Studiul Sistemelor de Supraalimentare a Motoarelor cu Ardere Internă

Cea mai larga utilizare în propulsia autovehiculelor o are în prezent energia termica obtinuta din arderea hidrocarburilor, iar pentru transformarea energiei termice în energie mecanica, raspândirea cea mai mare o au motoarele cu ardere interna cu piston, acestea atingând un înalt grad de perfectionare si eficienta.

Un motor cu ardere interna poate fi definit ca un motor care transforma energia termica produsa prin arderea combustibilului, în lucru mecanic, ca urmare a evolutiei unui fluid, numit fluid motor. În timpul evolutiei sale în cilindru, fluidul motor poate fi constituit din aer, amestec combustibil-aer si gaze arse, la care se adauga gazele arse reziduale de la ciclul precedent. Procesele care asigura transformarea energiei chimice a combustibilului în lucru mecanic, se succed periodic în fiecare cilindru formând ciclul motorului. Evolutia fluidului motor se realizeaza prin intermediul mecanismului motor si a altor mecanisme, instalatii auxiliare care constituie ansamblul unui motor termic cu piston.

Transformarea energiei termice în energie mecanica în motorul cu ardere interna este un proces deosebit de complex si desfasurarea sa în conditii reale este însotita de pierderi mari de energie.

La motoarele cu ardere interna, pentru realizarea ciclului real, este necesara evacuarea gazelor arse din cilindru si introducerea unui încarcaturi proaspete de aer sau amestec de aer si combustibil. În timpul evacuarii gazelor arse, datorita rezistentelor gazodinamice, presiunea gazelor care se evacueaza, variaza continuu si se mentine putin mai mare decât cea atmosferica. Din aceasta cauza, la sfârsitul evacuarii, adica înaintea începerii admisiei, în camera de ardere ramâne o parte din gazele arse, numite gaze arse reziduale, având o presiune mai mare decât presiunea atmosferica.

În perioada de admisie pistonul se deplaseaza de la PMS la PMI, supapa de admisie este deschisa, iar presiunea gazelor arse reziduale începe sa scada pâna la cea atmosferica. Ulterior, la admisia în cilindru a amestecului proaspat, datorita rezistentelor gazodinamice din instalatia de alimentare cu aer (rezistenta filtrului de aer, lungimea si sectiunea conductelor, existenta unor coturi în instalatia de alimentare cu aer, rugozitatea peretilor conductelor, rezistenta la aspiratia amestecului proaspat din carburator la MAS-uri, etc.) presiunea scade sub cea atmosferica.

Scaderea presiunii în timpul admisiei se accentueaza cu cresterea turatiei, deoarece rezistentele gazodinamice cresc cu cresterea vitezei curentului de amestec proaspat.

Presiunea gazelor în timpul admisiei, variaza în limitele: pa = 0.65 ...... 0.9 daN/cm2 la motoarele în patru timpi.

Cantitatea de încarcatura proaspata care se retine în cilindru depinde si de gradul de golire a cilindrului de gazele arse în ciclul precedent, deci procesul de admisie trebuie analizat în strânsa colerare cu parametrii ce caracterizeaza procesul de evacuare. Ansamblul fenomenelor ce însotesc procesele de evacuare si admisie reprezinta schimbul de gaze, care trebuie efectuat în asa fel încât în cilindru sa se introduca o cantitate cât mai mare de gaze proaspete în raport cu volumul avut la dispozitie si sa se piarda o cantitate cât mai mica de gaze proaspete la spalarea cilindrului de gaze arse.

Calitatea proceselor de schimbare a gazelor se apreciaza în general prin coeficientul de umplere care se poate defini prin urmatoarele rapoarte:

- raportul dintre cantitatea de încarcatura proaspata retinuta în cilindru la sfârsitul procesului de umplere, G si cantitatea de încarcatura proaspata care poate ocupa cilindreea în conditiile de referinta Go, adica printr-un proces fara pierderi termo-gazodinamice,

- raportul dintre volumul încarcaturii proaspete retinute în cilindru la sfârsitul procesului de umplere, masurat în conditii de referinta, Vo, si volumul cilindreei Vh, pe care l-ar putea umple încarcatura proaspata într-un proces fara pierderi termogazodinamice.

Deci, coeficientul de umplere poate fi scris sub urmatoarele forme:

hV = =

Pentru calcularea coeficientului de umplere se masoara cantitatea de gaze proaspete G admise în motor (cu debit) si se determina prin calcul cantitatea teoretica Go, care pentru un motor în patru timpi este:

Go = , unde:

i - numarul de cilindri al motorului,

ro - densitatea fluidului proaspat.

Desfasurarea procesului de schimb de gaze poate fi analizata dupa variatia presiunii gazelor din cilindru în timpul procesului de schimb de gaze, respectiv dupa bucla inferioara a diagramei (p-V) indicate, denumita diagrama de pompaj.