Za rad motora s unutrarnjim izgaranjem potrebno je gorivo i zrak. Izgaranjem ili oksidacijom goriva u cilindru nastaje eksplozija koja gura klip prema donjoj mrtvoj točki. Pomak klipa rezultat je pretvorbe kemijske energije, smjese goriva i zraka, u mehaničku energiju pomaka. Ukoliko se želi povećati snaga motora, mora se proporcionalno tome povećati količina zraka i goriva, tj. pripremiti više smjese. Količina smjese u cilindru može se povećati upotrebom Cryo sustava ohlađivanja.
SASTAV ZRAKA
Zrak koji udišemo sadrži 79 % dušika (N2) i 21 % kisika (O2). Isti zrak koristi i motor za pripremu smjese. Međutim, od ukupne količine zraka uvučene u cilindar u procesu izgaranja za razvijanje energije koristi se samo 21 % kisika koji oksidira gorivo. Gustoća zraka mijenja se s promjenom tlaka i temperature. Ĺ to je temperatura zraka niža, veća je njegova gustoća.
To znači da se u istom volumenu nalazi više zraka. Ukoliko usisni zrak ima temperaturu od 80 °C, njegova će gustoća iznositi 1,05 kg/m3. Međutim, ako se za pripremu smjese koristi zrak temperature 0 °C, njegova će gustoća iznositi 1,40 kg/m3 što je za 0,35 kg/m3 ili 25 % više od zraka temperature 80 °C . Stoga je za ostvarivanje veće snage motora potrebno dovesti što je moguće hladniji zrak tj. zrak koji ima temperaturu okoline. Sustavi za ekstremno ohlađivanje ujedno i povećavanje gustoće usisnog zraka do -70 °C zovu se CRYO sustavi.
CRYO OHLAĂIVANJE
Osim ohlađivanja usisnog zraka hladiti se može i gorivo. Ohlađivanjem goriva smanjujemo njegovu temperaturu pri čemu u cilindru imamo hladniju mješavinu goriva i zraka. To nam daje mogućnost ubrizgavanja još veće količine smjese za koju možemo biti sigurni da neće predetonirati. Predetonacija je pojava kada se pripremljenoj smjesi goriva i zraka u cilindru za vrijeme kompresije povećava tlak do te mjere da smjesa postigne temperaturu samozapaljenja. Prilikom zapaljenja smjesa detonira prije nego što je svjećica aktivira, tj. prije postizanja gornje mrtve točke. Takva pojava vrlo je štetna za motor i može rezultirati raspadom motora i sigurno ne doprinosi razvijanju dodatne snage. Hladnijom smjesom, tj. ohlađivanjem zraka i goriva otklanjamo mogućnost pojave predetonacija.
Najčešće se za Cryo ohlađivanje koriste ukapljeni plinovi CO2 ili N2O. U rjeđim slučajevima koristi se i tekući dušik N2, međutim, zbog vrlo niske temperature i tekućeg agregatnog stanja nije siguran za upotrebu u vozilima. Ugljični dioksid je najjeftiniji i najčešće upotrebljavani plin u Cryo sustavima. Njegovo svojstvo sublimacije, tj. pretvorbe iz krutog stanja u plinovito vrlo je pogodno za upotrebu jer ne razvija kapljevitu fazu koja može izazvati nepoželjne električne šokove ispod poklopca motora.
Promjena gustoće zraka s obzirom na temperaturu....................................................Dijagram koji pokazuje stanje CO2 s obzirom na temperaturu i pritisak pri kojem se nalazi
HLAĂENJE USISNOG ZRAKA
Cryo sustavi koriste se za ohlađivanje usisnog zraka kod turbo motora na način da se ukapljeni CO2 koji dolazi iz boce raspršuje na površinu intercoolera gdje stvara frakcije suhog leda koje hlade intercooler, a s time i usisni zrak. CO2 se raspršuje pomoću posebno izrađenog hladila koje se pričvršćuje direktno na intercooler.
Na atmosferskim motorima također je moguće ohlađivati usisni zrak. Tvrtka DEI konstruirala je izmjenjivač topline koji se postavlja u usisnu cijev odmah iza filtera. U tako dimenzioniranom izmjenjivaču dolazi do stvaranja suhog leda u unutrašnjosti izmjenjivača oko kojega struji usisni zrak koji se prilikom toga hladi. Ovakav izmjenjivač je dobar kao ideja, ali u praksi vrlo malo smanjuje temperaturu usisnog zraka. Razlika je svega nekoliko stupnjeva, a posljedica je to male izmjenjivačke površine samog hladila.
Cryo ohlađivanje na turbo motoru................................................................Izmjenjivač topline - hladilo za atmosferske motore DEI
Sole Auto konstruirao je za atmosferske motore izmjenjivač topline koji se ugrađuje umjesto standardne kutije za filter zraka, a sastoji se od izmjenjivača topline velike površine, poliuretanskog filtera koji smanjuje otpor strujanju zraka te kućišta od visokolegiranog čelika ili aluminija. Učinkovitost ohlađivanja je zbog velike površine izmjene topline vrlo dobra i može smanjiti usisnu temperaturu zraka za nekoliko desetaka stupnjeva. Shematski prikaz izmjenjivača prikazan je na sljedećoj slici.
Shematski prikaz izmjenjivača topline - hladila zraka za atmosferske motore SOLE..................................................Sustav za hlađenje goriva DEI
HLAĂENJE GORIVA
Osim izmjenjivača topline za hlađenje zraka postoje i posebni izmjenjivači koji hlade gorivo. Princip hlađenja je gotovo isti kao i kod hlađenja zraka, samo što se u ovom slučaju toplina iz goriva predaje suhom ledu koji je formiran u posebno izrađenim komorama oko kojih struji gorivo.
Cryo sustavi se ne smiju koristiti na intercoolerima koji su hlađeni vodom. Zbog izrazito niskih temperatura koje se razvijaju prilikom ohlađivanja doći će do smrzavanja vode i pucanja intercoolera. Prilikom same montaže Cryo sustava potrebno je obratiti pozornost kamo će strujati plinska faza CO2 nakon sublimacije. Ni u kojem slučaju plinska faza ne smije doći u struju zraka koju usisava motor preko filtera zraka iz razloga što molekule kisika jednostavno "bježe" od molekula ugljičnog dioksida. Tako će motor usisavati zrak koji je osiromašen kisikom te od porasta performansi neće biti ništa.
Upotreba sustava Cryo ohlađivanja gotovo je nužno potrebna u svim preradama motora koji su na granici svojih mogućnosti. Njihovom primjenom omogućujemo motoru sigurniji i pouzdaniji rad te osiguravamo da u motoru neće doći do predetonacija koje bi ga mogle oštetiti. Pravilnom instalacijom i upotrebom kvalitetnih materijala koji su namjenjeni za rad s niskim temperaturama susavi Cryo ohlađivanja potpuno su sigurni za upotrebu.
izvor: sole.hr - c/p: CODE
