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Calcolo del lavoro e della potenza per un motore reale
Poiché il funzionamento di un motore a combustione interna è identificato da un ciclo, si ha un rendimento indicato.
A partire dal lavoro indicato (minore del lavoro teorico Lth) è possibile definire il lavoro effettivo raccolto dal motore, che è inferiore rispetto al lavoro indicato a causa degli attriti e del lavoro assorbito dal movimento del manovellismo di spinta, dalla distribuzione e dagli ausiliari, che definiscono il rendimento meccanico.
Sapendo che il calore reso disponibile al fluido deriva dal combustibile, si tiene conto della combustione che conta delle perdite di calore e delle possibilità che la combustione non avvenga in maniera completa, si definisce il rendimento totale e il consumo specifico.
Quest'ultimo è solitamente basso (35-38%). Da qui è possibile definire il rendimento di potenza.
quantità di combustibile necessaria per produrre l'unità di energia. Per tenere conto dell'aria nella combustione, abbiamo la necessità di trovare un'espressione analitica che leghi la massa d'aria alla massa del combustibile: affinché la combustione avvenga, il rapporto fra aria e combustibile deve essere ben determinato, detto rapporto di miscela o dosatura.
Un particolare valore di dosatura è quello stechiometrico che corrisponde alla massa d'aria necessaria per far avvenire in condizioni ideali la combustione completa della massa di combustibile, detto indice d'aria.
Si definisce come il rapporto:
rapporto di equivalenza = l'inverso dell'indice d'aria
Si parla di miscela:
- Magra: dosatura è superiore a quella stechiometrica (aria in eccesso), se λ > 1 cioè se φ < 1
- Stechiometrica: λ = 1 cioè se φ = 1
- Grassa: dosatura è inferiore a quella stechiometrica
combustibile immesse nella• valvola a farfallaCC. Si utilizza una che permette di creare una perdita concentrata elevata, riducendodrasticamente densità e quindi quantità d’aria, la quale riduce il coefficiente di riempimento e delrendimento indicato (motori ad accensione comandata)
Regolazione per qualità: viene fatta variare la composizione della carica tenedo costante la quantità d’aria e• variando quella di combustibile (no corpo farfallato, motori accensione spontanea). È più efficace poichè nonpenalizza il rendimento e consente di erogare una coppia motrice maggiore a fronte di un consumo minore.
Per aumentare coppia e potenza di un motore è possibile aumentare la cilindrata, entro certi limiti: un parametropiù interessante e utile è la potenza che è possibile ricavare per unità di volume, cioè:questi parametri sono delle pressioni e sono detti:p – pressione media
effettiva: pressione che, se agisse in modo costante lungo la corsa del pistone, genererebbe il lavoro effettivo pressione media indicata: l'ordinata media di compenso del diagramma di indicatore tale che l'area sottesa sia pari alla differenza tra il lavoro utile e il lavoro di pompaggio (p *(Vt-V0)=Lu-Lp) mip è ricavabile anche conoscendo la coppia motrice massima ed il regime di rotazione a cui essa è erogata: 131.5 FLUSSO ATTRAVERSO LE VALVOLE, FASATURA E CURVE CARATTERISTICHE La maggior parte delle perdite di carico subite dal fluido avvengono durante l'attraversamento delle valvole di aspirazione e scarico. La quantificazione è affidata a modelli numerici, mentre ci si limita alla definizione dei parametri globali che sintetizzano questi fenomeni. La permeabilità (attitudine a far fluire una portata di gas tra due ambienti a pressione diversa) del complesso valvola-sede o della testata del motore nel suo insieme.flusso non stazionario nelle valvole è visto come un insieme di n flussi stazionari instantanei che avvengono con salti di pressioni e alzate banchi di flussaggio valvola costanti: la permeabilità è misurata utilizzando stazionario: valuta il flusso a valori di alzata e salto di pressione e può fornire informazioni circa la caduta di pressione e le condizioni di flusso a cavallo della valvola rappresentative del funzionamento reale del motore. serbatoio di L'alzata valvola misurata tramite un comparatore, mentre il condotto di aspirazione è collegato a un setup che stabilizza il flusso diminuendo le turbolenze, per aumentare la precisione della misura presa da un misuratore di portata posto al suo interno e connesso ad un ventilatore (simula anche le condizioni di scarico). Il coefficiente di efflusso descrive le condizioni di flusso attraverso la valvola, rispetto a quelle ideali: Il rendimento volumetrico è influenzato da numerosi fenomeni.
è possibile ottimizzare il rendimento volumetrico dei condotti utilizzando una buona fasatura e dimensionamento. I sistemi a fasatura variabile hanno il vantaggio di poter adattare il diagramma di distribuzione alle diverse condizioni di funzionamento. In questo modo, è possibile ottimizzare il rendimento volumetrico per ogni regime di rotazione. Nella prima generazione dei sistemi a fasatura variabile, la fasatura viene regolata traslando la fase di apertura delle valvole, mantenendo costante la durata (anticipo AAA, aumento fase di incrocio). Nella seconda generazione, i sistemi di fasatura variabile sono in grado di modificare la fasatura regolando l'alzata della valvola su due posizioni (albero a camme con due profili diversi). Nella terza generazione, i sistemi di fasatura variabile sono in grado di regolare la fasatura in modo continuo, consentendo una maggiore precisione nell'ottimizzazione del rendimento volumetrico.L'alzata valvola a piacimento (varia la quantità di fluido presente fra punteria e piattello): si possono verificare 4 casi del sistema UNIAIR:
- valvola liquido chiusa -> la valvola si muove con la legge della camma
- valvola liquido aperta -> il liquido si rifàversa fuori dal cilindro e l'alzata della camma è annullata
- valvola liquido chiusa dopo l'inizio dello spostamento -> la valvola inizia ad aprirsi una volta che il fluido smette di defluire
- l'azione del liquido (e quindi della camma) sulla valvola inizia sempre quando questo smette di defluire dal cilindretto al serbatoio
Il sistema permette l'eliminazione della farfalla, aumentando il rendimento e l'efficienza di riempimento, riducendo le perdite di carico a carichi parziali.
Curve caratteristiche:
Si possono definire le curve caratteristiche dei motori a combustione interna: mostrano l'andamento della potenza effettiva, della coppia effettiva e del consumo.
specifico al variare del regime di rotazione e del carico (si studiano per comodità le curve a pieno carico). Sono mostrate in un intervallo di regimi compreso fra n e n , al di fuori dei quali il motore ha un comportamento molto instabile (a bassi giri la coppia erogata è appena sufficiente a vincere gli attriti e aumenta il fenomeno della variabilità ciclica) o per regimi elevati, le forze inerziali posso avere valori così elevati da compromettere l'affidabilità. Solitamente si parte dal disegno della curva di coppia, ricordando che all'aumentare del regime il rendimento meccanico diminuisce e che il rendimento indicato e il riempimento volumetrico assumono un valore massimo ad un determinato valore n* e peggiorano a regimi elevati. Per questi motivi, la curva di coppia tende inizialmente a salire (rendimento meccanico cala, ma rendimento indicativo e riempimento volumetrico compensano), raggiungendo il massimo in n rimane.
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