Motortervezés I. (BMEKOGGM670)

Átírás

1 Motortervezés I. (BMEKOGGM670) 1. Általános tantárgyi követelmények Kreditszám: 4 A tantárgy heti 2 óra előadással és heti 2 óra laborral rendelkezik. Az előadásokon a tervezési feladat elvégzéséhez szükséges információk hangzanak el. A laborok alkalmával a kötelező konzultációt tartunk. Az aláírás megszerzésének feltételei: részvétel a konzultációs alkalmakon (2 hiányzás megengedett), tervezési feladatok beadása, ZH legalább elégséges teljesítése. A vizsgajegy megszerzésének feltételei: vizsga legalább elégséges teljesítése. A vizsga menete: a hallgató konzulense előzetesen kijavítja és leosztályozza a tervezési feladatot, a hallgató egy 8-12 perces prezentáció keretében bemutatja a tervezési feladatát, a hallgató a prezentáció után válaszol a vizsgáztatók által feltett kérdésekre. A tantárgyra kapott érdemjegy a ZH, a tervezési feladat és a vizsga osztályzatának a számtani átlagából adódik. 2. Tervezési feladat - belsőégésű motor főmunkafolyamat modellezése 2.1. Motorválasztás A munkafolyamat-számítási feladathoz kizárólag közúti járműben alkalmazott négyütemű motor választható. A kiválasztott ás az áttervezett motoroknak a következő feltételeknek kell megfelelniük: A kiválasztott motorról rendelkezni kell egy kereszt- és egy hosszmetszeti géprajzzal. Hengerszám: minimálisan 3, maximálisan 6, soros elrendezésben. 1

2 Lökettérfogat: az áttervezett motornak legalább 200cm 3 -rel el kell térnie az eredeti motortól. Az áttervezett motor csak turbófeltöltésű lehet. Az áttervezési célnak mindenképpen modernizálnia kell a kiválasztott motort. A kiválasztott és az áttervezendő motor paramétereit az alábbi hivatkozással elérhető táblázatba kell feltölteni. A határidő a 3. oktatási hét előadása. BgjaqQE/edit#gid= A szimulációs eszköz Belsőégésű motorok főmunkafolyamatának számítására a GT-Suite motorszimulációs eszköz áll rendelkezésre. A szimulációs eszköz lehetővé teszi a többhengeres dugattyús motorok szívó- és kipufogórendszerében fellépő akusztikai jelenségek, valamint a hengerben végbemenő égési folyamatok számítását mind statikus, mind tranziens működési körülmények között Sablon motor modellek A szimuláció elvégzéséhez kiindulásként motor modell sablonok állnak rendelkezésre, amelyek mindegyike 1 hengeres, 1dm 3 lökettérfogatú motort tartalmaznak a következő jellemzőkkel: turbótöltött Otto-motor (SI_TC_1l.gtm) turbótöltött Diesel-motor (CI_TC_1l.gtm) A sablon motor modellek kiadása az előadáson történik Szükséges paraméterek Az alapmotor kiválasztásánál, valamint a tervezendő motor fő jellemzői meghatározásánál a következő paramétereket szükséges szem előtt tartani. Karakterisztikus jellemzők: kompresszióviszony, gyújtási sorrend, hengerelrendezés Hengergeometria: furat, löket, hajtórúdhossz, dezaxiálás Szívó és kipufogó rendszer: szívó- és kipufogócsövek átmérői, hosszai, csőcsatlakozási geometriák Szelepvezérlés: szelepátmérők, szelepemelési görbék 2

