Determinarea experimentală a pistonului

2.1 Funcţiile pistonului

Pistonul este reperul mecanismului motor, care îndeplineşte urmãtoarele funcţii:

- transmite bielei,prin intermediul bolţului, forţa de presiune a gazelor;

- transmite cilindrului reacţiunea normalã, produsã de bielã;

- etanşeazã, împreunã cu segmenţii, camera de ardere;

- evacueazã o parte din cãldura degajatã în procesul de ardere;

- contribuie la dirijarea gazelor în cilindru;

- are rolul de a asigura distribuţia amestecului gazos,  în cazul motorului în doi timpi;

- în cazul motorului cu aprindere prin compresie, poate influenţa favorabil randamentul arderii prin participarea sa la procesul de formare a amestecului;

- conţine, parţial sau integral, camera de ardere;

- împreunã cu segmenţii şi peretele cilindrului controleazã grosimea filmului de ulei şi deci consumul de ulei.

2.2 Dimensiunile principale ale pistonului

Fig.2.1. Pãrţile componente ale pistonului: camera de ardere (1); capul (2); bosajele pentru bolţ (3); fusta (4); inserţiile din oţel sau fontã (5); bolţul (6); siguranţele bolţului (7); segmenţii (8).

Fig.2.2. Elementele dimensionale ale mecanismului motor

Din punct de vedere constructiv, ansamblul piston, are urmtãtoarele elemente funcţionale (fig.2.1)

Pistonul, segmenţii, bolţul, biela, cilindrul şi arborele cotit formeazã mecanismul motor(fig.2.2.)
Principalele repere dimensionale ale acestui ansamblu sunt prezentate în figura 8.2. unde:

D- diametrul cilindrului;

H_k - distanţa de la axa bolţului la partea superioarã a capului pistonului;

L - lungimea bielei;

R - raza manivelei;

S - cursa pistonului (S=2R);

H_z - distanţa de la axa arborelui cotit la suprafaţa frontalã a blocului cilindrilor;

H - înãlţimea pistonului;

H_ko -înãlţimea de compresie;

H_s - înãlţimea fustei pistonului;

H_so - distanţa de la axa bolţului la marginea inferioarã a canalului segmentului de ungere;

H_su - distanţa de la marginea inferioarã a fustei pistonului la axa bolţului;

D_B - diametrul exterior al bolţului;

A - distanţa dintre bosajele alezajelor pentru bolţ;

B - lãţimea piciorului bielui;

S_B - distanţa de la fundul pistonului la muchia superioarã a canalului segmentului de foc;

R_G - raza exterioarã a contragreutãţii;

A_Z -distanţa dintre axele cilindrilor.

a)                                                                               b) Fig.2.3. Elementele dimensionale ale capului pistonului: piston pentru motor cu aprindere prin scânteie; piston pentru motor cu aprindere prin compresie

Parametrii dimensionali ai capului pistonului depind (fig.8.3.) de caracteristicile constructiv-funcţionale ale motorului, pe care urmeazã sã-l echipeze.

H_RB - distanţa de la generatoarea alezajului pentru bolţ la marginea inferioarã a canalului segmentului de ungere;

H_RF - înãlţimea zonei "port-segmenţi";

H_FS - înãlţimea de protecţie a segmentului de foc;

H_N - distanţa de la generatoarea alezajului pentru bolţ la fundul pistonului;

S_B - grosimea capului pistonului;

H_M - înãlţimea camerei de ardere din capul pistonului.

Pentru dimensionarea pistonului se pot folosi informaţiile rezultate în urma prelucrãrilor statistice (tabelul 8.1).

Modul în care se repartizeazã masa pe diferitele elemente componente ale pistonului este prezentat în tabelul 8.2. şi figura 8.4.

O evaluare a masei, în funcţie de diametrul pistonului se poate realiza pornind de la diagramele din figura 8.4.

Tabelul 2.1.

Caracteristica dimensionalã a	Motor cu aprindere prin	Motor cu aprindere prin compresie
pistonului	scânteie	injecţie directã	injecţie indirectã
HK/D DB/D A/D HKO/D HS/D H/D HFS/D SB/D	0,350…0,450 0,235…0,270 0,270…0,340 0,200…0,285 0,430…0,520 0,640…0,800 0,060…0,120 0,080…0,100	0,49…0,53 0,29…0,35 0,26…0,37 0,30…0,34 0,52…0,57 0,82…0,90 0,10…0,18 0,15…0,20	0,63…0,75 0,35…0,40 0,33…0,37 0,34…0,37 0,63…0,81 0,98…1,16 0,15…0,22 0,14…0,17

