Motori a Combustione Interna - Appunti parte 1

Manovellismo di spinta

La corsa S pari a 2 volte il raggio di manovella

Punto morto superiore: TDC (top death center)

Punto morto inferiore: BDC (bottom dead center)

Alesaggio: B (bore)

Corsa: S (stroke)

LCR: lunghezza manovella (Connecting rod)

Cilindrata: V_D (carn displacement)

V_D = Π / 4 · B² · S · z

z n° cilindri

R_e: rapporto di compressione

N_max = V_B + V_cc

V_min V_cc = V camera di combustione

Leggi di spostamento del pistone:

X(Θ) = S / 2 [1 + 1 / Λ - cosΘ - √(1 - Λ²sin²Θ)

Con Λ = S / 2 L_CR; Θ: angolo tra l'asse del pistone e la manovella

Per calcolare la velocità del pistone si derivata X(Θ) e si semplifra si ottiene:

v_p(Θ) = S / 2 n s_Vp

Vel media pistone

La velocità istantanea sarà:

v_p(Θ) ≅ Π / 2 V_p [sinΘ + Λ / 2 sin2Θ]

E l'accelerazione:

a_p(Θ) ≅ Π / 2 V_p / S [cosΘ + Λ cos2Θ]

Facciamo alcune considerazioni

Spostamento

Velocita pistone

a_p

Parametri prestazionali

Potenza

disponibile all’albero motore

Si può esprimere in funzione della coppia. Viene indicata anche come brake power, cioè la potenza del freno che si accoppia all’albero motore nel banco prova.

P=T· 2πn = W coppia t bmep : brake mean effective pressure ¹; bmep = W e una pressione media ₂ V che se agisce per tutto il ciclo generando il lavoro W. Lo bmep è importante perché è indipendente dalla coppia è parametro di confronto motori distinti in termini di efficienza termodinamica a differenza della pot. V d Coppia: T = bmep Vd la coppia dipende dalla cilindrata Vd a differenza della bmep. \pi 4 Rendimento globale \eta g = P { //def} {Potenza all’albero} {} {} {Potenza combustibile} Consumo specifico /gec (brake specific fuel consumption) b f c \m{} {} \Mdot fp ---------------- {} {} P [\frac {kW \cdot h L}{}] \end{equati} Note: Questo parametro più alto η _g definisce l’efficienza del motore

Nel ciclo ideale avremo

η_th = W_th / Q_tot

Dovremmo introdurre un M_ci oltre indicale quando il η reale sia distante da quello ideale:

M_ci = W₊ / W_el

Introduciamo W_i perciò in un ciclo termodinamico (tram dopo considereremo te fan, in cui il massimo aperto quindi per fare un confronto con il ciclo reale devo esprimere W_i:

In definitiva avremo:

m_f = M_ci W_i / (m_f k_i) = M_ci (W_i W_el) / (m_f k_i) = M_ci W_el η_th Q_tot / (m_f k_i) =

M_ci (η_c η_m η_cd η_w) Q_c / (m_f k_i) =

m_f k_i

Possiamo quindi separare l'espressione della potenza:

P_ef = η_c η_m η_cd η_w K_i Φ ² F_w V_d m / r²

Che insieme a b_fg = 1 / η_g k_i costituiscono le espressioni fondamentali:

Ai fini della potenza contano peso k_i, f_i ϕ se tutti i combustibili, hanno lo steso k_i; se aumenta troppo ϕ diminuisce m_f perche la combustione sarà incompleta (fumo nero nei diesel).

Per aumentare la potenza devo aumentare la velocità di rotazione del motore, mantenendo alto η_g = f_p (sovralimentazione).

Notiamo anche che se aumentiamo qualiano si di conseguenza diminuiscono b_fc quindi l'efficienza termodinamica.

L'anello debole di tutti i η_c η_m η_cd η_w per esempio nel ciclo Otto:

η_th = 1 - 1 / (r ^{γ - 1}) che puo arrivare al max al 50%

Comunque η ϕ sono importanti ai fini del consumo.

Analisi se il videotape sembra il migliore per caricare il getto d'energia nello spazio quindi vengono erogate potenze minori.

Valutiamo questa possibilità tra benzina e metano

λ_m(CH₄) = λ_B(C₈H₁₈) = 2.473

λ_B(C₈H₁₈)

λ_B(CH₄)

Con n il numero di molecole di aria contenute nella miscela di metano o benzina

Per calcolare, risolviamo il bilancio della reazione del metano:

CH₄ + 2O₂ + 3.773N₂ → CO₂ + 2H₂O + …N₂

m_{(CH4) = 2.4733}

C₈H₁₈ + (8+κ_B)/2 2O₂ + 3.773N₂ → 8CO₂ + 9H₂O + …N₂

m_{(C8H18)=12.5/4.3;4733}

λ_m(CH₄)=(β4)/n₄

λ_m(CH₄)=(2.;2.4733)

λ_m(C_{¹H[k991477)0}

Quindi usando il metano avrò una penalizzazione di circa 50% rispetto all'alimentazione a benzina (per le machine a trip laimentazione). Il metano però ha dististi vantaggi a livelo economico e nelle emissioni di CO₂ in quanto viene prodotto più H₂O che CO₂ rispetto alla benzina. Però si apparse del metano non fosse combustione al effetto serra

CICLI TERMODINAMICI

Ciclo Otto

Nel ciclo Diesel

fimano. Dunque il ciclo Otto è il migliore.

Di quanto?:

da: il più alto non si paga avendo nelle finestre se la combustione è troppo stiole detomazione) aumenta le mece è calore scambiato nelle cavatta di combustione che aumenta esponenzialmente a soluzioni

La:

La pressione è fine espansione i sens quella dal gas di scarico. Appena fluido è si e Net

:

= e

:

Calcoliamo:

• infine ti
• scarico di rescico aperto est
• i
• pressione di ricci aperto
• :

:

Considerando e 1^o principio della termodinamica atto 9

: = o 2 o:

(specifico) :

=

R : = C_P

(R-=

(non tra C R:

residuale:

::

:

:

fi no