Dinamica Motoarelor cu Ardere Internă

Capitolul 1

1.1 Formularea temei de proiectare

În cadrul proiectului la disciplina " Dinamica motoarelor cu ardere internă " , tema de proiectare poate fi enunţată astfel : să se efectueze calculul dinamic al unui motor cu ardere intrenă cu următoarele caracteristici :

- puterea efectivă , Pe = 65 kW ;

- turaţia nominală , n = 5500 rot/min ;

- destinaţia motorului - autovehicul rutier ;

- tipul motorului - motor cu aprindere prin scânteie ;

- numărul de timpi , τ = 4 ;

- numărul cilindrilor , i = 4 ;

- cursa pistonului , S = 80 mm ;

- alezajul cilindrului , D = 86 mm ;

- diagrama indicată

Datele cuprinse în enunţul temei de proiectare reprezintă volumul minim necesar de date pentru efectuarea unui studiu dinamic , aşa cum este descris în cele ce urmează În general , la proiectarea unui motor se dau numai datele de bază : puterea efectivă , turaţia nominală şi destinaţia motorului Celelalte date ( tipul motorului , numărul cilindrilor , numărul de timpi , cursa pistonului , alezajul cilindrului , diagrama indicată ) rezultă în urma calculului termic

Calculul termic al motorului reprezintă la rândul sau un alt proiect , cu un specific şi o complexitate aparte În lucrarea de faţă se propune şi un calcul termic mult simplificat pentru cazul în care se doreşte aflarea , într-o primă fază , a unor date de proiectare necesare calculului dinamic

Capitolul 2

Calculul termic simplificat al motorului

2.1 Date iniţiale

- puterea efectivă , Pe = 65 kW ;

- turatia nominală , n = 5500 rot/min ;

- destinaţia motorului - autovehicul rutier

2.2 Adoptarea tipului de motor şi a numărului de timpi

Deoarece se foloseste pentru propulsia unui autovehicul rutier , adopt tipul de motor cu aprindere prin scanteie , iar numarul de timpi este τ = 4

2.3 Calculul termic simplificat al motorului

Calculul termic prezentat cuprinde principalele etape ale metodei ciclurilor cvasi - ideale si are ca scop obţinerea dimensiunilor fundamentale ale motorului şi diagrama indicată Nu se vor analiza procesele termice si gazodinamice ale fluidului motor , ci numai evoluţia acestuia după datele furnizate de literatura de specialitate

Ciclul analizat va fi ciclul cu ardere izocora , caracteristic m.a.s., prezentat in fig. 2.1 :

Fig. 2.1 Ciclul teoretic pentru un m.a.s.

2.2.1 Adoptarea raportului de comprimare

Raportul de comprimare ε se alege in funcţie de tipul motorului Randamentul termic şi puterea motorului cresc odată cu creşterea raportului de comprimare In concluzie adopt pentru m.a.s. cu admisie normala , raportul de comprimare ε =10

2.2.2 Calculul admisiei

Parametrii de stare ai fluidului motor la sfârşitul admisiei sunt presiunea pa şi temperatura Ta În funcţie de tipul motorului , valorile recomandate pentru aceşti parametric , la motoarele în patru timpi , sunt :

- m.a.s. pa=( 0,80 0,95 )po ; Ta= 320 370 K Adopt in consecinta pentru m.a.s. pa= 0.85 bar si Ta= 340 K

2.2.3 Calculul comprimării

Presiunea pc şi temperatura Tc la sfârşitul comprimarii se calculează , aproximând comprimarea ca evoluţie politropică cu exponent politropic constant nc:

Adopt nc = 1.36 pentru m.a.s.→ pc= 19.47 bar si Tc = 778.89 K

2.2.4 Calculul arderii

Presiunea maximă teoretică py' şi temperatura maximă Ty' de ardere se determină cu relaţiile :

unde :

- ρ=Vy'/Vc este gradul de destindere preliminară , care pentru arderea izocoră ( m.a.s.) ρ=1,

- μ este coeficientul total efectiv de variaţie molară, care variază între limitele: m.a.s. μ=1,02 1,12, adopt μ=1.1;

- λz=py/pc este saltul de presiune pentru care se dau valorile: m.a.s. λz= 3,2 4,2 ; adopt λz=3.8

Presiunea maximă reală de ardere pz<py , la m.a.s. , pz=(0,8 0,92) , în mod obişnuit se admite pz=0,85py din calcule rezulta : py = 74 bar si pz =62.9 bar , Ty = 2690.71 K

Momentele declanşării arderii rapide Δαd şi a presiunii maxime de ardere Δαz au următoarele valori:

- m.a.s. Δαd=5 18 RAC ; Δαz=8 12 RAC ;

Adopt Δαd= 14 RAC , Δαz=10 RAC