O cameră de ardere este o incintă în care este ars amestecul de combustibil/aer. Există diferite tipuri de camere de ardere: la motorele cu ardere internă, motoarele cu reacție, motorarele de rachetă, instalațiile cu turbine cu gaze.

La locomotivele cu abur și cazane termenul este sinonim cu cel de focar, în care are loc arderea combustibilului.

Motoare cu adere internă Într-un motor cu ardere internă, presiunea generată de arderea amestecului aer-combustibil exercită o forță direct asupra unei componente a motorului (de exemplu, la un motor cu piston, forța acționează asupra capului pistonului), care prin deplasarea sa produce energie mecanică, transformată de obicei de un mecanism bielă-manivelă într-o mișcare de rotație a unui arbore cotit. Aceasta diferă de situația motorului cu ardere externă, în cazul căruia arderea are loc într-o zonă a motorului separată de cea în care energia internă a gazelor arse este transformată în energie mecanică.

Motoare cu aprindere prin scânteie

În cazul motoarelor cu aprindere prin scânteie de obicei camera de ardere este situată în chiulasă. Motoarele sunt adesea proiectate astfel încât partea inferioară a camerei de ardere să fie aproximativ aliniată cu partea superioară a blocului motor.

Designul mai vechi al motoarelor cu supape laterale avea o cameră de ardere în formă de „cadă”, cu o configurație alungită, situată atât deasupra pistonului, cât și a supapelor (care erau amplasate lateral față de piston). Această plasare a supapelor permitea ungerea lor prin ceață de picături de ulei, ceea ce elimina necesitatea unui sistem de ungere sub presiune. Însă forma alungită a camerei de ardere determina ca frontul de flacără generat de bujie să comprime amestecul combustibil din fața sa, creând condiții de autoaprindere, ceea ce ducea la detonații, motiv pentru care soluția constructivă a motoarelor cu supape laterale este astăzi abandonată.Grünwald, 1980, p. 225

Motoarele moderne, cu supape în chiulasă, utilizează capul pistonului (atunci când acesta se află în apropierea punctului mort superior) drept bază a camerei de ardere. Deasupra acesteia, chiulasa integrează supapele de admisie, supapele de evacuare și bujia. Astfel se obține o cameră de ardere relativ compactă, fără zone laterale (adică întreaga cameră este situată direct deasupra pistonului). Uzual, camerele de ardere au forme de o emisferă, o pană sau un rinichi. Forma compactă a acestor camere de ardere este favorabilă evitării detonației.Grünwald, 1980, pp. 222–223

Forma camerei de ardere, precum și cea a galeriilor de admisiune și de evacuare, sunt esențiale pentru obținerea unei arderi bune și pentru maximizarea puterii dezvoltate. Chiulasele sunt adesea proiectate astfel încât să genereze o mișcare de rotație a amestecului carburant și turbulență, ceea ce îmbunătățește procesul de amestecare și umplerea cilindrilor. Forma capului pistonului influențează, de asemenea, intensitatea acestei mișcări de rotație. Grünwald, 1980, p. 224

O altă caracteristică de proiectare menită să favorizeze turbulența pentru o bună amestecare a combustibilului cu aerul este efectul de „lovire” de către pistonul aflat în cursa de comprimare.

Poziția bujiei este un factor important, întrucât aceasta constituie punctul de origine al frontului de flacără, care se propagă. O plasare optimă trebuie să evite spațiile înguste sau nișele în care s-ar putea acumula gaze reziduale care reduc puterea motorului și pot favoriza fenomenul de detonație. Majoritatea motoarelor utilizează o singură bujie per cilindru. Totuși, există și excepții (precum motoarele cu piston pentru aviație, sau motorul Alfa Romeo Twin Spark, produs între anii 1986 și 2009) care folosesc două bujii pentru fiecare cilindru.

Motoare cu aprindere prin comprimare thumb|Piston de motor diesel, cu camera de ardere în piston Din punct de vedere al camerei de ardere, motoarele cu aprindere prin comprimare (motoarele diesel) se clasifică în:Grünwald, 1980, p. 256 Motoare cu injecție directă, în care combustibilul este injectat în camera de ardere aflată între piston și chiulasă.Grünwald, 1980, p. 257 Variantele obișnuite sunt cele cu injectoare acționate individual de pompa de injecție și cele cu rampă comună. Motoarele cu injecție directă sunt mai economiceGrünwald, 1980, p. 277 și permit puteri mai mari pe cilindru,Grünwald, 1980, p. 279 însă arderea este incompletă, producînd o cantitate mare de noxe.Grünwald, 1980, p. 280 Motoare cu antecameră, la care combustibilul este injectat într-o cameră de turbionare, mai mică, înainte de a ajunge în camera de ardere principală. Combustibilul se aprinde în momentul injectării în această cameră, unde în urma unei arderi parțiale presiunea crește și insuflă amestecul aprins de aer și combustibil în camera de ardere principală, de deasupra pistonului, unde arderea se desăvârșește.Grünwald, 1980, pp. 266–267 Turbionarea intensă din spațiul mic al antecamerei determină o ardere foarte bună, însă spațiul mic limitează cantitatea de aer din ea, respectiv cantitatea de combustibil injectată, adică puterea pe cilindru. În plus, aceste motoare pot folosi combustibili lichizi mai grei decât cele cu injecție directă.

Harry Ricardo a jucat un rol important în dezvoltarea camerelor de ardere pentru motoarele diesel, cea mai cunoscută fiind camera „Ricardo Comet”.Grünwald, 1980, p. 270

Turbine cu gaze thumb|Cameră de ardere individuală

Turbinele cu gaze sunt acționate de gazele de ardere produse în camere de ardere speciale, care sunt componente atât ale motoarelor cu reacție ale avioanelor și elicopterelor, cât și ale instalațiilor cu turbine de gaze din termocentralele cu ciclu combinat. Camerele de ardere ale statoreactoarelor și sunt asemănătoare cu cele ale turbomotoarelor cu reacție.

O cameră de ardere lucrează în regim continuu. Ea este alimentată cu aer sub presiune, furnizat de un compresor axial sau de un compresor cu unde de șoc oblice. În cameră se introduce combustibil, care prin ardere ridică temperatura și mărește corespunzător volumul gazelor arse care acționează turbina și creează în ajutajul de evacuare și forța de reacție.

Există trei tipuri de camere de ardere:

Camere individuale. Au forma unui butoiaș. Un motor reactor are mai multe astfel de camere, dispuse pe o circumferință cu diametrul aproximativ al turbinei cu gaze. Fiecare cameră are propriul său injector de combustibil, propria sa canalizație de aer, propriul său tub de foc și propria sa carcasă. Între camere există conducte de interconectare care permit propagarea flăcării de la o cameră la alta.

Camere mixte. Ca și la camerele individuale, există mai multe tuburi de foc separate, fiecare cu injectorul propriu, poziționate ca în cazul precedent, însă aerul de ardere este preluat dintr-o carcasă comună.

Camere inelare. La aceste camere există un singur tub de foc, inelar, însă există mai multe injectoare, plasate în cerc. Există o singură carcasă, comună, din care se preia aerul.

Note

Bibliografie

Vezi și Chiulasă

Legături externe

Categorie:Ardere Categorie:Cazane Categorie:Componente de locomotive Categorie:Motoare cu piston Categorie:Motoare cu reacție Categorie:Turbine cu gaze