+ All Categories
Transcript

Tema proiect Nr. 10Sa se proiecteze calculul termic al motorului cu ardere interna cu piston, in patru timpi, cuaprindereprincomprimare ceechipeaza unautoturismsi areurmatoarele caracteristici: puterea maxima efectiva Pe=55 KW (75 CP) turatia corespunzatoare puterii maxime nP=4000 rot/min numarul de cilindrii i=4.Termen limita de predare a proiectului: 5 iunie 2007.Cuprins1. INTRODUCERE..............................................................................................................................................3 1.1.SISTEME CU INJECTOR UNITAR I CU POMPA DE INJECIE UNIC SAU UNITAR GESTIONATE ELECTRONIC........................... 3 1.2. STUDIUL TEHNICII ACTUALE PRIVIND MOTOARE SIMILARE CU CEL DIN TEMA DE PROIECT .................................................6 2. MEMORIU JUSTIFICATIV DE CALCUL ...................................................................................................7 2.1. ALEGEREA PARAMETRILOR INIIALI GENERALI AI PROCESULUI DE SCHIMBARE A GAZELOR ...............................................7 2.2. CALCULUL PROCESULUI DE SCHIMBARE A GAZELOR: ...................................................................................................7 2.2.1.ALEGEREA PARAMETRILOR INITIALI AI PROCESULUI DE SCHIMBARE A GAZULUI: .............................................................7 2.2.2.CALCULUL PARAMETRILOR CONSTRUCTIVI AI MOTORULUI: .........................................................................................9 2.2.3.CALCULUL GRADULUI DE UMPLERE A CILINDRULUI:................................................................................................10 2.2.4.CALCULUL PRESIUNII FLUIDULUI PROASPT DIN CILINDRU LA SFRITUL CURSEI DE ADMISIE (PA) ...................................12 2.2.5.CALCULUL PRESIUNII FLUIDULUI PROASPAT DIN GALERIA DE ADMISIE (PGA)................................................................12 2.2.6.CALCULUL COEFICIENTULUI DE GAZE REZIDUALE ( R)............................................................................................12 2.2.7.CALCULUL TEMPERATURII FLUIDULUI PROASPT DIN CILINDRU LA SFRITUL CURSEI DE ADMISIE (TA) ...........................13 2.2.8.CALCULUL VITEZEI MEDII A FLUIDULUI PROASPT DIN GALERIA DE ADMISIUNE (WGA) .................................................13 2.2.9.CALCULUL VITEZEI MEDII A FLUIDULUI PROASPT N SECIUNEA OFERIT DE SUPAPA DE ADMISIE (WSA)........................13 2.3. CALCULUL PROCESULUI DE COMPRIMARE................................................................................................................13 2.4. CALCULUL PROCESULUI DE ARDERE........................................................................................................................14 2.4.1.DETERMINAREA COMPOZIIEI AMESTECULUI INIIAL................................................................................................15 2.4.2.DETERMINAREA COMPOZIIEI PRODUSELOR DE ARDERE............................................................................................16 2.4.3.CALCULULCOEFICIENTULUI DE VARIAIE MOLAR AI PROCESULUI DE ARDERE............................................................17 2.4.4.CALCULUL CLDURII SPECIFICE LA VOLUM CONSTANT A AMESTECULUI INIIAL............................................................17 2.4.5.CALCULUL CLDURII SPECIFICE LA VOLUM CONSTANT A GAZELOR DE ARDERE .............................................................18 2.4.6.CALCULUL TEMPERATURII MAXIME ATINSE N CILINDRU ...........................................................................................19 2.4.7. CALCULUL PARAMETRILOR TERMODINAMICI AI PROCESULUI DE ARDERE..................................................................... 20 2.5. CALCULUL PROCESULUI DE DESTINDERE..................................................................................................................20 2.6. DIAGRAMA INDICAT N COORDONATE P-V .............................................................................................................21 2.7. DIAGRAMA INDICAT DESFURAT N COORDONATE P-..........................................................................................23 2.8. PLANIMETRAREA DIAGRAMEI INDICATE ...................................................................................................................24 2.9. CALCULUL PARAMETRILOR INDICAI AI CICLULUI MOTOR:........................................................................................25 2.10. CALCULUL PARAMETRILOR EFECTIVI AI MOTORULUI...............................................................................................26 BIBLIOGRAFIE ...............................................................................................................................................28 21. Introducere 1.1. Sisteme cu injector unitar i cu pompa de injecie unic sau unitargestionate electronicSistemelecuinjector unitar(UI) i pompdeinjecieunitar(PU) asigurpentrumotoarele actualmente existente, la care adaptarea dispozitivelor gestionate electronic este simpl i ieftin, reducerea