|
|
|
|
Fig.18.7. Influenta supraalimentarii asupra ciclului motor al unui MAC |
Prin supraalimentarea unui motor se modifica conditiile de functionare ale acestuia fata de un motor cu aspiratie normala. Marind cantitatea de incarcatura proaspata admisa si temperatura acesteia fiind mai mare decat cea a mediului ambiant, se modifica valorile presiunii si temperaturii in fiecare evolutie.
In figura 18.7.a. se prezinta diagrama indicata teoretica a unui MAC supraalimentat.
In cazul unui motor supraalimentat presiunea de admisie este mai ridicata decat presiunea atmosferica ceea ce imbunatateste umplerea motorului si lucrul mecanic (de pompaj) delimitat de curbele de admisiune si evacuare devine pozitiv contribuind la marirea randamentului.
Presiunea de admisie pA este mai mica decat presiunea de supraalimentare ps din cauza pierderilor gazodinamice. In cazul supraalimentarii cu ajutorul unei suflante antrenate mecanic presiunea in cilindru Pp este cu mult mai scazuta decat presiunea de supraalimentare ps, atunci lucrul mecanic de pompaj Lp fiind pozitiv mareste lucrul mecanic indicat al diagramei.
La motoarele in patru timpi supraalimentate diagrama indicata este influentata de fazele de distributie. Optimizarea acestora fiind diferita de cea a motoarelor cu umplere normala. Procesul de schimbare a incarcaturii la motoarele in patru timpi este constituit din fazele de evacuare, baleiaj si admisie. Fenomenul dureaza mai mult decat o rotatie completa a arborelui cotit.
a. Evacuarea
Evacuarea gazelor arse din cilindru se face in doua etape si anume: evacuarea libera (scapare) si evacuare fortata.
Deschiderea supapei de evacuare trebuie sa se realizeze cu un unghi de avans astfel incat luand in considerare bilantul intre energia castigata prin micsorarea lucrului mecanic rezistent in timpul cursei de evacuare fortata si cea pierduta prin nefolosirea completa a destinderii gazelor din cilindru, sa se obtina un lucru mecanic maxim castigat in timpul evacuarii.
|
Fig.18.8. Influenta avansului deschiderii supapei de evacuare |
In figura 18.8.b. este prezentata variatia presiunii gazelor in timpul scaparii pentru diferite grade de supraalimentare. Se observa ca pe masura ce presiunea de supraalimentare creste, creste si presiunea de la inceputul evacuarii. Presiunea scade rapid cu apropierea pistonului de PMI.
Rezulta ca evacuarea se efectueaza in cea mai mare parte prin scapare. Curba (a) reprezinta limita caderii de presiune din cilindru in fata colectorului turbinei pana la care se asigura curgerea in regim supracritic. In general cu marirea gradului de supraalimentare nu este necesara modificarea momentului deschiderii supapei de evacuare in apropiere de PMI se ating presiuni apropiate de cele din colectorul turbinei.
Prin micsorarea contrapresiunii din colectorul de evacuare nu se obtine o evacuare sensibil imbunatatita deoarece in timpul scaparii in portiunea curgerii supracritice se elimina aproximativ 70% din cantitatea totala de gaze arse aflate in cilindru. Ca urmare a faptului ca In timpul evolutiei de evacuare fortata presiunea variaza mai putin scaderea contrapresiunii duce la micsorarea destul de mica a lucrului mecanic rezistent.
b. Admisia
Admisia incepe odata cu momentul retinerii aerului in cilindru si se termina dupa PMI, supapa de admisie inchizandu-se cu intarziere. Intarzierea la inchiderea supapei de admisie este necasata pentru o umplere cat mai buna a cilindrului. Admisia incarcaturii proaspete In cilindru se realizeaza In cea mai mare parte sub valoarea presiunii de supraalimentare ps. Evolutia presiunii din cilindru In timpul admisiei este prezentata in fig.18.9. Se constata in prima portiune a cursei de admisie o crestere de presiune datorate patrunderii aerului comprimat si apoi o scadere datorata maririi pierderilor gazodinamice rezultate in urma maririi vitezei de curgere a incarcaturii proaspete in cilindru.
|
Fig.18.9. Evolutia presiunii din cilindru in timpul evacuarii fortate |
|
Fig.18.10. Cronosectiunile supapei de admisie si evacuare: a) motor supraalimentat; b) motor cu aspiratie naturala |
Urmeaza apoi o portiune in care presiunea in cilindru este aproximativ constanta, dupa care creste datorita franarii gazelor din cauza incetinirii miscarii pistonului
In PMI presiunea in cilindru este mai mica decat presiunea de supraalimentare de aceea incarcatura proaspata poate patrunde in cilindru si dupa PMI ceea ce justifica inchiderea cu intarziere a supapei de admisie (punctul ia1).
In cazul in care presiunea din colectorul de evacuare este constanta, marirea presiunii de supraalimentare are ca efect sporirea vitezelor de curgere ale gazului in cilindru.
Din aceasta cauza, inchiderea supapei de admisie trebuie sa se realizeze cu o intarziere mai mare pentru a compensa caderea de presiune marita si pentru utilizarea completa a energiei coloanei de gaz in miscare.
Daca presiunea din colectorul de evacuare variaza in acelasi raport cu presiunea de supraalimentare, momentul de inchidere a supapei de admisie nu se modifica, deoarece viteza gazelor si pierderile gazodinamice nu se modifica.
Datorita faptului ca in motorul supraalimentat este arsa o cantitate sporita de combustibil va rezulta o incarcare termica mai mare a pieselor in jurul camerei de ardere fata de motorul cu aspiratie naturala, astfel se impun masuri suplimentare pentru racirea peretilor cilindrului, capului pistonului, chiulasei si supapei de evacuare.
La m.a.c. supraalimentat pentru a asigura eliminarea gazelor reziduale si racirea pieselor mai sus mentionate se utilizeaza metoda maririi duratei in care supapele sunt simultan deschise.
In figura 18.10. sunt prezentate cronosectiunile supapelor de admisie si evacuare la un motor supraalimentat si la un motor cu aspiratie naturala. Durata de deschidere simultana a supapelor este cuprinsa intre 40.600 RAC la admisie naturala, intre 900 si 1100 RAC pentru supraalimentare mecanica si 1200 pana la 1500RAC pentru motor supraalimentat cu turbocompresor.
c. Baleiajul
Baleiajul este faza din procesul de schimbare a incarcaturii cuprinse intre momentul deschiderii supapei de admisie si cel al inchiderii supapei de evacuare, deci, este perioada in care ambele supape sunt deschide. In timpul baleiajului o parte din incarcatura proaspata nu participa la procesul de ardere insa se destinde in turbina. Este necesar ca supapa de admisie sa nu se deschida prea devreme, pentru ca gazele arse din cilindru sa nu scape in colectorul de admisie si sa inrautateasca umplerea.
La MAC odata cu marirea presiunii de supraalimentare baleiajul trebuie intensificat pentru a asigura o buna racire a cilindrilor. La valori mari ale gradului de supraalimentare cantitatea de aer de baleiaj este limitata, deoarece gazele la intrarea in turbina nu trebuie sa depaseasca o anumita temperatura ceea ce implica limitarea debitului de aer care poate fi comprimat de compresor.
