Proiectarea unui motor cu ardere internă

CAP I. PROIECTAREA UNUI MOTOR CU ARDERE INTERNA.

1.CALCULUL TERMIC AL UNUI MOTOR CU APRINDERE PRIN

COMPRIMARE SUPRAALIMENTAT.

1.1. NOTIUNI GENERALE DESPRE MAI.

Motorul cu ardere interna este un agregat termic, in care caldura produsa prin arderea unui combustibil se transforma in lucru mechanic prin intermediul unui fluid numit fluid motor.In compozitia acestui fluid intra o parte din produsele de ardere si evolutiile acestuia se realizeaza prin intermediul unui piston a carui miscare alternativa, in interiorul unui cilindru, se transforma in miscare de rotatie de catre mecanismul biela – manivela.

Caracteristica motorului cu ardere interna este ca atat procesul de ardere

( transformarea energiei chimice a combustibilului in caldura ) cat si procesul de transformare a calduri in lucru mecanic se desfasoara in interiorul cilindrului motor.

MECANISMUL MOTOR.

Mecansimul motor este alcatuit din doua parti:

1. Partea mobila numita si mechanism biela – manivela care cuprinde trei organe principale, pistonul, biela si arborele cotit. Grupul mai cuprinde pe langa piston axul ce articuleaza piciorul bielei si segmentii. Bieleta este articulate de piston prin intermediul boltului si de fusul maneton in care se articuleaza biela din bratul de manivela care leaga fusurile maneton de fusurile de reazem.

2. Partea fixa a mecanismului motor: cuprinde cilindrul, chiulasa care are rolul de inchiderea cilindrilor la partea superioara si care contine si organelle de distributie a gazelor supape admisie si evacuare. Carterul o face uneori piesa comuna cu blocul cilindrilor si are rol de a sprijini arborele cotit al motorului, de a colecta lubrefiantul necesar instalatiei de ungere numit si carter inferior.

ANSAMBLE AUXILIARE.

1. SISTEMUL DE DISTRIBUTIE: ansamblu care permite umplerea periodica a cilindrului cu gaze proaspete si evacuarea periodica a gazelor de ardere din cilindrii in atmosfera.

- Conductele colectoare de admisie si evacuare prin care se transporta si distribuie fluidul motor proaspat intre cilindrii.

- Mecanismul de distributie este responsabil de comanda deschiderii periodice comandate a orificiilor de comunicatie ( supapa admisie, evacuare ), a camerei de ardere cu exteriorul.

2. SISTEMUL DE ALIMENTARE: la MAC pompa de alimentare aspira combustibil din rezervor pentru pulverizare in sistemul de injectie.

3. SISTEMUL DE RACIRE: grup de aggregate care au rolul de a asigura evacuarea fortata prin peretii blocului motor si a raci piesele motorului ce vin in contact cu gazelle fierbinti.

4. La racirea cu lichid chiulasa si camasa de cilindru sunt prevazute cu spatii de racire prin care circula.

5. SISTEMUL DE UNGERE: cuprinde totalitatea dispozitivelor ce servesc la ungerea organelor motorului. Sistemul de ungere este alcatuit dintr-un circuit principal ce cuprinde ( rezervorul de ulei, o pompa de ungere, filtru de ulei si radiatorul de racire ). Ungerea motoarelor de tractiune sau navale se face prin doua metode:

a). ungere prin presiune.

b). ungere prin baie de ceata, de ulei si stropire.

5. SISTEMUL DE PORNIRE: la motoarele de tractiune e folosit cel mai des sistemul de pornire electric. La pornire motorul este antrenat de un motor electric

( demaror ) alimentat de la o baterie accumulator. La motoarele mari de tractiune navala pornirea se poate face cu aer comprimat. Introducerea aerului se face

printr-un sistem de distributie direct in cilindrul motorului.

PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE MAI 4T.

Motorul cu ardere interna in patru timpi cu piston in miscare alternative in care ciclul motor termodinamic se realizeaza pe parcursul a doua rotatii ale arborelui cotit, a patru curse ale pistonului ( denumirea de motor in patru timpi ).

Un motor cu ardere interna cu piston, in patru timpi, supralimentat sub forma cea mai simpla functioneaza astfel:

Pistonul 1 actioneaza manivela 3 a arborelui cotit prin intermediul bielei 4 se deplaseaza in cilindrul 2. In capatul cilindrului se gaseste chiulasa in care sunt amplasate supapa de evacuare 7, care comanda iesirea gazelor arse. Deschiderea si inchiderea supapelor este comandata de un arbore cu came ( sau prin intermediul tijelor impingatoare si culbutorilor ) antrenat de un arbore cotit cu o viteza unghiulara . La cealalta extremitate a cilindrului se gaseste carterul superior 8, pe care sunt dispuse lagarele arborelui cotit si carterul inferior 9, in care de obicei se gaseste uleiul de ungere.

ADMISIA: dureaza de la deschiderea supapei de admisie pana la inchidere in care procesul de admisie are o durata mai mare decat cursa ( timpul ) de admisie deschiderea supapei de admisie incepe de la d.s.a. pana la p.m.s si are rolul de a asigura o umplere mai buna a cilindrilor de lucru cu incarcatura proaspata.

COMPRIMAREA: realizata in timpul doi si incepe din momentul inchiderii supapei de admisie si se considera terminat pana in momentul inceperii a injectiei. Procesul este caracterizat de gradul de comprimare volumic reprezentat de raportul volumului total al cilindrului datorita schimbului de caldura ce se desfasoara in permanenta intre incarcatura proaspata si fluidul de racire al cilindrilor de lucru.

ARDEREA: debuteaza odata cu injectia, considerand conventional ca procesele fizico – chimice suferite de amestecul aer – combustibil pana in momentul aprinderii, fac parte din procesul de ardere si continua in timpul 3 ( in timpul cursei pistonului de la p.m.s. la p.m.i. atat timp cat supapele sunt inchise ).

Procesul de initiere a arderii pana in momentul aprinderii au loc in perioada de autoaprindere la MAC, acest fapt impune constructive existenta unui unghi de avans la injectie.

DESTINDEREA: este un process politropic cu exponent variabil datorita transferului de caldura de la gazelle arse la fluidul de racire cilindrului cat si continuarii procesului de ardere pe parcursul procesului de destindere.

Unghiul manivelei cumulat ardere/destindere nu se suprapune peste timpul 3 datorita avansului injectiei la deschiderea supapei de evacuare.

EVACUAREA: este ultimul process din ciclul functional al motoarelor cu ardere interna in 4T, acest process incepe inainte de atingerea p.m.i. de catre piston, odata cu deschiderea supapei de evacuare. In prima faza a evacuarii are loc evacuarea libera sub diferenta de presiune din cilindrul si colectorul de evacuare. La MAI 4T exista o perioada de suprapunere a deschiderii supapelor de admisie si evacuarea gazelor, perioada in care are loc atat evacuarea inertiala a gazelor cat si inceputul admisiei incarcaturii proaspete ( in aceasta perioada ambele supape fiind deschise ).