ARDEREA IN MAC

ARDEREA IN MACArderea amestecului omogen in cazul MAS se deosebeste fundamental de arderea amestecului neomogen din cazul MAC, deoarece procesul formarii amestecului si pregatirea sa pentru aprinderea in MAC incepe din momentul injectarii combustibilului in CA (10-40o RAC inainte de a ajunge pistonul la PMS).Timpul disponibil pentru toate procesele de pregatire a amestecului pentru autoaprindere este foarte scurt (0,04-0,001 sec), valorile mari fiind pentru MAC-uri lente iar cele mici pentru MAC-uri rapide.PROCESUL DE ARDEREAprinderea la temperaturi joase este un proces ce se desfasoara in mai multe faze (delimitate) de aceea poarta denumirea de ardere polistadiala.La MAC lipseste arcul electric de temperatura mare si de aceea in prima faza a arderii are loc o descompunere lenta a amestecului aer-combustibil in radicali liberi (sub forma de peroxizi) , atingand o concentratie critica dupa timpul (per). La scindarea completa a moleculelor combustibilului apare o ardere la temperatura joasa (faza flacarii reci) de interval (fr), cand se formeaza aldehidele si radicali liberi.PROCESUL DE ARDEREFazele aprinderii polistadialepperfafrFormareaperoxizilorFormareaaldehidelorFormarea de radicaliFlacara caldaARDEREA IN MACPrincipalele faze de formare si pregatire a amestecului pentru autoaprindere la MAC sunt:Pulverizarea combustibilului din injectorProiectarea jetului in CAIncalzirea picaturilor de combustibilVaporizarea picaturilor de combustibiliFormarea produselor intermediare de oxidareAprinderea .

ARDEREA IN MACDin cauza particularitatii formarii amestecului si a procesului de ardere la MAC are loc o intarziere la autoaprindere (i, i).

Perioada de intarziere la autoaprindere se evalueaza prin grade RAC (fractiuni de secunda) de la inceputul injectarii combustibilului pana la desprinderea curbei politrope de ardere de curba politropa de compresie de pe diagrama indicata.

ARDEREA IN MACFactorii care influenteaza intarzierea la autoaprindere sunt:Natura combustibilului (compozitia chimica) esentiala in functionarea MACConcentratia oxigenului din CACantitatea de gaze reziduale din CA(Catalizatorii si aditivii)

Pulverizare, vaporizare, difuzieReactii de oxidare a HCARDEREA IN MACMicsorarea intarzierii la autoaprindere este cauzata de :Cresterea raportului de comprimare si aplicarea supraalimentarii (creste presiunea si temperatura din CA la sfarsitul comprimarii).Ridicarea temperaturii de admisie, incalzirea combustibilului injectat si aplicarea unui sistem inchis de racire.Constructia CA cu suprafata cat mai mica de racire, cresterea turatiei, pulverizare fina a combustibiluluiAlegerea unghiului optim de avans la injectie (de aceea pentru fiecare regim si pentru fiecare motor in functie de parametrii sai de baza se alege unghiul optim de avans la injectie)ARDEREA IN MACDin cauza particularitatii procesului de ardere a MAC este foarte greu sa se realizeze o buna pregatire a amestecului neomogen pentru aprindere si de accea se lucreaza cu amestecuri cu coeficient mare de exces de aer (>1).Intreaga perioada de ardere din MAC este impartita in urmatoarele faze:I faza pregatirii zonelor de autoaprindere (intarzierea la autoaprindere)II faza dezvoltarii zonelor de autoaprindere si propagare a flacarii (faza arderii rapide)ARDEREA IN MACIII faza de ardere a masei de baza a amestecului (faza arderii moderate)IV faza arderii incetinite a componentelor din amestec ramase (postarderea cu ardere in destindere).

ARDEREA IN MACFazele arderii la MACpms3412Ciclu fara ardereINJECTIAARDEREA12345ARDEREA IN MACFazele arderii la MAC

