Senioriadă în Asia
Acum 10 ani
marți, 11 ianuarie 2011
luni, 10 ianuarie 2011
Cercetătorii francezi şi americani fac un pas important în lupta împotriva maladiei Alzheimer
Un grup de cercetători francezi şi americani au anunţat joi (6 ianuarie 2011) publicarea unei descoperiri privind receptorii celulelor nervoase din creierul uman, ceea ce deschide noi perspective terapeutice pentru anumite maladii precum Alzheimer, relatează cotidianul francez Le Monde.
Această descoperire se referă la ‘mijloacele chimice’ pentru ‘modificarea localizării receptorilor pentru glutamat’, modificări care apar ‘în unele patologii ale creierului precum maladiile Alzheimer şi Huntington’, a explicat pentru AFP Daniel Choquet, directorul Institutului Interdisciplinar pentru Neuroştiinţe (IINS, care vizează integrarea fizicii, chimiei şi biologiei în serviciul neurobiologiei) din Bordeaux.
Receptorii pentru glutamat sunt esenţiali în transmiterea informaţiei între celulele nervoase şi ‘până acum nu exista niciun instrument pentru a modifica’ localizarea lor, a spus Daniel Choquet. ‘Prin munca noastră, am înţeles cum sunt stabilizaţi receptorii’, a adăugat cercetătorul. Lucrările au fost realizate de IINS în colaborare cu Bordeaux Imaging Center (BIC, imagistică la scară nanoscopică) şi o echipă de chimişti de la Massachusetts Institute of Technology (MIT, Statele Unite ale Americii).
Publicat la 26 decembrie în Nature Chemical Biology, revistă ştiinţifică britanică de referinţă, descoperirea deschide ‘perspective terapeutice noi care s-ar putea concretiza peste 5 până la 10 ani’, a estimat Daniel Choquet. Potrivit acestuia, înţelegerea mecanismelor studiate permite abordarea ‘reversibilităţii’ procesului în cauză în anumite maladii ale creierului.
‘Molecula pe care am pus-o la punct imită ceea ce se petrece în bolile în care sunt probleme sinaptice’, a precizat omul de ştiinţă, care speră ca această ‘moleculă lider’ să poată conduce la o nouă generaţie de medicamente.
Cele mai temute zece arme bacteriologice
Inca din cele mai vechi timpuri specia umana a cautat cu asiduitate cele mai eficiente metode de suprimare a semenilor sai. In zilele noastre, oamenii au reusit sa tranforme in arme de distrugere in masa, unele dintre cele mai ucigatoare virusuri si bacterii din natura. Metoda nu este veche, inca de acum 3.500 de ani hititii trimiteau oameni infestati in taberele inamice. Astazi, cand virusii si bacteriile nu mai par suficienti de mortali, laboratoarele stiintifice lucreaza la turatie maxima pentru descoperirea celor mai teribile arme bacteriologice.
1.Virusii Himere
Ciuma, variola, antraxul sunt cei mai de temut agenti biologici creati de natura. Cu toate acestea, fortele armate din diferite tari ale lumii considera ca acestia nu sunt indeajuns de mortali. Pin urmare, sunt creati unii noi, care asa aiba capacitatea de a ucide instananeu orice si oricand. Pasul a fost deja facut in laboratoarele secrete militare, acolo unde armate de savanti aflati in slujba mortii modifica genetic aceste organisme in scopul descoperirii celei mai distrugatoare arme biologice. Din nefericire, crearea unei astfel de forme de viata nu mai tine de universul unui roman horror-apocaliptic-SF. Virusii himere dupa cum au fost denumiti, exista deja. In mitologia greco-romana, Himera era o fiinta alcatuita din combinarea unui leu, tap si sarpe intr-o forma monstruoasa.
Abuzul asupra stiintei continua iar in laboratoare dotate cu tehnologii de ultima ora, geneticieni de renume au reusit deja descoperirea a noi modalitati de crestere a factorului mortalitatii antraxului sau variolei prin modificare structurii lor genetice. Prin combinarea cu success a unor gene, savantii pot crea un virus care poate declansa concomitent doua sau mai multe boli in momentul infestarii. La inceputul anilor’90, armata rusa dezvoltase deja Proiectul Chimera, reusind combinarea variolei cu ebola intr-un singur supervirus.
O alta directie macabra a dezvoltarii a virusurilor himere este cea data de crearea unui virus care in combinatie cu antidotul sau sa creeze o alta forma de virus, ducand in final la moartea oricarui om infestat caruia i se administreaza antidotul. Un asfel de caz a fost deja realizat in cazul toxinei botulinice. In situatia noii supertoxine, administrarea antidotului constand in toxina anti-botulinica duce la apatitia unei noi toxine cu un potential mortal mai mare decat al toxinei initiale.
