PROBLEMAS - heywood-español

PROBLEMAS:

6.1.- Una chispa convencional o común del encendido del motor operado con gasolina no se ejecutará lentamente o suavemente (debido a la combustión incompleta) en relación a una equivalencia que está en proporción de ɸ=8.0.

Es deseable extender el límite de funcionamiento suave del motor a aprendiz relaciones de equivalencia de modo que en la operación con aceleración parcial (con la toma de presión inferior a la del ambiente), el trabajo de bombeo se reduce. El funcionamiento normal se puede lograr mediante la adición de hidrógeno de gas (H2) a la mezcla en el sistema de admisión. La suma de hidrógeno H2 hace que la mezcla de aire y combustible sea más fácil de quemar.

a) La composición de combustible con una “mezcla” de operación del combustible es H2 + C8H18- un mol (molécula) de hidrógeno para cada mol de gasolina, las cuales asumen el mismo índice de iso octano. ¿Cuál es la relación estequiometria de aire / combustible para la “mezcla” de combustible?

b) El poder calorífico inferior de H2 es 120 MJ/kg y para iso octano es 44.4 MJ/kg. ¿Cuál es el valor de calentamiento por kilogramo de mezcla de combustible?

c) El funcionamiento del motor con iso octano y la mezcla de (H2+C8H18) combustible se compara en un motor determinado en una condición de carga parcial (presión media efectiva de 275 kPa y 1400 rev/min). se le da la siguiente información sobre el funcionamiento del motor:.Combustible C8H18 H2+C8H18 .Relación de equivalencia 0.8 0.5.Bruto indicado de eficiencia de 0.35 0.4 conversión de combustible.fricción de frotamiento mecánica de 138 kPa 138 kPa instalaciones eléctricas.Presión del colector de admisión 46 kPa ?. Bombeo de plomería eléctrico mecánico 55kPa ?

Calcular aproximadamente la presión del colector de admisión y el bombeo de la presión efectiva (H2 + C8H18) con el combustible. Explique su método y supuestos claramente. Tenga en cuenta que la eficiencia mecánica se define como:

*mol: molécula * IMEP: desconozco el significado, tal vez sean siglas***mep: instalaciones mecánicas eléctricas Página 1*WOT: wide open throttle – ampliamente abierta 8de par en par)

6.2.- El hidrógeno es un combustible Posible futuro para los motores de encendido por chispa. El poder calorífico inferior del hidrógeno es de 120 MJ / kg y para la gasolina (C8H14) es de 44 MJ / kg. La relación estequiometria aire / combustible para el hidrógeno es 34,3 y para la gasolina es 14,4. Una desventaja de combustible de hidrógeno es el motor SI es que la presión parcial de hidrógeno en la mezcla de H2 de aire reduce la eficiencia volumétrica del motor, la cual es proporcional a la presión parcial del aire. Encuentra la presión parcial del aire en el colector de admisión aguas abajo de la ubicación de la inyección de combustible de hidrógeno totalmente abierta cuando la presión del colector de admisión total es de 1 atmósfera; is1.0 la relación de equivalencia. Luego, estimar la proporción de la energía del combustible por unidad de tiempo entrando en un funcionamiento del motor a hidrógeno con una mezcla estequiométrica de combustible a la energía por unidad de tiempo entrando en un idéntico funcionamiento del motor a gasolina la misma velocidad con una mezcla estequiométrica (Tenga en cuenta que la "energía del combustible" por unidad de masa de combustible es el valor del combustible de calefacción)

6.3.-Eldibujo (a) muestra un diagrama del ciclo de pV ideal para un convencional motor de encendido por chispa, 1-2-3-4-5-6-7-1. Las propiedades del gas (REVISA Tusa Datos del Inglés) en todo el ciclo son constantes. La masa de gas en el cilindro es M. La presión de escape es Pe.

El dibujo (b) muestra un ciclo ideal p-V diagrama 1-2-3-4-5-6-8-1. Para un motor de encendido por chispa con la sincronización novel de válvula de entrada. El colector de admisión es sin compresión, sino que tiene esencialmente la misma presión que el gas de escape.


Para reducir la masa inducido a carga parcial, la válvula de entrada se cierra rápidamente hasta la mitad a través de la carrera de admisión en el punto 8. El gas en el cilindro de cierre en la válvula de entrada a 8 se expande isoentrópicamente a 1 con la válvula de entrada cerrada. La presión P1 en el comienzo de la compresión es la misma para ambos ciclos.

(a) Indicar en los diagramas pV el área que corresponde al trabajo por ciclo de bombeo (a) y (b). ¿Qué área es mayor?

