POLITECHNIKA RZESZOWSKA

ZPSiSS

Sprawozdanie z laboratorium silników spalinowych

Pomiar stopnia napełnienia cylindrów.

Michał Sosnówka

IV MDE

1.Wstęp teoretyczny.

Wielkością charakteryzującą stopień napełniania cylindra podczas suwu dolotu jest współczynnik napełniania. W praktyce przyjęto odnosić wartości m_e i m_t nie do mieszanki, lecz do powietrza, dzięki czemu wyniki pomiarów są niezależne od sposobu zasilania silnika i składu mieszanki. Współczynnik napełniania zależy od wielu czynników. Najważniejsze z nich to stopień podgrzania świeżego ładunku, ciśnienie p_d gazów przy końcu suwu dolotu oraz ciśnienie p_s pozostałych w cylindrze spalin. Współczynnik η_v może być odniesiony do poszczególnych cylindrów lub do całego silnika. Jednak badania wykonuje się zwykle dla całego silnika porównując natężenie przepływu powietrza pobieranego przez silnik m_e z natężeniem teoretycznym, wynikającym z pojemności skokowej silnika i jego prędkości obrotowej. Tak określony współczynnik napełniania przedstawia wartość średnią dla czasu, w którym mierzono natężenie przepływu powietrza (jednocześnie prędkość obrotową silnika).Pomiary zasysanego powietrza sprawiają znaczne trudności z uwagi na pulsujący charakter przepływu, dlatego stosuje się zbiorniki wyrównawcze o znacznej pojemności, umieszczone między urządzeniem pomiarowym a silnikiem. Pomiarów dokonuje się za pomocą zwężek lub kryz pomiarowych oraz manometrów o dużej dokładności. Zarówno zbiornik wyrównawczy, zmieniający częstotliwość drgań własnych słupa powietrza w całym układzie dolotowym, jak i zwężki, powodujące wzrost oporów ssania, wprowadzają dodatkowe błędy. Można je oszacować porównując charakterystyki prędkościowe silnika z oryginalnym układem dolotowym oraz z układem pomiarowym. Natężenie przepływu zasysanego powietrza można także mierzyć za pomocą przepływomierzy. Najczęściej są to urządzenia elektryczne, działające na zasadzie pomiaru zmiany oporności rozgrzanego elementu oporowego umieszczonego w strudze przepływającego powietrza . Zmiana oporności jest proporcjonalna do intensywności chłodzenia elementu, a więc do natężenia przepływu powietrza . Buduje się też przepływomierze wykorzystujące również pomiar różnicy temperatury wskazywanej przez dwa termometry oporowe umieszczone w strudze przepływającego powietrza, pomiędzy którymi jest wstawiony element grzejny. Różnica temp. jest tym mniejsza, im większe jest natężenie przepływu powietrza. Metody manometryczne są dokładniejsze od metod wykorzystujących przepływomierze.

2. Obliczenia i wykresy.

Do badań użyto silnika SB 3.1

Dane do obliczeń:

- objętość skokowa silnika: V_ss=1,85 [dm³]

- stała gazowa: R=287 [J/kg*K]

- ciśnienie otoczenia: p_o=743 [mm Hg]

= 99066.67 [Pa]

- - liczba ekspansji: ε=1

- liczba przepływu: α=0,992

- średnica dyszy: d=40 [mm]

L.p.	n [obr/min]	Tw [°C]	mv	mt [kg/h]	ηv
1	900	23,6	45	58,1	0,77
2	1000	23,7	47,1	64,34	0,73
3	1100	23,7	49	70,99	0,69
4	1200	23,8	57,2	77,42	0,74
5	1300	23,8	63,5	83,87	0,76
6	1400	23,8	70,6	90,2	0,78
7	1500	24,2	76,5	96,58	0,79
8	1600	24,4	83,2	102,95	0,81
9	1700	24,6	87,2	109,31	0,80

ρ= 99333,33 / 287*294=1,177 [kg/m³]

m_t1=0,0726 [kg/s]

m_t2=0,0871 [kg/s]

m_t3=0,1016 [kg/s]

m_t4=0,1162 [kg/s]

m_t5=0,1307 [kg/s]

m_t6=0,1452 [kg/s]

ρ_H2O= 1000 [kg/m³]

g= 9,81 [m/s²]

Δp₁= 162,846 [Pa]

Δp₂= 257,022 [Pa]

Δp₃= 349,236 [Pa]

Δp₄= 483,633 [Pa]

Δp₅= 652,365 [Pa]

Δp₆= 812,268 [Pa]

α= 0,992

ε=1

d=40 [mm]

A = π*d²/4= 0,00125 [m2]

ρ_p= 1,177 [kg/m³]

m_e1= 0,0242 [kg/s]

m_e2= 0,0305 [kg/s]

m_e3= 0,0355 [kg/s]

m_e4= 0,0418 [kg/s]

m_e5= 0,0485 [kg/s]

m_e6= 0,0542 [kg/s]

η_v= m_e/m_t

η_v1= 0,333

η_v2= 0,350

η_v3= 0,349

η_v4= 0,359

η_v5= 0,371

η_v6= 0,373

3. Wnioski.

Przeprowadzone badania i obliczenia oraz otrzymany wykres pokazuje, że stopień napełnienia cylindrów osiąga największą wartość przy prędkości obrotowej n=1400 [obr/min]. Przy prędkości obrotowej 1100 [obr/min] stopień napełniania jest najmniejszy. Przebieg wykresu jest nierównomierny ze względu na możliwe opory przepływu w układzie dolotowym.

---