauza: blocarea unui piston în cilindrul receptor, apariţia vibraţiilor în mecanismul de frânare; cauza: deformări ale tamburilor sau discurilor datorate solicitărilor termice şi a uzurilor neuniforme a pieselor în frecare, În cazul standurilor asistate de calculator, analiza diagramelor se face pe baza semnalelor digitale (sau analogice) transmise de cei doi senzori, urmând compararea cu diagrama etalon stocată în memoria calculatorului, pentru fiecare tip de autovehicul. Rezultatele testelor se obţin rapid, eliminându-se aprecierile subiective ale operatorului.

246

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Fig. 12.17. 12.5.2 Standuri cu rulouri inerţiale Verificarea sistemleor de frânare în condiţiile vitezelor ridicate de deplasare, au avantajul eliminării erorilor datorate alunecării relative a roţii pe rulouri şi de variaţia coeficientului de rezistenţă la rulare. În cazul utilizării acestor tipuri de standuri se poate determina spaţiul de frânare, deceleraţia, forţa de frânare, forţa de apăsare pe pedala de frână, timpul de intrare în funcţionare a frânelor. Pentru a obţine spaţiul real şi forţa de frânare egală cu cea din realitate, trebuie să existe o corelaţie între masa automobilului şi momentele de inerţie ale pieselor în mişcare de rotaţie ale standului, în cazul unui anumit tip de autovehicul. Această condiţie se realizează prin adaptarea momentului de inerţie a volantului, utilizând combinaţii de diferiţi volanţi, în raport cu caracteristicile constructive ale automobilului. Vitezele echivalente la care se testează autovehiculele pe standuri inerţiale poate ajunge la 200 km/h, însă, în general se lucrează în domeniul de 80 – 100 km/h Volanţii 4 sunt ataşaţi la rulouri, mişcarea fiind transmisă la toate cele patru perechi de rulouri prin arborele 1 şi angrenajele unghiulare 3 şi cuplajele 2 La încercările efectuate cu aceste tipuri de standuri sunt necesare măsuri speciale de siguranţă (poziţionarea automobilului, asigurarea faţă de deplasările laterale, etc.). standurile inerţiale au un cost mai ridicat şi durata probelor este mai mare, ceea ce a limitat utilizarea lor la nivelul testelor de încercări. 247

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

12.6. Calitatea lichidului de frână Schimbarea stării tehnice a lichidului de frână se datorează caracteristicilor acestuia, factorilor de mediu şi de exploatare. Parametrii de stare sunt:  Capacitatea anticorozivă;  Cantitatea de apă absorbită de lichid. 12.6.1. Capacitatea anticorozivă Lichidul de frână, este cel mai neglijat fluid din întreg autovehiculul. Unii posesori de vehicule precum şi unii mecanici cred că nu trebuie schimbat niciodată. În realitate lucrurile stau cu totul altfel: lichidul de frână îmbătrâneşte!! Cu trecerea timpului, inhibitorii de coroziune introduşi ca aditivi în lichidul de frână îşi pierd stabilitatea chimică şi după aproximativ un an sau 15 000... 20 000 km işi fac apariţia primele semne de descompunere a acestor aditivi. Uneori, când frîna lucrează în condiţii grele, acest fenomen se petrece mult mai repede. Rămase mai puţin protejate, elementele sistemului de frânare încep să corodeze şi produsele coroziunii (acizi dizolvaţi şi mâl) îşi fac apariţia în lichidul de frână. Aceste produse sunt transportate de lichid în toată instalaţia. Unele componente de impurificare sunt abrazive şi determină uzarea pistonaşelor, cilindrilor receptori sau etrierelor, garniturilor de cauciuc, corpului pompei centrale de frână şi a altor elemente cum ar fi supapele echipamentului ABS. De asemenea coroziunea duce la apariţia ciupiturilor pe pereţii interiori ai pompei centrale, cilindrilor receptori... Aceste ciupituri duc la deteriorarea garniturilor de frână atunci când acestea trec peste ele. Cu trecerea timpului fenomenul se amplifică şi efectele acestuia pot fi deosebit de grave. Diagnosticare Pentru diagnosticarea capacităţii anticorozive a lichidului de frână se utilizează hârtia de testare (benzi de hârtie de filtru care işi modifică culoarea proporţional cu cantitatea de ioni produşi de descompunerea inhibitorilor de coroziune). Există o scară de la 0 la 100 de nuanţe (scara FASCAR) care indică gradul de impurificare a lichidului de frână în funcţie de vechimea acestuia în luni (fig.12.18). Se consideră că lichidul de frână poate fi folosit până la atingerea valorii de 55. Peste această valoare lichidul de frână trebuie schimbat.

Fig.12.18. Hârtia de testare şi scara FASCAR 248

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

12.6.2. Cantitatea de apă absorbită După cum se ştie lichidul de frână este higroscopic (absoarbe apa chiar sub formă de vapori). Această proprietate face ca, atunci când intră în contact cu aerul, lichidul să preia umiditate din aer. Aerul intră în contact cu lichidul de frână nu numai când deschidem capacul rezervorului ci şi atunci când se efectuează o lucrare de întreţinere au reparaţie: schimbarea unei conducte de frână sau a racordurilor de frânare, aerisirea instalaţiei, înlocuirea garniturilor de frână... Chiar dacă nu se intervine la instalaţie aerul cu vapori de apă pătrunde în instalaţie prin microporii aflaţi în racordurile flexibile din cauciuc. Apa pătrunsă în lichid scade temperatura de fierbere, creşte temperatura de congelare, măreşte vâscozitatea şi măreşte capacitatea corozivă a acestuia.Din datele statistice se cunoaşte că la o utilizare normală a frânei se absoarbe anual 1... 2 % apă în lichidul de frână, motiv pentru care este nevoie să se verifice, cel puţin anual, calitatea acestuia. Efectul imediat al creşterii cantităţii de apă din lichidul de frână este coborâre a temperaturii de fierbere, care duce la apariţia bulelor de vapori atunci când etrierele sau cilindrii receptori s-au incălzit prea mult (în special la coborârea pantelor, când unii şoferi merg cu piciorul pe pedala de frână). Aceste bule sunt compresibile iar forţa la pedală pe care o exercită conducătorul auto este utilizată la comprimarea bulelor mai mult decât la ridicarea presiunii în instalaţie pentru a obţine o frânare eficientă. De asemenea apare pericolul îngheţării lichidului în timpul sezonului rece. Datorită capacităţii dispersante a lichidelor pe bază de glicol (folosite în Europa), apa nu formează picături care, la rândul lor să formeze dopuri de gheaţă ci îngheaţă masa lichidului de frână. Diagnosticare Determinarea cantităţii de apă absorbită de lichidul de frână se utilizează un tester lichid de frână.

Fig.12.19.Tester pentru lichid de frână 249

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Acest dispozitiv are, lateral, trei LED-uri de culori diferite: verde, galben şi roşu. În partea din vârf există doi electrozi care se introduc în lichid. Pentru a verifica buna funcţionare a testerului acesta se introduce într-un vas cu apă şi LED-ul roşu trebuie să se aprindă. Înainte de a face proba lichidului de frână se şterge testerul cu o bucată de material textil (lavetă) curată şi uscată.Se deschide capacul rezervorului de lichid de frână şi se introduce vârful testerului în lichid până la 1 cm de fundul vasului. Unul din LED-uri se va aprinde în funcţie de conţinutul de apă. Interpretarea rezultatelor se face astfel:•LED-ul verde aprins: conţinutul de apă este mai mic de 1,5% - lichidul este în stare bună;•LED-ul galben aprins: conţinutul de apă este între 1,5% şi 3% - lichidul trebuie înlocuit;LED-ul roşu aprins: conţinutul de apă este mai mare de 3% - lichidul trebuie imediat înlocuit.Depinzând de tipul lichidului de frână (DOT 3, DOT 4 sau DOT 5) temperatura de fierbere a acestuia variază diferit funcţie de conţinutul de apă – vezi figura 12.20. Temperatura de fierbere a lichidului de frână 300 250 grade Celsius

•

200

DOT 3

150

DOT 4

100

DOT 5

50 0 1

2

3

4

5

6

% apă

Fig.12.20.

Fig.12.21. Două tipuri de lichide de frână 250

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

În figura 12.21 sunt prezentate două tipuri diferite de lichide de frână – DOT 4 şi DOT 5.1 produse de firma TRW. DOT (Department Of Transportation) reprezintă un standard din SUA prin care se stabilesc caracteristicile unor materiale utilizate în transporturi. În cazul nostru este vorba despre lichidul de frână. Principalii parametrii care se iau în considerare sunt: • compatibilitatea lichidului de frână cu elementele din cauciuc, plastic şi metalele utilizate la construcţia sistemului de frânare; • absorbţia apei şi coroziunea; • temperatura de fierbere alichidului de frână şi alte caracteristici fizico-chimice; • formarea depunerilor în sistemul de frânare. Compatibilitatea lichidului de frână cu elementele din cauciuc, plastic şi metalele utilizate la construcţia sistemului de frânare Lichidele de frână DOT 3 şi DOT 4 sunt formate din amestecuri de glicoli iar unele lichide DOT 5 sunt bazate pe silicon sau ester- polialchilen- glicol. În general au compatibilitate bună cu elementele sistemului de frânare. Unele lichide siliconice nu sunt compatibile cu garniturile exterioare ale etrierelor şi cilindrilor receptori (garniturile de praf). Absorbţia apei şi coroziunea Lichidele care îndelinesc cerinţele DOT 3 şi 4 sunt higroscopice (absorb apa) iar cele care sunt în conformitate cu DOT 5 nu absorb. În acest ultim caz dacă apa pătrunde în sistem nu se amestecă cu lichidul şi datorită densităţii mai mari decât a acestuia se depune în parte inferioară a sistemului. De asemenea în cazul lichidelor DOT 5 capacitatea de coroziune este mult diminuată datorită formării unei pelicule protectoare la suprafaţa pieselor. Temperaturile de fierbere ale lichidelor de frână sunt: DOT 3 fierbe la 205 oC, DOT 4 la 230 oC iar DOT 5 la 260 oC. La primele două temperatura de fierbere coboară odată cu creşterea conţinutului de apă. Spre exemplu un conţinut de 3% apă DOT 3 fierbe la 149 oC. O problemă se iveşte atunci când în lichidele siliconice (unele DOT 5) intră apă. Apa ajunge la nivelele cele mai coborâte adică în etriere. La utilizarea prelungită a frânei această apă începe să fiarbă (100 oC ) şi formează pungi de vapori care, practic, scot frâna din funcţiune (forţa de frânare se utilizează mai mult la comprimarea pungii de vapori decât la realizarea frânării). În general apa duce la corodarea unor piese metalice din instalaţia de frână (cilindri receptori,conducte, şuruburi de aerisire...). Pentru diminuarea coroziunii lichidele sunt aditivate cu diferiţi compuşi chimici. Formarea depunerilor în sistemul de frânare Pe măsură ce durata fe funcţionare a vehiculului creşte apar produse ale uzurii elementelor componente: cauciuc, particule metalice, ... Aceste impurităţi pot să provoace apariţia unor depuneri şi chiar înfundări de orificii. Din acest motiv lichidele de frână trebuie schimbate periodic. La trecerea de la DOT 3 şi DOT 4 la DOT 5 nu se permite spălarea instalaţiei de frână cu alcooli deoarece acesta, chiar în cantitate mică, în contact cu siliconul formează un gel care poate duce la blocarea pistonaşelor. Înlocuirea lichidului de frână Atunci când în urma diagnosticării se ajunge la concluzia că cel puţin unul din parametri de diagnosticare este necorespunzător este necesar să se înlocuiască lichidul de frână. Această operaţie se realizează prin drenarea (scurgerea) lichidului şi a apei care s-a acumulat, umplerea cu lichid nou şi aerisirea instalaţiei. După această operaţie trebuie să se facă testarea pe bancul de frână a vehiculului. 251

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

• •

•

• • • •

• •

Metoda clasică de drenare presupune: deschiderea capacului rezervorului lichidului de frână; scurgerea lichidului pe la şuruburile de aerisire de la cilindrii receptori sau/şi etriere. Umplerea şi aerisirea presupun următoarele operaţii: Se solicită ajutorul unei alte persoane care apasă şi/sau menţine pedala de frână pentru a putea realiza trecerea lichidului de frână din rezervor spre cilindrii receptori şi pentru a împiedica pătrunderea aerului în instalaţie; Închiderea şuruburilor de aerisire ale cilindrilor receptori; Umplerea rezervorului cu lichid nou; Racordarea fiecărui şurub de aerisire, pe rând, la un dispozitiv de preluare a lichidului care se scurge (furtun şi vas colector); Spălarea pompei centrale de frână prin deschiderea şurubului (sau şuruburilor) de aerisire şi scurgerea, prin pompare, a unei cantităţi de 250 g lichid (pentru fiecare şurub de aerisire); închiderea şurubului de aerisire; Deschiderea supapei regulatoare (repartitor de frână) prin utilizarea unui dispozitiv sau prin încărcarea punţii spate; Spălarea cilindrilor receptori şi/sau etrierelor cu 500 g lichid pentru fiecare. Ordinea în care se face spălarea şi aerisirea este următoarea: primul cilindru (etrier) este cel mai depărtat de pompa centrală – de obicei cilindrul receptor al roţii dreapta spate; Următorul este cel care este puţin mai aproape – de obicei cilindrul receptor al roţii stânga spate; şi tot aşa până se ajunge la ultimul, adică, cel mai apropiat de pompa centrală – adică urmează cilindrul receptor al roţii dreapta faţă şi apoi al roţii stânga faţă. Se urmăreşte tot timpul şi se completează la nivel lichidul din rezervor; La aceste operaţii trebuie respectate prevederile privitoare la protecţia muncii. Tehnologia modernă: utilizează aparate speciale care asigură rapid şi complet inlocuirea, spălarea şi aerisirea simultană a intregului sistem de frânare. Echipamentul utilizat este Wynn’S Brake Tech™ (fig.12.22). Aparatul poate fi utilizat pentru sisteme de frânare hidraulice ale autovehiculelor comerciale uşoare convenţionale şi pentru sisteme ABS.

