Raidmen,giorni fà,pose la domanda se non ci fosse un eccessivo risscaldamento della camera di scoppio in conseguenza della miscela arricchita...da quello che capisco da questi estratti da un pdf universitario di fisica meccanica...sembra il contrario,addirittura...si cede calore durante l'espansione dei gas...e il rendimento cala,ma se l'espansione è maggiore..c'è meno perdita e quindi meno spreco..e anche la pressione interna...nella camera di scoppio...il mio concetto è che se la miscela è migliore l'espansione dello scoppio è migliore e quindi miglior utilizzo della potenza e minor consumo...senza alcun danneggiamento,anzi..e questi estratti,mi sembra di capire che lo confermano...e inoltre più alti sono i giri motore..meno temperatura si crea all'interno della camera...molto interessante...se ho capito tutto bene...
5 FUNZIONAMENTO REALE DEL MOTORE 46
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Scambio termico
Il calore scambiato con le pareti influenza scarsamente la fase di compressione. Il calore
ceduto dai gas combusti ha una importanza molto rilevante sia durante la fase di combustione
che di espansione. A causa di tale perdita, la pressione di fine combustione risulta piu bassa e la trasformazione di espansione `e tutta a pressione pi`u bassa rispetto al ciclo limite. La cessione netta di calore verso le pareti comporta una diminuzione del rendimento. Il calore ceduto durante l’espansione d`a luogo, ovviamente, ad una perdita tanto minore quanto pi`u avanzata`e l’espansione stessa. Il calore scambiato durante la fase di scarico non si puo considerare perso perche comunque rappresenta una energia non piu convertibile in lavoro.
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Intempestivita della combustione
L’intempestivita `e legata alla durata della combustione stessa e alla lentezza iniziale della reazione. Bisogna evitare che la maggior parte del rilascio di calore avvenga quando il pistone e' gia nella corsa di espansione. Infatti, in questo caso, considerando il solo effetto della durata della combustione, l’andamento della pressione sarebbe quello schematizzato nella figura 5.4
con la linea tratteggiata, rispettivamente per motore AC e AS. Si avrebbe, cio`e, una forte
riduzione della pressione massima con conseguente riduzione del lavoro. Per evitare ci`o si
deve anticipare l’inizio della reazione chimica rispetto al PMS: si deve, cio`e, anticipare lo
scoccare della scintilla, per un motore AC, o l’iniezione del combustibile, per un motore AS.
In tal modo si possono ottenere gli andamenti di pressione riportati in figura 5.4 con linea
continua, con grande riduzione della perdita di lavoro. Si noti che durante la fase di espansione,in assenza di scambio termico con le pareti, la pressione `e pi`u elevata rispetto al ciclo limite perche il fluido ha fornito un lavoro inferiore.
Anche l’anticipo dell’accensione conduce ad una perdita di lavoro che tuttavia `e di minore
entita rispetto a quella che si avrebbe se non vi fosse anticipo. Inoltre, a parita di altri
parametri, l’angolo di anticipo dell’accensione rispetto al PMS deve crescere con la velocita di rotazione del motore e quindi della durata angolare della fase di combustione.
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Incompletezza della combustione
Nel funzionamento reale, infine, la combustione non `e completa. Per un motore AC la
quantit`a di idrocarburi incombusti (la maggior parte proviene dagli interstizi) `e pari circa al 2 ÷ 3% della massa di combutibile presente nella carica. Monossido di carbonio e idrogeno
presenti allo scarico possono rappresentare un ulteriore 1 ÷ 2% della energia disponibile, per
cui il totale dell’energia persa sale intorno al 5%. In un motore AS la perdita complessiva per incompleta combustione `e inferiore ed `e intorno all’1 ÷ 2%. A causa dell’incompletezza della combustione, la pressione al termine della fase di combustione `e piu bassa rispetto al ciclo
limite.
Complessivamente gli effetti sommariamente descritti fanno s`ı che l’area del ciclo indicato
nelle condizioni di funzionamento ottimali sia circa l’80% dell’area del ciclo limite corrispondente.
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5.2.2 Temperatura di fine aspirazione
Per valutare la temperatura di fine aspirazione, in maniera analoga a quanto fatto per il ciclo limite, si applica il primo principio della termodinamica in forma lagrangiana al sistema costituito dalla massa dei gas residui pi`u quella aspirata considerando il lavoro fatto dall’ambiente esterno e dal pistone ed il calore ceduto dalle pareti del motore. Il valore dell’incremento di temperatura T della carica diminuisce all’aumentare della velocit`a di rotazione del motore.
Inoltre, nei motori AC, l’evaporazione del combustibile presente nella miscela aspirata tende
a limitare l’incremento di temperatura della miscela stessa. Valori tipici di T sono compresi
negli intervalli 0◦C ÷ 20◦C per motori AC con carburante liquido, e 20◦C ÷ 40◦C per motori
AS. Infine, i valori della temperatura T′1 sono compresi nell’intervallo 310K ÷ 350 K.
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5.3.1 Velocita di rotazione del motore e fenomeni ad essa connessi
La velocita di rotazione del motore, durante la fasi di ricambio della carica, influisce prin-
cipalmente sulla pressione all’interno del cilindro, sul riscaldamento della massa aspirata e
sulla frazione di gas combusti residui. L’equazione (5.7) mostra come, a causa delle perdite di carico nel sistema di aspirazione e a parit`a di altri fattori, la pressione all’interno del cilindro durante l’aspirazione decresca con il quadrato della velocita di rotazione n.
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03 12 2012, 20:19:40