3 Befecskendező rendszer: befecskendezési dózis, befecskendezési nyomás, fúvókaméret Turbófeltöltő: kompresszor- és turbina jellegmezők (tömegáram és izentropikus hatásfok) 2.5. Tervezési korlátozások és peremfeltételek Égéstér geometria: szelepülések, gyújtógyertya, befecskendezőszelep, izzítógyertya minimális távolsága 2mm. Szelepülések hengerfaltól vett távolsága minimum 1mm. Öblítési felső holtpontban a dugattyútető és a szelepek minimális távolsága 1,5mm. Fajlagos fogyasztás: b e <300 g/kwh Otto-, és b e <260 g/kwh Diesel-motor esetére az optimális munkapontban. Maximális égési csúcsnyomás: p max <90 bar Otto-, és p max <150 bar Dieselmotorra Maximális égési csúcshőmérséklet: T max <2600K Otto-, és T max <2000K Dieselmotorra Volumetrikus hatásfok: η vol max >90% legalább két munkapontban, η vol min>70% 2.6. Tartalmi követelmények A beadandó házi feladatnak a következő elemeket kell tartalmaznia: a) A kiválasztott motor általános leírása (2-3 oldal), b) Hossz- és keresztmetszeti rajzok, c) A módosítások és azok céljának leírás, d) Égéstér műszaki rajz alapján a következő ellenőrző számítások: (1) Szívó- és kipufogószelepek méretei, gátméretek, figyelembe véve a szelepülék, gyújtó- és izzító gyertya méreteket is, (2) a kompresszió viszony és az égéstér-méret ellenőrzése, valamint (3) a szelepek öblítési helyzetben való ütközésének ellenőrzése, e) Az 1. hengerre vonatkozó főmunkafolyamat diagramok névleges fordulaton és teljesítmény mellett: Égésfüggvény, p-v diagram, 3

4 p-φ diagram, T- φ diagram, Szívó-, és kipufogószelepek tömegáramai egy ciklus alatt, f) Statikus karakterisztikák: Effektív teljesítmény, nyomaték, fajlagos fogyasztás (BSFC), a volumetrikus hatásfok, az effektív hatásfok, égési csúcsnyomás, égési csúcshőmérséklet és a légviszony a fordulatszám függvényében legalább 10 fordulatszám felhasználásával teljes terhelés mellett, Együttműködési munkapontok a turbótöltő kompresszorának és turbinájának hatásfok jellegmezejében teljes terhelés mellett, g) Jármű menetciklus szimuláció adatai, h) Menetciklus szimuláció eredményeinek kiértékelése: tüzelőanyag fogyasztás, szén-dioxid kibocsátás, i) Belsőégésű motor és a teljes jármű Sankey-diagramjának számítása 3 különböző munkapontban, j) A kiindulási és az új motor fő adatinak táblázatos összehasonlítása, k) A fejlesztési tapasztalatok és eredmények értékelése. 3. Tervezési feladat - dugattyútervezés 3.1. A szimulációs eszköz A dugattyú szilárdsági és termikus szimulációjához bármilyen alkalmas végeselemes szoftver használata megengedett. Az előadás keretein belül ANSYS környezetben kerül bemutatásra a feladat Szükséges paraméterek A dugattyútervezéshez szükséges paraméterek a motorszimulációs eredményekből adódnak Tartalmi követelmények A beadandó házi feladatnak a következő elemeket kell tartalmaznia: a) A megtervezett dugattyú konstrukciójának és gyárthatóságának bemutatása, b) Teljesen beméretezett alkatrészrajz a dugattyúról, 4

5 c) A dugattyú végeselemes modelljének bemutatása, d) Szilárdági számításokhoz alkalmazott kényszerek és terhelések, e) Szilárdsági számítások eredményeinek bemutatása (a maximális gázerőből adódó és a maximális tömegerőből adódó deformációk), f) Termikus számításokhoz alkalmazott peremfeltételek, g) Termikus számítások eredményeinek bemutatása. 4. Formai követelmények, határidők A kidolgozott házi feladat bekötött formában, a géprajzok feltekerve adandók be. A vizsgaalkalomra füles irattartó mappát kell hozni. A tervezési feladat leadási határideje: szorgalmi időszak utolsó napja 12:00. Pótleadás a pótlási hét utolsó napján, szintén 12:00-kor. 5