Belsőégésű motorok BMW Valvetronic Dr. Bereczky Ákos BME, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
Leonardo da Vinci (1508)
Newcomen (1712)
Atmoszférikus gázmotor (1855) Alfred Drake
Atmoszférikus Motor Működése Szívás keverék láng Expanzió Kipufogás füstgáz
Négyütemű motor (1876) Nicolaus Otto
Négyütemű motor működése Szívás mixture Sűrítés Expanzió Kipufogás exhaust
Első gépjármű (1885) Daimler
Kompressziógyújtású motor (1892) Rudolf C. Karl Diesel
Modell motorok
Gépjármű motorok
Közepes erőművi rendszerek
Erőművi rendszerek
Dugattyús belsőégésű motorok alapvető elnevezései és jelölései
Wankel-motor műkődése
A motorok kialakítása a motor működési elve a friss töltet (levegő vagy keverék) hengerbe jutása a tüzelőanyag jellege a keverékképzés helye az égéstér kialakítása gyújtás jellege szabályzási módszer A konstrukció szempontjából lényeges: a hengerek elrendezése a gázcserefolyamat vezérlése a motor hűtése
Wankel-motor műkődése
W motor
OTTO ciklus 1 2 p 4 2-3 3 5 4-5 3-4 1 2 6 V V Komp. V Löket 6-1 5-6
DIESEL ciklus 1-2 2-3 p 3 4 3-4 4-5 5 5-6 6-1 1 2 6 V
A motorikus belső veszteségek a következő fő okokra vezethetők vissza: Friss töltet bejuttatása (töltet csere, maradék gáz, szelep veszt.) Hőleadás a falak felé (nem adiabatikus) Véges égési sebesség Égés során hőleadás (+tökéletlen égés) Gázveszteség (dug.-persely) Súrlódási veszteségek
Elméleti (szaggatott vonal) és valós indikátordiagram (folyamatos vonal)
2 D π pi * s 4 Pi = * z * n = i *1000 2 p i * VL * z * i *1000 2 n [kw] ahol: p i [N/m 2 ] - indikált középnyomás» D [m] - hengerátmérő» s [m] - löket z [-] - hengerszám n [1/sec] - fordulat i [-] - működések száma
A motorok hengerterében elégetett tüzelőanyag kémiai energiája (Q be bevezetett hőenergia) a fellépő veszteségek miatt nem alakítható át teljes egészében a motor tengelyén hasznosítható L e effektív munkává. A bevezetett hőenergia: Effektív munka: Q L be A motor veszteségeit három fő csoportba soroljuk: alapvető veszteségek = dt * Hi motorikus veszteségek mechanikai veszteségek e = Q be *10 3 Veszteségek
Az alapvető veszteséget a termikus hatásfokkal jellemezzük: ηt = Qbe Qel L0 Q be = Q Q be = Qbe1 + Qbe2 be A termikus hatásfok elsősorban a kompresszió nagyságától V L +Vc ( ε = ) függ és csak kisebb mértékben egyéb Vc paraméterektől (légfelesleg, κ, állandó térfogaton és állandó nyomáson bevezetett hőenergia aránya).
A termikus hatásfok változása a kompresszió függvényében. Vkomp. + V V komp. 80% löket η elm. 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Otto-motorok Kopogási határ Diesel-motorok 0 5 10 15 20 25 30 ε
7,5 KHz p [bar] 13,25 KHz p [bar] 950 Frekvencia [Hz] 52100 Kopogásos égés nyomáslefutása és a nyomás lengés frekvenciája. (a spektrumon megfigyelhető 13 KHz körüli rezgés a nyomásmérő sajátfrekvenciájából adódik!)