ARDEREA IN MACFaza I se desfasoara in intervalul de timp din momentul inceperii reale a injectarii combustibilului (1) pana in momentul cresterii rapide de presiune (2).In timpul acestei faze patrunde in cilindru 30-40% din cantitatea de combustibil (la unele MAC rapide cantitatea poate fi 100%).Durata este de 10-30o RAC (0,002-0,006 sec.)ARDEREA IN MACFaza II corespunde perioadei (2)-(3) si are loc o intensa degajare de caldura si o crestere brusca de presiune. Injectia de combustibil continua (creste concentratia de combustibil in amestec).Caldura degajata pe faza este de aprox. 30%ARDEREA IN MACFaza III injectia de combustibil inceteaza si arde masa de baza a amestecului de combustibil si aer.In aceasta faza se degaja cea mai mare parte din caldura furnizata pe un ciclu (40-50% din total).Exista temperaturi inalte ale gazelor, presiunea gazelor din cilindru scade brusc (creste volumul ocupat de gaze).ARDEREA IN MACFaza IV incepe din momentul atingerii temperaturii maxime de ardere din cilindru.Faza este caracterizata de micsorarea vitezei de degajare si micsorarea vitezei de ardere deoarece injectia de combustibil si cresterea cantitatii de produse finale de ardere nu mai are loc.O durata mare a fazei de postardere duce la cresterea pierderilor termice prin sistemul de racire (si implicit din totalul termic al ciclului).Pentru micsorarea acestei faze este necesara intensificarea turbionarii amestecului si a duratei injectiei in timpul fazei a III-a.ARDEREA IN MACInfluenta tipului de CA asupra formarii amestecului si arderii in MACLa MAC tipul CA se alege in functie de procesul de formare a amestecului adoptat. Pentru realizarea arderii intr-un timp cat mai scurt este necesara o turbionare intensa a aerului in CA si cilindru.Miscarea dirijata a aerului in CA la sfarsitul compresiei si a frontului de flacara in timpul arderii se poate realiza printr-o arhitectura adecvata a CA.CA se impart in doua mari grupe: camere de ardere unitare (injectie directa) si camere de ardere divizate (cu antecamera si camera de turbulenta)ARDEREA IN MACCamerele unitare (cu injectie directa)CA unitare sunt camerele in care arderea se desfasoara intr-un compartiment unic, delimitat de suprafata chiulasei, capul pistonului si peretii cilindrului, compartiment in care se injecteaza combustibil la sfarsitul injectiei.

ARDEREA IN MACFormarea amestecului se poate forma pe principiul distributiei de combustibil in volumul CA sau prin formarea unei pelicule pe peretii acesteia (procedeu M).Intensitatea miscarii de rotatie a aerului in CA trebuie corelata cu numarul si diametrul orificiilor pulverizatorului si cu geometria jeturilor (respectiv cu caracteristica de injectie).Gradientul de crestere a presiunii p/ =0,6...1,2 [MPa/oRAC], iar presiunile maxime de injectie intre 40...140 MPa.Consum specific mic (215...245 g/kWh).Constructie simpla.

ARDEREA IN MACCA divizate cu camera de preardereAntecamera are forma unui corp de revolutie si este legata de camera principala prin unul sau mai multe canale de sectiune redusa.

3ARDEREA IN MACFunctionareIn timpul cursei de comprimare se pompeaza aer din cilindru in antecamera. Datorita sectiunii reduse a canalelor de legatura aerul patrunde in antecamera in regim turbulent. Acest lucru favorizeaza amestecarea aerului cu combustibilul injectat (la un avans de 10...35oRAC inainte de PMS). Prin arderea primara a amestecului format din antecamera presiunea din antecamera creste brusc si combustibilul nears si produsele de ardere trec prin canalele de legatura inapoi in cilindru unde se produce arderea partii principale a combustibilului.ARDEREA IN MACGradientul de crestere a presiunii p/ =0,2...0,3 [MPa/oRAC], iar presiunile maxime de injectie intre 8...14 MPa.Consum specific relativ mare (262...304 g/kWh).Constructie complicata.

ARDEREA IN MACCamere divizate cu camera de vartejCA divizata cu camera de vartej este formata din camera de turbulenta de forma sferica dispusa in chiulasa (sau blocul cilindrilor) si camera principala din cilindru.

ARDEREA IN MACFunctionarea este la fel cu cea prezentata anterior cu precizarea ca numarul canalelor de legatura dintre camera de vartej si CA principala este de maxim trei , avand directie tangentiala la peretele interior al camerei de turbulenta.Gradientul de crestere a presiunii p/ =0,25...0,4 [MPa/oRAC], iar presiunile maxime de injectie intre 12...15 MPa.Consum specific relativ mare (255...290 g/kWh).Constructie complicata.

ARDEREA IN MACVariatia presiunii medii efective in functie de viteza de rotatie a aerului pentru un numar diferit de orificii de injectie la sectiune constanta a acestoraSASESASEABARDEREA IN MACVariatia presiunii medii efective in functie de viteza de rotatie a aerului pentru un numar diferit de orificii de injectie la sectiune constanta a acestora11 x 0,12 mm7 x 0,15 mm0,70

0,66

0,62

0,580,70

0,66

0,62

0,580 40 80 w [%]0 40 80 w [%]ARDEREA IN MACVariatia presiunii medii efective in functie de viteza de rotatie a aerului pentru un numar diferit de orificii de injectie la sectiune constanta a acestora7 x 0,15 mm5 x 0,18 mm0,74

0,70

0,66

0,620,74

0,70

0,66

0,620 40 80 w [%]0 40 80 w [%]ARDEREA IN MACVariatia presiunii medii efective in functie de viteza de rotatie a aerului pentru un numar diferit de orificii de injectie la sectiune constanta a acestora5 x 0,18 mm4 x 0,20 mm0,74

0,70

0,66

0,620,74

0,70

0,66

0,620 40 80 w [%]0 40 80 w [%]ARDEREA IN MAC123123pInfluenta formei camerei de ardere asupra presiunii in procesul de ardereARDEREA IN MACParametruMASMACPresiune[MPa]35-5045-80Temperatura[K]2400-30001800-2400ARDEREA IN MAC