Calculul termic al unui motor cu aprindere prin scanteie

Pentru exemplificarea metodei se va efectua calculul termic a unui M.A.S.

Capabil sa furnizeze la turatia n=6200rot/min o putere nominala Pn=110 KW.

Motorul are un numar I=4 cilindri.

1.1. Alegerea parametrilor initiali

Pe baza recomandarilor existente in literatura de specialitate si a rezultatelor obtinute pe motoare experimentale se adopta urmatoarele valori:

-temperatura initiala:   =293K

-presiunea initiala:

-temperatura gazelor reziduale:

  -Presiunea gazelor reziduale:

-coeficientul de exces de aer:

-raportul de comprimare:

Valorile s-au adoptat conform tabelelor 4 si 5 din prezenta anexa.

1.2. Parametri procesului de schimbare a gazelor.

Se adopta urmatoarele marimi.(tabelul 10

Parametri procesului de schimbare a gazelor

Se calculeaza in continuare coeficientul gazelor reziduale:

Temperatira la sfarsitul admisiei va fi:

Coeficientul de umplere rezulta:

1.3.Parametri procesului de comprimare

Se adopta pentru coeficientul politropic de comprimare valoarea .

Presiunea la sfarsitul comprimarii rezulta:

Temperatura la sfarsitul comprimari va fi:

1.4.Parametri procesului de ardere.

Se adopta urmatoarea compozitie a benzinei: c=0,854 kg; h=0,142 kg; o=0,004 kg; si avand putera calorica inferioara .

Se mai adopta:

-coeficientul de utilizare a caldurii ;

-masa molara a combustibilului:

Aerul minim necesar arderi a 1 kg de combustibil se calculeaza cu relatia:

Cantitatea de aer necesara arderii este:

Cantitatea de incarcatura proaspata , raportata la 1 kg combustibil va fi:

Coeficientul teoretic de variatie molara a incarcaturi proaspete pentru <1 este:

Coeficientul real de variatie molara a incarcaturii proaspete rezulta:

Caldura specifica molara medie a amestecului initial este:

Caldura specifica molara mdie a gazelor de ardere pentru <1 este:

Caldura specifica degajata de arderea incompleta va fi:

Temperatura la sfarsitul arderii rezulta din urmatoarea ecuatie:

K

Presiunea la sfarsitul arderii se calculeaza cu relatia

Tinand cont de rotunjirea diagramei

Gradul de crestere al presiunii va fi:

1.5.Destindera

Se adopta coeficientul politropic al destinderi

Presiunea la sfarsitul destinderii rezulta:

Temperatura la sfarsitul destinderi va fi:

1.6.Parametri principali ai motorului

Se adopta urmatoarele valori pentru :

-coeficientul de rotunjire a diagramei:

-randamentul mecanic:

Presiunea medie a ciclului teoretic se obtine din relatia:

Radamentul indicat al motorului este:

Presiunea medie efectiva rezulta:

Randamentul efectiv al motorului va fi:

Consumul specific efectiv de combustibil se calculeaza cu relatia:

1.7.Dimensiunile fundamentale ale motorului.

Se adopta raportul cursa-alezaj: (vezi tamelul 1.7)

Capacitatea cilindrica necesara va fi:

Se determina alezajul si cursa:

Viteza medie a pistonului este:

Cilindreea totala a motorului rezulta:

Puterea litrica a motorului va fi:

1.8.Diagrama indicata.

Cu valorile obtinute in urma calculului de mai sus se poate trece la trasarea diagramei indicate in coordonatele p-v .

In acest sistem de coordonata,cu scarile alese deliberat, se traseaza mai intai diagrama ciclului teoretic. Se calculeaza:

Volumul la sfarsitul cursei de admisie:

Volumul la sfarsitul compresiei:

Se plaseaza in sistemul de coordonate indicat , punctele a,c,z,b .Se traseaza izocorele , izobara de admisie =constant si izobara de evacuare =constant.

Politropa ac care reprezinta procesul de comprimare se traseaza prin puncte , utilizand ecuatia:

,

unde este o valoare curenta a volumului , iar presiunea corespunzatoare valorii ales.

Politropa destinderii zb se traseaza analog , utilizand ecuatia:

Rezultatele calculelor sunt reunite in tabelul urmator:

Se adopta urmatoarele marimi pentru corectarea diagramei:

-unghiul de avans la aprindere

-unghiul de avans la deschiderea evacuarii

-raportul dintre raza manivelei si lungimea bielei

Pozitia punctului c’ se determina de cursa pistonului corespunzatoare unghiului de avans la aprindere:

, rezulta:

mm

Pozitia punctului c” este determinata de presiunea in acest punct :

Pozitia punctului b’ este determinata de cursa pistonului corespunzatoare unghiului de avans la deschiderea evacuarii:

rezulta:

mm

Pozitia punctului a este determinata de presiunea in punctul a’:

Diagrama indicata este prezentata in figura

1.9.Cronograma:

Reprezinta legea de variatie a presiunii gazelor in cilindru, functie de unghiul de rotatie al arborelui cotit (RAC).

Gf cronograma o pagina

1.10.Caracteristica externa

Puterea efectica:

unde a1, a2, a3 sunt parametrii dependenti de coeficientul de elasticitate al motorului c, si se calculeaza :

Momentul motor:

Consumul specific:

Se adopta Ce=280  ce=250…350

Comsumul orar:

Grafiv caracteristiaca externa

CINEMATICA MECANISMULUI BIELA - MANIVELA

Analiza in detaliu a cinematicii mecanismului biela-manivela este foarte complexa , din cauza regimului variabil de functionare.

De aceea s- au determinat relatii simplificate,in ipoteza unei viteze unghiulare constante a arborelui cotit si la regimul stabilizat , obtinandu-se o precizie suficienta.

La o viteza unghiulara constanta a arborelui cotit , unghiul de rotatie e proportional cu timpul si , prin urmare , toate marimile cinematice pot fi exprimate in functie de unghiul de rotatie a arborelui cotit.

Mecanismul biela-maivela poate fi de tipul axat , cand axa cilindrului intersecteaza axa arborelui cotit sau dezaxat , cand cele doua axe nu se intersecteaza.

Se vor prezenta relatiile de calcul ale deplasarii , vitezei si acceleratiei pistonului . Se considera ca pozitie initiala pentru masurarea unghiului , pozitia pentru care pistonul se afla la o distanta maxima de axa arborelui cotit.

- unghil de rotatie al arborelui cotit

- viteza unghiulara de rotatie a arborelui cotit , in

R - raza manivelei (distanta dintre axa arborelui cotit si axa fusului maneton) , in m;

- cursa pistonului ( distanta dintre p.m.s si p.m.i) in m;

S=72 [mm] => S=0,072 [m]

[m]

l – lungimea bielei , in [m].

Se defineste raportul - raportul dintre raza manivelei si lungimea bielei ;

=> => => [m]

Deplasarea pistanului .Legea de variatie a deplasarii pistonului in functie de unghiul s-a determinat pe cale analitica:

Viteza pistonului .

Acceleratia pistonului .

A=

DINAMICA MOTOARELOR

Prin calculul dinamic al mecanismului biela – manivela se urmareste determinarea marimii si caracterului variatiei sarcinilor care actioneaza asupra pieselor motorului . Cercetarile in detaliu sunt foarte complexe din cauza regimului variabil de functionare . De aceea se folosesc relatii simplificate obtiinute in ipoteza unei viteze unghjulare constante a arborelui cotit si la regim stabilizat

3.1 Fortele care actioneaza in mecanismul biela - manivela