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:	5	Temat ćwiczenia:			Badanie pomp olejowych silników spalinowych.
24.01.2013r				11.02.2013r				Zaliczenie		Podpis prowadzącego
Data wykonania ćwiczenia				Data oddania sprawozdania
Nazwisko i imię studenta:							Podpis studenta
Remion Paweł

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodyką badań kwalifikacyjnych pomp olejowych silników samochodowych oraz opracowanie ich wyników stanowiących podstawę sporządzenia charakterystyk pomp.

2. Wstęp

W silniku niezbędna jest obecność oleju, ponieważ zmniejsza tarcie towarzyszące ruchowi względnemu współpracujących elementów, najmniejsze tarcie (tarcie płynne), występuje wówczas, gdy cienka warstewka oleju całkowicie oddziela od siebie powierzchnie współpracujących części. W skład układu smarowania wchodzą: pompa oleju, filtr oleju, obieg oleju. Zadaniem układu olejenia w silniku jest dostarczenie oleju do wszystkich współpracujących ze sobą powierzchni w celu zmniejszenia ich zużycia. Smarowania wymagają łożyska: główne i korbowodowe wału korbowego, wałka rozrządu, zestawy tłok-tuleja cylindrowa, elementy mechanizmu rozrządu i niekiedy elementy pomocniczych urządzeń silnika. Olej spełnia również bardzo ważną funkcję czynnika odprowadzającego ciepło od miejsc, z którymi się styka. Dzięki niemu do kilku procent całego ciepła odprowadzanego od silnika jest odbierana przez olej dzięki czemu odciążony jest układ chłodzenia. W silnikach używanych do napędu pojazdów samochodowych w zasadzie stosuje się dwa systemy olejenia: w silnikach czterosuwowych - system ciśnieniowy oraz w silnikach dwusuwowych – system mieszankowy.

Obieg oleju w silniku
Blok silnika oraz głowica cylindrowa posiadają dużą liczbę kanałów i kanalików olejowych, którymi doprowadzany jest olej aby zabezpieczyć poprzez smarowanie wymagane miejsca w silniku przed zatarciem i odprowadzić część ciepła. Szczególną uwagę należy zwrócić na jak najlepszy dostęp do łożysk głównych, czyli łożysk które podpierają wał korbowy. Olej dociera do nich za pośrednictwem głównego kanału biegnącego wzdłuż korpusu silnika, tzw. magistrali dolnej, od której prowadzą odpowiednie kanały do każdego łożyska.
Działanie labiryntu olejowego: olej jest zasysany przez pompę z miski olejowej do filtra, a następnie pompuje się go do magistrali dolnej skąd trafia kanalikami do łożysk głównych wału korbowego. Magistrala dolna połączona jest kanałem pionowym z magistralą górną, czyli górnym kanałem głównym, i głowicą cylindrową, skąd po nasmarowaniu łożysk wałka rozrządu i popychaczy zaworowych (lub dźwigienek) olej spływa grawitacyjnie poprzez rynienki do kanału zbiorczego z powrotem do miski olejowej. W czopach łożysk głównych znajdują się otwory, przez które olej przechodzi wewnątrz wału korbowego do czopów korbowodowych (łożysk korbowodów na wykorbieniach wału). Również korbowody kryją w swych trzonach otworki i kanaliki olejowe tak, aby umożliwić smarowanie ścianek cylindrów oraz sworzni korbowodów.
W momencie, gdy olej dotrze przez kanał pionowy do głowicy silnikowej, wpływa ponownie do przewodu rozprowadzającego - magistrali górnej, a kanaliki prowadzą go dalej do hydraulicznych popychaczy zaworowych oraz do łożysk wałka rozrządu. Ciśnienie oleju, który dopływa w te rejony musi być duże, ze względu na to że wykorzystywane jest do napełniania cylinderków popychaczy zaworowych.
Zadania oleju:
-wypełnienia nierówności powierzchni współpracujących ze sobą olejem,
-zmniejszenie tarcia występującego między elementami oraz ich zużycia, jak również uszczelnienie przestrzeni między pierścieniami a gładzią cylindra,
-odprowadzenie części ciepła na zewnątrz,
-obmywanie współpracujących części dzięki czemu rozpuszczane są osady,

-zapobiega korozji części silnika w okresie, gdy nie jest eksploatowany.
Własności oleju:
-lepkość knematyczna,
-smarność,
-odporność na utlenianie,
-własności przeciwkorozyjne,
-własności zmywające,

-punkt zapłonu,

-punkt krzepnięcia.
Systemy olejenia:
a)rozbryzgowe,
b)ciśnieniowe:
-obiegowe(np. z suchą lub mokrą miską olejową)
-mieszane(np. rozbryzgowo-ciśnieniowe)
c)mieszankowe,
Elementy układu smarowania:
a)pompy olejowe:
-zębatkowe (o zazębieniu zewnętrznym lub wewnętrznym),
-tłoczkowe,
-skrzydełkowe,
b)filtry:
-zgrubnego oczyszczania:
*siateczkowe,
*szczelinowe,
-dokładnego oczyszczania:
*z wymiennymi wkładkami papierowymi,
*z tkaniny,
*odśrodkowe,
- pomocnicze
*magnetyczne,
c) zawory przelewowe:
-kulkowe,
-tłoczkowe,

d) chłodnica oleju,

e) wskaźnik poziomu oleju (tzw. bagnet),

f) czujnik ciśnienia oleju.

g) miska olejowa.