noxelor, a zgomotului, a consumului de combustibil precum i o foarte bun adaptabilitate la regimul de funcionare.n figur se prezint schema bloc a UEC cu traductoarele i comenzile specifice unui motor diesel cu gestiune electronic, inclusiv pentru sistemul de injecie.Schema de ansamblu a UEC i funciile saleUnitatea electronic de calcul funcioneaz dup cele expuse n paragraful precedent.n figur este schema de ansamblu i inclusiv segmentul din UEC care comand IU respectiv PU.Schema de comand electronic pentru IU i UP3n raport cu regimul de funcionare al motorului, subansamblele din schema de mai sus asigur avansul la injecie i doza de combustibil injectat pe ciclu, optime.Sistemele IUi PUdispunde ventile magnetice comandate prinbobine electromagnetice, electronic, fiind alimentate de o pomp cu un singur cilindru, cu piston obinuit, comparativ cu sistemele clasice, cu piston cu canal elicoidal pentru reglarea nceputului injeciei i a debitului injectat, folosite nc la motoarele de autocamioane.La sistemele cu injector unitar (IU) toate componentele care realizeaz injecia de nalt presiune (pompa cu piston i injectorul propriu-zis, inclusiv ventilul magnetic) sunt nglobate n acelai corp.n cazul pompei de injecie unitar (PU) ventilul comandat electronic face corp comun cu elementul de pomp cu piston i printr-o conduct scurt de foarte nalt presiune se face legtura cu injectorul.Seciune prin sistemul injector unitar (IU)Sistemul IU este montat direct n chiulas, pistonul pompei de injecie fiind antrenat direct de un culbutor. Componenteleimportantesunt pistonul principal cuarcdereaducere, unpistona pentru descrcarea traseului cu combustibil susinut de ctre bobina comandat de ctre UEC i care constituie de fapt acul diuzei injectorului.Injecia se realizeaz n dou secvene:-preinjecia la 300 bar pentru care ridicarea acului pulverizatorului se realizeaz sub efectul presiunii combustibilului, asigurndu-se astfel doza de combustibil necesar reaciilor pregtitoare arderii ceea ce realizeaz unmers linitit al motorului, optimizndi arderea propriu-zisdinpunct devedereal reducerii consumului de combustibil i al noxelor.- injecia propriu-zis la 2000 bar, comandat de ctre UEC, cu ridicarea acului pulverizatorului de ctre bobina electromagnetic.Sistemul PUarepompadeinjeciedefoartenaltpresiunemontatdirect nblocul motor antrenat fiind de ctre o cam special de pe arborele cu came ce comand i distribuia, legtura cu injectorul de construcie special plasat n chiulas fcndu-se prin conducta de mare presiune.4n figur este prezentat o seciune prin pompa de injecie.Seciune prin pompa de injecie de tip UPVentilul pentru controlul injeciei este montat n partea superioar a pompei unitare, n acest caz comandndu-se cu bobina electromagnetic preinjecia la 300 bar, existnd i n cazul soluiei n discuie un pistona auxiliar pentru ntreruperea injeciei de joas presiune. Apoi urmeaz injecia principal la 1800 bar.SoluiadetipPUserealizeaznseriencepndcuanul 1997, testeledovedindduratede funcionare fr defeciuni de 55000 ore.Din cele de mai sus rezult c procesul de injecie n motorul diesel, cu o influen covritoare asupra reducerii consumului de combustibil, al noxelor i al zgomotului, poate fi asigurat prin realizarea unor presiuni la injector de pn la 2000 bar, folosind UEC care are memorate date de stand cu condiiile optime de injecie, utilizate fiind la autovehiculele moderne, recent fabricate.Materializarea dezideratelor definite este realizat de ctre firma Bosch GmbH folosind sistemele cu injector unitar (IU) i pompa de injecie unitar (PU).51.2.Studiul tehnicii actuale privind motoare similare cu cel din tema de proiect Motorul din tema de proiect: Categoria autovehiculului Autoturism, tip aprindere MAC, Pe max 55 Kw, nP 4000 rot/min, nr. de cilindrii i 4.Nr. Tipul Nr. deCilindree totala Cursa Alezajul Raport de TipPutere maxima efectivaTuratia la PmaxMoment maxim efectivTuratia la Mmax Nr. de Wp pe Pe1 PL PAcrt. autovehiculului cilindrii [cm^3] [mm] [mm] compresie alimentare [kW] [rot/min] [Nm] [rot/min] supape [mm/mm] [m/s^2] [daN/cm^2 [kW/cil] [kW/dm^3] [kW/dm^2]1Ford Focus 1.8TD 4 1753 82,5 82 21,5 D 55 4000 110 2500 2 1,0061 11,0000 9,4124 13,7500 31,5596 26,03672 Lada Niva 4 1905 83 88 23,5 D 47 4600 118 2070 2 0,9432 12,7267 6,4362 11,7500 23,2758 19,31893Mahindra MM 54Q 4 2498 94 90 23 D 53 4000 149 2000 2 1,0444 12,5333 6,3651 13,2500 22,1571 20,82774Mitsubishi Cariama 4 1870 80 93 20,5 D 66 4250 176 2250 2 0,8602 11,3333 9,9654 16,5000 30,3625 24,29005 Nissan Almera 4 1973 84,5 88 22,2 D 55 4800 132 2800 2 0,9602 13,5200 6,9691 13,7500 26,7541 22,60726 Opel Corsa 4 1686 79 86 22 D 44 4400 112 2650 2 0,9186 11,5867 7,1174 11,0000 23,9706 18,93687 Opel Astra 4 1598 79 81,5 9,6 ES 55 5200 128 2600 2 0,9693 13,6933 7,9426 13,7500 33,3634 26,35718 Peugeot 306 4 1900 83 88 23 D 50 4000 120 2000 2 0,9432 11,0667 7,8947 12,5000 24,7615 20,55209 Proton 420 4 1998 82,7 92 22,2 D 60 4500 172 2500 2 0,8989 12,4050 8,0080 15,0000 27,2848 22,564510Renault Laguna 4 2188 87 92 23 D 61 4500 142 2250 3 0,9457 13,0500 7,4345 15,2500 26,3685 22,9406