2. Virusul Nipah
Virusii se adapeaza si se modifica incontinuu inca de la misterioasa lor aparitie pe Terra. Odata cu explozia demografica umana din ultimii 50 de ani, a fost intregistrata o activitate fara precedent in cadrul modificarii tulpinilor virale. Un astfel de virus este si Nipah, denumit astfel dupa regiunea Nipah din Malaezia unde, in anul 1999, s-au inregistrat primele victime umnae. Atunci, din cele 265 de persoane infestate, 105 au decedat inainte ca medicii sa afle cauza reala a bolii.
Odata ce 90% dintre victime au avut contacte cu porcii domestici care se hraneau cu fructe cazute din copaci, oamenii de stiinta au considerat ca acest virus este purtat de liliecii frugivori din jungla malaeziana. Originea exacta a acestui virus nu se cunoaste cu exactitate, dar virusologii banuiesc ca Nipah se propaga prin contact fizic sau cu fluidele corporale ale persoanei infestate. Virusul Nipah erupe dupa o incubare in corpul gazdei ce variaza intre 6-10 zile.
Simptomele apar sub forma de febra, dureri musculare urmate de inflamarea creierului. In cazurile severe, pacientii sunt afectati de convulsii repetate si, in final, se instaleaza coma profunda. Datorita mortalitatii sale ridicate, virusul Nipah a fost inclus, de asemenea, in Categoria A. Armatele principalelor puteri mondiale detin deja doze de virus Nipah, adaptate imprastierii in atmosfera.
3. Rinderpesta
Cand armatele lui Ginghis Han au atacat Europa in secolul 13, acestea au adus cu ele, cel mai probabil fara intentie o adevarata arma biologica. Turmele de vaci cenusii de stepa ale mongolilor au introdus in Batranul Continent o boala a vitelor cunoscuta in prezent sub denumirea germana de Rinderpest. Boala respectiva este cauzata de un virus si poate afecta, in egala masura, vitele domestice, bivolii, bizonii, girafele, caprele, oile, practic orice erbivor rumegator.
Afectiunea este extrem de periculoasa, animalele infestate sufera de febra, dizenterie si inflamarea mucoaselor. Exista un vaccin eficient, dar datorita faptului ca boala este foarte contagioasa, multe vite mor inainte de vaccinare. Folosirea ei pe scara larga poate distruge septelul unei intregi tari in mai putin de 3 zile. In zilele noastre, Canada si Statele Unite fac cercetari pentru a crea o forma de rinderpest cu un potential distructiv mai ridicat decat al formei cunoscute, pentru a realiza astfel o forma de arma biologica care sa afecteze orice fel de animal domenstic, de la caini la cai si de la camile la capre.
4.Agentul orezului
Bacteriile, virusurile, toxinele au un potential ucigas ridicat la adresa oamenilor, totusi exista unii agenti biologici selectionati special pentu a distruge sursele de hrana ale potentialilor inamici, si a declansa astfel o foamete de proportii in tara atacata. Distrugerea rezervelor de alimente ale inamicului este o veche tactica militara, utilizata cu succes si in prezent. Fara hrana, populatia este susceptibila bolilor, moralul scade, apar panica si revoltele . In acest scop, tari precum Statele Unite si Rusia au dezvoltat o serie de virusuri, bacterii si chiar specii de insecte adapatare distrugerii agriculturii tarii inamice.
O astfel de arma este asa numitul agent al orezului, o boala a recoltelor de orez declansata de ciuperca Prycularia oryzae. Odata imprastiata deasupra recoltelor de orez, cerealele sunt infestate in scurt timp de sporii acestei arme neconventionale. In final, toate plantele mor. In prezent exista 219 astfel de agenti, fiecare specializat pe o anumita planta sau fruct, cum este agentul graului, porumbului, orzului, secarei, legumeleor si fructelor. Agentul orezului a fost folosit de armata americana in timpul Razboiului din Vietnam, cand mii de vietnamezi au fost astfel condamnati la moarte prin infometare, in urma distrugerii campurilor de orez, singura lor sursa de subzistenta…
5.Toxina botulinica
Omul nu poate fi constient de inhalarea acestei toxine care poate fi pulverizata peste orase intregi fara ca nimeni sa-si dea seama. Nu are culoare sau miros, in schimb, in primele 12-36 ore de la contaminare, apar primele semne ale botulismului, concretizate in vedere incetosata, voma si dificultati in inghitire. La acest stadiu, singura solutie a oamenilor infestati este injectarea unei toxine anti-botulinice. Netratata, duce rapid la paralizie respiratorie urmata de moarte.
Atacul realizat de Clostridium botulinum duce la moarte in 24-72 ore de la infestare. Din acest motiv, toxina botulinica este in primele 10 arme biologice din Categoria A. Prima sa folosire efectiva ca o arma de ucidere in masa, a fost efectuata de secta japoneza Aum Shinrikyo, care in anul 1990 a infestat cu aerosoli care contineau botulism, o serie de politicieni japonezi care cerusera interzicerea prin lege a sectei precum si arestarea liderului acestuia, Shoko Asahara.
