ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ - ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ Μ.Ε.Κ. Μ.Ε.Κ. Ι (Θ) Διαλέξεις Μ4, ΤΕΙ Χαλκίδας Επικ. Καθηγ. Δρ. Μηχ. Α. Φατσής
ΣΚΟΠΟΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Η εισαγωγή στην ανάλυση της λειτουργίας εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ. και ο υπολογισμός των κυριότερων χαρακτηριστικών τους. Α! Μέρος: Υπολογισμός θερμικών κύκλων που βασίζονται οι εμβολοφόρες ΜΕΚ Β! Μέρος: Υπολογισμός κύριων χαρακτηριστικών λειτουργίας Μ.Ε.Κ.
ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ - Ορισμός Είναι εκείνες οι μηχανές με τις οποίες η χημική ενέργεια που είναι αποταμιευμένη στα καύσιμα μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια λόγω της καύσης και με τη σειρά της μετατρέπεται σε ωφέλιμο έργο. Λέγοντας Μ.Ε.Κ. εννοούμε «παλινδρομικές» ή «εμβολοφόρες» Μηχανές Εσωτερικής Καύσης για το μάθημα αυτό
Ταξινόμηση Μ.Ε.Κ. 1. Εμβολοφόροι κινητήρες Αεριοστρόβιλοι Πυραυλοκινητήρες 2. Βενζινοκινητήρες Πετρελαιοκινητήρες
1 Εφαρμογή Αυτοκινήτου, φορτηγού, σιδηροδρόμου, μικρού αεροπλάνου, γεννήτριας, πλοίου, εξωλέμβια, κλπ. Κατηγοριοποίηση ΜΕΚ 2 Βασική μεθοδολογία σχεδιασμού Εμβολοφόρες μηχανές (σε σειρά, V,W,ακτινικές, αντικριστών εμβόλων (boxer)) Περιστροφικές μηχανές (Wankel, αεριοστρόβιλοι) 3 Κύκλος λειτουργίας 4-Χρονες (φυσικής αναπνοής, υπερπληρούμενες, στροβιλουπερπληρούμενες) 2-Χρονες (πλήρωση από τον στροβιλοθάλαμο, υπερπληρούμενες, στροβιλουπερπληρούμενες) 4 Σχεδιασμός και θέση βαλβίδων ήθυρίδων Βαλβίδες επικεφαλής Βαλβίδες στο σώμα Περιστροφικές βαλβίδες Θυρίδες εγκάρσιας απόκλισης Θυρίδες απόκλισης τύπου βρόγχου Θυρίδες και βαλβίδες διαμήκους απόκλισης 5 Καύσιμο Βενζίνη, πετρέλαιο, φυσικό αέριο (CNG), υγραέριο (LPG), μεθανόλη, υδρογόνο, διπλό καύσιμο (Diesel-αέριο) 6 Μέθοδος προπαρασκευής μίγματος 7 Μέθοδος έναυσης Έναυση με σπινθήρα Έναυση με συμπίεση Εξαεριωτής, ψεκασμός στη πολλαπλή εισαγωγής, έγχυση μέσα στον θάλαμο καύσης 8 Σχεδιασμός θαλάμου καύσης Ενιαίος θάλαμος (δισκοειδής, σφηνοειδής, ημισφαιρικός με κοιλότητα στο έμβολο) Διαιρεμένος θάλαμος (προθάλαμος, στροβιλοθάλαμος) 9 Μέθοδος ελέγχου ροπής Στραγγαλισμός ομοιογενούς μίγματος αέρακαυσίμου, έλεγχος ροής καυσίμου μόνο, συνδυιασμός και των δύο. 10 Μέθοδος ψύξης Υδρόψυκτος, αερόψυκτος, χωρίς σύστημα ψύξης (ψύξη με ακτινοβολία και ελεύθερη αγωγή από το κέλυφος)
Συσχέτιση Ισχύος Κυβισμού & Ισχύος Βάρους Μ.Ε.Κ. Κινητήρες Σχέση Ισχύος κυβισμού Σχέση βάρους-ισχύος του κινητήρα Σχέση βάρους-ισχύος του οχήματος KW / l Kg/KW Kg/KW Βενζινοκινητήρες μοτοσυκλετών 30-100 0,5 3 2-9 Βενζινοκινητήρες επιβατικών αυτοκινήτων Βενζινοκινητήρες αγωνιστικών αυτοκινήτων Πετρελαιοκινητήρες επιβατικών αυτοκινήτων με υπερπλήρωση Πετρελαιοκινητήρες επιβατικών αυτοκινήτων Πετρελαιοκινητήρες φορτηγών αυτοκινήτων Πετρελαιοκινητήρες φορτηγών αυτοκινήτων με υπερπλήρωση 35-130 1,3 5 4-22 400 1 0,2 7 1,5 30-70 1 4 9-20 20-50 1,8 5 12-25 10-45 2,5 8 60-230 18-55 2-7 50-210