Fig.12.22.

252

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

12.7. Diagnosticarea instalaţiei de frânare cu sisteme de antiblocare (ABS)

12.7.1. Consideraţii generale

Fig. 12.23. În cazul blocării roţilor la frânarea autovehiculului pot să apară o serie de situaţii nefavorabile: pierderea stabilităţii autovehiculului la blocarea roţilor punţii din spate, pierderea controlului direcţiei la blocarea roţilor de direcţie, creşterea spaţiului de frânare deoarece coeficientul de aderenţă după blocare este mai redus decât coeficientul de aderenţă înainte de blocare, aşa cum se prezintă în figura 12.23. Ecuaţia de mişcare a roţii frânate se poate scrie sub forma:

    unde:  

Ir dω r  ; rd  z r dt

(Ir momentul de inerţie al roţii în raport cu axa de rotaţie, rd – raza dinamică a roţii, zr – reacţiunea normală a căii asupra roţii, r – viteza unghiulară a roţii,  coeficient adimensional, proporţional cu deceleraţia unghiulară a roţii numit şi coeficient de deceleraţie)

Mfr (Mfr – momentul de frânare), z r  rd  - coeficient adimensional proporţional cu momentul de frânare aplicat pentru o sarcină constantă pe roată.  - coeficient de aderenţă longitudinală dintre pneu şi calea de rulare.



253

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

În cazul în care roata nu se blochează, coeficientul de frânare  variază până la o valoare maximă inferioară maximului coeficientului de aderentă , frânarea fiind în acest caz stabilă. La frânarea cu blocarea roţii, coeficientul de frânare  depăşeşte coeficinetul de aderenţă ; deceleraţia unghiulară a roţii este din ce în ce mai mare după depăşirea valorii maxime a lui . Fără reducerea rapidă a coeficientului de frânare roata se blochează. În figura 12.24 se prezintă variaţia coeficienţilor de aderenţă , de frânare  şi de deceleraţie  în funcţie de alunecarea relativă arf în cazul frânării fără blocarea roţii, precum şi la o frânare cu blocarea roţii.

Fig. 12.24.

Comportarea roţii blocate cu sistem de antiblocare Variaţia coeficienţilor l,,  şi  în funcţie de alunecarea relativă la frânare, în cazul roţii frânate cu dispozitiv antiblocare se prezintă în figura 12.25.

Fig. 12.25. În cazul roţii frânate fără dispozitiv antiblocare, coeficientul de frânare  variază după curba OXX’. Cu ajutorul dispozitivului antiblocare se detectează punctul X de la care, dacă frânarea se continuă în acelaşi mod, roata se blochează. Din punctul X, prin intermediul unor electrovalve montate în circuitul de frânare, se poate reduce rapid 254

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

presiunea din cilindrii de acţionare până în momentul în care apare o reaccelerare a roţii. În acest caz coeficientul de frânare variază după curba XY, iar coeficientul de deceleraţie  pe porţiunea MY devine pozitiv (  0). Aceasta este faza de descărcare sau destindere. Roata fiind din nou accelerată, reducerea presiunii în continuare este inoportună, fiind menţinută constantă până în punctul Z când s-a ajuns la un domeniu stabil de frânare, (zona stabilă a coeficientului ). Această fază se numeşte faza de izolare. Dacă presiunea de frânare ar fi menţinută la valoarea punctului Z nu s-ar beneficia de maximul de eficacitate al frânării. Prin urmare, în acest punct se reamplifică presiunea de frânare, zonă denumită fază de admisie, în timpul căreia coeficientul de frânare  descrie curba ZNX. În punctul X, dacă natura căii nu s-a modificat şi dacă se menţine a presiune de frânare (apăsare pe pedala de frână) care să dea lui  o valoare superioară coeficientului de aderenţă , apare din pericolul de blocare a roţii şi astfel ciclul se repetă. Sistemele de antiblocare modulează presiunea din sistemul de frânare în aşa fel încât aderenţa utilizată să fie menţinută în zona maximului acesteia. În figura 12.26 se prezintă evoluţia în timp a vitezei periferice a roţii vp, vitezei autovehiculului va, presiunii de frânare p, deceleraţia roţii af, a coeficientului de aderenţă  în situaţia unei frânări bruşte care duce la blocarea roţilor în cazul în care sistemul de frânare este controlat de un dispozitiv antiblocare. Evoluţia parametrilor care ar conduce la blocarea roţilor este reprezentaţă cu linie înteruptă. Dacă în momentul t1 se aplică în sistemul de frânare presiunea crescătoare p, asupra roţilor va acţiona un moment de frânare proporţional cu această presiune. Pe măsura creşterii presiunii p, deceleraţia roţii creşte şi la fel şi aderenţa utilizată. Odată cu creşterea alunecării relative la frânare, viteza periferică a roţii scade. În punctul A aderenţa are valoare maximă. Dacă presiunea de frânare cotinuă să crească, va creşte şi deceleraţia unghiulară a roţii şi alunecarea relativă, iar în punctul F va apărea blocarea roţii.

255

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Fig. 12.26. În scopul evitării blocării roţilor şi astfel a obţinerii eficacităţii maxime la frânare, alunecarea relativă ar trebui menţinută la valoarea arfm corespunzătoare maximului aderenţei – punctul A. Practic, acest lucru este dificil de realizat şi de aceea alunecarea relativă este menţinută în vecinătatea valorii lui arfm. În cazul utilizării dispozitivului antiblocare este necesar să se determine punctele corespunzătoare începutului fiecărei faze ciclului de funcţionare. Deceleraţia roţii este mărimea fizică ce comandă dispozitivul antiblocare. Valorile sale în puctele caracteristice X, Y, Z comandă modificările presiunii de frânare. Procesul de frânare a roţii cu sistem de antiblocare se poate rezuma astfel: până în vecinătatea punctului A este utilizată toată aderenţa disponibilă, iar creşterea 256

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

momentului de frânare este echilibrată de o creştere a momentului de inerţie datorită deceleraţiei unghiulare a roţii. După depăşirea punctului A, deceleraţia roţii creşte rapid datorită dezechilibrului dintre momentul de frânare şi cuplul de aderenţă. Această variaţie a deceleraţiei permite definirea unui prag S1 care va comanda scăderea de presiune în punctul X (unde blocajul roţii este amorsat) la foarte scurt timp după trecerea prin punctul A. În punctul Y roata roata este reaccelerată, blocajul fiind oprit, iar presiunea menţinută constantă. Pentru compensarea întârzierilor pe circuit este necesar a se anticipa fenomenul care se produce în punctul Y. Practic s-a constatat că de poate utiliza cea de-a doua trecere a deceleraţiei de pragul S1 – punctul B pentru a se obţine rezultatul dorit. Valoarea reaccelerării roţii este maximă în punctul C. Pentru simplificare, se defineşte un prag S2 al acceleraţiei care acţionează în punctul Z, creşterea presiunii de frânare fiind efectivă în punctul D. Începând din punctul N roata este decelerată din nou, când primul ciclu de funcţionare al dispozitivului de antiblocare s-a terminat. Eficacitatea frânării este proporţională cu suprafaţa delimitată de curba l la valoarea maximă. Dispozitivul antiblocare, al cărui ciclu de funcţionare a fost descris mai înainte, reduce puţin eficacitatea frânării proporţional cu suprafaţa haşurată şi rotită cu –a, în schimb faşţă de o frânare cu blocarea roţilor, eficacitatea se măreşte proporţional cu suprafaţa notată +b. Condiţii impuse dispozitivelor antiblocare Principalele condiţii impuse dispozitivelor antiblocare sunt: să asigure stabilitatea şi maniabilitata autovehiculului în timpul frânării atât la mersul rectiliniu cât şi la viraj, reglarea frânării să se adapteze rapid la schimbările de aderenţă ale căii de rulare, să nu fie perturbat în funcţionare de interferenţele câmpurilor magnetice exterioare, să nu provoace vibraţii în punţi, suspensie, etc., creşterea momentului destabilizator să fie lentă, astfel încât să poată fi compensată prin manevre de direcţie, fiabilitate ridicată şi mentenanţă (diagnosticare, întreţinere) uşor realizabilă.

12.7.2. Diagnosticarea sistemului de frânare cu ABS la autoturisme

Funcţionarea sistemelor ABS la autoturisme Controlul presiunii lichidului la cilindrii receptori de la roţi se realizează cu ajutorul supapelor electromagnetice sau hidraulice (distribuitoare cu 2 sau 3 căi), comandate de computerul sistemului de frânare, pe baz semnalelor senzorilor montaţi la fiecare roată. Cele trei faze de operare ale sistemuli ABS sunt: frânare normală 257

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

menţinerea presiunii lichidului de frână scăderea presiunii lichidului de frână. Frânare normală

Fig. 12.27. Sistemul funcţionează la fel ca orice sistem clasic de frânare cu acţionare hidraulică, aşa cum se poate vedea în figura 12.27. În această situaţie conducătorul auto are controlul deplin al presiunii aplicate la cilindrii receptori de la roţi; electrovalva A este deschisă iar electrovalva B este închisă.

Fig. 12.28.

258

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Fig. 12.29.

Fig. 12.30. Menţinerea presiunii lichidului la cilindrii receptori se referă la situaţia în care senzorul de la roată a detectat un început de blocare a roţii în timpul frânării. În acest caz unitatea electronică – ECU – comandă electrovalvele A şi B. Electrovalva A închide legătura între pompa centrală de frână şi cilindrul receptor, menţinându-se presiunea la cilindrul receptor la nivelul existent (fiind închisă şi electrovalva B), astfel apăsarea în continuare a pedalei de frână nu va duce la creşterea presiunii lichidului de frână la roţi – figura 12.28. Scăderea presiunii lichidului de frână apare în situaţia în care blocarea roţii (patinarea) se accentuează. În figura 12.29 se observă că în acest caz se comandă deschiderea electrovalvei B, permiţând trecerea lichidului spre rezervorul pompei centrale de frână, ceea ce va produce scăderea presiunii lichidului de frână la roată, evitându-se astfel patinarea în continuare a roţii. Frecvenţa de închidere–deschidere a electrovalvelor este de peste 15 Hz. 259

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Fig. 12.31.

Fig. 12.32.

Fig. 12.33. 260

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Unele sisteme de frânare cu ABS au o singură electrovalvă la puntea spate, fiind echipate cu pompă hidraulică ce vehiculează lichidul de frână spre rezervorul pompei centrale de frână la descreşterea presiunii în etrier. Acumulatorul stochează temporar lichidul de frână întors de la etrier, ceea ce este necesar pentru realizarea unei descreşteri fără şocuri a presiunii în etriere. Acest sistem este promovat de firma americană GMC este prezentat în figura 12.32. Diagrama de variaţia în funcţie de timp a vitezelor automobilului şi roţii, precum şi a presiunii hidraulice la etriere în timpul unui proces de frânare până la oprire, se poate vedea în figura 12.31. Schema generală de montaj a componentelor unui sistem ABS (Delphi VI) este prezentată în figura 12.32.

Diagnosticarea sistemelor de frânare cu ABS.

Fig. 12.34.

Prima formă de diagnosticare constă în verificarea funcţionării lămpilor de avertizare. Lampa roşie de avertizare – semnalizează apariţia unei defecţiuni majore în sistemul de bază, ca de exemplu, scăderea nivelului lichidului de frână, sau presiune scăzută într-un segment al sistemului. Lampa roşie este legată la un rezistor care facilitează estomparea luminii lămpii roşii. În acest fel, la acţionarea frânei de staţionare dacă lumina lămpii devine mai strălucitoare înseamnă că lumina estompată existentă înaintea acţionării frânei de mână, indică o defecţiune ivită în sistemul ABS, în sistemul hidraulic. Lampa portocalie de avertizare – se aprinde de obicei după pornirea motorului. Durata aprinderii lămpii, după cuplarea aprinderii motorului, variază în funcţie de tipul constructiv al ABS-ului, existând precizări în manualul de exploatarea al automobilului.

261

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Probele în condiţii de drum Multe sisteme şi codurile lor de defecţiuni pot fi setate după punerea în mişcare a automobilului. Există tipuri constructive la care apare o vibraţie a pedalei de frână la apăsare sau zgomote ca urmare a punerii în funcţie a pompei sistemului ABS imediat după punerea în mişcare a automobilului. Aceste fenomene nu trebuie să alarmeze pe conducători şi nici să ducă la suspectarea apariţiei unor defecţiuni în transmisie sau la sistemul de rulare.

