Motoare

1 GENERALITAŢI

1.1 Definiţii

Motorul este un sistem tehnic capabil să transforme o formă oarecare de energie în energie mecanică. Dacă energia iniţială este obţinută prin arderea unui amestec aer-combustibil motorul se numeşte motor termic (motor cu ardere).

Motorul cu ardere internă (MAI) este un motor termic care transformă parţial energia termică, rezultată prin reacţii chimice de oxidare a unui combustibil, în energie mecanică (lucru mecanic), folosind ca fluid motor sau agent de lucru gaze rezultate prin arderea ciclică a amestecului aer-combustibil într-un volum variabil, limitat parţial de elemente ale mecanismului motor.

Motoarele cu ardere internă cu piston (MAIP) folosesc ca mecanism motor mecanismul piston-bielă-manivelă.

Obiectivul acestei lucrări îl constituie exclusiv motoarele cu ardere internă cu piston folosite la autovehicule rutiere.

1.2 Scurt istoric al MAIP

Descoperirea efectelor presiunii atmosferice (Torricelli, 1608-1647) şi aplicaţiile ei (Blaise Pascal şi Otto von Guerike) au iniţiat tehnologiile de producerea a energiei mecanice prin deplasarea unui piston într-un cilindru, sub acţiunea aburului livrat de un generator încălzit cu cocs şi mai târziu cu combustibil lichid.

După o maşină rudimentară construită în 1690 de Denis Papin, perfecţionarea maşinilor cu abur devine posibilă prin crearea condensatorului de abur (1765-James Watt).

Elaborarea unor materiale rezistente la temperaturi ridicate a permis folosirea treptată a gazelor ca fluid motor. Stirling foloseşte în 1816 ca fluid de lucru, într-o maşină cu piston, aerul încălzit în exteriorul maşinii, prin arderea lemnului sau a cărbunelui. În aceeaşi perioadă se realizează şi motorul cu praf de puşcă.

Prepararea gazului de iluminat (1799-Philippe Lebon), deschide perspectiva utilizării acestuia ca fluid motor. Apar astfel premisele tehnologice care vor permite apariţia motorului cu ardere internă.

Către mijlocul secolului al XIX-lea şi ulterior acestei perioade, activitatea în domeniu este canalizată spre iniţierea arderii de la o sursă comandată din exterior, conducând la motorul cu aprindere prin scânteie (MAS), cu mecanism bielă-manivelă. Reţin atenţia încercările lui Alfred Drahe care preconizează aprinderea amestecului aer-combustibil de la un tub incandescent. În 1860, Etienne Lenoir brevetează un MAS cu gaz de iluminat, care s-a impus un timp relativ îndelungat deşi avea randamentul termic de numai 5%. Deoarece procesele funcţionale ale motorului Lenoir nu includeau faza de comprimare, motorul funcţiona după un ciclu În 2 timpi: în cursa descendentă pistonului se realizau admisia, arderea şi destinderea, cursa ascendentă era alocată evacuării.

Importanţa comprimării amestecului înainte de ardere este demonstrată de Alphonse Bean de Rochas care pune şi bazele teoretice ale ciclului de funcţionare al motorului în 4 timpi, cu ardere izocoră.

După 12 ani de experimentări, în 1876, Nikolaus August Otto, construieşte primul MAS în 4 timpi, marcând astfel un salt tehnologic crucial, care va marca istoria ulterioară a întregului mapamond.

În anul 1892, Rudolf Diesel propune principiul de funcţionare al motorului cu aprindere prin comprimare (MAC), primele realizări fiind motoare staţionare de dimensiuni mari.

Nikolaus August Otto Rudolf Diesel

Diversificarea procedeelor de control ale formării amestecului şi al arderii la turaţii ridicate, progresul tehnic în domeniul creşterii rezistenţei mecanice şi a tehnologiilor materialelor au condus soluţii de MAC rapide, utilizate la automobile uşoare.

În Romania, fabricaţia de MAIP îşi are începutul în urmă cu aproape '75 de ani. După motoare destinate tracţiunilor feroviare, aeriene şi unor utilizări staţionare se construiesc motoare de autovehicule rutiere situate la nivelul tehnicii anilor respectivi. La Arsenalul Aviaţiei se creează în anii '40 un motor cu 3 cilindri în stea de 30 CP răcit cu aer.

În anul 1945, la uzina I.A.R. din Braşov s-a construit un microautomobil biloc cu motor în spate şi tracţiune anterioară cu lanţ. Motorul de motocicletă ce echipa acest automobil furniza 11,5 CP la 4.000 rot/min, cu un consum de 4,5 1/100 km la o viteză a automobilului de 70 km/h.

În anul 1947, tot la I.A.R., inginerul Radu Mărdărescu construieşte 3 automobile echipate cu motorul I.A.R. 002, în 2 timpi, care dintr-o cilindree de 1000 cm3 dezvolta 100 CP.