6. Tularemia
Cu toate ca tularemia este cunoscuta mai mult drept o bolala care decimeaza iepurii, iar gradul sau de mortalitate la oameni este putin peste 5%, bacteria care declanseaza acesta boala este una dintre cele mai infectioase bacterii de pe Terra. In timpul asediului Stalingradului, petrecut in cel de al II-lea Razboi Mondial, atat rusii cat si partea germana s-au acuzat reciproc de folosirea tularemiei drept arma biologica, circa 100 000 de soldati din ambele tabere decedand din cauza acesteia.
Bacteria Francisnella tularensis se gaseste in aproximativ 50% de organisme, in majoritate specii de iepuri si sobolani. Oamenii ajung sa fie infestati cu tularemie in urma contactului cu aceste rozatoare, prin muscaturi de insecte, consumarea carnii de iepure si prin inhalarea bacteriei in forma de aerosoli. Simptomele apar in 3-5 zile, depinzand de forma de infestare. Victimele acuza friguri si febra, diaree, dureri de cap atroce, dureri musculare si ale incheieturilor, tuse uscata si stare de slabiciune generala. Netratata, tularemia duce la soc respirator urmat de moarte. Din fericire, tularemia poate fi tratata prin vaccinare. Pentru a contracara acest lucru, armatele Statelor Unite, Canadei, Marii Britanii si fostei Uniuni Sovietice au creat la finele celui de al II-lea Razboi Mondial o forma de tularemie care se poate vaporiza usor in atmosfera.
7.Ciuma
Denumita “Moartea Neagra” in perioada Evului Mediu, temuta ciuma a decimat mai mult de jumatate din populatia Europei in decursul secolului 14. In mod clar o arma biologica de categoria A, bacteria ciumei, Yersinia bacterium poate declansa doua tipuri de ciuma, cea bubonica si cea pneumatologica. Ciuma bubonica prezinta o mortalitate mult mai mare decat cea pneumetologica, si se transmite prin muscaturile de purici si paduchi, alaturi de contactul fizic cu fluidele corporale ale unei persoane infestate.
Simptomele apar odata cu inflamarea gatului, organelor genitale si a zonelor inghinale, urmate de febra, friguri, dureri intense de cap si epuizare generala a organismului. Netratate in primele 24 de ore de la infestare, circa 70% din persoanele bolnave de ciuma, mor in zilele urmatoare. In anul 1940, armata japoneza a declansat o adevarata epidemie in China, dupa ce a bombardat orasele chinezesti cu …saci plini de purici infestati cu ciuma bubonica! In prezent, armatele Canadei, Egiptului, Germaniei, Japoniei, Coreei de Nord, Rusiei si Statelor Unite poseda bacterii ale ciumei bubonice, stocate in cazul unui atac biologic.
8. Ebola
Virusul care este responsabil de temuta febra hemoragica Ebola poate provoca, de fapt, peste 20 de tipuri de febra hemoragica marcate prin sangerari abundente care duc intr-un final la moartea bolnavului. Comunitatea stiintifica a intrat pentru prima oara in contact cu virusul Ebola in perioada anilor 1970-1980, cand au fost semnalate primele cazuri in Zair si Sudan, ocazie in care au murit sute de bastinasi. In anii care au urmat, virusul Ebola si-a consolidat titlul de cel mai mare pericol al Africii. Denumit dupa regiunea Ebola din Congo-ul actual, unde a fost descoperit pentru prima data, acest virus traieste, in mod normal, intr-o gazda reprezentata de un animal african, care inca nu a fost descoperit pana in prezent.
Odata prezent intr-o gazda, acest virus infesteaza orice fel de organism viu care intra in contact cu sangele sau orice fel de secretii corporale ale gazdei purtatoare. Odata infestat, omul repectiv simte primele semne ale Ebolei intr-un interval de timp cuprins intre 2-21 zile. Simptomele apar sub forma de dureri de cap si musculare, senzatia de gura uscata, urmate de voma. Intre 60-90 % dintre persoanele infestate mor dupa 16 zile, restul oamenilor se sting in intervalul urmator de 2 saptamani. Medicina moderna nu isi poate inca explica de ce un procent foarte mic dintre cei infestati cu Ebola supravietuiesc.
De asemenea, inca nu exista leac sau vaccin impotriva acestui virus. In ciuda eforturilor oamenilor de stiinta de a izola acest virus in padurile africane sau in laboratoare bine pazite, o echipa de cercetatori din fostul regim sovietic a reusit sa transforme acest virus intr-o arma. Cu toate ca initial au intampinat dificultati in cultivarea acestui virus in conditii de laborator, in anul 1986, armata sovietica detinea deja mai multe rachete capabile sa imprastie Ebola. Armata americana nu s-a lasat mai prejos astfel incat la mijlocul anilor ’90, detinea la randu-i arme biologice echipate cu incarcaturi de virusi Ebola.
