Katedra Silników Spalinowych i Transportu Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa POLITECHNIKA RZESZOWSKA	Blacha Justyna Grupa L1 II MT-DI
				Rok akad. 2012/2013 Semestr: IV
Laboratorium Silników Spalinowych		Ćwiczenie nr 8
Temat: Wyznaczanie charakterystyki obciążeniowej silnika.

1. Cel ćwiczenia

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

2. Wiadomości ogólne

Charakterystyka obciążeniowa (typowa) - charakterystyka przedstawiająca zależność godzinowego
i jednostkowego zużycia paliwa
od mocy użytecznej
(momentu obrotowego
, średniego ciśnienia użytecznego pe) przy założonej prędkości obrotowej n.

Charakterystyka może dodatkowo przedstawić zależność innych parametrów pracy silnika od mocy użytecznej, a w szczególności temperatury spalin
i zadymienia spalin D silnika z zapłonem samoczynnym.

Pomiary przeprowadza się przy różnych skojarzeniach położenia przepustnicy w silniku z zapłonem iskrowym lub dźwigni sterowania w silniku z zapłonem samoczynnym i obciążenia silnika, przy których występuje założona prędkość obrotowa. Pomiary niezbędne do wykreślenia charakterystyki, przeprowadzone przy założonej prędkości obrotowej n, obejmują:

- siłę obciążającą P

- zużycie paliwa

- temperaturę spalin

- parametry zasysanego powietrza (temperaturę
i ciśnienie p)

3. Przebieg ćwiczenia

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

• uruchomić silnik

• ustalić odpowiednie obciążenie

• ustalić odpowiednie obroty

• doprowadzić silnik do stanu równowagi cielnej

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

• zmienić obciążenie silnika, powtarzać pomiary dla uzyskania wystarczającej liczby punktów pomiarowych na charakterystyce

• po zakończeniu pomiarów ustalić pracę hamowni na biegu jałowym

(obroty min.) w celu schłodzenia silnika i hamulca

• wyłączyć silnik i hamownię

4. Obliczenia i wyniki:

Dane potrzebne do wykonania obliczeń:

Badany silnik SB3.1 CR

Ciśnienie otoczenia p=745[mmHg]=99858[Pa]

Wilgotność φ=54%

Silnik czterosuwowy, wolnossący z=120000, r_r=1

Pojemność skokowa Vh=1,85[dm³]

Stała hamulca K=10000[N*obr/kW*min]

Prędkość obrotowa n=1050[obr/min]

Tabela pomiarowo-wynikowa dla silnika SB 3.1 CR

Moment obrotowy	Siła na hamulcu	Temp. spalin	Godz. Zużycie paliwa	Temp. otoczenia	Zadymienie	Jednostkowe zużycie paliwa	Moc efektywna	Współczynnik korekcji
	P				D			∝
[Nm]	[N]	[K]	[kg/h]	[K]	-	[g/kWh]	[kW]	-
28,66	30	476,15	1,01	296,15	0	320,63	3,15	0,9991
38,22	40	489,15	1,25	296,45	1	297,61	4,2	0,9992
49,68	52	510,15	1,53	296,75	1	280,22	5,46	0,9994
63,06	66	553,15	1,8	296,15	2	259,74	6,93	0,9991
73,57	77	587,15	2,03	297,35	2	251,08	8,085	0,9997
84,08	88	623,15	2,27	297,65	4	245,67	9,24	0,9998
92,68	97	654,15	2,5	297,85	7	245,46	10,185	0,9999
101,3	106	700,15	2,75	297,15	16	247,08	11,13	0,9990
105,1	110	727,15	2,92	298,35	27	252,81	11,55	0,9998

Moc korygowana	Godzinowe zużycie paliwa korygowane	Jedn. zużycie paliwa korygowane	Natężenie przepływu	Jedn. dawka paliwa	Współ. silnika	Współczynnik atmosferyczny	Skorygowany moment obrotowy
			V	q
[kW]	[kg/h]	[g/kWh]	[g/s]	[mg/(l*cykl)]		-	[Nm]
3,1475	1,009	320,376	0,280	20,0396	0,2	0,9959	28,545
4,1972	1,249	297,421	0,347	24,8015	0,2	0,9966	38,087
5,4571	1,529	280,073	0,425	30,3571	0,2	0,9973	49,547
6,9244	1,798	259,530	0,5	35,7142	0,2	0,9959	62,799
8,0831	2,029	251,021	0,563	40,2777	0,2	0,9987	73,471
9,2388	2,269	245,640	0,630	45,0396	0,25	0,9995	84,034
10,1849	2,499	245,456	0,694	49,6031	0,3	0,9994	92,620
11,1197	2,747	246,852	0,763	54,5634	0,55	0,9983	101,110
11,5579	2,922	252,987	0,811	57,9365	0,6	0,9994	105,030

Przykładowe obliczenia dla siły na hamulcu równej P=30 [N]

• Moc efektywna
  
  
  
  

• Moment obrotowy:
  
  
  
  

• Współczynnik korekcji

-Natężenie przepływu ładunku:

-Jednostkowa dawka paliwa:




r_r=1 q_c=q

-Współczynnik silnika

-Współczynnik atmosferyczny
f_a= (p_r-Φ_rp_śr/ p_y-Φ_yp_sy)*( T_y/ T_r)^0,7
f_a= (100[kPa]-0,94/99,858[kPa]-0,825)*(296,15[K]/298[K])^0,7=0,9959

-Współczynnik korekcji:
α=(fa)^fm
α=0,9959^0,2=0,9991

• Moc efektywna korygowana:
  
  
  
  
  

• Moment obrotowy korygowany:
  
  
  
  
  

• Godzinowe zużycie paliwa korygowane:
  
  
  
  

• Jednostkowe zużycie paliwa:
  
  
  
  
  

• Jednostkowe skorygowane zużycie paliwa:
  
  
  
  

5. Wykres charakterystyki obciążeniowej dla badanego silnika

6. Wnioski

Badany silnik jest silnikiem spalinowym o zapłonie samoczynnym. Pomiary na nim dokonywane miały na celu określenie jego charakterystyki obciążeniowej. Zgodnie z nią możliwe jest określenie wielkości zużycia zarówno godzinowego, jak i jednostkowego względem mocy użytecznej, jaka jest wytwarzana na tym urządzeniu. Można więc powiedzieć, że badanie zostało wykonane poprawnie, a ewentualne błędy wynikają z niedokładnego odczytu wartości z urządzeń pomiarowych Ja widać z wykreślonego wykresu, przypomina on standardową charakterystykę obciążeniową dla takiego typu silników spalinowych. Dodatkowo dokonano pomiarów zadymienia silnika w powietrzu o wilgotności 54%.

---