(b) Deducir expresiones para el trabajo de bombeo por ciclo W, en términos de

, la relación de compresión y por ciclos (a) y (b). Sea consistente acerca de los signos de los traslados desde y hacia el trabajo y hacia el gas.

(c) Para , encuentre la proporción

asumiendo que los valores y M son los mismos en ambos casos.

6.4.- Para los motores de cuatro tiempos, la válvula de admisión y de escape de apertura y cierre ángulos de cigüeñal son típicamente: IVO 15 ° BTC; IVC50 ° ABC; EVO 55 ° BBC; EVC 10 ° ATC. Y cerrando a principios y fines de la admisión y de escape de carreras. ¿Hay otras cuestiones que son importantes en el diseño?

6.5.- Estimar aproximadamente la caída de presión en la válvula de entrada a mitad de camino a través de la carrera de admisión y la válvula de escape a través de la mitad de la carrera de escape, cuando la velocidad del pistón está en su máximo durante un típico ciclo de cuatro tiempos de encendido por chispa con motor B = L = 85 mm en 2500 y 5000 rev / min a máxima aceleración. Asumir valores apropiados para cualquier puerto de la válvula y detalles geométricos se requiere, y para la composición del gas y del estado.

6.6.- Utilizando los datos en la figura 6-21, estimar la fracción de la masa original que queda en el cilindro: (a) al final del proceso de purga y (b) al final de la carrera de escape.

6.7.- Comparar los datos del motor residuales fracción de gas en la figura. 6-19 con estimaciones ciclo ideal de la fracción de gas residual de la siguiente manera. Usando la ecuación. (5,47) la

trama de la fracción del ciclo de combustible y aire en masa residual contra

el gragh igual que los datos del motor en la fig. 19.06 en el 1400 rev /

min. y 27 ° solapamiento de las válvulas. Supongamos -

-. Sugiere una explicación de cualquier diferencia significativa.


PROBLEMAS

7.1.- La relación de equivalencia en un convencional de encendido por chispa del motor varía desde sin carga (idle) a plena carga, a una velocidad fija del motor, como se muestra en la figura superior. P7-1. Carga 8por se entiende el porcentaje del par de frenado máximo a la velocidad.) También se muestra la variación de la fricción total (frotamiento de bombeo más mecánica, más fricción accesorio). El uso de formatos similares a los mostrados, extraer cuidadosamente proporcionados gráficos cualitativos de los siguientes parámetros frente a carga (0 a 100 por ciento):

Eficiencia de combustión,Bruto (total) indicado de eficiencia de conversión de combustibleBruto (total) se indica la presión media efectiva, IMEPPresión media efectiva, BMEPrendimiento mecánico

Indique claramente que el máximo se produce si hay uno, y donde el valor es cero o la unidad o algún otro valor es obvio, si procede. Proporcione una breve justificación de la forma de las curvas que se dibujan.

Los cuatro cilindros del motor de encendido por chispa se muestra en la figura utiliza un sensor de oxígeno en el sistema de escape para determinar si la composición del gas de escape es pobre o rico desde el punto estequiométrico, y un sistema de inyección de cuerpo del acelerador con realimentación para mantener la operación del motor cerca de la estequiometria. Sin embargo, puesto que hay un retardo de tiempo entre un cambio en la relación de combustible / aire en el lugar de inyección y la detección de que el cambio por el sensor (correspondiente al tiempo de flujo entre el inyector y el sensor), el sistema de control mostrado en los resultados de oscilaciones en relación combustible / aire alrededor del punto estequiométrico.

A) ¿Calcule el tiempo promedio entre el inyector y la (no se Muestra en el scaneo)


b) El sensor y la unidad de control proporcionan un voltage de voltios cuando la

relación combustible / aire proporción de equivalencia es menor que uno y un voltaje de

voltios cuando es mayor que uno. El sistema de inyección de realimentación proporciona una relación combustible / aire (F / A) propuesta por

Donde T es el tiempo (en segundos) después de la señal de voltage último signo cambiado, es la relación de combustible / aire en el inyector y en C es una constante.

Desarrollar bocetos cuantitativos cuidadosamente proporcionales de la variación en la relación de aire / combustible en el inyector y en el sensor de gases de escape, con el tiempo, que muestra la relación de fase entre las dos curvas. Explique brevemente cómo se desarrollaron estos gráficos.

c) Encontrar el valor de la constante C, en voltios (la ganancia del sistema de

realimentación), tal que (F / A) variaciones sobre el valor estequiométrico no excede

73.- En muchos motores de encendido por chispa, el combustible líquido se añade a la entrada de aire aguas arriba del colector de entrada por encima de acelerador de gases. El colector de admisión se calienta para asegurar que bajo condiciones de estado estable el combustible se vaporiza antes de que la mezcla entre en el cilindro.