62. Memoriu justificativ de calcul 2.1.Alegerea parametrilor iniiali generali ai procesului de schimbare a gazelor Parametrii initiali general utilizati la calculul termic al unui motor sunt:- numarul de cilindrii i=4, conform temei de proiect;- numarul de timpi ai motorului =4, conform temei de proiect;- puterea efectiva Pe=55 KW, conform temei de proiect;- turatia corespunzatoare puterii maxime nP=4000 rot/min, conform temei de proiect;- viteza medie a pistonului WP=11,00 m/s, s-a ales pe baza studiului motoarelor similare cu cel din tema de proiect;- puterea litrica PL=31,56 KW/dm3, s-a ales pe baza studiului motoarelor similare cu cel din tema de proiect;- numarul de supape pe cilindru nS=2, s-a ales pe baza studiului motoarelor similare cu cel din tema proiect;- raportul de comprimare =21,5, s-a ales pe baza studiului motoarelor similare cu cel din tema de proiect;- coeficientul de dozaj =1,5, s-a ales in intervalul: 1,42 MAC;- presiunea initiala STAS po=1 daN/cm2;- temperatura initiala STAS To=298 K;- presiunea aerului in conditii normale de stare paer=1,013 daN/cm2;- densitatea aerului atmosferic in conditii normale de stare aer=1,293 kg/m3;- temperatura in conditii normale Taer=273 K;- constanta specifica a aerului Ra=287 J/kgK;- constanta specifica combustibilului: benzina Rc=73 J/kgK2.2.Calculul procesului de schimbare a gazelor: 2.2.1. Alegerea parametrilor initiali ai procesului de schimbare a gazului: Valoarea parametrilor initiali ai procesului de schimbare a gazului se aleg pe baza recomandarilor din literatura de specialitate, tinand cont de destinatia autovehicolului.Parametrii alesi sunt:Ford Focus 1.8 TD] /[ 00 , 11 10304000 5 , 8210303 3s mn SWP ][ 55maxKW Pe] /[ 75 , 13455max1cil KWiPPee ] /[ 37 , 314 438 , 055cil KWi VPPSeL][ 438 , 0 ] m 438000[m 5 , 8248243 32 2dm SDVS 7Parametrii fazelor de distribuie:- avansul la deschiderea supapei de admisie aDSA: aDSA =1020 [oRA ] ;aDSA = 17 [oRA] ;- intarzierea la inchiderea supapei de admisiune iiSA:iiSA = 4570 [oRA ] ;iiSA =68 [oRA] ; - avansul la deschiderea supapei de evacuare aDSE:aDSE = 4060 [oRA];aDSE = 55 [oRA] - intarzierea la inchiderea supapei de evacuare iiSE:iiSE= 1530 [oRA] ;iiSE=25[oRA] - coeficientul de postumplere pu pu=0,080,25se alege pu=0,12.- coeficientul global a rezistentei gazodinamice a traseului de admisie a a=48se alege a=5- coeficientul de debit a sectiunii oferite de supapa de admisie SASA=0,40,65se alege SA=0,60- factorul de profil a camei ce actioneaza supapa de admisie fpcfpc=0,951,3se alege fpc=1,15.- unghiul de prelucrare a talerului supapei de admisie SA=30o,45o,60o. Se alege SA=45o pentru ca s-a urmarit ca efectul de centrare sa fie prioritar.- Inaltimea maxima de ridicare a supapei de admisie de pe scaunhmax=69 mm pentru D100 mmse alege hmax=8 mm- incarcarea fluidului proaspat la peretii calzi ai traseului de admisie: T=1540 K pentu MAS T=1025 K pentu MACSe alege T=20 K- presiunea din cilindru la sfarsitul cursei de evacuarepg=1,051,2 daN/cm2se alege pg=1,15 daN/cm2 pentru ca s-a avut in vedere ca traseul de evacuare are rezistente gazodinamice importante- temperatura gazelor reziduale din cilindru la sfarsitul cursei de evacuareTg=9001200 K pentru MASTg=700900 K pentru MACSe alege Tg=800 K- masa minima de aer necesara pentru arederea teoretica completa a unui kilogram de combustibilLmin=14,71 combaerkgkg.82.2.2. Calculul parametrilor constructivi ai motorului: - cilindreea unitara [ ]3 4383 , 04 37 , 3155dmi PPVLeS- cursa pistonului[ ] mmnWSP 5 , 8210 400000 , 11 3010303 3 - alezajul cilindrului[ ] mmSVDS 24 , 825 , 8210 4383 , 0 4 10 46 6 - diametrul exterior al talerului supapei de admisie[ ] mm D dSA 12 , 41 24 , 82 5 , 0 5 , 0 - diametrul exterior al talerului supapei de evacuare[ ] mm d dSA SE 90 , 32 12 , 41 8 , 0 8 , 0 - diametrul sectiunii libere [ ] mm d dSA oa 90 , 32 8 12 , 41 8 - inaltimea relativa de urcare a supapei de admisie28 , 0 22 , 0max oadh243 , 0 relh- durata procesului de admisie:a=aDSA+180o+iISA=17o+180o+68o=265 [oRA]- durata procesului de evacuare:e=aDSE+180o+iISE=55o+180o+25o=260 [oRA]- sectiunea litrica a supapei de admisie:91]1

