5. UNITATEA DE NVARE NR.5

PROCESELE TERMODINAMICE DIN CILINDRUL MOTOARELOR CU ARDERE INTERN

5.1. Ciclurile reale de funcionare ale m.a.i. Admisia ncrcturii proaspete: desfurarea procesului, parametri, factori de influen.

5.2. Comprimarea ncrcturii proaspete: desfurarea procesului, parametri, factori de influen.

5.3. Arderea combustibilului. Bazele fizico-chimice ale formrii amestecului carburant i ale arderii. Proprietile combustibilului determinante pentru procesele de amestecare, autoaprindere i ardere. Desfurarea procesului de ardere: parametri caracteristici, factori de influen.

5.4. Destinderea fluidului motor: desfurarea procesului, parametri, factori de influen. Evacuarea produselor arderii: desfurarea procesului, parametri, factori de influen.

5.5. Diagrama indicat a ciclului de funcionare; Parametri indicai i efectivi. 5.6. Necesitatea i eficiena supraalimentrii. Procedee i agregate de supraalimentare,

parametri caracteristici. Scheme de baleiaj ale motoarelor n 2 timpi. Parametri i diagrame caracteristice, seciunea-timp disponibil.

5.7. Regimurile de funcionare ale motoarelor diesel navale. Definirea i clasificarea caracteristicilor m.a.i. Caracteristicile de vitez, de sarcin, de reglaj i universale (complexe): determinare i interpretare.

5.8. Bilanul termic al m.a.i.: ecuaii caracteristice, diagrame, modaliti de recuperare a energiei termice pierdute. Obiectivele unitii de nvare:

- definirea i analiza proceselor termodinamice ale ciclurilor reale de funcionare; - explicarea desfurrii proceselor termice i analiza bazelor fizicochimice ale acestora; - determinarea corect a parametrilor specifici i interpretarea rezultatelor; - analiza indicatorilor de performan i de economicitate ai m.a.i.

Bibliografia utilizat pentru realizarea unitii de nvare nr.5: Maini i instalaii navale de propulsie - Costic Alexandru, Editura tehnica Bucureti-1991 (pag. 80-88), pag.(63-78), (pag. 108-114), pag.(115-143),( pag. 168-187). Calcul termic - Alexandru Dragalina, Editura Academiei Navale, Constana 2002 (pag.47-61), pag. (67-88), pag. (193-203)

5.1. Ciclurile reale de funcionare ale m.a.i. Admisia ncrcturii proaspete:

desfurarea procesului, parametri, factori de influen. 5.1.1.

Ciclul de funcionare al motoarelor n 4. Procesul de schimb de gaze

Parametrii procesului Schimbul de gaze, prin care se nlocuiesc gazele arse din cilindrul motorului cu

ncrctura proaspt, se realizeaz printr-o serie de procese strns legate ntre ele. Parametrii acestor procese, care au influen asupra umplerii cilindrului sunt denumii parametrii umplerii. Aceti parametrii sunt:

1) presiunea i temperatura ncrcturii proaspete la sfritul umplerii, (,); 2) presiunea i temperatura gazelor reziduale ( ,); 3) coeficientul gazelor reziduale, ; 4)

coeficientul de umplere al cilindrului, . Presiunea i temperatura ncrcturii proaspete la sfritul umplerii, (,)

Presiunea ncrcturii proaspete la sfritul umplerii se consider ca fiind egal cu presiunea de la sfritul cursei de umplere, deci se neglijeaz completarea umplerii. n acest fel presiunea din cilindru la sfritul umplerii va depinde de condiiile de curgere a ncrcturii prin sistemul de umplere. Presiunea R poate fi exprimat n funcie de presiunea iniial a aerului, 0 R

sau ,dup cum motorul este cu umplere normal, sau cu umplere forat a cilindrului , presiunea la sfritul umplerii va fi =0 ,sau = .g

Fig. 5.1.

Pentru a determina pierderea de presiune (sau 13T19T) se aplic ecuaia lui Bernoulli, considernd procesul de trecere a ncrcturii proaspete din condiiile iniiale n cele din cilindru ca fiind un proces staionar i izoterm. Gazele proaspete ptrund n colectorul 2 (Fig. 5.1.) prin filtrul de aer 1 , ajung n orificiul supapei de admisie care le ofer o seciune minim de trecere (seciunea sa) , dup care trec n cilindrul 3, urmrind pistonul 4 . Pentru seciunea de intrare n filtru se va folosi indicele O, iar pentru seciunea minim a supapei de admisie se va folosi indicele sa.

Ecuaia de curgere a gazelor va fi:

00

+ 022

=

+ 022

+ 22, (1.1)

Termenul 2 2 reprezint fraciunea din energia cinetic a coloanei de ncrctur proaspt care se consum pentru nvingerea rezistenelor gazo-dinamice din sistemul de umplere a cilindrului. Prin coeficientul se ine seama de pierderile locale produse de schimbarea direciei la trecerea gazelor prin coturi i de variaiile seciunilor transversale. Pentru simplificare se consider urmtoarele ipoteze:

1) 0 = 0, ntruct seciunea iniial este mare; 2) 0 = , deoarece variaiile de presiune sunt mici; 3) = , 19T

adic presiunea n dreptul seciunii de trecere a supapei de umplere este egal cu presiunea de la sfritul cursei de umplere, n aceste condiii ecuaia (1.1) devin

= 02 (1 + )2 . (1.2.)

Considernd viteza medie a pistonului [ ],[2] aria seciunii transversale a ci-lindrului i [2] aria seciunii medii create prin deschiderea supapei de umplere, n baza legii debitului se poate scrie:

= ; = 30 . deci:

= 30 = (1.3) unde = 30 este o mrime constant; S,[m] - cursa pistonului; n

[rot/min] - turaia arborelui cotit. nlocuind viteza de curgere din (1.3.) n relaia (1.2) se obine:

= 0 02 (1 + )1( )2 (1.4) = 02 (1 + )1( )2 (1.5)

La motoarele n doi timpi presiunea depinde de: presiunea aerului de baleiaj de rezistenele gazodinamice ale sistemului de baleiaj-evacuare, precum i de ali factori funcionali i de exploatare. Pentru motoarele n doi timpi cu sistem de baleiaj-evacuare n bucl se recomand relaia: = ( + ) 2 (0,02 0,05), iar pentru motoarele cu baleiaj-evacuarea n echicurent, = (0,85 1,05), unde: este presiunea gazelor reziduale aproximativ egal cu presiunea gazelor din colectorul de evacuare.

unde 1 = 2.

Temperatura ncrcturii proaspete

La analiza cauzelor care provoac reducerea presiunii R s-a considerat curgerea izoterm. n realitate, la sfritul cursei de umplere, temperatura ncrcturii proaspete este mai mare dect temperatura mediului nconjurtor, datorit urmtoarelor cauze:

1) transferul de cldur de la pereii canalului de umplere la ncrctura proaspt; 2) nclzirea ncrcturii proaspete datorit contactului cu suprafeele fierbini din

interiorul cilindrului: supap, piston, pereii cilindrului i chiulas; 3) nclzirea ncrcturii proaspete prin amestecare cu gazele reziduale rmase n

cilindru; 4) transformarea energiei cinetice a gazelor proaspete n cldur, prin reducerea vitezei

lor la ptrunderea n cilindrul motorului. Aceste nclziri conduc la creterea temperaturii ncrcturii proaspete, i prin aceasta la reducerea densitii ei ( < 0), 19T20T

ceea ce are ca efect final reducerea cantitii de ncrctur proaspt rmas n cilindru 1 < 0. Presiunea i temperatura gazelor arse reziduale

( ,). Presiunea gazelor reziduale, , depinde de rezistenele gazodinamice ale sistemului de evacuare al motorului. Cu creterea pierderilor de presiune , 19T crete i presiunea . Dup date experimentale, presiunea gazelor reziduale se afl ntre limitele: =1,02 1,06[] la motoarele lente i = 1,05 1,15[] la cele rapide. Temperatura gazelor reziduale R depinde de urmtorii factori:

1) raportul volumetric de comprimare; 2) sarcina motorului; 3) turaia arborelui cotit.

Cu ct este mai mare cu att i gradul de destindere a gazelor va fi mai mare, ceea ce conduce la reducerea temperaturii . 19T Creterea sarcinii i a turaiei arborelui motor provoac creterea temperaturii medii a pereilor cilindrului, ceea ce conduce la mrirea temperaturii . 19T n calculele preliminare, pentru MN,

temperatura gazelor reziduale poate fi admis ntre limitele: = 600 900.

Coeficientul gazelor arse reziduale.

Pentru stabilirea expresiei coeficientului se admite, n prim aproximaie, c pentru un motor n patru timpi cu admisiune normal volumul gazelor reziduale , la parametrii ( ,), 19T este egal cu volumul spaiului mort (adic = 16T19T). O alt ipotez de simplificare admis const n neglijarea efectului produs datorit suprapunerii deschiderilor supapelor de admisie i evacuare, asupra schimbului de gaze de la sfritul procesului de evacuare i nceputul procesului de umplere, n aceste condiii, conform ecuaiei caracteristice a gazelor perfecte se poate scrie:

1 = = 010 = 00 . (1.4.) = = (1) ;

Coeficientul gazelor reziduale pentru un motor n patru timpi cu admisiune normal va fi:

= = 1(1) 0 0 (1.5.) La motorul n patru timpi cu supraalimentare parametrii ncrcturii proaspete sunt (,)19T

n loc de (0,0); n acest caz coeficientul gazelor reziduale devine:

1(1) (1.6.)