Kompresszió viszony 1 atmospheric engine 3 Otto motor 4 rés szelep 6 Ricardo hengerfej 7 felső szelep 9 ólmozott üzemanyag (5 star) 10 MPI 11 kopogás mérés Vkomp. + V komp. V cc V cil V löket
Elméleti (szaggatott vonal) és valós indikátordiagram (folyamatos vonal)
A motorikus belső veszteségeket a jósági fok jellemzi: ηj 0 L0 Az indikált hatásfok pedig: = Li L = L + L ηi = L Q i be
A mechanikai veszteségek egyrészt a mozgó alkatrészek súrlódási veszteségeiből, másrészt a segédberendezések (olajszivattyú, vízszivattyú, hűtőventilátor, adagolószivattyú, gyújtóberendezés, stb.) hajtásához szükséges energiából tevődik össze. A mechanikai veszteségeket a mechanikai hatásfokkal jellemezhetők: η m = A motor tengelyén kinyerhető munkát pedig az effektív hatásfok fejezi ki: L L e 0 i e η e = = * * = ηt * ηj * be be 0 i Q Q L L L L e i L L ηm
A motor másik alapvető jellemzője a tüzelőanyag fogyasztása, ami a munkafolyamat fenntartására fordított tüzelőanyag tömeg- vagy térfogatáramával illetve a bejuttatott hő-árammal jellemezhető. Mivel ezen értékek alapvetően függenek a motor teljesítményétől, ezért a P [kw] teljesítményre vonatkoztatott B [g/h] a fajlagos tüzelőanyag-fogyasztás használata terjedt el. b = B& P
A motorok összehasonlítása céljából további jellemzők alakultak ki: literteljesítmény: a teljesítmény viszonya az összlökettérfogathoz [kw/l] fajlagos dugattyúteljesítmény (dugattyúterhelés) a dugattyú felületre vonatkoztatott teljesítmény [kw/m 2 ] fajlagos tömeg: a motor száraz tömege az effektív teljesítményre, illetve összlökettérfogatra vonatkoztatva [kg/kw] ill. [kg/l].
Dugattyú középsebessége az a képzeletbeli sebesség, amellyel a dugattyú ugyanolyan utat tesz meg, mint változó sebesség mellett. ahol: s [m] - löket n [1/sec] - fordulat c = 2* s * n Töltési fok (λ t ): a hengerbe bejutott valóságos friss töltet tömegének viszonya az elméleti friss töltet tömegéhez. λt Az elméleti friss töltet: m = = m m elm VL valós elm * ρ lev
Töltet kialakulása m lev szivó vezeték m ö kipufogó vezeték m f m valós= m =m -m m=m t f-mm f lev ö m m
Motor mindenkori teljesítményét a frisstöltet m tömege korlátozza A töltet tömege m= Ph V R T h ( p0 p) Vl R( T + T ) - az elméleti töltet környezeti állapotú közeggel töltve fel a hengert. l = 0 A töltési fok m p0 Vl elm = R T0 m ph T0 λ t = = m T p elm h 0 négyütemű motoroknál λ t 0,7 0,9 λ t növelés lehetőségei: - több szívószelep alkalmazása - p csökkentése : - kis szelep ellenállás - szivócsatorna kis ellenállás - T csökkentése: szívócső ne a meleg részeknél legyen - dinamikus töltés kihasználása.
