of 15 /15
Mo Coala Nr. Docum. Semn. Data Elaborat Verificat Litera Coala Coli S U.T.M. F.I.M.M. Lucrare de laborator Nr. 1 Tema: Constructia generala a motorului. Mecanismu biela- manivela si de distributie a gazelor. Scopul lucrarii : Studierea constructiei motorului , constructia mecanismului biela-manivela si de distributie a gazulor, principiu de functionare, particularitatile constructivesi reglarile. Utilaj si echipament : Planse de studii , machete de motoare pentru studii, standuri, piese si imbinari a mecanismelor biela-manivela si de distributie a gazelor, ordini de demontare–montare a motorului, reglarea jocurilor termice a mecanismului biela-manivela. Sarcina lucrarii : 1. De descris ciclu de functionare a motorului cu ardere interna in patru timpi cu aprindere prin scinteie (MAS) si prin compresie (MAC), de descries parametrii generali a timpilor si variantele posibile de functionare a cilindrilor motoarelor cu patru, sase, si opt cilindrii. 2. De desenat schemele de functionare ale motorului cu turbina si motorului cu piston rotativ, de descris principiu de functionare. 3. Destinatia, constructia generala a mecanismului biela- manivela pentru motoarele in linie, in V, orizontale si opozite (boxer).

Constructia Motorului

  • Upload
    reabov

  • View
    1.624

  • Download
    6

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Constructia  Motorului

Mod.

Coala Nr. Docum. Semn. Data

Elaborat

Verificat

Litera Coala Coli

S

U.T.M. F.I.M.M.

Lucrare de laborator Nr. 1

Tema:

Constructia generala a motorului. Mecanismu biela-manivela si de distributie a gazelor.

Scopul lucrarii : Studierea constructiei motorului , constructia mecanismului biela-manivela si de distributie a gazulor, principiu de functionare, particularitatile constructivesi reglarile.

Utilaj si echipament : Planse de studii , machete de motoare pentru studii, standuri, piese si imbinari a mecanismelor biela-manivela si de distributie a gazelor, ordini de demontare–montare a motorului, reglarea jocurilor termice a mecanismului biela-manivela.

Sarcina lucrarii :1. De descris ciclu de functionare a motorului cu ardere interna in patru timpi cu

aprindere prin scinteie (MAS) si prin compresie (MAC), de descries parametrii generali a timpilor si variantele posibile de functionare a cilindrilor motoarelor cu patru, sase, si opt cilindrii.

2. De desenat schemele de functionare ale motorului cu turbina si motorului cu piston rotativ, de descris principiu de functionare.

3. Destinatia, constructia generala a mecanismului biela-manivela pentru motoarele in linie, in V, orizontale si opozite (boxer).

Page 2: Constructia  Motorului

Coala

Mod Coala N. Document Semnat Data

1. De descris ciclu de functionare a motorului cu ardere interna in patru timpi cu aprindere prin scinteie (MAS) si prin compresie (MAC), de descries parametrii generali a timpilor si variantele posibile de functionare a cilindrilor motoarelor cu patru, sase, si opt cilindrii.

Motorul este sursa proprie care transformă energia termică la arderea amestecului carburant în energie mecanică necesară la punere în funcţiune a roţilor motoare asigurând deplasarea automobilului.

Majoritatea automobilelor moderne sunt dotate cu motoare termice cu pistoane. Motorul cu ardere interna este o masina tremica de forta care transforma caldura degajata prin arderea combustibilului in lucru mechanic, prin intermediu evolutiilor unui agent motorin stare gazoasa. In motoru cu ardere interna atit procesul de ardere, cit si procesul de transformare a caldurii in lucru mecanic se desfasoara in interiorul cilindrilor.

1.1.Ciclul de funcţionare al motorului cu aprindere prin scânteie în patru timpi

Procesele care se desfăşoară în cilindrul motorului în timpul celor patru curse sunt: admisia, compresia, arderea şi destinderea, evacuarea (fig. 1.1).

