Motori a Combustione Interna - Appunti completi

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Appunti completi scritti nel corso di laurea specialistica in Ingegneria del Veicolo per l'esame di Motori a combustione interna del professor Mattarelli.Argomenti trattati:- Manovellismo di …

Esame Motori a combustione interna

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. Mattarelli Enrico

Università Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia

A.A. 2013-2014

107 pagine

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Manovellismo di spinta

La corsa è pari a 2 volte il raggio di manovella

Punto morto superiore: TDC (top dead center)

Punto morto inferiore: BDC (bottom dead center)

Alesaggio: B (bore)

Corsa: S (stroke)

L_cr biella, lunghezza manovella (connecting rod)

Cilindrata: V_d (cubic displacement)

V_d = π/4 B² S ∙ i M^o cilindri

Re: rapporto di compressione

V_max = V_d + V_cc

V_min V_{cc = V camera di combustione}

Legge di spostamento del pistone:

X(θ) = S/2 [1 + 1/Λ cosθ - 1/Λ √ 1 + Λ² sin²θ ]

con Λ= S/2 L_cr ; θ: angolo tra l’asse del pistone e la manovella

Per calcolare la velocità del pistone in durata, X(θ) e n° completo si ottiene

V_p(θ) = 2 π n S

Vel. media pistone

La velocità instantanea sarà

V_p(θ) = π/2 V_p [sinθ + Λ/2 sin 2θ ]

E l’accelerazione

a_p(θ) = π²/2 V_f/S [cosθ + Λ cos 2θ]

Facciamo alcune considerazioni

spostamento
velocità pistone
a_p

Manovellismo di spinta

La corsa è pari a 2 volte il raggio di manovellaPunto morto superiore: TDC (top death center)Punto morto inferiore: BDC (bottom dead center)Alesaggio: B (bore)Corsa: S (stroke)L_m: lunghezza manovella (Connecting rod)

Cilindrata: V_d (coro d displacement)

V_d = π/4 * B² * S * ii = m° cilindri

Re: rapporto di compressioneN_max = V_c + V_ccN_min V_cc = V camera di combustione

Legge di spostamento del pistone:

X(Θ) = 5/2 * [1 + 1/Λ * cosΘ - 1/Λ * sqrt(1 + Λ² * sin²Θ)]Con Λ = S/2 L_CR ; Θ: angolo tra l’asse del pistone e la manovella

Per calcolare la velocità del pistone in durata, X(Θ) e n’ semplicata si otticaV_P(Θ) = 2/N 5La velocità istantanea sarò

V_P(Θ) = π/2 V_P [sinΘ + Δ/2 sin 2Θ]

E l’accelerazione

a_P(Θ) = π²/5 V_P² [cosΘ + Λ cos 2Θ]

Facciamo alcune considerazioni

Spostamento
Velocità pistone
a_P

Le bielle tendono a rimanere più lunghe al TDC e BDC, per questo molti motori diesel o da combustione esterna e volume costante. L'accelerazione determina le forze d'inerzia ospiri, nei manovellismi quindi assumiamo una pressione d'inerzia

P_i = F_i,max = mal_xA_max ∝ V_p²

con max: massa ottenuta (pistone + bielle del manovellismo) Quindi pi o V_p². Per evitare che il manovellismo si rompa a causa delle inerzia occorre avere il parametro di riferimento V_p. Non bisogna guardare solo le vel. di rotazione ma la velocità media del pistone e quadrato.

Parametri prestazionali

Potenza disponibile all'albero motore

Si può esprimere in funzione della coppia. Viene indicata anche come brakepower, cioè la potenza del freno che si accoppia coll'albero motore nei banchi prova:

P = T . 2Πn = W_mm_e²/2

b_mep: brake mean effective pressure b_mep = W_mV_d

e una pressione media che si agisce per tutto il ciclo generando il lavoro W. La b_mep è importante perchè è indipendente dalla coppia e permette di confrontare motori diversi in termini di efficienza termodinamica a differenza dalla potenza.

Coppia: T = b_mep V_d/π

la coppia dipende dalla cilindrata V_d a differenza della b_mep.

Rendimento_globale:

η_g = P/m_fH_K

Potere calorifico

inferiore

Consumo specifico: b_sofc (brake specific fuel consumption)

b_sofc =

[g/kW, h]

Questo parametro più del η_g definisce l'efficienza del motore.

Potenza utile effettiva:

P_u = 1 b_ce

Efficienza be:

ηg =

Lavoro indicato: lavoro che i gas compiono sul pistone durante l'intero ciclo.

È un lavoro positivo

W_i = ∮ pdV (integrale sul ciclo)

p: pressione agente sul cilindro

dV: volume istantaneo

P_a

Pensione media indicato (im_ep): indicated m.e.p.

im_ep = W_i / V_i

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