Zakład Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa POLITECHNIKA RZESZOWSKA	Mateusz Soliszewski Grupa L-5 II MTD
				Rok akad. 2010/2011 Semestr: letni
Laboratorium Silników Spalinowych		Ćwiczenie nr 6
Temat: Pomiar stopnia napełniania.

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodyką pomiarów podstawowych parametrów silnika na hamowni silnikowej oraz nabycie umiejętności wykonania i opracowania charakterystyki stopnia napełniania silnika spalinowego.

2. Wiadomości ogólne

Stopień napełniania jest to masa świeżego ładunku zamkniętego w cylindrze przed spalaniem masy świeżego ładunku odpowiadający objętości skokowej cylindra, przy ciśnieniu i w temperaturze świeżego ładunku w przewodzie dolotowym. Wyznaczając stopień napełniania wykorzystuje się natężenie przepływu zasysanego powietrza przez silnik

i teoretyczne natężenie powietrza.

Rzeczywisty strumień powietrza należy zmierzyć przepływomierzem, przy czym

ze względu na pulsujący charakter przepływu powietrza dopływającego do silnika, koniecznie może być zastosowanie układu wyrównawczego.

Określony w ten sposób współczynnik napełniania η_V, przedstawia wartość średnią dla okresu, w którym badano natężenie przepływu powietrza.

Współczynnik napełniania w znamionowych warunkach pracy silnika zawiera się

w granicach :

- czterosuwowe silniki ZI η_V=0,60- 0,85

- czterosuwowe silniki ZS

• wolnoobrotowe η_V=0,80- 0,90

• szybkoobrotowe η_V=0,75- 0,90

Na wartość stopnia napełniania η_V wypływają czynniki konstrukcyjne i eksploatacyjne. Najważniejszymi czynnikami eksploatacyjnymi są prędkość obrotowa oraz stan układu ssącego i wydechowego, a w szczególności stan filtrów powietrza, katalizatorów, tłumika spalin itp. Wpływ prędkości obrotowej na wielkość współczynnika napełniania η_V pokazuje charakterystyka. Charakterystyka przedstawia zależność współczynnika napełniania η_V

od prędkości obrotowej n, przy całkowicie otwartej przepustnicy w silniku ZI lub przy skrajnym ustawieniu dźwigni sterowania odpowiadającym pełnej dawce paliwa w silniku ZS.

Do czy czynników konstrukcyjnych mających wpływ na wielkość współczynnika napełniania należy zaliczyć parametry takich układów funkcjonalnych silnika jak:

- układu dolotowego

- układu rozrządu

- układu tłokowo-korbowego

- układu chłodzenia

- układu paliwowego ( w silnika ZI )

- układu wylotowego

Jednym z istotnych parametrów układu dolotowego jest jego ukształtowanie

z wykorzystaniem występujących w nim zjawisk dynamicznych, a także konstrukcja filtru

i związane z nim opory przepływu. Inne parametry to średnica i długość kanałów dolotowych, a także chropowatość powierzchni wewnętrznej kolektora.

Pomiar w lab. przeprowadza się za pomocą przepływomierza który przeprowadzony jest za pomocą czujnika z płytką grzaną umieszczonego w prostoliniowym rurociągu. Odczyt dokonywany jest na wyświetlaczu elektronicznego urz. pomiarowego.

W przypadku przepływomierza laminarnego i dyszy dopływowej pomiar natężenia przepływu polega na pomiarze spadku ciśnienia na elemencie pomiarowym. Pomiar współczynnika napełniania, który charakteryzuje sprawność napełniania powinien odbywać się przy pełnym obciążeniu silnika w zachowaniu podobnych warunków cieplnych.

3. Schemat i opis stanowiska badawczego.

Rys. 3.1. Schemat układu pomiarowego współczynnika napełniania

4. Przebieg ćwiczenia

• wyłączyć hamulec u ustawić tryb pracy na „n=const”

• uruchomić silnik

• ustalić odpowiednią prędkość obrotową

• powoli zwiększać obciążenie do maksymalnego

• doprowadzić silnik do stanu równowagi cielnej

• dokonać pomiaru, po uzyskaniu stabilnych wartości parametrów silnika dla ustalonego punktu pracy

• zmienić prędkość obrotową silnika, powtórzyć pomiar

• po zakończeniu pomiarów ustalić pracę hamowni na biegu jałowym

( obroty min.) w celu schłodzenia silnika i hamulca

• wyłączyć silnik i hamownię

5. Obliczenia i wyniki

Pręd. obr. [obr/min]	Siła obcią. [kG]	Moc efektywna [kW]	Zużycie paliwa [kg/h]	Ciśnienie zasysanego powietrza [mmHg]	Wys. słupa cieczy [mm]	Strumień teor. powietrza [kg/s]	Różnica ciś, na zwężce [Pa]	W [m/s]	Strumień rzecz. Pow. [kg/s]	Stopień napełni nap ηv
3400	0,91	12,02	4,072	742	18	0,0543	176,58	17,16	0,0257	0,473
3400	1,52	20,07	4,69	742	25	0,0543	245,25	20,22	0,0302	0,556
3400	2,3	30,37	8,54	742	42	0,0543	412,02	26,2	0,0392	0,722
3400	3,0	39,61	10,44	742	55	0,0543	539,55	29,99	0,0448	0,825
3400	3,5	46,22	14,55	742	63	0,0543	618,03	32,09	0,0480	0,884

Do badań użyto silnika samochodu FSO 1600.

Dane do obliczeń:

- objętość skokowa silnika: V_ss=1598 [cm³]

- przełożenie: i=1,307

- stała hamulca: K=197

- stała gazowa: R=287 [J/kg*K]

- ciśnienie otoczenia: p_o=742 [mm Hg] = 98908,6[Pa]

- temperatura otoczenia: 14[°C]= 287,15K

- liczba ekspansji: ε=1

- liczba przepływu: α=0,992

- średnica dyszy: d=40 [mm]

- powierzchnia przekroju dyszy: A = π*d²/4= 0,001256 [m2]

- gęstość wody: ρ_H2O= 1000 [kg/m³]

- przyśpieszenie ziemskie: g= 9,81 [m/s²]

Gęstość powietrza :

ρ_pow=742mmHg*133,33/287J/kgK*287,15K=1,2 kg/m^3

Strumień teoretyczny powietrza :

mt=(2*1,598dm^3*3400obr/min*1,2kg/m^3)/60000*4=0,0543 kg/s

Różnica ciśnień na zwężce:

∆p=0,018m*9,81m/s^2*1000kg/m^3=176,58Pa

Prędkość czynnika

W=(2*176,58/1,2kg/m^3)^1/2=17,16m/s

Strumień rzeczywisty powietrza:

mr=0,992*1*0,001256m^2(2*17,16m/s*1,2kg/m^3)^1/2=0,0257kg/s

Stopień napełniania:

η_v= m_r/m_t

η_v=0,0257/0,0543=0,473

6. Wnioski

Po przeprowadzonych obliczeniach z uzyskanych wyników można stwierdzić że badany silnik nie jest wpełny sprawny. Wyniki są dużo niższe niż podane w literaturze dla silnika o zapłonie iskrowym.

---