1.Motorul cu ardere internă . Generalităţi
1.1Părţile componente ale unui motor cu ardere internă .
Motorul cu ardere internă este un agregat termic în care căldura produsă prin arderea unui combustibil se transformă în lucru mecanic , prin intermedilul unui fluid , numit fluid motor .
Caracteristic M.A.I. este faptul că atât procesul de ardere ( transformarea energiei chimice a combustibilului în căldură ) cât şi procesul de transformare a căldurii în lucrul mecanic se desfăşoară în interiorul cilindrului maotor .
Schema de principiu a unui M.A.I. monocilindric în patru timpi cu aprindere prin scântei se redă în fig.1.1.
Pistonul 1 , care acţionează manivela 3 a arborelui cotit prin intermediul bielei 4 se deplasează în cilindrul 2 .În capul cilindrului se găseşte chiulasa 5 , în care sunt amplasate supapa de admisie ( SA ) 6, care comandă intraea în cilindru a gazelor proaspete şi supapa de evacuare
( SE )7, care comandă ieşirea gazelor arse .
Deschiderea şi închiderea supapelor este comandată de un arbore cu came ( eventual prin tijele împingătoare şi culbutorilor ) antrenat de la arborele cotit cu o viteză unghiulară /2 .
La cealaltă extremitate a cilindrului se găseşte carterul superior 8 pe care sunt dispuse lagărele arborelui cotit şi carterul inferior 9 în care se găseşte de obicei uleiul de ungere .
2.Calculul procesului de admisie naturală
Generalităţi
Procesul de admisie(admisia) reprezintă procesul in cursul caruia fluidul proaspăt patrunde in cilindrul motorului .
Procesul de admisie este de două feluri:
-procesul de admisie naturală-admisia naturală
-procesul de admisie forţată-admisia forţată
Admisia normală are loc când fluidul proaspăt pătrunde în cilindru sub acţiunea mediului ambiant,asociată cu efectul de deplasare a pistonului.
În acest caz aerul,înainte de a pătrundere în cilindru sub acţiunea mediului ambiant are presiunea P0 şi presiunea T0. Admisia forţată are loc când fluidul proaspăt pătrunde în cilindru sub acţiunea unei suflante care îl comprimă în prealabil asociată cu deplasarea pistonului.
În cazul admisiei forţate,fluidul proaspăt,înainte de a pătrunde în sistemul de admisie are presiunea Ps şi temperatura Ts care se stabilesc la ieşirea din organul de refulare al suflantei.
La motoarele în patru timpi,admisia forţată se numeşte supraalimentare. Motorul în patru timpi cu admisie forţată se numeşte motor supraalimentat.
2.2.Alegerea fazelor de distribuţie.
Perioadele şi momentele de deschidere şi închidere a orificiilor de curgere a gazelor din/în cilindru se numesc faze de distribuţie.Intervalul de timp dintre cele două momente măsurate în RAC, reprezintă perioada de deschidere a orificiului ,notat cu a pentru admisiune şi e pentru evacuare(v.fig 2.1);hs este ridicarea supapei.Fazele de distribuţie se definesc fie prin unghiul , măsurat faţă de originea ciclului,fie prin unghiul precizat faţă de punctele moarte de referinţă..În primul caz, fazele sunt definite de unghiurile DSA ,ÎSA,pentru momentele de deschidere a supapei de admisie(DSA) respectiv pentru închiderea supapei de admisie(ÎSA).În al doilea caz unghiul reprezintă avansul a sau întârzierea î la deschiderea sau deschiderea supapei faţă de punctele moarte de referinţă.Reprezentarea grafică a fazelor de distribuţie se numeşte diagrama fazelor de distribuţie(v.fig2.2).
Fazele de distribuţie se optimizează.Prin faze optime de distribuţie se înţelege acel faze care conduc :
1)la eficienţă maximă a schimbului de gaze,adică la un grad de umplere maxim,
2)la un coeficient minim al gazelor reziduale ,
3)la cel mai mic lucru mecanic de pomoaj,
4)la cea mai bună valoare a coeficientului de baleaj,
5)la cea mai redusă valoare a concentraţiei de substanţe nocive din gazele de evacuare
3.Calculul procesului de comprimare.
Procesul de comprimare îndeplineşte trei funcţii:
1.sporşte randamentul termic al motoarelor
2.permite aprinderea combustibilului(fundamental pentru M.A.S.)
3.generează mişcări organizate al fluidului motor în camera de ardere.
Calculul procesului de comprimare are drept scop determinarea stării momentane a fluidului motor din cilindru(presiunea P1,temperatura T1,volumul V) şi cu deosebire a stării amestecului iniţial în momentul declanşării scânteii sau injecţiei –punctul c1 în momentul declanşării arderii-punctul d-sau la sfârşitul cursei de comprimare-punctul cII . Aceleaşi temperaturi pot fi calculate în punctul aI-adică în momentul închiderii supapei S.A.
4.Calculul procesului de ardere
Calculul procesului de ardere urmăreşte să precizeze legea de variaţie a presiunii p() în perioada degajării căldurii de reacţie, în vederea:
1. determinării presiunii maxime din cilindru care defineşte solicitarea mecanică a organelor .
2.precizării temperaturii fluidului motor care defineşte încovoierea termică a organelor în contact cu gazele fiebinţi .
Modelul de ardere propus aici, care se poate aplica atât la MAS cât şi la MAS consideră că arderea se declanşează cu un avans faţă de PMI, în punctul d şi se dezvoltă în faza arderii rapide după evoluţiile politrope d-c (c-punctul de pe ciclu situat în PMI) şi c-y (y-punctul în care P=Pmax); în faza arderii moderate sau finale arderea continuă după izobară y-y’ şi după izoterma y’-t. Se admite în plus variaţia căldurilor specifice cu temperatura după relaţiile:
-căldura specifică medie la V=ct,pentru amestecul iniţial Cvai
-căldura specifică medie la V=ct pentru gaze arse Cvga
Se admite deasemenea variaţia compoziţiei chimice a fluidului motor şi pierderea de căldură prin pereţi.
4.1.Adoptarea combustibilului utilizat şi a parametrilor de calcul
4.1.1.Adoptarea combustibilului.
În cazul motoarelor cu aprindre prin sânteie se utilizează cu precădere combustibili lichizi şi limitat combustibili gazoşi.Dintre combustibilii lichizi cea mai largă utilizare o are benzina; alcooli sau eterii fiind întrebuinţaţi numai în cazuri speciale.
În conformitate cu teme de proiectare se adoptă benzina fără plumb cu cifra octanică, CO/R=92…95.
