1

Charakterystyki pracy silnika

Charakterystyk

ę

silnika charakteryzuje wykre

ś

lne lub analityczne przedstawienie

jednego lub kilku wska

ź

ników pracy silnika w funkcji innego wska

ź

nika wpływaj

ą

cego ,

na prac

ę

silnika. Charakterystyki słu

żą

do oceny wybranych własno

ś

ci silnika w całym

zakresie jego pracy. Ze wzgl

ę

du na zmienn

ą

niezale

ż

n

ą

, charakterystyki dzieli si

ę

na:

-

pr

ę

dko

ś

ciowe, w funkcji pr

ę

dko

ś

ci obrotowej silnika

-

obci

ąż

eniowe, w funkcji obci

ąż

enia silnika

-

regulacyjne, w funkcji wielko

ś

ci regulacyjnej silnika

-

ogólne, u

ż

ywane równie

ż

uniwersalnymi

Charakterystyki pr

ę

dko

ś

ciowe przedstawiaj

ą

przebieg zmian parametrów pracy silnika

W funkcji pr

ę

dko

ś

ci obrotowej i mo

ż

na je podzieli

ć

na:

a) charakterystyki wykonane dla stałej nastawy d

ź

wigni paliwowej

b) charakterystyki wykonane dla takich kolejnych poło

ż

e

ń

d

ź

wigni paliwowej, przy

których moc rozwijana przez silnik byłaby równa mocy zapotrzebowanej przez

ś

rub

ę

okr

ę

tow

ą

.

W grupie charakterystyk pr

ę

dko

ś

ciowych wyró

ż

nia si

ę

charakterystyki wykonane dla stałej

nastawy paliwowej oraz dla zmiennej nastawy. Wykonane dla stałej nastawy paliwa
nazywane s

ą

równie

ż

charakterystykami zewn

ę

trznymi , natomiast dla zmiennej nastawy

nazywane s

ą

charakterystykami

ś

rubowymi.

W pierwszym przypadku dawka paliwa na cykl pozostaje stała , a w drugim przypadku
dobierana jest tak aby moc rozwijana przez silnik była równa mocy zapotrzebowanej
przez

ś

rub

ę

okr

ę

tow

ą

.

Pod wzgl

ę

dem sposobu regulacji układów zasilaj

ą

cych silnik rozró

ż

nia si

ę

charaktery-

styki:

-

mocy maksymalnej

-

granicy dymienia

-

eksploatacyjne i biegu jałowego

CHARAKTERYSTYKA

ś

rubowa nale

ż

y do grupy charakterystyk pr

ę

dko

ś

ciowych i sporz

ą

-

dza si

ę

je przy zało

ż

eniu równo

ś

ci momentu obrotowego silnika oraz

ś

ruby . W zwi

ą

zku

z tym moment i jego moc zmieniaj

ą

si

ę

z pr

ę

dko

ś

ci

ą

obrotow

ą

w taki sam sposób ,

w jaki zmienia si

ę

moment obrotowy

ś

ruby lub moc przez ni

ą

pobrana.

Przy bezpo

ś

rednim nap

ę

dzie

ś

ruby okr

ę

towej pr

ę

dko

ść

obrotowa

ś

ruby jest równa

pr

ę

dko

ś

ci obrotowej silnika.

Wynika z tego

ż

e moment obrotowy silnika równa si

ę

momentowi oporowemu

ś

ruby

wi

ę

c:

Mo = K

‘

n

2

K

‘

- współczynnik proporcjonalno

ś

ci zale

ż

y od wymiarów geometrycznych

ś

ruby , oraz

g

ę

sto

ś

ci o

ś

rodka a moc rozwijana przez silnik Ne równa jest mocy pobieranej

przez

ś

rub

ę

Ns.

2

Charakterystyka

ś

rubowa silnika okr

ę

towego

W układzie tym charakterystyka mocy Ne jest parabol

ą

o wykładniku równym 3 , krzywe

ś

redniego ci

ś

nienia efektywnego i indykowanego ; parabolami o wykładniku 2.

Rzeczywiste przebiegi charakterystyk , wykonanych na hamowni a podanych w
protokóle prób.
Podczas bada

ń

silnika na hamowni nie znane s

ą

z dostateczn

ą

dokładno

ś

ci

ą

warto

ś

ci

K oraz x .(rzeczywiste zapotrzebowanie mocy przez

ś

rub

ę

)

Ne = K n

x

Nie s

ą

znane równie

ż

warto

ś

ci wpływu kadłuba i warunków pływania na moc przekazy-

wan

ą

przez silnik na

ś

rub

ę

nap

ę

dow

ą

a za jej po

ś

rednictwem na kadłub.

Charakterystyki obci

ąż

eniowe

Przedstawiaj

ą

zale

ż

no

ść

wybranych parametrów pracy

silnika do parametrów charakteryzuj

ą

cych obci

ąż

enie przy stałej pr

ę

dko

ś

ci obrotowej

silnika n .Parametrem niezale

ż

nym mo

ż

e by

ć

moc efektywna Ne , moment obrotowy Mo

ś

rednie ci

ś

nienie efektywne p

e

, nastawa paliwa itp.