9. Antraxul
Isteria cetateanului american obisnuit a ajuns la cote maxime cu ocazia scandalurilor din toamna anului 2001, cand o serie de plicuri pline cu antrax au infestat 22 de functionari americani, ucigand 5 dintre acestia. Plicurile in cauza contineau teribila bacterie Baccilus anthracis, cunoscuta popular sub denumirea de antrax. Datorita ratei ridicate a mortalitatii si a rezistentei sale indelungate in mediul ambiant, bacteria antraxului este, de asemenea, considerata o arma biologica de Categoria A.
Aceasta bacterie traieste in sol de unde ajunge sa contamineze animalele domestice precum vitele, oile si caii. Oamenii sunt infestati cu antrax prin contactul fizic, inhalare si ingerare. Majoritatea cazurilor de infestare sunt cu antrax cutanat, transmis prin contactul pielii cu bacteria. Cea mai mortala forma este cea a antraxului inhalat. In cazurile de antrax inhalat, mortalitatea este de 100% in cazurile netratate, si 75% daca pacientul a fost dus urgent la medic.
Punctul forte al acestei arme biologice este dat de longevitatea sa, bacteriile de antrax putand rezista in pamant mai mult de 40 de ani…Primele experimente cu antrax au fost inteprinse in anul 1930 de catre armata japoneza, in incinta temutei unitati 731 din Manciuria, unde prizonierii de razboi erau supusi infestarii. Fortele armate britanice au experimentat bombele cu antrax in 1942, cand au infestat in cadrul unui test, mica insula Gruinard. Peste 44 ani de la acest incident, au fost necesare peste 280 tone de formaldehida pentru decontaminarea insulei. In anul 1979, Armata Sovietica a lansat antrax pe calea aerului in Afganistan, ucigand 66 de oameni. In prezent, Baccilus anthracis ramane una dintre cele mai temute arme bacteriologice. Numeroase programe militare produc inca stocuri masive de antrax pentru un eventual razboi…
10. Variola
Aceasta afectiune grava este cauzata de virusul variolei. Cea mai comuna forma a acestei boli provoaca o rata a mortalitatii de cel putin 30 %. Semnele imbolnavirii cu variola debuteaza sub forma unor dureri musculare urmate de febra mare si de acoperirea corpului cu basici umplute cu lichid. Boala se transmite prin contact direct cu o persoana infestata, cu hainele sau obiectele atinse de aceasta, sau poate fi raspandita in spatii inchise. Primul act intentionat de folosirea a variolei drept arma biologica, dateaza din perioada colonizarii Americii de Nord de catre emigrantii englezi.
In anul 1763, la ordinul comandantului Jeffery Amherst, trupele britanice au distribuit triburilor amerindiene din Ottawa, paturi infestate cu variola . Locuitorii originali ai Americilor nu aveau nici un fel de imunitate naturala fata de bolile aduse de europeni. In urma infamului act de genocid etnic, zeci de triburi de amerindieni au fost eradicate deliberat, in mai putin de doua saptamani. Centrul national american pentru prevenirea dezastrelor clasifica variola in Categoria A a tuturor armelor bacteriologice, datorita mortalitatii ridicate provocate de acest virus, cat si faptului ca variola poate fi transmisa foarte usor prin intermediul aerului.
Motorul Diesel
Motorul diesel este un motor cu combustie internă; mai exact este un motor cu aprindere prin compresie, în care combustibilul se detonează doar prin temperatura ridicată creată de comprimarea amestecului aer-carburant, şi nu prin utilizarea unui dispozitiv auxiliar, aşa cum ar fi bujia în cazul motorului pe benzină.
Motorul operează utilizând ciclul diesel.
Numele motorului a fost dat după inginerul german Rudolf Diesel, care l-a inventat în 1892 şi l-a patentat pe 23 februarie 1893. Intenţia lui Diesel a fost ca motorul său să utilizeze o varitate largă de combustibili inclusiv praful de cărbune. Diesel şi-a prezentat invenţia funcţionând în 1900 la Expoziţia Universală (World's Fair) utilizănd ulei de alune (vezi biodiesel).
Scurtă cronologie
* 1862 - Nicolaus Otto dezvoltă motorul pe bază de gaz de carbune, similar unui motor pe benzină modern.
* 1891 - Herbert Akroyd-Stuart îmbunatăţeşte motorul său pe bază de ulei si cedează drepturile către Hornsby din Anglia pentru construcţia motoarelor. Aceştia au construit primul motor cu aprindere prin compresie cu start rece.