Admisia. Pistonul se deplasează din PMI în PME, supapa de admisie este deschisă, în cilindru se creează o depresiune, datorită căreia în el pătrunde amestecul carburant, care se amestecă cu gazele de ardere rămase în cilindru la cursa precedentă şi formează amestecul util. La sfârşitul admisiei temperatura amestecului constituie cca. 100..130°C, iar depresiunea aproximativ 0,07...0,09 MPa (0,7...0,9 bar)

Compresia. Pistonul se deplasează din PME spre PMI, ambele supape sunt închise, amestecul carburant util este comprimat şi temperatura lui se măreşte. Datorită acestui fapt se intensifică evaporarea şi amestecarea benzinei cu aer. La sfârşitul timpului de compresie presiunea în cilindru atinge 0,8...1,2 MPa (8...12 bar), temperatura amestecului –280..480°C.

Arderea şi destinderea(timpul util). Amestecul carburant se aprinde în cilindru de la scânteia electrică a bujiei şi arde în decurs de 0,001..0,002 s, degajând o cantitate mare de căldură. Ambele supape sunt închise. Temperatura la sfârşitul arderii depăşeşte 2000°C, iar presiunea 3,5...4,5 MPa (35..45 bar). Sub acţiunea forţei de presiune a gazelor pistonul se deplasează spre PME, rotind prin intermediul bielei arborele cotit. La destindere energia termică se transformă în energie mecanică. La sfârşitul destinderii temperatura în cilindru se reduce până la 800..1100°C, iar presiunea scade la 0,3...0,4 MPa (3...4 bar).

Evacuarea. Supapa de evacuare este deschisă. Pistonul se deplasează spre PMI şi curăţă cilindru de gazele arse, evacuându-le în mediul ambiant. La sfârşitul timpului de evacuare presiunea scade până la 0,105...0,115 MPa (1,05..1,15) bar, iar temperatura se micşorează până la 300..400°C.

Timpul util este timpul fundamental, restul timpurilor sunt auxiliare. Motorul monocilindric nu funcţionează uniform. Pentru rotirea uniformă a arborelui cotit, motoarele pentru automobile se confecţionează cu mai mulţi cilindri.

Page 3: Constructia  Motorului

Coala

Mod Coala N. Document Semnat Data

Fig. 1.1. Schema ciclului de funcţionare al motorului cu aprindere prin scânteie în patru timpi:

a-admisae; b-compresia; c-arderea şi destinderea; d-evacuarea;

1-arbore cotit; 2-arbore came; 3-piston; 4-cilindru; 5-colectorul admisie; 10-colctorul de evacuare; 11-biela.

1.2.Ciclul de funcţionare al motorului cu aprindere prin compresie în patru timpi

Ciclul de funcţionare al motorului cu aprindere prin compresie în patru timpi considerabil se deosebeşte de ciclul motorului cu aprindere prin scânteie. În cilindru pătrunde aer, dar nu amestec carburant. Aerul este comprimat cu un grad mai majorat. Ca urmare considerabil îşi măreşte temperatura şi presiunea. La sfârşitul timpului de compresie în aerul supraîncălzit din injector este pulverizată motorina care în contact cu aerul se autoaprinde. Schema funcţionării motorului în patru timpi cu aprindere prin compresie MAC se reprezintă în fig. 1.2.

.

Fig. 1.2. Schema ciclului de funcţionare al motorului cu aprinderea prin compresie în patru timpi:

Page 4: Constructia  Motorului

Coala

Mod Coala N. Document Semnat Data

a-admisia aerului, b-compresia aerului; c-arderea şi destinderea; d-evacuarea.

1-cilindru; 2-pompa injecţiei; 3-piston; 4-injector; 5-supapa admisie; 6-supapa evacuare.

Admisia. Cilindrul se umple cu aer la deplasarea pistonului 3 din PMI spre PME. În cilindru se creează depresiune. Supapa de admisie 5 este deschisă şi în cilindru pătrunde aerul filtrat. Depresiunea în cilindru constituie 0,08...0,09 MPa (0,8..0,9 bar), iar temperatura 50o...80oC.