A) En normales condiciones amplias de funcionamiento del acelerador, en un desplazamiento de cuatro tiempos de ciclo de cuatro cilindros, en 2500 rev / min, la temperatura del aire

que entra en el carburador es 40 ° C. El calor de vaporización del combustible es 350 kJ / kg y la


velocidad de transferencia de calor a la mezcla de admisión es de 1,4 kW. Estimar la temperatura de la mezcla de entrada a medida que pasa a través de la válvula de entrada, suponiendo que el combustible está completamente vaporizado. La eficiencia volumétrica es 0,85. La densidad del aire es de 1,06 kg/m3 y C8 para el aire es de 1 kJ / kg.K. Puede omitir los efectos de la capacidad del calor del combustible líquido y vapor.

b) Con el puerto de sistema de inyección electrónica de combustible, el combustible se inyecta directamente en el puerto de admisión. El colector de admisión ya no es calentada. Sin embargo, el combustible es sólo parcialmente vaporizado antes de entrar en el cilindro. Estimar la temperatura de la mezcla a medida que pasa a través de la válvula de entrada con el sistema EFI, suponiendo que la temperatura del aire que entra en el colector de admisión es todavía 40 ° C y 50 por ciento del combustible se vaporiza.

c) Estimar la proporción de la potencia máxima indicada obtenido en estas condiciones con este motor con un carburador, a la potencia máxima obtenida con el puerto de inyección de combustible. Supongamos que la válvula de entrada es la restricción dominante en el flujo en el motor que la relación de presión a través de la válvula de entrada es el mismo para (no aparece en el scaneo)

7.4 Puerto de inyección de combustible están sustituyendo los sistemas de carburadores de automóviles en los motores de explosión. Enumerar las principales ventajas y desventajas de cualquier medición de combustible con inyección de combustible de puerto en relación con la carburación

7.5 Con la inyección multipunto de combustible y el puerto de un solo punto sistemas de inyección, la tasa de flujo de combustible es controlado por la duración del pulso de inyección. Si cada inyector funciona de forma continua en el punto de máxima potencia nominal (máxima aceleración, A / F = 12, 5500 rev / min) de un automóvil de encendido por chispa del motor, estimar aproximadamente la duración del pulso de inyección (en grados del ángulo del cigüeñal) para el mismo motor, operativo. Condiciones de operatividad son: 700 rev / min, 0,3 atm presión del colector de admisión, mezcla estequiométrica.

7.6 Los resultados de ciclo de combustible y aire indican que la IMEP máxima se obtiene con mezclas de aire-gasolina en relaciones de equivalencia de aproximadamente 1,0. En la práctica, la máxima gran potencia del acelerador de un motor de encendido por chispa, a una velocidad dada se obtiene con una relación aire / combustible sobre 12. La vaporización de la gasolina adicional disminuye la temperatura del aire de entrada y la mezcla más rica tiene unas relaciones más bajas de específicos calienta ( ) durante la compresión. Estimar aproximadamente el cambio en la temperatura de la mezcla debido a la vaporización del combustible adicional que se utiliza para disminuir el A / F de 14,6 (una relación de equivalencia de 1,0) a 12,2 en el sistema de admisión, temperatura de la mezcla en WOT cuando la presión del cilindro está en su pico de 40 atm (el principal efecto de la mezcla más rica es su impacto en golpes)


7.7 (a) La Parcela adimensional del área de la placa del acelerador abierto como

una función del ángulo de la placa ψ. Asumir ψ0= 10°D (diámetro del agujero del acelerador) =57 mm, d (diámetro del eje del acelerador)= 10.4 mm. ¿Cuál es el área de la placa del acelerador?

(b) Estimar el promedio de velocidad del aire circundante alrededor de la placa abierta del acelerador por ψ = 26 ° a 3000 rev / min y ψ = 36 ° a 2000 rev / min. Utilizar la relación entre ψ, velocidad del motor, y la presión de colector de entrada dada en la figura. 7-22.

Supongamos un coeficiente de descarga Cd = 0,8.

(c)Para la aceleración de la parte (a), y estimación de la trama de la fuerza total sobre la placa del acelerador y el eje, y la fuerza paralela y perpendicular al eje del orificio de la válvula reguladora (eso es, en la dirección de flujo media y normal a esa dirección) como una función del ángulo del acelerador a 2000 rev / min. Una vez más utilizar la figura. 7-22 para la relación entre ψ y la presión del colector de admisión.