Din relaia (1.5.) rezult c scade cu creterea raportului de comprimare i cu creterea temperaturii . 19T

Dimpotriv, crete cu creterea presiunii i a temperaturii iniiale 0.

Coeficientul de umplere al cilindrului . Expresia coeficientului de umplere poate fi obinut presupunnd a fi respectate urmtoarele condiii:

1) umplerea se realizeaz numai n timpul deplasrii pistonului ntre p.m.i i p.m.e,deci lipsesc att avansul la umplere ct i completarea umplerii;

2) gazele arse rmase n cilindru din ciclul precedent, ocup volumul , avnd presiunea R i temperatura ;

3) nclzirea ncrcturii proaspete, n cursul procesului de umplere, este produs numai prin amestecul cu gaze reziduale, din ciclul precedent;

4) energia cinetic a ncrcturii din cilindru, la sfritul procesului de umplere este nul;

5) lucrul mecanic efectuat n cursa de umplere este egal cu zero. n condiiile impuse, la sfritul umplerii, amestecul , 19T va fi format din: A

= + = (1 + ).

[kmol] ncrctura proaspt i [] gaze reziduale. Ecuaia bilanului material va fi:

Influena gazelor arse reziduale

Prin creterea cantitii de gaze reziduale se reduce volumul pe care l poate ocupa n cilindru ncrctura proaspt i prin aceasta umplerea se nrutete (Fig. 5.2.).

Influena temperaturii gazelor reziduale asupra umplerii este nensemnat, ntruct dilatarea ncrc-turii proaspete, ce se produce ca urmare a nclzirii prin amestec cu gazele arse, este compensat prin micorarea volumului ocupat de aceste gaze care, prin amestec, se rcesc (Fig. 5.1.1.2.1.).

Fig. 5.2.

Fig. 5.3.

Influena turbulenei Experimental s-a constatat c curgerea gazelor n motoare are loc n regim turbulent. Se tie c la curgerea turbulent apare o puternic micare de amestecare a gazelor. Intensitatea turbulenei este dependent de mrimea turaiei arborelui motor. Cu creterea turaiei, intensitatea turbulenei crete. Pentru procesul de umplere turbulena este echivalent cu o pierdere de energie. Efectul acesta este considerat de importan secundar fa de influena favorabil pe care o are turbulena asupra procesului de formare a amestecului dintre aer i combustibil i desfurrii arderii, ndeosebi la

m.a.s.

Condiionarea reciproc a proceselor de evacuare i umplere la motoarele n patru timpi

Cele dou procese prin care se realizeaz schimbul de gaze din cilindru, evacuare i umplere, sunt funcional legate ntre ele i se condiioneaz reciproc. Condiionarea acestor procese se datoreaz att succesiunii n desfurarea lor, ct i a suprapunerii lor pariale. Interdependena dintre coeficientul de umplere i coeficientul gazelor reziduale R constituie una din laturile acestei condiionri.

Fig. 5.4.

Condiionarea reciproc a celor dou procese este determinat n mare msur de

suprapunerea lor parial. Astfel, ntre momentul deschiderii cu avans a supapelor de umplere i momentul nchiderii cu ntrziere a supapelor de evacuare, cilindrul motorului este pus n

comunicaie simultan att cu colectorul de evacuare ct i cu colectorul de umplere. La m.a.c ,

Un alt aspect al condiionrii reciproce a celor dou procese l constituie undele de presiune, generate n canalele sistemelor de curgere a gazelor, datorat deschiderii i nchiderii periodice a supapelor, n special n sistemul de evacuare. Influena undelor de presiune asupra schimbului de gaze n decursul suprapunerii supapelor de evacuare i admisie se manifest prin frecvena i amplitudinea acestor unde. Astfel, dac spre sfritul evacurii unda de presiune are amplitudine mic, atunci presiunea gazelor n cilindru va fi redus

n decursul suprapunerii, se poate realiza o splare a camerei de ardere folosind n acest scop o anumit cantitate de aer. n Fig. 5.4. se arat cum se realizeaz schimbul de gaze ntre cilindrul motorului i cele dou colectoare, de evacuare i umplere, n decursul suprapunerii deschiderii supapelor

,

Dac ns la sfritul evacurii amplitudinea undei de presiune a gazelor va fi mare, presiunea din cilindru, dup evacuare, rmne relativ mare

iar admisia va putea ncepe foarte curnd dup nceputul cursei de admisie.

,

deci se va mri cantitatea de gaze reziduale i, prin urmare, o cantitate mai mic de ncrctur proaspt va rmne n cilindru la sfritul procesului de admisie. Caracterul ondulatoriu al presiunii din cilindru este datorat i oscilaiilor presiunii gazelor din sistemul de admisie. Desfurarea pulsatorie a procesului de admisie genereaz propagarea unor unde de presiune, n coloana de ncrctur proaspt, care pot influena mult caracterul variaiei presiunii din cilindri i, prin aceasta, calitatea admisiei.

5.1.2. Ciclul de funcionare al motorului

n 28T. Procesul de schimb de gaze

La fel ca la motorul n patru timpi, n decursul procesului de evacuare al motorului n doi timpi se elimin gazele arse din cilindru, n scopul pregtirii acestuia n vederea umplerii cu ncrctur proaspt pentru realizarea unui nou ciclu.

La motorul n doi timpi, ciclul de funcionare realizndu-se n dou curse ale pistonului, au fost eliminate cursele de pompaj prin care se realizau procesele de evacuare i admisie de la motorul n patru timpi. Deoarece umplerea se desfoar n general, n acelai timp cu evacuarea, procesul de umplere, ndeplinind att rolul de umplere a cilindrului cu amestec proaspt ct i de splare a acestuia de gazele arse, a fost denumit proces de umplere-baleiaj. Particulariti ale schimbului de gaze la m.a.i. n 2

Pentru simplificarea constructiv, a modului de realizare a schimbului de gaze, distribuia prin supape, folosit la motorul n patru timpi, a fost nlocuit printr-o distribuie prin orificii sau ferestre, executate n peretele cilindrului, n apropierea p.m.e.; aceste ferestre sunt deschise i nchise chiar de ctre piston. Totui, la unele motoare n doi timpi, schimbul de gaze se realizeaz att prin ferestre ct i prin supape comandate. Pentru ptrunderea forat a ncrcturii proaspete n cilindru, motoarele n doi timpi trebuie s fie prevzute cu agregate suplimentare, pomp de baleiaj sau agregat de supraalimentare.

Schimbul de gaze se efectueaz la sfritul cursei de destindere i la nceputul cursei de comprimare. innd seama de utilitatea curselor de comprimare i destindere, extinderea evacurii i a umplerii trebuie astfel realizat nct, pentru fiecare proces (comprimare i destindere), s se rezerve o fraciune ct mai mare din durata ciclului, diminund durata total a schimbului de gaze prin suprapunerea parial sau total a evacurii i umplerii cilindrului. Comparativ cu durata total a schimbului de gaze a motoarelor n patru timpi (400 4600), la motoarele n doi timpi evacuarea i umplerea se realizeaz ntr-o durat de timp mult mai scurt (140 1700).

Pentru realizarea schimbului de gaze n cele mai bune condiii, momentele cnd se deschid i se nchid ferestrele de umplere i evacuare sunt hotrtoare. Pentru ca ncrctura proaspt s poat ptrunde n cilindru este necesara presiunea acesteia, , s fie mai mare dect presiunea gazelor din cilindru. Deoarece destinderea gazelor nu se face pn la presiunea , din cauza mrimii limitate a destinderii, reducerea presiunii din cilindru sub nivelul presiunii R

se face prin evacuarea anticipat, ceea ce impune ca ferestrele de evacuare s fie deschise naintea celor de umplere. La motoarele navale se ntlnesc trei variante principale privind momentele deschiderii i nchiderile ferestrelor de umplere i de evacuare, precum i a suprapunerii deschiderilor. Teoretic se admite c ncrctura proaspt acioneaz asupra gazelor arse ca un piston. n realitate amestecarea dintre ncrctura proaspt i gazele arse nu poate fi evitat din cauza difuziei moleculare i a turbulenei. Astfel o parte din ncrctura proaspt este folosit pentru splarea cilindrului de gazele arse, realizndu-se astfel procesul de baleiaj.

Clasificarea schemelor de baleiaj-evacuare

Eliminarea gazelor i umplerea cilindrului prin dirijarea optim a curenilor de ncrctur proaspt constituie una dintre cele mai dificile probleme ale procesului de baleiaj.

Dup traiectoria parcurs de curentul principal de ncrctur proaspt n cilindru, schemele de baleiaj se mpart n dou grupe:

1) baleiaj n bucl; 2) baleiaj n echicurent.

Baleiajul n bucl este aplicat la motoarele n doi timpi cu distribuie prin ferestre, dispuse la extremitatea p.m.e., a cilindrului. Denumirea de baleiaj n bucl vine de la forma traiectoriei parcurs de curentul principal de ncrctur proaspt. Baleiajul n bucl poate fi: cu bucl deschis, sau cu bucl nchis.

Fig. 5.5. Pentru realizarea baleiajului n bucl deschis, ferestrele de baleiaj se dispun de o parte a cilindrului, iar cele de evacuare de cealalt parte, astfel nct curentul de ncrctur proaspt traverseaz cilindrul ntr-o parte n alta, forma traiectoriei fiind o bucl deschis la partea inferioar. Evacuarea gazelor arse ncepe n avans fa de procesul umplerii, ntruct pistonul, n cursa de la p.m.i., descoper mai trziu ferestrele de evacuare.