Compresia. Pistonul se deplasează din PME spre PMI, supapele de admisie şi evacuare sunt închise. Volumul aerului se micşorează iar presiunea şi temperatura se ridică. Gradul de compresie la motoarele MAC atinge 13..23. La sfârşitul timpului de compresie presiunea în cilindru atinge 4,0...5,0 MPa (40..50 bar), iar temperatura 600...700oC. Pentru funcţionarea normală a motorului temperatura aerului comprimat trebuie să fie mai mare ca temperatura de autoaprindere a carburantului.

Arderea şi destinderea. Ambele supape sunt închise. Când pistonul se apropie de PMI se pulverizează din injector carburantul dispersat sub presiunea înaltă 13,0...18,5 MPa (130..185 bar) a pompei de injecţie. Carburantul se amestecă cu aerul comprimat şi foarte încălzit, se autoaprinde. O parte de carburant arde la deplasarea pistonului spre PMI la sfârşitul timpului de compresie iar altă parte la deplasarea pistonului spre PME la începutul timpului de destindere. Gazele formate la arderea amestecului majorează presiunea în cilindru 6,0...8,0 MPa (60..80 bar), iar temperatura până la 1800..2000°C. Gazele destinse apasă pistonul 3, care se deplasează de la PMI spre PME executând timpul util.

Compresia. Pistonul se deplasează din PME spre PMI, supapele de admisie şi evacuare sunt închise. Volumul aerului se micşorează iar presiunea şi temperatura se ridică. Gradul de compresie la motoarele MAC atinge 13..23. La sfârşitul timpului de compresie presiunea în cilindru atinge 4,0...5,0 MPa (40..50 bar), iar temperatura 600...700oC. Pentru funcţionarea normală a motorului temperatura aerului comprimat trebuie să fie mai mare ca temperatura de autoaprindere a carburantului.

Evacuarea. Pistonul 3 se deplasează din PME spre PMI şi prin supapa de evacuare 6 deschisă evacuă gazele din cilindru. Presiunea şi temperatura la sfârşitul timpului de evacuare corespunzător ating 0,11...0,12 MPa (1,1..1,2 bar) şi 600..700°C.

1.3.Funcţionarea motoarelor policilindrice

Motorul cu patru cilindri în rând. Pentru a asigura uniformitatea funcţionării motorului cu patru cilindri cursa utilă în diferiţi cilindri trebuie să se producă la unghiuri de rotaţie egale ale arborelui cotit. Pentru a determina valorile unghiului la care se produc aceeaşi timpi în cilindru trebuie de împărţit 720°la numărul de cilindri. La motorul cu patru cilindri cursa se produce peste 720:4=180°. La fiecare două rotaţii ale arborelui cotit se produc patru timpi de admisie, patru de compresie, patru de ardere şi destindere şi patru de evacuare. La motoarele cu patru cilindri(fig.1.3) fusurile manetoane sunt amplasate în perechi: 1cu 4 şi 2cu3 sub un unghi de 180°. Concordanţa timpurilor care se efectuează în acelaşi timp în diferiţi cilindri la motoarele cu succesiunea 1-3-4-2 .

Page 5: Constructia  Motorului

Coala

Mod Coala N. Document Semnat Data

Fig.1.3. Schema funcţionării motorului în patru timpi cu patru cilindri în rănd

Motorul cu şase cilindri în rând. Aceeaşi timpi se produc la întoarcerea arborelui cotit la 120°.. Fusurile manetoane ale arborelui cotit sunt amplasate câte două:1şi6; 2şi5 şi 3şi4(fig.1.3.1.) sub un unghi de 120°. Succesiunea motorului cu şase cilindri: 1-5-3-6-2-4 .

Fig. 1.3.1 Schema funcţionării motorului în patru timpi cu şase cilindri în rând.