7.8. Para el colector de admisión del motor que se muestra en la Fig.7-23, estimar la proporción del colector de admisión del área del corredor de la sección transversal a (πB2 / 4) la relación de la perforación, la relación entre el volumen de cada puerto de entrada a cada volumen de cilindro desplazado, y la relación entre el volumen de cada canal colector de admisión a volumen desplazado de cada cilindro. El diámetro del cilindro es de 89 mm.

PROBLEMAS

8.1 (a) Estimar la relación de la velocidad máxima del gas en el centro del chorro de cono hueco de entrada a la velocidad media del pistón a partir de los datos en la figura 8-1

(b) Comparar esta relación con la relación de la velocidad de entrada de la válvula de flujo que se determina a partir de la figura. 6-15 a la velocidad media del pistón en el mismo ángulo del cigüeñal. El motor es de la figura. 1-4

(c) Son los datos de la velocidad del motor en (a) consistente con la velocidad calculada a partir del modelo simple de pistón de desplazamiento (b)? Explique.

8.2 Dada la relación entre la intensidad de la turbulencia y la velocidad media del pistón (8,23) y

que la escala de turbulencia es integral x altura libre, usar (8,14) y (8,15) para calcular las


siguientes cantidades para un motor de encendido por chispa con agujero = carrera =

, en 1000 y 5000 rev / min y totalmente abierta:

(a) media y máxima velocidad del pistón, la velocidad máxima del gas a través de la válvula de entrada (ver Prob.. 8,1)

(b) no se visualiza en el escaneo

8.3 La relación de torbellino al final de la inducción a 2000 rev / min en un motor diesel de inyección directa del agujero = carrera = 100 mm es 4,0. ¿Cuál es la velocidad tangencial media (evaluada a la entrada de la válvula de eje ubicación radial) que da esta relación de torbellino?¿Cuál es la relación de esta velocidad a la velocidad media del pistón y de la velocidad media del flujo a través de la válvula de entrada estimada a partir de la zona de la válvula medio abierta y tiempo abierto?

8.4 (a) Derivar una relación de la profundidad (o altura) H8 de un disco con forma de tazón en pistón de inyección directa de la cámara de combustión del motor diesel en términos de relación

de compresión orificio B, L accidente cerebrovascular, Db tazón diámetro, y el centro de la parte superior culata c holgura pistón corona. Para B = L = 100 mm,

encontrar la fracción de la carga de aire dentro de la cubeta de TC.

(b) Si la relación de torbellino al final de la inducción a 2500 rev / min 3 es encontrar la relación de torbellino y la velocidad angular media en la cámara de recipiente-en-pistón de dimensiones dadas anteriormente. Suponga que el flujo turbulento es siempre una rotación de cuerpo sólido. Comparar la velocidad tangencial en el borde del recipiente con la velocidad media del pistón. Despreciar los efectos de fricción.

(c) ¿Cuál sería la relación de torbellino ser si la altura libre superior central era cero?

8.5 Usando la ecuación. (8,37) y la fig. 8-20b trama la velocidad de desplazamiento de la mezcla

dividida por la velocidad media del pistón a (la ubicación aproximada de la máxima) como una función del área de desplazamiento de la mezcla expresada como un porcentaje de la

sección transversal del cilindro a través de la sección de

8.6 La figura 8-24 muestra la velocidad en la boquilla de la pre cámara durante la compresión para las dimensiones típicas de una pequeña cámara de remolino de inyección indirecta diesel. Suponiendo que la forma de la cámara de turbulencia es un disco de altura igual al diámetro, que el conducto de la boquilla es en 0,8 x radio pre cámara, y que el flujo entra en la pre cámara tangencialmente, estimar la relación de torbellino sobre la base de la cantidad de movimiento


total angular sobre el eje de cámara de turbulencia en la pre cámara en la parte superior central. Asume B L =; omita la fricción.

8.7 El volumen total de grieta en un automóvil de encendido por chispa del motor es de aproximadamente 3 por ciento del volumen de separación. Si el gas en estas regiones de hendiduras está cerca de la temperatura de la pared (450 k) y en la presión del cilindro, calcular la fracción de la masa del cilindro dentro de estas hendiduras en estos ángulos de cigüeñal: cierre de la válvula de entrada (50 ° ABC), de apertura (60 ° BBC), TC de la carrera de escape. Utilice la información de la figura. 1-8 para los datos de entrada, y asumir la presión de entrada es de 0,67 atm.

