Sprawozdanie

Zespół Dxx

Grupa 3.x MiBM

Ćwiczenie nr 2

Charakterystyka szybkościowa silnika spalinowego o ZI

Data wykonania ćwiczenia: 15.12.201x

1. Co to charakterystyka szybkościowa

Charakterystyki szybkościowe przedstawiają zależność mocy użytecznej, momentu obrotowego lub średniego ciśnienia i jednostkowego zużycia paliwa od prędkości obrotowej silnika przy stałym otwarciu przepustnicy lub elementu regulującego dawkowanie paliwa przez pompę wtryskową. W zależności od sposobu regulacji urządzeń zasilających silnika i warunków jego pracy rozróżniamy następujące charakterystyki szybkościowe: zewnętrzna, granicy dymienia, eksploatacyjna, mocy częściowych, regulatorowa.

Charakterystyka szybkościowa zew. to charakterystyka wyznaczana, gdy silnik pracuje z całkowicie otwartą przepustnicą lub z pompą wtryskową ustawioną na maksymalną wydajność.

1. Opis stanowiska badawczego

Schemat blokowy stanowiska badawczego. SS-silnik spalinowy, H-hamulec, UP-układ paliwowy, M- miernik momentu obrotowego, St-sterownik silnika

Na stanowisku mieliśmy do dyspozycji silnik spalinowy o zapłonie iskrowym marki Rover, sterowany za pomocą sterownika elektronicznego zasilanego układem paliwowym złożonego z 3 baniek o różnych objętościach.

1. Obliczenia

1. Wzory użyte do obliczeń

   • Moc efektywna:

$$N_{e} = M*\omega = \frac{M*n*\frac{\pi}{30}}{1000}\ \lbrack kW\rbrack$$

gdzie: M – moment obrotowy silnika [Nm],

ω – prędkość kątowa silnika [rad/s],

n – prędkość obrotowa silnika [obr/min].

• Godzinowe zużycie paliwa:

$$G_{e} = \frac{V_{p}*\rho_{p}}{t}\ \lbrack\frac{g}{s}\rbrack$$

gdzie: V_p – objętość dawki paliwa zużytej w czasie pomiaru [cm³],

ρ_p – gęstość paliwa [g/cm³], u nas przyjęta ρ_p=0,75 [g/cm³],

t – czas pomiaru [s].

• Jednostkowe zużycie paliwa:

$$g_{e} = \frac{G_{e}*3600}{N_{e}}\lbrack\frac{g}{\text{kWh}}\rbrack$$

• Sprawność efektywna silnika:

$$\eta = \frac{N_{e}}{G_{e}*W_{u}}\lbrack - \rbrack$$

gdzie: W_u – wartość opałowa paliwa [MJ/kg], u nas przyjęta W_u=43 [MJ/kg]

1. Przykład wykonanych obliczeń

Przykład przeprowadzony zostanie na podstawie danych dla n=3000 [obr/min].

Dane: n=3000 [obr/min], M=123 [Nm], t=15,03 [s], V=50 [cm³]

$$N_{e} = M*\omega = \frac{M*n*\frac{\pi}{30}}{1000} = \frac{123*3000*\frac{\pi}{30}}{1000} = 38,642\ kW$$

$$G_{e} = \frac{V_{p}*\rho_{p}}{t} = \frac{50*0,75}{15,03} = 2,495\frac{g}{s}$$

$$g_{e} = \frac{G_{e}*3600}{N_{e}} = \frac{2,495*3600}{38,642} = 232,442\frac{g}{\text{kWh}}$$

$$\eta = \frac{N_{e}}{G_{e}*W_{u}} = \frac{38,642}{2,495*43} = 0,3601 = 36,01\%$$

1. Tabela z wynikami pomiarów i obliczeń

n [obr/min]	M [Nm]	t [s]	V [cm^3]	N [kW]	Ge [g/s]	ge[g/kWh]	η [%]
1500	97	16,46	25	15,24	1,14	269,14	31,11
1800	102	26,84	50	19,23	1,40	261,61	32,00
2100	99	23,55	50	21,77	1,59	263,31	31,80
2400	111	19,62	50	27,90	1,91	246,64	33,94
2700	123	16,34	50	34,78	2,29	237,57	35,24
3000	123	15,03	50	38,64	2,50	232,44	36,02
3300	116	14,68	50	40,09	2,55	229,41	36,49
3600	114	25,43	100	42,98	2,95	247,05	33,89
3900	113	22,87	100	46,15	3,28	255,81	32,73
4200	113	20,53	100	49,70	3,65	264,62	31,64
4500	117	18,68	100	55,13	4,01	262,16	31,94
4800	120	16,78	100	60,32	4,47	266,76	31,38
5100	119	15,4	100	63,55	4,87	275,87	30,35
5400	118	13,75	100	66,73	5,45	294,28	28,45

1. Wyznaczona charakterystyka szybkościowa

2. Wnioski

Na podstawie przeprowadzonych badań i wykonanych obliczeń oraz charakterystyki szybkościowej można stwierdzić, że:

- Dla 3000obr/min silnik osiąga maksymalne sprawność(około 35%), przy jednoczesnym najniższym ge(230g/kWh),

- najniższe zużycie jednostkowe występuje w zakresie 2500-4000obr/min,

- ze wzrostem prędkości obrotowej stale wzrasta zużycie godzinowe paliwa i moc efektywna.

- wartość parametrów wyznaczonych w ćwiczeniu różni się od danych katalogowych, ponieważ producent podaje dane dla całego samochodu, a nie wyłącznie dla silnika. Ponadto badania nie były prowadzone w całym zakresie prędkości obrotowej.