proiect_PCMAI

7/16/2019 proiect_PCMAI

http://slidepdf.com/reader/full/proiectpcmai 1/11

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca

Facultatea de Mecanica

Sectia Autovehicule Rutiere

-PROIECT-

Procese si caracteristici ale motoarelor

cu ardere interna

Anul 3

- Semestrul 2 -

Calculul termic al unui motor cu ardere interna

Indrumator: as. dr. ing. DAN MOLDOVANU

Student: RADU IONUT GABRIEL

Grupa: 2436



Tema de proiect

Sa se realizeze calculul termic al unui motor cu ardere interna

Motor ales: Dacia Logan 1.4 MPi

Putere maxima : 55 kW @ 5500 rot/min

Moment maxim : 112 Nm @ 3000 rot/min

Cilindree totala : 1390 cmc

Cursa : 70 mm

Alezaj : 79.5 mm



Cuprins

1. Introducere ..................................................................................................1

1.1 Definitie ....................................................................................................1

1.2 Principii de functionare .............................................................................1

1.3 Clasificare motoarelor cu ardere interna ...................................................2

1.4 Schema de baza unui MAI si diagrama indicata .......................................2

2. Caracteristicile motoarelor ..........................................................................42.1 Conditii de determinare .............................................................................4

2.2 Caracteristica de consum orar de combustibil ..........................................5

2.3 Caracteristica de pierderi ..........................................................................5

2.4 Caracteristica de sarcina ...........................................................................6

2.5 Caracteristica de turatie .............................................................................6

2.6 Caracteristici complexe .............................................................................7

3. Bibliografie .................................................................................................8



1.INTRODUCERE

1.1 Definitie

Motorul cu ardere interna cu piston este un motor termic la care produsele arderii intra in

compozitia fluidului motor, iar 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.

1.2 Principii de functionare

Functionarea motorului in 4 timpi. Principiul de functionare al motorului in 4 timpi cu

admisie normala este prezentat in figura 1.

Fig.1

Procesele din motorul in 4 timpi, exceptand arderea, coincid aproximativ cu cursele pistonului: cursa

(timpul) de admisie, comprimare, destindere si evacuare. Procesul de ardere se desfasoara partial in

cursa de comprimare (aprox. 1/3) si partial in cursa de destindere (aprox. 2/3).

Ciclul de functionare se realizeaza in 2 rotatii ale arborelui cotit, respectiv 4 curse ale

pistonului.

In primul timp se admite prin aspiratie fluidul proaspat in cilindru (amestec aer-combustibil laMAS, aer la MAC)

Timpul al doilea serveste pentru comprimarea fluidului motor; inainte de terminarea cursei de

comprimare se produce scanteia electrica (MAS), respectiv incepe injectia de combustibil (MAC).



In timpul al treilea se continua arderea amestecului de aer-combustibil inceputa in cursa de

comprimare, gazele de ardere se destind cedand o parte din energia lor pistonului.

Timpul patru este destinat evacuarii gazelor arse din motor. In perioada celor 4 timpi sau curse,

pistonul primeste numai o singura data energie.

1.3 Clasif icarea motoarelor cu ardere interna

1. Dupa procedeul de ardere a combustibiluluia. Motor cu aprindere prin scanteie – MAS

b. Motor cu aprindere prin comprimare – MAC

c. Motor diesel-gazd. Motor cu aprindere prin suprafata calda

2. Dupa locul de formare a amestecului aer-combustibil

a. Motor cu formarea amestecului in exteriorul cilindrului

b. Motor cu formarea amestecului in interiorul cilindrului

3. Dupa modul de realizare a ciclului sau numarul de rotatii ale arborelui cotit in care se

realizeaza ciclul motor

a. Motor in doi timpi sau cu ciclul la o rotatie

b. Motor in patru timpi sau cu ciclul la doua rotatii4. Dupa starea de agregare a combustibilului

a. Combustibil gazos

b. Combustibil lichid

c. Combustibil lichid si gazos

5. Dupa numarul de cilindrii

a. Monocilindric

b. Policilindric

6. Dupa dispozitia relativa a cilindrilor

a. Motor in linie

b. Motor in V

c. Motor in evantai

d. Motor in X

e. Motor in stea (simpla sau dubla)

f. Motor cu doua linii de cilindrii

g. Motor in H

h. Motor cu cilindrii jumelati

i. Motor cu pistoanele opuse (boxer)

j. Motor toroidal

1.4 Schema de baza a unui MAI si diagrama indicata



Un motor cu ardere interna reprezinta o masina complexa alcatuita dintr-un sistem elementar

numit mecanismul motor, un ansamblu de sisteme auxiliare si din aparatura pentru controlul

functionarii.

Mecanismul motor este alcatuit la randul lui din doua parti si anume: partea mobila numita

mecanismul biela-manivela care cuprinde trei organe principale: pistonul, biela si arborele cotit si

partea fixa care cuprinde cilindrul, chiulasa si carterul. Ansamblul de sisteme auxiliare cuprinde:

sistemul de distributie, sistemul de alimentare cu combusitibil, sistemul de aprindere, sistemul deungere, sistemul de racire, sistemul de filtrare, sistemul de pornire si uneori sistemul de

supraalimentare. Aparatura de control este alcatuita din termometre, manometre, turometru etc.