La baleiajul n bucl nchis, ferestrele de baleiaj i cele de evacuare sunt amplasate pe aceeai parte a cilindrului. Ferestrele de baleiaj sunt amplasate cu marginea inferioar suprapus pe linia p.m.i . , iar ferestrele de evacuare sunt aezate deasupra lor. Pentru a mbunti baleiajul, capul pistonului se prelucreaz n form concav i astfel curentul de ncrctur proaspt formeaz o traiectorie nchis. Baleiajul n echicurent

Schemele de baleiaj n echicurent, folosite la motoarele navale, sunt de dou tipuri:

se realizeaz prin deplasarea gazelor i a ncrcturii proaspete numai ntr-o singur direcie, paralel cu axa cilindrului. n acest scop, organele de distribuie sunt dispuse la ambele extremiti ale cilindrului, astfel c la o extremitate se evacueaz gazele arse, iar prin cealalt ptrunde ncrctura proaspt.

1) baleiaj mixt, la care se folosesc ca organe de distribuie, att ferestre ct i supape comandate;

2) baleiaj prin ferestre, cu pistoane opuse, n cazul baleiajului mixt, la extremitatea p.m.e,

se dispun ferestrele de baleiaj, plasate pe toat periferia cilindrului, iar la extremitatea p.m.i, se prevede distribuia prin supape pentru evacuarea gazelor arse. Baleiajul n echicurent cu orificii de baleiaj i supape de evacuare, este aplicat la motoarele BURMEISTER&WAIN, GOTAWERKEN, STORK, iar din anul 1980 i la noile motoare SULZER.

.

Echicurent 105 barBucla125bar

.

Echicurent 125bar

5,1 0,2 5,2 0,3

92

94

96

98

100

[%]eC

a b Fig.5.6.

5.1.3. Desfurarea proceselor de evacuare i baleiaj.

Dup variaia presiunii gazelor n cilindrul motorului schimbul de gaze poate fi mprit n trei faze:

Prima faz ncepe din momentul cnd ncep s fie deschise ferestrele (sau supapele) de evacuare pn n momentul cnd n cilindrul motorului presiunea devine minim, punctul e.

Prima parte a fazei de evacuare liber, I', corespunde regimului de curgere supracritic, iar a doua parte, I", corespunde regimului de curgere subcritic. Limita dintre cele dou regimuri de curgere, regimul critic (punctul

n decursul fazei I presiunea n cilindru scade continuu i coboar uneori sub presiunea atmosferic (0,7...0,8 bar). Gazele arse prsesc cilindrul datorit diferenei dintre presiunea din cilindru i presiunea din colectorului de evacuare. Datorit acestui fapt faza I este denumit evacuare liber". Dup natura curgerii gazelor, aceast faz poate fi divizat n dou pri:

k), intervine la presiuni de ordinul a doi bari. n general regimul critic se atinge nainte de a se deschide ferestrele de baleiaj, punctul b. n prima parte a evacurii libere 1', curgerea gazelor prin orificii se efectueaz cu viteze ridicate

ceea ce determin o accelerare important a masei de gaze. n a doua parte a evacurii libere, I", viteza de curgere se micoreaz, iar presiunea din cilindru continu s scad cu toate c ferestrele de baleiaj ncep s fie descoperite de piston (punctul b).

Faza a doua, a schimbului de gaze ncepe din momentul n care presiunea din cilindru devine minim, punctul e" al diagramei i dureaz pn n momentul nchiderii ferestrelor de baleiaj, punctul

ncrctura proaspt ptrunde n cilindru chiar din momentul deschiderii ferestrelor de baleiaj, dar cantitatea de ncrctur proaspt este insuficient pentru a provoca creterea presiunii din cilindru. La cele de mai sus se mai adaug i efectul de ejecie, datorat ineriei gazelor arse, care contribuie la accentuarea depresiunii din cilindru.

a'. n decursul acestei faze se realizeaz umplerea, simultan cu evacuarea, efectundu-se totodat i splarea cilindrului cu ajutorul ncrcturii proaspete. Eliminarea gazelor arse fiind determinat prin aciunea de mpingere a ncrcturii proaspete, evacuarea are un caracter forat. Faza a doua fiind deci faza evacurii forate i a baleiajului. Dup evoluia presiunii din cilindru, faza a doua poate fi divizat n dou pri. n prima parte, II', care se extinde din punctul e i pn n punctul f ,

Faza a treia, ncepe n momentul nchiderii ferestrelor de baleiaj, punctul

presiunea din cilindru crete, datorit ptrunderii de cantiti sporite de ncrctur proaspt. n partea a doua, II", presiunea din cilindru oscileaz n jurul presiunii medii, , denumit presiune de baleiaj.

a', i se termin n momentul nchiderii ferestrelor de evacuare,punctul a. i n aceast faz presiunea din cilindru oscileaz n jurul mrimii presiunii de baleiaj, pb. n cazul unei distribuii simetrice, are loc aa numita postevacuare, n decursul creia se pierde o parte din ncrctura proaspt, deoarece ferestrele de baleiaj sunt nchise naintea celor de evacuare. Pierderea de ncrctur n decursul fazei a treia limiteaz i presiunea ncrcturii proaspete, ps

Trebuie remarcat faptul c n decursul schimbului de gaze, datorit variaiei presiunii, n cilindru, n colector i n conducta de evacuare apar unde de presiune, care au o influen mare asupra modului de desfurare a proceselor de evacuare i umplere a cilindrului, precum i asupra folosirii energiei gazelor arse n turbina de gaze a grupului de supraalimentare. Asemenea unde, uneori cu amplitudini mari, ptrund prin cilindru i n colectorul de baleiaj.

, ntruct cu creterea presiunii din cilindru crete i cantitatea de ncrctur proaspt pierdut prin postevacuare. Acest dezavantaj se nltur folosind scheme de baleiaj cu distribuie asimetric, prin care postevacuarea poate fi nlocuit cu o postumplere.

Schimbul de gaze realizat de motorul n doi timpi poate fi apreciat, n mod indirect, prin parametrii ciclului de funcionare cum sunt ,, i prin coeficienii , ,, , . n mod direct perfeciunea procesului de baleiaj poate fi apreciat prin urmtoarele criterii:

a) gradul de curire a cilindrului de gazele arse, sau aa numitul randament calitativ al procesului de baleiaj, , care reprezint raportul dintre cantitatea de aer A

b) gradul de puritate a ncrcturii proaspete, , care reprezint raportul dintre cantitatea de gaze reziduale i cantitatea de aer plus gaze reziduale + .

rmas n cilindru dup baleiaj i cantitatea de aer i gaze reziduale + . 5.2. Procesul de comprimare 5.2.1. Importana i rolul procesului de comprimare

Prin comprimare se realizeaz creterea parametrilor amestecului proaspt,existent n cilindru la sfritul umplerii,de la aa tp , la cc tp , cu urmtoarele implicaii asupra funcionrii motorului : 1) la m.a.c se obine temperatura de autoaprindere a combustibilului ; 2) realizarea formrii condiiilor amestecului dintre aer i combustibil (m.a.c. i m.a.s. ) 3) creterea energiei obinute prin arderea combustibilului ,transformat n lucru mecanic

5.2.2 Durata procesului de comprimare

Procesul de comprimare se realizeaz prin deplasarea pistonului din p.m.e n p.m.i.

Comprimarea ncepe efectiv,din momentul n care comunicaia cilindrului cu colectorul de umplere, la m.a.i. n 4 , respectiv de baleiaj i evacuare la m.a.i. n 2, a fost ntrerupt. Deoarece pentru desfurarea procesului de ardere este necesar o anumit durat de timp se impune ca arderea sa nceap nainte de p.m.i. .Astfel dup tipul motorului momentul de nceput l injeciei sau l declanrii scnteii electrice se va produce n punctul i(s) cu un anumit avans.

Presiunea va evolua n continuare dup curba I(s)-b-c. Datorit deplasrii pistonului spre p.m.i,comprimarea continu i dup ce aceasta depete punctul i(s). Fenomenele specifice arderii fiind dominante n aceast parte se include procesului de ardere astfel c procesul de comprimare se consider pn n punctul I(s).Deci comprimarea se produce pe o fraciune din cursa total a pistonului.

5.2.3 Desfurarea procesului de comprimare

Elementul predominant al procesului de comprimare l constituie schimbul de cldura

dintre amestecul iniial i mediu din interiorul cilindrului. La nceputul comprimrii temperatura fluidului motor(ncrctura proaspt) este inferioar temperaturii din interiorul cilindrului i astfel are loc un transfer de cldur de la pereii cilindrului la fluidul motor. Odat cu scderea volumului are loc creterea temperaturii i a presiunii i astfel temperatura fluidului motor devine superioar temperaturii din interiorul cilindrului. Acum transferul de cldur se realizeaz de la fluidul motor ctre pereii cilindrului.

Curba presiunii din cilindru este situat peste curba de variaie a presiunii n cazul unui proces adiabatic de comprimare, iar exponentul politropic este mai mare dect exponentul adiabatic aceasta este valabil pentru prima faz a comprimrii pe a doua parte lucrurile se inverseaz i astfel curba de evoluie a presiunii ca urmare a comprimrii efective devine mai puin nclinat dect .variaia presiunii. Pe a doua parte comprimarea se realizeaz dup un proces politropic.

Avnd exponentul politropic variabil pe ntreaga curs de comprimare. Dac se reprezint variaia exponentului politropic n raport cu volumul rezult c n punctul m exponentul politropic este egal cu cel adiabatic.

