Beeda Károly Felső holtpot (FHP) FHP FHP FHP Alsó holtpot (AHP) AHP AHP AHP Szívás Sűrítés erjeszkedés Kipufogás
Bevezetés, törtéeti áttekités Elvi felépítés Működési módok Négyütemű Kétütemű Ideális körfolyamatok alóságos körfolyamatok eszteségek, hatásfokok émakörök Kostrukciók Hegerek állása Heger elredezések Működésmód Hűtés Keverékképzés Gyújtás Kompoesek 204.0.03. BME RH Beeda Károly 2
Bevezetés, törtéeti áttekités érfogatkiszorítás elvé működő, belső égésű hőerőgép Az ipari forradalom alapvető erőforrása, a gőzgép korlátai sarkallták a fejlesztéseket Kisebb üzemek igéyeiek kielégítésére, kellő hatásfokú gép kellett Majd a közlekedés is megjelet, mit lehetséges felhaszáló 204.0.03. BME RH Beeda Károly 3
Bevezetés, törtéeti áttekités Jea-Joseph Étiee Leoir kétütemű (szé)gáz motort épített, majd szabadalmaztatta (859-60) 204.0.03. BME RH Beeda Károly 4
Bevezetés, törtéeti áttekités Beau de Rochas 4-ütemű szikragyújtású motor működéséek leírása (86) Hagsúlyozta a levegőtüzelőayag keverék gyújtás előtti kompressziójáak fotosságát (amit Leoir még em alkalmazott) Nikolaus August Otto Szabadalmaztatta a szikragyújtású 4-ütemű motort (876) A kivitelezett motort 878-ba a párizsi világkiállításo mutatta be 204.0.03. BME RH Beeda Károly 5
Bevezetés, törtéeti áttekités Csoka Jáos és Wilhelm Maybach: karburátor (893) Egymástól függetleül kidolgozták a porlasztót (ugyaabba az évbe), mely lehetővé tette a folyékoy tüzelőayagok felhaszálását 204.0.03. BME RH Beeda Károly 6
Bevezetés, törtéeti áttekités Rudolf Diesel (897) Carot-körfolyamatot akart megvalósítai Azt em érte el, helyette szité agy hatásfokú, égyütemű kompressziógyújtású motort sikerült kivitelezi Alfred Büchi (905) turbófeltöltés szabadalma 204.0.03. BME RH Beeda Károly 7
Bevezetés, törtéeti áttekités Alapvető követelméyek a repülőgép hajtóművekkel szembe Kis tömeg Nagy teljesítméy Nem volt jellemző a korai dugattyús motorokra (hát még a gőzgépekre ) Néháy kw teljesítméy öbb tíz kg tömeg A Wright-fivérek Flyer repülőgépéek égyhegeres dugattyús motorja 204.0.03. BME RH Beeda Károly 8
Bevezetés, törtéeti áttekités Az 900-as évek elejére már elegedő tapasztalat állt redelkezésre De em voltak kifejezette repülőgép hajtására kifejlesztett motorok Wright-fivérek (Orville & Wilbur) 903. XII. 7-é Kitty Hawk 2 másodperc 36 méter Charles aylor motorja 6 hét alatt készült el, és,5-szeres teljesítméyt adott, mit a követelméyekbe foglaltak 204.0.03. BME RH Beeda Károly 9
Bevezetés, törtéeti áttekités Alberto Satos-Dumot 906. október 23. Párizs mellett Előtte kormáyozható léghajókkal foglalkozott raia uia romá származású, Műegyetemet (~BME) végzett, Párizsba tevékeykedő feltaláló 906. március 8-á saját készítésű motorral és repülőgéppel 2 métert repült 50 méter ekifutás utá saját futómű, azaz öerőből törtéő felszállás emesvár repülőteréek évadója 204.0.03. BME RH Beeda Károly 0
Bevezetés, törtéeti áttekités Louis Blériot Az első röpképes mooplá megalkotója A Csatora átrepülése 909. II. 25-á Azai motorkerékpár dugattyús motorral (9kW) 204.0.03. BME RH Beeda Károly
Bevezetés, törtéeti áttekités Adorjá Jáos Autószerelő, sofőr Saját tervezésű motorral (8,4kW) és repülőgép (Libelle) 90. I. 0-é emelkedett a magasba 204.0.03. BME RH Beeda Károly 2
