Calculul termic motor cu ardere internă

1. MEMORIU DE PREZENTARE.

Motorul cu ardere interna (m.a.i.) cu piston in miscare alternativa s-a extins in secolul nostru in primul rand ca unitate de tractiune rutiera, navala, feroviara si aeriana.

Dezvoltarea m.a.i. trebue legata nemislocit de existenta unei numeroase populatii de automobile. Daca in 1990, parcul de automobie de pe glob numara cca 405 milioane exemplare, dintre care 81% autoturisme, si 19% autobuse, autocamioane si autoutilitare; procnoza pentru anul 2000 este de cca 500 milioane, cu o productie anuala de aproximativ 40 milioane de bucati.

Cercetarile aduse in domeniul m.a.i. sunt polarizate spre reducerea consumului de combustibil si utilizarea pe scara larga a combustibililor neconvenctionali, spre scaderea noxelor la geneza si prin prelucrarea gazelor esapate, spre diminuarea utilizarii materialelor deficitarecoroborata cu cresterea fiabilitatii, spre reducerea poluarii fonice.

1.1. PARTILE COMPONENTE ALE M.A.I.

Motorul cu ardere interna, in patru timpi, cu aprindere prin scanteie este format din cilindrul 1 in interiorul caruia se deplaseaza pistonul 2, care actyioneaza manivela 3 a arborelui cotit prin intermediul bielei 4. In capul cilindrului se gaseste chiulasa 5 in care sunt amplasate supapa se admisie SA, supapa de evacuare SE si bujia 8. La partea inferioara a cilindrului se gaseste carterul inferior 9, pe care se monteaza lagarele arborelui cotit si carterul inferior 10 in care se gaseste uleiul de ungere. Amestecul aer-combustibil intra in cilindru prin colectorul de admisie 6, iar gazele arse rezultate ies in exterior prin colectorul de admisie 7.

Motorul este alcatuit din mecanismul motor si sistemele si instalatiile auxiliare (mecanismul de distributie, instalatia de alimentare cu combustibil, instalatia de aprindere, instalatia de racire si instalatia de ungere) necesare realzarii procesului de functionare si sistemul de pornire.

Fig.1 Schema de principiu a unui motor cu ardere interna in patru timpi

, unde: 1-cilindru, 2-piston, 3-manivela, 4-biela, 5-chilasa, 6-galerie de admisie,

7-galerie de evacuare, 8-injector, 9-carter superior, 10-carter inferior.

-3-

1.2. FUNCTIONAREA M.A.I.

In fig.2 este reprezentata schema functionarii unui motor cu ardere interna

(in patru timpi).

a) b) c) d)

Fig.2 Schema functionarii unui motor cu ardere interna (in patru timpi).

Fazele principale ale procesului de lucru sunt urmatoarele:

-admisia (fig.2.a) -pistonul se deplaseaza de la PMI la PME, iar supapa de admisie A este deschisa si supapa de evacuare E inchisa.; datorita miscarii pistonului, in cilindru intra gaze proaspete din exterior.

In cursa de admisie, datorita presiunii create prin deplasarea pistonului de la PMI spre PME, in cilindru patrunde fluid proaspat format din aer si combustibil in stare de vapori. Presiunea din cilindru este sub presiunii atmosferice. Originea procesului de admisiune seconsidera in momentul in care supapa de admisiune SA incepe sa se deschida (DSA). A cest moment este situat inaintea PMI. Sfarsitul procesului de admisiune are loc odata cu inchiderea totala a supapei de admisiune (ISA),putin dupa trecerea pistonului prin PME.

-compresia (fig. 2.b) –ambele supape sunt inchise, iar pistonul se deplaseaza de la PME la PMI, comprimand gazele in cilindru (volumul gazelor se micsoreaza, in timp ce temperatura si presiunea cresc).

In cursa de comprimare anestecul initial format din fluidul proaspat si gazele reziduale ramase in cilindru din ciclul anterior, este comprimat pana la o presiune de 9-14 daN/cm2. Spre sfarsitul cursei de comprimare, inainte de PMI, se declanseaza scanteia in punctul (s) care aprinde amestecul. Arderea se desfasoara in intervalul dintre punctele “s” si “t”, partial in cursa de comprimare si partial in cursa de destindere.

-4-

-aredrea –spre sfarsitul cursei de compresie are loc aprinderea si arderea amestecului combustibilului; datorita caldurii degajate prin ardere, temperatura si presiunea gazelor cresc mult.

-destinderea (fig. 2.c) –gazele arse cu temperatura si presiune ridicate, se destind, deplasand pistonul de la PMI la PME; in timpul destinderii, supapele ramand inchise. Deoarece prin destinderea gazelor se produce un lucru mecanic, aceasta cursa a pistonului se numeste activa sau motoare.

Cursa de destindere incepe in PMI cu procesul de ardere. Presiunea fluidului motor creste atingand valoarea maxima de cca.40 daN/mm2 in punctul “y” si apoi scade pana in punctul “t” in care se termina procesul de ardere. Procesul de destindere incepe in punctul “t” si se termina inainte de PME, cand supapa de evacuare se deschide (DSE) si incepe procesul de evacuare.