Motors Tèrmics Alternatius

ENGINYERIA INDUSTRIAL
Motors
Tèrmics
Alternatius
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25086 Motors tèrmics alternatius. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A d edata 8/06/05
1
Crèdits: 4,5 ( 2,7 + 1,8)
Crèdits ECTS: 3,6
Tipus
Coordinador: ANGEL COMAS AMENGUAL (comas@mmt.upc.edu)
Altres Professors: ALBERT PUIG KOWERDOWICZ (puig@mmt.upc.edu)
Departament: Màquines i Motors Tèrmics (724)
Presentació
Coneixements previs
Es requereixen coneixements de Màquines tèrmiques,Termodinàmica, Mecànica. Coneixements
fonamentals d’electrònica
Camps professionals
Assignatura tecnològica de caràcter energètic i relacionat amb la tecnologia del medi ambient,
àmpliament implantada en la societat actual
Relació amb altres assignatures
Termodinàmica, Fluidodinàmica, Màquines tèrmiques, Combustió, Transferència de calor i massa.
Objectius generals
L’assignatura Motors Tèrmics Alternatius és una assignatura de síntesis dels coneixements adquirits
al llarg de la carrera i de caràcter multidisciplinar que permet entrellaçar diferents temes estudiats ja
per l’alumne. Per tant, pot i es pretén que sigui una excusa per exercitar a l’alumne amb els
problemes que es trobarà en el món professional d’una forma agradable vista l’acceptació que troba
el motor en la joventut, fonamentalment per la seva proporció eminentment pràctica.
Aleshores es pretén donar a conèixer en forma crítica els processos definitoris del disseny dels
motors alternatius de combustió interna. Analitzar, diagnosticar, i predir el comportament d’elements,
equips i sistemes característics dels motors alternatius de combustió interna. Escollir-los sota
diferents restriccions (econòmiques i energètiques, mecàniques, ambientals). Conèixer, modelitzar i
simular els sistemes de renovació de la càrrega, de regulació, d’encesa, d’expansió i d’escapament.
Procedir al disseny fluidodinàmic del motor: Admissió, moviment de la càrrega, alimentació del
combustible, combustió, escapament.
Procedir al disseny mecànic del motor: Equilibrat, vibracions, soroll, regularitat, pèrdues mecàniques,
lubricació, estanqueïtat. Auxiliars.
Procedir al disseny tèrmic del motor: Pèrdues tèrmiques. Refrigeració.
Integrar màquines tèrmiques: Turbosobrealimentació, cogeneració...
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25086 Motors tèrmics alternatius. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A d edata 8/06/05
2
Aplicar sensors, processadors i actuadors mecatrònics en els MACI:
.
Temari
Mòdul 1 EL MOTOR TÈRMIC ALTERNATIU
Tema 1. Característiques constructives dels motors alternatius de combustió interna.
Tema 2. El grup cigonyal i grup alternatiu.
Tema 3. Transferència de calor al fluid motor - paret- refrigerant.
Tema 4. Criteris de disseny, càlcul y construcció dels elements diversos típics
dels MACI
(1)
(2)
(2)
(1)
Mòdul 2 CARACTERÍSTIQUES D’ACTUACIÓ DEL MACI
Tema 5. Magnituds indicades
Tema 6. Anàlisis, predicció i determinació de las pèrdues mecàniques en els MACI
Tema 7. Característiques operatives i efectives dels MACI
(1)
(2)
(2)
Mòdul 3 RENOVACIÓ DE LA CÀRREGA
Tema 8. Caracterització del moviment de la càrrega atrapada en el cilindre
en macro i microescala
Tema 9. Anàlisis, predicció de fuites del fluid motor (“Blow-by”)
Tema 10. El sistema de renovació de la càrrega
Tema 11. Sobrealimentació
(1)
(1)
(2)
(1)
Mòdul 4 EL MOTOR DE CÀRREGA HOMOGÈNIA
Tema 12. Alimentació del motor d’encesa per guspira (carburació e injecció)
Tema 13. Fenomenologia de la ignició i combustió en el motor Otto
Tema 14. Equacions governants i elaboració d’un model de simulació
(2)
(2)
(2)
Mòdul 5 EL MOTOR DE CÀRREGA HETEROGÈNIA
Tema 15. Hidràulica de la injecció. Regulació i dosificació del motor Diesel
Tema 16. Fenomenologia de la ignició i combustió en el motor Diesel
Tema 17. Equacions governants i elaboració d’un model de simulació
(2)
(2)
(1)
Objectius específics dels mòduls
n
Mòdul 1
S’introdueixen els diferents tipus de motors tèrmics alternatius existents en el mercat i el seu
principi de funcionament. Seguidament s’esmenten el diversos paràmetres de disseny i
funcionament, analitzant el seu efecte en les característiques d’actuació del motor. Per les
diverses famílies de motor es donen el valors d’aquests paràmetres i el camp d’aplicació on
usualment es destinen.
n
Mòdul 2
En el mòdul 2 s’inclouen els temes comuns als motors que tenen a veure amb las seves
característiques d’actuació i al mateix temps s’expliquen les diferents metodologies
experimentals emprades per la seva determinació. Es tracten primordialment les següents
temàtiques:
Naturalesa de les pèrdues mecàniques en les distintes interfícies del motor en moviment relatiu.