Fig. 12.35 . După pornirea motorului se observă funcţionarea lămpii roşii care, dacă funcţionează după descrierea de mai înainte, se evită deplasarea până la depistarea şi remedierea defecţiunii ivite. Diagnosticarea defecţiunilor Pentru evidenţierea defecţiunilor se utilizează dispozitive de scanare, ca de exemplu dispozitivul TECH–1 utilizat la toate sistemele Bosch, prezentat în figura 12.34. Dispozitivul TECH– se cuplează la priza de diagnosticare a automobilului, iar prin utilizarea unor cartuşe speciale acesta poate accesa întregul sistem electronic al automobilului în vederea diagnosticării, adică: ABS, controlul electronic al direcţiei, climatizare, etc.. Dispozitivul TECH–1 are o priză principală şi una secundară pentru cuplarea cartuşelor speciale, necesare fiecărui sistem electronic al automobilului. Dispozitivul TECH– are o tastatură şi display pentru afişarea digitală. Citirea codurilor defecţiunilor poate fi efectuată după legarea bornelor A şi H ale prizei de diagnosticare, aşa cum se arată în figura 12.35. Operaţiunile care se pot efectua cu TECH–1: afişarea informaţiilor ABS, afişarea şi ştergerea codurilor defecţiunilor ABS, controlul unor componente ale ABS (bobine, relee, legături), diagnosticarea extensivă a ABS, efectuarea testării ABS în vederea depistării defecţiunilor intermitente. TECH–1 are următoarele moduri de diagnosticare ABS: 262

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Modul FO – lista informaţiilor privind funcţionarea ABS – sunt urmărite în mod continuu vitezele unghiulare ale roţilor şi starea contactului frânei. Modul F1 – istoria codului defecţiunii – este afişat numărul ciclurilor de pornire a motorului petrecute de la declanşarea defecţiunii şi alte informaţii privind funcţionarea ABS. Pot fi memorate datele referitoare la 3 defecţiuni. Modul F2 – codurile defecţiunilor – sunt afişate sau şterse, după dorinţă, codurile defecţiunilor memorate de modulul electronic de control al frânelor de la bordul automobilului. Modul F3 – codurile defecţiunilor – TECH– culege informaţii privind ABS înainte şi după producerea unei defecţiuni sau în orice moment dorit, la declanşarea comenzii de achiziţie de date. Modul F4 – teste ABS – sunt efectuate teste funcţionale ale modulatorului hidraulic pentru a uşura problema izolării defecţiunilor în timpul acţiunii de localizare şi depistare a acestora. Semnificaţiile codurilor defecţiunilor la sistemele BOSCH 2U/2S sunt prezentate în tabelul 24. Tabelul 24 Codul 12 21 FR, 25 LF 31 RR, 35 LR 35 22 RF, 26 LF 32 RR, 36 LR 36 41 RF, 45 LF 55 61 63 71 72 74 75 76

Semnificaţia codului Sistemul de diagnosticare este operaţional Senzorul rotirii roţilor din faţă (drepata, stânga) defect Senzorul rotirii roţilor din spate (dreapta, stânga) defect Senzorul rotirii roţilor din spate Eroare a frecvenţei semnalului de la roţile dinţate ale punţii faţă (dreapta, stânga) Eroare a frecvenţei semnalului de la roţile dinţate ale punţii spate (dreapta, stânga) Eroare a frecvenţei semnalului de la roţile dinţate ale punţii spate Bobina supapei roţii faţă dreapta/stânga defectă Bobina supapei punţii spate defectă Motorul pompei sau releul acestuia defect Releul bobinei supapei defect Modulul electronic de control al frânelor defect Conexiunea de transmitere serială a datelor defectă Tensiune scăzută Senzorul acceleraţiei laterale defect Senzorul acceleraţiei laterale defect

Ştergerea codurilor defecţiunilor După remedierile făcute la sistemul de frânare, este necesar să se şteargă din memoria calculatorului de bord codurile defecţiunilor care au fost semnalate în prealabil. Dacă nu se face această operaţiune, defecţiunea ulterioară va fi semnalată eronat. Pentru ştergerea codurilor de defecţiuni se va proceda în următoarele etape: se extrage şuntul care leagă bornele A şi H ale prizei de diagnosticare, se reintroduce şuntul, legând din nou bornele A şi H pentru cel puţin o secundă şi apoi se extrage şuntul, se mai repetă de încă două ori operaţiunea precedentă astfel încât, în total, să se efectueze trei conectări ale şuntului, de câte o secundă fiecare, fără ca timpul total al celor trei manevre să depăşească 10 secunde. Operaţiile de conectare şi deconectare 263

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

ale şuntului pot fi efectuate urmărind comportarea lămpii de avertizare ABS (când lampa se stinge, se extrage şuntul, după care se reintroduce în bornele A şi H). se aşteaptă 10 secunde, timp în care sistemul verifică efectuarea celor trei şunturi de câte o secundă. Dacă sistemul constată că procedura a fost urmată corect, toate codurile vor fi şterse. Se trece cheia de contact a automobilului prin toate poziţiile şi apoi se verifică ştergerea codurilor prin cuplarea din nou a bornelor A şi H cu ajutorul şuntului. Lampa de avertizare va lumina de patru ori consecutiv codul 12 semnificând de această dată că toate codurile anterioare au fost şterse. Codurile defecţiunilor se pot şterge cu mai multă uşurinţă prin apăsarea tastei „da” la întrebarea „pot să şterg codurile ABS ?” apărută la un moment dat în derularea secvenţelor de diagnosticare în cadrul modului F2 de lucru. La alte sisteme de diagnosticare cu dispozitive de scanare corespunzătoare, ştergerea codurilor defecţiunilor se produce la oprirea motorului şi decuplarea aprinderii, sau la circulaţia cu viteza de 32 km/h (tipul TEVeS MARK IV), sau la deconectarea bateriei de acumulatoare.

12.7.3. Diagnosticarea sistemelor de frânare cu ABS la autocamioane şi autobuze

Sisteme de antiblocare pentru autovehicule cu frâne pneumatice Autovehiculele grele, autocamioane, autotrenuri, autobuze, utilizează sisteme de frânare cu acţionare pneumatică, ceea ce a necesitat dispozitive ABS adaptate acestor construcţii. Spre deosebire de autoturisme, la autovehiculele grele nu se utilizează reglarea comună a roţilor punţii din spate, deoarece există variaţii mari ale sarcinilor dinamice şi statice pe roţi, mai ales la deplasarea în curbe. Sistemul SLR – (reglare selectivă) – frânele celor două roţi ale unei punţi sunt reglate printr-un singur circuit de reglare (o singură electrovalvă pe punte), dar în funcţie de parametrii de mişcare achiziţionaţi de la ambele roţi. În cazul unui salt al coeficientului de aderenţă  - split, se ia pentru reglare, coeficientul de aderenţă cel mai mic pentru comanda circuitului de reglare comun celor două roţi (roata care are prima tendinţă de blocare dă comanda şi pentru presiunea la cealaltă roată a punţii). Sistemul SLR are o construcţie mai ieftină însă cu un spaţiu de frânare sporit cu 18% faţă de reglarea roţilor cu circuite individuale (IR). Soluţia SLR se aplică la remorci.

Fig. 12.36. 264

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Sistemul IR – (reglare individuală) – asigură reglarea rulării fiecărei roţi în parte în funcţie de parametrii proprii de mişcare. Rezultă un spaţiu minim de frânare, dar există posibilitatea apariţiei unor momente de reacţie la volan (în cazul frânării pe  split longitudinal). Pentru a evita surprinderea conducătorului auto de către momentele perturbatoare, la punţile directoare se utilizează sistemul MIR. Sistemul MIR – (reglare individuală modificată) – care se deosebeşte de sistemul IR prin faptul că diferenţa de presiune din conductele de frânare dreapta – stânga este modificată, adică presiunile de lucru între roţile aceleiaşi punţi să nu depăşească un anumit prag pentru a nu crea momente de giraţie.

Fig. 12.37. O caracteristică esenţială a unei instalaţii ABS este comportarea autovehiculului în privinţa stabilităţii, a maniabilităţii şi spaţiului de frânare, la apariţia diferenţelor de aderenţă stânga–dreapta, la frânarea în curbe şi în linie dreaptă. Sistemele SLR şi IR singulare nu satisfac cerinţele superioare pe care le pretinde sistemul WABCO pentru un ABS de autocamion. La „ - split” (salt de aderenţă) o punte de direcţie reglată după SLR şi punte spate după IR, provoacă un spaţiu de frânare lung, iar la frânarea în curbă produce fenomenul de supravirare, datorită diferenţelor forţelor de frânare, la un moment de giraţie greu de stăpânit – figura 12.36. Acest fenomen se manifestă mai pregnant la autovehiculele cu ampatament mic (autotractoare pentru semiremorci). Un compromis optim între SLR şi IR a fost realizat de WABCO pentru puntea faţă, prin reglarea modificată MIR care se bazează pe IR şi mai ales la început de frânare utilizează avantajele SLR-ului. Dacă intervine operaţia de reglare la o roată faţă, pe aderenţă scăzută, atunci celălalt capăt al punţii fată este reglat astfel încât diferenţa de presiune să se facă treptat cu salturi mici până la o valoare maximală. În figura 12.37 se prezintă variaţiile de presiune şi ale unghiului de rotire a volanului la diferite sisteme de reglare. 265

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

În Europa sistemele electronice de antiblocare sunt realizate de firme ca Wabco, Bosch, Knorr – Westinghouse, etc. Spre exemplificare se tratează în continuare sistemul Wabco. Sistemul Wabco MIR/IR adică puntea din faţă MIR şi puntea din spate IR are avantajul amortizării momentului de giraţie în cazul apariţiei şi forţelor de frânare diferite la roţile aceleiaşi punţi, respectiv reducerea unghiului de virare la volan (necesar redresării) astfel încât şi un conducător auto mai puţin experimentat să poată stăpîni situaţiile critice. Sistemul Wabco (MIR/IR) asigură chiar şi pe „ - split”: stabilitate satisfăcătoate; menţinerea direcţiei cu corecturi minime; dominarea situaţiilor critice; spaţii de frânare scurte. Acelaşi criteriu MIR/IR (componente identice) îşi găseşte aplicaţia şi la remorci, unde punţile directoare sunt reglate prin MIR. Semiremorcile cu 1, 2 sau 3 axe se reglează după sistemul IR la toate punţile semiremorcii. Sistemul Wabco la autovehiculele individuale sau la semiremorci Pentru a obţine eficacitatea maximă a frânării unui autotren este necesar ca atât autovehiculul tractor cât şi semiremorca să fie dotate cu ABS. Siguranţa frânării rezultă şi în situaţia în care numai autotractorul este dotat cu ABS. La frânări în situaţii critice şoferul va acorda atenţie numai elementului fără ABS. În cazul în care unul din elemente este fără ABS (semiremorca sau remorca de exemplu) sau conexiunea este defectă, apare semnalizare la bord. Datorită conexiunii circuitului în diagonală (diagonala defectă deconectată şi semnalizată) este posibilă menţinerea stabilităţii în timpul frânării la cel puţin o roată a punţii. Sistemul ABS nu exclude necesitatea regulatorului de sarcină. Corelarea regulatorului de sarcină cu ABS-ul favorizează calitatea frânării în funcţie de sarcina utilă şi reduce necesitatea intevenţiilor frecvente ale sistemului ABS:

Fig. 12.38.

266

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Funcţionarea şi componentele sistemului Wabco Circuitul de reglare a roţii în sistemul ABS–Wabco se prezintă în figura 12.38 şi este compus din: senzor inductiv care măsoară turaţia roţii roată polară (polrad) – care prin interstiţiile sale permite crearea impulsurilor electrice la senzorul 1

Fig. 12.39. caseta elctronică – cuprinde circuitul de intrare unde se convertesc semnalele senzorului într-un semnal adaptabil pentru microcomputer – care la rândul lui calculează deceleraţia optimă în funcţie de semnalul dat de senzor pentru comanda interfeţei de ieşire, o interfaţă care cuprinde un amplificator, un circuit de recunoaştere a întreruperilor în cablu, contacte defecte. Modulator de presiune la cilindrul de frână al roţii. Senzorul inductiv 1 şi montajul în raport cu roata polară – polrad – sunt prezentate în figura 12.39. Schema de ansamblu a sistemului ABS tip Wabco este prezentată în figura 6.38. Aerul comprimat din rezervorul I şi II trece prin robinetul central cu două circuite 1 spre modulatoarele frânelor faţă, respectiv spate 2 (circuite separate) şi apoi spre cilindrii de frână 3 (frâne faţă) şi 4 (frâne spate). În circuitul frânelor spate este intercalat şi regulatorul de presiune în funcţie de sarcină statică 5. Modulatoarele 2 primesc comenzile de la caseta electronică 6 (microcomputer). Mărimile de intrare în microcomputer sunt vitezele unghiulare ale roţilor faţă A, B şi respectiv spate C, D obţinute cu senzorii inductivi 7. Un modul al microcomputerului efectuează autodiagnoza şi semnalizează apariţia defecţiunilor din sistemul ABS prin intermediul lămpilor de semnalizare ale autotractorului 9, remorcii 10 şi infomodul 8. Autotractorul este dotat cu o priză de alimentare cu curent electric 12 V şi o priză pentru sistemul ABS al remorcii. Sistemul ABS pentru remorcă este prezentat în figura 12.41. Elementele componente au aceeaşi semnificaţie ca în figura 12.40. Ca o particularitate, în sistem este introdusă supapa de inversare 14 în funcţie de sarcină.

267

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Fig. 12.40.