Tabel 2.2

Zona	Parte din masa grupei piston [%]	Parte numai din masa pistonului [%]
1. Fundul pistonului 2. Zona port-segmenţi 3. Bosajele bolţului 4. Fusta pistonului 5. Bolţul 6. Inserţii 7. Siguranţele bolţului 8. Segmenţii	14 17 22 17 21 2 - 7	19 24 30 24 29 3 - 10

2.3            Principii de bazã ale proiectãrii pistonului

CAPUL PISTONULUI

Partea pistonului, care vine în contact cu gazele fierbinţi sub presiune, în timpul funcţionãrii motorului, este capul acestuia. Profilul lui depinde de tipul motorului, de dispunerea supapelor şi de arhitectura camerei de ardere.

a)

b)	c)
d)	e)
f)	g)
h)	i)

Fig.2.5 Pistoane ale motoarelor cu aprindere prin compresie:

a) -injecţie indirectã;

b,c,d,e) -injecţie directã - formarea în volum a amestecului;

f,g,h) -injecţie directã - distribuţia mixtã a amestecului;

i) - injecţie directã - distribuţia pelicularã a combustibilului.

Armarea marginii superioare a camerei de ardere înlãturã neajunsurile pentru o duratã limitatã de funcţionare. Dupã parcursulri de 300.000…400.000 [km] se constatã apariţia de fisuri în inserţie şi desprinderea de bucãţi din aceasta. Materialul austenitic are o dilatare mai redusã ca a aliajului de aluminiu, dar se încãlzeşte mult mai puternic. Datoritã deformaţiilor remanente, dupã o funcţionare îndelungatã, apare un volum gol între inserţie şi fundul pistonului.

Alte dezavantaje cauzate de folosirea inserţiei sunt determinate de dificultatea amplasãrii unui canal de rãcire într-o poziţie eficientã, precum şi de creşterea costurilor de fabricaţie şi a greutãţii pistonului.

Realizarea pistonului, sau numai a camerei de ardere, (fig.2.8) din materiale ceramice (nitruri de siliciu, oxizi de zirconiu ş.a.) este o realitate. Cercetãrile intreprinse de Cummins Engine Company şi Taradcom, Ford, AVL, Perkins, VW, Porsche, Isuzu, Kyocera, Mazda, Toyota, Renault ş.a. au condus la rezultate deosebit de interesante, astfel încât motorul adiabatic a devenit o realitate.

ZONA PORT-SEGMENŢI

Durabilitatea, siguranţa în funcţionare şi economicitatea unui motor sunt influenţate de performanţele ansamblului piston-segmenţi.

Necesitatea de reducere a volumului constructiv al motorului şi creşterea puterii, prin majorarea turaţiei, au impus pistoanele mai scurte şi mai uşoare (fig.8.9). Aceestea sunt capabile sã asigure:

- jocuri mici între piston şi cilindru;

- diminuarea cantitãţii de gaze scãpate în carter;

- ungerea satisfãcãtoare a suprafeţelor în mişcare relativã şi un consum redus de ulei;

- rezistenţe ridicate la solicitãrile mecanice şi termice.

La reducerea înãlţimii constructive a pistonului, trebuie avut în vedere faptul cã temperatura în zona canalului segmentului nu poate depãşi 480 K, când se folosesc uleiuri normale, şi 510 K când se utilizeazã uleiuri înalt aditivate.

Lungimea zonei port-segmenţi este determinatã de numãrul segmenţilor necesari pentru a asigura o bunã etanşare a camerei de ardere şi un consum redus de ulei. Opinia specialiştilor este aceea cã exigenţele funcţionale pot fi asigurate de trei segmenţi (doi de compresie şi unul de ungere).

Pentru a împiedica orientarea fluxului de cãldurã, de la capul pistonului cãtre primul segment, canalul segmentului de foc se plaseazã sub nivelul fundului pistonului.. În acelaşi scop, se racordeazã larg, la interior, regiunea port-segment cu fundul pistonului.

FUNDUL PISTONULUI

Fundul pistonului este solicitat mecanic şi termic de gazele aflate sub presiune şi la temperaturã ridicatã.

Pentru a controla temperatura în zona canalului primului segment de compresie pistoanele, supuse unei solicitãri termice înalte, sunt concepute cu o cavitate de rãcire, prin care circulã ulei. Aceasta, în general, nu contribuie la diminuarea tensiunilor termice, deoarece în vecinãtatea ei se mãreşte gradientul de temperaturã. De aceea, este necesar sã se optimizeze forma şi poziţia sa.

Evaluarea tensiunilor termice a arãtat cã:

- Odatã cu creşterea grosimii fundului pistonului, tensiunile termice se majoreazã. De aceea, fundul trebuie sã se dimensioneze din condiţia de a rezista forţelor datorate presiunii gazelor.

- În cavitatea de rãcire pot apare tensiuni înalte de margine, dacã grosimea peretelui dintre aceasta şi camera de ardere este prea micã. Valoarea de referinţã este, în acest caz, aproximativ 7% din diametrul pistonului.

