Aplicatii practice

Motoare termice cu ardere internă

Acestea sunt maşini termice în interiorul cărora arderea unui gaz combustibil conduce la obţinerea unei cantităţi de căldură cu realizarea unui lucru mecanic util la arborele maşinii. Pentru studiul unei astfel de maşini se utilizează ipotezele

1. agentul de lucru din motor este un amestec de gaze arse care se consideră ca un gaz perfect;

2. pe durata efectuării unui ciclu se consideră căldura specifică a fi constantă cu temperatura;

3. agentul de lucru nu schimbă faza în timpul unui ciclu;

4. se consideră că pe parcursul unui ciclu cantitatea de agent termic rămâne constantă – dacă nu se consideră fazele de aspiraţie, refulare;

5. procesele din motorul termic sunt reversibile (comprimare şi destindere);

6. procesul complex al arderii combustibilului se înlocuieşte printr-o comunicare termodinamică de căldură.

După modul în care se realizează procesul de ardere a combustibilului motoarele cu ardere internă se clasifică în:

- cu ardere la volum constant – se aspiră un amestec format din aer şi vapori de combustibili care după comprimare se aprinde prin declanşarea unei scântei electrice MAS – motoare cu aprindere prin scânteie;

- cu ardere la presiune constantă – se aspiră aer care se comprimă şi la sfârşitul comprimării se injectează combustibil care se autoaprinde datorită faptului că aerul comprimat are o temperatură înaltă peste cea de aprindere a combustibilului – MAC – motor cu aprindere prin comprimare.



Motor cu ardere in 4 timpi                                                                               Motor cu ardere in 2 timpi

Motorul Diesel

- este un motor cu ardere interna, in patru timpi cu aprindere prin compresie;

- foloseste drept combustibil motorina;

- pompa de injectie produce presiunea combustibilului, iar injectorul il pulverizeaza in interiorul cilindrului

- randamentul motorului Diesel este superior motorului cu aprindere prin scanteie .

Cei 4 timpi de functionare ai motorului Diesel sunt:

1.Admisia

2.Compresia

3.Arderea si detenta

4.Evacuarea gazelor

Admisia

- supapa de admisie este deschisa, pistonul se deplaseaza in jos si in cilindru se aspira aer la presiune atmosferica;

- supapa de evacuare este inchisa;

- procesul are loc la presiune constanta

Compresia

- ambele supape sunt inchise;

- pistonul se deplaseaza in sus si aerul este puternic comprimat aproximativ 35-50 atm si temperatura este 700-800 ºC;

- procesul se desfasoara rapid, fara schimb de caldura.

Arderea si detenta

- pompa de injectie pulverizeaza picaturi foarte fine de motorina in cilindru;

- deoarece temperatura in cilindru este mai mare decat temperatura de aprindere a combustibilului, acesta se aprinde si arde la presiune constanta;

- gazele rezultate din ardere de destind adiabatic .

Evacuarea gazelor

- pompa de injectie pulverizeaza picaturi foarte fine de motorina in cilindru;

- deoarece temperatura in cilindru este mai mare decat temperatura de aprindere a combustibilului, acesta se aprinde si arde la presiune constanta;

- gazele rezultate din ardere de destind adiabatic .

Ciclul termodinamic al motorului Diesel

Funcţionarea unui motor modern, cu patru supape pentru fiecare cilindru şi injecţie de benzină.

Motorul Otto este astfel denumit dupa numele inventatorului sau Nikolaus August Otto

¨ Este un motor standard in patru timpi in care pistonul face 4 curse si foloseste drept combustibil un amestec de aer cu vapori de benzina.

¨ Amestecul este aspirat intr-un cilindru cu piston prin supapa de admisie

¨ Cu ajutorul unei bujii se produce o scantee, combustibilul arde, producand gaze care imping pistonul si efectueaza lucrul mecanic

¨ Pistonul este legat de un sistem biela-manivela care are rolul de a transforma miscarea rectilinie de dus-intors in miscare circulara continua

¨ Cei 4 timpi de functionare ai motorului Otto sunt:

1.Admisia

2.Compresia adiabatica

3.Arderea si destinderea adiabatica

4.Evacuarea

Admisia

¨ Pistonul porneste de la capatul superior al cilindrului si in cilindru este aspirat amestecul de aer si benzina supapa de admisie fiind deschisa ; la sfarsitul acestui timp pistonul ajunge la capatul inferior si supapa de admisie se inchide.

Compresia adiabatica

¨ Cand pistonul ajunge la capatul inferior, supapa de admisie se inchide si pistonul incepe sa urce in cilindru realizand o comprimare adiabatica a amestecului comburant

Arderea si destinderea adiabatica

¨ O descarcare electrica a bujiei aprinde amestecul comburant a carui ardere are loc rapid, ca o explozie. De aici provine si denumirea alternativa de motor cu explozie. Presiunea si temperatura in cilindru cresc brusc si pistonul este impins. Timpul 3 este timpul motor, in care se efectueaza lucru mecanic asupra pistonului. La sfarsitul acestui timp se deschide supapa de evacuare

Evacuarea

¨ Evacuarea gazelor arse, in atmosfera, incepe printr-un proces de racire izocora, pana cand gazele ajung la presiunea atmosferica. Pistonul se ridica si gazele sunt evacuate, supapa de evacuare fiind deschisa. La capatul ciclului supapa de evacuare se inchide iar supapa de admisie se deschide si incepe un nou ciclu.

¨ Prin supapa de evacuare se elimina gazele de ardere.

Primul motor Otto, din anul 1876

Motorul Otto in zilele noastre