Principio del generatore di benzina

Un ciclo di lavoro è composto da quattro corse del pistone (la corsa del pistone è la distanza tra il punto morto superiore e il punto morto inferiore): corsa di aspirazione, corsa di compressione, corsa di espansione (corsa di lavoro) e corsa di scarico.

1. Corsa di aspirazione dell'aria

In questo processo, la valvola di aspirazione del motore si apre e la valvola di scarico si chiude. Quando il pistone si sposta dal punto morto superiore al punto morto inferiore, il volume del cilindro sopra il pistone aumenta, in modo che la pressione nel cilindro sarà inferiore alla pressione atmosferica, ovvero viene generata una forza di aspirazione del vuoto nel cilindro, in modo che l'aria venga aspirata nel cilindro attraverso il tubo di aspirazione e la valvola di aspirazione, e l'iniettore di carburante spruzza benzina atomizzata e la mescola completamente con l'aria. Al termine dell'aspirazione, la pressione del gas nella bombola è di circa 0.075-0.09MPa. In questo momento, la temperatura della miscela combustibile nel cilindro è aumentata a 370-400K.

 

2. Corsa di compressione

Affinché la miscela combustibile che viene aspirata nel cilindro bruci rapidamente, in modo da produrre una pressione maggiore, affinché il motore possa erogare più potenza, la miscela combustibile deve essere compressa prima della combustione, in modo che il suo volume sia ridotto, il la densità aumenta e la temperatura aumenta, ovvero è necessario un processo di compressione. In questo processo, le valvole di aspirazione e scarico sono tutte chiuse e l'albero motore spinge il pistone per spostarsi di una corsa dal punto morto inferiore al punto morto superiore, ovvero la corsa di compressione. A questo punto, la pressione della miscela aumenterà a 0.6-1.2MPa e la temperatura può raggiungere 600-700K.

C’è un concetto molto importante in questo viaggio, ovvero il rapporto di compressione. Il cosiddetto rapporto di compressione è il rapporto tra il volume massimo di gas nella bombola prima della compressione e il volume minimo dopo la compressione. In generale, maggiore è il rapporto di compressione, maggiore sarà la pressione e la temperatura della miscela a fine compressione, e più rapida sarà la velocità di combustione, quindi maggiore sarà la potenza emessa dal motore e migliore sarà l'economia. Il rapporto di compressione della berlina media è compreso tra 8 e 10, ma ora l'ultima Polo ha raggiunto un rapporto di compressione elevato di 10,5, quindi le sue prestazioni di coppia sono relativamente buone. Tuttavia, quando il rapporto di compressione è troppo grande, non solo la situazione di combustione non può essere ulteriormente migliorata, ma si verificano fenomeni di combustione anomali come l'accensione a scoppio e l'accensione superficiale.

L'accensione per scoppio è una combustione anomala causata dalla combustione spontanea di una miscela combustibile terminale lontana dal centro di accensione nella camera di combustione a causa dell'elevata pressione e temperatura del gas. Durante un'esplosione, la fiamma si propaga verso l'esterno a una velocità estremamente elevata e, anche prima che il gas abbia il tempo di espandersi, la temperatura e la pressione aumentano bruscamente, formando un'onda di pressione che si spinge in avanti alla velocità del suono. Quando questa onda di pressione colpisce la parete della camera di combustione, produce un forte suono di colpi. Allo stesso tempo, causerà anche una serie di conseguenze negative come il surriscaldamento del motore, la perdita di potenza e l’aumento del consumo di carburante. Un incendio violento può persino causare danni alla valvola, rottura della pastiglia del cuscinetto e rottura dell'isolante della candela.

Oltre all'accensione flash, i motori con rapporti di compressione eccessivamente elevati possono affrontare anche un altro problema: l'accensione superficiale. Si tratta di un'altra combustione anomala (nota anche come incendio del punto caldo o pre-accensione) causata dall'accensione della miscela tra la superficie rovente del cilindro e l'area rovente (ad esempio, testa della valvola di scarico, elettrodo della candela, deposito di carbonio). L'accensione superficiale è inoltre accompagnata da un forte rumore di colpi (sordo) e l'alta pressione generata aumenterà il carico sul motore e ne ridurrà la durata.

 

3. Corsa di espansione

Durante questo processo, le valvole di aspirazione e di scarico rimangono chiuse. Quando il pistone si avvicina al punto morto superiore, la candela emette una scintilla elettrica che accende la miscela infiammabile compressa. Quando la miscela combustibile viene bruciata, viene rilasciata una grande quantità di energia termica e la pressione e la temperatura del gas aumentano rapidamente. La pressione massima che può raggiungere è {{0}}MPa e la temperatura corrispondente è fino a 2200-2800K. Il gas ad alta temperatura e alta pressione spinge il pistone a spostarsi dal punto morto superiore al punto morto inferiore, fa ruotare la manovella attraverso la biella ed emette energia meccanica, oltre a mantenere il motore stesso per continuare a funzionare, il il riposo viene utilizzato per svolgere il lavoro esterno. Durante il movimento del pistone, il volume del cilindro aumenta, la pressione e la temperatura del gas diminuiscono rapidamente e alla fine di questa corsa la pressione scende a 0,3-0,5 MPa e la temperatura è 1300-1600 K.

 

4. Corsa di scarico

Quando la corsa di espansione (corsa di lavoro) è vicina alla fine, la valvola di scarico viene aperta e la pressione del gas di scarico viene utilizzata per scaricare liberamente e quando il pistone raggiunge il punto morto inferiore e quindi si sposta al punto morto superiore, il gas di scarico viene scaricato forzatamente nell'atmosfera, che è la corsa di scarico. In questa corsa, la pressione nel cilindro è leggermente superiore alla pressione atmosferica, circa 0.105-0.115MPa. Quando il pistone raggiunge il punto morto superiore, la corsa di scarico termina e a quel punto la temperatura dei gas di scarico è di circa 900-1200 K.

Con questo abbiamo già descritto un ciclo di lavoro del motore, durante il quale il pistone si muove avanti e indietro per quattro corse tra il punto morto superiore e inferiore e l'albero motore ruota di conseguenza per due settimane.

Un generatore a benzina è formato dal motore a benzina con un alternatore.