Mètodes de càlcul experimental i models per la seva quantificació.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25086 Motors tèrmics alternatius. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A d edata 8/06/05
3
Equips per l’obtenció de magnituds indicades i efectives del motor experimentalment (banc de
proves i cadenes de mesura i sensors i actuadors a ells associats)
n
Mòdul 3
Consisteix en una altra part comuna als diferents tipus de motor i en ell s’introdueixen diverses
temàtiques: Mecanismes de distribució utilitzats en el motors tèrmics alternatius 2T i 4T. Camp
de velocitats de la càrrega. Processos d’admissió i escombrat de la càrrega. Transferència de
calor.
n
Mòdul 4
Estudiar els diferents sistemes d’alimentació del motors de guspira, el sistemes d’encesa,
combustió en el motor de càrrega homogènia, formació de contaminants i obtenció de les
equacions governants del processos per elaborar un primer model de càlcul predictiu de la
pressió dintre dels cilindres.
n
Mòdul 5
Endinsar-se en més detall en l’anàlisi de la injecció i combustió en el motor de càrrega
heterogènia, formació de contaminants i obtenció de les equacions governants del processos per
elaborar un primer model de càlcul predictiu/diagnosi de la pressió dintre dels cilindres.
n
Objectius de l’alumne
Conèixer i distingir el distints tipus de motors, components i accessoris que el constitueixen.
Aprendre els fonaments de cada tipus de motor. Saber estriar una planta motora per a una
determinada aplicació.
Saber plantejar les equacions governats del processos que conformen un cicle motor i elaborar
un model predictiu o de diagnosi.
Metodologia de treball
S’utilitza com a eina de comunicació, el mètode expositiu en pissarra i per transparències, on
s’exposen el continguts teòrics de l’assignatura i es resolen problemes relacionats en la temàtica
explicada. Per una altra banda en les sessions de pràctiques s’aprofita la ocasió per plantejar
qüestions i problemes entorn a les pràctiques proposades i relacionades amb els continguts teòrics de
l’assignatura que són resolts una part per l’alumne en la mateixa sessió de practiques amb l’ajut del
professor i una altra fora d’ella.
Pràctiques, laboratoris
n Pràctica 1: Desmuntatge i muntatge d’un motor 2T refrigerat per aigua
n Pràctica 2: Desmuntatge i muntatge d’un motor 4T d’automòbil
n Pràctica 3: Desmuntatge i muntatge d’un motor 4T de motocicleta
n Pràctica 4: L’ encesa en el motor de càrrega de benzina
n Pràctica 5: La carburació
n Pràctica 6: La injecció de benzina
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25086 Motors tèrmics alternatius. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A d edata 8/06/05
4
n Pràctica 7: Obtenció de les característiques d’actuació en el sistema d’injecció electrònica
n Pràctica 8: Banc de proves de MACI.
n Pràctica 9: La injecció en el motor de càrrega heterogènia
Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant
Mòdul
Mòdul 1: Títol mòdul.
Mòdul 2: Títol mòdul.
Mòdul 3: Títol mòdul.
Mòdul 4: Títol mòdul.
Mòdul 5: Títol mòdul.
Temps de
Classe
(6T+ 6P)
(5T+ 2P)
(5T+ 4P)
(6T+ 4P)
(5T+ 2P)
Temps
d’estudi
12 hores
10 hores
10 hores
12 hores
10 hores
Temps
total
24 hores
17 hores
19 hores
22 hores
17 hores
NOTA:
Importància i dificultat dels mòduls
La importància d’aquests mòduls consisteix en donar a conèixer de forma exhaustiva i en profunditat
els motors alternatius de combustió, sent aquests uns del transformadors d’energia més implantats
en la societat actual. La dificultat està en plantejar el seus processos de forma clara i precisa, per les
altes implicacions amb els fenòmens de combustió i de turbulència i el poc temps disponible per
l’assignatura. Per una altra banda es necessita un continuat seguiment de la literatura tècnica per part
del professor al formar part el motor tèrmics d’una tecnologia molt dinàmica.
Materials
Bibliografia bàsica
•
•
•
•
•
Heywood, J.B., "Internal Combustion Engines Fundamentals ".Ed. McGraw-Hill Book
Company. (1988)
Ferguson, C.R., "Internal Combustion Engines. Applied Termosciences". Jhon Wiley & Sons.
(1986)
Lumley John L. “Engines An Introduction”. Cambridge University Press’. ISBN 0-521-64277-9.
(1999)
Stone, R., Introduction to Internal Combustion Engines. 2. SAE, Warrendale.
Bibliografia complementària
•
•
•
A., Comas “Monografies temes motors”
R., Carreras, Comas, A., Calvo, A., “Apunts d’ equips i Sistemes dels MACI”
R., Carreras, Comas, A., Calvo, A., "Motores de combustión fundamentos".Ediciones UPC
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25086 Motors tèrmics alternatius. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A d edata 8/06/05
Avaluació
N f = 0,35×N1p + 0,5×Nef + 0,15×Nep
Nf : Nota final
N1p : Nota 1r parcial
Nef : Nota examen final
Nep : Nota exercicis pràctics
5