Fişă de activitate
Motorul
Diesel.
Citeşte cu atenţie:
În anul 1892, Rudolf Diesel inventează un motor
care să utilizeze o gamă largă de combustibili, inclusiv praf de cărbune.
Motorul a fost brevetat pe 23 febr. 1893 și prezentat la Expoziția Universală
de la Paris din 1900, având drept combustibil uleiul de alune.
Motorul Diesel este un motor cu ardere internă,
în 4 timpi, cu explozie, cu aprindere prin compresie.
În Fig.17 a) am prezentat principalele părți
componente ale cilindrului unui motor cu adere internă, în 4 timpi, cu
aprindere prin compresie precum și ciclul termodinamic al motorului Diesel.
Fiind tot motor cu ardere internă, cu explozie alcătuirea motorului Diesel este
foarte asemănătoare cu cea a motorului Otto. Deosebirea apare în ce privește
aprinderea și introducerea combustibilului în cilindru. Motorul Diesel nu mai
are nevoie de bujie, dar are nevoie de un sistem de injecție a combustibilului
în cilindru, injectorul și, în consecință, nu mai are nevoie nici de
carburator.
Părțile componente ale motorului Diesel sunt:
Cilindrul – Reprezintă componenta în care culisează
pistonul. Motorul descris aici are un singur cilindru, dar majoritatea
motoarelor au mai mulți cilindrii (4, 6, 8 sau mai mulți). În cazul motoarelor
cu mai mulți cilindri, aceștia pot fi aranjați în linie, în V sau opuși orizontal
(boxer). În funcție de configurație, diferă nivelul vibrații și zgomot, costul
de fabricare și caracteristicile ce le fac mai potrivite sau nu pentru anumite
tipuri de autovehicule.
Pistonul – Este o piesă din mecanismul bielă-manivelă,
confecționat din aliaj de aluminiu, turnat, având formă cilindrică, care
culisează în cilindru.
Segmenții – Sunt inele elastice, din oțel, montate pe
piston în canale executate pe suprafața cilindrică exterioară a pistonului,
care au următoarele roluri:
a) de a proteja ceilalți segmenți în momentul exploziei (segment de foc)
b) de etanșare a jocului dintre cilindru și piston
c) de ungere și radere (raclare) a uleiului depus pe peretele interior a
cilindrului.
Injectorul – Este o supapă care injectează carburantul la
motoarele cu ardere internă, fie în canalul de admisie, într-o antecameră de
ardere (un sistem mult răspândit până în anii '90) sau direct în camera de
ardere al motorului, după anii ’90.
Supapele – Au rolul de a deschide și închide orificiile
prin care se realizează admisia combustibilului în cilindru și evacuare gazelor
arse. Supapele execută o mișcare de translație, fiind comandate de camerele de
pe axul cu came.
Camera de ardere – Reprezintă locul unde are loc compresia și
arderea amestecului de aer cu combustibil. Camera de ardere își schimbă volumul
odată cu mișcarea pistonului, între PMI (punctul mort inferior) și PMS (punctul
mort superior). Capacitatea camerei de ardere, capacitatea cilindrică, oferă,
de obicei, o idee asupra puterii motorului.
Biela – Este de forma unei tije sau a unei bare. Face legătura dintre piston
și arborele cotit. Ea este legată articulat la ambele capete de piston și
respectiv brațul arborelui cotit, astfel încât, împreună cu arborele cotit,
transformă mișcarea alternativă de translație a pistonului în mișcarea de
rotație a arborelui cotit.
Arborele cotit, sau vilbrochenul – El este cel care, împreună cu biela,
transformă mișcarea de translație care vine de la piston, într-o mișcare
circulară.
Timpii de funcționare, într-un ciclu
termodinamic sunt, Fig. 17 b):
1.TIMPUL 1 – ADMISIA: se deschide supapa de admisie, supapa de
evacuare este închisă, iar pistonul începe să coboare spre PMI, iar în cilindru
intră doar aer, 𝐴→1.
2.TIMPUL 2 – COMPRESIA: pistonul urcă spre PMS. La sfârșitul
compresiei temperatura aerului din cilindru ajunge la 700 – 800°C, iar
presiunea la 35 – 50atm, în funcție de tipul motorului, 1→2 .
3.TIMPUL 3 – APRINDEREA ŞI DETENTA: când
pistonul ajunge la PMS începe injectarea combustibilului în cilindru, sub forma
unor picături fine. Datorită temperaturii foarte mari, superioară temperaturii
de aprindere a combustibilului, acesta suferă fenomenul de autoaprindere.
Procesul de ardere este izobar, deoarece arderea este lentă, se face pe măsură
ce combustibilul este injectat, 2→3 . Timpul 3 este timp mort.
Prin ardere combustibilul produce căldura Q1.
Aceasta face ca temperatura și implicit presiunea gazului să crească și mai
mult, împingând pistonul spre PMI. Gazele efectuează lucru mecanic adiabatic
3→4.
4.TIMPUL 4 – EVACUAREA : cu puțin timp înainte ca pistonul să ajungă la
PMI se deschide supapa de evacuare, presiunea din cilindru coboară la presiune
atmosferică, la volum constant, 4→1 și gazele arse sunt evacuate izobar în
atmosferă eliminând Q2, 1→𝐴 și ciclul se repetă.
Motoarele
Diesel au un randament mai mare și utilizează combustibili mai ieftini decât
motoarele Otto, dar sunt motoare de dimensiuni mai mari. Datorită acestui fapt,
motoarele Diesel au fost montate pe vapoare, locomotive și vehicule de mare
tonaj.
Rezolvă:
I. Completați frazele:
a.
Motorul Diesel este un motor cu ardere internă, în 4
timpi, cu aprindere prin _________________.
b.
Cilindrul reprezintă componenta în care culisează ____________.
c. Pistonul
este o piesă din mecanismul ___________________, confecționat din aliaj de
aluminiu.
d. Segmenții sunt ___________________, din oțel, montate
pe piston în canale executate pe suprafața cilindrică exterioară a pistonului.
e.
Injectorul este o _________ care injectează carburantul la
motoarele cu ardere internă.
f. Supapele
execută o mișcare de ___________________.
g. Biela
împreună cu arborele cotit, transformă mișcarea
alternativă de _____________ a pistonului în mișcarea de ____________ a
arborelui cotit
Arborele
cotit împreună cu _______, transformă mișcarea de
translație care vine de la piston, într-o mișcare _________.
