|
Nazwa przedmiotu: |
Laboratorium Samochodowych Silników Spalinowych |
||||||||||
|
Politechnika Świętokrzyska Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn Katedra Mechatroniki Zakład Silników Cieplnych Laboratorium Silników Cieplnych |
stacjonarne |
MiBM |
|||||||||
|
Studia |
Kierunek |
||||||||||
|
SiC |
|
III V |
|||||||||
|
Specjalność |
Grupa |
Rok/Semestr |
|||||||||
|
Ćwiczenie nr: |
4 |
Temat ćwiczenia: |
Charakterystyka zewnętrzna silników spalinowych |
||||||||
|
20.12.2012r |
11.02.2013r. |
|
|
||||||||
|
Data wykonania ćwiczenia |
Data oddania sprawozdania |
Zaliczenie |
Podpis prowadzącego |
||||||||
|
Nazwisko i imię studenta: |
Podpis studenta |
||||||||||
|
Remion Paweł |
|
||||||||||
1.Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z rodzajami charakterystyk prędkościowych silników i sporządzenie charakterystyki zewnętrznej silnika Fiat 1.3 MultiJet.
2.Wstęp
Spalinowy silnik tłokowy cechują cztery podstawowe charakterystyki:
a) charakterystyka prędkościowa (charakterystyka w funkcji prędkości obrotowej), pokazująca zależności wskaźników pracy silnika od prędkości obrotowej.
b) charakterystyka obciążeniowa (charakterystyka parametrów silnika dla stałych prędkości obrotowych), dla stałej prędkości obrotów zmienia się obciążenie silnika.
c) charakterystyka regulacyjna, przedstawia powiązania najważniejszych parametrów silnika z konkretnym czynnikiem regulowania (np. kąt wyprzedzenia zapłonu lub kąt wtrysku ).
d) ogólne (warstwicowe), przedstawiają zależność między sobą wielu parametrów, przypominają mapę geograficzną z naniesionymi warstwicami.
Charakterystyka prędkościowa.
Jest to najczęściej używany wykres pracy silnika, stosowany w artykułach, prospektach i katalogach. To charakterystyka zależności momentu obrotowego od prędkości obrotowej silnika. Zazwyczaj uzupełniona jest wyliczonym z momentu obrotowego i prędkości wykresem mocy użytecznej. Taka charakterystyka uzyskiwana jest podczas badań na hamowni silnikowej i podawana w prospektach reklamowych jest zwykle uśrednieniem wartości z wielu przebadanych egzemplarzy. Dla nastaw maksymalnych uzyskuje się tzw. charakterystykę zewnętrzną, dla nastaw pośrednich tzw. charakterystykę mocy dławionych. Wyróżnić można też charakterystykę granicy dymienia głównie dla silników o zapłonie samoczynnym ZS (silniki diesla), któa pozyskiwana jest dla takich parametrów dawki paliwa, przy której silnik nie przekracza zadymienia spalin w przyjętej normie. Wszystkie wspomniane wykresy będą umieszczone poniżej charakterystyki zewnętrznej. Na podstawie charakterystyki prędkościowej można określić wiele parametrów i cech silnika.
Parametrami uzyskiwanymi są:
a) prędkość obrotowa biegu jałowego, czyli taka, przy której silnik pracuje pewnie, pokonując opory wewnętrzne oraz osprzętu silnika.
b) prędkość i wartość maksymalnego momentu obrotowego silnika – wartość podawana w broszurach informacyjnych.
c) prędkość i wartość maksymalnej mocy użytecznej – jedne z wartości dominujących przy określaniu silnika dla danego samochodu.
d) prędkość obrotową maksymalną silnika, wynikającą ze spadku wartości momentu obrotowego oraz parametrów wytrzymałościowych silnika.
Ponadto z charakterystyki zewnętrznej można wyciągnąć wnioski dotyczące elastyczności silnika. Jest ona oceniana jako cecha informująca o sposobie reagowania silnika na zmieniające się obciążenie. Elastyczność także da się wyliczyć. Służy do tego wskaźnik elastyczności momentu obrotowego. Rozumiany jest on jako stosunek maksymalnego momentu obrotowego do momentu obrotowego maksymalnej mocy użytecznej. Im większa różnica między tymi momentami, tym auto ma większą nadwyżkę umożliwiającą reagowanie na zmieniające się opory ruchu. Nieco odmienne charakterystyki uzyskuje się dla silników ZI (benzynowe) i ZS (diesle). Silniki elastyczne umożliwiają zastosowanie małej liczby przełożeń w skrzyni biegów, a silniki o małej elastyczności wymagają stosowania dużej liczby biegów.
