POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ

INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI

Instytut Techniki Cieplnej

Laboratorium Techniki Cieplnej

SPRAWOZDANIE

Z laboratorium z przedmiotu

Silniki Spalinowe

Temat ćwiczenia:

Badanie głównych parametrów eksploatacyjnych silnika o

zapłonie iskrowym na stanowisku hamownianym wyposażonym w hamulec
elektrowirowy

Nazwa grupy studenckiej: MiBM

Dzień tygodnia i godzina rozpoczęcia ćwiczeń: środa 14

00

P

Data wykonania ćwiczenia: 28.10.2015

Skład sekcji:

Nr sekcji: 1

1. Bajerski Krzysztof
2. Borkowski Patryk
3. Brachaczek Sandra
4. Buczkowski Jakub
5. Dzierżawski Mateusz
6. Gabryś Dominika

7. Gąsior Wioleta
8. Kempny Marcin
9. Król Mateusz
10. Krysztofiak Marek
11. Pala Magdalena
12. Piekarski Jakub

13. Rusek Szymon
14. Skolik Mateusz
15. Staś Maciej
16. Żydek Justyna

Rok akademicki 2015/2016, semestr zimowy/letni

GLIWICE

Ćwiczenie przeprowadzone zostało na hamowni, stanowisku do pomiaru głównych
parametrów eksploatacyjnych silnika. Hamownia umożliwia stworzenie warunków
podobnych do rzeczywistych podczas pracy silnika w układzie napędowym. Obiektem badań
był czterosuwowy silnik z zapłonem iskrowym (ZI) o jednopunktowym wtrysku paliwa
pochodzący z Cinquecento 900. Schemat układu przedstawiono na Rys. 1. Wielkościami
mierzonymi był rzeczywisty moment obrotowy, strumień zużytego paliwa, temperatura oraz
ciśnienie w pomieszczeniu z badanym silnikiem, a także wilgotność powietrza. W Tab.1
przedstawiono wyniki pomiarów. Badanie polegało na zadaniu stałej wartości prędkości
obrotowej na poziome 4500 obr/min. