GRZEGORZ SZEWC
IV MDE grupa III
SILNIKI SPALINOWE
Laboratorium IV
TEMAT: Ocena procesu spalania w silniku na podstawie wykresu indykatorowego.
1. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest ocena i zapoznanie się z procesem spalania silniku na podstawie wykresu indykatorowego
Wykresy indykatorowe -są to wykresy obrazujące rzeczywisty przebieg zmian ciśnienia i objętości w układzie p-V otrzymuje się za pomocą przyrządu zwanego indykatorem.
Służą one do określenia mocy silnika po uprzednim wyznaczeniu ciśnienia indykatorowego oraz do oceny zjawisk zachodzących wewnątrz cylindra. Wykres indykatorowy sporządza się podczas jednostajnego obiegu silnika i gdy moc wytwarzana przez silnik nie ulega zmianie. Całkowita powierzchnia wykresu indykatorowego składa się z dwóch pól górnego, który daje obraz pracy dodatniej uzyskanej w danym obiegu oraz dolnego obrazu ssania i wydechu(-).
Pole wewnątrz wykresu przedstawia pracę wewnętrzną jednego pełnego obiegu.
Do określenia powierzchni wykresów indykatorowych używa się najczęściej planimetrów.
Obiegi teoretyczne silników spalinowych
Obieg Otto - w tym obiegu ciepło jest odprowadzane i doprowadzane przy stałej objętości - izochorycznie. Sprężanie i rozprężanie odbywa się adiabatycznie - izentropowo. Jest to obieg porównawczy dla silników z zapłonem iskrowym, pracujących na gazowym lub ciekłym paliwie lekkim.
Obieg Diesla - w ty obiegu ciepło doprowadzane jest przy stałym ciśnieniu, a odprowadzane przy stałej objętości. Sprężanie i rozprężanie odbywa przebiega adiabatycznie - izentropowo.
Obieg Sabathe - w tym obiegu część ciepła dostarczana jest przy stałym ciśnieniu, a pozostała część - przy stałej objętości.
Obieg rzeczywistego silnika spalinowego
Z obserwacji wiadomo, że obieg rzeczywisty rożni się od jakiegokolwiek obiegu teoretycznego. Różnice te można ująć następująco:
- przebieg procesu spalania nie jest ani ściśle izochoryczny ani ścisle izobaryczny.
Nie można podczas tego procesu utrzymać ani stałej objętości ani stałego ciśnienia ze względu na tzw. zwlokę zapłonową, skończony czas przebiegu spalania, ciągłość ruchu tłoka itp.
- dolna część wykresu obiegu rzeczywistego zawiera dwie linie w przybliżeniu izobary, z których dolna obrazuje proces zasysania czynnika do cylindra, a górna - proces wytłaczania spalin.
Z dokładniejszych pomiarów krzywych sprężania i rozprężania okazuje się, że nie są to adiabaty, lecz politropy. Jest to spowodowane koniecznością chłodzenia cylindra w rzeczywistym silniku.
Podział indykatorów:
- indykatory mechaniczne
-indykatory optyczne
-indykatory elektryczno - pneumatyczne
-indykatory elektroniczne
Wykresy indykatorowe można podzielić na: otwarte i zamknięte
Wykresy otwarte dzielą się na: pojedyncze, wielokrotne i częściowe. Rejestrują one zmiany ciśnienia w funkcji określonej zmiennej np. czasu lub kąta obrotu wału. Można je sporządzić dla silnika z ZI jak i ZS. Wykresy zamknięte przedstawiają zmiany ciśnienia w funkcji kąta obrotu wału lub położenia tłoka.
2. Przebieg ćwiczenia.
Pomiar ciśnienia przewodzie wysokiego ciśnienia w wtryskiwaczu i komorze spalania oraz dodatkowo zmierzono wznios iglicy wtryskiwacza w funkcji kąta obrotu wału korbowego. Pomiar przeprowadzono przy stałym obciążeniu.
Warunki pomiaru:
Ts = 480
to=20 [°C]
p=736mmHg=0,736*10*13550=99728 [Pa]
Ge=2,5[g/min]
K=200[kG*obr/KM*min]
P=2,6[kG]
n=1000[obr/min]
Obliczenie mocy silnika.
Ne= P * n/ K
Ne=13 [KM] =9.5 [kW]
Wnioski:
Kąt wyprzedzenia wtrysku ma istotny wpływ na przebieg ciśnień w komorze spalania w funkcji obrotu wału korbowego, co obserwujemy. Zwiększenie kąta wyprzedzenia wtrysku powoduje przesunięcie procesu gwałtownego narastania ciśnienia przed GMP oraz wzrost maksymalnego ciśnienia w komorze spalania. Wynikiem tego jest zmniejszenie pracy efektywnej (spadek mocy silnika), większe obciążenie mechaniczne elementów silnika oraz tzw. twardy bieg silnika. Późniejszy kąt wyprzedzenia wtrysku powoduje mniejszy przyrost ciśnień (większa część procesu spalania następuje podczas suwu rozprężania, a także dopalanie mieszanki w kolektorze wylotowym) i wzrost temperatury spalin.
Powoduje to spadek mocy silnika, a przypadku zastosowania sprężarki w układzie wylotowym, do przegrzania jej elementów.