Bevezetés, törtéeti áttekités Zsélyi Aladár (883-94) Műegyetemet végzett gépészmérök Saját tervezésű repülőgépek (Zsélyi I, II, III.) 90. III. 5-é repült először Elsőkét vetette fel egy utasszállításra alkalmas repülőgép kocepcióját (Melczer iborral közöse, Aerobusz éve ) Gázturbiák elméletével is foglalkozott (93!) Nemzetközileg elismert szakember (émet yelvterülete is megjeletek művei) 204.0.03. BME RH Beeda Károly 3
Bevezetés, törtéeti áttekités ípus Gyártási év eljesítméy [kw] ömeg [kg] Fajlagos teljesítméy [kw/kg] Wright Flyer 903 9 70 0,29 00% M-D (Po-2) 943 92 60 0,575 446% Lycomig O-235L (Cessa 52) 977 86 2 0,768 595% Lycomig IO-233 2008 87 95 0,96 70% Lycomig IO-550 (Cessa 400) Lycomig IO-580 (Extra 330) BMW 80 (FW-90, Ju-88) DB-605 (Me-09, -0) Svecov AS-62 (Li-2, A-2) 983 224 95,49 890% 996 223 20,0 860% 939 47 02,33 878% 940 324 756,75 357% 955 72 580,243 964% Jedrassik Cs- 940 735 345 2,3 652% Relatív fajlagos teljesítméy (Flyer = 00%) 204.0.03. BME RH Beeda Károly 4
Elvi felépítés (alteráló) dugattyús motor Forgó mozgás létrehozása alteráló mozgásból Dugattyú Heger Löket Felső holtpot (FHP) Hajtókar Alsó holtpot (AHP) Forgattyúház Forgattyús tegely 204.0.03. BME RH Beeda Károly 5
Elvi felépítés forgódugattyús motor Dugattyúközéppot Házközéppot 204.0.03. BME RH Beeda Károly 6
Működési módok égyütemű Felső holtpot (FHP) FHP FHP FHP Alsó holtpot (AHP) AHP AHP AHP Szívás Sűrítés erjeszkedés Kipufogás 204.0.03. BME RH Beeda Károly 7
Működési módok égyütemű Első ütem: szívás Mozgás: FHP AHP Kipufogószelep: zárva Szívószelep: yitva Friss töltet beáramlása miközbe a hegerbe atmoszférikus alatti (relatív vákuum) uralkodik. Felső holtpot (FHP) Alsó holtpot (AHP) Szívás S 204.0.03. BME RH Beeda Károly 8
Működési módok égyütemű Második ütem: sűrítés Mozgás: AHP FHP Kipufogószelep: zárva Szívószelep: zárva Mukaközeg: Szikragyújtásál keverék Kompressziógyújtásál levegő Felső holtpot (FHP) Alsó holtpot (AHP) FHP előtt előgyújtás / előbefecskedezés szükséges Szívás Sűrítés 204.0.03. BME RH Beeda Károly 9 FHP AHP
Működési módok égyütemű Harmadik ütem: mukaütem (terjeszkedés, expazió) Felső holtpot (FHP) Mozgás: FHP AHP Kipufogószelep: zárva Alsó holtpot (AHP) Szívószelep: zárva Ez az egyetle ütem, mely sorá a mukaközeg végez mukát a dugattyú FHP AHP FHP AHP Szívás Sűrítés erjeszkedés 204.0.03. BME RH Beeda Károly 20
Működési módok égyütemű Negyedik ütem: kipufogás Mozgás: Felső holtpot AHP FHP FHP FHP (FHP) Kipufogószelep: yitva Szívószelep: zárva Alsó holtpot AHP AHP (AHP) Az égéstermékeket a dugattyú kitolja a köryezetbe, ez kis túlyomást igéyel FHP AHP zívás Sűrítés erjeszkedés Kipufogás 204.0.03. BME RH Beeda Károly 2
Működési módok égyütemű 204.0.03. BME RH Beeda Károly 22
Működési módok kétütemű Forgattyúház elősűrítéses (karteröblítésű) motor 204.0.03. BME RH Beeda Károly 23
Működési módok kétütemű Első ütem: szívás és sűrítés Forgattyúház szívás Heger sűrítés Egy löket alatt AHP FHP Nicseek szelepek, a töltetcsere réseke keresztül zajlik, melyet a dugattyú yit-zár Kipufogórés Beömlőrés I. ütem Forgattyúház - szívás Heger - sűrítés 204.0.03. BME RH Beeda Károly 24 F He
