Prezentarea motoarelor otto si diesel.

1. Prezentarea motoarelor otto si diesel.

2. Motorul 1.Tipul motorului : 4 timpi in linie, racire cu apa; 2. Numarul cilindrilor : 6 in linie; 3. Alezajul : 192 mm; 4. Cursa pistonului : 112 mm; 5. Cilindreea : 5488 cm3; 6. Raportul de compresie : 18 : 1 ; 7. Puterea nominala : 135 CP (99,2 kW) la 3000 rot/min; 8. Momentul motor : 370 N.m la 1700 rot/min; 9. Consum specific minim de combustibil : 168 g/kWh 10. Masa motorului : 455 kg 11. Ordinea de aprindere : 1-5-3-6-2-4. Un motor cu ardere interna reprezinta o masina complexa alcatuita dintr-un sistem de mecanisme, organe de masini si sisteme auxiliare, menite a transformaenergia de reactie chimica a combustibilului in lucru mecanic. În cadrul lucrarii, partile principale ale unui motor cu ardere interna cu piston se vor ilustra pe un motor Diesel de tipul SAVIEM 797-05, (fig.1), a carui caracteristici principale sunt:

3. Elementele principale ale motorului Otto sunt (figura 2): Cilindrul cu piston; pentru ca pistonul sa inchida etans cilindrul, ele este prevazut cu niste inele concentrice, numite segmenti; Supapa de admisie si supapa de evacuare; prin acestea intra conbustibilul, respectiv ies gazele rezultate in urma arderii; Bujia; aceasta cuprinde doi electrozi intre care are loc o descarcare electrica ce determina aprinderea combustibilului aflat in interiorul cilindrului. PMS=punct mort superior PMI=punct mort inferior Mecanismul biela-manivela ( manivela mai este numita si vilbrochen); rolul acestuia este de a transforma miscarea rectilinie alternativa a pistonului in miscare de rotatie;

4. Functionarea motorului este caracterizata prin patru etape distincte pentru proceselesuferite de gazele din cilindru. Etapele respective sunt cunoscute sub numele de timpi. Acestia sunt: Timpul I (admisia) In aceasta etapa, supapa de admisie este deschisa, supapa de evacuare este inchisa. Pistonul se deplaseaza de la PMS la PMI, astfel incat in cilindru patrunde un amestec format din vapori de benzina si aer ( amestecul este amestecat in carburator). Acest proces este reprezentat de portiunea 0-1 din diagrama. Pistonul delimitează iniţial în cilindru cel mai mic volum. Supapa de admisie este deschisă, iar cea de evacuare închisă. Pistonul este tras (prin rotirea axului motorului) şi în cilindru pătrunde un amestec de aer şi vapori combustibili (figura 1−2a).

5. Timpul II (Compresia) Timpul III (Arderea) La sfârşitul admisiei, pistonul delimitează în cilindru cel mai mare volum. Ambele supape sunt închise. Pistonul este împins (prin rotirea axului motorului) şi amestecul este comprimat Timpul 3, arderea, corespunde succesiunii de transformări 2→3→4. În starea 2 este declanşată scânteia, amestecul se aprinde şi arde. Presiunea şi temperatura cresc atât de repede încât pistonul practic nu se deplasează − procesul 2→3 este aproape izocor. Gazul nu efectuează lucru mecanic şi primeşte cantitatea de căldură: Imediat după aceasta, gazul se destinde suficient de rapid pentru a considera procesul ca fiind adiabatic. Gazul nu schimbă căldură şi efectuează lucrul mecanic: Timpul 2, compresia, este suficient de rapidă, astfel că poate fi aproximată prin adiabata 1→2. În acest proces, amestecul combustibil nu schimbă căldură şi primeşte lucru mecanic. Aproximând amestecul un gaz ideal, lucrul mecanic primit este: Temperatura amestecului creşte (T2>T1), ceea ce pune probleme de stabilitate a acestuia: amestecul nu trebuie să se autoaprindă înainte de finalizarea compresiei.

6. Timpul IV (Evacuarea) La sfârşitul arderii, pistonul delimitează iniţial în cilindru cel mai mare volum. Supapa de evacuare se deschide şi gazul din cilindru îşi reduce brusc presiunea. Pistonul este împins şi gazul este evacuat din cilindru La începutul timpului 4, evacuarea, deschiderea supapei de evacuare provoacă o scăderea bruscă a presiunii şi temperaturii gazului din cilindru, aproape fără modificarea volumului. Procesul poate fi aproximat prin izocora 4→1. Gazul nu efectuează lucru mecanic şi cedează cantitatea de căldură:

7. Evacuarea gazului din cilindru este reprezentată punctat, deoarece numărul de moli este variabil. Poţi calcula acum randamentul ciclului Otto: În această formă, randamentul depinde de cele patru temperaturi. Aceste temperaturi nu sunt independente. Pentru transformarea adiabatică 1→2, poţi scrie: De aici, obţii imediat: Raportul volumelor extreme ale ciclului, , este numit raport de compresie, astfel că: Asemănător, din ecuaţia adiabatei 3→4, obţii: Cu acestea, randamentul ciclului Otto este: Aşadar, randamentul ciclului Otto depinde doar de raportul de compresie ε! Deoarece exponentul adiabatic este supraunitar, cu cât este mai mare raportul de compresie, cu atât mai mare este randamentul! În practică, raportul de compresie tipic al unui motor Otto este în gama 8...12, fiind limitat de calităţile combustibilului folosit.