Töltés javítása I
Töltés javítása II
Töltés javítása III
Töltés javítása IV VVT rendszer vázlata 1. Vezérműtengely vezérműlánckereke, 2. Forgórész, 3. Szívó-vezérműtengely, 4. Olajjárat a kamrához a késői szelepnyitáshoz, 5. Olajjárat a kamrához a korai szelepnyitáshoz, 6. Késői szelepnyitás kamra, 7. Korai szelepnyitás kamra, 8. Olajszűrő, 9. Olajszivattyú, 10. Olajteknő, 11. Az ECM vezérlőjele, 12. Áramló olaj
A hengertérben kialakuló nyomás a főtengelyfok és a térfogat függvényében
Elméleti (szaggatott vonal) és valós indikátordiagram (folyamatos vonal)
Belsőégésű motorok szabályzásakeverék képzés
Diesel-motor mennyiségi szabályozása (- teljes dózis, --- csökkentett dózis)
Ottó-motorok
Ottó motor fojtásos szabályozása (- fojtás nélkül, --- fojtással)
A fajlagos fogyasztás, és az effektív középnyomás a légfelesleg függvényében
Az elemi karburátor felépítése
A V en tu ri-csö v ö n k eresztü l h alad ó lev eg õ tö m eg áram : m C A p p p κ DT T o T a = 1 RT o o 1 2κ κ 1 ( ) p p ah o l C D T a to ro k szû k ítési tén y ezõ je és A T a to ro k terü lete, eg y szerû b b alak b an : T o κ 1 κ [2. 1 ] m a = C DT A T 2 ρ a p a Φ ah o l: [2. 2 ] p = p p a 0 Φ = T κ 1 κ 2 κ p T p 0 p T p 1 p T p 0 0 κ + 1 κ [2. 3 ] [2. 4 ] a tü zelõ an y ag tö m eg áram a: m f = C D O A o 2 ρ f p f [2. 5 ] ah o l C D O a fu rat szû k ítési tén y ezõ je és A O a fu rat terü lete, és p p gh f = a ρ f In n en a lég felesleg tén y ezõ : m a λ Φ = m = L L f 0 0 ah o l L 0 b en zin = 1 4,7 C C D T D O A A T O ρ a ρ f p p a ρ g h C 1 p a f a [2. 6 ]
A segédberendezésekkel ellátott karburátor
A keverék létrehozásának másik elterjedt megoldása a tüzelõanyag befecskendezés. Működési elvük alapján három típusra lehet osztani ezeket: hengerenkénti befecskendezés, központi befecskendezés, direkt (közvetlen) befecskendezés. A hengerenkénti befecskendezõ rendszerek terjedtek el elõször, ennek főbb okai a következõk: a.) optimális tüzelõanyag mennyiség bejuttatása minden üzemmódban b.) egyforma keveréket lehet létrehozni minden egyes hengerben c.) feltöltés jobb megvalósíthatósága d.) jobb motor dinamika, gyorsulás, lassítás e.) szabályzó körök kialakításának lehetõsége
Befecskendező típusok Multi-Point Inj. (MPI) Single-Point Inj. (SPI)
Bosch L-Jetornic rendszer benzinbefecskendező rendszer
MPI (Ford)
Monotronic benzinbefecskendező rendszer
Motor rendszer
Befecskendező rendszer
Egy mérési pontban végzett optimum keresés eredményei előgyújtási idő (ms) 1500rpm, 100% nyomaték(nm) 3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 52 52 50 50 49 47 47 45 57 57 57 57 56 55 55 54 61 61 61 61 60 59 59 63 64 63 63 63 62 61 64 65 64 64 64 63 62 65 65 65 65 64 63 62 65 65 65 64 63 63 62 61 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 befecskendezési idő (ms) 64 65 64 64 63 62 61 60 előgyújtási idő (ms) 3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 1500rpm, 100% CO(V/V%) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.6 0.5 0.5 0.5 0.4 0.6 0.4 1.3 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3 1.2 1.7 1.7 1.7 1.7 1.6 1.7 1.6 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.1 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 befecskendezési idő (ms) 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 előgyújtási idő (ms) 3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 1500rpm, 100% NO(ppm) 3200 2600 1800 1570 1270 1070 850 740 4180 4040 3890 3680 3470 3270 3070 2890 4210 4180 4070 3940 3770 3600 3460 3880 3880 