Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
MOTORJI Z NOTRANJIM ZGOREVANJEM
Motorji z notranjim zgorevanjem Motorji z zunanjim zgorevanjem
izohora: Otto motor
izobara: Diesel motor
izohora in izobara: motor z užarjeno glavo
izohora in izoterma: Stirling motor
DvotaktniŠtititaktni
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
komprimiranje delovne snovi
velika toplotna obremenitevenostavna konstrukcija
ugodno razmerje med močjo in maso motorja
enakomernejši vrtilni moment
težave z mazanjem
Dvotaktni motorji
1. takt
ekspanzija, izpuh + polnjenje2. taktvžig
Lastnosti:
izpiranje valja s svežo mešanico
Uporaba:
Otto motorji majhnih moči in veliki, počasitekoči ladijski motorji (odvod toplote!)
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Dvotaktni Otto motor Dvotaktni Diesel motor
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
komprimiranje delovne snovi
neenakomeren vrtilni momentmanjša toplotna obremenitev
dobro izpiranje valja, ekologija
mazanje valja iz kartrja
večje število sestavnih delov
Štiritaktni motorji
1. takt
ekspanzija2. taktvžig
Lastnosti:
majhno razmerje med močjo in maso motorja
Uporaba:stacionarni pogonski stroji (pogon generatorjev ali strojev)pogonski stroji za vozila
izpuh zgorelih plinov3. takt
sesanje4. taktvžig
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Štiritaktni Otto motor Štiritaktni Diesel motor
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Štiritaktni motor
Dvotaktni motor
α / rad
1. takt 2. takt 4. takt3. takt
1. vrtljaj gredi 2. vrtljaj gredi
0 π 2π 3π 4π
0
F t
/ N
Ft1
Ft2
Ft1+Ft2Ft =
0Ft1
Ft2
Ft1+Ft2Ft =
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Teoretični krožni proces
VŠ VG
Qdo
Qdo
Qod Qod
s = konst.
s = kosnt.s = konst.
V = konst.
p = konst.V = konst.
p = konst.
Qdo
Qdo
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Osnovni pojmi teoretičnega popisa
Kompresijsko razmerje:2
1
VV
=ε
Tlačno razmerje:2
3
pp
=ψ
Vbrizgovalno razmerje:3
4
VV
=ϕ Otto motor: 1=ϕ
Izentropna kompresija: 112
−⋅= κεTTIzohorni dovod toplote: 1
13−⋅⋅= κεψTT
Izobarni dovod toplote:1
14−⋅⋅⋅= κεϕψTT
Izentropna ekspanzija:κϕψ ⋅⋅= 15 TT
Diesel motor: 1=ψ
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Delo krožnega procesa
oddotKtEt QQWWW −=−=
V proces dovedena toplota: iGodo HmQ ⋅=
Kurilnost zmesi:
Go
Z
i
ZGo
do
Zm
doZmi,
1mm
Hmm
QmQH
+=
+≈=
Dejansko delo motorja
tmie WW ⋅⋅= ηη
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Termični izkoristek krožnega procesa
( )( ) ( )
( )( ) ( )11
111
1
1
3423
15
do
oddot
−⋅⋅+−−⋅
⋅−=
=−⋅⋅+−⋅⋅
−⋅⋅−=
−=
− ϕψκψϕψ
ε
η
κ
κ
TTcmTTcmTTcm
QQQ
pv
vSplošni zapis:
Otto motor (ϕ = 1):
Diesel motor (ψ = 1):
1t11 −−= κε
η
( )( )1
111 1t −⋅−
⋅−= − ϕκϕ
εη
κ
κ
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.
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Termični izkoristek teoretičnega krožnega procesa
veliko kompresijsko razmerje ε
vbrizgovalno razmerje ϕ = 1
0 5 10 15 20 25
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,6
0,7
ηt
ε
A = 1,0ϕB = 1,5 = 1,5ϕ ψC = 1,5 = 1,0ϕ ψČ = 2,5 = 1,5ϕ ψD = 2,5 = 1,0ϕ ψ
ABCČD
Otto
Diesel
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
VŠ VG
A + B
C Č
D
E
pO
Primerjava med teoretičnim in dejanskim krožnim procesom
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Regulacija z dušenjem
pO
VD
VD'
Δp
5'
Δp
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Tlačno polnjenje motorja
VGV'D
1
2'
3' 4'
5'
6
6'
8
7'8'
9'
10'1T
V'D,T
1, 1T
1'
1'
1T'
1T'1'
9'
1'
5'
10'
pO
VŠ V
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Otto motor
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Primerjava dejanskih indikatorskih diagramovštiritaktni motor
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Wanklov motor
9
10
11
12
9 65
1 2
10
312
11
7
4
8
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Wankel motor: delovanje in izvedba
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
Wankel motor
kompleksna goemetrija delov (valj, bat)enakomernejši vrtilni moment (tlačne in masne sile); 3 cikli na vrtljaj
težavno tesnenje
Lastnosti:
neugodne zgorevalne razmere
Uporaba:
pogonski stroji za vozila
enostavno polnjenje in praznjenje(ni ventilov) visoke emisije škodljivih plinov; ekologija
miren tek
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
DieselOttoVrsta
14-257-12KompresijskoRazmerje
0,28-0,500,20-0,36Indiciraniizkoristek
Lahka in srednje težka olja
Kurilnost: 40-43 MJ/kg
Bencin, bencin-bencol,bencin-alkohol, zem. plinKurilnost: 33-43 MJ/kg
Gorivo
V zgor. prostoru; vstop zraka skozi ses.ventil, vstop goriva skozi šobo 85-150 bar
Tlak pred vžigom: 25-65 barTemperatura pred vžigom 600-800°C
Vplinjač, neposredni vbrizg
Tlak pred vžigom: 10-30 barTemperatura pred vžigom 300-500°C
Pripravazmesi
samovžigEl. vžigalna napravaVžig
Počasno (izobara)Zgorevalni tlak: 60-90 bar
Zgorevalna temp.: 1.500-2.200°C
Hitro (izohora)Zgorevalni tlak: 30-50 bar
Zgorevalna temp.: 1.500-2.200°C
Zgorevanje
Regulacije količine vbrizga goriva,ne pa tudi količine zraka
Spreminjanje količine zmesi z dušenjem; regulacija neposrednega
vbrizga
Regulacija
Energetski stroji
UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo
STIRLINGOV MOTOR
A
B
C
Qdo
Qod
Č
D
1 2izotermnakompresija
2 3izohorni dovod
toplote iz regenerativne-ga prenosnika toplote
3 4izotermnaekspanzija
4 1izohorni odvod
toplote v regenerativniprenosnik toplote
T T3R 4R= T4RQR T1R T2R T3RQRT T1R 2R=