Fig. 12.41. Eelctrovalva Wabco – 472195 Elementul principal al sistemului ABS îl constituie electrovalva tip 472195 care îndeplineşte rolul de interfaţă EP (electro-pneumatic). În figura 12.42 se prezintă schema funcţională a electrovalvei. Fazele principale de lucru ale electrovalvei sunt: creşterea de presiune – când aerul este admis prin electrovalvă de la robinetul central spre cilindrii de frână la roţi, la presiunea de lucru maximă din sistemul pneumatic, scăderea de presiune - comanda scăderii controlate a presiunii în cilindrii de frână şi menţinerea constantă a presiunii în funcţie de parametrii de mişcare a roţilor (deceleraţie, viteză unghiulară, deplasări unghiulare, etc.). 268

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Fig. 12.42. creşterea de presiune – cele două supape electromagnetice I şi II nu sunt excitate. Intrarea de la supapa (i) şi (h) este inchisă. Camerele de prereglare (a) a membranei (b) sunt fără presiune. Aerul comprimat de la racordul 1 ajunge din spaţiul A prin intrarea (c) în spaţiul B şi de acolo prin racordul 2 la cilindrul de frână. Totodată presiunea pătrunde prin alezajul (d) în camera de prereglare (g) pe membrana (f) şi ca urmare ieşirea (e) rămâne inchisă. comanda pentru scăderea de presiune în cilindrul de frânare – electromagnetul I este excitat, supapa (i) spre spaţiul A este deschisă, iar aerisirea 3 închisă. Ca urmare, presiunea din spaţiul A ajunge în camera de prereglare (a), iar membrana (b) închide intrarea (c) spre spaţiul B. De asemenea este excitat şi electromagnetul II şi deschide ieşirea controlată de supapa (h) astfel încât aerul comprimat din camera de prereglare (g) se evacuează prin aerisirea 3. Concomitent, membrana (f) deschide ieşirea (e) şi eliberează întreaga secţiune de aerisire, iar aerul comprimat din camera B ajunge în atmosferă prin 3, trecând mai înainte prin amortizorul de zgomot (spaţiul de deasupra membranei 3).

Fig. 12.43.

269

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

menţinerea presiunii la o anumită valoare – este excitat electromagnetul I, se deschide intrarea supapei (i) şi aerul comprimat ajunge din A în camera de prereglare (a) şi prin intrarea deschisă a supapei (h) a electromagnetului II neexcitat în camera de prereglare (g). Ca urmare, membranele (b) şi (f) închid ieşirile (c) şi (e). O creştere sau o descreştere a presiunii în spaţiul B şi deci în cilindrul de frână nu este posibilă. Pentru o mai bună înţelegere a funcţionării electrovalvei 472195 se prezintă şi schema de principiu a acesteia (adică schema „desfăşurată”) în figura 12.43. Electrovalva Wabco are două valve pneumatice A şi B şi două electrovalve de comandă I şi II. Creşterea presiunii la cilindrii de frânare – aerul comprimat trece de la robinetul central de comandă prin conducta (1), ridică membrana (4) şi trece prin conducta (2) spre cilindrii de frână. În această fază, electromagneţii I şi II nu sunt excitaţi. Spaţiul (k) de deasupra membranei (4) este aerisit prin supapa (6), iar membrana (5) este supusă la presiune prin supapa (9). La încetarea frânării, camerele (h) şi (e) sunt aerisite, iar aerul din frână ridică membrana (5) trecând în atmosferă (conexiunea 2 – b). Dacă roata autorvehiculului are tendinţa spre blocare, electromagnetul I primeşte un impuls de curent şi astfel se deschide supapa (7) şi se închide (6), iar în camera (k) acţionează aceeaşi presiune ca în circuitul (2). Presiunea din frână rămîne constantă. Scăderea controlată a presiunii din camera de frânare (2) se realizează prin activarea electromagneţilor I şi II. În acest fel se închide supapa (9) şi se deschide (8) ceea ce va duce la aerisirea camerei (e) şi ridicarea membranei (5) sub presiunea din camera (2) şi conducta (b). Membrana (4) rămîne apăsată pe sedui de aerul comprimat care trece prin supapa (7) în camera (k).

Diagnosticarea sistemelor de frânare ABS de tip Wabco

Pentru diagnosticarea sistemului de frânare de tip Wabco se utilizează aparatul de testare „Diagnostic controller” 446300. Aparatul este prezentat în figura 12.44.

Fig. 12.44. 270

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Intrarea în tester se face printr-o interfaţă de diagnosticare, conform ISO 9141. Componente: priza de diagnoză – pentru legătura între tester şi priza de diagnosticare ISO9141 (sau de pe adaptorul de legătură, când automobilul nu este dotat cu această priză) fanta pentru introducerea cartelei program – cartela program stabileşte ce sistem electronic va fi testat (ABS, ECAS, ATC, etc.) taste de lucru – cu ajutorul acestor trei taste, personalul specializat în diagnosticare derulează programul de testare în ordinea dorită, putând să reia anumiţi paşi, sau chiar să ignore unii dintre ei. În programul de testare se indică utilizatorului printr-o săgeată, care tastă trebuie să fie apăsată pentru a se executa următoarele comenzi: alegerea paşilor de testare din cadrul meniului principal; alegerea unor secvenţe de testare; cererea de explicaţii; ieşire din program. fişe pentru multimetru – în aceste fişe se introduc contrafişele din capetele celor două cabluri de legătură la multimetru fişa pentru legătura la tastatura externă

Fig. 12.45

271

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

După conectarea aparatului la computerul sistemului de frânare al autovehiculului, se introduce cartela – program şi se derulează paşii de diagnosticare (specificaţi în instrucţiuni). Recent s-a adoptat un sistem de diagnoză cu Wabco Compact tester 446.300.410.0 (figura 12.45). Aparatul permite afişarea şi ştergerea defecţiunilor memorate în calculatorul de bord al autovehiculului şi poate efectua o verificare a sistemului ABS. Etapele de diagnosticare Fişa cablului de conectare se introduce în priza de diagnosticare de la vehicul se conectează aprinderea autovehiculului, odată cu care apare pe afişajul testerului „888”. După 1 secundă, testerul încearcă să realizeze legătura de diagnosticare cu ECU de la bordul autovehiculului. În acelaşi timp afişajul începe să semnalizeze. Dacă legătura s-a realizat cu succes, atunci sisemul recunoscut va indica „ABS”, „ASR” cu variantele constructive de ABS, ASR pe care le are montate autovehiculul respectiv. Dacă testerul nu recunoaşte aparatul de comandă (ECU), atunci pe ecran apare „ECU”. căutarea defectelor – se acţionează tasta ERROR. În urma acţionării acestei taste se face citirea memoriei defectelor actuale (RAM) cât şi a memoriei de defecte „istorice” (EPROM). Pe partea frontală a Compact testerului defectele vor fi decodificate cu ajutorul pictogramelor. Grupele de defecte care sunt comune sunt caracterizate printr-o linie orizontală (senzor, modulator sau ECU). Pe afişajul testerului defecţiunile apar codificat, ca de exemplu: Tabelul 25 Afişaj 411 862 H59

Explicaţie Senzor de viteză roata D, întrefierul prea mare, a apărut o dată Modulator roata B, scurt circuit spre U baterie, a apărut de două ori Retarder, ruperea cablului, a apărut de 9 ori

Prin apăsarea în continuare a tastei „ERROR” se vor afişa şi defectele următoare. Oricare altă tastă întrerupe căutarea. În primul rând se afişează defectele actuale „RAM”. Dacă toate defectele actuale au fost epuizate apare „Old”. În continuare se afişează defectele neactuale existente (EEPROM). După afişarea ultimei defecţiuni, va apare pe afişaj „ABS”. Pe partea din spate a testerului se află o folie pe care sunt menţionate pictogramele explicativ. ştergerea defectelor – se acţionează tasta CLEAR (se ţine apăsată mai mult de 0,5 secunde) şi se şterge întreaga memorie de defecte ale ECU (RAM + EPROM) cu condiţia să nu mai existe nici un defect actual. afişarea sistemului – se acţionează tasta SYSTEM, iar pe afişaj apare din nou sistemul recunoscut de către ECU. La varianta „ABS–c” există doar posibilitatea de a constata dacă este vorba despre un sistem cu 4 sau 6 canale: apare pe afişaj de exemplu: „6- -” ceea ce înseamnă ABS cu 6 canale. 272

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

testul de funcţionare – apelarea acestui capitol din meniu este utilă atunci când nu există un defect actual. Testul de funcţionare va fi activat astfel: se apasă tasta „SYSTEM” – se afişează sistemul (de exemplu 4 – 2) se acţionează tasta „CLEAR” (mai mult de două secunde), după care va apare pe afişaj: „SYS”. Se realizează astfel controlul Retarder-ului prin apăsări succesive de 0,5 secunde a tastei „CLEAR” conform instrucţiunilor de verificare a retarderului respectiv, care conţine toate informaţiile necesare.

Fig. 12.46.

controlul de inversare – fără presiune de frânare în sistem. La acest test se va roti manual câte o singură roată. Pe afişaj va apare „viteza” actuală a roţii (care a fost rotită manual) în km/h. Simbolizarea roţilor se dă în schema din figura 12.46. Viteza se afişează de exemplu pentru roata A = 5,6 km/h – afişaj: A05. Dacă aparatul recunoaşte o viteză la mai mult de o roată atunci se afişează „- - -” şi astfel testul de funcţionare nu poate porni deoarece Compact tester–ul nu ştie pe care modulator de presiune (care este aferent fiecărei roţi) să-l pornească. Trebuie să se măsoare o viteză mai mare de 4 km/h pentru ca pornirea modulatoului să poată avea loc. După oprirea roţii care a fost mai înainte rotită, va porni modulatorul respectiv, corespunzător următoarelor programe de impulsuri: programul de impulsuri 1: ciclul de punere în funcţiune al roţilor dreapta: B, D şi E fără presiune de frânare program de impulsuri 2: ciclul de punere în funcţiune a roţilor din stânga A, C şi F fără presiune de frânare.

Fig. 12.47. 273

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

grafica funcţională a programului 1 şi 2 de impulsuri, pentru o stare tehnică corespunzătoare a modulatoarelor de presiune se prezintă în figura 12.47. Coordonarea senzor – modulator se verifică prin determinarea modulatorului corespunzător, timpul acţionării modulatorului, prin ascultare sau prin prindere cu mâna (se simt vibraţii). Testul de funcţionare poate fi întrerupt prin acţionarea oricărei alte taste. Testul se repetă pentru toate roţile. Dacă se constată că toate modulatoarele funcţionează, se consideră că ABS este în bună stare. Acelaşi tip de control de inversoare se poate realiza cu presiune de frânare în sistem, ţinând cont de schema existentă pe autovehicul, în sensul legăturilor între senzori şi modulatoare.

12.8. Rezumat În general dispozitivele de frânare şi de încetinire trebuie să îndeplinească anumite condiţii, în scopul asigurării unei capacităţi înalte de frânare, pentru a se putea pune în valoare performanţele de dinamicitate ale automobilelor, în condiţii de siguranţă. Aceste condiţii sunt: realizarea deceleraţiilor impuse tipului respectiv de automobil; asigurarea stabilităţii automobilului în timpul procesului de frânare; frânarea să fie progresivă, fără şocuri; distribuirea optimă a forţelor de frânare pe roţi şi pe punţi, în funcţie de situaţia căii de rulare; să prezinte siguranţă în funcţionare indiferent de condiţiile de drum; să permită imobilizarea autovehiculului în pantă; la sistemele de frânare pneumatice, dispozitivul de stocare a aerului să asigure opt frânări complete, fără alimentarea rezervorului. Normativele internaţionale şi naţionale privind eficacitatea sistemelor de frânare sunt adaptate, în timp, modificărilor şi perfecţionărilor care apar în construcţia sistemelor de frânare, de navigaţie şi trafic. În prezent, pe plan european, normativele privind testarea şi parametrii de control ai sistemului de frânare sunt următoarele: Regulamentul 13 şi 78 al CEE al ONU, Directiva consiliului Comunităţii Europene nr. 71/320/EEC. În România, corespunzător regulamentuui 13 al CEE al ONUeste STAS 1196084. Normativul european conform Regulamentului 13 şi Directivei 71/320 al EEC este prezentat în tabelul 22. Schimbarea stării tehnice a instalaţiei de frânare în procesul de exploatare fiind mai complexă, rezultă că se pot lua în considerare următorii parametri de stare: starea garniturilor de frecare a discurilor şi tamburilor de frână; jocul dintre tamburi şi saboţi; starea pompei centrale de frână şi a cilindrilor receptori; etanşeitatea sistemului (îmbinările conductelor, a cilindrilor receptori, etc.) calitatea lichidului de frână şi a aerului livrat de compresor; starea compresorului şi a recipienţilor de stocare a aerului. 274