1]1

,_

,_

,_

,_

lmSLlmSLS Dddhf SLSaSaoaoapc Sa242262max 10 5 , 8

5 , 8212 , 8290 , 3290 , 32845 cos 15 , 14 74 , 1101cos4 74 , 1 Se observa ca sectiunea litrica se incadreaza in intervalul recomandat: ( )1]1

lm24 10 15 5.2.2.3. Calculul gradului de umplere a cilindrului: Pentru calculul Vse vor determina in prealabil urmatorii parametrii de stare a procesului de admisie:- gradul de incalzire a fluidului proaspat: 067 , 129820 298+ +ooTT T- densitatea aerului atmosferic in conditii STAS de incercare a motorului cu aprindere interna, 0aer;Se cunosc: To=298 K po=750 [mmHg]=1 bar=1 daN/cm2Conditii normale: Taer=273 Kpaer=760 [mmHg]=1,013 daN/cm2aer=1,293 kg/m3[ ]30/ 1693 , 1298273013 , 11293 , 1 m kgTTppoaeraeroaer aer - exponentul adibatic a fluidului proaspatka=1,4- viteza sunetului in fluidul proaspat1]1

smT R K ao fp a fp 346 298 287 1,4- gradul de umplere Vse determina pe baza urmatorului sistemde cinci ecuatii care are necunoscutele: V, pga, pa, Ta, r. 10( )( )' 1]1

+ + 11]1

,_

,_

+ + 11111 111110 18 1180) 1 ( 10 5 , 0111000 012 222262220205000 v ggravagvpu ar puo akksa a savfpaga ap va afp a gar pu aavTTpppp kppk T TSLnakp pWdDp pTTppaaObs.: Folosind metoda substitutiei pentru necunoscuteler a a ga vT p p , , ,, se ajunge la urmatoarea ecuaie cu o singura necunoscuta v:( ) [ ]12 22226222020500110 18 1 1 1180) 1 ( 10 5 , 0) 1 ( ) 1 (11]1

,_

+

,_

+ + aakksa a savfpaaP va aag pu a vSLnakkWdDfp pp k p Aceast ecuatie se rezolva pe baza programului Excel, prin metoda grafica:Variatia membrilor ecuatiei in functie de vv0,680 0,700 0,720 0,740 0,760 0,780 0,800 0,820 0,840 0,860 0,880 0,900 0,920 0,940 0,960Mem_st 19,477 20,016 20,555 21,094 21,633 22,172 22,711 23,250 23,789 24,328 24,867 25,406 25,945 26,484 27,023Mem_dr 27,242 27,101 26,955 26,806 26,654 26,498 26,338 26,176 26,010 25,841 25,669 25,493 25,315 25,134 24,949Setraseazagraficeledevariatieacelor2membriinfunctiedev. Intersectiacelor2curbe reprezinta solutia cu necunoscuta v11Determinarea gradului de umplere0,90218,020,022,024,026,028,030,00,66 0,68 0,70 0,72 0,74 0,76 0,78 0,80 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96 0,98Gradul de umplereMembrul stng Membrul dreptMembrulstngMembruldreptita_v v=0,902v se incadreaza in intervalul recomandat de literatura de specialitate : 0.7......0.9.2.2.4. Calculul presiunii fluidului proaspt din cilindru la sfritul cursei de admisie (p a)1]1

++ ++ 20 857 , 0) 1 5 , 21 ( 4 , 1 115 , 1 ) 12 , 0 1 ( ) 1 5 , 21 ( 4 , 1 067 , 1 902 , 0 1) 1 ( 1) 1 ( ) 1 (cmdaNppkp k ppaaag pu a va Valoarea lui pa se incadreaz in intervalul (0,70,9) recomandat de [1].2.2.5. Calculul presiunii fluidului proaspat din galeria de admisie (p ga) gap222200 , 11 902 , 02651809 , 322 , 82169 , 1 6 000005 , 0 1

,_

gap0,938 [daN/cm2]2.2.6. Calculul coeficientului de gaze reziduale ( r)( ) 1 5 , 21 902 , 01800298115 , 1 r12 r0,023Se observ c r se ncadreaz n intervalul (00,03) recomandat de [1].2.2.7. Calculul temperaturii fluidului proaspt din cilindru la sfritul cursei de admisie(Ta)( )1]1

+ + 1857 , 0067 , 1 902 , 01 4 , 1115 , 15 , 201067 , 1 902 , 0112 , 0 1 4 , 1023 , 0 12 , 0 1067 , 1298aT aT328,87 KSe observ c Ta se ncadreaz n intervalul (310400)K recomandat de [1].2.2.8. Calculul vitezei medii a fluidului proaspt din galeria de admisiune (W ga)1]1

1]1

smWWsmWdDWgagaap vaga 12 , 4226518000 , 11 902 , 09 , 322 , 82

180222022.2.9. Calculul vitezei medii a fluidului proaspt n seciunea oferit de supapa de admisie(Wsa)1]1

1]1

smWWsmSLnWsasasa a savsa 24 , 16010 5 , 812654000 66 , 0902 , 010

1 610433 2.3.Calculul procesului de comprimare Rolul procesului de comprimare este de a spori randamentul termic al ciclului motor si de a crea conditii optime pentru autoaprinderea combustibilului.Prin calculul procesului de comprimare se urmareste determinarea presiunii i temperaturii momentane a fluidului motor din cilindru in timpul cursei pistonului de la P.M.E. la P.M.I. corespunzatoare procesului de comprimare.Calculul se face in ipoteza ca procesul de comprimare este o transformare termodinamica politropic cu un exponent politropic constant notat cu mc.Ecuatiile transformarilor politropice sunt:13[ ] KVVT TcmdaNVVp pccmxaa xmxaa x

