Cicluri motoare, parametrii constructivi, analiza schimbului de gaze

1.Ciclurile motoarelor cu ardere interna.

Procesele care se desfasoara in cilindrul motorului in timpul celor patru curse ale pistonului sunt:

Timpul I-admisia

Pistonul, deplasandu-se de la PMI catre PME, absoarbe in cilindru amestecul carburant.

Dupa punctul 1’, amestecul carburant poate patrunde in cilindru. Aceasta intarziere se datoreaza faptului ca, la sfarsitul cursei de evacuare, cand pistonul este la PMI, in cilindru mai sunt gaze de ardere la o presiune mai mare decat presiunea atmosferica. Incarcatura proaspata nu poate intra in cilindru inainte de a se fi produs destinderea gazelor arse pana la o presiune inferioara presinuii atmosferice.

Este rational ca, in punctul 1’, supapa de admisie sa ofere incarcaturii proaspete o sectiune de trecere cat mai mare pentru ca pierderile gazodinamice sa fie minime. Aceasta presupune ca deschiderea supapei de admisie sa inceapa inainte de de PMI, in punctul 5’, ca un unghi de avans αdsa=5 – 300RAC (unghiul de rotatie al arborelui cotit). Cu cat turatia este mai ridicata deci si timpul disponibil pentru ridicarea supapei este mai redus, cu atat avansul la deschiderea supapei de admisie trebuie sa fie mai mare.

Presiunea in cilindru a amestecului de admisie si orificiul supapei de admisie are valori intre 0,8 si 0,9 bar.

Datorita temperaturii ridicate a cilindrului si a gazelor de ardere, ramase in cilindru, densitatea amestecului carburant scade, ceea ce duce la umplerea incompleta a cilindrului.

Pentru a folosi inertia coloanei de incarcatura proaspata, care in PME are o viteza ridicata, supapa de admisie se inchide cu intarziere, dupa inceperea cursei de compresie, in punctul 2’. Aceasta este justificata si prin faptul ca presiunea in cilindru la PME fiind mai mcia decat presiunea atmosferica, este posibila o umplere suplimentara datorita acestei diferente de presiune. Valoarea optima a unghiului de intarziere di la inchiderea supapei SA este cu atat mai mare cu cat turatia motorului este mai ridicata, de obicei, αisa=240 – 2800RAC, ceea ce reprezinta cu 30-55% mai mult decat durata cursei de admisie.

Variatia presiunii in timpul procesului de admisie este reprezentata prin curba 1-1’-2-2’.

Timpul II-Compresia

In timpul compresiei, supapa de evacuare este inchisa, iar supapa de admisie este deschisa pana in punctul 2’.

Din punctul 2’, incepe compresia propriu-zisa

Aprinderea amestecului carburant se face in punctul 2;, inainte d PMI, cu avans la aprindere destindere. De aceea, se considera ca procesul de comprimare se incheie in momentu declansarii scanteii electrice. Drept urmare, procesul de comprimare se desfasoara pe o fractiune din cursa de compresie, care poate ajunge pana la 1/2 din cursa de compresie, deoarece o intarziere de 600 RAC la inchiderea supapei de admisie si un avans de 600 RAC la producerea scanteii sunt valori posibile.

Variatia presiunii in timpul procesului de compresie este data de curba 2’-2”.

Timpul III- Arderea si Destinderea

Arderea amestecului carburant facandu-se in timp pe diagrama se observa ca o parte a ei se suprapune peste cursa de compresie (curba 2”-3), iar cealalta parte se suprapune peste cursa de destindere (curba3-4). La sfarsitul arderii presiunea gazelor atinge 30-40 bar, iat temperatura 2200-25000C.

Intervalul de timp in care se desfasoara procesul de destindere este cuprins intre momentul in care presiunea gazelor din cilindru incep sa scada (punctul 4) si momentul deschiderii supapei de evacuare (punctul 4’).

Deoarece inceputul procesului de destindere se situeaza la 30-500 RAC dupa PMI, iar sfarsitul lui are loc cu 40-600 RAC inainte de PME, rezulta ca procesul de destindere efectiva se desfasoara aproximativ pe jumate din cursa de destindere ( curba4-4’).

Variatia presiunii in cilindru in timpul proceselor arderii si destinderii gazelor de ardere este reprezentata prin curba 2”-3-4-4’.

Timpul IV- Evacuarea

Pentru a asigura o golire cat mai completa a cilindrului de gaze supapa de evacuare se deschide in punctul 4’, inainte ca pistonul sa ajunga in PME. La inceput, gazele de ardere ies din cilindru datorita presiunii lor ridicate (evacuare libera), dupa care urmeaza evacuarea fortata realizata de catre piston de la PME la PMI. In punctul 5’, presiunea gazelor ajunge la 3-4 bar, iar temperatura scade pana la 1200-15000C. Presiunea de evacuare este de 1,1 – 1,2 bar.