Motorul cu opt cilindri în V. Cilindrii motorului sunt amplasaţi sub unghiul de 90°(fig.2.9). Fusurile manetoane sunt dispuse sub unghiul de 90° unul faţă de altul a câte două: 1şi5; 2şi6; 4şi8; 3şi7. Succesiunea de funcţionare este:1-5-4-2-6-3-7-8.

Fig.1.3.2 Schema funcţionării motorului în patru timpi cu opt cilindri în V.

2. De desenat schemele de functionare ale motorului cu turbina si motorului cu piston rotativ, de descris principiu de functionare.

2.1. Motorul rotativ Wankel. Motorul rotativ este un motor obisnuit, exact ca cel de pe orice masina, dar constructia si functionarea lui este complet diferita de cea a motorului conventional. Intr-un motor cu piston, acelasi volum (cilindrul), face pe rand 4 operatii diferite: admisia, compresia,

Page 6: Constructia  Motorului

Coala

Mod Coala N. Document Semnat Data

aprinderea si evacuarea. Intr-un motor rotativ, toate aceste operatii sunt facute in paralel, fiecare in camere ei, datorita variatiei de volum a camerei, determinata de rotirea rotorului.

Exact ca un motor cu piston, motorul rotativ foloseste puterea dezvoltata de arderea amestecului aer-combustibil. Intr-un motor cu piston, presiunea dezvoltata de arderea combustibilului, forteaza miscarea oscilatorie a pistonului, care este transformata in miscare de rotatie de arborele cotit. La motorul rotativ, presiunea de combustie, este dezvoltata intre camera, intre rotor si peretele cilindrului, determinand rotirea acestuia. Rotorul urmeaza o cale ce seamana cu ceva creat cu un spirograf. Aceasta traiectorie ii permite rotorului sa mentina un contact permanent cu peretii cilindrului, creand 3 camere separate, al caror volum se modifica in timpul unei rotatii complete a motorului. Aceasta modificare de volum, aduce aer si combustibil in motor, il comprima, utilizeaza energia gazelor si in final le evacueaza. Motorul rotativ, are de asemenea, exact ca un motor cu piston, nevoie de un sistem de alimentare si de unul de aprindere. Partile componente sunt: Rotorul - are 3 fete convexe(fig 2.1), fiecare din ele comportandu-se ca un piston. Fiecare fata a rotorului, are o adancitura pentru a mari "cilindreea" motorului, permitand mai mult spatiu pentru amestecul aer-combustibil.

La varful (marginea) fiecarei fete, o placuta de metal izoleaza camerele formate de rotor intre ele. Aceasta placuta poate fi considerata a fi corespondentul segmentilor de la motorul cu piston. De asemenea exista inele de otel de fiecare parte a rotorului, pentru a sigila marginile camerei de ardere.

Rotorul are la interior o parte dintata. Acesti dinti se angreneaza cu dintii de pe arborele fixat in cilindru. Acesti dinti determina traiectoria si directia rotorului. La trei rotatii ale arborelui de iesire, rotorul se roteste o singura data.

Fig 2.1. Rotorul

Cilindrul (fig 2.1.1 - Forma cilindrului este oarecum ovala (de fapt este epitrochoid). Aceasta forma a fost proiectata astfel incat cele 3 margini ale rotorului sa fie in contact permanent cu cilindrul formand cele 3 camere etanse ale motorului.

Fiecare zona a cilindrului este dedicata unui singur proces al motorului. Cele 4 sectiuni sunt:-Admisie -Compresie -Ardere -Evacuare

Orificiile de Admisie si Evacuare sunt dispuse in cilindru. Observati ca nu exista supape si ca aceste orificii comunica direct in evacuare/ admisie.

Page 7: Constructia  Motorului

Coala

Mod Coala N. Document Semnat Data

Fig 2.1.1 Cilindrul

Principiu de functionare a motorului cu piston rotativ(fig 2.1.2.)