3800 3700 3630 3520 3430 3150 3120 3050 3000 2990 2850 2860 2170 2270 2170 2160 2040 1970 1840 1520 1500 1580 1480 1480 1430 1300 1160 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 befecskendezési idő (ms) 645 660 705 650 690 740 755 750 előgyújtási idő (ms) 3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 1500rpm, 100% T ki(fok C) 544.0 550.0 564.0 572.0 578.0 587.0 596.0 605.0 562.0 570.0 575.0 582.0 588.0 593.0 599.0 602.0 586.0 594.0 602.0 609.0 616.0 622.0 627.0 599.0 608.0 614.0 621.0 628.0 634.0 637.0 600.0 606.0 616.0 622.0 629.0 634.0 639.0 595.0 601.0 610.0 616.0 624.0 630.0 636.0 580.0 584.0 591.0 599.0 604.0 614.0 622.0 628.0 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 befecskendezési idő (ms) 562.0 571.0 576.0 584.0 590.0 598.0 605.0 613.0 1500rpm, 100% fajlagos fogy. (100ms/Nm) előgyújtási idő (ms) 3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 5.4 5.4 5.6 5.6 5.7 5.9 6.0 6.2 5.3 5.2 5.3 5.3 5.4 5.4 5.5 5.6 5.3 5.3 5.3 5.3 5.3 5.4 5.5 5.4 5.4 5.4 5.4 5.4 5.5 5.6 5.6 5.6 5.6 5.6 5.6 5.7 5.8 5.9 5.8 5.9 5.9 6.0 6.0 6.1 6.2 6.2 6.2 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 befecskendezési idő (ms) 6.5 6.5 6.6 6.6 6.7 6.7 6.9 7.0
Bosch direkt befecskendező rendszer működése
Direktbefecskendező rendszerek Gyertya kontrol Fal kontrol Perdület kontrol
FSI (GDI) Engines mixtures
FSI (GDI) Engines Piston Wall control type
FSI (GDI) Engines Piston Wall control type
Gyújtás időzítés Eff. középnyomás előgyújtási szög = 50 fok Relatív nyomaték optimum Főtengely szög [fok] Előgyújtás [fok]
Mechanikus gyújtó rendszer Tirisztoros gyújtó rendszer
Mechanikus Rendszer
ECM rendszer 1. Gyújtáskapcsoló, 2. Főrelé, 3. Gyújtótekercs egység az 1. sz. és 4. sz. gyújtógyertyához, 4. Gyújtótekercs egység a 2. sz. és 3. sz. gyújtógyertyához, 5. CMP-érzékelő, 6. CKP-érzékelő, 7. 1. sz. gyújtógyertya, 8. 2. sz. gyújtógyertya, 9. 3. sz. gyújtógyertya, 10. 4. sz. gyújtógyertya, 11. Észlelt adat, 12. Akkumulátor biztosítéktáblája, 13. Relétábla, 14. IG ACC biztosíték, 15. FI biztosíték, 16. Elosztódoboz szerelvény, 17. IG COIL biztosíték
Az ECM bekötési vázlata
A termikus hatásfok változása a kompresszió függvényében. 80% η elm. 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Otto-motorok Kopogási határ Diesel-motorok 0 5 10 15 20 25 30 ε
7,5 KHz p [bar] 13,25 KHz p [bar] 950 Frekvencia [Hz] 52100 Kopogásos égés nyomáslefutása és a nyomás lengés frekvenciája. (a spektrumon megfigyelhető 13 KHz körüli rezgés a nyomásmérő sajátfrekvenciájából adódik!)
Kopogásos égés okai: a.) Kompresszió viszony helyes megválasztása. Ilyenkor nem éri el a nyomás szint, illetve az ezzel arányos kompresszió véghőmérséklet a kritikus szintet. Viszont a kompresszió viszony csökkentésével csökken a hatásfok is. b.) Gyertya helyes elhelyezése. Amennyiben az égés a melegebb keveréktől a hidegebb felé halad a kopogási hajlam csökken. c.) Égéstér helyes kialakítása, közeg hűtése. Ha az égéstérnek abban a részében, amit lángfront az égés végén ér el, alacsonyabb a hőmérsékletet valósítunk meg, szintén csökken a kopogási hajlam. d.) Előgyújtási szög helyes megválasztása. Nagy előgyújtás esetén a kompresszió és az égés együttes hatására igen nagy nyomásemelkedés jön létre a hengerben, így a kopogás valószínűsége rohamosan nő. e.) Légfelesleg tényező megválasztása. A lángterjedés sebessége λ=0,9 körül a legnagyobb, itt a legnagyobb a nyomásemelkedés, ennek hatására a kopogási hajlam is. f.) Tüzelőanyag kopogási hajlama.