Schema motorului monocilindric din fig. 1.1 cuprinde mecanismul motor si sistemul de

distributie. In cilindrul 1 se deplaseaza pistonul 2 legat de arborele cotit 3 prin intermediul bielei 4.

Cilindrul este inchis la un capat (partea superioara) de chiulasa 5 in care sunt practicate trei orificii.

Doua dintre orificii sunt controlate fiecare de o supapa: supapa de admisie SA si supapa de evacuare

SE. Fiecare supapa este comandata de o cama fixata pe arborele de distributie AD (arborele cu came).

Orificiile din chiulasa, controlate de supape, sunt in comunicatie cu mediul ambiant prin conducta de

admisie 6 si conducta de evacuare 7. In cel de-al treilea orificiu se monteaza bujia 8 (pentru MAS) sau

injectorul (pentru MAC). Celalalt capat al cilindrului (partea inferioara) se fixeaza pe carterul

motorului, format in general din doua parti. Carterul superior ( de care se suspenda lagarele arborelui

cotit si pe care se fixeaza reazamele 10 prin intermediul carora motorul se prinde pe sasiul

autovehiculului; carterul inferior 11 in care se gaseste uleiul de ungere (baia de ulei).

In timpul functionarii, pistonul se deplaseaza intre doua pozitii limita numite puncte moarte

(puncte in care viteza pieselor cu miscare de translatie este nula). Pozitia pistonului care corespunde

volumului minim ocupat de fluidul motor se numeste punct motor superior sau pms; pozitia pistonului

care corespunde volumului maxim ocupat de fluidul motor in cilindru se numeste punct motor inferior

sau pmi.

Spatiul parcurs de piston intre cele doua puncte moarte se numeste cursa pisotnului notata cu S.

Volumul generat prin deplasarea pistonului in cursa S se numeste cilindree unitara si se noteaza cu Vs.

diametrul cilindrului se numeste alezaj si se noteaza cu D. Uzual D si S se masoara in mm iar V s in

litri sau dm3.

Motoarele pentru automobile sunt policilindrice. Suma cilindreelor tuturor cilindrilor se

numeste cilindree totala sau litraj si se noteaza cu Vt si se masoara in litri sau dm3.

Volumul maxim ocupat de fluidul motor cand pistonul se afla la pmi se numeste volumul

cilindrului si se noteaza cu Va. volumul minim minim ocupat de gaze cand pistonul se afla la pms se

numeste volumul minim al camerei de ardere si se noteaza cu Vc. Raportul dintre dintre Va si Vc se

numeste raport de comprimare (geometric sau volumic) si se noteaza cu ε.

Unghiul facut de manivela cu axa cilindrului se numeste unghi de rotatie a arborelui cotit ,

prescurtat unghiul RAC si se noteaza cu φ. Originea unghiului φ se alege in pms.

Succesiunea proceselor care se repeta periodic in cilindrul unui motor se numeste ciclu motor.

Partea din ciclul motor care se efectueaza intr-o cursa a pistonului se numeste timp. Un motor care

executa un ciclu complet in patru curse se numeste motor in patru timpi, iar un motor care executa un

ciclu complet in 2 curse se numeste motor in doi timpi. Se observa ca pentru efectuarea unui ciclu

motor la motoarele in patru timpi sunt necesare doua rotatii ale arborelui cotit, iar la motoarele in doi

timpi o rotatie a arborelui motor.

Desfasurarea proceselor termice se urmareste prin inregistrarea variatiei presiunii din cilindruin raport cu timpul τ, cel mai adesea cu unghiul φ sau cu volumul V.



Reprezentarile grafice ale variatiei presiunii in functie de una dintre cele trei variabile se

numesc diagrame indicate, deoarece se obtin se obtin cu ajutorul unui instrument numit indicator.

Diagramele p-φ sau p-τ se nuemsc diagrame desfasurate. In fig. 1.3 se arata diagrama

desfasurata a ciclului unui MAS in patru timpi in functie de unghiul φ.

MAC-ul in patru timpi comporta aceeasi succesiune de procese, cu urmatoarele deosebiri

principale:

Fluidul proaspat admis in cilindru este constituit numai din aer

Gradul de comprimare prealabila a amestecului e mult mai ridicat

In punctul i se injecteaza in cilindru un jet de combustibil fin pulverizat

Arderea este de un alt tip de cea care are loc in MAS

2. CARACTERISTICILE MOTOARELOR

2.1 Conditi i de determinare

Se numeste caracteristica a unui motor diagrama care reprezinta curbele de variatie a unor marimi sau indici de performanta ai motorului (puterea, momentul motor, consumul de combustibil

etc.) in functie de un parametru de regim (turatia, sarcina) sau un parametru de reglaj, considerat ca

variabila independenta. Caracterisiticile unui motor servesc la stabilirea posibilitatilor de utilizare a

acestuia, precum si la precizarea reglajelor optime. Caracteristicile motoarelor se impart in mai multe

clase si anume:

Caracteristicile de reglaj

Caracteristicile de pierderi

Caractersitica de sarcina

Caracteristicile de turatie

Caractersiticile motorului se determina numai pe cale experimentala, dupa metodici

standardizate. Mai jos este prezentata schema instalatiei pentru determinarea caracteristicilor standard.