12

,_

1]1

,_

mc corespondentul politropic al procesului de comprimare.Din [1] se adopt mc=(1,341,4) mc=1,34.Vx valoarea momentan a volumului ocupat de fluidul motor n timpul cursei de comprimare.px,Tx presiunea respectiv temperatura momentan a fluidului motor corespunztoare volumul Vx.Se consider 10valori ale volumului Vxsituate la distane egale nintervalele [Vc,Va] i rezultatele se trec n tabel.[ ][ ]33 459 , 01 5 , 215 , 21, 0 1 021 , 01 5 , 211438 , 011dm VVV Vdm VVV Vaas accs c Vx 0,4596 0,4109 0,3622 0,3135 0,2649 0,2162 0,1675 0,1188 0,0701 0,0214px 0,857 0,996 1,179 1,431 1,794 2,356 3,316 5,256 10,658 52,308Tx 328,87 341,63 356,60 374,54 396,66 425,03 463,57 521,01 623,39 933,37[ ] K TcmdaNpcc 933 3 , 5221]1

Se observa ca valoarea presiunii pc si temperatura Tc la sfarsitul procesului de comprimare se incadreaza in intervalele recomandate de [1]:[ ] K TcmdaNpcc 950 ... 500 75 ... 5021]1

2.4.Calculul procesului de ardere Se bazeaza pe urmatoarele ipoteze:-in timpul procesului de ardere au loc variatii ale compozitiei chimice a fluidului motor.-caldurilespecificelavolumconstant alefluidului motor variazainfunctiedetemperatura acestuia.-au loc pierderi de caldura prin peretii cilindrului. 14-arderea este un proces izocor care incepe in punctul C al diagramei indicate si se termina in punctul y.-calculul procesului de ardere este pentru 1kg de aer.Caldura utila este caldura preluata de fluidul motor si reprezinta diferenta dintre caldura degajata prinardereacombustibiluluisipierderiledecalduraprinperetiicilindrului.Sedeterminacuajutorul coeficientului caldurii utile (u) cu relatia: 1]1

1]1

kgkjQQkgkjQ Quuu u 3850241850 92 , 0) 33 ( unde: Q puterea caloric a motorinei Valorile recomandate al lui 94 , 0 ... 88 , 0 u. Alegem 92 , 0 u.2.4.1. Determinarea compoziiei amestecului iniial Amestecul initial de gaze aflate in cilindru la inceputul procesului de ardere este format din aer si combustibilcareapatrunsincilindrunprocesul deadmisiunesi gazelerezidualeramasedinciclu anterior. Substantele care au patruns in cilindru la sfarsitul procesului de admisie se numesc substante initiale.Cantitatea minima de aer necesar pentru arderea teoretic completa a unui kg de combustibil Lmin cu relaia: 1]1

,_

+

,_

+ kgkmolLLo h cL 4969 , 03201 , 04133 , 012857 , 021 , 0132 4 12 21 , 01minminminc - participatia masica a carbonului din molecula de combustibil, c=0,857h - participatia masica a hidrogenului din molecula de combistibil, h=0,133o - participatia masica a oxigenului din molecula de combustibil, O=0,01Numarul de kilomoli ale substantelor initiale se determina cu relatia: 1]1

+ + kgkmolLiic i 754 , 010 77 , 8 4969 , 0 5 , 13min c -numarul de kmoli de combustibili dintr-un kg de combustibil1]1

kgkmolMcc310 77 , 81Mc=114 [kg/kmol]151]1

kgkmolrrr i r 017 , 0023 , 0 754 , 0 r -numarul de kmoli de gaze reziduale Numarul de kmol de amestec iniial: 1]1

+ + kgcombkmolaiair i ai 771 , 0017 , 0 754 , 0 2.4.2. Determinarea compoziiei produselor de ardere La MAC in urma arderii rezulta urmatoarele substante 2 2 2 2, , , O N O H CO .Numarul de kilomoli de CO2 din substanta finala notati cu (2CO) se determinata cu relatia:1]1

kgcombkmolcCOCOCO 071 , 012857 , 0

2222Numarul de kilomoli de H2O rezultati din ardere (O H 2) se determinata cu relatia:1]1

kgcombkmolhO HO HO H 067 , 0 2133 , 0 2222Numarul de kilomoli de 2Nrezultati din ardere (2 N ) se determinata cu relatia:1]1

kgcombkmolLNNN 589 , 0497 , 0 5 , 1 79 , 079 , 022min 2 Numarul de kilomoli de 2Orezultati din ardere (2 O) se determinata cu relatia:( )( )1]1

kgcombkmolLOOO 01 , 0497 , 0 1 5 , 21 21 , 01 21 , 022min 2 16Numrul de kilomoli de substane finale f:1]1

+ + + + + + kgkmolffO N O H co f 779 , 001 , 0 589 , 0 067 , 0 071 , 02 2 2 2 Numrul de kilomoli de gaze de ardere ga:1]1

+ + kgkmolgagar f ga 796 , 0017 , 0 779 , 0 2.4.3. Calcululcoeficientului de variaie molar ai procesului de ardere Coeficient chimic de variatie molara:032 , 1754 , 0779 , 0ccifcCoeficient total de variatie molara: 031 , 1771 , 0796 , 0ttaigat2.4.4. Calculul cldurii specifice la volum constant a amestecului iniial In calculul caldurilor specifice se neglijeaza influenta gazelor reziduale deoarece valorile caldurilor specifice depinde de temperatura. Se va utiliza o valoare medie corespunzatoare intervalului de temperatura 273K.Caldura specifica a amestecului initial: -se determina in functie de participatia masica a aerului si a combstibilului cu relatia :171]1

