Camerele de ardere ale motoarelor cu ardere internă

10 noiembrie 2023, 16:56

De când motoarele cu piston au fost disponibile comercial, s-au efectuat cercetări și o  dezvoltare continuă pentru a crea cele mai eficiente camere de ardere. Deși mulți producători au renunțat deja la dezvoltarea motoarelor cu ardere internă alimentate cu benzină și motorină, unele fabrici încă încearcă să vină cu noi modele. Deocamdată, nu știm care grup a luat decizia corectă, dar este sigur că există încă o cerere semnificativă pentru tehnologie, așa că prezentarea noastră tehnică poate fi considerată și o problemă actuală.
În acest articol vă prezentăm istoricul dezvoltării camerelor de ardere, evidențiind câteva exemple.

Definiție și diferențe de bază
Camera de ardere a motoarelor cu ardere internă nu este altceva decât volumul în care amestecul de combustibil și aer este comprimat și apoi aprins (autoaprindere în cazul Diesel) și ca urmare gazele din camera de ardere încep să se extindă.
Eficiența realizată nu este banală, deoarece afectează în mod fundamental puterea arborelui cotit - iar geometria camerei de ardere are un efect semnificativ asupra acestui lucru.
Chiar de la început, trebuie să separăm motoarele pe baza ciclurilor Otto și Diesel, deoarece camerele de ardere ale celor două motoare trebuie să îndeplinească un set complet diferit de cerințe.
Mai mult, la motoarele pe benzină, merită să le separăm în funcție de modul în care benzina intră în camera de ardere. Pe baza acestui lucru, distingem între injecția în admisie (indirectă) și injecția directă, dar și combinația lor.

Camera de ardere a motoarelor pe benzină
La început, când aprinderea cu compresie ridicată și injecția directă nu erau încă răspândite la motoarele pe benzină, proiectarea camerelor de ardere s-a dovedit a fi o sarcină semnificativ mai mică decât în cazul motoarelor diesel.
Considerentele de proiectare includ, de exemplu, o cale scurtă și uniformă a flăcării, astfel încât propagarea rezultată din ardere să ofere un cuplu cât mai mare posibil. În plus, turbulența este un punct important: acest lucru este important nu numai pentru amestecarea ulterioară, ci și pentru accelerarea arderii și răcirea punctelor fierbinți.

În plus, este de asemenea important ca prea multă căldură degajată de ardere să nu iasă în mediu, deoarece cantitatea sa este direct proporțională cu reducerea eficienței termice, deci în cele din urmă cu puterea de ieșire a motorului.
Este important ca diametrul supapelor să se încadreze în camera de ardere, iar deschiderea supapei este posibilă la lungimea corespunzătoare a supapei.
Un exemplu bun , o reprezintă familia de motociclete cu marca comercială HEMI deținută în prezent de grupul Stellantis. Și-a primit numele de la camera de ardere emisferică. Într-un sens strict geometric, această cameră de ardere este cea mai apropiată de forma ideală, totuși, ca și în cazul tuturor soluțiilor tehnice, există și aici un compromis.
Cel mai mare dezavantaj al camerei de ardere emisferică - tocmai din cauza geometriei - este că este imposibil să plasați mai mult de două supape în ea - cel puțin într-o dimensiune care ar fi încă relevantă. De aceea, motoarele HEMI încă funcționează de obicei cu o supapă de admisie și o supapă de evacuare.
Desigur, există și excepții de la aceasta, dar în cazul soluțiilor cu mai multe supape, forma semisferică perfectă trebuia de obicei să fie oarecum distorsionată pentru a găzdui toate supapele.

Camera de ardere a motorului HEMI (Sursă: www.wikipedia.org)

Pe lângă mărcile Stellantis, Aston Martin și Ford, Lamborghini, Toyota și mulți alți producători au folosit această soluție.
În plus, un număr foarte mare de alte modele au văzut deja lumina zilei. Printre acestea le putem vedea pe unele dintre cele mai vechi.

Diferite modele de camere de ardere pentru motoarele pe benzină Sursă: www.lezo.hu)

Camera de ardere marcată cu „f”, de exemplu, este proiectată special pentru un sistem de control al golului, în care creasta pistonului este utilizată pentru a controla debitul.

Camera de ardere a motoarelor diesel
Mai târziu, camera de ardere a versiunilor pe benzină a început să semene cu diesel-urile din cauza injecției directe și compresiei tot mai mari menționate mai sus.
În general, se poate spune că motoarele diesel au camere de ardere divizate sau nedivizate.
Anterior, camera de ardere divizată părea a fi o soluție mai viabilă, tocmai pentru că nu este nevoie de o atomizare precisă.

Camere de ardere divizate pentru motorul diesel (a,b,c: precamera, d,e: camera vortex, f: camera de aer; Sursă: www.lezo.hu)

Elementul cheie al camerei de ardere divizată este precamera. Aceasta reprezintă 25-40% din volumul total al camerei de ardere și este locul unde se duce motorina atomizată.
O soluție specială este așa-numita cameră vortex, care este mai mare decât precamera, prin aceea că aerul presat în ea de piston începe să se învârte . Aici, direcția de injectare nu mai este indiferentă; cu o setare adecvată, se pot realiza economii semnificative de combustibil în comparație cu versiunile precamera.
Motoarele diesel moderne au abandonat complet aceste soluții, deoarece injecția de precizie este acum o soluție, iar motoarele cu camere de ardere nedivizate sunt capabile să atingă viteze de ardere mult mai mari și astfel performanțe specifice semnificativ mai bune.

Camere de ardere diesel nedivizate (Sursă: www.lezo.hu)

Aici, injecția este aproape întotdeauna directă, așa că învârtirea este întotdeauna folosită pentru a amesteca suficient motorina cu aerul înainte de aprindere. Acest lucru este facilitat de faptul că combustibilul este atomizat în mai multe doze și cu un plus de finețe.
Deoarece injecția directă a dus la o creștere semnificativă a performanței, dezvoltarea atât a motoarelor pe benzină, cât și a motoarelor diesel s-a deplasat în această direcție, astfel încât designul camerelor de ardere nu mai este atât de diferit între cele două tipuri de motoare.

Comentarii

Comentariul trebuie sa conțină mai mult de 5 caractere!

Vă rugăm să acceptați regulamentele!

Nu există comentarii. Fii primul!