Működési módok kétütemű Második ütem: elősűrítés és terjeszkedés Forgattyúház elősűrítés Heger terjeszkedés Egy löket alatt FHP AHP Kipufogórés Beömlőrés I. ütem Forgattyúház - szívás Heger - sűrítés II. ütem Forgattyúház - elősűrítés Heger - terjeszkedés 204.0.03. BME RH Beeda Károly 25
Működési módok kétütemű Második és első ütem átmeete: Öblítés AHP közelébe Kipufogórés Beömlőrés I. ütem gattyúház - szívás ger - sűrítés II. ütem Forgattyúház - elősűrítés Heger - terjeszkedés II - I. ütem átmeete Öblítés (töltetcsere) 204.0.03. BME RH Beeda Károly 26
Működési módok kétütemű 204.0.03. BME RH Beeda Károly 27
Működési módok kétütemű A Wakel- (forgódugattyús-) motor léyegébe kétütemű működési mód szerit üzemel A forgódugattyú három felülete egy fordulat alatt több mukafolyamatot tesz lehetővé 204.0.03. BME RH Beeda Károly 28
Ideális körfolyamatok Otto-körfolyamat -2 adiabatikus sűrítés 2-3 izochor hőközlés 3-4 adiabatikus terjeszkedés 4- izochor hőelvoás Szikragyújtású motorok mukafolyamatáak modellezésére alkalmas. 204.0.03. BME RH Beeda Károly 29
Ideális körfolyamatok 204.0.03. 30 BME RH Beeda Károly 3 2 c q v be 4 c q v el 2 2 3 3 4 2 FHP AHP 2 3 p p
Ideális körfolyamatok 204.0.03. 3 BME RH Beeda Károly, c c c c q q v v v v be el id t Ebbe már bee va a kör- folyamat zárásához szükséges veszteség is.
Ideális körfolyamatok Diesel-körfolyamat: -2 adiabatikus sűrítés 2-3 izobár hőközlés 3-4 adiabatikus terjeszkedés 4- izochor hőelvoás Gyorsjárású ( > 000 f/mi) Diesel-motorok modellezésére haszálható, ahol a dugattyú mozgása már em elhayagolható az égés lefolyása sorá 204.0.03. BME RH Beeda Károly 32
Ideális körfolyamatok 204.0.03. 33 BME RH Beeda Károly 3 2 c q p be 4 c q v el 2 2 3 2 FHP AHP 2 3 4 3 3 4 v v v v
Ideális körfolyamatok 204.0.03. 34 BME RH Beeda Károly, c c c c q q p v p v be el id t
Ideális körfolyamatok Seiliger- (Sabathé-) körfolyamat: -2 adiabatikus sűrítés 2-2 izochor hőbeviteli szakasz 2-3 izobár hőbeviteli szakasz 3-4 adiabatikus terjeszkedés 4- izochor hőelvoás Mideféle (akár Otto-, akár Diesel-motor) modellezésére Otto: agyobb Diesel: kisebb 204.0.03. BME RH Beeda Károly 35
Ideális körfolyamatok 204.0.03. 36 BME RH Beeda Károly 2' 3 2 ' 2 c c q p v be 4 c q v el 2 FHP AHP 2' 3 2 2 2' 2 4 3 3 4 v v v v 2 2' p p 2' 3
Ideális körfolyamatok 204.0.03. 37 BME RH Beeda Károly 3 4, c c c p v v id t
Ideális körfolyamatok 204.0.03. 38 BME RH Beeda Károly, id t Otto körfolyamat: = Diesel körfolyamat: =, id t
eszteségek, hatásfokok Külöbség az ideális és valóságos termikus hatásfok között: Légviszoy:, L L Ha =, akkor icse hőközlés, a mukaközeg fajhője álladó, viszot icse haszos muka sem! Ha <, akkor va hőközlés, ebből fakadóa a gázjellemzők változak ( t,id ), másrészt pedig a gáz összetétel is módosul, ami hasoló hatással bír. val elm 204.0.03. BME RH Beeda Károly 39
eszteségek, hatásfokok ermikus hatásfok alakulása a mukaközeg jellemzőiek változása miatt: 8 2 0 5 8 22 t, id,, de,4,,,,, 0,8 ahol t id t id 204.0.03. BME RH Beeda Károly 40 0,9
eszteségek, hatásfokok Idikált muka az a muka, amelyet a motorba lejátszódó valóságos körfolyamat által körbezárt terület jelet: Ebbe bee va. mide mechaikai kívüli veszteség: Szívás teljesítméyigéye Fűtött kompresszió Mukaközeg veszteség (szivárgás) Égési veszteségek Hűtött expazió + tömítetleség Kompresszió végyomás előgyújtás miatt kisebb Kipufogás veszteségei (kipufogószelep AHP előtt yit) 204.0.03. BME RH Beeda Károly 4
