Distributie variabila

17
-In present , se asteapta ca un motor sa ofere performante ridicate,dar cu un consum minim de combustibil si indeplinind ultimele norme de poluare,devenite din ce in ce mai severe. -Initial,pentru obtinerea acestui rezultat producatorii au optat pt controlul electronicii si au ales sisteme anti-poluante performante,in vederea reducerii nivelului emisiilor poluante. La un moment dat,se concluzioneaza ca un control efficient al dozarii si al arderii combustibilului nu este sufficient,ci acesta trebuie extins atat la instalatia de alimentare cu aer,cat si la cea de evacuare a gazelor arse.

description

Distributie variabila

Transcript of Distributie variabila

-In present , se asteapta ca un motor sa ofere performante ridicate,dar cu un consum minim de combustibil si indeplinind ultimele norme de poluare,devenite din ce in ce mai severe.

-Initial,pentru obtinerea acestui rezultat producatorii au optat pt controlul electronicii si au ales sisteme anti-poluante performante,in vederea reducerii nivelului emisiilor poluante.

La un moment dat,se concluzioneaza ca un control efficient al dozarii si al arderii combustibilului nu este sufficient,ci acesta trebuie extins atat la instalatia de alimentare cu aer,cat si la cea de evacuare a gazelor arse.

Pentru a optimiza admisia aerului in camera de ardere,producatorii folosesc diverse sisteme,printer care se remarca:

-Admisia variabila

-Generarea de turbulente care favorizeaza arderea

-Sisteme de generare(crestere) a presiunii in admisie

-Sisteme de distributie variabila

-Reglarea deschiderii supapelor

Admisia variabila

Admisia variabila consta dintr-un colector de admisie,care adapteaza traseul parcurs de aerul proaspat(lungime.sectiune) la conditiile de sarcina ale motorului,pentru a realiza o umplere ptima a cilindrilor.

Exista 3 tipuri de colectoare de admisie: -colector ce ofera canale cu lungime sau sectiune

variabila

-colector optimizat pentru rezonanta(supraalimentare

acustica)

-ambele sisteme

In esenta,modul de lucru al unui colector cu canale cu circulatie libera consta in formarea unui circuit lung si unul ingust,la turatii mici,ceea ce determina cresterea depresiunii in admisie,si a unui circuit scurt si cu sectiune majorata pentru tiratiile mari.In acest ultimo caz,se doreste obtinerea celei mai mici rezistente gazodinamice posibila,iar depresiunea este generate,in principal,de miscarea rapida a pistonului.

Sistemul de admisie variabila prin supraalimentare acustica este folosit mai ales la motoarele cu 6 cilindri si consta intr-o camera de rezonanta impartita in 2 compartimente printr-o clapeta , care se inchide la turatii mici si se deschide la turatii mari.

Rezonanta in admisie se obtine prin insumarea mai multor factori(prin proiectare,forma,lungime,sectiune canalizatii (prin interpunerea unei clapete suplimentare pe traseu,ce poate schimba directia de ‘’curgere’’a aerului la inchiderea supapelor de admisie)si este optimizata pentru anumite regimuri de functionare ale motorului.

Exista colectoare de admisie care utilizeaza ambele sisteme,cum sunt,de ex. Cele folosite de BMW,la motoarele cu sostem Valvetronic.

In aceeasi categorie se incadreaza si sistemul VarioCam folosit de Porsche 911 Carrera.

De asemenea, se poate imbunatati admisia aerului in cilindri prin intermediul’’geometriei’’canalelor de admisie ale chiulasei(in fc. De calcularea unghiului de admisie al aerului) si prin sistemele ‘’swift’’sau ‘’tumble’’ (inchiderea partial a admisiei pentru a crea depresiune si o buna turbionare a aerului la intrare).In afara de aceste avantaje,se obtine o mai buna racier a camasii cilindrului,prin intermediul aerului proaspat admis,daca se reuseste ca acesta sa patrunda in camera de ardere de la exterior inspre central cilindrului(tangential).

Generarea presiunii in admisie

Se poate imbunatati umplerea camerei de combustie prin intermediul diferitelor sisteme de generare a presiunii in colectorul de admisie.

Cea mai des utilizata solutie pentru generarea presiunii este turbocompresorul, care foloseste energia cinetica a gazelor de evacuare,pentru a creste presiunea aerului admis.

Unii producatori au optat pentru utilizarea compresoarelor mecanice actionate de catre arborere cotit.

Sisteme de distributie variabila

Distributia variabila trebuie sa adapteze optim momentul de deschidere a supapelor;de exemplu,motorul porneste mai bine daca intarziem momentul de deschidere a supapelor de admisie.In schimb,daca se solicita cresterea cuplului,se recomanda un avans al deschiderii acestora,pentru o suprapunere a timpilor de deschidere a supapelor.Aceasta presupunere trebuie redusa,atunci cand turatia sau puterea motorului cresc.