* 1892 - Motorul Hornsby cu numărul 101 este construit şi instalat într-o casă de apă. Acesta se află în muzeul camioanelor MAN din nordul Angliei.
* 1892 - Rudolf Diesel dezvoltă versiunea sa de motor având la bază principiile motorului Carnot alimentat cu praf de carbune. El este angajat de geniul refrigerării Carl von Linde, apoi de producătorul de fier MAN AG din München şi mai tărziu de Sulzer, companie de motoare din Elveţia. Diesel împrumută idei de la fiecare şi lasă o moştenire bogată firmelor.
* 1892 - John Froelich construieşte un un tractor cu motor avănd combustibil petrolul.
* 1894 - Witte, Reid, and Fairbanks încep construcţia de motoare pe baza de petrol cu o varietate de sisteme de aprindere.
* 1896 - Hornsby construieşte tractoare diesel şi motoare pentru locomotive.
* 1897 - Winton produce şi conduce primul automobil pe benzină din Statele Unite; mai tărziu construieşte fabrici de motoare diesel.
* 1897 - Mirrlees, Watson & Yaryan construiesc primul motor diesel englez cu licenţă Rudolf Diesel. Acesta este expus în Science Museum din South Kensington, Londra.
Cum funcţionează motorul diesel
Comprimarea unui gaz conduce la creşterea temperaturii sale, aceasta fiind metoda prin care se aprinde combustibilul în motoarele diesel. Aerul este aspirat în cilindri și este comprimat de către piston până la un raport de 25:1, mai ridicat decât cel al motoarelor cu apindere prin scânteie. Spre sfârșitul cursei de compresie, motorina este pulverizată în camera de ardere prin intermediul unui injector. Motorina se aprinde la contactul cu aerul care a fost încălzit până la o temperatura de circa 700-900°C (1300-1650°F). Arderea combustibilului duce la cresterea temperaturii şi presiunii, punând în mișcare pistonul. Biela transmite forța pistonului către arborele cotit, transformând mișcarea liniară în mișcare de rotație. Aspirarea aerului în cilindri se face prin intermediul supapelor, dispuse la capătul cilindrului. Pentru mărirea puterii, majoritatea motoarelor diesel moderne sunt supraalimentate cu scopul de a mări cantitatea de aer introdusă în cilindri. Folosirea unui răcitor intermediar pentru aerul introdus în cilindri crește densitatea aerului și conduce la un randament mai bun.
Atunci când afară este frig, motoarele diesel pornesc mai greu deoarece masa masivă a metalului blocului motor (format din cilindri şi chiulasă) absoarbe căldura produsă prin compresie, împiedicând aprinderea. Unele motoare folosesc dispozitive electrice de încălzire, denumite bujii cu incandescență, ajutând la aprinderea motorinei la pornirea motorului diesel. Alte motoare folosesc rezistenţe electrice dispuse în galeria de admisie, pentru a încălzi aerul. Sunt folosite și rezistențe electrice montate în blocul motor, tot pentru a ușura pornirea și a micșora uzura. Motorina are un grad mare de viscozitate, mai ales la temperature scăzute, ducând la formarea de cristale în combustibil, în special în filtre, împiedicând astfel alimentarea corectă a motorului. Montarea de mici dispozitive electrice care să încălzească motorina, mai ales în zona rezervorului şi a filtrelor a rezolvat această problemă. De asemenea, sistemul de injecţie al multor motoare trimite înapoi în rezervor motorina deja încălzită, care nu a fost injectată, prevenind astfel cristalizarea combustibilului din rezervor. În prezent, folosirea aditivilor moderni a rezolvat şi această problemă.
O componentă vitală a motoarelor diesel este regulatorul de turaţie - mecanic sau electronic, care reglează turaţia motorului prin dozarea corectă a motorinei injectate. Spre deosebire de motoarele cu aprindere prin scânteie (Otto), cantitatea de aer aspirată nu este controlată, fapt ce duce la supraturarea motorului. Regulatoarele mecanice se folosesc de diferite mecanisme în funcţie de sarcină şi viteză. Regulatoarele motoarelor moderne, controlate electronic comandă injecţia şi limiteză turaţia motorului prin intermediul unei unităţi centrale de control care primeşte permenent semnale de la senzori, dozând corect cantitatea de motorină injectată.
Controlul precis al timpilor de injecţie este secretul reducerii consumului şi al emisiilor poluante. Timpii de injecţie sunt măsuraţi în unghiuri de rotaţie ai arborelui cotit înainte de punctul mort superior. De exemplu, dacă unitatea centrală de control iniţiază injecţia cu 10 grade înainte de punctul mort superior, vorbim despre un timp de injecţie de 10 grade. Timpul optim de injecţie este dat de construţia, viteza şi sarcina motorului respectiv.