eszteségek, hatásfokok Az idikált hatásfok pedig az idikált muka és a valóságos mukaközegre voatkozó ideális muka háyadosa: id w w id id, 204.0.03. BME RH Beeda Károly 42
eszteségek, hatásfokok Mechaikai veszteség: Súrlódás Szelepmozgatás Segédberedezések (a motor működéséhez elegedhetetle, pl. olaj-, tüzelőayag- és hűtővíz-szivattyúk, gyújtómáges, stb.) Mechaikai hatásfok: id w eff w val id 0,7 0,8 204.0.03. BME RH Beeda Károly 43
eszteségek, hatásfokok Effektív hatásfok: eff w q eff be 0,3 0,4 eff t, id, id mech w id, w id, w id w eff w eff q be w id, w id, w id q be 204.0.03. BME RH Beeda Károly 44
alóságos körfolyamatok égyütemű 204.0.03. BME RH Beeda Károly 45
alóságos körfolyamatok égyütemű ezérlési- vagy kördiagram Szelep egybeyitás K.sz.Z Előgyújtás Égés Szívás Sz.sz.NY erjeszkedés Sz.sz.Z Sűrítés Kipufogás K.sz.NY 204.0.03. BME RH Beeda Károly 46
alóságos körfolyamatok kétütemű 204.0.03. BME RH Beeda Károly 47
Idikált és effektív muka, teljesítméy W id = p id löket W eff = p eff löket p Egy heger idikált mukája egy mukaciklus alatt: W i p i h p i N m 3 m 2 N m J p k 2 h 204.0.03. BME RH Beeda Károly 48
Idikált és effektív muka, teljesítméy Ameyibe z hegerrel redelkezik a motor, a másodpercekét megtett fordulatok száma, i az ütemszám, akkor az egy másodperc alatt létrejövő mukaciklusok száma: 2 Az idikált teljesítméy pedig: i z P i 2 i p id z h W 204.0.03. BME RH Beeda Károly 49
Idikált és effektív muka, teljesítméy Effektív teljesítméy esetébe az effektív középyomást kell helyettesítei, amely: p p eff id mech P eff 2 i p eff z h W 204.0.03. BME RH Beeda Károly 50
Idikált és effektív muka, teljesítméy P Nagyo fotos mérőszám a literteljesítméy: eff, liter 2 i p eff z h löket W / m 3, kw / liter löket P eff, liter 2 i p eff 204.0.03. BME RH Beeda Károly 5
Idikált és effektív muka, teljesítméy Jellegzetes literteljesítméyek: Szívómotor: 50-60 kw/liter Dízelmotor: 20-30 kw/liter Repülőgép motor: 20-30 kw/liter erseymotor: 200-300 kw/liter 204.0.03. BME RH Beeda Károly 52
Idikált és effektív muka, teljesítméy Bizoyítsuk, hogy az idikált / effektív yomatékok aráyosak az idikált / effektív középyomással: M eff P eff M eff löket, össz 2 2 p löket, össz 2 p eff K eff i löket, össz i 2 i p eff 204.0.03. BME RH Beeda Károly 53
Idikált és effektív muka, teljesítméy M eff P eff Szívási és kipufogási veszteségek őek Növekvő hőveszteség, súrlódás ő a rossz keés miatt 204.0.03. BME RH Beeda Károly 54
Részfolyamatok Szívás: az expazió és felmelegedés miatt kisebb a bekerülő mukaközeg meyisége. Ezt írja le a töltési fok: szív m R p val szív szív a 0 elm p, p m p p 0 R 0 l a 0 l szív 204.0.03. BME RH Beeda Károly 55
c Szívás magyarázat: L p kip,bar kip 4 600K FHP AHP Részfolyamatok p szív 0,9 0,95bar azív 0 + 30 50K exp a c exp c exp p p p p szív kip szív kip 204.0.03. BME RH Beeda Károly 56
Részfolyamatok 204.0.03. 57 BME RH Beeda Károly Szívás a meghatározása: exp exp L c a a L c exp szív kip c p p szív kip c L szív kip c c L a p p p p
