4. DIESEL motorok ~ azok a motorok, amelyek levegőt szívnak be, azt komprimálják, majd a nagynyomású és hőmérsékletű levegőbe tüzelőanyagot (gázolajat) fecskendeznek be. 4.1 Négyütemű DIESEL motorok Jellemzők: - A keverékképzés a hengertérben történik (belső keverékképzés). - Tiszta levegőt szív a dugattyú – emiatt ε elméletileg tetszés szerinti lehet. - A befecskendezett tüzelőanyag önmagától gyullad meg. - A gázcserét szelepek vezérlik. p
1. szívószelep nyit 2. szívószelep zár 3. kipufogószelep nyit 4. kipufogószelep zár
+
3 1
2
-
1 bar 4
AHp
FHp
V
~ működése: 1. Ütem – SZÍVÁS A dugattyú a FHp – ból AHp – ba tart, szívószelep nyitva a motor levegőt szív. A vákuum 0,1- 0,2 bar. Szívószelep előnyitás: 10 – 300 (1). 2. Ütem – SŰRÍTÉS A dugattyú AHp-ból FHp-ba tart. A szívószelep az AHp után zár 20-400-al (2). A levegő nyomása a sűrítés végén 35-45 bar, hőmérséklete 700-900 C0. A FHp előtt 15-300-al történik a tüzelőanyag befecskendezés – a tüzelőanyag keveredik a forró levegővel és öngyulladva az égés megindul. A gyulladási késedelem 0,001-0,0015 sec, a nyomás az égés végén 60-80 bar. 3. Ütem – TERJESZKEDÉS A gázerők a dugattyút a FHp-ból az AHp felé nyomják – szelepek zárva – munkaütem. 4. Ütem – KIPUFOGÁS Az AHp előtt nyit a kipufogószelep 20-400-al (3) – a dugattyú kipréseli az égéstermékeket. Kipufogási nyomás 1,1 – 1,2 bar. A kipufogó szelep a FHp után zár 10-300-al (4). 7
5. Különleges motor 5.1 WANKEL motor Bolygódugattyús motor, nem szükséges mozgásátalakító mechanizmus, nincsenek szabad tömegerők – egyenletes járás, OTTÓ és DIESEL üzemben egyaránt használatos. Szerkezeti kialakítás: Kipufogócsatorna
Szívócsatorna Dugatty
Kipufogás
Ház – belső profilja peritrohoid
Szívás Excenter Kompresszió-égés Gyújtógyertya
Működés: - A forgódugattyús motorban csak két mozgó egység található: - forgódugattyú - excentertengely - A motor vezérlése a házon kialakított réseken történik. - A dugattyú belső fogazású kerekével a kisfogaskeréken gördül le, és forgatóerőt gyakorol az excenterre. Fogszámok aránya 3:2. - A dugattyúszéleken kialakított tömítőlécek a sarlóformájú kamrák egymástól való tömítését szolgálják. - A háromszögformájú dugattyú egy körülfordulásával a kamrákban a négyütemű munkafolyamat egy-egy ciklusa játszódik le. Eközben az excentertengely 3-szor fordul körbe. 5.2 Feltöltéses motor - A töltés növelése lehetővé teszi, hogy azonos hengerűrtartalom mellett nagyobb teljesítményt érjünk el, alacsonyabb emissziós értékekkel. - Általában a kipufogógáz-turbótöltőt alkalmazzák, a kipufogógázok energiájával meghajtott turbina egy légszivattyút működtet, így a friss levegő elősűrített állapotban jut a szívószelepen keresztül az égéstérbe. - Több levegő + több tüzelőanyag = nagyobb teljesítmény - Turbina átmérőja = 60 mm, fordulatszáma = 100 000 f/min - Változatai: szabályozatlan- és szabályozott kipufogóturbina
8
6. Motorok üzemi jellemzői Indikált középnyomás: pik → Az indikátordiagramból származtatható, hengertérben uralkodó közepes nyomás. Effektív középnyomás: pe = ηm ⋅ pik
ahol: ηm a mechanikai hatásfok
Teljesítmények: Indikált teljesítmény: Pi (belső teljesítmény) Pi = 10-4 ⋅ pik ⋅ VL ⋅ z ⋅ n ⋅ i [kW] ahol: pik – indikált középnyomás (bar) z - a hengerek száma i - ütemek száma i=1 (2 ü); i=0,5 (4 ü); VL - egy henger lökettérfogata (cm3) n - főtengely fordulatszáma (f/s) Effektív teljesítmény: Pe a motor főtengelyén levehető hasznosítható teljesítmény Pe < Pi → a súrlódási veszteség miatt Általában fékpadi méréssel határozzák meg Pe = 10-4 ⋅ pe ⋅ VL ⋅ z ⋅ n ⋅ i [kW] Pe = ηm ⋅ Pi [kW]; Pe =
M⋅n [kW] 160
M – nyomaték [Nm] n – ford. szám [f/s]
Literteljesítmény: PL 1 dm3 hengerűrtartalomra jutó teljesítmény
P kW PL = e 3 VH dm
Diesel motorok: 30-50 kW/dm3 Ottó motorok: 40-60 kW/dm3
Hatásfokok: Jósági fok: ηj
az indikált teljesítmény és az ideális gép teljesítményének hányadosa.
