Motoare cu Ardere Internă

Temă de proiect

Proiectarea generală a unui M.A.I. pentru tracțiune rutieră în 4τ, răcit cu lichid, având următoarele caracteristici:

-Tip motor:M.A.C;

-Putere efectivă Pe [kW]: 82;

-Turație de puteremaximă n [min-1]: 4200;

-Număr cilindri i, dispunere: 6 în V;

-Raport de comprimare ε [-]: 19,5;

-Presiunea de admisie p0 [MPa]: 0,1;

-Coeficientul de exces de aer λ [-]: 1,3;

-Utilizare: Autoturism teren.

CAPITOLUL 1: ANALIZA FORMULEI FUNCȚIONAL-CONSTRUCTIVE

ANALIZA MODELELOR SIMILARE

Formula funcțional constructivă cuprinde ansamblul soluțiilor de principiu care conferă motorului o anumită individualitate.

Motorul proiectat face parte, după puterea nominală și utilizare, din categoria motoarelor ușoare care cuprinde motoare cu aprindere prin scânteie(MAS) și motoare cu aprindere prin comprimare(MAC) pentru autovehicule rutiere, ambarcațiuni mici, avioane, utilizări industriale pe instalații fixe și mobile de putere mică(grupuri motocompresor, motopompe, grupuri electrogene), mașini de luptă al căror diametru al cilindrului(alezaj) nu depășește D≤150 mm.

Pentru ca utilajele echipate cu astfel de motoare să aibă performanțe ridicate se cer îndeplinite câteva cerințe mai importante cu privire la motorȘ

- Compactivitate ridicată, exprimată prin gradul de compactivitate δ= (hx100%) și densitatea de putere = (h[kW/ ) ( - cilindreea totală; - puterea nominală; L – lungimea; l – lățimea; h – înălțimea motorului ).

- Masă și gabarit reduse exprimate prin masa litrică = [kg/ ], masă/ unitate de putere [kg/kW] cât mai reduse, respectiv putere litrică = în [kW/ ] cât mai ridicată, care implică însă și un grad de forțare a motorului mai mare(solicitări termomecanice mai ridicate), exprimat prin puterea specifică = (m- masa motorului, i- numărul de cilindrii).

- Tehnologicitate a soluției constructive(simplitate constructivă, întreținere ușoară, cost de fabricație și exploatate redus)

- Economicitate ridicată( randamentul efectiv indicat, consum specific de combuctibil și lubrifiant redus).

- Poluare chimică(prin noxele din gazele de evacuare, scăpări de combuctibil) și sonoră a mediului ambiant cât mai redusă potrivit normelor internaționale.

- Calități bune în exploatare: pornire ușoară, durabilitate și siguranță în exploatare(fiabilitate), mers liniștit, adaptabilitate la tracțiune (exprimată prin coeficientul de adaptabilitate la tracțiune a= și coeficientul de elasticitate e= , unde este momentul efectiv maxim realizat la turația și este momentul la puterea maximă realizată la turația )

- Performanțe economice: cost redus al motorului exprimat prin costul unității de putere [lei/kW] și de masă [lei/kg] precum și cost redus al unității de energie în exploatare [lei/ tonă transportată masă]

1.1 Soluția constructivă

1 Numărul de timpi ai ciclului motor (τ)

Motoarele în doi timpi au avantajul unor puteri litrice ridicate și al simplității constructive prin absența mecanismului de distribuție prin supape la motoarele foarte mici. În schimb prezintă dezavantajele unui randament efectiv redus din cauza desfășurării schimbării gazelor în condiții mai dificile, ceea ce conduce și la un grad mai mare de poluare a mediului prin emisiile de noxe din gazele de evacuare.

Pentru aceste motive motoarele în doi timpi și-au găsit utilizarea numai la motoarele la care cele două avantaje menționate devin preponderente. În consecință pentru motorul proiectat s-a adoptat ciclul în patru timpi (τ=4).

2 Combustibilul utilizat

S-a ales combustibil de natură petrolieră, motorină, încă utilizat la majoritatea motoarelor Diesel, amestecul aer-combustibil având loc într-o cameră separată de preardere(CSP)

3 Tipul admisiei

Motoarele în patru timpi pot avea admisia normal(aspirație) sau forțată(supraalimentare). Supraalimentarea a apărut inițial ca metodă de refacere a puterii la altitudine(la motoarele de avion cu piston, odată cu creșterea plafonului de zbor în timpul celui de-al doilea război mondial). Astăzi, reprezintă principal cale de sporire a puterii litrice a motoarelor Diesel.

Singurul dezavantaj îl constituie inerția pe care o manifestă grupul de supraalimentare în regimuri tranzitorii, care duce la apariția fumului în gazelle de evacuare la pornire și la accelerare.

La motorul proiectat s-a adoptat admisia normal.

4 Procedeul de ardere și coeficientul de exces de aer(λ)

Procedeul de ardere în volum se poate realize în camera de ardere unitare(injecție directă) sau divizate(cu cameră separată de preardere numită antecameră, cameră separată de vârtej, rezervă de aer, hibride).

Injecția directă prezintă față de camera de ardere divizată avantajul compactității camerei care determină pierderi termice și gazodinamice mai mici și asigură pornirea ușoară la rece.

În schimb prezintă dezavantajele: necesită un coeficient de exces de aer relative mare, care reduce puterea litrică, mersul motorului este brutal datorită presiunii maxime în timpul arderii și gradientului de creștere a presiunii în faza arderii violente mai ridicate, este mai sensibilă la natura combuctibilului și necesită presiuni de injecție mai ridicate, ce scumpesc costul echipamentului de injecție, conferă motorului o elasticitate mai redusă la schimbarea regimului de funcționare, concentrațiile de produși din gazele de evacuare sunt mai mari, solicitarea cu șoc a organelor principale mărește uzura și scade durabilitatea.

La motorul proiectat s-a ales acest procedeu (CSP) Corespunzător acestui procedeu de ardere s-a ales coeficientul de exces de aer λ= 1,3.

5 Raportul de comprimare(ε)