Öngyulladás Öngyulladásról akkor beszélünk, ha az égés nem a gyújtószikra hatására indul meg, hanem egy olyan helyről, amely hőmérséklete eléri a keverék gyújtási hőmérsékletét és jó hőátadás lehetséges a keverék irányába. Ilyen helyek abban az esetben jönnek létre, ha égéstér hűtése romlik, illetve az égéstérben tökéletlen égés miatt lerakódások keletkeznek (koksz, korom). Az öngyulladás hatására az égési folyamat kezelhetősége megszűnik, az égés már a gyújtás előtt megkezdődik, ami jelentős hatásfokromláshoz vezet. Egyes esetekben a gyújtás megszüntetése után is tovább üzemel a motor.
Diesel-motorok
A termikus hatásfok változása a kompresszió függvényében. 80% η elm. 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Otto-motorok Kopogási határ Diesel-motorok 0 5 10 15 20 25 30 ε
Diesel-motor mennyiségi szabályozása (- teljes dózis, --- csökkentett dózis)
Diesel-motorok égési folyamata II A Diesel motorok égési folyamatát általában két részre osztjuk. Az égés kezdetén az égési késedelem miatt felhalmozódott tüzelõanyag a nagy légfelesleg mellett gyors, jól elõkevert égése zajlik le. Ezt a szakaszt nevezzük kinetikus-, vagy elõégésnek. A második szakasz a diffúz- vagy fõégés. Ebben a szakaszban a porlasztóból kilépõ tüzelõanyag keresztül halad a már elégett keveréken ott a párolgási folyamat lezajlik, majd ebbõl a térfogatból kikerülve keveredik a levegõvel. Ebben a szakaszban az égés lényegesen lassabb. Minél nagyobb a gyulladási késedelem annál több tüzelõanyag jut az égéstérbe az égés kezdete előtt. Így amikor beindul az égés nagymértékû hõfelszabadulást áll elő, minek következménye kemény égési zaj, ami mechanikai túlterhelést eredményezhet. Mint az a fentiekből következik a befecskendezés idõbeli lefolyása jelentõsen befolyásolja az égési folyamatot, a motor működését.
Égési folyamat előkamrás Diesel motorban
Direkt befecskendezés
Alapfogalmak Előbefecskendezési idő: az az időintervallum, amely a befecskendezés pillanatától a felső holtpontig eltelik Gyulladási késedelem: az égéstérben megjelenő csepp és az öngyulladás következtében megjelenő láng között eltelt idő Gyulladási késedelem
Égéstörvény repceolaj ill. gázolaj esetén 70 60 50 dqégés/dφ [J/fok] 40 30 20 10 0 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260-10 φ [fok] 100% repceolaj 100% gázolaj
Diesel-motorok égési folyamata I Diesel-motorok keverékképzése alapvetõen meghatározza az égési folyamat lefolyását. Diesel-motoroknál az égést nem egy külsõ energiaforrás segítségével indítjuk el, hanem a kompresszió során felmelegedõ közeg (levegõ) párologtatja el és gyújtja meg a levegõtüzelõanyag keveréket. Mind a tüzelõanyag elpárologtatásához, mind annak keverékképzéséhez és égéséhez az Ottó-motorokhoz képest igen jelentõs idõre van szükség. A fenti folyamat jól kezelhetõsége megkívánja, hogy a tüzelõanyagot csak akkor juttassuk a tüzelõtérbe, amikor annak égése kívánatos ezért ezek belsõ keverékképzéses rendszerek.
