POLITECHNIKA RZESZOWSKA

ZPSiSS

Sprawozdanie z laboratorium silników spalinowych

Pomiar stopnia napełnienia cylindrów.

Maziarka Jacek

IV MDE

Gr.32

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 samochodu FSO 1500.

Dane do obliczeń:

- objętość skokowa silnika: V_ss=1481 [cm³] =0,001481 [m³]

- stała gazowa: R=287 [J/kg*K]

- ciśnienie otoczenia: p_o=745 [mm Hg] = 101320 [Pa]

- - liczba ekspansji: ε=1

- liczba przepływu: α=0,992

- średnica dyszy: d=40 [mm]

L.p.	n [obr/min]	h [mm ]	Tw [°C]	mt [kg/s]	Δp [Pa]	me [kg/s]	ρ [kg/m^3]	ηv
1	2500	16,6	20	0,037	162,846	0,0245	1,204	0,662
2	3000	26,2	20	0,044	257,022	0,0308	1,204	0,700
3	3500	35,6	21	0,052	349,236	0,0359	1,200	0,690
4	4000	49,3	21	0,059	483,633	0,0422	1,200	0,715
5	4500	66,5	22	0,066	652,365	0,0489	1,196	0,741
6	5000	82,8	23	0,074	812,268	0,0545	1,192	0,736

Przykład obliczeniowy:

ρ= 101320 / 287*293=1,204 [kg/m³]

gdzie τ = 4

m_t1=2*0,001481*2500*1,204/(60*4) = 0,037

ρ_H2O= 1000 [kg/m³]

g= 9,81 [m/s²]

Δp₁= 1000*0,0166*9,81=162,84[Pa]

α= 0,992 ε=1 d=40 [mm]

A = π*d²/4= 0,00125 [m2] ρ_p= 1,2 [kg/m³]

η_v= m_e/m_t

η_v1= 0,0245/0,037=0,662

3. Wnioski.

Przeprowadzone badania i obliczenia oraz otrzymany wykres pokazuje, że stopień napełnienia cylindrów osiąga największą wartość przy prędkości obrotowej n=4500 [obr/min]. Przy prędkości obrotowej 2500 [obr/min] stopień napełniania jest najmniejszy. Taka charakterystyka stopnia napełniania cylindrów jest spowodowana prawdopodobnie zużyciem silnika.

---