5.2.4 Parametrii gazelor la sfritul procesului de comprimare

Parametrii gazelor din cilindru la sfritul procesului de comprimare se determin n

ipoteza ciclului real admind comprimarea prelungit pn n p.m.i. Dac se admite c exponentul politropic in este constant presiunea la sfritul procesului de comprimare se determin din ecuaia politropei:

iVpiVp naa

nmc = ipp

nac = ;

Temperatura gazelor din cilindru la sfritul comprimrii se determin din condiia :

11 = ii naa

nmc VTVT ;

1= inac TT ;

pmi pme

c

'c

i(s)d

a

Vs

m

isa

p

V

Presiunea i temperatura gazelor de ardere la sfritul procesului de comprimare variaz astfel:

- presiunea : 3550 bar - temperatura: 750...850 K

iar la m.a.c. supraalimentate presiunea este:50100 bar i temperatura: 800900 K. n mod obinuit parametrii gazelor de ardere la sfritul procesului de comprimare se

determin folosind exponentul adiabatic aparent, care ine seama de variaia real a cldurilor specifice cu temperatura ,schimbul de cldura ntre ncrcat i pereii cilindrului fiind egal cu zero. Cldura specific a gazelor vC [kJ/kmol] poate fi exprimat ca o funcie liniar de temperatur. Pentru calcule mai exacte se folosesc expresii polinomiale care pe un interval mare de temperatur se obin erori mici.

TbaCv 11 +=

.....32 ++++= dTcTbTaCv

5.3. Injecia, arderea, detenta. Parametri de funcionare 5.3.1. Desfurarea procesului de ardere

Dintre toate procesele termodinamice ale ciclului de funcionare, procesul de ardere are cel mai nalt grad de complexitate. Indicii energetici ai motorului, cei de economicitate i de durabilitate, de funcionare linitit i de adaptabilitate la sarcin depind ntr-o msur larg, uneori hotrtoare, de modul de desfurare a procesului de ardere a combustibilului.

Procesul de ardere poate fi studiat att sub aspect termodinamic, ct i cinetic. Prin analiza termodinamic se obin informaii asupra strilor iniial i final ale transformrii, se constat dac arderea este sau nu posibil, se specific sensul n care va decurge procesul i se determin condiiile de presiune, temperatur i concentraie n care arderea nceteaz. Prin

studiul cinetic, se poate cunoate dac reacia posibil se va produce n realitate, se determin viteza de desfurare a reaciilor de ardere, se descifreaz mecanismul intern al reaciilor, se evideniaz etapele intermediare i se lmurete semnificaia fizic a fenomenelor care se produc pe parcursul arderii. Studiul procesului de ardere permite stabilirea evoluiei parametrilor fluidului motor i precizarea modului n care se poate aciona pentru ca motorul s realizeze parametrii scontai.

Prin ardere se nelege o reacie chimic exoterm, produs prin oxidarea substanelor combustibile. Etapele principale ale arderii sunt:

apariia flcrii sau aprinderea; dezvoltarea flcrii sau propagarea.

Arderea este determinat n primul rnd de modul de formare a amestecului aer-combustibil. n funcie de tipul motorului, se deosebesc amestecuri omogene (la m.a.s.) sau neomogene (la m.a.c). n primul caz, n momentul declanrii scnteii electrice, amestecul aer-combustibil se afl ntr-o stare de omogenitate fr de care nu este posibil nici apariia focarului iniial (nucleul de flacr), nici propagarea flcrii n toate direciile. n scopul asigurrii unei bune arderi, este necesar ca n formarea amestecului carburant s se asigure:

- vaporizarea combustibilului lichid; - realizarea unei turbulene ridicate a amestecului; - obinerea dozajului optim; - evitarea apariiei detonaiilor; - declanarea scnteii electrice la momentul optim.

n cel de-al doilea caz, amestecul se obine prin injectarea combustibilului i pulverizarea n camera de ardere sub forma unor picturi extrem de fine, ct mai uniform rspndite n camera de ardere. n afara cerinelor anterioare, la m.a.c. mai este deci necesar pulverizarea ct mai fin i mai omogen a combustibilului n camera de ardere, la presiuni i viteze ridicate.

Procesele complexe, fizice i chimice, care au loc n cadrul arderii pot fi studiate dac se ia drept baz de analiz variaia presiunii fluidului motor n funcie de unghiul de rotaie al arborelui cotit. n figura de mai sus )(fp = este prezentat variaia pentru un m.a.c. n diagram mai sunt prezentate: variaia temperaturii fluidului motor, )(fT =

)(fpinj = variaia

presiunii combustibilului n sistemul de injecie variaia cantitii relative de combustibil ars pana n momentul pana n momentul considerat, )(fx = i variaia vitezei

de ardere a cantitii de combustibil )(

fddx

= .

Din punct de vedere teoretic, procesul de ardere este mprit n patru faze convenionale: 1) Faza I (i-A) cuprinde aa numita ntrziere la autoaprindere. n decursul creia au

loc procesele fizico-chimice de pregtire a combustibilului pentru autoaprindere i ardere. Aceast faz ncepe n momentul i

al declanrii injeciei de combustibil i se ncheie n

momentul apariiei primelor nuclee de flacr. Avansul la injecie trebuie astfel ales nct autoaprinderea (punctul A ) s se realizeze cnd pistonul este n zona p.m.i. V =( ).

2) Faza a II-a (A-c-y) corespunde perioadei de cretere brusc a presiunii, fiind denumit faza arderii violente. . n decursul acestei faze au loc autoaprinderea i arderea unei pri importante a combustibilului, n condiiile n care pistonul, situat n apropierea poziiei de p.m.i.,

]/[ grdRacbarddpwp

=

are o vitez redus. Drept criteriu de apreciere a intensitii creterii presiunii n

decursul acestei faze se utilizeaz raportul de cretere a presiunii:

I II III IV

v

T=f()

)(

fdd x

=

)(fx =)(fp =

)(fpinj =

i

Ac

y

B

C

maxT

cT

PXT

Fig.5.7.

3) Faza a III-a(y-z-B) este denumit faza arderii moderate i corespunde intervalului dintre momentul atingerii presiunii maxime yp i momentul atingerii temperaturii maxime a gazelor maxT Aceast faz se caracterizeaz prin arderea intensiv a combustibilului n ntregul volum al camerei de ardere, ceea ce duce la realizarea vitezei maxime de degajare a cldurii. Criteriul de apreciere a perfeciunii procesului de ardere n aceast faz l constituie viteza de ardere a combustibilului. Potrivit datelor experimentale, cu ct faza a III-a este mai mare, cu att procesul de ardere decurge n condiii mai bune.

4) Faza a IV-a(B-C) corespunde arderii combustibilului pe timpul procesului destinderii, fiind denumit ardere ntrziat, postardere, sau ardere ulterioar. . Aceast faz se caracterizeaz prin scderea continu a presiunii fluidului motor i a vitezei de degajare a cldurii.

Arderea din cadrul aceste faze are drept efect o cretere a temperaturii gazelor de evacuare, precum i o cretere a pierderilor de cldur prin apa de rcire. Dup datele experimentale, postarderea are loc la toate motoarele, fiind mai mare la motoarele rapide. Fraciunea de combustibil ars n cadrul acestei faze este relativ redus i, de aceea, influena asupra mrimii randamentului indicat al motorului este redus. n consecin, este de dorit ca durata acestei faze a arderii s fie ct mai redus.

5.4. Destinderea fluidului motor. Parametri. Factori de influenare 5.4.1. Rolul i durata procesului de destindere

Prin destinderea gazelor n cilindrul motorului se produce transformarea energiei

poteniale, coninut n gazele de ardere, n energie mecanic, care se obine prin deplasarea pistonului de la PMI la PME.

nceputul destinderii este considerat momentul scderii presiunii gazelor dup ce s-a atins presiunea maxim (punctul z, fig. 8.1, a). S-a artat ca la nceputul destinderii, pe o durat oarecare, continu arderea posterioar. Aceast provoac modificarea compoziiei chimice a gazelor i degajarea unor cantiti de cldur, , care descresc pn la anulare n momentul terminrii reaciilor.

Sfritul procesului de destindere, n cilindrul nchis, este considerat momentul deschiderii supapei sau a orificiilor de evacuare (d.s.e.), respectiv (d.o.e.). Destinderea n continuare a gazelor este considerat c aparine procesului urmtor de evacuare. innd seama ca poziia punctului z survine, n general, cu 20...50 naintea p.m.e., durata n grade a RAC a procesului de destindere este de 150...110 (Fig. 5.8.).

zy

ct

Z

d.s.edfr

a

Vs V

d

PMI PME0

P

Fig. 5.8. Procesul de destindere.

5.4.2. Desfurarea procesului de destindere

n decursul procesului de destindere diferena variabil dintre temperatura gazelor de ardere i temperatura pereilor cilindrului provoac schimb de cldur de la gaze la perei. La nceputul destinderii diferena ntre temperatura gazelor i temperatura pereilor este mai mare, ns suprafaa de schimb de cldur crete, dar temperatura gazelor scade.

Destinderea gazelor se consider ca fiind un proces politropic. Avnd exponentul 2 variabil pe ntreaga durat a destinderii. Mrimea exponentului politropic 2 este influenat de urmtorii: a) prin arderea posterioar se realizeaz o alimentare suplimentar cu cldur, care produce creterea sensibil a temperaturii gazelor, datorit crui fapt exponentul politropic 2, n prima parte a procesului de destindere, este mai mic dect exponentul adiabatic (2 < 2). n cazul unei arderi posterioare puternice 2 = 1,2. . .1,1; b) n continuarea destinderii influena principal asupra exponentului politropic 2 o exercit transferul de caldur, de la gaze la pereii rcii ai cilindrului, ceea c provoac creterea

mrimii exponentului politropuc 2, care ctre sfritul acestui proces atinge 2 = 1,4. . .1,5 (Fig. 5.4.2).

k2,n2

1

V

k2 z

n2

T Pzn2

5.4.3. Factorii care influeneaz procesul de destindere

Turaia arborelui cotit. La mrirea turaiei, n general durata arde rii crete, n deosebi

la m.a.c., deci n destindere arde o cantitate mai mare de combustibil; ceea ce determin o reducere a exponentului mediu politropic. PE de alt pare, mrirea turaiei mico reaz durata procesului de destindere, ceea ce frneaz transferul de cldur ctre perei. Se reduce i cantitatea de gaze pierdut prin neetaneiti. Ambele efecte conduc la micorarea exponentului mediu politropic.