8. Motorul Diesel Motorul diesel este un motor cu ardere internă în care combustibilul se aprinde datorită temperaturii ridicate create de comprimarea aerului necesar arderii, şi nu prin utilizarea unui dispozitiv auxiliar, aşa cum ar fi bujia în cazul motorului cu aprindere prin scânteie. Motorul lucrează pe baza ciclului Diesel. Comprimarea unui gaz conduce la creşterea temperaturii sale, aceasta fiind metoda prin care se aprinde combustibilul în motoarele diesel. Aerul este aspirat în cilindri şi este comprimat de către piston până la un raport de 25:1, mai ridicat decât cel al motoarelor cu aprindere prin scânteie. Spre sfârşitul cursei de comprimare motorina (combustibilul) este pulverizată în camera de ardere cu ajutorul unui injector.

9. Figura din stânga prezintă principalele părţi componente ale unui motor cu adere internă, în 4 timpi, cu aprindere prin scânteie electrică. În continuare le voi descrie pentru a se înţelege despre ce e vorba. Pistonul- Este o piesă din mecanismul bielă-manivelă, confecţionat din aliaj de aluminiu, turnat, având formă cilindrică, care culisează în cilindru. Segmenţii- Sunt inele elastice, montate pe piston în canale executate pe suprafaţa cilindrică exterioară a pistonului, care au următoarele roluri: a) de a proteja ceilalţi segmenţi în momentul exploziei (segment de foc) b) de etanşare a jocului dintre cilindru şi piston c) de ungere şi radere (raclare) a uleiului depus pe peretele interior a cilindrului.

10. Supape- Au rolul de a deschide şi închide orificiile prin care se realizează admisia combustibilului în cilindru şi evacuare gazelor arse. Supele execută o mişcare de translaţie, fiind comandate de camele de pe axul cu came (ca în animaţia alăturată, unde axul cu came are culoarea verde) Camera de ardere- Reprezintă locul unde are loc compresia şi arderea amestecului de aer cu combustibil. Camera de ardere îşi schimbă volumul odată cu mişcarea pistonului. Capacitatea camerei de ardere oferă de obicei o idee asupra puterii motorului. Biela- Este de forma unei tije sau a unei bare. Face legătura dintre piston şi arborele cotit. Ea este legată articulat la ambele capete de piston şi respectiv braţul arborelui cotit, astfel încât, împreună cu arborele cotit, transformă mişcarea alternativă de translaţie a pistonului în mişcarea de rotaţie a arborelui cotit. Arborele cotit- El este cel care, împreună cu biela, transformă mişcarea de translaţie care vine de la piston, într-o mişcare circulară.

11. Timpii de funcţionare: Timpii de funcţionare ai unui motor cu ardere internă şi aprindere prin scânteie sunt: 1- Absorbţia 2- Compresia 3- Aprinderea 4- Evacuarea

12. TIMPUL I În timpul 1 se deschide supapa de admisie, iar în timp ce pistonul se deplasează înspre punctul mort inferior, în cilindru este absorbit amestecul de vapori de benzină şi aer (realizat în carburator) datorită depresiunii formate.

13. TIMPUL II După ce pistonul a ajuns în punctul mort inferior, supapa de admisie se închide. Supapa de evacuare este şi ea închisă. În deplasarea pistonului înspre punctul mort superior, acesta comprimă amestecul din cilindru până la o rată de 9:1.

14. TIMPUL III La sfârşitul compresiei, când pistonul a ajuns la punctul mort superior şi ambele supape sunt închise, se produce o scânteie electrică între electrozii bujiei. Scânteia aprinde amestecul carburant care începe să ardă progresiv. Temperatura rezultată este de circa 2000°C şi presiunea de aproximativ 25 atm. Gazele produc o forţă mare de apăsare asupra pistonului împingâdu-l spre punctul mort inferior. Pe măsură ce pistonul coboară, gazele se destind - are loc detenta. Acum este singurul moment când se produce lucru mecanic.

15. TIMPUL IV Supapa de admisie este închisă, iar cea de evacuare este deschisă, permiţând gazelor arse din cilindru să fie împinse afară din cilindru de pistonul care se deplasează de la punctul mort inferior spre punctul mort superior.

16. Ciclul de funcţionare al motorului Otto: Graficul alăturat, prezintă schema de funcţionare a motorului Otto, în coordonatele presiune (P) şi volum (V). Timpul 1- Aspiraţia A›1 aspiraţie izobară (P1=constant= presiunea atmosferică) Timpul 2- Compresia 1›2 compresie adiabatică a amestecului Timpul 3- Aprinderea 2›3 aprindere izocoră (V2=constant) 3›4 detentă adiabatică 4›1 destinderea izocoră (se destinde gazul prin deschiderea supapei de evacuare, pistonul fiind la punctul mort inferior, V1=constant). Timpul 4- Evacuarea 1›A evacuare izobară (gazul este eliminat prin supapa de evacuare cu ajutorul pistonului la P1=constant= presiunea atmosferică).

17. Diferenţele dintre motoarele Diesel şi Otto · Motorul Otto aspiră un amestec de benzină şi aer, îl comprimă şi îl aprinde cu o scânteie electrică. Motorul Diesel aspiră aer, îl comprimă şi apoi este injectată motorina care se aprinde. · Motorul Otto foloseşte o rată de compresie ce variază între 8:1 şi 12:1. Motorul Diesel foloseşte o rată de compresie mult mai mare şi anume 14:1 până la 25:1. · Motorul Otto foloseşte un carburator unde este amestecată benzina cu aerul, sau o pompă de injecţie (carburantul nu este injectat direct în cilindru). Motorul Diesel foloseşte injecţie directă, în care combustibilul este injectat direct în cilindru.

18. Proiect realizat de LAZAR MARIA ALINA!