01 bevezetes alapok - bme - gjtgjt.bme.hu/sites/default/files/01bevezetesalapok.pdf · 2008.09.03....

2008.09.03.

1-1

Dr. Emőd István

Belsőégésű motorok üzemanyagai

BME KOGJ 9963

Dr. Emőd IstvánKözlekedésmérnöki Kar, Gépjárművek Tanszék

motorhajtóanyagok (tüzelőanyagok)

kenőanyagok

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

http://www.novapdf.com


2008.09.03.

1-2

Dr. Emőd István

Tantárgyprogram I.

• Bevezetés: • A járműhajtások csoportosítása és értékelése• A belsőégésű motorok működésének alapjai• Motorhajtóanyagok• A motorhajtóanyagok égésfolyamata, égéstermékei• Benzinmotor keverékképzése• A benzinmotorok károsanyag-kibocsátásának csökkentése• Benzinek főbb motorikus tulajdonságai• Dízelmotorok keverékképzése• A dízelmotorok károsanyag-kibocsátásának csökkentése• A gázolajok főbb motorikus tulajdonságai• Gázmotorok keverékképzése• A gázmotorok károsanyag-kibocsátásának csökkentése• A gáznemű motorhajtóanyagok (PB-gáz, földgáz, hidrogén)

főbb motorikus tulajdonságai• Alternatív motorhajtóanyagok és felhasználási lehetőségeik




2008.09.03.

1-3

Dr. Emőd István

Tantárgyprogram II.

• Motorkenőanyagok• A kenéselmélet alapjai• A belsőégésű motorok kenési rendszerei• A motorolajokkal szemben támasztott követelmények• Motorolajok minősítő vizsgálatai




2008.09.03.

1-4

Dr. Emőd István




2008.09.03.

1-5

Dr. Emőd István

Hajtóanyagok és hajtások

BenzinGázolajMetanolPB-gázFöldgáz

Fosszilis primerenergia Ujratermelhető primerenergia

KőolajFöldgázKőszén

Atom-energia

Nap-energia

Szél-energia

VÍz-energia

Bio-massza

Villamos energia

Elektrolízis

Akkumulátor-töltet Hidrogén

Biomasszaalapú

motorhajtóanyag

Villamoshajtás

Belsőégésűmotor




2008.09.03.

1-6

Dr. Emőd István

T ö ltő -á llo m á s

M G

T a rtá ly

B e ls ő é g é sű m o to r

T ü z e lő a n y a gH á ló z a ti v illa m o s e n e rg iaE g y e n irá n y ítá s

V e z e té k A k k u c se re A k k u tö lté s

A k k u

V illa m o s g é p

V illa m o s g é p

K e ré k h a jtá s

E n e rg ia

E n e rg ia -e llá tá s

E n e rg ia -tá ro lá s

M o to r

K e ré k

a b

c

d ef

gh

Hajtásrendszerek

a felsővezetékesb akkumulátoros hajtás c belsőégésű motoros hajtás

d duoe akkumulátoros hajtás f soros hibrid

g párhuzamos hibridh duo




2008.09.03.

1-7

Dr. Emőd István

Hibridhajtások rendszere

akkumulátor

belsőégésű motor+ generátor

(tüzelőanyag-cella)

villanymotorbelsőégésűmotor

hagyományosbelsőégésű

motoros hajtás

villamos hajtás(akkumulátor)

villamos hajtás(áramfejlesztés a

kocsiban)

hajtá

s-há

nyad

, %

mild hibridpower assist hibridlow storage hibrid

soros hibrid párhuzamos hibrid




2008.09.03.

1-8

Dr. Emőd István

Motorhajtóanyagok rendszere




2008.09.03.

1-9

Dr. Emőd István

Hajtóanyagok fajlagos energiatartalma

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Tüzelőanyag-energia/Primer energia

KőolajOlajpala

Kőszén

Földgáz

BiomasszaRepce

Fa

Cukorrépa

Tengeri

benzin/gázolaj

benzin/gázolaj

benzin/gázolaj

metanol

metanol

metanol

villanyáram

villanyáramhidrogén

RME

etanol

etanol

etanol




2008.09.03.

1-10

Dr. Emőd István

Személygépkocsi-hajtás energiaszükséglete

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Hidrogénhajtású tüzelőanyag-cella

Villamos jármű

Metanol

Hidrogén földgázból, tüzelőanyag-cella

Dízel-hibrid

Földgáz (CNG) belsőégésű motorban

Benzinmotor 1998

Dízelmotor 1998

Földgáz (CNG) hajtású tüzelőanyag-cella

Benzinmotor 2005

Dízelmotor 2005

Dízelolaj hajtású tüzelőanyag-cella

kW.h/km

Tüzelőanyag-gyártásJárműhajtás




2008.09.03.

1-11

Dr. Emőd István

A négyütemű motor működése




2008.09.03.

1-12

Dr. Emőd István

A kétütemű motor működése




2008.09.03.

1-13

Dr. Emőd István

A Wankel-motor működése




2008.09.03.

1-14

Dr. Emőd István

Négyütemű benzinmotor




2008.09.03.

1-15

Dr. Emőd István

Otto-motor és dízelmotor összehasonlítása

• Otto-motor• külső keverékképzés• homogén keverék• mennyiségi szabályozás• szikragyújtás• nagyobb fajlagos

teljesítmény• kisebb hatásfok, nagyobb

fogyasztás• egyszerűbb, olcsóbb

• Dízelmotor• belső keverékképzés• inhomogén keverék• minőségi szabályozás• kompressziógyújtás• kisebb fajlagos

teljesítmény• jobb hatásfok, kisebb

fogyasztás• bonyolultabb, kényesebb,

drágább




2008.09.03.

