Zakład Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa POLITECHNIKA RZESZOWSKA	Krzysztof Juraszek Grupa 2 II MTD
				Rok akad. 2009/2010 Semestr: letni
Laboratorium Silników Spalinowych		Ćwiczenie nr 4
Temat: Ocena procesu spalania w silniku na podstawie wykresu indykatorowego.

1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z procesem indykowania silnika wysokoprężnego oraz nabycie umiejętności wykonania, opracowania i oceny wykresu indykatorowego silnika spalinowego.

2. Wiadomości ogólne

Indykowaniem silnika nazywamy proces doświadczalny polegający na określeniu przebiegu szybko zmiennych ciśnień w cylindrze silnika w funkcji określonej zmiennej np.: czasu, kąta obrotu wału korbowego lub położenia tłoka.

Dla dokonania prawidłowej oceny zjawisk, zachodzących w cylindrze, opartej na indykowaniu, konieczne jest bardzo dokładne i prawidłowe przeprowadzenie samego procesu indykowania. O poprawności indykowania decydują przede wszystkim:

- właściwy dobór całej aparatury, w tym głównie przetworników ciśnień,

- właściwe umieszczenie i zamocowanie czujnika ciśnienia,

- prawidłowe odwzorowanie znaczenia punktów charakterystycznych,

- właściwa rejestracja przebiegu,

- prawidłowe przeprowadzenie wzorcowania.

Umieszczenie samego przetwornika ciśnienia w komorze spalania napotyka jednak często znaczne trudności. Najbardziej prawidłowe i w zasadzie jedynie poprawne jest takie umieszczenie przetwornika, aby jego membrana tworzyła ze ścianą komory spalania jedną powierzchnię.

W nowoczesnych szybkoobrotowych silnikach spalinowych, w głowicy silnika jest zwykle tak mało wolnego miejsca, że takie usytuowanie silnika nie zawsze jest możliwe. Istnieje wówczas konieczność połączenia czoła przetwornika z komorą spalania kanałem o niewielkiej średnicy, zwiększającym objętość komory spalania, a więc zmniejszającym stopień sprężania, ale poza tym zniekształcającym wykres indykatorowy, gdyż występujące w kanale drgania słupa gazów uwidaczniają się na rejestrowanym wykresie.

Oprócz usytuowania przetwornika istotną sprawą jest dobór właściwego sposobu jego zamocowania, tak aby ewentualne cieplne i mechaniczne uszkodzenia głowicy, a także drgania silnika nie przenosiły się na przetwornik, gdyż to też może doprowadzić do zniekształcenia wykresu indykatorowego.

Analiza przebiegu zmian ciśnienia w funkcji kąta obrotu wału korbowego wymaga prawidłowego odwzorowania na wykresie indykatorowym punktów odpowiadających charakterystycznym położeniom tłoka w cylindrze.

W oparciu o rozwinięte (otwarte) wykresy indykatorowe można określić szereg wielkości charakterystycznych dla przebiegu procesu spalania takich jak:

- maksymalne ciśnienie spalania p_max [kPa}

- ciśnienie zapłonu odpowiadające punktowi zapłonu p_z [kPa ]

- maksymalną prędkość przyrostu ciśnienia

- średnią prędkość przyrostu ciśnienia:

- różnicę wartości średnich ciśnień wydechu i ssania

Dla różnych celów sporządza się różne wykresy indykatorowe .

Rozróżniamy ich następujące rodzaje:

• otwarty, wykonany w funkcji kąta obrotu wału korbowego lub określonej objętości komory

• spalania co wymaga zastosowania przetwornika drogi tłoka.

• zamknięty, wykonany zazwyczaj funkcji chwilowej objętości komory spalania

• zwielokrotniony, służący przede wszystkim do oceny rozrzutu maksymalnych ciśnień spalania.

4. Przebieg ćwiczenia

- wyłączyć hamulec i ustawić tryb pracy na „n=const”

-uruchomić układ rejetrujący

-uruchomić silnik oraz niezbędne układy w tym system chłodzenia czujnika w komorze spalania

-ustalić odpowiednią prędkość obrotową i obciążenie silnika

-ustawić parametry regulacyjne

-doprowadzić silnik do stanu równowagi cieplnej

-dokonać pomiaru i rejestracji przebiegów, po uzyskaniu stabilnych wartości parametrów silnika dla ustalonego punktu pracy

-ustawić nowe parametry regulacyjne i ponownie dokonać pomiarów

-po zakończeniu pomiarów ustalić pracę hamowni na biegu jałowym (obroty min.) w celu schłodzenia silnika i hamulca

-wyłączyć silnik i hamownie

5. Obliczenia i wyniki

W ćwiczeniu wykorzystano SB 3,1 CR .

Obliczenia:

[kW]

[kW]

Kąty wyprzedzenia. zapłonu	10^o	12^o	16^o	20^o	24^o
n [obr/min]	1200	1200	1200	1200	1200
F	70	72	74	75	73
P [kW]	8,4	8,64	8,88	9	8,76
Temperatura	270	268	263	259	257

6. Wykres indykatorowy silnika badawczego SB 3.1

7. Wnioski:

W przeprowadzonym doświadczeniu w którym sporządzaliśmy dane do powstania wykresu indykatorowego silnika czterosuwowego z zapłonem samoczynnym z układem zasilania Common Rail. Wykres przedstawia ciśnienia czynnika w cylindrze

w przyporządkowanej wartości kątowemu położeniu wału korbowego. Podczas badania przebiegu pracy silnika zmienialiśmy kąt wyprzedzenia podawania paliwa co powodowało wraz ze zrostem kąta podawania głośniejszej pracy silnika , bardzie stukowej pracy. Wraz ze zmniejszeniem podawania kąta wyprzedzenia paliwa rosła temperatura spalin. Wykresy indykatorowe służą do określania m.in. obciążeń mechanicznych i cieplnych elementów silnika, umożliwiają optymalizację konstrukcji silnika i jego parametrów regulacyjnych.