Sarcina motorului. La creterea sarci nii, meninnd constant turaia, se mrete cantitatea i temperatura gazelor arse, prin urmare se intensific schimbul de cldur de la gaze la perei i invers. Transferul de cldur este influenat i de prelungirea arderii cu creterea sarcinii, dar n sens invers. Rezultatele experimentale arat c la MAC exponentul politropic variaz proporional cu sarcina motorului (Fig. 5.4.3.).

Dimensiunile cilindrului. La creterea volumului cilindrului, meninnd raportul S/D constant, suprafaa relativ de schimb de cldur se reduce, ceea ce micoreaz i transferul de cldur; n consecin exponentul mediu politropic 2 se reduce. Dac se menine constant volumul cilindrului i se mrete raportul S/D, suprafaa ce revine unitii de volum se mrete, transferului de cldur, de la gaze la perei, crete i de asemenea va crete i exponentul 2.

Caracteristicile combustibilului pot influena procesul de destindere, n sensul c, prin reducerea vitezei de ardere se mrete durata arderii posterioare, ceea c e conduce la micorarea exponentului mediu politropic 2 i invers.

Pe100%

Pe75%

Pe50%PePfm

VVs

n2

1,4

1,2

1,0

Fig. 5.11. Variaia exponentului politropic n funcie de sarcina motorului.

5.5. Diagrama indicat a ciclului de funcionare 5.5.1. Parametrii indicai

Lucrul mecanic iL :- este lucrul mecanic dezvoltat ntr-un ciclu motor real i reprezint lucrul mecanic

al diagramei de presiune indicate, exprimate n [J]. Acest lucru mecanic este proporional cu aria considerat pozitiv a diagramei indicate,adic cu aria dczd din Fig. 5.5.1.

Presiunea medie indicat : reprezint lucrul mecanic indicat pe unitatea de volum a cilindrului; presiunea

medie indicat este deci un lucru mecanic specific, fiind definit prin relaia:

= LiVs [Pa]. Puterea indicat Pi: este puterea corespunztoare lucrului mecanic indicat al ciclului Pi = i Li cs = i pi Vs n30 = pi Vi nCc Hi [W].

Randamentul indicat i: - reprezint raportul dintre lucrul mecanic indicat i cldura introdus n

ciclu,respectiv cldura disponibil a unitii masice de combustibil.

i = Li 103Cc Hi . unde Cccantitate de combustibil introdus pe ciclu i cilindru.

Randamentul relativ : - se definete ca raportul dintre lucrul mecanic indicat, i lucrul mecanic al

ciclului teoretic, :

= i sugereaz gradul de perfeciune al ciclului real al motorului,comparativ cu ciclul su teoretic.

Randamentul ciclului teoretic : se definete ca raportul dintre lucrul mecanic al ciclului teoretic, i cantitatea de

cldur introdus n ciclu, , corespunztoare uniti de mas a combustibilului:

= i constituie un criteriu de apreciere a eficientei economice a motorului.

Consumul specific indicat de combustibil : - reprezint consumul de combustibil al motorului, raportat la unitatea de putere

indicat i are urmtoarea form de exprimare general:

= 3600 103 . Momentul motor indicat: : - este momentul corespunztor puterii indicate a motorului, la o anumit turaie,

adic:

= 9550 [ ].

VsVc

pmepmi

pi

V

Li

a

dr

zp

V

p

Va

c

Fig. 5.12. Diagrama indicat

5.5.2. Parametrii efectivi

Lucrul mecanic efectiv: este lucrul mecanic cedat consumatorilor de ctre un cilindru al motorului, pe durata unui ciclu de funcionare, msurat n [J]. Presiunea medie efectiv: se definete, mpreun cu celelalte mrimi efective prin analogie cu parametrii indicai. Astfel, presiunea medie efectiv, reprezint lucrul mecanic furnizat de motor, adic lucrul mecanic efectiv, pe unitatea de cilindree i se exprim prin relaia:

[ ];PaVLp

s

ee =

Puterea efectiv:este puterea disponibil la arborele motorului, cu alte cuvinte reprezint puterea transmis de arborele motor consumatorului; ea este egal cu diferena dintre puterea indicat i puterea consumat pentru nvingerea rezistenei proprii:

[ ];1030

3 kWnVpP tee

=

Randamentul mecanic: se definete ca raportul dintre Le i Li, adic :

;/ iem LL=

n acelai timp se mai pot utiliza i relaiile derivate:

;i

e

i

e

i

em p

p

PP

LL

===

Randamentul efectiv: este definit prin relaia:

;ime =

Consumul specific de combustibil: reprezint consumul de combustibil al motorului, raportat la unitatea de putere efectiv i are forma de exprimare general similar celei corespunztoare consumului specific indicat:

[ ];/106,3

6

kwhgH

cie

e

=

Momentul motor efectiv:se obine prin relaia:

[ ].55,9 Nm

nPM ee =

5.3. Necesitatea i eficiena supraalimentrii 5.3.1.. Necesitatea supraalimentrii

Puterea unui anumit motor este cu att mai mare, cu ct lucrul mecanic realizat ntr-un ciclu este mai mare i cu ct ciclul motor s-a efectuat ntr-un interval de timp mai scurt. Dar lucrul mecanic realizat ntr-un ciclu se obine prin arderea unei anumite cantiti de combustibil, care necesit o anumit cantitate de aer. Prin urmare, puterea unui motor va crete cu creterea cantiti de combustibil ars ntr-un ciclu, ceea ce necesit creterea masei de aer existent n cilindru la sfritul procesului de umplere.

Masa de ncrctur proaspt existent n cilindru la sfritul umplerii este:

= npaiVs 120 n care [m

3] reprezint cilindreea unitar; numrul de cilindri; [kg/m2]- densitatea

aerului ; [rot/min]- turaia i - numrul de timpi. Sporirea masei de aer n decursul umplerii cilindrului, prin creterea densiti , n scopul creteri puterii motorului, se numete supraalimentare. Mrirea puterii motorului cu ardere intern poate fi obinut prin creterea dimensiunilor cilindrului, precum i prin creterea turaiei. Dimensiunile cilindrului la m.a.i. navele au ajuns la mrimi maxime ( 1000 mm. i / 2,5),care probabil nu mai pot fi dezvoltare n viitor, datorit forelor de inerie ridicate. Numrul de cilindri a ajuns, de asemenea, la valori maximale datorit vibraiilor torsionare i de ncovoiere ale liniilor de arbori: 12 la motoare n linie, 18 la motoarele n V i 56 la motoarele n stea sau n x. i n ceea ce privete turaia, creterea acesteia implic reducerea dimensiunilor constructive, pentru limitarea forelor de inerie create. Ca urmare, cel mai extins i mai eficace procedeu de mrire a puterii este creterea masei de aer prin supraalimentare. 5.3.2. Procedee i agregate de supraalimentare, parametrii caracteristici Sistemele de supraalimentare ale m.a.i. se clasific dup dou criterii:

1)presiunea aerului; 2) modul de acionare a agregatului de supraalimentare. Dup primul criteriu, se disting sisteme de supraalimentare:

a) cu presiune redus (1,2..1,5 bar.) b) cu presiune medie (1,5 ..2,0 bar.) c) cu presiune ridicat (2,0...3,5 bar.) d) cu presiune foarte mare ( > 3,5 bar) Dup modul de acionare a suflantei, sunt cunoscute urmtoarele tipuri: a) cu acionare mecanic (Fig. 5.6.2.a) b) cu acionare electric (Fig. 5.6.2.b) c) cu acionare cu turbin cu gaze (Fig. 5.6.2.c)

d) cu acionare mixt (Fig. 5.6.2.d) Antrenarea mecanic asigur o supraalimentare joas, presiunea de supraalimentare fiind limitat la = 1,5 . .1,6 bar. La presiuni mai mari, puterea consumat pentru antrenarea agregatului de supraalimentare devine extrem de mare, ceea ce reduce economicitatea motorului. Acest sistem asigur concordana dintre dubitul de aer i turaie, fr a sesiza, ns, i variaia de sarcin. Aceste dezavantaje sunt nlturate parial prin utilizarea unui sistem de ambreiaj centrifugal, care permite cuplarea suflante numai la regimuri de sarcin i turaie ridicate.

S

T S

SSMotor

electric

T S

a b c d

Fig. 5.13. Schema de supraalimentare a motoarelor n 4 timpi

n cazul acionri electrice, suflanta trimite n cilindru o cantitate constant de aer fr

a o pune n corelaie cu turaia sau cu sarcina motorului. De aceea, utilizarea acestui sistem este limitat la:

a) motorul cu regimuri de sarcin i de turaie constante; b) funcionarea la regimuri reduse de sarcin i turaie ale motoarelor supraalimentate

cu turbosuflant; c) funcionarea n caz de avarie a sistemului propriu-zis de supraalimentare.