Avansând momentul injecţiei (injecţia are loc înainte ca pistonul să ajungă la punctul mort superior) arderea este efiecientă, la presiune şi temperatură mare, dar cresc şi emisiile de oxizi de azot. La cealalată extremă, o injecţie întârziată conduce la arderi incomplete şi emisii vizibile de particule de fum.
Injectia combustibilului la motoarele diesel
Primele sisteme de injectie
Motorul diesel modern este o îmbinare a creaţiilor a doi inventatori. În mare, rămâne fidel conceptului original al lui Rudolf Diesel, adică combustibilul este aprins prin compresia aerului din cilindru. Însă, aproape toate motoarele diesel de azi folosesc aşa-numitul sistem de injecţie solidă, inventat de Herbert Akroyd Stuart, pentru motorul său cu cap incandescent (un motor cu aprindere prin compresie care precedase motorul diesel, dar funcţionează oarecum diferit). În cazul injecţiei solide, combustibilul este adus la o presiune extremă cu ajutorul unor pompe şi introdus în camera de ardere prin intermediul unor injectoare şi a aerului comprimat, într-o stare aproape solidă. La început, combustibilul era injectat în motorul Diesel cu ajutorul aerului comprimat care îl pulveriza în cilindru. Mărimea compresorului de aer era atât de mare, încât primele motoare diesel erau foarte grele şi voluminoase în raport cu puterea produsă, mai ales datorită antrenării unor astfel de compresoare. Primele motoare montate pe nave aveau un motor auxiliar dedicat antrenării compresorului de injecţie. Sistemul era prea mare şi greoi pentru a fi folosit în industria auto.
Injectia controlata mecanic si electronic
Motoarele din vechile generaţii utilizau o pompă mecanică şi un mecanism cu supape antrenate de arborele cotit, de obicei prin intermediul unui lanţ sau curele. Aceste motoare foloseau injectoare simple, cu supapă şi arc, care se deschideau/închideau la o anumită presiune a combustibilului. Pompa consta dintr-un cilindru care comprima motorina şi o supapă sub formă de disc care se rotea la jumătate din turaţia arborelui cotit. Supapa avea o singură deschidere pe o parte, pentru combustibilul sub presiune şi o alta pentru fiecare injector. Pe masură ce se rotea, discul supapei distribuia fiecărui injector o cantitate precisă de combustibil la mare presiune. Supapa injectorului era acţionată de presiunea motorinei injectate atât timp cât discul se rotea în dreptul deschiderii fiecărui cilindru. Regimul motorului era controlat de un al treilea disc care se rotea doar câteva grade şi era acţionat de o pârghie. Acest disc controla deschiderea prin care trecea combustibilul, controlând astfel cantitatea de motorină injectată. Vechile motoare diesel puteau fi pornite, din greşeală, şi în sens invers, deşi funcţionau ineficient datorită ordinii de aprindere dereglate. Aceasta era de obicei consecinţa pornirii maşinii într-o treaptă de viteză greşită. Motoarele moderne au o pompă de injecţie care asigură presiunea necesară injecţiei. Fiecare injector este acţionat electro-magnetic prin intermediul unei unităţi centrale de control, fapt ce permite controlul precis al injecţiei în funţie de turaţie şi sarcină, având ca rezultat performanţe mărite şi un consum scăzut. Design-ul simplificat al ansamblului pompă-injector a condus la construcţia de motoare mai fiabile şi silenţioase.
Injectia indirecta
În cazul motorului diesel cu injecţie indirectă, motorina nu este injectată direct în camera de ardere, ci într-o pre-cameră unde arderea este iniţiată şi se extinde apoi în camera de ardere principală, antrenată de turbulenţa creată. Sistemul permite o funcţionare liniştită, şi deoarece arderea este asistată de turbulenţă, presiunea de injecţie poate fi mai scăzută, deci sunt permise viteze de rotaţie mari (până la 4 000 rpm), mult mai potrivite autoturismelor. Precamera avea dezavantajul pierderilor mari de căldură, ce trebuiau suportate de către sistemul de răcire şi a unei eficienţe scăzute a arderii, cu până la 5-10% mai scăzută faţă de motoarele cu injecţie directă. Aproape toate motoarele trebuiau să aibă un sistem de pornire la rece, ca de exemplu bujii incandescente. Motoarele cu injecţie indirectă au fost folosite pe scară mare în industria auto şi navală începând din anii timpurii 1950 până în anii 1980, când injecţia directă a progresat semnificativ. Motoarele cu injecţie indirectă sunt mai ieftine şi mai uşor de construit pentru domeniile de activitate unde emisiile poluante nu sunt o prioritate. Chiar şi în cazul noilor sisteme de injecţie controlate electronic, motoarele cu injecţie indirectă sunt încet înlocuite de cele dotate cu injecţie directă, care sunt mult mai eficiente.
