Cresterea puterii mas4t

CRESTEREA PUTERII MAS4t

Din formula puterii MAS4t, observam ca aceasta poate creste extensiv, crescand cilindreea motorului, respectiv V_s, sau intensiv, crescand parametrii de proiectare sau functionali ai MAS4t, respectiv n – turatia motorului, ε – raportul volumetric de comprimare sau α – raportul de crestere a presiunilor dupa ardere. Dintre acestia, cresterea turatiei este limitata de considerente ce tin de arderea combustibilului (arderea se face cu o viteza 747c23h finita), cresterea raportul volumetric de compresie este limitata din considerente de stabilitate in functionare a motorului, iar raportul de crestere a presiunilor dupa ardere este dat de natura combustibilului folosit.

Prin urmare, o varianta de crestere a puterii MAS4t este cresterea presiunii la admisia aerului in motor p_a, prin montarea inainte de galeria de admisie a unui compresor de aer.

Acest compresor poate fi antrenat de la axul motorului rezultand varianta supraalimentarii cu compresor antrenat mecanic (MAS4t-MAF_mec), sau compresorul poate fi antrenat de o turbina ce preia o parte din energia gazelor evacuate din motor, rezultand varianta supraalimentarii cu grup turbo-compresor (MAS4t-MAF_TC).

1. MAS4t-MAF_mec

In cazul supraalimentarii cu compresor antrenat mecanic, la arborele cotit, prin intermediul unui multiplicator de turatie, se antreneaza un compresor centrifugal, care debiteaza aerul sub presiune in galeria de admisie.

Daca notam π_c = p₁ / p_1c , raportul de comprimare al compresorului, atunci, din lucrul mecanic util al motorului, se va scadea lucrul mecanic consumat de compresor.

L_comp = L_1c,1 + L_4c,1c = m•c_v•(T₁ – T_1c) + m•R•(T_1c – T_4c)

unde:

p₁•V₁^k=p_1c•V_1c^k => V_1c=V₁•(p₁/p_1c)^1/k => V_1c=V₁•π_c^1/k si din p₁•V₁=m•R•T₁ si p_1c•V_1c=m•R•T_1c => T₁ = T_1c•(p₁•V₁/ (p_1c•V_1c) ) => T₁ = T_1c•π_c^{1- 1/k} = T_1c•π_c^{(k-1) / k}

si din:

V_1c/T_1c = V_4c /T_4c => T_4c = T_1c•(V_4c/V_1c) si, cum V_4c = V₁ avem T_4c = T_1c•(V₁/V_1c) = T_1c•π_c^-1/k

si atunci:

L_comp = m•c_v•(T_1c•π_c^{(k-1) / k} – T_1c) – m•R• (T_1c•π_c^-1/k – T_1c) = m•R•T_1c•((π_c^{(k-1) / k} – 1)/(k-1) – (π_c^-1/k – 1)) =

= p_1c•V_1c•((π_c^{(k-1) / k} – 1)/(k-1) – (π_c^-1/k – 1)) = p_1c•V₁•π_c^1/k•((π_c^{(k-1) / k} – 1)/(k-1) – (π_c^-1/k – 1)) =

= p_1c•V_s•((ε-1)/ε)•π_c^1/k•((π_c^{(k-1) / k} – 1)/(k-1) – (π_c^-1/k – 1)) unde p_1c = p_a

deci:

L_comp = p_a•V_s•((ε-1)/ε)•π_c^1/k•((π_c^{(k-1) / k} – 1) / (k-1) – (π_c^-1/k – 1))

Daca tinem seama de randamentul termodinamic η_comp si mecanic η_mec al compresorului, cumulate intr-un randament global

η_tot-comp=η_comp•η_mec, atunci putem corecta valoarea lucrului mecanic astfel:

L_comp-real = L_comp / η_tot-comp

deci, in cazul MAS4t-MAF_mec avem:

L_MAF-mec = L - |L_comp-real|

SCHEMA INSTALATIEI DE SUPRAALIMENTARE CU COMPRESOR ANTRENAT MECANIC

COMPRESORUL SI MULTIPLICATORUL DE SUPRAALIMENTARE ALE MOTORULUI M337 (AVION ZLIN142)

COMPRESORUL SI MULTIPLICATORUL DE SUPRAALIMENTARE ALE MOTORULUI AI14RA (AVION PZL104 WILGA)

2. MAS4t – MAF_TC

In cazul supraalimentarii cu grup turbo-compesor, o parte din energia gazelor evacuate este preluata de un etaj de turbina (de regula centripeta) si cu ajutorul unei clapete-supapa (clapeta by-pass) se aduce o parte din debitul gazelor evacuate in turbina. Turbina antreneaza un compresor (de regula centrifugal), a carui turatie de lucru (ce determina raportul de comprimare π_c) este reglata de clapeta-supapa, ce limiteaza turatia grupului turbo-compresor la o valoare maxima, corespunzatoare unui raport de comprimare al aerului inainte de intrarea in motor, proiectat.

In cazul motorului supraalimentat cu grup turbo-compresor, o parte din energia cedata sursei reci (Q_r) este preluata de turbina care antreneaza un compresor ce o transformata in lucru mecanic de comprimare, L_comp, al aerului, cu raportul de comprimare π_c=p₁/p_1c. Acesta (L_comp) are aceeasi expresie ca la varianta MAS4t-MAF_mec.

In acest caz, avem:

L_turb = L_comp

Daca η_comp este randamentul termodinamic al compresorului si respectiv, η_turb al turbinei si similar, η_mec randamentul mecanic al grupului turbo-compresor, atunci bilantul energetic la grupului turbo-compresor va fi:

η_turb• η_mec•L_turb = L_comp / η_comp

In cazul supraalimentarii cu grup turbo-compresor, motorul nu pierde lucru mecanic pentru comprimarea aerului, aceste fiind recuperat din caldura cedata sursei reci (energia gazelor arse la iesirea din motor) , iar presiunea de aspiratie a aerului in motor este cea corespunzatoare iesirii din compresor.

deci, in cazul MAS4t-MAF_TC avem:

L_MAF-TC = L, cu p₁ = p_a•π_c

SCHEMA UNEI INSTALATII DE SUPRAALIMENTARE CU GRUP TURBO-COMPRESOR SI INJECTIE DE BENZINA

SCHEMA DE COMANDA SI REGLAJ A INSTALATIEI DE SUPRAALIMENTARE CU GRUP TURBO-COMPRESOR