Jabłecki Paweł

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: m_t- teoretyczna wartość ładunku która dopłynęła

m_r- rzeczywista wartość ładunku która dopłynęła

Wielkością charakteryzującą stopień napełniania cylindra podczas suwu dolotu jest współczynnik napełniania. W praktyce przyjęto odnosić wartości m_r 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 samochodu FSO 1600.

- objętość skokowa silnika: V_ss=1589 [cm³]

- stała gazowa: R=287 [J/kg*K]

- ciśnienie otoczenia: p_o=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]

ρ_p= 100125.09 / 287*292,23=1,194 [kg/m³]

ρ_H2O= 1000 [kg/m³]

A = π*d²/4= 0,00125 [m²]

Zależność stopnia napełnienia cylindra od prędkości obrotowej:

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 .

L.p.	n [obr/min]	h [mm ]	T_w [°C]	m_t [kg/s]	Δp [Pa]	m_e [kg/s]	η_v
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

	ρ_p1	ρ_p2	ρ_p3	ρ_p4	ρ_p5	ρ_p6	ρ_p7	ρ_p8	ρ_p9	ρ_p10
	[kg/m³]
Wartość	1,194	1,193	1,192	1,190	1,188	1,186	1,185	1,183	1,181	1,80

	m_t1	m_t₂	m_t₃	m_t₄	m_t₅	m_t₆	m_t₇	m_t₈	m_t₉	m_t1₀
	[kg/s]
Wartość	0,031	0,034	0,037	0,041	0,044	0,047	0,05	0,053	0,056	0,059

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

	m_e1	m_e₂	m_e₃	m_e₄	m_e₅	m_e₆	m_e₇	m_e₈	m_e₉	m_e1₀
	[kg/s]
Wartość	0,024	0,026	0,029	0,03	0,033	0,0359	0,038	0,041	0,044	0,047

	η_v₁	η_v₂	η_v₃	η_v₄	η_v₅	η_v₆	η_v₇	η_v₈	η_v₉	η_v₁₀

Wartość	0,759	0,752	0,775	0,745	0,768	0,761	0,757	0,777	0,793	0,797