ηj =
Pi Pid
ηj ottó = 0,4....0,7 ηj diesel= 0,6....0,8
Indikált hatásfok: ηi
ηi =
Pi Pi = Q' c ⋅ B ⋅ H
Q’: az időegység alatt bevezetett hőmennyiség telj. egyenértéke [kW] B: óránkénti tüzelőanyag fogyasztás [kg/h] ηi= ηt ⋅ ηj ahol ηt = termikus hatásfok 9
Mechanikai hatásfok: /ηm/ – súrlódás miatti teljesítmény veszteség
ηm =
Pe Pi
ηm ≅ 80%
Effektív (v. gazdasági) hatásfok: /ηe/ – az effektív teljesítmény és a tüzelőanyaggal bevitt hőteljesítmény viszonya.
ηe =
Pe Pe = Q' c ⋅ B ⋅ H
ηe OTTÓ = 0.25........0,30 ηeDIESEL = 0,30.......0,45 ηe= ηm ⋅ ηi = ηm ⋅ ηt ⋅ ηj
c = a mechanikai munka hőegyenértéke 1kWh = 3,6 MJ c = 1/3,6 H = a tüzelőanyag fűtőértéke [MJ/kg] H = 42 MJ/kg
Fajlagos fogyasztás: /b/ - teljesítményegységre vonatkoztatott időegységenkénti tüzelőanyag fogyasztás
B b = ⋅ 1000 [gr / kWh] Pe b=
B – óránkénti tüzelőanyag fogyasztás [kg/h] Pe – effektív teljesítmény [kW]
1000 1000 3600 B ⋅ 1000 = = = ηe ⋅ c ⋅ B ⋅ H ηe ⋅ c ⋅ H ηe ⋅ 1 / 3,6 ⋅ 42 ηe ⋅ 42
b=
86
ηe
[gr / kWh]
bOTTÓ = 345.....285 gr/kWh bDIESEL= 285....190 gr/kWh
b 2ü OTTÓ 4ü OTTÓ 4ü DIESEL 2ü diesel
n
10
Motorok jelleggörbéi: ~ a fordulatszám (n) függvényében ábrázolt üzemi jellemzők /P; M; b; B;/ Meghatározás: méréssel fékpadon történik P; M; b; M
Pmax P
Mmax
M B b bmin nP max
nM max
na
n max
na : alapjárat /na ottó = 200....300 f/min/ /na diesel = 300....400 f/min/ P: effektív teljesítmény [kW] M: motornyomaték [Nm] b: fajlagos fogyasztás [gr/kWh] B: órás fogyasztás [kg/h] Motorrugalmasság: /e; R/
e=
M max ; M P max
R=
M max ⋅ n P max M P max ⋅ n M max
Mmax: a motor maximális nyomatéka [Nm] M Pmax: forgatónyomaték a maximális teljesítménynél [Nm] n P max: a névleges fordulatszám [f/s] n M max: fordulatszám a maximális nyomatéknál [f/s] e ottó ≅ 1.2 e diesel ≅ 1.1 Az ottó motorok általában rugalmasabbak. 11
