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] = 99333.33 [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]	ηv
1	2500	16,6	20	0,0726	162,846	0,0242	0,333
2	3000	26,2	20	0,0871	257,022	0,0305	0,350
3	3500	35,6	21	0,1016	349,236	0,0355	0,349
4	4000	49,3	21	0,1162	483,633	0,0418	0,359
5	4500	66,5	22	0,1307	652,365	0,0485	0,371
6	5000	82,8	23	0,1452	812,268	0,0542	0,373

ρ= 99333,33 / 287*294=1,177 [kg/m³]

m_t1=0,0726 [kg/s]

m_t2=0,0871 [kg/s]

m_t3=0,1016 [kg/s]

m_t4=0,1162 [kg/s]

m_t5=0,1307 [kg/s]

m_t6=0,1452 [kg/s]

ρ_H2O= 1000 [kg/m³]

g= 9,81 [m/s²]

Δp₁= 162,846 [Pa]

Δp₂= 257,022 [Pa]

Δp₃= 349,236 [Pa]

Δp₄= 483,633 [Pa]

Δp₅= 652,365 [Pa]

Δp₆= 812,268 [Pa]

α= 0,992

ε=1

d=40 [mm]

A = π*d²/4= 0,00125 [m2]

ρ_p= 1,177 [kg/m³]

m_e1= 0,0242 [kg/s]

m_e2= 0,0305 [kg/s]

m_e3= 0,0355 [kg/s]

m_e4= 0,0418 [kg/s]

m_e5= 0,0485 [kg/s]

m_e6= 0,0542 [kg/s]

η_v= m_e/m_t

η_v1= 0,333

η_v2= 0,350

η_v3= 0,349

η_v4= 0,359

η_v5= 0,371

η_v6= 0,373

3. Wnioski.

Przeprowadzone badania i obliczenia oraz otrzymany wykres pokazuje, że stopień napełnienia cylindrów osiąga największą wartość przy prędkości obrotowej n=5000 [obr/min]. Przy prędkości obrotowej 2500 [obr/min] stopień napełniania jest najmniejszy. W zakresie obrotów 3000-3500 stopień napełniania nie zmienia się.

---