PROBLEMAS:

9.1 La tabla muestra las propiedades relevantes de tres diferentes combustibles de motores de encendido por chispa. Los parámetros de diseño y operación de unos cuatro cilindros de 1,6 litros de volumen son desplazados para ser optimizado para cada combustible durante la carga de funcionamiento del motor y la gama de velocidad.

Usted puede asumir que para cada combinación de motor-combustible, el rendimiento indicado bruto de conversión de combustible y IMEP en cualquier condición de funcionamiento se dan por 0,8 veces el rendimiento del ciclo de combustible y aire en esas condiciones. Además, se supone que por cada aumento de número cinco de octanos es por encima de 95 (el valor de la gasolina) en calificación de combustible antidetonante, la relación de compresión puede ser aumentada en una unidad. Para la gasolina, la relación de compresión del motor puede ser aumentada en una unidad. Para la gasolina, la relación de compresión del motor es 9, por lo que si el índice de octano del combustible es 100, una relación de compresión de 10 se puede utilizar.

(a)La operation de la aceleración parcial -a una presión de entrada de 0,5 atm y una velocidad de 2500 rev / min - estimar la eficiencia bruto e indicar una conversión de combustible y el consumo específico de combustible para cada combinación de motor-combustible. Cada combinación motor-combustible opera en el límite de margen dado.

(b) en la relación de equivalencia apropiado para la potencia máxima, con 1 atm de presión de entrada a la misma velocidad (2500 rev / min), las eficiencias volumétricas son como se muestran. (No Se Muestra el escaneo)

(c) Estimar los coeficientes de la máxima presión efectiva media indicada, en las mismas condiciones que en (b), el gas natural y los motores de metanol alimentado a la IMEP máxima del motor de gasolina.

(d) Si el motor de metano se quema un 33 por ciento más rápido que el motor de gasolina (ESTO ES: su evento de combustión toma tres cuartas partes del tiempo), Diseñe o elabore cuidadosamente la presión del cilindro cualitativo frente a la curva de ángulo del cigüeñal para los dos motores, desde la mitad de la carrera de compresión TRAVÉS a mitad de camino a través de la


carrera de expansión. Coloque las dos curvas en el mismo gráfico. Las condiciones son como en (b). Muestre las curvas de presión motorizadas y de disparo para cada motor. La sincronización de la chispa se debe establecer para el par de frenado máximo para cada motor. Mostrar la posición de sincronización de la chispa, la ubicación de la presión máxima en el cilindro, y la ubicación aproximada de la final de la combustión.

9.2 La figura muestra la propagación de la llama radialmente hacia fuera desde el centro de una cámara de combustión en forma de disco. La combustión en tal dispositivo tiene muchas características en común con motor de combustión de encendido por chispa. El diámetro de la cámara es de 10 cm y la altura es de 1,5 cm. Para este problema, la llama puede ser pensado como una hoja cilíndrica delgada. Su radio aumenta aproximadamente de forma lineal con el tiempo. El volumen de la cámara es constante. El combustible es un combustible de hidrocarburo típica, la mezcla es estequiométrica, la temperatura inicial es la temperatura ambiente.

(a) Haga un bosquejo cualitativo pero cuidadosamente proporcional de los gráficos de las siguientes cantidades en función del tiempo: desde el inicio de la combustión hasta el final de la combustión:

(1) La relación entre la presión real en la cámara a la presión inicial(2) La relación entre la densidad media del gas delante de la llama a la densidad inicial(3) La relación de la densidad media del gas detrás de la llama a la densidad inicial.

(b) (En un gráfico cualitativo pero con cuidado de proporciones versus el tiempo muestre

cómo las posiciones radiales de elementos de gas, inicialmente en , y 1,0 antes de la combustión, el cambio durante el proceso de combustión, como la llama se propaga

radialmente hacia fuera desde el centro (r = 0) a la pared exterior


Nota: La exactitud de los cálculos numéricos no están obligados a responder a esta pregunta, se le califica en la cantidad de conocimiento físico de los diagramas y el apoyo a la (no se escaneo)

9.3 Altamente compacto en el pistón o en la cabeza de las cámaras de combustión permiten el funcionamiento del motor en SI a una mayor proporción, más de lo normal además de mezclas aprendidas. Un flujo vigoroso de remolino en la cámara de combustión justo antes de la combustión se consigue mediante estos diseños de cámara. La tabla compara las características de un motor de encendido que tiene una cámara abierta (Ver Fig.9.4)

Para la gasolina, la relación aire / combustible es de 14,6 RON = octanos, WOT = totalmente abierta, MBT = par de frenado máximo. Los datos proporcionados, así como cualquier información adicional cuantitativa tiene o puede ayudarle fácilmente, a responder a las siguientes preguntas:


(a) Explique si la tasa de proceso de combustión en el motor compacto de la cámara será más rápido, más lento, o aproximadamente la misma velocidad que el proceso del motor de combustión convencional.