Admisia Faza de admisie, incepe atunci cand capatul rotorului trece de galeria de admisie. In momentul in care orificiul de admisie este inspre camera, volumul camerei este aproape minim. In miscarea sa rotorul trece de orificiul de evacuare, volumul camerei creste, tragand amestec de aer / combustibil in interiorul camerei.Cand varful rotorului trece de galeria de admisie, acea camera este izolata si incepe compresia.

Compresia Pe masura ce rotorul isi continua miscarea in carcasa, volumul camerei scade si amestecul aer/combustibil de comprima. In timpul stabilit fata rotorului ajunge in dreptul bujiilor, volumul camerei este din nou aproape de minim. In acest moment incepe combustia

Aprinderea Cele mai multe motoare au doua bujii. Forma camerei de combustie este alungita, asa incat flacara s-ar "imprastia" prea incet daca ar doar o singura bujie. Cand apare scanteia, amestecul aer-combustibil se aprinde, crescand brusc presiunea si fortand rotorul sa se miste. Presiunea combustiei forteaza rotorul sa se invarteasca in directia in care creste volumul camerei. Gazele de ardere isi continua expansiunea, fortand rotorul sa se roteasca si generand putere, pana cand camera ajunge in dreptul galeriei de evacuare.

Page 8: Constructia  Motorului

Coala

Mod Coala N. Document Semnat Data

Evacuarea Imediat ce marginea rotorului a trecut de galeria de evacuare, presiunea din camera este evacuata din motor. Pe masura ce rotorul isi continua miscarea, volumul camerei se micsoreaza, fortand si gazele ramase sa paraseasca cilindrul. Cand volumul camerei este aproape de minim, marginea rotorului trece de galeria de evacuare, izoland-o si ciclul incepe din nou. De subliniat este ca fiecare din cele 3 camere formate de rotor lucreaza in paralel la o parte a ciclului. Intr-un ciclu complet, al motorului, vor fi 3 admisii, 3 compresii, 3 evacuari si cel mai important 3 combustii care vor dezvolta putere, dar cum unui ciclu complet ii corespund 3 rotatii ale arborelui de iesire , inseamna ca pentru fiecare explozie e o rotatie. Din acest punct de vedere randamentul motorului rotativ ar trebui sa fie superior celui in 4 timpi, cu piston, care pentru o cursa activa face 2 rotatii.

Avantaje : -Mai putine piese in miscare -Uniformitate -Mai lent Dezavantaje : -Mai greu de proectat -Costurile de fabricare mai ridicate -Consumul de combustibil mai mare -Timpul de exploatare mai redus

2.2. Motorul cu turbina

Principii de functionare          La motoarele cu ardere interna unde alimentarea aerului prin aspiratie la rotatii mari nu mai ajunge pentru a asigura o putere si mai mare al acestuia, se monteaza unul sau mai multe din aceste agregate. Grupul de turbosuflanta este montat în asa fel, încît gazele de evacuare care trec prin turbina, angreneaza aceasta, care poate sa ajunga la turatii de pina la 290.000 rpm (ex. al motorului turbodiesel la automobilului.Turbina fiind montata pe un ax comun cu turbina suflantei, aceasta fiind legata de conductele de admisie în asa fel, încît aerul de admisie este comprimat cu o presiune dorita în cilindrul motorului, în ciclul de admisie al acestuia. Constructia Grupul de turbosupraalimentare este compus din doua parti esentiale: corpul carcasei cu turbina de antrenare si carcasa cu turbina suflanta, de unde se deriveaza si denumirea agregatului în „turbo”. Gazele de evacuare antreneaza turbina care la rîndul iei, antreneaza suflanta. Suflanta aspira aerul curat din filtrul de aer si îl comprima spre cilindrul motor. Ambele turbine sunt pozitionate pe un ax comun care este montat într-o bucsa de alunecare uns cu ulei sub presiune, sau si rulmenti speciali.Cand carcasa turbinei necesita o racire suplimentara, aceasta prin constructia de canale pentru racire, este legata la instalatia de racire al motorului. La fel si carcasa suflantei, la nevoie poate avea din constructie canale pentru lichidul de racire.În rare cazuri, pentru racirea grupului de turbosupraalimentare, acesta este partial sau chiar total inclus în carcase care sunt racite cu lichid.         Avantajul folosirii grupului de turbosupraalimentare este:• Cresterea puterii motorului fara a consuma putere mecanica, cum este de exemplu la motorul cu ardere interna cu turbocompresor. • Cresterea puterii unui motor mai mic mai usor, la aceeas putere ca la un motor cu mult mai mare. Desavantajul folosirii turbinei turbosuflante este: • Prin marirea puteri motorului la aeeasi cilindree, deci mariind presiunea de ardere în cilindru, este