Zasdniczymi krzywymi tej charakterystyki s

ą

krzywe jednostkowego lub godzinowego

zu

ż

ycia paliwa g

e

lub Ge oraz zu

ż

ycia powietrza Gp .

Charakterystyka mo

ż

e by

ć

uzupełniona zale

ż

no

ś

ci

ą

innych parametrów np. :

-

temperatura spalin w kolektorze t

w

-

najwy

ż

sze ci

ś

nienie spalania p

max

-

pr

ę

dko

ść

obrotowa turbiny n

t

od parametru obci

ąż

eniowego.

Charakterystyki regulacyjne

Przedstawiaj

ą

zale

ż

no

ść

wybranych parametrów pracy

silnika od wielko

ś

ci regulowanej. Najcz

ęś

ciej wykonywane s

ą

charakterystyki zale

ż

no

ś

ci

g

e

, p

e

od k

ą

ta wyprzedzenia wtrysku w

z

.

Parametrami niezale

ż

nymi mog

ą

by

ć

dowolne wielko

ś

ci zmieniaj

ą

ce si

ę

podczas eksplo-

atacji silnika :

-

temperatura lub ci

ś

nienie wtryskiwanego paliwa

-

ci

ś

nienie , temperatura lub wilgotno

ść

powietrza doładowuj

ą

cego itp.

Charakterystyki regulacyjne s

ą

cennym

ź

ródłem informacji o pracy silnika w zakresie

Wykraczaj

ą

cym poza normalne warunki eksploatacyjne.

Stanowi

ą

tak

ż

e ogólne wskazówki dla obsługi co do wymaga

ń

odno

ś

nie stopnia dokła-

dno

ś

ci nastawy poszczególnych parametrów regulacyjnych . Dla przykładu przebieg

charakterystyki b

ę

dzie płaski to w szerokim przedziale z

1

z

2

wpływ parametru na

ten parametr regulowany p b

ę

dzie niewielki . Inaczej ma si

ę

rzecz gdy przebieg

charakterystyki b

ę

dzie stromy .

W tym przypadku niewielka odchyłka od r

opt

wywiera znaczny wpływ na parametr

regulowany t . Zachodzi zatem potrzeba precyzyjnego ustawienia parametru r
podczas regulacji silnika i cz

ę

stej jego kontroli.

3

Charakterystyki ogólne

Zwane równie

ż

uniwersalnymi , umo

ż

liwiaj

ą

ocen

ę

parametrów techniczno –

eksploatacyjnych silnika w okre

ś

lonych obszarach zmienno

ś

ci

N , p

e

lub Ne .

S

ą

to charakterystyki wieloparametrowe , przedstawiaj

ą

ce krzywe jednostkowego

zu

ż

ycia paliwa g

e

, temperatury wylotu spalin t

w

, najwy

ż

szego ci

ś

nienia spalania p

max

Itp. Krzywe zmienno

ś

ci poszczególnych parametrów sporz

ą

dza si

ę

b

ą

d

ź

na podstawie

tych parametrów b

ą

d

ź

na podstawie odpowiedniej liczby uprzednio sporz

ą

dzonych

charakterystyk obci

ąż

eniowych dla ró

ż

nych pr

ę

dko

ś

ci obrotowych silnika i ró

ż

nych

stopni jego obci

ąż

enia.

SPORZ

Ą

DZENIE CHARAKTERYSTYKI

Ś

RUBOWEJ

Pe

Mo n

n

turbiny

p

d

B

e

Wo

t

spalania

Pmax

1

99.3

2097 454

10868

0.015 28.6

3.77

429

6.83

2

198.5

3357 576

19901

0.044 50.4

4.75

429

8.42

3

297.8

4503 654

26362

0.072 67.4

5.56

429

9.56

4

397

5468 720

33934

0.113 93.4

6.85

429

10.76

KW

Nm

Obr/
min

Obr/min

MPa

Kg/h działk

0

C

MPa

WARUNKI STANDARDOWE : WG NORMY ISO 3046 CZ. 1, 2, 3


1. Zasilanie paliwem – MDO
2. Wilgotno

ść

wzgl

ę

dna – 30%

3. Temperatura otoczenia – 25

0

C

4. Ci

ś

nienie otoczenia – 101.35 kPa

4

99

198

297

397

0

100

200

300

400

500

454

576

654

720

n (ob/min)

P

e

(

k

W

)

Serie1

2097

3357

4503

5463

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

454

576

654

720

n (obr/min)

M

o

(

N

m

)

Serie1

15

44

72

113

0

20

40

60

80

100

120

454

576

654

720

n (obr/min)

p

d

(

M

P

a

)

Serie1

5

28

50

67

93

0

20

40

60

80

100

454

576

654

720

n (obr/min)

B

(

k

g

/h

)

Serie1

6830

8420

9560

10760

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

454

576

654

720

n (obr/min)

p

m

a

x

(

k

P

a

)

Serie1

239

308

333

360

0

100

200

300

400

454

576

654

720

n (obr/min)

T

s

p

(

C

)

Serie1