2.2 Caracteristica de consum orar de combustibi l

Caracteristica de consum orar de combustibil are ca scop precizarea datelor necesare

dimensionarii si reglarii sistemului de alimentare.

In cazul MAS-ului caracteristica se ridica in conditiile unei turatii si sarcini neschimbate.

Cantitatea de amestec fiind invariabila, debitul de combustibil se modifica prin utilizarea unor jicloare

de dimensiuni diferite, ceea ce creeaza oarecare dificultati de incercare.

2.4 Caracteristica de pierderi

Puterea dezvoltata in cilindrul motorului nu se transmite integral la arborele motor, datorita

consumului de energie pentru invingerea rezistentelor proprii ale motorului.

Pentru determinarea acestei caracterisitici se utilizeaza doua metode de determinare a

rezistentelor proprii si anume metoda prin antrenare si metoda prin suspendare.

Prima metoda consta in antrenarea motorului fara alimentarea cu combustibil, cu ajutorul unei

surse exterioare de enrgie si masurarea pe aceasta cale a puterii necesare pentru antrenare. Cu toate ca

aceasta metoda presupune ca regimul termic al motorului sa fie cat mai aproape de regimul normal de

functionare (temperatura apei si a uleiului) rezultatele sunt afectate de faptul ca in cursa de destindere

nu se atinge nivelul presiunii maxime din timpul functionarii, de aceea lucrul mecanic necesar pentruinvingerea frecarilor este mai mic. Acest neajuns este inlaturat prin cea de-a doua metoda care consta

in determinarea puterii efective a motorului cu toti cilindrii in functiune si a puterilor efective ale

motorului obtinute prin suspendarea succesiva a unui cilindru. Suspendarea se obtine intrerupand

scanteia sau injectia in cilindrul respectiv.

Pierderile prin frecare nu depind numai de conditiile incercarii, ci si de calitatea

executiei. De aceea se si considera ca randamentul mecanic exprima intr-o anumita masura

perfectiunea fabricatiei.



2.4 Caracteristica de sarcina

Caracteristica de sarcina se ridica la o turatie constanta. Parametrul variabil, sarcina motorului

se inscrie in abscisa diagramei, iar indicii caracteristici, coeficientul de dozaj, consumul orar de

combustibil etc. se inscriu in ordonata. Odata cu cresterea sarcinii creste consumul orar de combustibil.Valoarea consumului orar la sarcina nula se numeste consumul orar de mers in gol la turatia

respectiva. Sarcina continua cea mai mare se fixeaza de obicei in apropierea consumului minim de

combustibil si reprezinta sarcina plina sau nominala.

2.5 Caracterisiti ca de turatie

Caracteristica de turatie este una dintre cele mai importante caracteristici ale motorului. Ea

precizeaza variatia puterii si a altor indici in functie de turatie. La MAS ea se determina cu obturatorul

compelt deschis. Daca se ridica si in conditiile unor reglaje optime (avans optim, regim termic optim

etc.) atunci ea se limiteaza campurilor regimurilor posibile ale motorului si se numeste caracteristica

exterioara, deoarece reprezinta puterea maxima absoluta a motorului la orice turatie. La MAC

caracteristica exterioara trebuie ridicata pentru dozajul de putere maxima. La incercarea pe stand a

motorului, atat la MAS cat si la MAC, cand nu se realizeaza reglajele pentru obtinerea puterii maxime

absolute caracteristica de turatie obtinuta nu se numeste caracteristica exterioaram, ci caracteristica la

sarcina totala.



2.6 Caracteristici complexe

Caracteristicile complexe reprezinta interdependentele mai multor marimi caracteristice ale

motorului. In general ele reprezinta variatia unei marimi caracteristice in functie de un factor peste care

se suprapune o serie de curbe izoparamatrice. Se determina experimental caracteristicile de turatie la

sarcini partiale si la sarcina totala. In fig. 9.29 sunt prezentate curbele izoparametrice de consum

specific efectiv efectiv pentru un MAS de turism (a) si un MAC de autocamion (b). curbele

izoparametrice de consum specific sunt utile pentru precizarea consumului specific pe caracteristica de

propulsie. Intrucat consumul specific minim de combustibil se realizeaza la un singur regim, punctul

reprezentativ se numeste pol economic al diagramei.



3. Bibliografie

Berthold Grunwald – “Teoria, calculul si constructia motoarelor pentru autovehicule rutiere” ,

Editura Didactica si pedagogica, Bucuresti 1980

Gheorghe Bobescu si altii – “Motoare pentru automobile si tractoare – Vol.1. Teorie si

caracteristici” , Editura “TEHNICA”, Chisinau, 1996

proiect_PCMAI

Documents

Transcript of proiect_PCMAI