Zakład Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa POLITECHNIKA RZESZOWSKA	Karol Topczyj Grupa L-2 II MTD
				Rok akad. 2009/2010 Semestr: letni
Laboratorium Silników Spalinowych		Ćwiczenie nr 7
Temat: Wyznaczanie charakterystyki zewnętrznej silnika

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodyką pomiarów podstawowych parametrów silnika na hamowni silnikowej oraz nabycie umiejętności wykonania i opracowania charakterystyki zewnętrznej silnika spalinowego.

2. Wiadomości ogólne

Charakterystyka zewnętrzna - charakterystyka prędkościowa przedstawiająca zależność mocy użytecznej Ne, momentu obrotowego Mo,(średniego ciśnienia użytecznego pe),godzinowego Ge i jednostkowego zużycia paliwa ge od prędkości obrotowej n przy całkowicie otwartej przepustnicy w silniku ZI lub przy skrajnym ustawieniu dźwigni sterowania, odpowiadającym pełnej dawne paliwa w silniku ZS. Ch-ka może dodatkowo przedstawiać zależność innych parametrów pracy silnika od prędkości obrotowej,

w szczególności temperatury tsp i zadymienia D silnika ZS.

Pomiary niezbędne do wykreślenia charakterystyki obejmują:

- prędkość obrotową n

- siłę obciążającą P

- zużycie paliwa Ge

- temperatury spalin t_sp

- temperatury zasysanego powietrza

Na podstawie wyników oblicza się dla poszczególnych prędkości obrotowych n, moment obrotowy Mo i godzinowe zużycie paliwa Ge oraz wykreśla się krzywe Mo=f(n) i Ge=f(n). Następnie na podstawie wykreślonych krzywych oblicza się parametry pochodne- moc użyteczną Ne i jednostkowe zużycie paliwa ge oraz przeprowadza się krzywe Ne=f(n)

i ge=f(n).

Pomiary powinny być prowadzone przy zachowaniu następujących warunków, jeżeli

ze specyfiki badać nie wynikają inne wymagania:

a) temperatura zasysania i ciśnienia otoczenia powinny być maksymalnie zbliżone do wartości normalnych wg PN-ISO 15550:2009 w celu uzyskania współczynnika korekcji zbliżonego do 1

b) pomiary poszczególnych wielkości powinny być prowadzone w ustabilizowanych warunkach pracy silnika, to jest gdy moment obrotowy(siła obciążająca), prędkość obrotowa, temperatura cieczy chłodzącej, powietrza chłodzącego, oleju i spalin są w zasadzie stałe przez co najmniej 1 min.

c) prędkość obrotowa wału korbowego nie powinna zmieniać się w czasie pomiarów więcej niż w granicach +-1%lub+-10 obr/min od wartości założonej, przy czym przyjumuje się większą z tych granic

d) pomiary prędkości obrotowej i zużycie paliwa powinny trwać co najmniej 30 s przy pomiarze sterowania automatycznie

e) pomiary momentu obrotowego (siły obciążającej), zużycie paliwa i temp. zasysania powinny być przeprowadzane jednocześnie, przy czym za wynik przyjmuje się średnią

z dwóch stabilnych wartości różniących się od siebie nie więcej niż o 2%

f) l. punktów pomiarowych powinna być dostateczna dla uzyskania przy wykreślaniu charakterystyk, właściwego kształtu i charakteru przebiegu poszczególnych wykresów,

w okolicy ekstremów i innych charakterystycznych krzywych punkty pomiarowe powinny być zagęszczone

3. Przebieg ćwiczenia

• wyłączyć hamulec i ustawić tryb pracy na „n=const”

• uruchomić silnik

• ustalić odpowiednią prędkość obrotową

• powoli zwiększać obciążenie do maksymalnego

• doprowadzić silnik do stanu równowagi cielnej

• dokonać pomiaru, po uzyskaniu stabilnych wartości parametrów silnika dla ustalonego punktu pracy

• zmienić prędkość obrotową silnika, powtarzać pomiary dla uzyskania wystarczającej liczby punktów pomiarowych na charakterystyce

• po zakończeniu pomiarów ustalić pracę hamowni na biegu jałowym

( obroty min.) w celu schłodzenia silnika i hamulca

• wyłączyć silnik i hamownię

4. Obliczenia i wyniki

Ciśnienie atmosferyczne:

745[mmHg]*133,325=99327,125[Pa]=>993[kPa]

Moc użyteczna:

Ne=n*P/K[kW]

Ne=2000[obr/min]*3,23[kG]/197[kG*obr/kW*min]=32,79[kW]

Moment obrotowy:

Mo=n*P/ω=30*P/K*π *1000[Nm]

Mo=30*3,23[kG]/197[kG*obr/kW*min]* π=0,156[Nmm]*1000=156,57[Nm]

Przełożenie:

Mo = Mo/1,307

Ne= Ne/1,307

Jednostkowe zużycie paliwa:

ge=Gh[kg/h]/Ne[kW]*1000[g/kWh]

ge=8,44[kg/h]/32,79[kW]*1000=257,40[g/kWh]Współczynnik korekcji:

Współczynnik korekcji Ka:

α_a=(p_r-Φ_rp_śr/ p_y-Φ_yp_sy)^1,2*( T_y/ T_r)^0,6

α_a=(100[kPa]-0,94*30%/99,3[kPa]-0,73*30%)^1,2*(294K/298K)^0,6=0,99

Moc użyteczna korygowana:

Ne=32,79[kW]* 0,99=32,4621[kW]

Moment obrotowy korygowany:

Mo=156,57[Nm]* 0,99=155,0043[Nm]

Godzinowe zużycie paliwa korygowane:

Gh=8,44[kg/h]*0,99=8,3556[kg/h]

5. Wnioski

 Na podstawie charakterystyki zewnętrznej silnika można określić podstawowe parametry silnika, wyznaczyć moc przy danym momencie obrotowym oraz jednostkowe zużycie paliwa. Z wykresu i z obliczeń można wnioskować że przy maksymalnym momencie obrotowym jest największa moc oraz godzinowe zużycie paliwa. Jednostkowe zużycie wacha się. Przy największym godzinowym zużyciu paliwa jednostkowe jest najmniejsze, co może być spowodowane niesprawnością układu paliwowego.

3

---