TRASAREA DIAGRAMEI INDICATE A CICLULUI DE FUNCTIONARE. CALCULUL LUCRULUI MECANIC IN DICAT SI A PRESIUNII MEDII INDICATE

PARAMETRII CARACTERISTICI AI M.A.I.

Parametrii prin care se apreciaza performantele tehnice si economice ale unui motor cu ardere interna sunt denumiti parametrii caracteristici de functionare. In functie de pierderile de energie care sunt considerate aceste marimi se impart in:

a)      parametrii indicati;

b)      parametrii efectivi.

Prin parametrii indicati (sau interiori) sunt luate in consideratie numai pierderile termice, iar parametrii efectivi (sau exteriori) sunt considerate atat pierderile termice, cat si cele mecanice. Valorile lor pot fi determinate prin calcul sau pot fi determinate prin probarea motorului pe standul de incercari.

2.TRASAREA DIAGRAMEI INDICATE A CICLULUI DE FUNCTIONARE

Ciclul de functionare al m.a.i. este definit de marimile de stare ale fluidului motor in punctele caracteristice (a, c, y, z si b). Transformarile izocore a-b si c-y pot fi trasate prin trasarea unor drepte intre punctele de coordonate (p_a, V_a) si (p_b, V_b), respectiv (p_c, V_c) si (p_y, V_y). Similar, izobara y-z se obtine prin trasarea unei drepte intre punctele de coordonate (p_y, V_y) si (p_z, V_z) (fig.4.37).

Pentru trasarea curbelor de reprezentare a transformarilor politropice a-c si z-b se vor considera diferite valori ale volumului V_j ocupat de fluidul motor pe parcursul celor doua transformari si se vor calcula presiunile corespunzatoare cu ajutorul relatiilor:    Fig.4.37.

pentru comprimare:

[Pa] (4.155)

pentru destindere:

[Pa] (4.156)

In cazul comprimarii volumul V_j ia valori cuprinse intre V_c si V_a, iar in cazul destinderii intre V_z si V_b = V_a. Intervalul de variatie DV trebuie astfel ales incat sa se asigure numarul de puncte necesare trasarii corecte a celor doua curbe de variatie.

LUCRUL MECANIC INDICAT

Considerand ciclul teoretic de functionare cu 1 kilogram de combustibil reprezentat in figura 4.38, se obtine prin insumarea algebrica a lucrurilor mecanice ale transformarilor elementare:

[J] (4.157)

Exprimand aceste lucruri mecanice in functie de parametrii punctelor caracteristice ale ciclului, rezulta:

[kJ] (4.158)

Intre ciclul teoretic de functionare cu un kilogram de combustibil si ciclul teoretic in care este arsa cantitatea reala de combustibil exista o similitudine constand in identitatea presiunilor si temperaturilor fluidului motor si in proportionalitatea volumelor pe care acesta le ocupa in punctele caracteristice. Fig.4.38

Avand in vedere expresia lucrului mecanic indicat necesar a fi realizat de catre motor in fiecare ciclu pentru dezvoltarea puterii efective P_e [kW]

[J] (4.159)

poate fi stabilita aceasta similitudine. In relatia (4.154) t reprezinta numarul de timpi ai ciclului de functionare, h_m - randamentul mecanic a carei semnificatie va fi prezentata in cadrul temei P.4.11, n - turatia, in rot/min si i - numarul de cilindri.

Pentru stabilirea similitudinii dintre cele doua cicluri mai trebuie avut in vedere si faptul ca lucrul mecanic real indicat este mai mic decat lucrul mecanic teoretic datorita diferentelor existente in zona arderii si in zona distributiei gazelor (fig.4.39).

Fig.4.39

Rotunjirile in aceste zone se realizeaza astfel incat curba procesului real trebuie sa fie tangenta la dreptele corespunzatoare proceselor izocore si, respectiv, izobar. Raportul dintre aria ciclului real si aria ciclului teoretic se numeste coeficient de rotunjire a diagramei indicate:

=0,96.0,99 (4.160)

reprezentand lucrul mecanic indicat al ciclului teoretic in care este arsa cantitatea reala de combustibil.

Prin urmare, coeficientul de similitudine dintre ciclul real de functionare si ciclul teoretic de functionare cu un kilogram de combustibil va fi:

pentru motoarele in 4 timpi:

(4.161)

pentru motoarele in doi timpi:

(4.161')

Rezulta asadar ca volumele reale ocupate de fluidul motor in punctele caracteristice ale diagramei vor fi:

[m³] (4.162)

Cu ajutorul acestor valori utilizand aceiasi metodologie cu cea prezentata anterior, poate fi trasata diagrama indicata a ciclului real de functionare. De asemenea, lucrul mecanic al ciclului real "rotunjit" va fi:

[J] (4.163)

Aceasta valoare poate fi, de asemenea, determinata prin planimetrarea diagramei indicate cu ajutorul unui dispozitiv special (planimetru) prin metoda trapezelor sau prin insumarea ariilor suprafetelor elementare ale diagramei.

PRESIUNEA MEDIE INDICATA

Presiunea conventionala constanta p_i, care actionand asupra pistonului, in decursul cursei de destindere (de la pmi la pme), produce un lucru mecanic egal cu lucrul mecanic indicat al ciclului     real se numeste presiune medie indicata (fog.4.40).

Prin urmare, pentru ciclul teoretic ilustrat in figura 4.40, se poate scrie:

(4.164)

rezultand in cazul ciclurilor reale urmatoarele relatii de determinare a presiunii pedii indicate:

pentru motoarele in 4 timpi:

[Pa]; (4.165) Fig.4.40

pentru motoarele in 2 timpi:

[Pa] (4.165')

Valorile uzuale ale acestui parametru sunt urmatoarele:

pentru motoarele in 4 timpi, cu admisie naturala: p_i = 6,5.10bar;

pentru motoarele in 4 timpi, supralimentate: p_i = 10.50bar;

pentru motoarele in 2 timpi, cu admisie naturala: p_i = 5,8.8ar;

pentru motoarele in 2 timpi, supraalimentate: p_i = 9.25bar;