Suflanta acionat de o turbin cu gaze reprezint soluia cea mai des ntlnit, datorit consumului relativ redus de putere i a autoreglrii la orice regim de sarcin sau de turaie. Suflanta este montat pe acelai arbore cu rotorul turbinei cu gaze, ansamblul fiind denumit turbosuflant. Turbina valorific o parte din energia gazelor arse evacuate din motor. Pentru a se mri eficiena supraalimentrii, este necesar rcirea aerului ntre suflant i motor. De asemenea, deschiderea supapelor de evacuare se face cu un avans mai mare, pentru a se crea posibilitatea unei destinderi mai mari a gazelor de evacuare n paletele turbinei. O alt msur de cretere a eficienei supraalimentrii o reprezint mprirea galeriei de evacuare n ramificaii separate, pentru o mai bun folosire a energiei cinetice a gazelor de evacuare.

Supraalimentarea de presiune mare i foarte mare se realizeaz prin comprimarea aerului n dou trepte i rcirea intermediar a acestuia. Prima treapt de comprimare se realizeaz cu o turbosuflant, iar a doua treapt de comprimare se realizeaz cu o pomp de aer cu piston, antrenat de motor(sistem utilizat de m.a.c. - urile n 2 timpi). A doua treapt de comprimare poate fi realizat tot cu o turbosuflant sau cu o suflant antrenat mecanic (la motoarele n 4 timpi). n cazul supraalimentrii de presiune foarte mare, este necesar rcirea dup fiecare treapt de comprimare. La motoarele cu supraalimentare de presiune mare i foarte mare, piesele mecanismului motor trebuie dimensionate corespunztor, pentru a rezista la solicitrile ridicate la care sunt supuse. 5.3.4. Agregate de supraalimentare n construcia agregatului de supraalimentare se utilizeaz dou tipuri de suflante: de dislocare sau cu palete. Suflantele de dislocare pot fi: a) cu piston; b) cu plci rotitoare; c) cu rotoare profilate (tip Roots); d) elicoidale (cu urub), iar suflantele cu palete pot fi realizate, la rndul lor, n urmtoarele variante constructive:

a) centrifugale; b) axiale; c) axial-centrifugale.

Cea mai mare rspndire o au suflantele centrifugale, caracterizate prin dimensiuni reduse i randamente ridicate. Valorile reduse ale dimensiunilor se datoreaz turaiilor mari de funcionare (20000100000 rot/min.).Din punct de vedere constructiv, turbinele cu gaze utilizate n agregatele de supraalimentare pot fi radiale sau axiale, cea mai larg utilizare avnd-o cele axiale, caracterizate prin randamente mari la gabarite i greuti reduse.

Dup modul n care este folosit energia coninut de gazele de evacuare, se disting: a) turbin de presiune constant; b) turbin de presiune variabil (numit i turbin de impuls) 5.3.5. Parametrii i diagrame caracteristice, seciunea-timp caracteristice 5.5.1. Diagrama indicat la motoarele supraalimentate

Prin creterea presiunii aerului de supraalimentare pf , crete i presiunea n cilindrul motorului la sfritul umplerii, pa. Comprimarea ncrcturii proaspete ncepnd de la o presiune mai mare, la acelai raport de comprimare s, va determina o presiune 26T

mai mare la sfritul acestui proces. Dac se menine acelai raport de cretere a presiunii X n decursul arderii la volumul constant, atunci i curba reprezentnd variaia presiunii gzelor n decursul destinderii se va situa la nivele mai ridicate ale presiunii, n consecin, conform Fig. 5.6.4.1, prin creterea presiunii aerului de supraalimentare, ciclul motor, se va desfura la nivele mai nalte ale presiunii.

(1-)Vs VsVm

p

V

1

2

3

Fig. 5.14.

5.5.2. Seciune-timp disponibil

Pentru a mri seciunea de trecere a canalelor de evacuare i admisie, la m. a.c.-urile n 4 timpi, supraalimentate se prevd la fiecare cilindru cte 2 supape de admisie i 2 de evacuare. Pentru a mri coeficientul de umplere, se intervine asupra profilului camelor de acionare a supapelor de distribuie, n sensul obinerii unui timp-seciune mai mare. n acest fel, se poate asigura umplerea suplimentar a cilindrului, pe baza ineriei coloanei de aer, realizndu-se o suprapresiune de 0,10,2 bar. Lungimea colectorului de evacuare trebuie stabilit din condiia ca undele depresiune care se formeaz n acest colector s favorizeze umplerea cilindrului. Un alt factor de influen a baleiajului i a umpleri cilindrului l constituie raportul dintre volumul colectorului de evacuare i volumul unui cilindru (Vcol/Vs). S-a constatat c, prin reducerea acestui raport, impulsurile de presiune n colectorul de evacuare cresc ceea ce duce la creterea presiunii aerului ps i la mrirea diferene de presiune pI cu efectele favorabile asupra procesului de baleiaj. Dac acest raport crete, impulsurile de presiune se reduc, de asemenea, se reduce i diferena de presiune

de reglare. Pentru regimul nepermanent este caracteristic variaia n limite largi a factorilor menionai.

Pentru aprecierea regimului de funcionare al motorului se folosesc urmtoarele categorii de indicatori:

a) indici energetici; b) indici economici; c) indici de exploatare;

Ca indici energetici i economici se admit: puterea efectiv, puterea indicat, momentul motor, presiunea medie efectiv i presiunea medie indicat, turaia i consumurile specifice de combustibil efectiv i indicat.

Ca indici de exploatare se pot meniona mrimile presiunilor i temperaturilor stabilite la probele prototipului i unii parametri suplimentari care permit estimarea solicitrilor termic i mecanice ale MP. Pentru motoarele de propulsie naval se utilizeaz urmtoarele regimuri de putere: - regimul nominal, caracterizat prin puterea nominal Penom i turaia nnom, la care motorul poate funciona continuu, timp ndelungat. - regimul de suprasarcin, caracterizat prin puterea maxim Pemax (Engine Maxim Continuous Rating) i turaia maxim nmax. Puterea dezvoltat la acest regim este cu 1020% mai mare dect Penom, iar nmax1,1nnom; - regimul de exploatare, la care nu exist restricii de durat n privina funcionrii. n mod curent, Pexpl=(0,80,9)Penom i nexpl0,95nnom. Puterea de exploatare este dezvoltat de MP la viteza nominal a navei; - regimul economic, caracterizat prin funcionarea motorului cu un consum specific minim de combustibil; de obicei Peec (0,80,85)Penom (Economy Rating); - regimul de putere minim, la care motorul asigur deplasarea navei cu vitez minim, fr restricii de timp. Regimul este caracterizat de Pexpl = (0,200,25)Penom i nexplmin=(0,250,35)nnom; - regimul de turaie minim stabil, caracterizat prin Pemin=(0,050,15)Penom i nmin=(0,160,20)nnom; 5.6.2. Definirea i clasificarea caracteristicilor motoarelor navale

Motoarele navale funcioneaz la regimuri variabile de turaie i putere, ceea ce atrage dup sine i modificarea parametrilor indicai i efectivi care caracterizeaz regimul de funcionare. Reprezentarea grafic a variaiei parametrilor care caracterizeaz funcionarea motorului n funcie de un anumit parametru considerat independent (sarcin , turaie, etc.) constituie caracteristica motorului naval.

Cunoaterea caracteristicilor unui motor este necesar pentru aprecierea calitilor sale, pentru stabilirea comportrii lui n funcionare i pentru compararea lui cu alte motoare cu performane asemntoare. a. Caracteristicile de vitez, n care se consider ca variabil independent turaia motorului; din aceast categorie fac parte:

caracteristicile de turaie; caracteristicile de elice; caracteristicile de regulator; caracteristicile de mers n gol.

b. Caracteristicile de sarcin, avnd ca variabil independent sarcina motorului. c. Caracteristicile de reglare, care servesc la determinarea parametrilor optimi de reglare ai motoarelor; din aceast categorie fac parte:

caracteristica de consum de combustibil;

caracteristica de avans la injecie (de avans la scnteie la motoarele cu aprindere prin scnteie);

caracteristica de detonaie (numai la motoarele cu aprindere prin scnteie). d. Caracteristicile de pierderi, care reflect dependena pierderilor prin frecare ale motorului de diveri factori funcionali. e. Caracteristicile complexe (universale), care asigur determinarea interdependenelor dintre trei sau mai muli factori funcionali ai motorului. 5.6.2.1. Caracteristicile de vitez

Dependena dintre un parametru funcional al motorului (Pe, Me, pe, ce .a.) i turaia n a arborelui cotit se numete caracteristic de turaie.

Corelaia dintre momentul efectiv dezvoltat de motor [ ]kNmM e i puterea efectiv [ ]kWPe se face prin intermediul vitezei unghiulare [ ]srad / a arborelui cotit:

ee MP =

sau, innd cont de legtura cu turaia [ ]minrotn / :

[ ]kWnMnMP eee 55.930 =

n cazul ideal, n care diagrama indicat i m nu depind de turaie, Me este constant i Pen, cu reprezentarea grafic din figura de mai jos.

Fig. 5.15.

S-a introdus notaia minn - turaia minim de funcionare a motorului, ncepnd de la care se amorseaz primele procese de ardere n cilindrul motor i de la care acesta este capabil s furnizeze energie n exterior, pn la aceast turaie el fiind antrenat de o surs exterioar.

La turaii redus e, momentul motor efectiv nregistreaz valori sczute, datorit factorilor:

schimb de cldur intens; vitez de ardere redus; distribuie neuniform a fazelor (coeficient de umplere v redus).

