1.Calculul termic al motorului cu aprindere prin comprimareCalculul termic al ciclurilor motoarelor are ca scop determinarea marimilor de stare ale fluidului motor pentru trasarea diagramei indicate. Cu ajutorul calculului termic se pot determina : alezajul si cursa pistonului, fortele necesare calculului de rezistenta al motorului si unii parametri caracteristici, ca de exemplu puterea si economicitatea motorului. In cazul motoarelor existente calculul termic poate servi pentru interpretarea diagramei indicate si pentru trasarea diagramei indicate, daca inregistrarea diagramei indicate experimental nu este posibila. In cele ce urmeza se prezinta calculul termic al motorului avand urmatoarele caracteristici: Puterea nominala Turatia nominala Pn = 100 kW nn = 3600 rot/min

Numarul de cilindri i = 4

1.1. Alegerea parametrilor initiali ai motoruluiTemperatura initiala Presiunea initiala Temperatura gazelor reziduale Presiunea gazelor reziduale Coeficientul de exces de aer Raportul de comprimare = = = = = = 293 K 1,02*10^5 N/m 800 K 1,1*10^5 N/m 1,35 19,5

1.2. Parametrii procesului de schimbare a gazelor:

Se adopta: Presiunea la sfarsitul admisiei Preincalzirea amestecului Coeficient de postumplere Se determina prin calcule: Coeficientul gazelor reziduale: = = = 0,9*10^5 N/m 15 K 1,1

= 0,023 Temperatura la sfarsitul admisiei:

K Coeficientul de umplere :

= 0,9

1.3. Parametrii procesului de comprimare:Se adopta: Coeficient politropic de comprimare Se determina prin calcule: Presiunea la sfarsitul comprimarii : 51,132 Temperatura la sfarsitul comprimarii: N /m 929,940 K = 1,36

1.4. Parametrii procesului de ardere:Se adopta: Compozitia motorinei Compozitia motorinei Compozitia motorinei Puterea calorica inferioara Coeficientul de utilizare a caldurii Coeficientul de creste 747c22h re a presiunii = = = 0,857 0,133 0,01 41.868 0,8 2,2 kg kg kg kJ/kg , kcal/kg

Aerul minim necesar arderii a 1 kg de combustibil se calculeaza cu relatia :

kmol aer / kg Cantitatea reala de aer necesara arderii combustibilului este:

Coeficientul teoretic de variatie molara a incarcaturii proaspete este:

Coeficientul real de variatie molara a incarcaturii proaspete:

Caldura specifica molara medie a amestecului initial:

36,181 kJ / kmol * K Caldura specifica molara medie a gazelor de ardere pentru 1:

Temperatura la sfarsitul arderii:

K Presiunea la sfirsitul arderii:

=112,490 Gradul de destindere prealabila se calculeaza cu formula:

1.5. Parametrii procesului de destindere:Valorile exponentului politropic sunt cuprinse intre 1,18 1,28. Se adopta Gradul de destindere: = 1,2 entru motoare cu aprindere prin comprimare

Relatiile de calcul pentru presiunea si temperatura de la sfarsitul cursei de destindere sunt:

- presiunea la sfarsitul cursei de destindere:

-

temperatura la sfarsitul cursei de destindere:

1.6. Parametrii principali ai motoruluiSe adopta urmatoarele valori pentru: coeficientul de rotunjire a diagramei: randamentul mecanic 0,95 0,85

Presiunea medie a ciclului teoretic se obtine din relatia:

Presiunea medie indicata:

Randamentul indicat al motorului:

Presiunea medie efectiva:

Randamentul efectiv:

Consumulspecific de combustibil:

1.7. Dimensiunile fundamentale ale motoruluiDimeniunile fundamentale ale unui motor sunt diametrul cilindrului D si cursa pistonului S care in legatura cu dispozitia cilindrilor, distanta intre cilindri, raportul dintre raza arborelui si lungimea bielei b si numarul de cilindrii i determina in ansamblu dimensiunile motorului cu piston. Pentru determinarea dimensiunolor fundamentale se adopta raportul cursa alezaj = S/D = 1,1. Capacitatea cilindica necesara:

Determinarea alezajului si cursei

Viteza medie a pistonului

Cilindreea totala a motorului

. Puterea litrica a motorului

1.8. Trasarea diagramei indicateVolumul la sfarsitul cursei de admisie

Volumul la sfarsitul comprimarii

Se traseaza izocorele:

Politropa ac care reprezinta procesul de comprimare se traseaza prin puncte:

Politropa destinderii zb se traseaza analog:

Se adopta urmatoarele masuri pentru corectarea diagramei: unghiul de avans la aprindere as = 35RAC; 0,611 rad ungihul de avans la evacuare ev = 40RAC; 0,698 rad raportul dintre raza manivelei si lungimea bielei b=1/3,6; 0,278

Determinarea pozitiei punctului c:

=0,12554 dm

Determinarea pozitiei punctului b:

=0,16145 dm Determinarea punctului a:

1.9. Caracteristica externaPuterea efectiva

Consumul specific

Consumul orar

Momentul motor

Constant e Motor MAC cu camera n [r/min] 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 a 0,87 0,6 0,7 ce [g/kWh] 266,980 255,343 245,082 236,199 228,693 222,564 217,813 214,438 212,441 211,822 b 1,13 1,4 1,3 ce [kg/h] 8,208 9,665 11,039 12,332 13,550 14,703 15,801 16,853 17,867 18,847 c 1,55 1,35 1,2 Me [Nm] 419,215 430,135 438,716 444,959 448,864 450,430 449,659 446,549 441,101 433,315 d 1,55 1,35 1,2 k 1 1 1

unitara divizata de vartej Pe [kW] 30,742 37,852 45,041 52,209 59,250 66,063 72,545 78,593 84,103 88,974

3000 3200 3400 3600 3800 4000 4400

93,102 96,384 98,718 100,000 100,128 98,999 0

212,579 214,714 218,226 223,115 229,381 237,025 350

19,791 20,695 21,543 22,311 22,967 23,465 5,5

423,190 410,728 395,927 378,788 359,311 337,495 0

2. Calculul dinamic2.1.Cinematica mecanismului biela manivela In ipoteza ca arborele cotit se roteste cu viteza unghiulara constanta, unghiul sau de rotatie este proportional cu timpul.In calcule se considera ca pozitia initiala este unghiul pentru care pistonul este cel mai indepartat de axa arborelui cotit.

Fig. 1 - Mecanismul biela manivela cu piston

= unghiul de rotatie al manivelei

= unghiul de inclinare al axei bielei = viteza unghiulara de rotatie a arborelui cotit S = cursa pistonului R = raza manivelei L = lungimea bielei Se introduce raportul = r/l ca o marime ce caracterizeaza mecanismul biela manivela. Pentru motoarele de autovehicule: = 1/3,51/4,2. = raportul dintre raza manivelei si lungimea bielei

m/s;

mm;

;

mm ;

2.1.1.Deplasarea pistonului Se va determina legea de variatie a deplasarii Xp a pistonului in functie de unghiul . Dupa cu rezulta din figura, deplasarea Xp a pistonului se determina proiectand conturul AABO pe directia de deplasare.

2.1.2.Volumul cilindrului la un moment dat

2.1.3.Viteza pistonului

2.1.4. Acceleratia pistonului

2.2.Determinarea fortelor in mecanismul biela manivela 2.2.1.Forta de presiune a gazelor Variatia de presiune a gazelor in functie de cursa pistonului sau de unghiul de rotatie al arborelui cotit se determina dupa diagrama indicata. Aceasta diagrama reda in mod normal variatia presiunii gazelor in functie de cursa pistonului. Forta de presiune a gazelor de determina cu relatia: Fg = (pg p0)Ap, unde Ap aria suprafetei capului pistonului, pg presiunea gazelor in cilindru dupa diagrama indicata; p0 presiunea mediului ambiant. Prin urmare, diagrama indicata desfasurata va reprezenta la o scara corespunzatoare variatia fortei data de presiunea gazelor in functie de unghiul de rotatie al arborelui cotit, Fg =f(). Forta de presiune a gazelor este indreptata dupa axa cilindrului si poate fi considerata aplicata in axa boltului de piston. Aceasta forta este considerata

pozitiva cand este orientata spre axa arborelui cotit si negativa cand este orientata in sens invers (la pg