Page 9: Constructia  Motorului

Coala

Mod Coala N. Document Semnat Data

nevoie de o adaptare constructiva a pistonului, boltului, bielei, arborelui cotit, blocului motor, cilindrului, chiulasa, roti dintate, sistemului de racire. etc.. • Unele firme constructoare de agregate de turbosupraalimentare recomanda, ca dupa un mers mai îndelungat la turatii mari ale motorului cînd turbina se poate înrosi din cauza temperaturei ridicate, înainte opriri motorului, acesta sa mai functioneze la turatii reduse, pentru ca agregatul sa nu ramîna fara ungere si racire. • La motoarele moderne cu turbina suflanta, în legatura cu acest agregat sunt adaugate piese de reglare, care si ele la rîndul lori sunt periclitate de defectare. • O parte din turbina facând parte din sistemul de ungere al motorului, la pornirea si accelerarea acestuia, în turbina formandu-se o sub presiune (vid), o parte din uleiul care unge axul turbinei este aspirat în camera de ardere. Se estimeaza, dupa intervalele de pornire / acelere brusca, ca consumul de ulei la aceste motoare este 20 - 40% din cauza agregatului de turbosuflanta.

  Fig 2.2.

3.Destinatia, constructia generala a mecanismului biela-manivela pentru motoarele in linie, in V, orizontale si opozite (boxer).

Mecanismul bielă-manivelă (numit şi mecanismul motor) transformă mişcarea de translaţie a pistonului, obţinută prin arderea amestecului carburant, în mişcare de rotaţie a arborelui cotit

Părţile componente ale mecanismului bielă-manivelă sunt:

Organele fixe: baia de ulei, blocul motor, chiulasă, cilindrii, garniturile băii de ulei şi a chiulasei.- Organele mobile : pistonul cu segmenţii şi bolţul pistonului, biela, semicuzineţii lagărului de bielă , arborele cotit, volantul (fig.3.1).

Fig. 3.1 Organele mobile ale mecanismului bielă-manivela: a-motorul cu patru cilindri; b-motorul cu şase cilindri; 1-arbore cotit, 2-cuzineţii palieri; 3-semiinele de limitare axială arborelui cotit; 4-pană; 5-roată de lanţ, 6-roată de curea; 7-butic; 8-flanşă; 9-şurub de fixare a capacului de bielă; 10-rulmentul anterior al arborelui primar al cutiei de viteze; 11-

Page 10: Constructia  Motorului

Coala

Mod Coala N. Document Semnat Data

coroana dinţată a volantului; 12-volantul automobilului cu cutie de viteze trepte; 13-volantul automobilului cu cutie de viteze automate; 14-cuzineţ capului mare al bilei; 15-bielă; 16-bucşa de bronz al capului mic al bielei; 17-bolţ de piston; 18 – inel limitare; 19 – piston ;20-segment răzuitor; 21-segment de compresie doi; 22-primul segment compresie.

Fig. 3.2. Scheme de poziţie a cilindrilor:

a-verticali în linie; b-în linie înclinaţi; c-cu cilindrii orizontali; d- în V; e-cu cilindri opuşi

Page 11: Constructia  Motorului

Coala

Mod Coala N. Document Semnat Data

BIBLIOGRAFIA

1. Frăţila Gh., Frăţila M., Samoila St. Automobile. Cunoaştere, întreţinere, reparare. –Bucureşti, 2008.

2. www.referat.ro3. www.clopotel.ro