+ + ++ + + +++ ++kmolKkjCCT b aLT b aL LCvaivaic c cCCc a aCvai 32 , 25) 933 10 46 , 219 98 , 101 (10 77 , 8 497 , 0 5 , 110 77 , 8) 933 10 51 , 2 67 , 19 (10 77 , 8 497 , 0 5 , 1497 , 0 5 , 1)(min) (minmin33333 310 51 , 2 , 67 , 19 a ab a - coeficientii caldurii specifice ai aerului conform [1] tabelul 4.6310 46 , 219 , 98 . 101 c cb a - coeficientii caldurii specifice ai combustibilului conform [1] tabelul 4.6.2.4.5. Calculul cldurii specifice la volum constant a gazelor de ardere Determinareacldurii specifice se face n funcie de participaiile masice ale fiecrui component.Participaia masic a CO2:091 , 0779 , 0071 , 02222COCOfcoCOPPPParticipaia masic a H2O:085 , 0779 , 0067 , 02222O HO HfO HO HPPPParticipaia masic a N2:756 , 0779 , 0589 , 02222NNfNNPPPParticipaia masic a O2:067 , 0779 , 0052 , 0) 50 (2222OOfOOPPPCldura specific medie la valori constante a gazelor de ardere: 18Determinarea temperaturii Ty25905200054000560005800060000620006400066000680007000072000220022302260229023202350238024102440247025002530256025902620265026802710274027702800Ty' [K]Membrul drept Membrul stngMembrulstngMembruldreptTy1]1

+ + + + + + + + + + + + + + + kmolKkjCCbbP b P b P b P b baaP a P a P a P a aT b a CT b P a P CvgavgagagaN N O O O H O H CO CO gagagaN N O O O H O H CO CO gaga ga vgai inii inivga 885 , 27) 2202 10 11 , 2 ( 24 , 2310 11 , 2756 , 0 10 67 , 1 067 , 0 10 67 , 1 085 , 0 10 02 , 5 091 , 0 10 35 , 324 , 23756 , 0 34 , 21 067 , 0 02 , 23 085 , 0 85 , 23 091 , 0 5 , 38) () (333 3 3 32 2 2 2 2 2 2 22 2 2 2 2 2 2 2maxmax1 1i ib a , - este coeficientul caldurii specifice medii a fiecarui compus din gazele de ardere pentru intervalul de temperatur 273K...Tmax=2202 K.32 2 232 2 232 2 232 2 210 67 , 1 ; 02 , 2310 67 , 1 ; 34 , 2110 02 , 5 ; 85 , 2310 35 , 3 ;5 , 38 o on no h o hco cob a Ob a Nb a O Hb a CO2.4.6. Calculul temperaturii maxime atinse n cilindru Tmax in cilindru in timpul arderii se determina pe baza ecuatiei de bilant energetic. La MAC se consider ca arderea decurge izocor si ecuatia de bilant energetic are expresia:( ) ( )max000273T TC TT T C T T CQyy vga t o c vaiaiu + Tmax- temperatura maxima atinsa in cilindru motorului corespunzator in punctul y din diagrama indicata.Deoarece Cvga este functie de Ty ecuaia este de gradul 2 cu necunoscuta Ty care va avea solutiile:Ty= 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800Mem_st 65988 65988 65988 65988 65988 65988 65988 65988 65988 65988 65988 65988 65988Mem_dr 54742 56181 57620 59059 60498 61937 63376 64815 66254 67693 69132 70572 7201119TY=2590 [K]T2590 85 , 0 85 , 0max yTT] [ 2202maxK Observatie: Valoarea temperaturii se incadreaz in intervalul 1800...2300K, recomandat de literatura de specialitate.2.4.7.Calculul parametrilor termodinamici ai procesului de ardere Presiunea fluidului motor corespunzator punctului y din diagrama indicata se determina cu relatia:1]1

28 , 149933259003 , 1 3 . 53cmdaNPPTTP Pyycyt c yPresiunea maxima din cilindru atinsa in timpul procesului real de ardere notata cu Pmax este mai mica decat cea teoretica determinata cu relatia de mai sus deoarece ardereareala nu este izocora .Pmax=0,85Py=0,85149,8Pmax=127,34 2cmdaN2.5.Calculul procesului de destindere Procesul de destindere este procesul in care fluidul motor cedeaza energie pistonului.20 Calculul se face in ipoteza ca procesul de destindere este o transformare termodinamica politropica cu un exponent politropic constant. Ecuatiile transformarii politropice sunt: [ ] KVVT TcmdaNVVp pddmCXY XmCXY X