Charakterystyka obciążeniowa
Najważniejszym wykresem takiej charakterystyki jest zależność godzinowego zużycia paliwa od obciążenia silnika, zazwyczaj momentem obrotowym lub średnim ciśnieniem efektywnym. Sporządza się ją przy zachowaniu przyjętej ustalonej wartość prędkości obrotowej. Przedstawia się na niej również zależność jednostkowego zużycia paliwa , które oblicza się jako stosunek godzinowego zużycia paliwa do maksymalnej mocy użytecznej w zależności od obciążenia silnika. W tak sporządzonej charakterystyce można zaobserwować, że zwiększeniu obciążenia zwiększa się również zużycia paliwa. Szczególnie specyficznie wygląda charakterystyka obciążeniowa dla silnika diesla, który osiąga maksymalny moment obrotowy po przekroczeniu tzw. granicy dymienia. Dymienie spowodowane jest niecałkowitym spaleniem paliwa. Dalszemu zwiększaniu dawki paliwa towarzyszy spadek momentu obrotowego. Charakterystyka obciążeniowa wykorzystywana jest do takiego zaprogramowania parametrów silnika, aby zmniejszyć widoczne dymienie na czarno po mocnym wciśnięciu pedału przyspieszenia. Z takiej charakterystyki wyliczyć można także, kiedy spalanie jest najmniejsze, a następnie tak zaprojektować przełożenia skrzyni biegów, aby silnik pracował możliwie często w takim właśnie zakresie.
Charakterystyka regulacyjna
Tego typu zależności wykonywane są w celu ustalenia sposobu regulacji silnika poprzez dobór odpowiednich elementów układu zasilania i sterowania bądź korygowania parametrów regulacyjnych silnika. Najczęściej używa się jej do określenia składu mieszanki, kąta wyprzedzenia zapłonu czy stopnia sprężania. Przykładem wykorzystania charakterystyki regulacyjnej jest analiza zmierzająca do ograniczenia zadymienia spalin w silnikach ZS. Za pomocą tego rodzaju wykresów dokonuje się optymalizacji parametrów pracy silnika. Nnajczęściej uzyskanie korzystniejszej wartości wybranego parametru pociąga za sobą gorszą wartość innego parametru. Dlatego ustala się, które parametry dla danego przypadku są najważniejsze, i dąży się do uzyskania ich najlepszych wartości przy zachowaniu akceptowalnych innych parametrach.
Charakterystyki ogólne (warstwicowe)
Są najbardziej złożonym sposobem przedstawiania wyników pomiarów i wykonuje się je w celu oceny silnika oraz określenia jego przydatności do pracy w danych warunkach. Są to wykresy pomocnicze, wykonywane z konkretnego zapotrzebowania. Zwykle budowane są na bazie charakterystyki prędkościowej lub obciążeniowej. Niekiedy są wypadkową wielu różnych charakterystyk. Jedną z najpopularniejszych jest charakterystyka używana do analizy zakresów pracy silnika.
3. Przebieg ćwiczenia
a) przygotowanie stanowiska,
b) uruchomienie silnika 1,3 MultiJet,
c) ustawienie zadanych parametrów silnika,
d) odczytanie wartości momentu obrotowego ze wskaźnika umieszczonego na tablicy głównej,
e) sporządzenie wykresu otrzymanych wyników.
Tabela 1. Wyniki pomiarów i obliczeń
|
Lp. |
n [obr/min] |
Mo [Nm] |
|
1 |
2950 |
5 |
|
2 |
2600 |
14 |
|
3 |
2300 |
21 |
|
4 |
2070 |
31 |
|
5 |
1970 |
37 |
|
6 |
1880 |
49 |
|
7 |
1800 |
61 |
|
8 |
1600 |
70 |
|
9 |
1190 |
70 |
4. Wnioski
Podczas przeprowadzania ćwiczenia z powodu niesprawności urządzenia mierzącego pomiar mocy odczytany został tylko moment obrotowy. Otrzymane wynik pokazują, że wraz ze wzrostem prędkości obrotowej moment maleje. Podane wartości, ze względu na problemy z dokładnym sterowaniem urządzeniami nie było łatwo osiągnąć.