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Parametrii de diagnosticare complexă (globală) a eficacităţii sistemului de frânare sunt: deceleraţia, spaţiul de frânare, forţele de frânare la roţi şi eficacitatea sistemului de frânare, efortul la pedala de frână. Diagnosticarea pe elemente (de profunzime) se referă la: cursa liberă a pedalei de frână, temperatura frânelor, timpii aferenţi procesului de frânare, Deceleraţia se măsoară prin probe de drum, utilizând decelerometre sau decelerografe, prin frânare până la oprire, de la vitezele prevăzute în normative, corespunzătoare fiecărui tip de automobil. Decelerometrele utilizate sunt hidraulice, mecanice cu mase inerţiale sau electronice. Cea mai precisă determinare experimentală a spaţiului de frânare se realizează prin marcarea cu vopsea pe calea de rulare, determinându-se astfel locul începutului acţionării pedalei de frână şi locul opririi automobilului. Pentru această marcare se ataşează un recipient cu vopsea, prin pârghii, la pedala de frână. Pentru diagnosticare se vor respecta condiţiile de drum şi viteză prescrise în normative pentru tipul respectiv de autovehicul. Pentru diagnosticarea curentă, de determinare a forţelor de frânare la roţi se utilizează standuri specializate. Standurile sunt diferenţiate de două moduri de realizare a efortului de solicitare a frânelor: standuri de forţă standuri de inerţie. Standurile de forţă utilizează motoare electrice pentru acţionarea rulourilor şi implicit a roţilor, la încercarea de frânare. La standurile inerţiale solicitarea frânelor (antrenarea rulourilor şi roţilor) se realizează de către mase inerţiale aduse în prealabil la o anumită viteză de rotaţie. În scopul evitării erorilor de diagnosticare, în prealabil se impune îndeplinirea următoarelor operaţii: controlul pneurilor (să nu fie umede, murdare, etc.), controlul şi refacerea, dacă este cazul, a presiunii din pneuri, se verifică cursa liberă a pedalei de frână, conform prescripţiilor firmei constructoare, se controlează (şi dacă este cazul, se remediază) etanşeitatea sistemului de frânare , prin apăsări puternice, repetate a pedalei de frână, se poziţionează automobiul cu puntea faţă pe rulouri, cât mai simetric, perpendicular pe axele rolelor, schimbătorul de viteze se poziţionează la punctul neutru, se montează senzorul pe pedala de frână, se pun în mişcare rulourile standului, apăsând în mod repetat pedala de frână pentru a verifica stabilitatea automobilului pe stand, în cazul în care sistemul de frânare are servoamplificator de presiune, se menţine motorul în funcţiune pe toată durata probelor. 275

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

Eficacitatea sistemului de frânare – se de termină cu relaţia: ΣF  100% G unde:  F – suma forţelor de frânare a tuturor roţilor, G – greutatea proprie a automobilului (sau greutatea în timpul testărilor). În stare tehnică foarte bună a sistemului de frânare E  80%. Valoarea minimă este acceptată la 58% pentru autovehiculele destinate transportului de persoane şi 50% pentru celelalte automobile. Schimbarea stării tehnice a lichidului de frână se datorează caracteristicilor acestuia, factorilor de mediu şi de exploatare. Parametrii de stare sunt:  Capacitatea anticorozivă;  Cantitatea de apă absorbită de lichid. E

Pentru diagnosticarea capacităţii anticorozive a lichidului de frână se utilizează hârtia de testare (benzi de hârtie de filtru care işi modifică culoarea proporţional cu cantitatea de ioni produşi de descompunerea inhibitorilor de coroziune). Există o scară de la 0 la 100 de nuanţe (scara FASCAR) care indică gradul de impurificare a lichidului de frână în funcţie de vechimea acestuia în luni. Determinarea cantităţii de apă absorbită de lichidul de frână se utilizează un tester lichid de frână. Acest dispozitiv are, lateral, trei LED-uri de culori diferite: verde, galben şi roşu. În cazul blocării roţilor la frânarea autovehiculului pot să apară o serie de situaţii nefavorabile: pierderea stabilităţii autovehiculului la blocarea roţilor punţii din spate, pierderea controlului direcţiei la blocarea roţilor de direcţie, creşterea spaţiului de frânare deoarece coeficientul de aderenţă după blocare este mai redus decât coeficientul de aderenţă înainte de blocare, aşa cum se prezintă în figura 6.20. Sistemele de antiblocare modulează presiunea din sistemul de frânare în aşa fel încât aderenţa utilizată să fie menţinută în zona maximului acesteia. Elementul principal al sistemului ABS îl constituie electrovalva tip 472195 care îndeplineşte rolul de interfaţă EP (electro-pneumatic). Pentru diagnosticarea sistemului de frânare de tip Wabco se utilizează aparatul de testare „Diagnostic controller” 446300.

12.9. Evaluare

1. Evidenţiaţi rolului şi importanţa sistemului de frânare. 2. Precizaţi care sunt normativele internaţionale privitoare la testarea şi parametrii de control ai sistemului de frânare. 3. Enumeraţi parametrii de stare. 4. Precizaţi parametriir de diagnosticare. 5. Descrieţi aparatura şi a metodele de măsurare a deceleraţiei. 276

TEHNICI ŞI ECHIPAMENTE DE DIAGNOSTICARE ALE AUTOVEHICULELOR

6. Cum se măsoară forţele de frânare? 7. Care este formula utilizată la determinarea eficacităţii frânelor? 8. Care sunt parametrii de stare ai lichidului de frână şi cum se determină? 9. Cum se realizează diagnoasticarea sistemelor ABS? 10. Descrieţi construcţia. sistemelor Wabco. 11. Descrieţi funcţionarea sistemelor Wabco. 12. Cum se realizează diagnosticarea sistemelor Wabco?

277

13. Diagnosticarea suspensiei Cuprins 13.1. Introducere 13.2. Competenţe 13.3. Schimbarea stării tehnice 13.4. Diagnosticerea arcurilor 13.5. Diagnosticarea amortizoarelor 13.6. Diagnosticarea suspensiei fără demontare de pe automobil 13.7. Rezumat 13.8. Evaluare

13.1. Introducere Unitatea de învăţare este dezvoltată puţin diferit de cele de până acum. Deşi începe cu schimbarea stării tehnice continuă cu diagnosticarea pe elemente şi numai apoi cu diagnosticarea globală. Importanţa suspensiei este ridicată deoarece în afară de confortul pasagerilor trebuie să asigure şi menţinerea roţilor cât mai mult timp în contact cu drumul (calea de rulare).

13.2. Competenţe După parcurgerea unităţii de învăţare studenţii vor putea dezvolta teme lrferitoare la:

-

Precizarea componenţei sistemului de rulare. Stabilirea parametrilor de diagnosticare. Diagnosticarea arcurilor. Diagnosticarea amortizoarelor.

Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 2 ore.

13.3. Schimbarea stării tehnice Starea tehnică a suspensiei este strâns legată de confortul oferit pasagerilor şi conducătorului auto, de durabilitatea funcţionării automobilului şi siguranţa circulaţiei. Organismul uman suportă relativ uşor frecvenţe până la valori maxime de 80 Hz. Oscilaţiile cu frecvenţe joase provoacă tulburări numite şi „răul de maşină” asemănătoare cu „răul de mare”. Suspensiile defecte în prezenţa unor creşteri a solicitărilor dinamice, accelerează uzura roţilor, rulmenţilor, a direcţiei şi caroseriei. Se manifestă totodată (în cazul 278

suspensiilor defecte) înrăutăţirea stabilităţii la rulare. Statisticile arată că din totalul reparaţiilor curente 10% revin suspensiei. Spre deosebire de celelalte ansambluri ale automobilului, simptomatologia şi defecţiunile caractaeristice ale suspensiei nu permite un sistem de diagnosticare divizat în procedee generale şi de testare pe elemente. Parametrii care ar caracteriza starea generală a suspensiei (zgomote, şocuri, oscilaţii ale roţilor etc.) au legături multiple şi cu alte părţi ale autovehiculului nefiind caracteristică numai suspensiei. Parametrii de diagnosticare a suspensiei sunt: – arc - lungime (arcuri spirale) - distanţa între spire - lungimea şi profunzimea fisurilor - ruperi - elasticitate – amortizoare

- amplitudinea oscilaţiei - frecvenţa oscilaţiei - viteza - defazajul - etanşeitatea

– articulaţii

- joc radial - starea elementului elastic

– limitatoare

- grosimea - starea cauciucului

– suporturi de arc

- deformaţii - fisuri

– braţe

- deformaţii - fisuri - distanţa între axe

– bara stabilizatoare

- unghi de răsucire în stare liberă - deformaţii - fisuri

Din cele de mai sus, se observă că parametrii de diagnosticare a componentelor suspensiei se pot împărţi în patru grupe: a) geometrici şi de stare; b) de etanşare; c) de elasticitate; d) de oscilaţie. Parametrii din grupele (a) şi (b) se pot determina pe cale vizuală şi nu necesită o investigaţie deosebită din punct de vedere teoretic. Astfel, în cele ce urmează, se vor 279

trata parametrii de diagnosticare legaţi de elasticitate care determină de fapt starea arcurilor şi cei de oscilaţie care se referă în special la amortizoare.

13.4. Diagnosticarea arcurilor Dacă defecţiunile exterioare se pot remarca prin examinare vizuală, diagnosticarea urmăreşte în special determinarea elasticităţii, care constă în modificarea dimensională în funcţie de sarcină. Dacă linia caracteristică se găseşte sub linia etalon, arcul trebuie înlocuit sau recondiţionat (fig.13.1). Deoarece este dificilă determinarea întregii variaţii l= f(p), pe roata respectivă se aplică o sarcină de diagnosticare (Pd) şi se măsoară lungimea arcului. Dacă aceasta se găseşte peste linia llim – înseamnă că arcul este slăbit.

Fig.13.1. Caracteristica arcului În conformitate cu STAS-6926 verificarea calităţii suspensiei se face prin determinarea caracteristicii generale a acesteia şi compararea deformaţiei arcului cu datele limită în două situaţii: (la comprimare şi destindere) cu încărcătura nominală; fără încărcătură; În cazul arcurilor cu foi, proprietăţile de amortizare pot fi apreciate prin diferenţa dintre forţa de încărcare şi cea de revenire. În marea majoritate a cazurilor, forţa de frecare reprezintă până la 20% din încărcarea statică. O altă posibilitate de diagnosticare a acestor tipuri de arcuri ţine seama de faptul că acestea participă într-o măsură importantă la amortizare (în proporţie de 15 – 50%) din efortul total (arc + amortizor + pneu). Luând în considerare modelul dinamic al ansamblului roatăsuspensie-caroserie şi considerând că roata primeşte o excitaţie sinusoidală (Hsinωt) fenomenul de oscilaţie care ia naştere poate fi reprezentat de ecuaţia: k mx  (k m  k a )x  P  m Hsinωs m În care: m -masa nesuspendată x = xm- xc -deplasarea relativă exprimată prin diferenţa între deplasarea centrului roţii (xm) şi caroseriei (xc) km şi ka -coeficientii de elasticitate ai pneului şi arcului 280

P -forţa de frecare în arc H -înălţimea maximă a denivelării perturbatoare t -timpul ω -pulsaţia forţei perturbatoare Rezolvarea ecuaţiei conduce la determinarea deplasării relative (x) k 8P 2 (H m ) 2  ( ) m πm x (k m  k a ) 2  ω2 m2 Când deplasarea relativă devine zero, atunci: Xc = Xm adică arcul se rigidizează astfel încât caroseria se va deplasa pe verticală în acelaşi timp cu roata; în acest caz arcul este „blocat”. Aceasta intervine când, având în vedere relaţia precedentă:  k  8 P H0   m    m  π m Sau atunci când denivelarea H = H0 are valoarea: 8P P H0   2,75 πk m km Cu alte cuvinte, dacă roata se aduce pe rulourile unui stand care poate pune în evidenţă proeminenţe pe rulouri de înălţime (H0) şi se supune încercării la un regim oarecare, deformarea arcului arată că forţa de amortizare efectivă dintre foi este mai mică decât cea normală (nominală); dacă arcul se blochează (nu se deformează), acesta este indiciul unei frecări între foi nepermis de mare datorat unor ruperi, fisurări sau pătrunderii de corpuri abrazive. Pe de altă parte prin aceasta este posibil să se determine înălţimea H0 pentru care arcul cu foi se blochează.

13.5. Diagnosticarea amortizoarelor 13.5.1.Diagnosticarea prin demontarea de pe automobil Diagnosticarea specifică cu grad ridicat de precizie, se efectuează prin demontarea de pe automobil şi încercare pe stand, deşi nu este o metodă rapidă. Caracteristica amortizorului, ridicată pe stand, reprezintă variaţia eforturilor necesare comprimării respectiv destinderii, în raport cu deplasarea tijei.

281

Fig. 13.2. Schema standului pentru încercarea amortizoarelor cu demontare de pe automobil Încercarea se bazează pe faptul că elementelor corespunzătoare ale amortizorului li se imprimă o mişcare vibratorie printr-un mecanism bielă-manivelă, forţele de rezistenţă din amortizor sunt preluate printr-un element elastic – bară de torsiune – care este folosit ca element de măsurare. Mişcarea se transmite de la electromotorul 1, prin cutia de viteze 2, la volantul cu excentric 3. Prin intermediul unei biele, mişcarea de rotaţie a volantului este transformată într-o mişcare vibratorie de translaţie a culisei 4. De culisă se prinde capătul inferior al amortizorului 5. Capătul superior al acestuia este fixat de pârghia 6 a elementului elastic şi a barei de torsiune 7. La o rotaţie completă a volantului, amortizorul este comprimat şi destins. Forţele care apar acţionează asupra pârghiei 6, torsionând bara 7. Acul indicatorului 9 se deplasează înainte şi înapoi, iar tamburul 8, rotindu-se la stânga şi la dreapta, linia descrisă de amortizor va fi o linie închisă (fig. 13.2.). Fără amortizor, acul indicatorului trasează pe diagramă o linie orizontală – linia zero. Abaterea curbei în sus de la linia zero determină, la scară, forţa de rezistenţă la destindere, iar abaterea în jos, forţa de rezistenţă la comprimare. Cunoscând curba de etalonare a elementului elastic se pot determina cu uşurinţă forţele din tija amortizorului în orice punct al traiectoriei curbei, deoarece se consideră că unghiul de răsucire al barei de torsiune este direct proporţional cu forţa din tijă. Orice abatere a curbei de la forma din figura 13.2. este echivalentă cu un anumit defect al amortizorului, cum ar fi: Un prim criteriu de apreciere îl constituie plasarea eforturilor maxime de comprimare Pc şi revenire Pd în domeniul valorilor admisibile. În caz contrar există o defecţiune. După forma caracteristicii se pot individualiza defecţiunile.