Pe msura creterii turaiei, ncepe s creasc i momentul motor efectiv, odat cu ameliorarea proceselor n motor; s-a notat cu Mn turaia pentru care se atinge momentul motor maxim, figura de mai jos.

Fig. 5.16.

Creterea n continuare a lui n peste Mn duce la scderea momentului motor efectiv datorit creterii rezistenelor mecanice proporionale cu turaia; creterea ulterioar a turaiei conduce la valori din ce n ce mai mari ale forelor de inerie astfel nct Me=0 pentru n= maxn .

De aceea se utilizeaz ca turaie admisibil 'an , ncepnd de la care utilizarea motorului nu mai este justificat.

Conform ecuaiei (2) vom putea obine i curba Pe=f(n), n care, n mod analog, s-au introdus notaiile: pn - turaia de putere maxim; an - turaia de la care funcionarea nu se mai justific; cn - turaia de consum specific efectiv minim. 5.7.2.2. Caracteristicile de turaie n figur este reprezentat familia de curbe care definesc caracteristicile de turaie ale unui

motor naval, caracteristici ce ilustreaz numai dependena dintre puterea efectiv a motorului i turaia acestuia. Se disting, astfel, urmtoarele caracteristici de turaie: caracteristica extern de turaie limit (de putere maxim-maximorum)-curba 1; caracteristica extern de putere maxim-curba 2; caracteristica puterii nominale-curba 3; caracteristica puterii de exploatare-curba 4; caracteristicile de puteri pariale-curbele 5; caracteristica puterii de mers n gol-curba 6.

n cadrul reprezentrii grafice a fost inclus i caracteristica de elice (curba 9), mpreun cu curbele 7 i 8 ale turaiilor extreme. Se definete, astfel, ntreaga zon de funcionare a motorului, aceste caracteristici fiind denumite i caracteristici funcionale ale motorului naval.

Caracteristica extern de turaie limit reprezint dependena de turaie a puterii maxime pe care motorul o poate dezvolta. Funcionarea m otoarelor navale pe aceast caracteristic este permis, pe durate de timp extrem de reduse, numai pe standul de probe al firmei constructoare. Deoarece funcio -narea motorului n aceste condiii duce la dep irea solicitrilor termice admisibile, utilizarea acestei caracteristici este cu desvrire interzis n exploatare (se limiteaz cantitatea maxim de combustibil ce poate fi refulat de pompa de injecie).

Fig. 5.14.

Fig. 5.17.

Caracteristica extern de putere maxim Pe ma =f(n) se obine n condiiile n care cremaliera pompei de injecie este blocat n poziia de debit maxim, pe o perioad redus de timp. Mrimea acestei durate de funcionare precum i intervalul de timp ntre dou regimuri succesive de putere maxim, sunt stabilite de firma productoare i indicate n documentaia de exploatare a motorului. De cele mai multe ori, la motoarele rapide este specificat i proporia maxim pe care o poate avea n motoresurs durata total de funcionare la acest regim.

Caracteristica puterii nominale Pe nom=f(n) reprezint dependena dintre putere i turaie, n condiiile injectrii cantitii de combustibil pentru care firma constructoare garanteaz toi indicii tehnici de exploatare ai motorului.

Caracteristica puterii de exploatare reflect variaia puterii de exploatare a motorului n funcie de turaie. Pe aceast caracteristic, motorul trebuie s funcioneze sigur i economic, fr limitarea duratei de timp.

Caracteristicile puterilor pariale se obin prin reducerea cantit ii de combustibil injectat pe ciclu, de obicei, la 75, 50 i 25% din cantitatea corespunztoare puterii nominale.

Dac motorul funcioneaz n gol, puterea dezvoltat la orice turaie este egal cu puterea consumat prin frecri mecanice i pentru antrenarea propriilor mecanisme i agregate. Prin funcionarea f r sarcin, se obine caracteristica de funcionare n gol, dar modul ei de determinare este diferit de cel al celorlalte caracteristici de turaie. Pentru obinerea caracteristicii de funcionare n gol, se decupleaz motorul de frn i se msoar

consumul orar de combustibil, n funcie de turaie. Prin aceast caracteristic se delimiteaz partea inferioar a domeniului de funcionare a motorului naval. 5.7.2.3. Caracteristicile de elice

n cazul instalaiilor navale de propulsie cu transmisie direct de la motor la elicea cu pas fix, caracteristica elicei coincide cu caracteristica motorului i cu cea a consumatorului de energie (elicea i corpul navei). Momentul dezvoltat de motor Mm este determinat de momentul rezistent al propulsorului Mel i de momentul de frecare datorat transmisiei:

M Mm el tr= / [kNm], unde tr este randamentul transmisiei. Din teoria propulsoarelor, se tie c:

52elelMel DnKM = [kNm],

de unde, puterea absorbit de elice va fi:

P n M K n Del el el M el el= =2 2 3 5 [kW].

n cele dou expresii, [kg/m3] reprezint densitatea apei n care se navig, nel [s-1]

turaia elicei i Del [m] diametrul elicei. La rndul su, KM reprezint coeficientul de moment, care depinde de raportul de pas (H/Del), H fiind pasul elicei i de avansul relativ al elicei el. Acest avans relativ este definit de raportul:

( )el

el el el el= =

Vn D

V wn D

el 1 ,

n care Vel [m/s] este viteza apei n discul elicei, V [m/s] viteza navei i w coeficientul de siaj. Pentru condiii invariabile de navigaie, Vel este independent de nel, ceea ce nseamn

c i el=const., de unde: M C nel el= 1

2 i P C nel el= 2

3 ,

Fig. 5.18.

n care constantele C1 i C2 au valori care depind de geometria elicei i de condiiile de navigaie.

Expresia de mai sus este valabil pentru probele de stand. n realitate, puterea absorbit de elice este exprimat de parabola:

P C nel elm= 2 ,

al crei coeficient m depinde de rezistena la naintare a navei i de caracteristicile geometrice ale elicei. Astfel, pentru nave cu carene imerse, m3, pentru nave semiglisante m=1.82.2, iar pentru nave glisante, m=1.61.8.

Funcionarea motorului pe caracteristica de elice poate fi realizat prin modificarea cantitii de combustibil injectat pe ciclu, n aa fel nct puterea dezvoltat de motor s corespund cu puterea absorbit de propulsor n ntreaga gam a turaiei. 5.7.2.4. Caracteristica de mers n gol

Caracteristica de mers n gol este o caracteristic de turaie aparte, la sarcin nul: coeficientul de sarcin 0/ ==

nexpl ee PP , adic 0=eP ( neP - puterea efectiv nominal, expleP - puterea efectiv la un regim oarecare de exploatare).

Aceast caracteristica se poate ridica pe bancul de prob, prin decuplarea frnei ce

simuleaz sarcina i se msoar consumul orar de combustibil n funcie de turaie. Pentru motoarele cu aprindere prin comprimare, variaia i i v n funcie de turaie

este relativ redus, deoarece n, ; consumul ec , n concordan aproximativ cu cel orar. Caracteristica permite determinarea aproximativ a m , prin relaia:

h

hghm C

CC ,

unde hC - consumul orar valabil pentru regimul de sarcin; hgC - consumul orar valabil pentru mersul n gol. 5.8. Bilanul energetic al motorului termic

Distribuia energiei disponibile, obinuta prin arderea combustibilului, n energie util i energie pierdut pe diferite ci,reprezint bilanul energetic al motorului termic. Expresiile bilanului termic:

- Absolut: [ ];/Q+Q+Q+Q=Q pdpgpruint hkJ - Specific: [kJ/kWh];q+q+q+q=q pdprpguint

- Relativ: .+q'+q'+q'q'=100% pdpgpru

n care: - intQ este debitul de energie termic introdus n motor prin debitul de combustibil cu care este alimentat motorul; - uQ este debitul de energie util,echivalent lucrului mecanic dezvoltat de motor; - prQ este debitul de energie termic pierdut prin instalaia de rcire a motorului; - pgQ este debitul de energie termic pierdut prin gazele evacuate din motor; - pdQ este debitul de energie termic pierdut pe alte ci (convecie, radiaie). Bilanul termic absolut este folosit cnd se pune problema analizei modului de

utilizare a energiei termice la un anumit motor, n timp ce bilanul termic specific ca i bilanul termic relativ sunt utilizate att pentru a analiza modul de folosire a energiei termice ct i pentru a se compara, din punct de vedere al randamentului efectiv, un motor cu altul.

Qint

Fig. 5.8. Bilanul termic al motorului principal

Debitul de cldur pierdut prin gazele arse:

)[kJ/h];TA -T (MPc=Q 0ggeepg n care: - Mg ][(kmol/kg) este numrul de kilomoli de gaze rezultate din arderea unui kg de

combustibil; - ][(kmol/kg)A numrul de kilomoli de aer necesar pentru arderea unui kg de

combustibil; - p"C , p'C grd)]*[(kJ/kmol cldura specific medie molar a gazelor, respectiv a

aerului; - [K] T ,T 0g temperatura gazelor arse, respectiv temperatura aerului.

Debitul de cldur pierdut pe alte ci:

[kJ/h]. )Q+Q+(Q-Q=Q pgpruintpd

pdQ include urmtoarele pierderi: - Pierderi mecanice care nu au trecut n apa de rcire i nici n uleiul de ungere; - Energia echivalent arderii incomplete a combustibilului; - Energia transmis n mediul nconjurtor; - Energia cinetica a gazelor; - Energia corespunztoare erorilor de calcul.

5.8.1. Modaliti recuperare a energiei termice pierdute

Din analiza diagramei bilanului termic, reiese faptul c mrirea randamentului efectiv

este posibil prin reducerea celor trei categorii de pierderi.