Sisteme de supape cu cursa variabila

Cu un system care adapteaza deschiderea supapelor in functie de turatie se obtine o mai buna umplere a camerei de ardere si o reducere a emisiilor poluante,permitand adaptarea volumului de aer necesar,corespunzator conditiilor de rulare.

Se urmareste realizarea unei curse scurte a supapelor de admisie la sarcini joase,iar la cresterea sarcinii,unei curse mai lungi.Se poate vari permanent lungimea cursei,pentru supapele de admisie,la diferite regimuri de functionare.

Tendinta acestor sisteme este aceea de a elimina dependent mecanica de distributia motorului,pentru a putea actiona liber supapele.Astfel, a mai aparut sistemul’’Full Camless’’ de la Valeo (deschiderea supapelor prin actionare electrica).In acest caz,dispare actionarea supapelor cu ajutorul arborelui cu came Prin urmare,cursa supapelor precum si durata deschiderii acestora,se controleaza fiecare ,in mod independent.

Controlul gazelor de esapament

In present,exigentele legate de performante ridicate,ca un consum scazut si cu nivele d epoluare din ce in ce mai reduse,impugn un control riguros al gazelor de esapament,avand in vedere faptul ca montarea unui catalizator nu rezolva toate problemele.

Pentru ca un catalizator sa functioneze correct,este necesara o temperature minima a acestuia si o anumita cantitate de oxigen.De aceea,catalizatoarele se amplaseaza cat mai aproape posibil de colectorul de evacuare si se controleaza concentratia oxigenului din gazelle arse prin intermediul sondelor LAMBDA.

Problema apare in situatia in care trebuie reduse nivelele de poluare si se lucreaza cu amestecuri sarace.Acest regim de functionare la sarcini joase,provoaca exces de oxygen si scaderea temperaturii in catalizator,dar si o crestere a nivelului noxelor.In acest caz,devine

necesar un system de recirculare a gazelor de esapament si un system de reducere a noxelor(accumulator de NOx).

Recircularea gazelor de esapament se poate realiza extern,printr-un circuit de by-pass controlat de o supapa care regleaza trecerea gazelor de esapament in sistemul de admisie (circuit EGR).

Dar se poate realiza si intern,diminuand evacuarea gazelor rezultate in urma combustiei,prin reglarea timpilor de deschidere sau de inchidere a supapelor.In cazul sistemelor de distributie fixa (clasice),apare o problema,deoarece daca se calculeaza distributia functie de recirculare,motorul nu poate genera un cuplu puternic in lipsa oxigenului necesar combustiei.Prin urmare este necesara o distributie variabila atat la admisie,cat si la evacuare.

Acumulatoarele de NOx, desi eficiente,ridica problema costurilor si,in plus,sunt vulnerabile la anumite componente ale combustibilului,precum sulful,motiv pentru care se incearca sa nu devina indispensabile.

Solutia pentru a nu depinde de acestea si pentru a putea folosi amestecuri sarace, este controlul admisiei de oxigen in camera de ardere,prin intermediul sistemelor de supape cu cursa variabila.

Daca nu se folosesc amestecuri sarace si se doreste un motor de mare putere,nu trebuie sa existe gaze de esapament in camera de combustie ,si prin urmare,este cazul distributiei fixe, nu este posibila atingerea solutiei optime pentru turatii joase,turatii inalte precum si pentru sistemul anti-poluare.

La turatii mici,presiunea gazelor de esapament este joasa,de aceea,in momentul deschiderii celor 2 supape(suprapunerea timpilor),gazele de esapament se vor mentine mai degraba in camera sau vor iesi inspre admisie,decat sa invinga rezistenta opusa de catalizatoare si amortizoarele sistemului de evacuare.In cazul distributiilor fixe,este necesar un nivel de turatii ridicat la ralanti , ceea ce indica nivelul consumului si al poluarii.

In cazul turatiilor mari,presiunile generate de arderea combustibilului sunt atat de mari incat gazele reziduale ies cu putere din cilindru,motiv pentru care,nu este necesara suprapunerea timpilor de deschidere a supapelor,daunatoare de altfel,pentru admisie.depresiunea de aer din colectorul de admisie este atat de ridicata incat, cu cat timp este mai mult deschisa doar supapa de admisie,cu atat mai mult aer ramane in camera)daca sunt deschise ambele supape,o parte din aerul admis se pierde prin evacuare,ceea ce ar putea duce la un exces de temperatura in catalizator,datorita exploziei amestecului).

Este clar ca sistemul anti-poluare este afectat,dat fiind ca la turatii mici arderea este incompleta,iar nivelul gazelor poluante este mai ridicat.De asemenea,temperatura mai scazuta a catalizatorului, va afecta randamentul acestuia.

Si la turatii mari pot aparea uneori probleme,intrucat,desi catalizatorul poate atinge o temperatura de lucru optima,un exces de oxigen ii poate afecta eficienta.

Concluzie !

Daca dorim performanta,consum redis si poluare scazuta,trebuie sa echipam motoarele cu sisteme de distributie variabila,iar daca acestea sunt insotite de sisteme de control al cursei supapelor,eficienta gestiunii motorului creste.