282

Fig. 13.3.

În figura 13.3 fiecare diagramă reprezintă: a – nerealizarea eforturilor nominale; cauze:  insuficienţa sau lipsa lichidului de amortizor, fie datorită umplerii neglijente, fie pierderii etanşeităţii;  defectarea supapelor din piston şi din corp, montarea lor defectuoasă sau pătrunderea de impurităţi între aceste supape şi sediile lor;  deteriorarea sau uzura bucşei de etanşare a tijei;  deteriorarea inclului de etanşare a corpului.

Fig. 13.3. (continuare)

283

b – amortizorul nu este eficace la începutul curselor; cauze:  insuficientă cantitate de lichid;  supape care nu se închid corect;  cilindrul de lucru nu este plin cu lichid c -amortizorul nu este eficace în cursa de revenire; cauze:  este slăbită piuliţa de strângere a corpului;  supapa de revenire nu se închide corect (din cauza murdăririi sau deformării);  supapa de trecere din piston defectă sau murdară;  joc mare între piston şi cilindru sau tijă ori rizuri adânci pe aceste piese. d – amortizorul este ineficace în cursa de comprimare; cauze:  este slăbită piuliţa de strângere a corpului;  supapa de compresie funcţionează incorect (murdară sau defectă);  supapa de aspiraţie neetanşă;  joc mare între tijă şi bucşa de ghidaj. e – rezistenţă excesivă la finele cursei de comprimare; cauze:  prea mult lichid în amortizor. f – la acţionarea bruscă a tijei se observă înţepeniri şi bătăi; cauze:  piuliţa de strângere a corpului este slăbită;  piuliţa de fixare a pistonului este slăbită;  griparea pistonului;  griparea supapelor de admisie şi de trecere. În figura 13.4 sunt prezentate diagramele simptomatice ale unui amortizor de tip Armstrong, iar în continuare se prezintă cauzele posibile.

284

Fig. 13.4. a – efortul la compresie insuficient; cauze:  arc supapă din piston prea slab;  şaibă de reglare prea groasă;  nu este respectată lungimea corpului supapei din piston. b -eforturi excesive în ambele curse; cauze:  arcul supapei de destindere este prea strâns.

13.6. Diagnosticarea suspensiei fără demontare de pe automobil Această metodă permite ridicarea caracteristicilor de oscilaţie a caroseriei sau al elementelor nesuspendate. Având în vedere că în această situaţie amortizorul funcţionează în paralel cu arcul, caracteristica de oscilaţie va fi influenţată într-o măsură oarecare de starea arcului. Aşa cum s-a arătat mai înainte, suspensia automobilului se comportă ca un sistem dinamic, în care semnalele variabile de intrare sunt transformate în variaţii ale altor mărimi. În funcţie de rulaj pe un drum oarecare, sau pe pistă cu denivelări ordonate sau pe un rulou cu proeminenţe, semnalul de intrare h(t) care este o funcţie de 285

timp, poate fi aleator sau să aibă o formă ordonată. La ieşirea din sistemul dinamic se găsesc una sau mai multe funcţii de răspuns xi(t) cum sunt:  deplasarea pe verticală a caroseriei  viteza şi acceleraţia caroseriei  deplasarea relativă a roţii în raport cu caroseria

Ca parametri de diagnosticare se iau în considerare caracteristica de oscilaţie (variaţia în timp a deplasării caroseriei) şi deplasarea relativei. Diagnosticarea se face pe baza a două procedee:  înregistrarea oscilaţiei forţate  înregistrarea oscilaţiilor libere

13.6.1. Diagnosticarea pe baza caracteristicii oscilaţiei forţate Funcţia excitatoare (de intrare) se exprimă matematic printr-un şir Fourier, care respectă o lege armonică de forma: (fig. 13.5.a)

h(t)  Hsin(ωs  h )

Fig. 13.5. La ieşire se va produce un semnal tot de natură armonică :

x t   Xω  sinωi   x  Cu amplitudinea X(ω) şi defazaj d(x) (fig. 13.5.b), X fiind o funcţie de pulsaţia (ω). Variaţia în funcţie de pulsaţie a raportului celor două amplitudini reprezintă caracteristica de oscilaţie a suspensiei : 286

x ω  H Pe un stand cu proeminenţe de înălţime constantă H, variaţia funcţiei de ieşire X(ω) reprezintă la scara H mărimea amplitudinii sau acceleraţiei. Înainte de testare, pneurile trebuie umflate la presiunea normală, iar automobilul complet descărcat. Domeniul de obţinere a regimului de rezonanţă la autoturisme este de 1…2,5 Hz, iar la autocamioane 1…4 Hz. Diagnosticarea amortizorului prin metoda oscilaţiilor forţate se face pe standuri de încercare. Diagnosticarea fără demontarea de pe automobil se poate face cu ajutorul unui stand de tipul celui prezentat în figura 13.6. Acest stand cuprinde două platforme 1, pe care se urcă automobilul şi se supune unor vibraţii create de mecanismul cu excentric, transmise prin arcul 3 şi pârghia 2. Mecanismul este iniţial accelerat, iar ansamblului i se imprimă oscilaţii cu o frecvenţă de cca 15 Hz. Sistemul este apoi lăsat să oscileze liber şi se urmăresc amplitudinile oscilaţiilor pe aparatul de măsură 4. La rezonanţă, amplitudinile vor fi maxime. Acestea se compară cu amplitudinile limită. Aprecierea calităţilor funcţionale ale amortizoarelor se face analizând diagrama ridicată de indicatoarele aparatului de măsură 4 (fig. 13.6.,b). Sω 

Fig. 13.6.

Fiind cunoscut faptul că, în cazul amortizoarelor de oscilaţii, frecvenţa oscilaţiilor proprii crează amplitudinile maxime, pe hârtia de înregistrare trebuie să se citească amplitudinea A1 (în mm), cea mai mare. În cazul unui amortizor defect, amplitudinea A2, este mai mare ca limita admisibilă. 287

La instalaţia Boge (Anglia) după 10 – 12 s se opreşte motorul electric şi se cuplează releul dispozitivului de înregistrare care asigură rotirea hârtiei disc cu 2,2 min-1 timp de 40 s.

13.6.2. Diagnosticarea pe baza caracteristicii oscilaţiei libere Această metodă se bazează pe faptul că suspensia, imprimă caroseriei o mişcare oscilatorie amortizată, a cărei caracteristici şi mai ales amplitudinea, este puternic influenţată de calitatea amortizorului. Dacă amortizorul are calităţi funcţionale înrăutăţite, mişcarea oscilatorie a masei suspendate este cu atât mai amplă şi mai îndelungată. Starea tehnică a amortizorului se apreciază prin comparaţie cu curba etalon a oscilaţiei libere: În figura 13.7, (a) se dă caracteristica oscilaţiei libere a caroseriei în situaţia când amortizorul este bun. În figura 13.7,(b) este aceeaşi carcacteristică în cazul unui amortizor din care s-a scurs lichid. În conformitate cu standardele în vigoare la încercarea calităţii suspensiei prin metoda oscilaţiilor libere se utilizează doi parametri de diagnosticare: 60 frecvenţa: n  T 1 h1 coeficientul relativ de amortizare :   ln 2π h 2 Semnificaţia parametrilor este dată în diagrama din figura 13.8.

Fig. 13.7.

Fig. 13.8.

Pentru aplicarea metodei se folosesc două modalităţi: 288

a) apăsarea caroseriei b) lansarea caroseriei a) prin primul procedeu caroseria este apăsată, comprimând amortizorul pe o lungime oarecare, după care se eliberează brusc. Astfel caroseria efectuează o serie de oscilaţii de joasă frecvenţă, care sunt înregistrate cu un vibrograf de o natură oarecare, plasat pe aripa automobilului din partea amortizorului încercat. Aparatul înregistrează mişcarea caroseriei pe o hârtie care se deplasează în dreptul acului de înregistrare cu o viteză de 20-30 mm/s obţinându-se astfel caracteristica oscilaţiilor libere amortizate. b) acest procedeu, prin lansarea caroseriei este mai uşor de aplicat şi are o mai largă răspândire. Un vibrograf plasat pe aripa roţii respective, înregistrează oscilaţiile caroseriei produse după ce automobilul va depăşi un obstacol în formă de pană. Experienţa a arătat că la determinările de acest fel, rezultatele sunt influenţate mai puţin de presiunea aerului din pneuri, dar sunt afectate de rigiditatea arcurilor suspensiei. De aceea este obligatoriu ca înainte de a proceda la diagnosticare să se efectueze examinarea arcurilor punţii respective pentru ca între acele două arcuri să nu existe diferenţe între caracteristicile elastice mai mari de 10%.

13.7. Rezumat Starea tehnică a suspensiei este strâns legată de confortul oferit pasagerilor şi conducătorului auto, de durabilitatea funcţionării automobilului şi siguranţa circulaţiei. Organismul uman suportă relativ uşor frecvenţe până la valori maxime de 80 Hz. Oscilaţiile cu frecvenţe joase provoacă tulburări numite şi „răul de maşină” asemănătoare cu „răul de mare”. Suspensiile defecte în prezenţa unor creşteri a solicitărilor dinamice, accelerează uzura roţilor, rulmenţilor, a direcţiei şi caroseriei. Se manifestă totodată (în cazul suspensiilor defecte) înrăutăţirea stabilităţii la rulare. Statisticile arată că din totalul reparaţiilor curente 10% revin suspensiei. Parametrii de diagnosticare a suspensiei sunt: – arc - lungime (arcuri spirale) - distanţa între spire - lungimea şi profunzimea fisurilor - ruperi - elasticitate – amortizoare - amplitudinea oscilaţiei - frecvenţa oscilaţiei - viteza - defazajul - etanşeitatea – articulaţii

- joc radial 289

- starea elementului elastic – limitatoare - grosimea - starea cauciucului – suporturi de arc

– braţe

- deformaţii - fisuri

- deformaţii - fisuri - distanţa între axe

– bara stabilizatoare

- unghi de răsucire în stare liberă - deformaţii - fisuri

Din cele de mai sus, se observă că parametrii de diagnosticare a componentelor suspensiei se pot împărţi în patru grupe: a. geometrici şi de stare; b. de etanşare; c. de elasticitate; d. de oscilaţie. Parametrii din grupele (a) şi (b) se pot determina pe cale vizuală şi nu necesită o investigaţie deosebită din punct de vedere teoretic. Astfel, în cele ce urmează, se vor trata parametrii de diagnosticare legaţi de elasticitate care determină de fapt starea arcurilor şi cei de oscilaţie care se referă în special la amortizoare. Dacă defecţiunile exterioare se pot remarca prin examinare vizuală, diagnosticarea urmăreşte în special determinarea elasticităţii, care constă în modificarea dimensională în funcţie de sarcină. Dacă linia caracteristică se găseşte sub linia etalon, arcul trebuie înlocuit sau recondiţionat. Caracteristica amortizorului, ridicată pe stand, reprezintă variaţia eforturilor necesare comprimării respectiv destinderii, în raport cu deplasarea tijei. Încercarea se bazează pe faptul că elementelor corespunzătoare ale amortizorului li se imprimă o mişcare vibratorie printr-un mecanism bielă-manivelă, forţele de rezistenţă din amortizor sunt preluate printr-un element elastic – bară de torsiune – care este folosit ca element de măsurare. Aşa cum s-a arătat mai înainte, suspensia automobilului se comportă ca un sistem dinamic, în care semnalele variabile de intrare sunt transformate în variaţii ale altor mărimi. În funcţie de rulaj pe un drum oarecare, sau pe pistă cu denivelări ordonate sau pe un rulou cu proeminenţe, semnalul de intrare h(t) care este o funcţie de timp, poate fi aleator sau să aibă o formă ordonată. La ieşirea din sistemul dinamic se găsesc una sau mai multe funcţii de răspuns xi(t) cum sunt:  deplasarea pe verticală a caroseriei  viteza şi acceleraţia caroseriei  deplasarea relativă a roţii în raport cu caroseria 290

Ca parametri de diagnosticare se iau în considerare caracteristica de oscilaţie (variaţia în timp a deplasării caroseriei) şi deplasarea relativei. Diagnosticarea se face pe baza a două procedee:  înregistrarea oscilaţiei forţate  înregistrarea oscilaţiilor libere Diagnosticarea fără demontarea de pe automobil se poate face cu ajutorul unui stand de tipul celui prezentat în figura 13.6.

13.8. Evaluare 1. 2. 3. 4.

Precizaţi componenai sistemului de rulare. Stabiliţi parametrii de diagnosticare. Descrieţi diagnosticarea arcurilor. Precizaţi o metodă de diagnosticare a amortizoarelor.

