Motoare ardere internă

1. Stabilirea dimensiunilor fundamentale ale motorului

1.1Stabilirea dimensiunilor fundamentale ale motorului

Motorul cu ardere internă transformă energia chimică produsă prin arderea unui combustibil în lucru mecanic obţinut la arborele sau motor.

În interiorul m.a.i. se produce atât procesul de ardere(transformarea energie chimice în căldură) cât şi procesul de transformare a căldurii în lucru mecanic.

Motoarele cu combustie internă cu piston folosite la automobile se clasifică după următoarele criterii:

• După natura combustibilului

• motoare la care se întrebuinţează drept combustibil benzina, şi au carburator sau pompă de injecţie.

• motoare la care se întrebuinţează drept combustibil motorina şi au pompă de injecţie (motoare diesel).

• motoare cu gaz la care se întrebuinţează drept combustibil un combustibil gazos sau un amestec de combustibil.

• După felul de realizare a ciclului motor în :

• motoare în patru timpi.

• motoare în doi timpi.

• După felul producerii amestecului carburant în :

• motoare cu formare exterioară a amestecului carburant (motoare cu carburator sau injecţie).

• motoare cu formare interioară a amestecului carburant (motoare diesel).

• După felul aprinderii amestecului carburant

• motoare cu aprindere prin scânteie (prescurtat MAS). După admisia şi comprimarea amestecului carburant în cilindrii motorului, la PMI (punctul mort inferior) al pistonului, are loc aprinderea. Aceasta se realizează prin producerea unei scântei între electrozii bujiei, care aprinde amestecul carburant. Arderea are loc într-un interval de timp foarte scurt, în care preşiunea şi temperatura gazelor din cilindru cresc brusc până la preşiunea de 30-40 daN / cm3 şi temperatura de 1.800 – 2.000oC. Datorită preşiunii gazelor din cilindru, care acţionează asupra pistonului, acesta se deplasează spre PMS (punctul mort superior), şi roteşte prin intermediul şistemului biela-manivela, arborele motor. Această cursă a pistonului, se mai numeşte şi cursă activă sau cursă motoare.

 PMI – (punctul mort inferior) este poziţia extremă a pistonului corespunzătoare distanţei maxime faţă de axa arborelui cotit.

 PMS – (punctul mort superior) este poziţia extremă a pistonului corespunzătoare distanţei minime faţă de axa arborelui cotit.

• motoare cu aprindere prin compresie (prescurtat MAC sau Diesel). La sfârşitul compresiei, combustibilul este introdus sub presiune în cilindru, fiind pulverizat foarte fin cu ajutorul injectorului, montat în chiulasă. Datorită contactului cu aerul fierbinte din interiorul cilindrului, particulele pulverizate se aprind şi ard, iar presiunea din cilindru creşte brusc. Gazele rezultate în urma arderii apasă asupra pistonului, făcând posibilă deplasarea acestuia spre PME, efectuând cursa activă. Pe toată durata acestei curse, supapele rămân închise.

• După aşezarea cilindrilor sunt :

• motoare cu cilindrii în linie.

• motoare cu cilindrii în V.

• motoare cu cilindrii in W.

• motoare cu cilindrii şi pistoanele opuse, boxer.

• motoare înclinate, la care cilindrii au axele situate în acelaşi plan, însă înclinat faţă de planul vertical

• motoare cu cilindrii aşezati în stea, utilizate cu precădere în aviaţie.

Date:

• Tipul motorului: MAS

• Numarul şi dispunerea cilindrilor: L5

• Alezaj × Cursă: 115,5 x 112

• Raport de compreşiune: ε = 9,8

• Turatia de moment maxim : = 2940 rpm

• Turaţia de putere maximă: = 5830 rpm

• Sistem de racire: cu lichid

• Numărul arborilor cu came: 1

1) Alezajul (D) reprezintă diametrul nominal al cilindrului.

D= 115,5 mm (1.1)

2) Cursa pistonului (s) este spaţiul parcurs de piston între cele doua puncte moarte (P.M.I) şi (P.M.S):

S= 112 mm (1.2)

3) Punct mort superior (PMS) este poziţia extrema a pistonului corespunzatoare volumului minim ocupat de gaze (Vk), sau poziţia pistonului corespunzătoare distanţei maxime dîntre aceasta şi axa de rotaţie a arborelui cotit (l+r), poziţie pentru care α = 0 şi β= 0.

4) Punct mort inferior (PMI) este poziţia extrema a pistonului corespunzatoare volumului maxim ocupat de gaz (Va ) sau pozitia pistonului corespunzatoare distantei minime între acesta şi axa pistonului corespunzatoare distanţei minime dîntre aceasta şi axa de rotaţie a arborelui cotit (l-r), poziţie pentru care α = 180 şi β =0.

5) Raza manivelei (r) reprezinta distanta dîntre axa fusului palier şi axa fusului maneton,ale arborelui cotit:

S=2•r r= = = 56 mm (1.3)

6) Cilindreea unitară (VS) reprezintă volumul generat de piston prin deplasarea sa între cele doua puncte motoare pe cursa S

= = =1173 cm3 (1.4)

7) Numarul de cilindri (i) i=5

8) Cilindreea totala sau litrajul (Vt) reprezintă suma cilindreelor unitare ale tuturor cilindrilor. Cum cilindrii unui motor policilindric sunt constructiv identici, rezultă :

= =5867 (1.5)

9) Raportul cursa-alezaj ( ) este un parametru constructiv al motoarelor şi se exprimă prin relaţia :

= = = 0,97 - motor suprapatrat (1.6)

După acest criteriu motoarele se clasifică astfel :

=1 (S=D) – motoare pătrate ; se întâlneşte mai ales la MAS

<1 (S>D) – motoare subpătrate ;se întâlneşte la MAS

>1 (S<D) – motoare suprapătrate ;se întâlneşte mai ales la MAC şi mai puţin la MAS

Pentru MAS = 0,57.0,93

Pentru MAC = 1,05.1,3

10) Raportul dintre raza manivelei şi lungimea bielei (Λ) este un parametru constructiv foarte important al motorului, cu influenţă mare în cinematica şi dinamica mecanismului motor. Este definit de relaţia :