Tüzelőanyag rendszer Üzemanyag tank Szállító szivattyú Befecskendező (nagynyomású) Szivattyú 100-2000 bar Befecskendező Tüzelőanyag szűrő
Állandó löketû adagoló szivattyú elrendezése és működése
BOSCH VE típusú elosztórendszerû adagoló szivattyú
Előbefecskendezés vezérlése
Radiál dugattyús elosztó rendszerű befecskendező P= 1500 bar
Common Rail rendszer
Radiál dugattyús elosztó rendszerű befecskendező
Szabályozócsapos és lyukporlasztó
Pumpe-Düse-Einspritzsystem
Piezo-befecskendező: Lényege: Feszültségre mechanikai elmozdulás 110-148V szabályozó feszültség Elönye: Befecskendezés karakterisztikája hasonlít a négyszögjelhez, többszöri befecskendezés
Előkamrás égéstér
Örvénykamrás égéstér
Jendrassik György (1898 1954)
JENDRASSIK GYÖRGY A pesti József Mûegyetemen végezte tanulmányait, majd a berlini egyetemen híres fizikusok, Einstein és Planck elõadásait hallgatta. Gépészmérnöki oklevelét Budapesten 1922-ben szerezte meg. 1927-tõl dolgozott a Ganz Részvénytársaságnál, ahol a dízelmotorok fejlesztésébe kapcsolódott be. õ szerkesztette a világhírû Jendrassikmotort, melynek elsõ darabjai egy- és kéthengeresek voltak, késõbb alakult ki a négy- és hathengeres, négyütemû, kompresszió nélküli, elõkamrás motor. Következõ lépésként a gázturbina továbbfejlesztésével foglalkozott. A kutatások elõmozdítása érdekében 1936-ban megalakította a Találmánykifejlesztõ és Értékesítõ Kft.-t. Tekintélye egyre növekedett, 1942-45-ig õ volt a gyár vezérigazgatója. Tudományos érdemei elismeréseképpen 1943-tól a Magyar Tudományos Akadémia levelezõ tagjává választották. A háború után gázturbinás fejlesztõ tevékenységét nem tudta folytatni, bizalmatlanság vette körül, ezért egy külföldi útjáról nem tért vissza. Argentínában élt egy ideig, majd Angliában telepedett le, ahol saját üzemet alapított. Magyarországon hetvenhét találmányát tartják számon. Utolsó nagy jelentõségû találmánya a nyomáscserélõ volt. Az elsõ önálló tûztérrel rendelkezõ, kis teljesítményû (73 kw-os), jó hatásfokú 21,2%-os turbina. Ez is belsõ égésû hõerõgép, a tüzelõanyag termokémiai energiáját alakítja át hõ-, majd mechanikai energiává. A motorokkal ellentétben itt a munkafolyamat stacionáriusan megy végbe, és minden fázisa más és más géprészben történik (kompresszor, hõcserélõ, tüzelõtér, turbina). A gázturbinában nincsenek nagy, alternáló tömegek, áramlástechnikai elõnye, hogy könnyebb súlyú gépek készíthetõk. Jendrassik nagy érdeme, hogy világosan látta a gázturbina jövõjét a repülésben, ami nélkül távolsági vagy katonai repülõgépeket ma már el sem tudnánk képzelni. Jendrassik György szabadalmai (a szabadalmak száma: 60). http://www2.chem.elte.hu/gigant_club/mav/dizel.html http://www.sasovits.hu/anyag/feltalal/jendrassik_gy.htm
Hártyás keverékképzés
Közvetlen befecskendezés, különböző égéstér kialakítással
Károsanyag kibocsátás csökkentése
Common Rail System P= 300 1800 bar
Indikátordiagramok
Feltöltési eljárások
Motor mindenkori teljesítményét a frisstöltet m tömege korlátozza A töltet tömege m= Ph V R T h ( p0 p) Vl R( T + T ) - az elméleti töltet környezeti állapotú közeggel töltve fel a hengert. l = 0 A töltési fok m p0 Vl elm = R T0 m ph T0 λ t = = m T p elm h 0 négyütemű motoroknál λ t 0,7 0,9 λ t növelés lehetőségei: - több szívószelep alkalmazása - p csökkentése : - kis szelep ellenállás - szivócsatorna kis ellenállás - T csökkentése: szívócső ne a meleg részeknél legyen - dinamikus töltés kihasználása.