291

14. Diagnosticarea generală a automobilelor Cuprins 14.1. Introducere 14.2. Competenţe 14.3. Consideraţii generale 14.4. Construcţia standurilor 14.5. Particularităţile încercărilor (diagnosticărilor) pe standuri 14.6. Rezumat 14.7. Evaluare

14.1. Introducere Modul în carer se efectuează transmiterea puterii dezvoltate de la motor spre roţile motoare se poate aprecia numai prin testarea pe standuri de încercări dinamice. Despre aceste standuri şi modul de utilizare a lor este vorba în această unitate de învăţare.

14.2. Competenţe După parcurgerea acestei unităţi de învăţare studenţii vor putea explica: Determinarea parametrilor de diagnosticare a stării tehnice generale a autovehiculelor. Cunoaşterea construcţiei şi funcţionării standului de încercări dinamice. Durata medie de percurgare a acestei unităţi de învăţare este de 2 ore.

14.3. Consideraţii generale Starea tehnică generală a automobilelor în ceea ce priveşte modul în care se efectuează transmiterea puterii motorului la roţile motoare, se poate aprecia prin diagnosticarea globală a grupului moto-propulsor. Ca parametri de diagnosticare se utilizează puterea la roată Pr şi consumul de combustibil C (în litri la 100 Km parcurşi), având în vedere dependenţa multiplă a acestora de parametrii de stare ai automobilului, aşa cum rezultă din relaţia: Vt  p 0  Q i  n n Pr   ηi  ηm  η tr  η fr  k   η i  η m  η tr  η fr (14.1) 30  τ  R  T  1  λ  L min  1  λ  L min în care: Vt – cilindreea totală a motorului, p0 – presiunea ambiantă, Qi – puterea calorică inferioară a combustibilului, n – turaţia,  – numărul de timpi ai motorului, R – constanta termodinamică a agentului motor, T – temperatura mediului ambiant,  – coeficientul excesului de aer, Lmin – cantitatea stoichiometrică de aer necesar arderii unui kg de combustibil, i – randamentul indicat, m – randamentul mecanic al 292

motorului, tr – randamentul transmisiei, fr – coeficient care ţine seama de eventualele pierderi în frâne. Principalii factori din relaţia 14.1 au o interdependenţă complexă cu puterea la roată Pr ca de exemplu: coeficientul de exces de aer  la rândul său depinde de starea tehnică a instalaţiei de alimentare, a filtrului de aer, etanşarea galeriilor de admisie, suflanta la motoarele supraalimentate, chiulasă, randamentul indicat i este determinat de aceiaşi factori de stare arătaţi mai sus, la care se adaugă reglajul aprinderii, starea sistemului de răcire, a mecanismului de distribuţie, gradul de etanşare a cilindrilor, randamentul mecanic m dă indicaţii cu referire la starea mecanismului motor şi al instalaţiilor auxiliare antrenate de arborele motor, randamentul general al transmisiei tr exprimă modul de asamblare al agregatelor transmisiei şi respectiv pierderile mecanice din întreg lanţul cinematic al transmisiei, coeficientul fr indică defecţiunile care pot apare în cazul unor frecări anormale în frâne şi rulmenţi. Consumul de combustibil (C) depinde de aceiaşi factori care influenţează puterea la roată: 1000  Ftr  l  C 100km  ρ  Q i  η i  ηm  η tr  η fr   în care: Ftr – forţa de tracţiune,  – densitatea combustibilului. În afara parametrilor arătaţi mai sus, pe aceste standuri se poate determina: puterea efectivă nominală a motorului Pn, starea ambreiajului, calităţile de demaraj ale automobilului, nivelul emisiilor poluante pe baza ciclurilor specifice de testare (euorpean, american, etc.), reglajul frânelor şi forţelor de frânare la roţi, localizarea şi cauza zgomotelor şi vibraţiilor anormale. Puterea Pn se obţine cu relaţia: P Pn  r kW  η tr Puterea la roată Pr se poate determina şi cu relaţia: F v kW  Pr  t 360 în care: Ft – forţa de tracţiune (daN) v – viteza automobilului (km/h); mărimi care se afişează pe monitorul standului

293

14.4. Construcţia standurilor

Fig. 14.1. Domeniile de variaţie a puterii în funcţie de turaţie Construcţia standurilor pentru diagnosticarea dinamică generală a automobilelor este diversificată în principal de tipul de frânare utilizat la rolele standului, care poate fi realizat prin frâne mecanice, hidraulice şi electrice. 14.4.1. Standurile electrice

Fig. 14.2. În prezent sunt utilizate cu precădere sisteme de frânare electrice cu curenţi inductivi, ca urmare a avantajelor legate de domeniul de variaţie a puterii de frânare în funcţie de turaţie, posibilităţi simple de reglare a sarcinii, gabarite mai mici. În figura 14.1 se prezintă comparativ, domeniile de variaţie a puterii în funcţie de turaţie pentru diferite tipuri de frâne electrice şi frâna hidraulică. Principial, un stand cu frână electrică cu curenţi inductivi (turbionari) se prezintă în figura 14.2, unde roata motoare antrenează rulourile 2 şi 3, ruloul 3 fiind cuplat cu frâna electrică 1 a cărui moment de frânare se măsoară prin momentul reactiv care acţionează asupra carcasei oscilante a statorului frânei, legată printr-un braţ la dinamometrul 5. Viteza roţilor motoare se măsoară cu vitezometrul 4. 294

Citirea directă a puterii la roată Pr şi a vitezei date de roţile motoare se realizează printr-un echipament de măsurare schematizat în figura 14.3. Se observă că momentul de frânare transmis de rulourile 2 şi 3 la frâna electrică este măsurat prin forţa arcului 1 care susţine braţul carcasei frânei. Deformaţia arcului 1 este proporţională cu momentul de frânare şi este convertită într-o mărime electrică (tensiune) de către traductorul potenţiometric 2, montat într-un circuit electric de măsurare. Concomitent cu momentul de frânare se măsoară şi turaţia rolei prin tahogeneratorul 3, care produce o tensiune proporţională cu turaţia ruloului, adică proporţională cu viteza periferică a roţilor automobilului a cărei valoare este indicată de aparatul 4. Prin efectuarea produsului (prin circuit electronic) dintre mărimile care indică valorile momentului de la traductorul 2 şi turaţiei (de la traductorul 3) se obţine puterea de frânare a cărei valoare este indicată direct de aparatul 5.

Fig. 14.3. Pentru a se putea evalua parametrii energetici şi economici ai automobilului în regimuri de exploatare nestaţionare (demaraj, frână de motor, etc.), precum şi pentru teste ale nivelului de poluare, se utilizează standuri „de accelerare”. Calităţile de demaraj stabilite pe standuri sunt factori de apreciere directă a puterii efective a motoarelor şi ai randamentelor. De obicei constructorii indică timpul şi spaţiul de demaraj de la 0 la 100 km/h. Aceste valori pot fi utilizate în cazul în care standul respectiv poate reproduce rezistenţele la înaintare ale automobilului. Pentru compensarea masei inerţiale a automobilului se utilizează volanţi diferiţi, în funcţie de masele fiecărui tip de autovehicul. Un astfel de stand prezentat în figura 14.4 este standul Schenck. Se observă că prin construcţia standului se pot cupla sau scoate volanţii de pe arborele rolei în funcţie de tipul de autovehicul, printr-o simplă acţionare a unei pârghii. Pentru măsurări de putere, randamente, consumuri de combustibil în regim staţionar, volanţii de sarcină se decuplează. Pentu cuplarea sau decuplarea volanţilor de role se utilizează ambreiaje electromagnetice.

295

Fig. 14.4. Standul de frână Schenck 14.4.2. Standurile de încercări dinamice electronice Aceste standuri au aceleaşi principii de testare dar datorită utilizării unor metode noi de măsurare pot realiza diagnosticări a mai multor sisteme ale autovehiculului. În general sunt utilizate telecomanda şi touchscreen-ul. Se pot testa diferite sisteme, instalaţii agregate ale autovehiculelor: Testarea motorului: se măsoară uzura, comparând datele tehnice constructive cu stare actuală a motorului, verificând cele doua caracteristici: puterea şi cuplul motor. Se verifică scurgerile.

Fig. 14.5. Imaginea monitorului după încercarea motorului

296

Testarea transmisiei: Verificarea computerizata a ambreiajului, a cutiei de viteze, detectarea electronica a vibratiilor excesive, scurgeri de ulei.

Fig. 14.6. Imaginea monitorului verificarea la transmisiei Testarea suspensiei şi sistemului de rulare: jocul in articulatii, directia, echilibrarea si paralelismul rotilor.

14.7. Imaginea monitorului la verificarea suspensiei şi rulării

297

Testarea frânelor: măsurarea eficienţei şi dezechilibrului frânelor.

Fig. 14.8. Imaginea monitorului la verificarea frânelor Testarea instrumentelor de bord: poate măsura eroarea vitezometrului.

Fig. 14.9. Imaginea monitorului la verificarea vitezometrului

Testarea caroseriei şi şasiului: Caroserie Verificarea electronică a grosimii stratului de chit (vopsea), daca vopseaua este originala sau nu, detectarea zonelor revopsite şi chituite. 298

Fig. 14.10. Imaginea monitorului la verificarea caroseriei Şasiu Verificarea integritatăţii şasiului prin doua metode : vizual, daca există urme de accidente grave şi computerizat, pe standul cu role inerţiale, care indica daca geometria autovehiculului este corectă sau nu, dacă punţile sunt perpendiculare pe axa longitudinală a sasiului.

Fig. 14.11. Imaginea monitorului la verificarea şasiului

299

14.5. Particularităţile încercărilor (diagnosticărilor) pe standuri Pierderile prin frecare dintre pneu şi role ca urmare a deflexiei pneurilor în contact cu rolele sunt semnificative, ajungând la 15 – 20 %. Acest efect este mai pronunţat la autovehiculele cu tracţiune pe roţile de direcţie. Pierderile prin deflexie sunt influenţate direct de presiunea din pneuri. Reducerea pierderilor prin deflexie se realizează prin majorarea presiunii, înainte de începerea probelor pe stand cu 50 % la autoturisme şi 30 % la autovehiculele grele, în raport cu presiunea de exploatare prescrisă de firma constructoare a automobilului. Diagnosticarea generală a automobilelor pe standuri are un grad oarecare de aproximare în raport cu diagnosticările de parcurs sau de alte măsurători individuale ale ansamblurilor (de exemplu încercarea pe stand a motoarelor). Aceste abateri se datoresc următorilor factori:  diferenţa dintre rezistenţa la rulare reală, în condiţii de drum şi rezistenţa pe stand (Ru),  rezistenţa la rulare a roţilor nemotoare (Rn),  rezistenţa la demaraj dată de masele automobilului aflate în mişcare de translaţie (Rt) şi de roţile nemotoare (Rtn),  rezistenţa aerului (Ra). Aplicând un cuplu rezistent la roţi, prin sistemul propriu de frânare pot fi parţial compensate diferenţele înregistrate pe stand în raport cu situaţia reală. După cum se cunoaşte, bilanţul de putere la roţile motoare se exprimă prin: Pr  Prul  Pa  Pp  Pd unde:

Pr – puterea la roată în timpul rulajului pe drum , Prul – puterea necesară pentru învingerea rezistenţei la rulare, Pa – puterea necesară pentru învingerea rezistenţei aerului, Pp – puterea la urcarea sau coborârea pantei, Pd – puterea la accelerare sau decelerare. Puterea pentru învingerea rezistenţei la rulare este: v Prul  f  G r  cosα  3,6 unde: f – coeficientul de rezistenţă la rulare, Gr – greutatea pe roată (N),  – unghiul pantei, v – viteza automobilului (km/h). Diferenţele coeficientului de rezistenţă la rulare – pe drum cuprins între 0,01 – 0,3 şi pe stand cuprins între 0,026 – 0,028 – se datorează deflexiei pneurilor la contactul cu rolele standului. Rezistenţele aerului Pa, de pantă Pp şi demaraj Pd care lipsesc la încercările de stand pot fi parţial compensate aşa cum s-a arătat mai înainte, ca şi diferenţele coeficientului de rezistenţă la rulare f create de deflexia pneurilor la contactul cu rolele standului. Având în vedere cele arătate mai înainte, rezultă că puterea elementului de frânare al standului Pf trebuie să cuprindă: 300

Pf  Pru  Pn  Pt  Ptn  Pa  Ps  Pfr cu P s-au notat puterile corespunzătoare indicilor de rezistenţă arătaţi mai înainte, la care se adaugă: Ps – puterea pentru accelerarea maselor rotitoare ale standului, Pfr – puterea pentru învingerea frecărilor din mecanismele standului. Înlocuind în relaţia anterioară expresiile termenilor, rezultă: r I v G k  a  v 2 Ir Pf   fs  f d   G m  f s  G n  n2  a   a   2  a  s  Pfr 3,6 g 3,6 rr rr rr unde:

fs – coeficientul de rezistenţă la rulare pe rulouri, fd – coeficientul de rezistenţă la rulare pe drum, G – greutatea totală a automobilului, Gm -greutatea automobilului repartizată la roţile motoare, Gn – greutatea automobilului repartizată la roţile nemotoare, rr – raza medie de rulare a roţilor, rs – raza medie a rulourilor standului, In – momentul de inerţie al roţilor nemotoare, Ir – momentul de inerţie al tuturor maselor în rotaţie ale standului, redus la axa rulourilor frânate, a – acceleraţia automobilului, k – coeficient aerodinamic al automobilului, A – suprafaţa. Avantajele care au impus dezvoltarea diagnosticărilor dinamice generale ale automobilelor pe standuri cu role, deşi costurile unui astfel de stand sunt ridicate, sunt legate mai ales de cantitatea mare de informaţii care poate fi achiziţionată în timp scurt, în raport cu probele de parcurs, posibilitatea desfăşurării testărilor indiferent de condiţiile atmosferice, posibilitatea prelucrării numerice şi grafice imediate a rezultatelor măsurătorilor, monitorizarea digitală a parametrilor, posibilitatea urmăririi şi a determinării resurselor sau capabilităţii remanente a automobilelor, în procesul de exploatare.