12

,_

1]1

,_

unde:md exponent politropic al procesului de destindere; Intervalul pentru md in literatura de specialitate md= 1,251,32 Se adopt md=1,27XV valoarea momentana ocupat a fluidului motor in timpul cursei de destindereX XT p ,valoarea presiuni respectiv temperatura momentana a fluidului motor corespunzator volumului XVParametrii termodinamici ai proceslui de destindereVx 0,0214 0,0701 0,1188 0,1675 0,2162 0,2649 0,3135 0,3622 0,4109 0,4596px 149,812 33,171 16,972 10,971 7,933 6,129 4,947 4,118 3,508 3,043Tx 2590 1880 1630 1486 1387 1313 1254 1206 1166 1131Pu=3,043 2cmdaNTu=1131 [K] Se observa ca volumul presiunii up i temperatura uT a fluidului motor la sfarsitul procesului de destindere se incadreaza in intervalele recomandate de literatura de specialitate [1]Pu=3....5 2cmdaNTu=1000.....1400 [k]2.6.Diagrama indicat n coordonate p-V Diagrama indicata a cicluluimotor in coordonate p-V reprezinta graficul variatiei presiunii din cilindru in functie de pozitia pistonului exprimata prin volumul ocupat de fluidul motor la un moment dat.Se alege pe abscisa scara de reprezentare a volumului cilindrului 1 mm =0,003 dm (aV= 153,21 mm)Se alege pe ordonata scara corespunzatoare presiunii din cilindru1 mm =0,6 2cmdaN(maxP= 249,69 mm)Se traseaza cu linie punctat dreapta orizontala corespunzatoare presiunii atmosferice si verticaleleVcsi Vacorespunzatoarepozitiei pistonului inpunctul mort exterior si inpunctul mort interior.Valorile presiunii din cilindru se determina pentru diferite valori ale volumelor ocupate de fluidul motor si sunt centralizate in tabel.21Variatia presiunii din cilindru in timpul ciclului motorV p scara_V scara_pdm^3 daN/cm^2 mm mm0,0214 0,857 7,13 1,430,4596 0,857 153,21 1,430,4109 0,996 136,98 1,660,3622 1,179 120,75 1,970,3135 1,431 104,51 2,390,2649 1,794 88,28 2,990,2162 2,356 72,05 3,930,1675 3,316 55,82 5,530,1188 5,256 39,59 8,760,0701 10,658 23,36 17,760,0214 52,308 7,13 87,180,0214 149,812 7,13 249,690,0701 33,171 23,36 55,290,1188 16,972 39,59 28,290,1675 10,971 55,82 18,280,2162 7,933 72,05 13,220,2649 6,129 88,28 10,220,3135 4,947 104,51 8,240,3622 4,118 120,75 6,860,4109 3,508 136,98 5,850,4596 3,043 153,21 5,070,4596 2,350 153,21 3,920,4109 1,430 136,98 2,380,3622 1,150 120,75 1,920,3135 1,150 104,51 1,920,2649 1,150 88,28 1,920,2162 1,150 72,05 1,920,1675 1,150 55,82 1,920,1188 1,150 39,59 1,920,0701 1,150 23,36 1,920,0214 1,150 7,13 1,92Se adopta constructiv conform recomandarilor din literatura de specialitate valoarea avansului la declansarea scanteiielectrice.d = 0.15 RA Alegem d = 10 RASe adoptaconstructiv conform recomandarilor din literatura de specialitate valoarea raportului dintre raza manivelei si lungimea bielei.Valorile recomandate pentru b conform [2] :b= ,_

2 , 41...5 , 31. Alegem b= ,_

6 , 31Volumul ocupat de fluidul motor corespunzator momentelor fazelor de distributie si a momentului declansarii scanteii electrice se determina cu relatiile:( ) ( ) [ ]3 2 cos 14cos 12dmVV VaDSAbaDSAsc aDSA1]1

+ + 22( ) ( )1]1

+ + 17 cos 14277 , 017 cos 12438 , 00214 , 02aDSAV3 0323 , 0 dm VaDSA ( ) ( ) [ ]3 2 cos 14cos 12dmVV ViISEbiISEsc iISE1]1

+ + ( ) ( )1]1

+ + 25 cos 14277 , 025 cos 12438 , 00214 , 02iISEV3 0446 , 0 dm ViISE ( ) ( ) [ ]3 2 cos 14cos 12dmVV Vdbdsc d1]1

+ + ( ) ( )1]1

+ + 10 cos 14277 , 010 cos 12438 , 00214 , 02dV3 0252 , 0 dm Vd ( ) ( ) [ ]3 2 cos 14cos 12dmVV VaDSEbaDSEsc aDSE1]1

+ + ( ) ( )1]1

+ + 55 cos 14277 , 055 cos 12438 , 00214 , 02aDSEV3 1250 , 0 dm VaDSA ( ) ( ) [ ]3 2 cos 14cos 12dmVV ViISAbiISAsc iISA1]1

+ + ( ) ( )1]1

+ + 68 cos 14277 , 068 cos 12438 , 00214 , 02iISAV3 1715 , 0 dm ViISA Parametrii termodinamici corespunzatori inceputului si sfarsitului proceselor ciclului motor [RA]daDSAiISEiISAaDSE10 17 25 68 55V [dm] 0,0252 0,0323 0,0446 0,1715 0,1250P1]1

2cmdaN30,780 1,152 8,58 1,632 4,584Valorile presiunii din cilindru corespunzator pozitiilor pistonului din tabel s-au determinat grafic prin ridicarea verticalelor corespunzatoare si citirea presiunii la intersectia acestora cu diagrama indicata trasata anterior. Fenomenelerealecareaulocincilindrusi momentelefazelor dedistributieimpunrotunjirea diagramei indicate in zonele corespunztoare evacuarii libere si mixte, post-evacuarii si arderii rapide.2.7.Diagrama indicat desfurat n coordonate p- Pentru trasarea diagramei in coordonate p- se aleg urmatoarele scari de reprezentare:23- pe abscisa scara corespunzatoareunghiul [ ] RAC01mm=RAC03- pe ordonata scaracorespunztoare presiuni din cilindru 1mm = 1 1]1