(b) El motor compacto de la -cámara tiene una relación de compresión más alta que el motor convencional, sin embargo, tiene sobre el mismo máximo BMEP en WOT en el medio. Rango de velocidad. Explicar cómo cuantitativamente las diferencias en la relación de compresión, relación aire / combustible, y sincronización de la chispa MBT en WOT entre los dos motores influyen en el resultado máximo en un cambio total insignificante.

(c) Ambos motores se han diseñado para tener el mismo requisito de combustible de octanaje, sin embargo, el motor compacto-cámara tiene una relación de compresión mucho más alta. Explique qué características del motor que pueda funcionar sin un golpe en 14:1 (No Se Muestra el escaneo es)

(d) La eficiencia del motor de cámara compacta en condiciones acelerador parcial es más alta que el motor convencional. Explicar brevemente por qué este es el caso y estimar aproximadamente la relación de las dos eficiencias del motor.

9.4 En un motor de encendido por chispa, una llama turbulenta se propaga a través de la pre mezcla uniforme mezcla aire-combustible dentro del cilindro y se apaga en las paredes de la cámara de combustión.

(a) Dibuje una gráfica cuidadosamente proporcionada cualitativo de la presión P del cilindro y

fracción de masa quemada como una función del ángulo del cigüeñal

para un motor SI típico en el acelerador totalmente abierta con la sincronización de la chispa ajustados por el período máximo desarrollo de freno (0 a 10 por ciento

quemado) y final de la combustión, tanto en ambos P y versus - curvas relativas a la posición central del cigüeñal superior.


(b) Estimar aproximadamente la fracción del volumen del cilindro ocupado por los gases quemados cuando la fracción de masa quemada es de 0,5 (ESTO es: a mitad de camino a través del proceso de combustión)

(c) Un modelo simple para esta llama turbulenta se muestra a la izquierda en la figura. P9-4. La velocidad de combustión de la carga viene dada por

Donde es el área de la frente de la llama (que puede ser aproximada por una parte de un

cilindro cuyo eje está en la posición de la bujía), es la mezcla no quemada.

Densidad, y --- es la velocidad de la llama turbulenta (la velocidad a la que la parte delantera desplaza con relación a la mezcla no quemada por delante de ella). La velocidad de combustión de

masa está influida tanto por la combustión de geometría de la cámara (a través ), así como los

factores que influyen (intensidad turbulenta, relación combustible / aire, la fracción de gas residual y EGR). Comparar combustión cámaras A y B se muestra en la Fig.P9-4. Haga un bosquejo de la ubicación aproximada del frente de llama cuando el 50 por ciento de la masa ha sido quemado. (Un bosquejo cualitativo cuidadoso es suficiente, sin embargo, con una justificación cuantitativa para su bosquejo) Dibuje la fracción de masa quemada frente a las curvas del ángulo del cigüeñal para estas dos cámaras de combustión en el mismo gráfico, cada uno con su tiempo


de chispa establecido para el par de frenado máximo. Usted puede asumir el valor de es el mismo para A y B.

(d) Comparar la combustión de la cámara A y C en la figura. P9-4 que tienen la misma distancia de la llama de viajes, pero tienen formas diferentes de la cámara. ¿Qué cámara cuenta con:

(1) La tasa más rápida de la quema de la masa durante la primera mitad del proceso de combustión;(2) La tasa más rápida de la quema de la masa durante la segunda mitad del proceso de combustión;(3) El momento más avanzado de par de frenado máximo?Explique sus respuestas

9.5 Un nuevo combustible sintético con la fórmula química está siendo desarrollado a partir de carbón para uso automotriz. Usted está haciendo una evaluación de los cambios en los motores de encendido por chispa que producen puede ser necesario si la gasolina se sustituye por ese combustible "X" Primero hacer los cálculos de los partidarios:

(a) ¿Cuál es la relación aire / combustible para "X"? ¿Cómo se compara esto con la relación aire / combustible de la gasolina?

