Appunti di Macchine - parte 3

Motori a combustione interna - MCI

La combustione è interna alla macchina; rispetto alle TAV minori perdite, e dimensioni compatte; MCI ha rendimento λ la scelta dei comburenti. M energia ed elevato e λ riesce un meccanismo molto veloce.

Funzionamento

1. Motore a 2T
2. Motore a 4T

Inizio combustione

4. Motore accensione comandata
5. Per compressione - diesel

Nomenclatura

A) Organo mobile che scambia lavoro con il gas vi è un pistone (o stantuffo)

Pistone

PMS = volume minimo (camera di combustione), V₂

PMI = volume max, V₁

Corsa C = 2r = distanza fra PMI e PMS

Diametro d = diametro del cilindro nel circolare

Volume: V_e = V₁ − V₂ = (πd²/4) · C

Rapporto volumetrico di comp: ρ = V₁/V₂

Il pistone e il suo mov. stantuffo (moto ret non unif.) viene trasformato in moto rotatorio non uniforme tramite biella - manovella

Motori a combustione interna - MCI

La combustione avviene all'interno della macchina; rispetta alle TAI minori perdite, e meno ausili aggiuntivi; MCI più diminuzioni nella scelta dei carburanti. Megli ed effetto. Accade un meccanismo molto veloce.

Funzionamento

1. Motore a 2T
2. Motore a 4T

Inizio combustione

1. Motore accensione comandata
2. Per compressione - diesel

Nomenclatura

1. Organo che scambia lavoro con il gas ed è mobile

Pistone

Si muove all'interno del cilindro tra PMA e PMI

PMS => volume minimo (camera di combustione) V2

PMI => volume max, V1

Corsa C=2r => distanza tra PMI e PMS

Diametro d = diametro del cilindro nel circolare

Cilindrata V=V1-V2 = (πd²/4)*C

Rapporto volumetrico di comp ρ = V₁/V₂

Il pistone e il suo movimento si complicano (moto rett non uni) viene trasformato in moto rotatorio non uniforme tramite biella - manovella

θ= angolo di rotazione del manovello o albero motore

φ= angolo di inclinazione della biella

l= lunghezza biella

r= lunghezza manovello

M= l/r

Componenti del pistone

• Pistone
• Cielo
• Fasce elastiche di tenuta dello stantuffo
• Spinotto
• Piede di biella
• Fusto di biella
• Testa di biella

Scatolamento: un motore è composto da più cilindri, connessi da albero a manovella o albero a gomiti

Parametri dei NCI

α = m_aria / m_comb = ṁ_a / ṁ_c, Rapporto aria comb→ dipende dalla tipologia del motore

Ω⁰ =! variabile

Ω¹ =! non variabile

α_st→ necessario per realizzare la comb completa di 1 Kg di combustibile

φ = α_st / α, ricchezza miscelata

λ = 1 / φ = α / α_st, donazione della miscela

Reazione di C_nH_m

C_nH_m + (n + m/4) O₂ + 79/21 (n + m/4) N₂ → n CO₂ + m/2 H₂O + 79/21 (n + m/4) N₂

Pe pot effettiva

Ce coppia effettiva

Velocità del motore ω = 2πn/60

Velocità media stantuffo v_m = 2C·n/60 - Cn/30

Carico termometrico Pe/Ω_st = Pe/πD_vz₂e₄, Ω_st∝3/4 stantuffo

η_g = Le/m + t_i = Pe/m + t_i

Masa portata

m_C - ṁ_C/Pe = m_C/Le = 1/(Hη_g), consumo spec. combustibile

Inquinanti presenti allo scarico del HCT

Gli inquinanti presenti allo scarico del HCT:

• CO
• HC
• NOx
• SOx
• PM
• O₂

Tecniche di applicazione

Tecniche di applicazione:

• Iniezione stadiale
• Proporzione nobile
• Iniezione ultrarapida
• PICR aereo
• Prod energetico x impianti fissi

Motore a 4 tempi

1. Motore a 4 tempi

A) L’aria/gas fresco entra nel cilindro attraverso valvole aspirate dove pressione creata del moto del pistone PMS → PMI

Nel motore ideale si considerano che l’ap e chiusura delle valvole avvengono istantaneamente in corrispondenza puti morti

C) La valvola di aspirazione si chiude quando il pistone giunge al pmt ed inizia la compressione, in cui la miscela viene compressa dallo stant. ↑ passiamo da V₁ → V₂

Alla fine del → si accende la miscela x mezzo aurun scintilla fornita da una candela (avvituato)

Ideale → la combust e stanza è completa

La combustione innalza P e T → avviene espansione