5.8.1.1. Recuperarea energiei coninut n apa de mare Prin fluidul de rcire se elimin o important fraciune din energia termic introdus

prin arderea combustibilului. La instalaiile de rcire n circuit nchis, temperatura apei de rcire este situat n jurul valorilor de 7585C, influennd favorabil procesul transformrii n cilindrul motorului i determinnd creterea debitelor relative de cldur ce poate fi recuperat. Apa cald din circuitul nchis de rcire poate fi utilizat n urmtoarele scopuri:

a) la instalaia de desalinizare a apei de mare, ca mediu cald; b) n instalaia de nclzire sau de condiionare a aerului; c) pentru alimentarea caldarinei recuperatoare; d) pentru producerea de ap cald n instalaiile social-gospodreti, Pentru creterea temperaturii apei din circuitul nchis, se utilizeaz uneori presurizarea

instalaiei, astfel ca, la ieirea din motor, temperatura apei s ajung la 110130C. n acest caz, crete i al ciclului, iar funcionarea motorului devine stabil la o diferena mic (trac = ties -tint) a temperaturii apei de rcire. Crete, de asemenea, debitul relativ de cldur care poate fi recuperat din apa de rcire, ceea ce conduce la creterea randamentului global al instalaiei din care face parte motorul cu ardere intern. 5.8.1.2. Recuperarea energiei coninut n gazele arse

Recuperarea acestei energii este posibil ntr-o mai mare msur dect cea a energiei coninut n apa de rcire. Aceasta este determinat de temperatura mai mare a gazelor de evacuare (250400C la motoarele n 2 i 400500C la cele n ). Recuperarea se realizeaz cu ajutorul unui schimbtor de cldur, numit cazan de recuperare a cldurii (caldarin recuperatoare).

n funcionarea caldarinei recuperatore se remarc urmtoarele aspecte specifice: - datorit temperaturii moderate a gazelor, transferul de cldur se realizeaz numai

prin convecie; - pentru a nu mri inutil suprafaa de schimb de cldur, diferena de temperatur ntre

intrarea i ieirea gazelor din caldarina recuperatoare nu trebuie s depeasc 3040C; - temperatura gazelor arse, la ieirea din cazan nu trebuie s fie mai mic de

160170C, pentru a evita condensarea vaporilor de ap i deci formarea acidului sulfuric (mai ales n cazul utilizrii combustibilului greu);

- rezistena gazodinamic a cazanului nu trebuie s depeasc 250mmcolH2O la motoarele n 2 i, respectiv, 400 mm col H2O la motoarele n 4;

- funcionarea cazanului recuperator este eficient numai n cazul regimurilor normale de funcionare ale motorului;

- temperatura minim a gazelor arse la intrarea n cazan nu trebuie s fie mai mic de 200250C.

Debitul de cldur recuperat din gazele arse poate fi folosit pentru: - producerea de vapori de ap saturai pentru nclzirea combustibilului greu i

alimentarea altor consumatori social-gospodreti; - producerea de vapori supranclzii pentru alimentarea unui turbogenerator. Pentru recuperarea energiei termice din apa de rcire i gazele de evacuare n sisteme

combinate, se poate realiza o cretere a randamentului global al instalaiei de propulsie cu circa 68%. n cazul sistemelor combinate, avnd rcire cu ap sub presiune, creterea randamentului global poate fi de 1012%.

TEST AUTOEVALUARE Unitatea de nvare nr.5

1. Care sunt parametrii procesului de umplere? Rspuns:

Parametri care au influen asupra umplerii cilindrului sunt denumii parametrii umplerii. Aceti parametrii sunt: a) presiunea i temperatura ncrcturii proaspete la sfritul umplerii, b) presiunea i temperatura gazelor reziduale

(

, ) ; c) coeficientul gazelor reziduale, ; (, ) ; d) coeficientul de umplere,

2. Care sunt procesele fizice ce se desfoar n decursul schimbului de gaze?

La fel ca la motorul n patru timpi, n decursul procesului de evacuare al motorului n doi timpi se elimin gazele arse din cilindru, n scopul pregtirii acestuia n vederea umplerii cu ncrctur proaspt pentru realizarea unui nou ciclu.

Rezolvare:

La motorul n doi timpi, ciclul de funcionare realizndu-se n dou curse ale pistonului, au fost eliminate cursele de pompaj prin care se realizau procesele de evacuare i admisie de la motorul n patru timpi. Deoarece umplerea se desfoar n general, n acelai timp cu evacuarea, procesul de umplere, ndeplinind att rolul de umplere a cilindrului cu amestec proaspt ct i de splare a acestuia de gazele arse, a fost denumit proces de umplere-baleiaj.

3. Care este importana i rolul procesului de comprimare?

Rezolvare: Prin comprimare se realizeaz creterea parametrilor amestecului proaspt, existent n

cilindru la sfritul umplerii,de la aa tp , la cc tp , cu urmtoarele implicaii asupra funcionrii motorului : a) la m.a.c se obine temperatura de autoaprindere a combustibilului ; b) realizarea formrii condiiilor amestecului dintre aer i combustibil (m.a.c. i m.a.s. ); c) creterea energiei obinute prin arderea combustibilului ,transformat n lucru mecanic. 4. Care sunt etapele desfurrii procesului de ardere?

Rezolvare:

Din punct de vedere teoretic, procesul de ardere este mprit n patru faze convenionale: a) Faza I (i-A) cuprinde aa numita ntrziere la autoaprindere. n decursul creia au loc procesele fizico-chimice de pregtire a combustibilului pentru autoaprindere i ardere. Aceast faz ncepe n momentul i

al declanrii injeciei de combustibil i se ncheie n

momentul apariiei primelor nuclee de flacr. Avansul la injecie trebuie astfel ales nct autoaprinderea (punctul A ) s se realizeze cnd pistonul este n zona p.m.i. V =( ). b) Faza a II-a (A-c-y) corespunde perioadei de cretere brusc a presiunii, fiind denumit faza arderii violente. . n decursul acestei faze au loc autoaprinderea i arderea unei pri importante a combustibilului, n condiiile n care pistonul, situat n apropierea poziiei de p.m.i.,

]/[ grdRacbarddpwp

=

are o vitez redus. Drept criteriu de apreciere a intensitii creterii presiunii n

decursul acestei faze se utilizeaz raportul de cretere a presiunii:

c) Faza a III-a(y-z-B) este denumit faza arderii moderate i corespunde intervalului dintre momentul atingerii presiunii maxime yp i momentul atingerii temperaturii maxime a gazelor

maxT Aceast faz se caracterizeaz prin arderea intensiv a combustibilului n ntregul volum al camerei de ardere, ceea ce duce la realizarea vitezei maxime de degajare a cldurii. Criteriul de apreciere a perfeciunii procesului de ardere n aceast faz l constituie viteza de ardere a combustibilului. Potrivit datelor experimentale, cu ct faza a III-a este mai mare, cu att procesul de ardere decurge n condiii mai bune. d) Faza a IV-a(B-C) corespunde arderii combustibilului pe timpul procesului destinderii, fiind denumit ardere ntrziat, postardere, sau ardere ulterioar. . Aceast faz se caracterizeaz prin scderea continu a presiunii fluidului motor i a vitezei de degajare a cldurii.

Arderea din cadrul aceste faze are drept efect o cretere a temperaturii gazelor de evacuare, precum i o cretere a pierderilor de cldur prin apa de rcire. Dup datele experimentale, postarderea are loc la toate motoarele, fiind mai mare la motoarele rapide. Fraciunea de combustibil ars n cadrul acestei faze este relativ redus i, de aceea, influena asupra mrimii randamentului indicat al motorului este redus. n consecin, este de dorit ca durata acestei faze a arderii s fie ct mai redus.

5. Care sunt parametrii indicai ai motorului? Trasai diagrama indicat. Rezolvare: a) lucrul mecanic iL : este lucrul mecanic dezvoltat ntr-un ciclu motor real i reprezint lucrul mecanic al diagramei de presiune indicate, exprimate n [J]. Acest lucru mecanic este proporional cu aria considerat pozitiv a diagramei indicate,adic cu aria dczd din figur b) presiunea medie indicat : reprezint lucrul mecanic indicat pe unitatea de volum a cilindrului; presiunea medie indicat este deci un lucru mecanic specific, fiind definit prin relaia: = LiVs [Pa]. c) puterea indicat Pi: este puterea corespunztoare lucrului mecanic indicat al ciclului Pi = i Li cs = i pi Vs n30 = pi Vi nCc Hi [W]. d) randamentul indicat i: reprezint raportul dintre lucrul mecanic indicat i cldura introdus n ciclu,respectiv cldura disponibil a unitii masice de combustibil.

i = Li 103Cc Hi . e) randamentul relativ : se definete ca raportul dintre lucrul mecanic indicat, i lucrul mecanic al ciclului teoretic, :

= i sugereaz gradul de perfeciune al ciclului real al motorului,comparativ cu ciclul su teoretic. f) randamentul ciclului teoretic : se definete ca raportul dintre lucrul mecanic al ciclului teoretic, i cantitatea de cldur introdus n ciclu, , corespunztoare uniti de mas a combustibilului:

= i constituie un criteriu de apreciere a eficientei economice a motorului. g) consumul specific indicat de combustibil : reprezint consumul de combustibil al motorului, raportat la unitatea de putere indicat i are urmt oarea form de exprimare general:

= 3600 103 . h) momentul motor indicat : este momentul corespunztor puterii indicate a motorului, la o anumit turaie, adic:

= 9550 [ ].

VsVc

pmepmi

pi

V

Li

a

dr

zp

V

p

Va

c