MOTORJI Z NOTRANJIM ZGOREVANJEM Dvotaktni Štititaktni Motorji z notranjim zgorevanjem Motorji z zunanjim zgorevanjem izohora: Otto motor izohora in izoterma: Stirling motor izobara: Diesel motor izohora in izobara: motor z užarjeno glavo
Dvotaktni motorji 1. takt 2. takt komprimiranje delovne snovi ekspanzija, izpuh + polnjenje vžig Lastnosti: enostavna konstrukcija velika toplotna obremenitev ugodno razmerje med močjo in maso motorja enakomernejši vrtilni moment težave z mazanjem izpiranje valja s svežo mešanico Uporaba: Otto motorji majhnih moči in veliki, počasitekoči ladijski motorji (odvod toplote!)
Dvotaktni Otto motor Dvotaktni Diesel motor
Štiritaktni motorji 1. takt 2. takt 3. takt 4. takt Lastnosti: komprimiranje delovne snovi ekspanzija izpuh zgorelih plinov sesanje vžig vžig manjša toplotna obremenitev dobro izpiranje valja, ekologija mazanje valja iz kartrja neenakomeren vrtilni moment večje število sestavnih delov majhno razmerje med močjo in maso motorja Uporaba: stacionarni pogonski stroji (pogon generatorjev ali strojev) pogonski stroji za vozila
Štiritaktni Otto motor Štiritaktni Diesel motor
F t = F t1+f t2 F t2 Štiritaktni motor 0 F t1 F t = F t1+f t2 Dvotaktni motor F t2 t / N F 0 F t1 0 π 2π 3π 4π α / rad 1. takt 2. takt 3. takt 4. takt 1. vrtljaj gredi 2. vrtljaj gredi
Teoretični krožni proces Q do Q do s = kosnt. s = konst. Q do p = konst. Q do V = konst. p = konst. s = konst. Q od V = konst. Q od V Š V G
Osnovni pojmi teoretičnega popisa Kompresijsko razmerje: Tlačno razmerje: Vbrizgovalno razmerje: ε = ψ = V V 1 2 p p V = V 3 3 2 Diesel motor: ψ = 1 4 ϕ Otto motor: ϕ = 1 Izentropna kompresija: κ 1 T 2 = T 1 ε Izohorni dovod toplote: κ 1 Izobarni dovod toplote: Izentropna ekspanzija: T T 3 4 = T 1 = T 1 ψ ε ψ ϕ ε κ T 5 = T 1 ψ ϕ κ 1
Delo krožnega procesa W t = W te W tk = Q do Q od V proces dovedena toplota: Q do = m Go H i Kurilnost zmesi: H i,zm = Q m do Zm m Qdo + m Go Z = Hi m 1+ m Z Go Dejansko delo motorja W e = η η i m W t
Splošni zapis: Termični izkoristek krožnega procesa Q η = Otto motor (ϕ = 1): Diesel motor (ψ = 1): t do Q Q do 1 = 1 κ ε η η t t 1 od 1 ε = 1 κ 1 1 κ ε = 1 1 = 1 m c κ ( ψ ϕ 1) ( ψ 1) + κ ψ ( ϕ 1) v κ ( ϕ 1) κ ( ϕ 1) m cv ( T5 T1 ) ( T T ) + m c ( T T ) 3 2 p 4 3 = Pri enakem kompresijskem razmerju ima Otto motor boljši termični izkoristek kot Diesel motor. Diesel motor dopušča (zahteva) večja kompresijska razmerja. Primerjati je potrebno primerjalne procese pri najvišjih temperaturah in tlakih.
Termični izkoristek teoretičnega krožnega procesa η t A BC 0,7 0,6 0,5 Otto Diesel Č D veliko kompresijsko razmerje ε vbrizgovalno razmerje ϕ = 1 0,4 0,3 0,2 0,1 A ϕ = 1,0 B ϕ = 1,5 ψ = 1,5 C ϕ = 1,5 ψ = 1,0 Č ϕ = 2,5 ψ = 1,5 D ϕ = 2,5 ψ = 1,0 0 0 5 10 15 20 25 ε
Primerjava med teoretičnim in dejanskim krožnim procesom C Č A + B E D p O V Š V G
Regulacija z dušenjem Δp 5' p O Δp V D ' V D
1, 1T Tlačno polnjenje motorja 10' 3' 4' 1T' 1' 2' 1' 1' 9' 5' 5' 7' 8' 1' 6' 1T' 9' p O 8 6 1 1T 10' V Š V G V V' D V' D,T
Otto motor
Primerjava dejanskih indikatorskih diagramov štiritaktni motor
Wanklov motor 1 2 5 10 9 6 9 10 12 11 11 3 12 4 7 8
Wankel motor: delovanje in izvedba
Wankel motor Lastnosti: enakomernejši vrtilni moment (tlačne in masne sile); 3 cikli na vrtljaj miren tek enostavno polnjenje in praznjenje (ni ventilov) kompleksna goemetrija delov (valj, bat) težavno tesnenje neugodne zgorevalne razmere visoke emisije škodljivih plinov; ekologija Uporaba: pogonski stroji za vozila
Vrsta Kompresijsko Razmerje Indicirani izkoristek Gorivo Otto 7-12 0,20-0,36 Bencin, bencin-bencol, bencin-alkohol, zem. plin Kurilnost: 33-43 MJ/kg Diesel 14-25 0,28-0,50 Lahka in srednje težka olja Kurilnost: 40-43 MJ/kg Priprava zmesi Vplinjač, neposredni vbrizg Tlak pred vžigom: 10-30 bar Temperatura pred vžigom 300-500 C V zgor. prostoru; vstop zraka skozi ses. ventil, vstop goriva skozi šobo 85-150 bar Tlak pred vžigom: 25-65 bar Temperatura pred vžigom 600-800 C Vžig El. vžigalna naprava samovžig Zgorevanje Regulacija Hitro (izohora) Zgorevalni tlak: 30-50 bar Zgorevalna temp.: 1.500-2.200 C Spreminjanje količine zmesi z dušenjem; regulacija neposrednega vbrizga Počasno (izobara) Zgorevalni tlak: 60-90 bar Zgorevalna temp.: 1.500-2.200 C Regulacije količine vbrizga goriva, ne pa tudi količine zraka
1 2 izotermna kompresija D STIRLINGOV MOTOR 2 3 izohorni dovod toplote iz regenerativnega prenosnika toplote B C T 3R Q do = T4R Q R T 4R T 1R T 1R = T 2R Q R T 2R T 3R A Q od Č 3 4 izotermna ekspanzija 4 1 izohorni odvod toplote v regenerativni prenosnik toplote
STIRLINGOV MOTOR