În cazul în care cavitatea camerei de ardere este foarte adâncã, marginea superioarã a acesteia poate fi supusã la solicitãri critice. Datoritã scurgerii accelerate a gazului, transferul de cãldurã, în aceastã zonã, este mare, dar evacuarea sa este stânjenitã, îndeosebi la unghiuri mici de deschidere a cavitãţii. Astfel se majoreazã temperatura muchiei superioare a camerei de ardere, fapt ce determinã o solicitare supraelasticã a acesteia. La rãcire, prin modificarea sarcinii sau oprirea motorului, apar tensiuni de întindere. Dacã acest proces se repetã de multe ori, aşa cum se întâmplã al motoarele de autovehicule, pot sã aparã fisuri termice de obosealã.

Într-o mãsurã limitatã, marginea camerei de ardere poate fi descãrcatã prin optimizare constructivã (rotunjirea muchiilor şi a buzunarelor supapelor). Din partea materialului, o importantã influenţã o exercitã dilatãrile termice. Cercetãrile comparative au atestat avantajele aliajului entectic faţã de cel hiperentectic şi superioaritatea celui presat faţã de cel turnat.

Pentru a elimina dezavantajele menţionate s-au aplicat, pe capul pistonului, cu ajutorul jetului de plasmã, straturi metalice sau metaloceramice. În acest caz au apãrut douã probleme:

- depunerea stratului este dificilã în zona muchiilor;

- aderenţa este insuficientã pentru anumite sorturi de materiale ceramice.

BOSAJELE ALEZAJELOR PENTRU BOLŢ

Datoritã înãlţimii mici de compresie şi cavitãţii camerei de ardere pistoanele motoarelor de autovehicule au spaţiul interior redus. Astfel, distanţa dintre bolţ şi fundul pistonului, denumitã şi lungime de dilatare, este prea micã pentru a permite execuţia unui bosaj elastic, care sã se sprijine prin nervuri, deoarece razele de racordare devin prea mici, iar concentratorii de tensiuni mari. De aceea, pistoanele motoarelor pentru autovehicule se executã cu bosaje cu sprijin masiv. Sprijinul masiv asigurã o rigiditate înaltã şi evitã deformarea sub acţionarea forţelor de presiune a gazelor.

Pentru diminuarea deformaţiilor pistonului, se cautã soluţii care sã permitã realizarea unei distanţe cât mai mici între bosaje. La bolţ se poate obţine o îmbunãtãţire prin mãrirea diametrului sãu exterior.

FUSTA PISTONULUI

Fusta pistonului are rolul de a transmite eforturile rezultante din mecanismul bielã-manivelã, cãtre punctele cilindrului. Calitatea de ghidare a pistonului, prin intermediul fustei, este un element determinant pentru urmãtorii factori: fiabilitate; consum de ulei; reducerea zgomotului;Ghidarea pistonului cu ajutorul fustei, este funcţie de: jocul dintre piston şi cilindru şi temperatura de fun

Land Rover Evoque, marimea XL

Land Rover intentioneaza sa-si completeze gama cu un model nou, derivat din Evoque. Noua versiune ar urma sa umple golul din gama, intre impunatorul Range Rover si noul SUV coupe. Revista Autocar vorbeste despre o caroserie cu 5 usi, mai mare cu 30 cm in lungime si 10 cm in inaltime. Land Rover a prezentat deja o versiune Evoque cu 5 usi, insa aceasta are doar 3 cm in plus, la lungime. Viitorul “Grand Evoque” sau “Evoque XL” ar urma sa fie un model cu un pronuntat accent familial. Foarte probabil, sub capota se vor regasi motorizarile deja anuntate la Evoque, insa Autocar vorbeste si de un turbo de 2,0 litri pe benzina, de 240 CP, precum si de un turbodiesel de 2,2 litri de 150 si 190 CP. Viitorul “Grand Evoque” ar urma sa foloseasca platforma tehnica Land Rover LR-MS, deja existenta la Freelander si Evoque. Aceeasi platforma ar putea fi folosita si de Jaguar, marca detinuta, la fel ca  Land Rover, de grupul indian Tata.

Jaguar XF diesel – 1.313 km cu un plin

Jaguar XF diesel – 1.313 km cu un plin

De obicei nu prea asociem valorile extrem de mici ale consumului cu berline de clasa mare, chiar daca vorbim de motoare diesel. Ma rog, in ultimul timp diesel-urile sub 3 litri sunt destul de perforamnte si foarte economice, dar chiar si asa, valorile sub 5 litri/100 km nu sunt foarte dese in conditii normale de rulare.

Jaguar XF a reusit, cu noul motor diesel, sa parcurga o distanta record. O performanta deosebita pentru o masina de clasa mare, premium.