În perioada de dezvoltare a motoarelor diesel din anii 1930, diferiţi contructori au pus la punct propriile tipuri de precamere de ardere. Unii constructori, precum Mercedes-Benz, aveau forme complexe. Alţii, precum Lanova, utilizau un sistem mecanic de modificare a formei precamerei, în fucţie de condiţiile de funţionare. Însă, cea mai folosită metodă a fost cea în formă de spirală, concepută de Harry Ricardo ce folosea un design special pentru a crea turbulenţe. Majoritatea producătorilor europeni au folosit acest tip de precamere sau şi-au dezvoltat propriile modele (Mercedes Benz şi-a menţinut propriul design mulţi ani).
Injectia directa
Motoarele moderne folosesc una din urmatoarele metode de injectie directa.
Injectia directa cu pompa-distribuitor
Primele motoare diesel cu injecţie directă au folosit o pompă de injecţie rotativă, cu injectoarele montate în partea superioara a camerei de ardere şi nu într-o precameră. Exemple de vehicule dotate cu astfel de motoare sunt Ford Transit sau Rover Maestro, având ambele motoare fabricate de Perkins. Problema acestor motoare era zgomotul excesiv şi emisiile de fum. Din această cauză aceste motoare au fost la început montate doar pe vehicule comerciale - excepţia notabilă fiind autoturismul Fiat Croma. Consumul era cu 15% până la 20% mai scăzut decât la un motor diesel cu injecţie indirectă, îndeajuns să compenseze, pentru unii, zgomotul produs.
Primul motor cu injecţie directă de mică capacitate, produs în serie a fost conceput de grupul Rover. Motorul în 4 cilindrii, cu o capacitate de 2500 cmc, a fost folosit de Land Rover pe vehiculele sale din 1989, având chiulasa din aluminiu, injecţie Bosch în 2 trepte, bujii incandescente pentru pornire uşoară şi un mers lin şi economic.
Controlul electronic al pompei de injecţie a trasformat radical acest tip de motor. Pionierul a fost grupul Volkswagen-Audi cu modelul Audi 100 TDI apărut în 1989. Presiunea de injecţie era de circa 300 bari, dar momentul injecţiei, cantitatea de motorină injectată şi turbocompresorul erau controlate electronic. Acest lucru a permis un nivel aceptabil de zgomot şi emisii poluante. Destul de rapid tehnologia a penetrat şi la vehiculele de masă precum Golf TDI. Aceste autovehicule erau mai economice şi mai puternice decât competitorii pe injecţie indirectă.
Injectia directa cu rampa comuna (common rail)
La vechile motoare diesel o pompă-distribuitor asigura presiunea necesară la injectoare care erau simple duze prin care motorina era pulverizată în camera de ardere.
La sistemele cu rampă comună, distribuitorul este eliminat. O pompă de înaltă presiune menţine motorina la o presiune constantă de 1800 bari într-o rampă comună, o conductă unică care alimenteză fiecare injector comandat electro-magnetic de mare precizie sau chiar injectoare piezo-electrice (utilizate de Mercedes la motorul diesel cu 6 cilindri în V de 3 L).
Majoritatea constructorilor europeni au în gama lor modele echipate cu motoare diesel common rail, chiar şi la vehiculele comerciale. Unii constructori japonezi, precum Toyota, Nissan şi, mai recent, Honda, au dezvoltat şi ei motoare diesel cu rampă comună.
Diferiţi constructori de automobile au denumiri diferite pentru motoarele lor diesel common rail. Spre exemplu: CDI la DaimlerChrysler, TDCi la Ford, JTD la grupul Fiat, dCi la Renault, CDTi la Opel, CRDi la Hyunday, DI-D la Mitsubishi, HDI la grupul PSA, D-4D la Toyota.
Injectia directa cu pompa-injector
Acest tip de sistem injectează, de asemenea, motorina direct în cilindru. Injectorul şi pompa formează un corp comun plasat în capătul cilindrului. Fiecare cilindru are propria pompă care alimentează injectorul propriu, fapt ce exclude fluctuaţiile de presiune şi asigură o injecţie consistentă. Acest tip de injecţie, dezvoltat de Bosch, este folosit de către autoturismele grupului Volkswagen AG - denumit sistemul pompă-injector - şi de către Mercedes Benz şi majoritatea fabricanţilor de motoare diesel mari (CAT, Cummins, Detroit Diesel). Ultimele realizări asigură o presiune de injecţie crescută, de până la 2050 bar.