Részfolyamatok 204.0.03. 58 BME RH Beeda Károly c L c L szív kip c L a p p 0,54 0,9,,54,4,22
Részfolyamatok Szívás a meghatározása: a @ L c c, L 0 C 0,054L 204.0.03. BME RH Beeda Károly 59
Részfolyamatok Sűrítés 2 Hűtött kompresszió < Adiabata pot = Fűtött kompresszió > s 204.0.03. BME RH Beeda Károly 60
Részfolyamatok Sűrítés modell: Elemi izetrópikus kompresszió Elemi izochor hőközlés / hőelvoás Így kapuk egy elemi politrópikus részfolyamatot 204.0.03. BME RH Beeda Károly 6
Részfolyamatok Felosztás lehetőségei: Álladó hőmérséklet-külöbség Álladó löket Álladó főtegely szögelfordulás Álladó yomáskülöbség 204.0.03. BME RH Beeda Károly 62
Részfolyamatok 204.0.03. 63 BME RH Beeda Károly A számítás meete D = áll. eseté:. Izetrópikus kompresszió számítása (- ) ' ' ' ' ' ' : / dug s s s s A
Részfolyamatok A számítás meete D = áll. eseté: 2. Hőmeyiség meghatározása (- ), amit a fal átad / átvesz: Q ' AD D fal 2 ' Idő, ami alatt az adott izetrópikus folyamat lezajlik. Ez függvéye az r/l viszoyak, a dugattyúútak, forgattyústegely szögek. 204.0.03. BME RH Beeda Károly 64
Részfolyamatok 204.0.03. 65 BME RH Beeda Károly A számítás meete D = áll. eseté: 3. Hőmérsékletövekedés meghatározása ( -+) ' ' ' ' ' ' 2 v fal v c m A c m Q D D D D
Részfolyamatok 204.0.03. 66 BME RH Beeda Károly A számítás meete D = áll. eseté: 4. Nyomásövekedés számítása ( -+) ' ' ' ' p p p p
Kostrukciók hegerek állása Álló: a heger szimmetriategelye a függőlegessel egybeesik, és a dugattyú a forgattyús tegely felett helyezkedik el 204.0.03. BME RH Beeda Károly 67
Kostrukciók hegerek állása Függő (lógó): a heger szimmetriategelye szité függőleges, de a dugattyú a forgattyús tegely alatt található 204.0.03. BME RH Beeda Károly 68
Kostrukciók hegerek állása Fekvő: a szimmetriategely vízszites 204.0.03. BME RH Beeda Károly 69
Kostrukciók hegerek állása Dötött: a szimmetriategely tetszőleges iráyítottsággal redelkezik 204.0.03. BME RH Beeda Károly 70
Kostrukciók heger elredezések Soros: A hegerek egy síkba helyezkedek el. iszoylag mérsékelt (ált. z 6) hegerszámál alkalmazott Nagyobb hegerszámál a hosszú forgattyús tegely kedvezőtle A közlekedés mide ágazatába széles körbe elterjedt. 204.0.03. BME RH Beeda Károly 7
Kostrukciók heger elredezések Két soros (-motor): A hegerek két, egymással szöget bezáró síkba helyezkedek el (ez lehet 80 fok is) Az egymással szembe elhelyezkedő dugattyúk hajtókarjai közös forgattyúcsapra dolgozak! A közlekedés mide ágazatába széles körbe elterjedt. 204.0.03. BME RH Beeda Károly 72
Kostrukciók heger elredezések Boxermotor: A hegerek itt is két sort alkotak, az egymással bezárt szög 80 fok, Azoba egymással szembe elhelyezkedő dugattyúk hajtókarjai külö forgattyúcsapra dolgozak, a hegerek egymással szembe ezért kis eltolással csatlakozak a forgattyús házhoz A közlekedés mide ágazatába széles körbe elterjedt, a kisgépes repülésbe kis homlokfelülete miatt maapság is gyakra alkalmazzák. 204.0.03. BME RH Beeda Károly 73
Kostrukciók működésmód 204.0.03. BME RH Beeda Károly 74
Kostrukciók Hűtés 204.0.03. BME RH Beeda Károly 75
Kostrukciók keverékképzés 204.0.03. BME RH Beeda Károly 76
Kostrukciók gyújtás 204.0.03. BME RH Beeda Károly 77
Kompoesek 204.0.03. BME RH Beeda Károly 78