2cmdaN

Valorile presiunilor in functie de unghiul in[ ] RA0 sunt centralizate in tabelul 2.7.1 alfa p scara_alfa scara_pgrd RAC daN/cm^2 mm mm0 0,857 0,00 0,86180 0,857 60,00 0,86200 0,996 66,67 1,00220 1,179 73,33 1,18240 1,431 80,00 1,43260 1,794 86,67 1,79280 2,356 93,33 2,36300 3,316 100,00 3,32320 5,256 106,67 5,26340 10,658 113,33 10,66360 52,308 120,00 52,31360 149,812 120,00 149,81380 33,171 126,67 33,17400 16,972 133,33 16,97420 10,971 140,00 10,97440 7,933 146,67 7,93460 6,129 153,33 6,13480 4,947 160,00 4,95500 4,118 166,67 4,12520 3,508 173,33 3,51540 3,043 180,00 3,04560 2,350 186,67 2,35580 1,430 193,33 1,43600 1,150 200,00 1,15620 1,150 206,67 1,15640 1,150 213,33 1,15660 1,150 220,00 1,15680 1,150 226,67 1,15700 1,150 233,33 1,15720 1,150 240,00 1,15Semarcheazapunctelecorespunzatoarecoordonatelor p-dintabel pesistemul de coordonate . Diagrama indicata desfasurata s-a obtinut prin marcarea punctelor unind printr-o linie.

2.8.Planimetrarea diagramei indicate Planimetrarea se face in scopul determinari pe cale grafica a lucrului mecanic indicat Li al ciclului motor, acesta este echivalent cu aria diagramei de inalta presiune a ciclului motor in coordonate p-v. Programul AutoCAD ne furnizeaza direct aria curbei inchise de inalta presiune, astfel :24 A= 2689 2mmStiind ca s-au ales scarile de reprezentare 1mm=0,003 [dm3]pe abcisasi 1mm=0,6 1]1

2cmdaN pe ordonata: 1]1

23 2][ 6 , 0 003 , 0 1cmdaNdm mm] [ 10 6 , 0 003 , 0 12 2m N mm Li=26890,0030,6102 Li=484,02 [J]2.9.Calculul parametrilor indicai ai ciclului motor: - presiunea medie indicat 1]1

2210cmdaNVLipSi

2104383 , 002 , 484 ip

1]1

2044 , 11cmdaNpi Se observa ca ip se incadreaza in intervalul 7.5.....14.5 [daN/cm2]- puterea indicat: [ ]][ 536 , 644 3004000 4 4383 , 0 044 , 11300kW PPkWn i V pPiiS ii - caldura disponibila prin arderea completa a combustibilului:

] [ 54 , 78110 41850 0000187 , 0] [ 1033J QQJ Q m Qdisdisi C dis unde: iQ- puterea caloric inferioar a combustibilului;

Cm- doza de combustibil corespunztoare unui ciclu motor

51110 87 , 110933 314 , 80214 , 0 308 , 52771 , 01101 CCCC CaiCmmT RV Pm

R-constanta gazelor perfecte ; R=8,314[kj/kg]-randamentul indicat i25 61 , 0549 , 78102 , 484 idisiQLi -consumul specific indicat pentru combustibil 1]1

1]1

h kwgcch kwgQciii ii89 , 13841850 61 , 03600 10

3600 10332.10. Calculul parametrilor efectivi ai motorului Parametri efectivi ai motorului se determina la nivelul arborelui cotit la iesirea din motor si depinde de randamentul mecanic al motorului.- se adopt constructiv randamentul mecanic:

85 , 0 ... 75 , 0 m

85 , 0 m- lucru mecanic efectiv Le: ][ 41 , 41102 , 484 85 , 0][J LLJ Li Leem e - presiunea medie efectivpe: i m ep p 1]1

2388 , 9044 , 11 85 , 0cmdaNppee- puterea efectivPe: [ ]] [ 856 , 54536 , 64 85 , 0

kW PPkW Pi Peem e Puterea indicat n tema de proiect este [ ] kW Pe 55 - randamentul efectiv e

52 , 061 , 0 85 , 0, eei m e - consumul specific efectiv ec26

1]1

1]1

h kwgcch kwgc ceeime 411 , 163899 , 13885 , 01

1- puterea litric LP 1]1

1]1

33 292 , 314383 , 0 4856 , 54

dmkWPPdmkWV i PPLLSeL27Bibliografie1. Grunwald B. Teoria, calculul si constructia motoarelor pentru autovehicule rutiere,E.D.P., Bucuresti, 1980.2. Negrescu M., s.a.Motoare cu ardere interna procese, vol. I, Editura Matrixrom, Bucuresti, 19953. Negrea V. D. Procese in motoarele cu ardere interna, Economicitate. Combaterea poluarii, vol.I, Ed.Politehnica, Timisoara, 2001.4. Negrea V. D. Procese in motoarele cu ardere interna, Economicitate. Combaterea poluarii, vol.II, Ed.Politehnica, Timisoara, 2003. 5. Bobescu Gh. s.a. Motoare pentru automobile si tractoare, vol.I, Teorie si caracteristici, Editura Tehnica, Chisinau,1996.6. Bobescu Gh. s.a.Motoare pentru automobile si tractoare, vol.II,Dinamica, calcul si constructie, Editura Tehnica, Chisinau, 1998.7. Fratila Gh., s.a.Automobile. Cunoastere, intretinere si reparare, E.D.P., Bucuresti, 1997. 28


Top Related