Formulario Powerunit

1

2

3

Sommario

Conversioni .......................................................................................................................................... 8

Generico ............................................................................................................................................... 9

Formule termodinamica ................................................................................................................... 9

Osservazioni- cose da ricordare ..................................................................................................... 10

Nomenclatura ..................................................................................................................................... 11

Manovellismo: fasi del pistone .......................................................................................................... 12

−

Volume spazzato pistone con spostamento pistone ............... 13

Portata volume moto pistone- portata richiamata interno cyl; velocità condotto aspirazione ....... 14

Definizioni principali ........................................................................................................................ 15

Rendimenti ........................................................................................................................................ 17

Combustione e CALORI .................................................................................................................... 18

Grandezze brake ................................................................................................................................. 19

Proporzionalità pmep ..................................................................................................................... 22

Integrale diagramma p-v: gimep e imep con pmep=0 .................................................................... 22

Formula della Potenza e Coppia ........................................................................................................ 23

Potenza di trascinamento del motore .............................................................................................. 23

Frazionamento .................................................................................................................................... 24

)

Bore-to-stroke Ratio (rapporto ............................................................................ 24

Vehicle-engine matching ................................................................................................................... 25

Bilancio potenza motore e ruote ..................................................................................................... 25

Carico strada ................................................................................................................................... 25

–

Massima velocità veicolo alla ruota ............................................................................................ 26

Coppia ai bassi regimi: massima accelerazione data coppia pieno carico e carico strada ............. 26

Cicli termodinamici ideali .................................................................................................................. 27

CONDIZIONI AL BDC ................................................................................................................. 27

CONDIZIONI AL TDC ................................................................................................................. 27

Ciclo Otto ....................................................................................................................................... 28

Massa totale (con residui Xr) ...................................................................................................... 29

Rendimento ciclo Otto ................................................................................................................ 30

Lavoro, calore scaricato e rapporto compressione ..................................................................... 30

–

5

Temperatura gas di scarico ciclo ideale (limite fisico T in collettore scarico) ...................... 31

Ciclo Diesel .................................................................................................................................... 32

Rendimento ciclo Diesel ............................................................................................................. 32

4

:

Calore immesso ................................................................................................................... 33

Ciclo Sabbathè ................................................................................................................................ 34

Rendimento ciclo Sabbathè ........................................................................................................ 36

, ,

PICCO DI PRESSIONE NEL CYL NOTO ........... 36

Ciclo Indicatore .............................................................................................................................. 36

Correlazione tra combustione e ciclo indicato ............................................................................ 38

Calore apparente e dp_qapp ........................................................................................................ 38

Potenza termica apparente .......................................................................................................... 39

Incremento pressione dovuto da e volume ................................................................ 39

1

Modellazione della combustione del ciclo indicato- variazione pressione ............ 39

Frazione combustibile bruciato ................................................................................................... 40

Formula WIEBE e dp_q1 ........................................................................................................... 41

ℎ

Modello calore trasferito pareti WOSHNI: e POTENZA TERMICA

SCAMBIATA PARETI .............................................................................................................. 42

– ℎ ℎ.......

Velocità media gas nel cilindro (con pressione motored) vel. di (convezione) di 43

Calcolo velocità angolare dipendentemente da regime .............................................................. 44

()

Calore rigettato/ scambio pareti ..................................................... 44

Ottimizzazione dell’efficienza del lavoro di pompaggio a carichi parziali (EIVC, LIVC,

IVT,NVO) ................................................................................................................................... 45

Ciclo Atkinson ................................................................................................................................... 47

Ciclo Miller ........................................................................................................................................ 48

Applicazione Miller ........................................................................................................................ 51

Limiti ciclo Miller .......................................................................................................................... 51

Passaggio da ciclo Otto al ciclo Miller .............................................................................................. 52

′:

Calcolo di .................................................................................................................................. 52

′:

Calcolo di .................................................................................................................................. 53

/: ...................................................................................................................... 53

: .............................................................................................................. 54

Miglioramento del rendimento volumetrico................................................................................... 54

Processo di ricambio della carica ....................................................................................................... 55

Rendimento volumetrico .......................................................................................................... 55

Prima legge termodinamica- applicata al ricambio della carica ..................................................... 57

Differenza di lavoro carica pistone e ambiente sulla carica ....................................................... 57

Influence of fuel vaporization- vaporizzazione combustibile ............................................................ 58

Evaporazione combustibile ............................................................................................................ 59

Flusso attraverso le valvole ................................................................................................................ 60