Charakterystyki sposobów olejenia
Olejenie rozbryzgowe

Łby korbowodów silnika olejonego wyposażone są w specjalne czerpaki w kształcie łyżek. Podczas pracy silnika czerpaki te zanurzają się w oleju i rozbryzgują go na elementy ruchome oraz gładź cylindra. Rozbryzgiwany olej spływa po ściankach komory korbowej oraz cylindrów do małych zbiorniczków umieszczonych nad łożyskami głównymi i przez odpowiednie kanały dostaje się do łożysk. Po przejściu przez te łożyska jest odrzucany siłą odśrodkową na inne elementy silnika wymagające olejenia.
a)zalety: prosta budowa,
b)wady: niedostateczne olejenie przy małych luzach montażowych a także przy pochyleniu silnika w czasie pracy,
c)zastosowanie: małe silniki przemysłowe oraz silniki rozruchowe,
Olejenie obiegowo-ciśnieniowe

W tym przypadku do wszystkich miejsc olejenia olej doprowadzony jest pod ciśnieniem.
a)z mokrą miską,
b)z sucha miską olejową.

3. Przebieg ćwiczenia

• przygotowanie stanowiska do pomiaru,

• zapoznanie się z budową i zasadą działania stanowiska,

• ustawienie narzuconych parametrów,

• odczytanie wyników,

• zmiana parametrów,

• ponowne odczytanie wskazań,

• obliczenia i sporządzenia wykresów.

4. Wyniki

Tabela1. Pomiar wydatności rzeczywistej

Lp.	n [obr/min]	I [A]	U [V]	Qr[m^3/s]	pt[kG/cm^2]	ps kG/cm2]
1	600	10	0	0,02	1	0,06
2	700	11	5	8	1,2	0,09
3	800	12,5	10	9,6	1,4	0,11
4	900	13,5	18	11	1,7	0,14
5	1000	13	25	10,4	1,6	0,14
6	1100	13,5	30	11,4	1,9	0,16
7	1200	14	40	12,2	2	0,17
8	1300	14,5	45	12,5	2,1	0,18
9	1400	15	55	12,9	2,2	0,19
10	1500	15	60	13,2	2,3	0,2

Obliczenia:

Qt =2*n*d_p*b*m*10^-6

η _v=Q_r/Q_t

d_p=23mm

b=35mm

n=1000 obr/min

m=3.5mm

Q_t-5.06 [m³/s]

Tabela2.Wyznaczenie sprawności objętościowej dla p_t=2,3kG/cm²

Lp.	n [obr/min]	I [A]	U [V]	Qr[m^3/s]	Qt[m^3/s]	ηv[%]
1	800	13	10	0,1	5,06	17
2	900	13	18	0,8	5,06	13
3	1000	13,5	25	9,4	5,06	51
4	1100	13,5	30	10	5,06	55
5	1200	13	40	11	5,06	67

Tabela3. Wyznaczenie sprawności objętościowej dla p_t=2,5kG/cm²

Lp.	n [obr/min]	I [A]	U [V]	Qr[m^3/s]	Qt	ηv
1	800	13	10	0,1	5,06	17
2	900	13,5	20	0,1	5,06	17
3	1000	13,5	25	9,1	5,06	53
4	1100	14	35	8,8	5,06	49
5	1200	14	40	9,2	5,06	55

Tabela4. Wyznaczenie Q_r,η_c,η _v dla n=1500 obr/min

Lp	Qr[m^3/s]	pt[kG/cm^2]	ps [kG/cm^2]	I [A]	U [V]	Nwp[kW]	Ct[m/s]	Cs[m/s]	Nu[kW]	ηc	ηv
1	12,3	2,5	1,16	15	60	900	2,4	2,8	1,2	13	24
2	11	2,6	0,16	15	60	900	2.1	2.5	1,4	15	21
3	10,4	2,7	0,16	15	60	900	2,07	2,3	1,1	17	20
4	10	2,8	0,15	15	60	900	1,9	2,2	0,9	24	19
5	9	2,9	0,14	15	60	900	1,7	2	0,82	26	18
6	8,4	3	0,13	16	60	900	1,6	2,1	0,7	25	17

Obliczenia:

N_wp=U*I

C_t=Q_r/6*F_t

F_t=5,02 cm²

C_s=Q_r/6*F_s

F_s=4,39 cm²

N_u=(Q_r*H_u* γ_c)/102

H_u=(p_t -p_s)/ γ_c + m_h + (C_t²+ C_s²)/2g

γ_c=8436,6 N/m³

m_h=0

η_c=N_u/N_wp

5. Wnioski

Z przedstawionych pomiarów i wyników możemy stwierdzić, że rzeczywisty wydatek pompy wraz ze wzrostem prędkości wału pompy wzrasta. Jest on spowodowany tym, że wraz ze wzrostem wydatku rzeczywistego wzrastają opory przepływu. Wraz ze wzrostem obrotów przy stałym ciśnieniu wzrasta sprawność objętościowa pompy. Możemy także zauważyć, że zwiększając ciśnienie tłoczenia sprawność objętościowa maleje. Wyniki pomiarów mogą być obarczone błędem ze względu na wiek i zużycie oleju, który mógł stracić swoje pierwotne właściwości.