Procesul de comprimare

Procesul de comprimare

Comprimarea, ca parte a cicluli motor, realizeaza:

- sporeste randamentul termic al motorului;

- permite aprinderea combustibilului, fapt fundamental pentru MAC;

- realizeza o miscare organizata a fluidului motor, factor important la turatii ridicate.

Masinile cu abur cu piston realizeaza la nivelul anilor 1860 randamente de 4.6 %.

Carnot indica calea pentru ridicarea randamentului motoarelor cu ardere interna plecand de la randamentul termodinamic . Parametrul de care depinde randamentul este temperatura sursei calde, T.

Figura 2.1. Ciclul Beau de Rochas.

Beau de Rochas imagineaza ciclul cu arderea izocora, realizarea practica apartinandu-i lui Otto in 1876 (MAS).

Figura 2.2. Ciclul propus de Diesel.

Rudolf Diesel propune si realizeaza un MAI la care introducerea caldurii se realizeaza pe izobara. Aprinderea combustibilului, injectat in camera de ardere in aerul comprimat adiabatic, se produce daca temperatura este cu mai mare ca temperatura minimna de aprindere. Pentru obtinerea acestei temperaturi se utilizeaza rapoarte de comprimare mai mari de 12 (

Figura 2.3. Ciclul teoretic al unui MAC cu introducerea caldurii pe izocora si izobara.

Daca arderea ar fi fost instantanee pentru toata masa de combustibil temperatura finala ar fi fost mult prea ridicata pentru materiale si presiunile ar fi indus solicitari mecanice inacceptabile. Diesel, prin arderea treptata (in timpul injectiei, de durata finita) a combustibilului, elimina aceasta limitare, facand posibila constructiv efectiva a MAC.

MAI moderne functioneaza dupa un ciclu diferit de cel Diesel. Schematic acest ciclu, cu ardere mixta, arata ca in figura 2.3.

Figura 2.4. Variatia randamentului MAI functie de raportul de compromare si tipul de ardere.

Comparand randamentele teoretice, in raport cu gradul de comprimare , pentru ciclurile teoretice (figura 2.3) se constata randamente mai mici ale MAC fata de MAS la acelasi . Cum MAC are randamentele .

Diagramele P-V reale ale functionarii MAI se obtin prin plasarea in camera cilindrului a unui receptor (traductor, sesizor) de presiune si pe arborele cotit a unui traductor de unghi. Se obtine astfel digrama indicata.

Prin comprimare, o parte din energia cinetica acumulata la nivelul arborelui cotit este transformata in energie interna a fluidului motor (amestec initial).

Transformarea este insotita de doua fenomene specifice:

- 1 schimb de masa;

- 2 schimb de caldura.

Schimbul de masa se datoreaza pierderilor de amestec initial prin neetanseitatile dintre piston-segmenti si segmenti-oglinda cilindru. Acest schimb de masa se realizeaza si dupa terminarea comprimarii (pe aproximativ ½ din cursa de comprimare, de la inchidere supapa admisie pana la injectie sau scanteie).

Schimbul de caldura este un fenomen complex, realizarea sa facandu-se preponderent convectiv.

La inceputul comprimarii, in cazul ca MAI se afla la regim termic nominal, se realizeaza un transfer de caldura de la suprafetele fierbinti, (fata pistonului, oglinda cilindrului, chiulasa) catre amestecul initial aflat la o temperatura mai scazuta. Acest schimb nu se realizeaza la pornirea motoarelor reci.

Prin comprimare si prin aport de caldura temperatura amestecului initial creste, depasind pe rand, temperaturile diferitelor zone ale camerei ocupate.

Schimbul de caldura se inverseaza, organele MAI primind caldura. Calculul procesului se realizeaza cu un coeficient politropic variabil.