Calculul Termic Comparativ a Două Motoare

1. Introducere

1.1. Clasificarea motoarelor cu ardere internă. Noţiuni fundamentale.

Criteriul de clasificare cel mai important îl constituie procedeul de aprindere, care stă la baza diferenţierii motoarelor în:

- Motoare cu aprindere prin scânteie (MAS)

- Motoare cu aprindere prin compresie (MAC)

Modul de realizare al ciclului funcţional permite clasificarea în:

- motoare în 4 timpi (la care ciclul funcţional se efectuează la patru curse ale pistonului sau la două rotaţii ale arborelui cotit)

- motoare in 2 timpi (la care ciclul funcţional se realizează la două curse ale pistonului sau la o rotaţie a arborelui cotit)

1.2. Calculul termic al unui motor, cunoscut şi sub denumirea de calculul ciclului de lucru al motorului, se efectuează în scopul determinării anticipate a parametrilor proceselor ciclului motor, a indicilor energetici şi de economicitate, a presiunii gazelor în cilindrii motorului. Aceste date ale calculului permit stabilirea dimensiunilor fundamentale ale motorului, trasarea diagramei indicate şi efectuarea calculelor de rezistenţă a principalelor piese ale motorului.

Modelarea matematică a ciclului motor este o problemă ce se creează la utilizarea calculatoarelor numerice. Modelarea numerică a proceselor de schimbare a gazelor permite sa se cerceteze influenţa caracterului mişcării gazelor in tubulaturile de admisie şi evacuare, impactul construcţei acestei tubulaturi asupra parametrilor amestecului proaspăt la inceputul compresiei, eliminând astfel impreciziile inevitabile la aprecierea parametrilor incărcăturii proaspete. Modelarea mişcării gazelor in conducte se bazează pe rezolvarea ecuaţilor diferenţiale de mişcare a unui fluid viscos şi compresibil, luându-se în considerare schimbul de căldură şi facându-se metoda caracteristicilor sau metoda diferenţelor finite. Rezolvarea acestor ecuaţii cu ajutorul calculatoarelor moderne cere un timp relativ mare, rezultatele fiind adesea destul de departe de realitate.

Variaţia parametrilor incărcăturii din cilindru în timpul compresiei, arderii si destinderii, este descrisa prin ecuaţii obtinute din primul principiu al termodinamicii scris in formă diferenţială şi din ecuaţii de stare.

În cele din urmă se va prezenta metoda îmbunătăţită a lui GRINEVEŢKI, care constituie medotă de calcul analitică prin corectarea diagramei ciclului teoretic de referinţă.

Această metodă se poate aplica atât în stadiu de proiectare cât şi în cel de perfecţionare a prototipului. Datele iniţiale necesare pentru calculul ciclului de lucru al unui motor în stare de proiect se estimează după celelalte cercetări efectuate pe motoare analoage. Coincidenţa rezultatelor calcului cu a celor obţinute prin încercarea motorului depinde de alegerea corectă a parametrilor iniţiali, estimare dificilă îndeosebi când realizează motoare de construcţie originală.

Cazul când există deja un model funcţional, metoda lui GRINEVEŢKI poate fi utilizată pentru a se urmării modul în care unele mărimi ca raportul de compresie, presiunea maxima a gazelor in cilindru, temperatura gazelor la sfarşitul procesului de admisie, etc, influenţează parametrii motorului. Din numărul mare de variante stabilite prin calcul cu pierderi minime de timp, se aleg cele mai bune si numai acestea se vor testa experimental.