Feltöltési eljárások A motor hengerterébe jutó levegő mennyiségét a töltési fokkal jellemezzük. A töltési fok növelésére, azaz a feltöltésre a következő eljárások lehetségesek: feltöltés a motortól független hajtással mechanikus feltöltés a motortól függő hajtással kipufogógáz-turbinás feltöltés (turbótöltés) feltöltés nyomáshullámokkal
Mechanikus feltöltés (Roots fúvó)
Mechanikus feltöltés (Roots fúvó) (V8 kompressor )
G töltő
Turbótöltéses motor elvi elrendezése
Együttműködési diagram Pk Pt Po
Turbótöltéses motor elvi elrendezése Qel
Turbótöltés további elrendezései
Napier-Nomad Diesel-kompaund m
Nem szabályzott feltöltés M n
Szabályozható feltöltő
Szabályzott feltöltés M n
Változtatható geometriás feltöltők
Változtatható geometriás feltöltős motor
Biturbo
Nyomáshullámmal történő feltöltés Négyütemű motor jó hengertöltése akkor érhető el, ha: a kiömlő szelep nyitási szakaszának a vége felé a hengerben kicsi nyomás uralkodik, hogy lehetőleg kevés maradék gáz maradjon vissza, és jó legyen az öblítés a szívószelep zárásakor a hengerben nagy nyomás található, hogy a töltet minél nagyobb legyen. A vezetékhosszak és keresztmetszetek összehangolásával az előző feltételek teljesíthetők. Összehangolás csak szűk fordulatszámtartományban lehetséges, mert a gázoszlopok sajátfrekvenciája a vezetékhosszaktól függ. Ha a sajátfrekvenciákat a motor különböző fordulatszámaihoz akarjuk illeszteni, akkor a vezetékhosszakat a motor fordulatszáma függvényében változtatni kell.
feltöltés nyomáshullámokkal
feltöltés nyomáshullámokkal
Motorokban keletkező főbb káros anyagok A motorokban lejátszódó égés során a következő káros anyagok keletkeznek: szén-monoxid (CO) nitrogén-oxidok (NO x ) szénhidrogének (C x H y ) részecskék (korom)
Emissziócsökkentő eljárások Az emisszió értéke csökkenthető: a motor előtt tüzelőanyag magában a motorban és konstrukció EGR légfelesleg a motor után (szekunder eljárások) 3 utas katalizátor oxidációs katalizátor
A káros anyagok emissziója a légfelesleg függvényében
NO keletkezés számító modell felépítése:
Buergler, L., Cartus, T., Herzog, P., Neunteufl, K., and Weissbaeck, M., Brennverfahren,Abgasnachbehandlung, Regelung Kernelemente der motorischen HSDI Diesel Emissionsentwicklung, 13. Aachener KolloquiumFahrzeug- und Motorentechnik, 2004.
Korom kibocsátás képződése és kiégése Koromkoncentráció a hengerben Koromképződés Koromkiégés Koromkiégés Korom koncentráció kipufogáskor Kinetikus szakaszban keletkező korom
Károsanyag kibocsátás csökkentése
CO 2 kibocsátás csökkentése I. Hatásfok növelése 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0 5 10 15 20 25 30 ε η elm. Otto-motorok Kopogási határ Diesel-motorok
Kompresszió viszony hatása a kompresszió véghőmérsékletére T elm. 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 30 ε
CO 2 kibocsátás csökkentése II. Megújuló tüzelőanyagok alkalmazása CO 2 CO 2 Biofuels Fuel fossil
Az előgyújtás és előbefecskendezés hatása a károsanyag emisszió egyes komponenseire és a fajlagos fogyasztásra
Katalizátorok 3-utas katalizátor (λ=1) (NSCR) NO x N 2 +O 2 CO CO 2 C x H y H 2 O+CO 2 λ Oxidációs katalizátor (OCC) CO CO 2 C x H y H 2 O+CO 2
Katalizátorok szelektív katalizátor (SCR) NO x +NH 3 N 2 +H 2 O (nagyobb teljesítményű motorok) Oxidációs katalizátor (OCC) CO CO 2 C x H y H 2 O+CO 2 Részecske szűrő (PF)
Turbótöltéses motor elvi elrendezése
Turbótöltéses motor elvi elrendezése
Turbótöltéses motor elvi elrendezése
Turbótöltéses motor elvi elrendezése