|
|
|
1.1 Stabilirea dimensiunilor principale ale motorului
Motorul cu ardere interna este un agregat termic, din care caldura produsa prin arderea unui combustibil se transforma in lucru mecanic. Combustibilii pot sa fie amestecuri de benzina cu aer, amestecuri de motorina cu aer, sau gaze. In cazul de fata combustibilul ce urmeaza a fi ars in camera de ardere este hidrogenul, care este stocat pe automobil in butelii speciale. Caracteristica principala a motoarelor cu ardere interna este faptul ca, atat procesul de ardere (transformarea energiei chimice a combustibilului in caldura), cat si procesul de transformare a caldurii in lucru mecanic se desfasoara in interiorul cilindrului motorului.
Schema de principiu, dupa care lucreaza un motor cu ardere interna este cea prezentata in figura 1.1.
Pistonul, notat cu "1" actioneaza
manivela "3" a arborelui cotit prin intermediul bielei "4" se deplaseaza
in cilindrul "2". In capul cilindrului se gaseste chiulasa "5", in
care sunt amplasate supapa de admisie (SA)"6", care comanda intrarea in
cilindru a gazelor proaspete si supapa de evacuare (SE) "7", care
comanda iesirea gazelor arse. Deschiderea si inchiderea
supapelor este comandata de un arbore cu came (eventual prin intermediul
tijelor impingatoare si culbutorilor), antrenat de la arborele cotit
cu o viteza unghiulara /2. La
cealalta extremitate a cilindrului se gaseste carterul superior
"8", pe care sunt dispuse lagarele arborelui cotit, care face corp comun
cu blocul cilindrilor si carterul inferior "9", sau baia de ulei, in care
se gaseste ulei de ungere.
1.2 Marimi si indici caracteristici ai motorului
Punct mort interior (pmi) este pozitia extrema a pistonului
corespunzatoare volumului minim ocupat de gaze (Vc), sau pozitia
pistonului corespunzatoare distantei maxime dintre acesta si axa
de rotatie a arborelui cotit , pozitie pentru care 
.
Punct mort exterior (pme) este pozitia extrema a pistonului
corespunzatoare distantei minime dintre acesta si axa de
rotatie a arborelui cotit, pozitie pentru care
.
Cursa pistonului (S) este spatiul parcurs de piston intre cele
doua puncte moarte. 
, 
- reprezinta raza
manivelei.
Se adopta 81.1
, deci 
Alezajul (D) - reprezinta diametrul interior al cilindrului. Se
adopta D=83
Raportul cursa alezaj (y) este un parametru constructiv al motoarelor si se exprima prin relatia:
(1.1)
Deoarece ψ =0.977 (S>D) ca avem un motor suprapatrat. Pentru
m.a.s. y trebuie sa se incadreaza in limitele 
Cilindreea unitara(Vs) - reprezinta volumul generat de piston prin deplasarea sa intre cele doua puncte moarte, pe cursa S.
(1.2)
unde D =83mm alezajul si 
mm cursa pistonului.
Cilindreea totala (Vt) - reprezinta suma cilindreelor unitare ale tuturor cilindrilor. Cum cilindrii unui motor policilindric sunt, constructivi, identici, rezulta formula:
(1.3)
unde: i =4 numarul de cilindrii ai motorului.
Volumul camerei de ardere (Vc) este volumul minim ocupat de fluidul motor, cand pistonul se gaseste la p.m.i.
Volumul cilindrului (Va) - reprezinta volumul maxim ocupat de fluidul motor cand pistonul se gaseste la p.m.e.
(1.4)
Raportul de comprimare (e) - reprezinta volumul maxim ocupat de fluidul motor cand pistonul se gaseste la p.m.e. si volumul minim ocupat de acesta cand pistonul se gaseste la p.m.i. ε =10 dat prin tema de proiectat. Deci vom avea:
(1.5)
(1.3
Unghi de rotatie al arborelui cotit (a RAC) este unghiul dintre manivela
si axa cilindrului. Originea unghiului 
se alege corespunzator pozitiei pistonului in
p.m.i.. Se observa ca o cursa completa a pistonului
corespunde la un unghi 
, iar pentru arborele cotit
efectueaza o rotatie completa, iar pistonul parcurge doua curse simple.
Turatia motorului (n) - reprezinta numarul de rotatii efectuat de arborele cotit pe minut [rot/min]
Intre unghiul , turatia 
si timpul 
exista
relatia:
. (1.6)
Deci timpul in secunde necesar arborelui cotit pentru a realiza o rotatie completa este:
(1.7)
Se vor adopta turatiile pentru moment maxim si putere maxima astfel:
si 
Turatia maxima se va adopta de: 
Viteza unghiulara a arborelui cotit (w) reprezinta acea viteza cu care
arborele cotit efectueaza o rotatie completa (
). Se exprima in 
sau 
(1.8)
[
(1.9)
Viteza medie a pistonului 
, [m/s], este acea viteza, conventional
constanta, cu care pistonul ar
parcurge doua curse succesive (
), in intervalul de timp in care arborele cotit
efectueaza o rotatie completa.
(1.10)
Ciclul motor reprezinta succesiunea proceselor ( admisie, comprimare, ardere + destindere, evacuare) care se repeta periodic in cilindrii motorului.
Timpul motor (t) partea din ciclul motor care se efectueaza
intr-o cursa simpla a pistonului, 
Numarul de cicluri 
numarul grupajelor de procese (A, C, D, E) care se
repeta periodic in cilindrii unui motor, in unitatea de timp.
Unitatile de masura sunt: [cicl/s] [cicl/min],[ciclu/h]
(1.11)
Timpul pe ciclu (tc) este timpul in secunde, minute sau ore, in care se desfasoara un ciclu:
(1.12)
Raportul dintre raza manivelei si lungimea bielei (L) - este parametrul constructiv foarte important al motorului, cu influenta mare in cinematica si dinamica mecanismului motor. Este definit de relatia:
= 
=
(1.13)
unde: - raza manivelei;
-lungimea bielei;