1-16

Dr. Emőd István

Elméleti levegőarány

Az égésreakció oxigénszükségletéből és a levegő összetétele (N2/O2 = 0,79/0,21) alapján

a képletbenKL0 az elméleti levegőarány, kg levegő/kg tüzelőanyag, ésO20 a sztöchiometrikus oxigénszükséglet, kg O2/kg tüzelőanyag.

A sztöchiometrikus számítások szerint 1 kg szén elégetéséhez 2,667 kg O2,1 kg hidrogén elégetéséhez 7,940 kg O2 és1 kg kén elégetéséhez 1 kg O2 szükséges.

c, h, s és o tömeghányados összetételű tüzelőanyag sztöchiometrikus oxigénszükségleteO20 = 2,667c+7,940h+s-o, kg/kg

és az elméleti levegőarányKL0 = 12,71c+37,81h+4,76s-4,76o, kg/kg.

02020 76,421,01 OOKL

benzin KL0=14…14,7gázolaj KL0=14,5etanol KL0=9.0




2008.09.03.

1-17

Dr. Emőd István

A motor által beszívott - vagy a bejuttatott - levegő tömege általában eltér az elméletileg szükségestől. Ezt az eltérést a hazai előírások szerint -val, külföldön többnyire -val jelölt légviszony fogalma jellemzi.

A légviszony (légfelesleg-tényező) az égést legerősebben befolyásolótényező. Szokásos értéke Otto-motoroknál 0,8...1,2 között,

dízelmotoroknál 1,3...10 között van.(Angolszász nyelvterületen gyakran előfordul az "equivalence ratio" fogalom,

ez a légviszony reciprok értéke.)

Gyulladási határ benzin 0,4 …1,4gázolaj 0.48...1,4alkohol 0,34…2hidrogén 0,12…9

A légviszony

0

02

2

L

l

KKOO




2008.09.03.

1-18

Dr. Emőd István

Fűtőérték (külsőkeverékképzés)

A keverék-fűtőérték az az energia, amely 1 m3 térfogatú, környezeti állapotú friss töltettel a hengerbe juttatható. A friss töltet fogalmából következik, hogy a vonatkoztatási érték külső keverékképzésű Otto-motornál 1 m3 keverék, belső keverékképzésű, csak levegőt beszívó motoroknál 1 m3 levegő.

Külső keverékképzésű motoroknál:

Ebbe az összefüggésbe helyettesítve az és aösszefüggéseket, kapjuk a külső keverékképzésű motor keverék-fűtőértékére vonatkozó összefüggést:

Ezekben az egyenletekben:Hk keverék-fűtőérték, külső keverékképzésnél, kJ/m3,H a tüzelőanyag fűtőértéke, kJ/kg,mt tüzelőanyag-adag (dózis), kg,mL a hengerbe jutott levegő tömege, kg,Vk a keverék térfogata, m3,k a keverék sűrűsége (környezeti feltételek mellett), kg/m3, a légviszony és KL0 az elméleti levegőarány, kg/kg.

H m HVkt

k

V m mk

L t

k

tLL mKm 0

.10

L

kk K

HH




2008.09.03.

1-19

Dr. Emőd István

Fűtőérték (belső keverékképzés)

A belső keverékképzésű motoroknál

Behelyettesítve az és

összefüggéseket,

adódik a belső keverékképzésű motor keverék-fűtőértéke:

Az újabb jelölések:keverék-fűtőérték belső keverékképzésnél, kJ/m3,

VL a levegő térfogata, m3 ésL a levegő sűrűsége (környezeti feltételek mellett),

kg/m3.

kH

.L

tk V

HmH

L

LL

mV

tLL mKm 0

.0L

Lk K

HH




2008.09.03.

1-20

Dr. Emőd István

Motorhajtóanyagok fűtőértéke és keverék-fűtőértéke.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 10 20 30 40

sztöchiometrikus légszükséglet, kg/kg

tüa.

fűtő

érté

k. x

1000

kJ/

kg

metanolszén-monoxid

földgázetanol

benzol

benzin

gázolaj

PB-gáz

etánmetán

hidrogén

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 10 20 30 40

sztöchiometrikus légszükséglet, kg/kg

keve

rék-

fűtő

érté

k, x

1000

kJ/

m3

szén-monoxid

metanol

etanol

földgáz

benzol

gázolaj

etánbenzin

PB-gáz

metán

hidrogén




2008.09.03.

1-21

Dr. Emőd István

Keverék-fűtőérték a légviszony függvényében

A <1 tartományra vonatkozóan természetesen irreális az egyenletből adódókeverék-fűtőérték, mert itt a levegőrészleges hiánya miatt nem ég el a bevezetett teljes tüzelőanyag-mennység. A ténylegesen felszabaduló energiát a rendelkezésre állólevegőmennyiség szabja meg.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 1 2 3 4 5

légviszony,

keve

rék-

fűtő

érté

k, k

J/m

3

Hk

Hk

Otto-motor dízelmotor




01 bevezetes alapok - bme - gjtgjt.bme.hu/sites/default/files/01bevezetesalapok.pdf · 2008.09.03....

Documents