BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Procesele functionale ale unui motor cu ardere interna se urmaresc prin intermediul diagramelor indicate, in coordonate p-V sau p-φ.

• Succesiunea proceselor functionale este formata din admisia, comprimarea, arderea si destinderea.

• Prin compararea proceselor functionale reale cu cele teoretice se constata ca procesul de schimb al gazelor (admisia si evacuarea) depasesc cursele teoretice iar procesele de comprimare si destindere se desfasoara in intervale mai mici.

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Ciclurile de referinta pentru MAI sunt:–Pentru MAS – ciclul cu ardere izocora–Pentru MAC – ciclul cu ardere mixta–Pentru MAC supraalimentate – ciclul cu ardere

mixta cu destindere prelungita

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Ciclul MAS

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Ciclul teoretic se poate aprecia suficient de fidel prin intermediul a doi indicatori:– Randamentul termic– Presiunea medie a ciclului

• Randamentul termic este raportul dintre lucrul mecanic produs si caldura introdusa in sistemul termodinamic considerat.

• , unde ε este raportul de compresie si χ este exponentul adiabatic (!!!)

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Presiunea medie a ciclului teoretic (indicele energetic) caracterizeaza lucrul mecanic util ce se obtine.

• , unde Lt=aria(aczba); Vs-cilindreea unitara si π =pz/pc este gradul de crestere al presiunii.

• Presiunea medie a ciclului poate fi marita prin marirea presiunii initiale pa, a raportului de compresie ε, a gradului de crestere a presiunii π si a randamentului termic ηtMAS.

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Ciclul cu ardere mixta modeleaza diagrama indicata a unui MAC

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Randamentul termic al ciclului cu ardere mixta este dat de:

• ,unde Q1v este aportul de caldura prin ardere izocora, Q1p este aportul de caldura prin ardere izobara, ρ=Vz/Vy gradul de destindere prealabila

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Presiunea medie a ciclului cu ardere mixta este

• , ce poate fi marita prin cresterea presiunii initiale a aerului la intrarea in cilindru pa, prin cresterea raportului de compresie ε,a exponentului adiabatic χ, a gradului de crestere a presiunii π si reducerea gradului de destindere prealabila ρ.

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Analiza comparativa a ciclurilor teoretice din punctul de vedere al solicitarilor termo-mecanice si a economicitatii

• Pentru a realiza analiza comparativa a ciclurilor teoretice a MAS si MAC si sa obtinem concluzii utile se considera criteriu de comparatie cazul in care rapoartele de comprimare sunt diferite. Conditiile suplimentare impuse sunt:– Lucrul mecanic si presiunea maxima sunt egale (solicitari

mecanice egale);– Lucrul mecanic si temperatura maxima sunt egale (solicitari

termice egale);– Presiunea si temperatura maxima sunt egale (solicitari termice si

mecanice egale)

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

Comparatia ciclurilor teoretice pentru MAS si MAC, la aceiasi presiune sitemperatura maxima a ciclului

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Randamentul ciclului cu ardere izocora este

• , iar in cazul ciclului cu ardere mixta

• Deoarece L=L’, Q2>Q2’, Q1>Q1’ rezulta ca

• , atat in cazul solicitarilor termice cat si mecanice.• Intrebare: De ce mai fabricam atunci MAS ?

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Ciclul teoretic al motoarelor supraalimentate• Prin supraalimentare se intelege cresterea

cantitativa a fluidului motor proaspat pe calea maririi densitatii specifice , prin cresterea presiunii de admisie (ps>p0).

TS

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

Din studiul ciclului cu turbosupraalimentare se observă că dacă evacuarea se realizează la volum constant (izocora a-b), nu se utilizează complet căldura disponibilă.În cazul turbo supra alimentării evacuarea se realizează la presiune constantă (izobara f-l) ceea ce arată eficienţa turbosupraalimentării în comparaţie cu ciclul de referinţă.

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• În analiza ciclului cu turbosupraalimentare se fac următoarele notaţii:

• o – raportul total de comprimare;• – raportul de comprimare în cilindru;• k – raportul de comprimare în compresor.

• Relaţia dintre aceste rapoarte de comprimare este:

c

l

c

a

a

lko V

V

V

V

V

V

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Temperatura finală a gazelor de ardere la evacuarea din turbină va fi:

• unde:

• este gradul de destindere la presiune constantă în turbină.

'TT lf

a

fV

V'

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Randamentul acestui ciclu se exprimă prin relaţia:

• considerând că:

)1(k)1(

1'k1

1kt

1)'

( k

ko

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Presiunea medie a ciclului cu turbosupraalimentare este definită de:

• unde t este randamentul ciclului considerat.

)]1(k)1[(11k

1pp t

k

at

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Ca si o concluzie generala putem afirma ca pe baza studiului ciclurilor teoretice se pot determina directiile in care trebuie actionat pentru perfectionarea motoarelor, deoarece procesele reale de functionare ale MAI sunt mult mai complexe si depind de o multitudine de factori constructivi-functionali.

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.

• Procesele reale ale M.A.I.• In cadrul proceselor reale ale MAI apar o serie de

pierderi (consum de lucru mecanic si/sau pierderi de energie termica) fata de procesele teoretice ale MAI.

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.• Comparatia diagramei reale si

teoretice pentru MAS1. consum de lucru mecanic la

schimbarea gazelor (1...3%)2. pierderi de caldura in

destindere (15...20%)3. pierderi de caldura la ardere

(4...6%)

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.• Comparatia diagramei reale si

teoretice pentru MAC1. consum de lucru mecanic la

schimbarea gazelor (1...3%)2. pierderi de caldura in

destindere (15...20%)3. pierderi de caldura la ardere

(4...6%)

BAZELE TEORETICE ALE M.A.I.