Jaguar se lauda cu o performanta frumoasa la capitolul economie pentru modelul XF cu facelift. Stiti masina, eu zic ca e chiar foarte frumoasa si dupa facelift, cand a ajuns sa arate aproape la fel cu mai-marele XJ.
Odata cu faceliftul, Jaguar a dotat modelul XF cu un nou diesel, unul de 2,2 litri, care produce 190 CP si 450 Nm. Motorul face din Jaguar XF cel mai economic Jaguar din... 

Productia Dacia, in scadere - A inceput declinul?

Dacia ar putea incheia semestrul cu o scadere a productiei, pentru prima data in ultimii zece ani. 
Si asta pentru ca, in perioada ianuarie-mai, la Mioveni s-au asamblat cu aproape 10.000 demasini mai putin, potrivit statisticilor Asociatiei Producatorilor si Importatorilor de Automobile.

Declinul cel mai mare l-a inregistrat modelul Sandero, din care s-au asamblat aproape 27.500 de unitati in primele cinci luni, cu 65% mai putine decat in perioada similara a anului trecut.

Dacia a produs, in primele cinci luni ale acestui an, aproape 136.000 de autovehicule, in scadere cu 7% fata de perioada similara a anului trecut. Dintre acestea, aproape 51% sau 69.000 de unitati reprezinta SUV-ul Duster.

"Anul trecut, in primele cinci luni ale anului, s-au lucrat toate sambetele. Anul acesta nu. Mai mult, am avut si o intrerupere a productiei de opt zile lucratoare din cauza intarzierii livrarii unor componente ale calculatorului de bord. Raportat la volumul efectiv, cadenta zilnica este mai mare ca in 2010", a declarat Constantin Stroe, vicepresedintele Automobile Dacia, pentru Ziarul Financiar.

In schimb, acesta a dat asigurari ca productia uzinei de la Mioveni va ajunge pana pe data de 15 septembrie aproape de nivelul atins anul trecut, de aproape 240.000 de autoturisme.

La Dacia se produc, in prezent, in medie 1.386 de autovehicule pe zi, fata de 1.376 anul trecut, potrivit oficialilor companiei, dar nu s-a mai lucrat in toate zilele de sambata. 

Masinile care comunica intre ele si cum ne pot scapa de accidente

Ford testeaza incepand cu primavara acestui an un nou sistem (V2V –Vehicle-to-Vehicle), unul care ar putea reduce semnificativ accidentele. Si asta pentru ca se bazeaza pe o tehnologie care “anticipeaza” situatii imposibil de vazut de catre sofer.

La acest moment, exista in echiparea de serie a mai multor masini sistemul care mentine distanta fata de masina din fata si chiar franeaza automat cand soferul nu este atent si n-o face el insusi. Aceste sisteme merg (nu chiar intotdeauna), ajuta la evitarea multor ciocniri, mai ales in orase, dar au o limita. Ele nu “vad” dupa colt, ca sa zic asa. Radarul care monitorizeaza distanta o face numai pentru masina din fata, situata in linie dreapta. Atat. Am explicatcum functioneaza sistemul celor de la BMW.

Ei, aceasta tehnologie Ford nu se mai bazeaza pe radar, ci pe un semnal wireless, cu raza scurta, prin care masinile isi comunica una alteia pozitia si traiectoriile. Asadar, este nevoie ca ambele masini sa aiba sistemul. Chiar si cand nu exista deloc vizibilitate, masina ta va “sti” ca din dreapta (de exemplu) se apropie in viteza o alta masina si chiar va aprecia daca are sau nu timp sa opreasca la semafor. Daca “simte” ca respectiva masina vine prea tare pentru a mai putea opri, emite un sunet care avertizeaza soferul, astfel incat acesta sa aiba timp sa franeze sau sa evite, sa fie pregatit.

Bineinteles ca sistemul poate fi combinat si cu cele care franeaza automat in caz de pericol, dar deocamdata Ford testeaza bazandu-se pe reactiile soferului, dupa ce este informat.

Acesta este doar un exemplu, dar mai multe asemenea exemple vedeti in video-ul demonstrativ al celor de la Ford. Desigur, tehnologia mi se pare pe cat de simpla, pe atat de eficienta, dar nu va ajunge prea curand in serie. De ce? Pai, cum am spus, este nevoie ca o toate masinile (sau macar o mare parte din ele) sa aiba acest sistem. Pana-l vor implementa mai multi producatori, dupa ce fiecare va face propriile teste, vor trece multi ani.

Mai exista si varianta (de asemenea testata de Ford) in care intersectiile comunica masinilor diverse pericole. Un sistem montat in intersectie monitorizeaza traficul, iar daca vede ca o masina intra pe rosu, informeaza soferul masinii care ar putea-o lovi, astfel ca acesta sa reactioneze.