Paweł Łuczak
IV MDE gr. 2
Sprawozdanie z laboratorium
silniki spalinowe nr 6.
Temat: Pomiar stopnia napełniania cylindrów.
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się metodą z pomiaru stopnia napełniania cylindrów silnika.
2. Wstęp teoretyczny
Proces napełniania - doprowadzenie świeżego ładunku do komory spalania.
gdzie: mt - teoretyczna wartość ładunku która dopłynęła
mr - rzeczywista wartość ładunku która dopłynęła
Wielkością charakteryzującą stopień napełniania cylindra podczas suwu dolotu jest współczynnik napełniania. W praktyce przyjęto odnosić wartości mr i mt 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 pd gazów przy końcu suwu dolotu oraz ciśnienie ps pozostałych w cylindrze spalin. Współczynnik ηv 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 me 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 samochodu FSO 1600.
Dane do obliczeń:
- objętość skokowa silnika: Vss=1589 [cm3]
- stała gazowa: R=287 [J/kg*K]
- ciśnienie otoczenia: po=751 [mm Hg] = 100125.09 [Pa]
- liczba ekspansji: ε=1
- liczba przepływu: α=0,992
- średnica dyszy: d=40 [mm]
- temperatura otoczenia 19,1 [0C]
- zero bezwzględne -273,13 [0C]
L.p. |
n [obr/min] |
h [mm ] |
Tw [°C] |
mt [kg/s] |
Δp [Pa] |
me [kg/s] |
ηv
|
1 |
2000 |
15 |
18,9 |
0,031 |
159,96 |
0,024 |
0,759 |
2 |
2200 |
19 |
19,2 |
0,034 |
186,39 |
0,026 |
0,752 |
3 |
2400 |
24 |
19,5 |
0,037 |
235,44 |
0,029 |
0,775 |
4 |
2600 |
26 |
19,8 |
0,041 |
255,06 |
0,03 |
0,745 |
5 |
2800 |
31 |
20,4 |
0,044 |
313,92 |
0,033 |
0,768 |
6 |
3000 |
36 |
20,8 |
0,047 |
353,16 |
0,036 |
0,761 |
7 |
3200 |
44 |
21,2 |
0,05 |
397,305 |
0,039 |
0,757 |
8 |
3400 |
47 |
21,7 |
0,053 |
470,88 |
0,041 |
0,777 |
9 |
3600 |
54 |
22,2 |
0,056 |
549,36 |
0,044 |
0,793 |
10 |
3800 |
61 |
22,4 |
0,059 |
618,03 |
0,047 |
0,797 |
ρp= 100125.09 / 287*292,23=1,194 [kg/m3]
|
ρp1 |
ρp2 |
ρp3 |
ρp4 |
ρp5 |
ρp6 |
ρp7 |
ρp8 |
ρp9 |
ρp10 |
|
[kg/m3] |
|||||||||
Wartość |
1,194 |
1,193 |
1,192 |
1,190 |
1,188 |
1,186 |
1,185 |
1,183 |
1,181 |
1,80 |
|
mt1 |
mt2 |
mt3 |
mt4 |
mt5 |
mt6 |
mt7 |
mt8 |
mt9 |
mt10 |
|
[kg/s] |
|||||||||
Wartość |
0,031 |
0,034 |
0,037 |
0,041 |
0,044 |
0,047 |
0,05 |
0,053 |
0,056 |
0,059 |
ρH2O= 1000 [kg/m3]
g= 9,81 [m/s2]
Δp1 |
Δp2 |
Δp3 |
Δp4 |
Δp5 |
Δp6 |
Δp7 |
Δp8 |
Δp9 |
Δp10 |
[Pa] |
|||||||||
156,96 |
186,39 |
235,44 |
255,06 |
313,92 |
353,16 |
397,30 |
470,88 |
549,36 |
618,03 |
A = π*d2/4= 0,00125 [m2]
|
me1 |
me2 |
me3 |
me4 |
me5 |
me6 |
me7 |
me8 |
me9 |
me10 |
|
[kg/s] |
|||||||||
Wartość |
0,024 |
0,026 |
0,029 |
0,03 |
0,033 |
0,0359 |
0,038 |
0,041 |
0,044 |
0,047 |
ηv= me/mt
|
ηv1 |
ηv2 |
ηv3 |
ηv4 |
ηv5 |
ηv6 |
ηv7 |
ηv8 |
ηv9 |
ηv10 |
|
|
|||||||||
Wartość |
0,759 |
0,752 |
0,775 |
0,745 |
0,768 |
0,761 |
0,757 |
0,777 |
0,793 |
0,797 |
Zależność stopnia napełnienia cylindra od prędkości obrotowej:
3. Wnioski
Po przeprowadzeniu doświadczenia badania, i otrzymanego wykresu stwierdzam, że stopień napełniania cylindrów największą wartość uzyskaliśmy przy 3800 obr/min a najniższą wartość przy 2600 obr/min. Zauważyć można, że wzroście prędkości obrotowej to wzrasta na temperatura. Przy zwiększaniu prędkości obrotowej stopień napełniania nie ustabilizował się. Stwierdzić można że przy niskim stopniu napełniania cylindrów może świadczyć o dużym zużyciu silnika .