Σημαντικές συνδρομές στην εξέλιξη των Μηχανών Εσωτερικής Καύσης Μηχανή του Lenoir (1860) Μηχανή των Otto & Langen (1866) Μηχανή του Daimler (1884) Μηχανή του Diesel (1892) Όχημα του Benz (1885)
Μηχανή του Lenoir (1860)
Μηχανή των Otto & Langen (1866)
Βασικές φάσεις στη λειτουργία Μ.Ε.Κ. Εισαγωγή Συμπίεση Καύση Εκτόνωση
Μοντελοποίηση ΜΕΚ : Κινηματικός Μηχανισμός (Έμβολο Διωστήρας Στρόφαλος)
Ορισμοί Α.Ν.Σ. Κ.Ν.Σ. Όγκος εμβολισμού V h = π D 4 2 s V = z H V h Επιζήμιος όγκος Vc Συνολικός όγκος κυλίνδρου V = V + o h V c Βαθμός συμπίεσης ε = V o Vh + = V V c c V c
Διαχωρισμός σε 4-Χ & 2-Χ μηχανές «Χρόνος»: Είναι η απόσταση που διανύει το έμβολο για να πάει από το ένα νεκρό σημείο στο άλλο (stroke). Ένας «χρόνος» αντιστοιχεί σε μισή στροφή του στροφαλοφόρου άξονα, δηλαδή σε 180 περιστροφής.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Μ.Ε.Κ. Ι «Θερμικές Εμβολοφόρες Μηχανές», Α. Φατσής, Εκδόσεις Πατάκη, 2011 Advanced Vehicle Technology, H. Hesler, Reed Educational and Professional Publishing, 2001. Automotive Handbook, Robert Bosch, 7 th edition, 2007, John Wiley. Charging the Internal Combustion Engine, H. Hiereth, P. Prenninger, 2007, Springer-Verlag. Design and Simulation of Four Stroke Engines, Gordon P. Blair Injection-Καταλύτες & Αναλυτές Καυσαερίων, Π. Καραμπίλας, 2 η έκδοση, Ι.Δ.Ε.Ε.Α., 2004
Internal Combustion Engine Fundamentals, J.B. Heywood, 1988, McGraw-Hill Internal Combustion Engine Modeling, J.I. Ramos, 1989, Hemisphere Publishing Corporation Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine, W.W. Pulkrabek, Prentice Hall, 1997. Engines: An Introduction, John L. Lumley, Cambridge University Press, 1999 Εργαστηριακές Δοκιμές και Μετρήσεις Εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ., Κ.Δ. Ρακόπουλος, Εκδόσεις Φούντας Μηχανές Εσωτερικής Καύσεως, Λ.Χ. Κλιάνης, Ι.Κ. Νικολός, Ι. Α. Σιδέρης, Τόμος Ι, ΙΙ, Ίδρυμα Ευγενίδου, 2003
Introduction to Internal Combustion Engines, Richard Stone, 3 rd edition, 1999 MacMillan Maximum Boost. Designing, Testing and Installing Turbocharger Systems, Corky Bell, Bentley Publishers. Scientific Design of Exhaust & Intake Systems, Philip H. Smith, John C. Morrison, Bentley Publishing Μηχανές Εσωτερικής Καύσεως, Λ.Χ. Κλιάνης, Ι.Κ. Νικολός, Ι. Α. Σιδέρης, Τόμος Ι, ΙΙ, Ίδρυμα Ευγενίδου, 2003 Bosch, Automotive Handbook, 2 nd English edition Θ. Ζαχμάνογλου κ.ά., «Τεχνολογία Αυτοκινήτου Πέρα από το 2000», 9η Έκδοση 2005, Ι.Δ.Ε.Ε.Α.
The internal Combustion Engine in Theory and Practice, Vol. 1, Vol. 2 C.F. Taylor, 2 nd edition, MIT Press Turbocharging the Internal Combustion Engine, Watson N. and Janota M.S., 1982, McMillan. Αρχές Εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ., Κ.Δ. Ρακόπουλος, Εκδόσεις Φούντας ΜEK, ΙΙ, Κ.Δ. Ρακόπουλος, Εκδόσεις Φούντας Αυτοκίνητο και περιβάλλον, Γ. Καπετανάκη κ.ά., Ι.Δ.Ε.Ε.Α., 2003. Μηχανές Εσωτερικής Καύσης Ι, ΙΙ, Π. Χασιώτης, Εκδόσεις Ίων.