(b) Dado que en un experimento calorímetro a volumen constante para determinar el valor de calentamiento de "X" de la combustión de 50 g de combustible con un exceso de aire en condiciones estándar dio lugar a un aumento de temperatura de 1,25 ° C de la (agua y calorímetro de COMBINADA capacidad calorífica 650 kJ / K), ¿cuál es el valor de calentamiento de una mezcla estequiométrica de "X" y el aire, por kilogramo de mezcla? ¿Cómo se compara este valor con una mezcla de gasolina y aire estequiométrico?

Luego;

(c) Comparar aproximadamente el consumo específico de combustible de un motor de encendido por chispa, operado con gasolina estequiométrica y mezclas de "X". ¿Qué concluye acerca de la importancia relativa de los sistemas de combustible necesarios para proporcionar la misma potencia?

(d) "X" mezclas de aire el doble de tiempo para quemar en forma de mezclas de aire gasolina (el ángulo del cigüeñal entre la chispa y el final de la combustión es dos veces más grande). Dibuje cuidadosamente dibujado las curvas de tiempo de presión durante el ciclo completo de cuatro tiempos del motor para las dos mezclas, para el mismo desplazamiento y motores de relación de compresión, para la IMEP mismo (para el funcionamiento del motor estrangulado) para las


mezclas estequiométricas, con sincronización de la chispa óptima, lo que indica la manivela relativa ángulo de ubicación de la chispa, la presión máxima del cilindro, y al final de la combustión, y los valores relativos de la presión de admisión, la presión máxima del cilindro, y la presión en la abertura de la válvula de escape, para las dos mezclas en la misma relación de equivalencia. (No es necesario hacer cálculos para trazar estas gráficas)

(E) Aunque "X" mezclas de aire son más lentos quema de mezclas de aire y gasolina la relación de compresión del motor se puede aumentar a 14:1 de 8:1 valores típicos (No Se ve el escaneo)

9.6 Golpear en motores de encendido por chispa combustión es una condición anormal. Casi todo el mundo que monta una motocicleta o conduce un coche experimenta este fenómeno en algún momento y por lo general a una marcha inferior se llevará el motor fuera de esta condición. Utilice su experiencia de lo que los cambios en otras variables hacen, y consultar libros de texto este y otros para completar una tabla con las variables dependientes que se muestran en la parte superior de las columnas.

Las variables independientes son: velocidad, relación de compresión, relación de cámara de superficie / volumen, la chispa de enchufe de la distancia del eje del cilindro, EGR por ciento, la temperatura de entrada de mezcla, la presión de admisión de mezcla, (F / A), temperatura de la pared en forma de remolino de aire, el movimiento de desplazamiento de la mezcla, de combustible número de octano. En estas columnas muestran la correspondiente influencia sobre las variables dependientes por un "+" para un aumento y “-“ a una disminución. Muestran el efecto del aumento en las variables del sistema de motores independientes en: la presión del cilindro y la temperatura, la velocidad de la llama, tiempo de combustión total, período de auto ignición de inducción, tendencia a golpear. Proveer en el extremo de la columna de la mano derecha breves comentarios para explicar sus respuestas.

9,7 El gráfico adjunto da la curva de ángulo de manivela de presión para un motor de encendido

por chispa, funcionando a La fracción de masa quemada también se muestra.


Estimar la temperatura de los reactivos en un número de ángulos de cigüeñal y trazar un gráfico

de comparación versus . Suponga que los reaccionantes en el cilindro están a la presión 333K y 1 atm en el comienzo de la compresión. Es necesario hacer simplificaciones para poder hacer esto y debe explicar claramente lo que usted hace otras suposiciones, sino que debe ser compatible con el problema resuelto. 9,8 que sigue a continuación:

9.8 Si la combustión tiene lugar progresivamente a través de un gran número de zonas muy pequeñas de gas y no hay mezcla entre las zonas, determinar:(a) La temperatura a - 30 °, justo después de la combustión, de la zona que arde a -30 °(b) la temperatura a 0 °, justo después de la combustión, de la zona que arde a 0 °c) la temperatura a 30 °, justo después de la zona de combustión que arde a +30 °d) la temperatura de los productos en estas tres zonas a +30 °

Grafique sus resultados frente a manivela ángulo para mostrar si existe una distribución espacial de la temperatura en el cilindro después de la combustión.Nota: Cada pequeñas quemaduras no quemados elemento de gas a presión esencialmente constante y posteriormente se comprime y / o expandido. Utilice gráficos (Cap.4) o un código equilibrio del computador. El estado de gas no quemado se da por Prob. 9,7

9.9 Una manera aproximada para calcular la presión en el gas final se produce justo después de golpear es de asumir todo el gas final (el gas no quemado por delante de la llama) se quema instantáneamente a volumen constante. Suponemos que la inercia de los gases quemados evita el movimiento de gas significativo, mientras que el auto-final gas se enciende.