14.6. Rezumat Starea tehnică generală a automobilelor în ceea ce priveşte modul în care se efectuează transmiterea puterii motorului la roţile motoare, se poate aprecia prin diagnosticarea globală a grupului moto-propulsor. Ca parametri de diagnosticare se utilizează puterea la roată Pr şi consumul de combustibil C (în litri la 100 Km parcurşi), având în vedere dependenţa multiplă a acestora de parametrii de stare ai automobilului Consumul de combustibil (C) depinde de aceiaşi factori care influenţează puterea la roată: 1000  Ftr  l  C 100km  ρ  Q i  η i  ηm  η tr  η fr   în care: Ftr – forţa de tracţiune,  – densitatea combustibilului. 301

În afara parametrilor arătaţi mai sus, pe aceste standuri se poate determina: puterea efectivă nominală a motorului Pn, starea ambreiajului, calităţile de demaraj ale automobilului, nivelul emisiilor poluante pe baza ciclurilor specifice de testare (euorpean, american, etc.), reglajul frânelor şi forţelor de frânare la roţi, localizarea şi cauza zgomotelor şi vibraţiilor anormale. Construcţia standurilor pentru diagnosticarea dinamică generală a automobilelor este diversificată în principal de tipul de frânare utilizat la rolele standului, care poate fi realizat prin frâne mecanice, hidraulice şi electrice. Cu standurile electronice se pot testa:  Motorul;  Transmisia;  Frâna;  Suspensia şi rularea;  Instrumentele de bord;  Caroseria şi şasiul. Diagnosticarea generală a automobilelor pe standuri are un grad oarecare de aproximare în raport cu diagnosticările de parcurs sau de alte măsurători individuale ale ansamblurilor (de exemplu încercarea pe stand a motoarelor). Aceste abateri se datoresc următorilor factori: diferenţa dintre rezistenţa la rulare reală, în condiţii de drum şi rezistenţa pe stand (Ru), rezistenţa la rulare a roţilor nemotoare (Rn), rezistenţa la demaraj dată de masele automobilului aflate în mişcare de translaţie (Rt) şi de roţile nemotoare (Rtn), rezistenţa aerului (Ra).

14.7.Evaluare 1. Precizaţi care sunt parametrii de diagnosticare a stării tehnice generale a autovehiculelor. 2. Descrieţi construcţia şi funcţionare a standului de încercări dinamice. 3. Enumeraţi sistemele şi agregatele care pot fi testate cu ajutorul standului electronic.

302

NOTA: Data: …………..

TEST DE EVALUARE la disciplina DA Student(ă):…………………………………………………….. Grupa: ........… Activ.semestrială ......, Lab. ......, Test ev. ..…, Punctaj total (Pt):… Nota finală: N  Pt  1 4

1 Descrieţi proprietatea de „sensibilitate” a unui parametru de diagnosticare.

2

Care sunt proprietăţile parametrilor de diagnosticare? (enumerare)

3 Care sunt parametrii de diagnosticare generală a motorului?

4 Cum se determină neetanşeitatea unei supape fără a demonta chiulasa unui motor?

5 Cum se întrerupe funcţionarea unui cilindru la un m.a.s.?

6 Desenaţi graficul fazelor de distribuţie.

7 Descrieţi o metodă de verificare a stării tehnice a termostatului din instalaţia de răcire?

8 Care este principiul de măsurare a opacimetrului Hartridge?

9

Descrieţi metoda de verificare a calităţii uleiului din motor cu ajutorul petei de ulei

303

10 Care sunt parametrii de diagnosticare ai injectoarelor?

11 Descrieţi o metodă de diagnosticare a patinării ambreiajului.

12 Ce înţelegeţi prin dezechilibru static?

13 Care sunt unghiurile punţii directoare?

14

Descrieţi o metodă de măsurare a convergenţei roţilor.

15

Cum se determină caracteristica unui arc? Desenaţi graficul.

16

Care sunt parametrii de stare ai lichidului de frână?

Răspunsurile se găsesc pe pagina următoare.

304

Răspunsuri la Testul de evaluare 1. Sensibilitatea unui parametru de diagnosticare arată variaţia sa specifică atunci când valoarea parametrului de stare s-a modificat elementar. 2. Univocitatea, sensibilitatea, informativitatea, stabilitatea, economicitatea. 3. Puterea efectivă a motorului, consumul de combustibil, nivelul de zgomot, gradul de poluare. 4. Introducând aer comprimat în cilindru şi ascultând dacă aerul iese prin priza de aer sau ţeava de eşapament. 5. Se demontează conductorul de înaltă tensiune care alimentează bujia. 6.

7. Se introduce întrun vas în care fierbe apă şi se observă dacă se deschide. 8. Absorbţia 9. Se pune, cu joja, o picătură de ulei pe o hârtie de filtru şi după uscare se observă zonele petei difuze. 10. Presiunea de injecţie, etanşarea, calitatea pulverizării, proba BOSCH de zgomot. 11. În mers, la viteza de 40... 60 km/h se apasă şi se ridică brusc pedala de ambreiaj fără a ridica piciorul de pe pedala de acceleraţie. Turaţia motorului va creşte şi apoi va scădea. Dacă scăderea este bruscă atunci ambreiajul nu patinează. Dacă scăderea turaţiei este lentă atunci ambreiajul patinează. 12. O roată este dezechilibrată static atunci când centrul de rotaţie nu coincide cu centrul de greutate dar acesta din urmă se găseşte în planul de simetrie al roţii. 13. Convergenţa, căderea, înclinarea transversală a pivotului, înclinarea longitudinală a pivotului (unghiul de fugă), unghiul de bracaj. 14. Cu ajutorul unei rigle telescopice se măsoară în plan orizontal, pe diametrul roţii, distanţa dintre roţile directoare în faţă şi în spate. Se face diferenţa şi se compară cu indicaţiile constuctorului. 15. Se apasă sau se trage de arc cu o forţă cunoscută (o greutate de cântar) şi se măsoară deformarea. F

S 16. Conţinutul de apă, capacitatea anticorozivă.

305

Bibliografie 1. Arinin, I., N – Diagnostirovanie tehnicescovo sostoiania avtomobilei, Ed. Transport Moscova, 1978 2. Baumann, E - Sensortechnik für Kraft und Drehmoment. Reihe Automatisierungstechnik. VEB Verlag Technik Berlin 1983 3. Baumann, E. – Elektrische Kraftmesstechnik.VEB Verlag Technik Berlin 1976 4. Bernstein, H., Joachim B.P.C.- Labor. Markt & Technik Buch-und Software-Verlag Gmbh & CO 1993 5. Beyer, W.– Industrielle Winkelmesstechnik. Expert-Verlag Gmbh Ehningen bei Böblingen 1989 6. Bobescu, G., Ţurea, N., ş.a. – Motoare pentru automobile şi tractoare, vol. III, Ed. Tehnica – Ingo, Chişinău, Rep. Moldova, 2000. 7. Bodea, M., s.a. – Aparate electronice pentru mãsurare si control. EDP Bucuresti 1985 8. Bohner, M.Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik Verlag EuropaLehrmittel, Naurney, Vallnuer Gmbh CO Haan-Gruiten 1992 9. Câmpian, V., s.a. – Automobile. Universitatea din Brasov 1989 10. Chiru, A., Marincaş D. – Tehnologii speciale de fabricare si reparare a autovehiculelor. Universitatea Transilvania Brasov 1991 11. Conrad, K., H – Prufen und Messen am PKW, Veb Verlag Berlin, 1982 12. Denton, T. Advanced Automotive Fault Diagnosis. Elsevier Buttelworth-Heinermann, Oxford, UK, 2006. 13. Doinaru, L – Aparatura de injecţie pentru motoare diesel, Ed. Tehnică Bcureşti, 1973 14. Enache, V. – Echipament electric şi electronic pentru autovehicule, vol. 1, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, 2002. 15. Frăţilă, G., Mărculescu., G – Sistemele de frânare ale autovehiculelor, Ed. Tehnică Bucureşti, 1986 16. Haken, H. – LaserTheory.Springer-Verlag.Berlin(West), Heidelberg, New York 1970 17. Halderman, J., Mitchell, C. – Automotive technology, Prentice Hall, Ohio, SUA, 1999 18. Hilohi, C., Untaru M., Druta Gh. – Metode si mijloace de încercare a automobilelor. Editura Tehnicã 1982 19. Hofmann, D. – Handbuch Messtechnik und Qualitätssicherung. VEB Verlag Technik Berlin 1977 20. Horst, G. – Fahrwerkdiagnose. Vogel-Buchverlag (Vogel Fachbuch) Würzburg 1997 21. Jdanovski, N., S – Diagnostica avto-tractonîh dvigatelei, Ed. Kolos, Leningrad, 1977 22. Kasedorf, I. – Diesel befecskendezok – Ed tehnică Budapesta, 1988 23. Lefter, E. – Sisteme de aprindere pentru motoare termice, Ed. Electus, Piteşti, 2000. 24. Manea, C., Stratulat, M. – Fiabilitatea şi diagnosticarea automobilelor, Ed. Militară, Bucureşti, 1982.

306

25. Marincaş, D., Negruş, E., Radu, G., Chiru, A – Combustibili, lubrifianţi şi materiale speciale pentru automobile, E.D.P. Bucureşti 1983 26. Mitschke, M., Fehlauer J. – Einfluss der Radaufhängungskinematik auf des Fahrverhalten. Deutsches Kraftfahr- und Strassenverkehrstechnik nr. 231 pag. 5-38 1973 27. Mondiru, C. – Autoturisme Dacia, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1990. 28. Mondiru, C., ş.a. – Echipamente şi tehnici de diagnosticare a autovehiculelor. Institutul Politehnic Bucureşti, Institutul de Subingineri Piteşti, Piteşti, 1987. 29. Nagy, T., Sălăjan, C. – Exploatarea şi tehnica transportului auto, E.D.P., Bucureşti, 1982 30. Negruş, E., Soare I.,Tãnase F. – Cercetarea experimentalã a autovehiculelor. Institutul Politehnic Bucuresti 1982 31. Nicolescu, M. – Optimizarea lucrărilor de mentenanţă pentru sistemele electrice şi electronice ale automobilului pe baza diagnosticării la bord, teză de doctorat – Universitatea Transilvania din Braşov, 2003. 32. Reimpell, J. – Fahrwerktechnik: Lenkung. Vogel-Buchverlag Würzburg 1984 33. Seitz, N., Evache, V., ş.a. – Echipament electric şi electronic pentru autovehicule, Universitatea Transilvania din Braşov, 1987. 34. Sergheev, A., G. – Tocinost i dostovernosti diagnostiki abtomobilia, Ed. Transport, Moscova, 1980 35. Stratulat, M., ş.a. – Diagnosticarea automobilului, Societatea ŞTIINŢĂ ŞI TEHNICĂ s.a., Bucureşti, 1998. 36. Tãnase, F.,Soare I.,Baciu E., Bejan N. – Tehnologia reparãrii automobilelor. EDP Bucuresti 1983 37. Thierheimer, W. – Studiul corelãrii suspensiei cu directia la autoturisme de oras. Referat doctorat nr.1. Universitatea Transilvania Brasov 1993 38. Thierheimer, W. – Cercetări privind optimizarea corelării suspensiei cu direcţia la autoturismele cu tracţiune pe faţă. Tezã de doctorat. Universitatea Transilvania Brasov 1998 39. Tocaiuc, Ghe. – Echipamentul electric al automobilelor, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1982. 40. Tom, Denton – Automobile electrical & electronic systems, SAE, Anglia, 1995. 41. Tomuţa, O. – Acumulatoare electrice, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1988. 42. Toshihiko, Omori – Electronic controlled fuel injection system for clean diesel engine, Ed. ATZ/MTZ Sonderheft Motor und Umwelt, 1992 43. Ţurea, N., ş.a. – Echipamente şi tehnici de diagnosticare a automobilelor, Universitatea Transilvania din Braşov, 1996. 44. Ţurea, N., ş.a.- Diagnosticarea motoarelor. Ed. Universităţii din Braşov, 2006. 45. Ţurea, N., ş.a.- Diagnosticarea sistemelor autovehiculelor. Ed. Universităţii din Braşov, 2007. 46. WABCO – Beschreibung der Druckluftgerate in Fahrzeugen 47. * * Automotive Handbook, Robert BOSCH, Stuttgart, Germania, 1990 - 2000 48. * * Documentaţie tehnică DACIA 307

49. * * Documentaţie tehnică PEUGEOT 50. * * Documentaţie tehnică RENAULT 51. * * Colecţia BOSCH – Technische Unterrichtung 52. * * Colecţia ATZ 1992 – 2011 53. * * Colecţia Automotive Engineering 1990 – 2011 54. *** Modern Automotove Technology. Verlag EUROPALEHRMITTEL, Haan-Gruiten, Germany2006.

308