Procese și caracteristici ale M.A.I.

1. Introducere

1.1. Motoare cu ardere internă. Generalități

Motoarele cu aprindere internă sunt motoarele care, prin intermediul energiei produse prin arderea unui amestec de aer și combustibil în interiorul unei camere de ardere, transformă energia termică în energie mecanică. Prin arderea amestecurilor de aer și combustibil rezultă diferite produse de ardere cu o temperatură de aproximativ 2000 [C].

O mare importanță o au motoarele termice cu ardere internă de tip Otto, sau Diesel.

După modul de aprindere a amestecului aer-combustibil, se deosebesc: - motoare cu aprindere prin scânteie electrică (MAS), la care amestecul de combustibil și aer, realizat în exteriorul (sau interiorul) cilindrului și comprimat în cilindru, se aprinde de la o scânteie electrică, într-un moment bine stabilit; - motoare cu aprindere prin compresie (MAC) (motoare Diesel) sau motoare cu autoaprindere, ce aspiră numai aer, care este apoi comprimat puternic; combustibilul se introduce în cilindru, fiind injectat la sfârșitul cursei de comprimare; el se aprinde venind în contact cu aerul care a ajuns la temperatura de autoaprindere a combustibilului.

1.2. Procesele funcționale ale motoarelor cu ardere internă

Procesul de funcționare 1:

- ADMISIA: Supapa de admisie este deschisă,iar aerul-combustibilul la motoarele pe benzină sau aerul la motoarele diesel este introdus în cilindru. În momentul în care aerul este introdus în cilindru,supapa de evacuare este inchisă pentru a împiedica introducerea de gaze arse în cilindru. Pistonul se deplasează din punctul mort inferior în punctul mort superior.

Procesul de funcționare 2:

- COMPRIMAREA: Supapa de admisie și supapa de evacuare sunt închise, moment în care pistonul este deplasat din punctul mort superior în punctul mort inferior,aerul sau amestecul de combustibil fiind comprimat în interiorul cilindrului.

Procesul de funcționare 3:

- DESTINDEREA: În momentul iînceperii procesului 3 de funcționare,supapa de evacuare și supapa de admisie sunt închise. Pistonul este acționat de presiunea rezultată în urma arderii amestecului carburant,pistonul deplansându-se din punctul mort inferior spre punctul mort superior.

Procesul de funcționare 4:

- EVACUAREA: În momentul începerii procesului de funcționare final, supapa de admisie este închisa, supapa de evacuare fiind deschisă pentru realizarea eliminării gazelor arse din cilindru. Pistonul se deplasează din punctul mort superior spre punctul port inferior,acesta eliminand gazele arse din interiorul cilindrului. Un ciclu motor complet este realizat în momentul in care arborele cotit efectuează doua rotatii complete.[1]

1.3. Motoare cu aprindere prin comprimare

Dacă sunt comparate cu MAS (Motoare cu aprindere prin scânteie), diesel-urile consumă mai puțin combustibil și emană în atmosferă mai puțini poluanți precum CO2,NOx si C. De asemenea motoarele diesel nu au nevoie de un sistem de aprindere comparativ cu cele pe benzină deoarece acestea folosesc drept combustibil motorina care are alte proprietăți decât benzina și se aprinde sub anumite presuni în camera de ardere.[2]

Rata de compresie a MAC-urilor (Motoare cu aprindere prin compresie) este foarte mare de 22:1 pentru motoarele diesel aspirate. Pentru a rezista la această compresie motorul diesel trebuie să aibă blocul motor mult mai rezistent decât cel întâlnit pe un motor pe benzină și astfel un motor diesel are o greutate mai mare decât un motor de aceeași cilindree pe benzină. Puterea motorului diesel este controlată doar de cantitatea de combustibil injectată în camera de ardere. [3]

Pentru a reduce consumul de combustibil motoarele moderne folosesc o injecție Common Rail deosebit de precisă și eficientă. Chiar și fără injecție directă MAC-urile oferă un consum de combustibil foarte bun deoarece folosesc o mixtură mai mică de combustibil și aer pentru aprindere. Rezultatul este o putere maximă nu de fiecare data foarte mare însă dacă se utilizează în gama de viteze inferioare și medii diesel-ul este foarte economic.

Raportul de compresie foarte mare și pistoanele mai grele nu permit turații asemenatoare motoarelor pe benzină (diesel-ul are de obiciei turația maximă la o valoare de 4.500 rpm), însă cursa lungă a pistoanelor necesară atingerii ratei de compresie mare favorizează o creștere a momentului motor la turații foarte joase.”[2]