Tipuri de motoare diesel
Motoarele diesel timpurii
Intenţia lui Rudolph Diesel a fost aceea de a înlocui motorul cu aburi ca sursă primară de energie pentru industrie. Motoarele diesel de la sfârştul secolului XIX şi începutul secolului XX foloseau aceeaşi formă şi dispunere ca motoarele cu aburi industriale: cilindri cu cursă mare, supape exterioare, chiulase pentru fiecare cilindru şi arbore cotit fără carter, cuplat la un volant enorm. Curând, vor apărea motoare mai mici, cu cilindri verticali, în timp ce majoritatea motoarelor industriale de mărime mare şi medie aveau tot cilindri orizontali, şi întocmai ca motoarele cu aburi, aveau mai mulţi cilindri. Cele mai mari motoare diesel timpurii erau replici ale celor cu aburi, cu lungimi impresionante, de câţiva metri buni. Acestea funcţionau cu viteze foarte mici, în special datorită motorinei injectate cu ajutorul aerului comprimat, dar şi pentru că trebuiau să corespundă majorităţii utilajelor industriale construite pentru motoarele cu aburi, unde vitezele normale de operare se încadrau între 100 si 300 rotaţii pe minut. Motoarele erau pornite cu ajutorul aerului comprimat, care era introdus in cilindri şi rotea mororul, deşi cele mai mici puteau fi pornite şi manual.
În primele decenii ale secolului XX, când marile motoare diesel erau montate pe nave, acestea aveau forma motoarelor cu aburi, pistonul împingea o tijă cuplată la o bielă ce rotea arborele motor. Urmînd modelul motoarelor cu aburi, s-au construit motoare cu dublă acţiune, unde arderea avea loc în ambele părţi ale pistonului pentru a mării puterea. Acestea aveau doua rînduri de supape si două sisteme de injecţie. Sistemul permitea, de asemenea, modificarea sensului de rotaţie, prin modificarea timpilor de injecţie. Prin urmare, motorul putea fi cuplat direct la axul elicei, fără a mai fi nevoie de o cutie de viteze. Deşi aveau o putere mare şi erau foarte eficiente, marea problema motoarelor cu dublă acţiune era etanşietatea camerei inferioare de ardere şi a segmenţilor. În anii 1930 s-a descoperit că montarea turbocompresoarelor era o soluţie mai uşoară şi eficientă.
Motoarele diesel moderne
Motoarele diesel sau pe benzină sunt în 2 timpi sau în 4 timpi. Majoritatea motoarelor sunt în 4 timpi, dar unele motoare mari funționează în 2 timpi, în principal cele de pe nave. Majoritatea locomotivelor moderne folosesc motoare diesel în 2 timpi, cuplate la generatoare electrice ce acționeză motoare electrice, eliminând nevoia transmisiei. Pentru cresterea presiunii în cilindrii s-a folosit supraalimentarea, mai ales la motoarele diesel în doi timpi care au două curse utile per rotaţie a arborelului cotit.
În mod normal, cilindrii sunt multipli de doi, dar se pot folosi orice număr de cilindri, atât timp cât sunt eliminate vibraţiile excesive. Cea mai folosită configuraţie este cea de 6 cilindrii în linie, dar sunt folosiţi şi 8 cilindrii în V sau 4 în linie. Motoarele de mică capacitate (în special cele sub 5000 cmc) au de obicei 4 (majoritatea lor) sau 6 cilindrii, fiind folosite la autoturisme. Există şi motoare cu 5 cilindrii, un compromis între funcţionarea lină a unuia de 6 cilindrii şi dimensiunile reduse ale unuia de 4 cilindrii. Motoarele diesel pentru întrebuinţări curente (bărci, generatoare, pompe) au 4, 3 si 2 cilindrii sau un singur cilindru pentru capacităţi mici.
În dorinţa de a îmbunătăţii raportul greutate/putere s-au adus inovaţii privind dispunerea cilindrilor pentru a obţine mai multă putere per cilindree. Cel mai cunoscut este motorul Napier Deltic, cu trei cilindri dispuşi sub formă de triunghi, fiecare cilindru având 2 pistoane cu acţiune opusă, întregul motor având 3 arbori cotiţi. Compania de camioane Commer din Marea Britanie a folosit un motor asemănător pentru vehiculele sale, proiectat de Tillings-Stevens, membru al Grupului Rootes, numit TS3. Motorul TS3 avea 3 cilindri în linie, dispuşi orizontal, fiecare cu 2 pistoane cu acţiune opusă concectate la arborele cotit printr-un mecanism de tip culbutor. Deşi ambele soluţii tehnice produceau o putere mare pentru cilindreea lor, motoarele erau complexe, scumpe de produs şi întreţinut, iar când tehnica supraalimentarii s-a îmbunătăţit în anii 1960, aceasta a devenit o solutie viabilă pentru creşterea puterii.
Înainte de 1949, Sulzer a construit, experimental, motoare în doi timpi supraalimentate la 6 atmosfere a căror putere era obţinută cu ajutorul unor turbine acţionate de gazele de evacuare.
Abonați-vă la:
Postări (Atom)