5

Portata limite attraverso le valvole- portata teorica........................................................................ 60

Permeabilità valvola ....................................................................................................................... 61

Coefficiente di efflusso (discharge coefficent)- portata reale- area efficace .................................. 62

Mach Index (Gulp Factor)- blocco sonico, crollo ........................................................................ 64

Effetti dinamici: flusso turbolento e campo medio ............................................................................ 65

Effetti dinamici: turbolenza swirl, tumble and squish ....................................................................... 65

Modello di calcolo per Swirl Ratio ................................................................................................ 66

Modello completo SWIRL RATIO ................................................................................................ 67

Coefficienti medi Swirl and efflusso .............................................................................................. 67

Squish modeling ................................................................................................................................. 68

ℎ 1...................................................................................................

Altezza BOWL noto 68

Squish Ratio ................................................................................................................................... 68

Onde di pressione ............................................................................................................................... 69

Velocità onde pressione.................................................................................................................. 69

ONDA, INTENSITA’ ONDA E VELOCITA’

Notazione Blair-Befast- VELOCITA’

PROPAGAZIONE ......................................................................................................................... 69

Sovrapposizione onde ................................................................................................................. 70

1 2....................................................................

Onda di compressione , onda di espansione 71

Condotti finiti: estremità aperta e chiusa. Onda riflessa- OVERLAP ........................................ 72

> , ?

Estremità aperta+ onda di compressione ............................................................... 73

< , ?

Estremità aperta+ onda di espansione ................................................................... 74

Applicazione Onde di pressione: estremità aperta+ onda espansione ............................................... 76

ONDE DI PRESSIONE- RIASSUNTO FORMULE ........................................................................ 77

Progetto del sistema di aspirazione .................................................................................................... 80

Progetto intake - Formula di Pignone............................................................................................. 80

Tempi di espansione-compressione tratto costante e trombetta e formazione picco .................. 82

–

Progetto exhaust formula empirica ................................................................................................. 83

→

Tempo impiegante valvola scarico per passare da .............................................. 83

De-attivazione cilindri in SI engines .................................................................................................. 84

Sovralimentazione .............................................................................................................................. 85

Grado di sovralimentazione ............................................................................................................ 85

La massa del compressore: ......................................................................................................... 86

Gruppo turbo-compressore ............................................................................................................. 86

Relazione fra i lavori compressore e turbina: ...................................................... 87

CONDIZIONE DI LAVORO: AUTOSUFFICIENZA .............................................................. 88

POTENZA RACCOLTA TURBINA: ........................................................................................ 88

6

RENDIMENTO COMPRESSORE E TURBINA ...................................................................... 88

5 ( )

Pressione sovralimentazione .................................................................. 88

Pressure Ratio PR ........................................................................................................................... 89

TWO-STAGE SYSTEMS .......................................................................................................... 90

Compressore volumetrico meccanico ............................................................................................ 91

Compressore elettrico: progetto da aspirato a sovralimentato ....................................................... 93

................................................................... 94

:

Pressure Ratio funzione di temperatura e densità .............................................................. 94

Potenza compressore: ................................................................................................................. 95

Rapporto trasmissione ............................................................................................................. 95

Temperatura uscita intercooler: .................................................................................................. 95

Rendimento intercooler: ............................................................................................................. 95

Peso rendimento meccanico ....................................................................................................... 95

Osservazioni sovralimentazione (intercooler, blow-off, waste-gate -teoria) ................................. 96

Total to Static .............................................................................................................................. 96

Quantità ridotte e corrette ............................................................................................................... 97

Waste-gate meccanica .................................................................................................................... 99

TIME TO BOOST ........................................................................................................................ 100

Turbina geometria variabile ......................................................................................................... 100

7

8

Conversioni − −

= ; = → =

= . : = 287

1

5

1 = 10 ↔ 1 =

5

10

1

1 = 3.6 ↔ 1 =

3.6

1 = 735.499

[ ]=[

]

=

1HP = 745W

1

Es: 3

= 618.35 → = ∗ 618.35 ∗ 10 = 830

745 9

Generico

Formule termodinamica

− = ; =

Isentropiche:

1) Trasformazioni termodinamiche: 1− 1−

−

= → = ;

1 2

1 2

1 2

= → =

1 2

1−1 2−1

−

= → =

2

Δ = −

= →

: =

= →

Isocora:

= → =

10

Osservazioni- cose da ricordare

NB:

1) quando sembra che manchi un dato, ricordati di provare ad ottenere tale dato che ti serve

′

= )

svolgendo dei rapporti (es:

&