Zakład Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa POLITECHNIKA RZESZOWSKA	Gonet Kamil Grupa L-2 II MTD
				Rok akad. 2010/2011 Semestr: letni
Laboratorium Silników Spalinowych		Ćwiczenie nr 5
Temat: Ocena procesu spalania na podstawie wykresu indykatorowego

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest określanie sprawności mechanicznej silnika metodą wyłączanych cylindrów na hamowni silnikowej.

2. Wstęp teoretyczny:

Charakterystyka sprawności mechanicznej - jest to charakterystyka przedstawiająca zależność sprawności mechanicznej η_m od prędkości obrotowej n przy całkowicie otwartej przepustnicy w silniku gaźnikowym lub przy skrajnym położeniu dźwigni sterowania w silniku z zapłonem samoczynnym. Określenie sprawności mechanicznej metodą wyłączania kolejnych cylindrów polega na wyznaczeniu Ne silnika z pracującymi wszystkimi i kolejno wyłączanymi cylindrami. W zależności od wyznaczonej mocy oblicza się sprawność mechaniczną , odpowiadającą założonej prędkości dla której ma nastąpić wyznaczenie sprawności mechanicznej. W zależności od wyznaczonej wartości mocy oblicza się sprawność mechaniczną jako iloraz mocy użytecznej silnika i sumy mocy indykowanej poszczególnych cylindrów.

η_m=

,gdzie:

• N_{e śr} - średnia arytmetyczna wartość mocy użytecznej silnika z pracującymi wszystkimi cylindrami,

• N_{e i} - moc użyteczna silnika z wyłączonym z pracy i-tym cylindrem,

• z - liczba cylindrów.

Określenie sprawności mechanicznej metodą ekstrapolacji charakterystyki obciążeniowej polega na wyznaczeniu mocy oporów ruchu silnika na drodze ekstrapolacji charakterystyki obciążeniowej wykonanej przy założonej prędkości obrotowej dla której ma nastąpić określenie sprawności mechanicznej i odczytaniu z charakterystyki obciążeniowej mocy użytecznej przy pełnej dawce paliwa. W zależności od znalezionych wartości mocy oblicza się sprawność mechaniczną, odpowiadającą założonej prędkości obrotowej, jako iloraz mocy użytecznej i mocy indykowanej silnika, wyrażonej sumą mocy użytecznej i mocy oporów ruchu.

,gdzie:

• N_e - moc użyteczna na charakterystyce obciążeniowej przy całkowicie otwartej przepustnicy w silniku gaźnikowym lub przy skrajnym ustawieniu dźwigni sterowania, odpowiadającej pełnej dawce paliwa, wykonanej przy założonej prędkości obrotowej,

• N_r - moc oporów ruchu wyznaczona w wyniku ekstrapolacji charakterystyki obciążeniowej.

Ekstrapolacja polega na przedłużeniu do przecięcia z osią odciętych (mocy) części krzywej G_e=f(N_e) charakterystyki obciążeniowej, która w zakresie małych mocy jest praktycznie odcinkiem linii prostej.

W przypadku, gdy w zakresie małych mocy krzywa G_e = f(N_e) nie przebiega po linii prostej, jednoznacznie wyznaczającej kierunek przedłużenia, to określenie sprawności mechanicznej metodą ekstrapolacji charakterystyki obciążeniowej jest niemożliwe.

3. Wyniki pomiarów i obliczenia:

Metoda kolejnego wyłączania cylindrów:

,gdzie:

• P_ś - siła średnia na dynamometrze przy wszystkich cylindrach włączonych

• n - obroty silnika [obr/min]

• K - stała hamulca [(kG/KM)*(obr/min)]

N_i = (N_{e śr} - N_e-1) +(N_{e śr} - N_e-2) +(N_{e śr} - N_e-3) +(N_{e śr} - N_e-4)

,gdzie:

• N_i - moc indykowana

• N_e-1 - moc użyteczna po wyłączeniu pierwszego cylindra itd.

,gdzie:

• P₁ - siła na dynamometrze po wyłączeniu pierwszego cylindra

Dla n=3200 [obr/min]

wszystkie pracujące	Wskazania dynamometru po wyłączeniu cylindra				wszystkie pracujące	Obroty silnika	Moc użyteczna	Moc indykowana	Sprawność mechaniczna
P	pierwszego P1	drugiego P2	trzeciego P3	czwartego P4	P	n	Ne	Ni
kG	kG	kG	kG	kG	kG	obr/min	kW	kW
3,61	2,56	2,54	2,53	2,55	3,55	3200	55,6396	69,1980	0,847418

Metoda ekstrapolacji:

Pomiar	Wskazanie na hamulcu [kG]	Średnie zuzycie paliwa [kg/h]	Moc efektywna [kW]
1	0,79	4,09	12,83
2	1,32	5,3	21,44
3	1,8	6,44	29,23
4	2,23	7,54	36,22
5	3,55	14,03	57,6

Dla 3200 obr/min:

Z wykresu metody ekstrapolacji wynika:

4. Wnioski:

Metoda kolejnego wyłączania cylindrów wykazała, że siła jaką uzyskuje silnik po odłączeniu kolejno któregoś z cylindrów nieznacznie się zmienia, świadczy to o bardzo zbliżonej sprawności wszystkich czterech cylindrów badanego silnika. Natomiast stopniowe obciążanie silnika na trzecim biegu przy jednoczesnym utrzymywaniu ustalonej prędkości obrotowej dowodzi, że przekłada się to bezpośrednio na wzrost zużycia paliwa.

---