Para los datos de presión en la figura. P9.7, asumir de auto ignición se produce a 10 grados de ángulo del cigüeñal después de la posición central superior. Determinar la presión máxima alcanzada en el gas final después de producir la detonación. De la fracción de masa quemada y medio aproximado quemada las condiciones del gas en este momento, estimar el volumen ocupado por el gas final como una fracción del volumen del cilindro justo antes de auto ignición se produce. Use las tablas (cap. 4) o un código equilibrio ordenador.

9.10 Al sincronización de la chispa (30 ° BTC) es un motor de encendido por chispa automóvil (con

agujero = carrera = 85 mm y = 9) a 2000 rev / min, operando con gasolina, la presión del cilindro es 7,5 atm y la temperatura de la mezcla es 650 K. La mezcla de aire combustible es

estequiométrica con una fracción de gas residual de 8 por ciento. El rápido quema ángulo (10 a 90 por ciento en masa quemada) es de 35 °. Estimar (a) la velocidad media del pistón; (b) la

velocidad media de viaje de llama basado en (la bujía está situado 15 mm del eje del cilindro), (C) la intensidad de la turbulencia en TC véase la ecuación. 8,23; (D) la velocidad de llama

laminar en chispa; (E) la velocidad de quemado turbulenta en TC utilizando Fig.9-30 (cocción

apropiado y presiones motorizadas se dan en la figura 9-2a.); la velocidad media de

expansión de los gases quemados en TC. Discutir brevemente las magnitudes relativas de estas velocidades.

9.11 La cámara de combustión siguiente diseño cambios aumentan la tasa de masa quema en un motor de encendido por chispa con una relación de compresión fija, calibre, velocidad y condiciones de admisión de mezcla. Explique cómo cada cambio afecta a la velocidad de combustión.(a)reducir la cantidad de EGR

(B)con dos bujías por cilindro en lugar de uno

(C) Generación de remolino dentro del cilindro usando una máscara en la cabeza del cilindro (véase la fig. 8-14)(d) Uso de una cámara de combustión con altura libre superior cerca de la bujía (Falta escaneo)¿Qué es la "mejor" sincronización de la chispa? Explique cómo varía con la velocidad del motor y la carga.

9.13 (a) Explicar las causas de la variación observada en la presión del cilindro en función del ángulo del cigüeñal y IMPE en los motores de encendido por chispa, ciclo tras ciclo.


(B) ¿Qué impacto tienen estas variaciones de presión del cilindro tienen sobre el funcionamiento del motor?

9.14 (A) describa brevemente lo que ocurre cuando un motor de encendido por chispa "golpes"(B) SI golpe motor es principalmente un problema de acelerador abierto Completamente y bajas velocidades del motor. Explique por qué esto es así.(C) Con un sensor de detonación, el golpe normal se detecta hasta que golpee ya no se produce. Explicar por qué esta estrategia es eficaz y se prefiere sobre otros enfoques posibles (por ejemplo, el estrangulamiento de la entrada, añadiendo EGR)(d) En un golpeteo del motor, el ángulo de cigüeñal en el cual se produce la ignición de automóviles y la magnitud de las oscilaciones de presión que resultan pueden variar sustancialmente, ciclo a ciclo. Sugerir razones por las que esto sucede.

9.15 (A) la energía eléctrica almacenada en una bobina de encendido de sistema típica es de 50 mJ. Casi toda esta energía se transfiere de la bobina durante la fase de descarga luminiscente. Si la descarga luminiscente tiene una duración de 2 ms, utilice los datos de la figura. 9-39 para calcular el voltaje y la corriente de descarga luminiscente.(B) Sólo una fracción de esta energía se transfiere a la mezcla de combustible y aire entre los electrodos de la bujía. Calcule la energía transferida durante las fases de descomposición y el resplandor de la descarga, utilizando los datos de la figura. 9-40

(C) En general acerca de un décimo de la energía de la bobina se transfiere a la mezcla de aire y combustible.

¿Qué fracción de la energía química contenido cilindro hace esto corresponde a una

condición en la parte de carga típico . .? Supongamos por volumen desplazado del cilindro. Si la temperatura promedio del gas quemado en el núcleo de la llama justo después de la chispa es 3500 K y la presión del cilindro es de 6 atm, lo radio de núcleo tiene la energía química del combustible igual a la energía eléctrica transferida al núcleo?


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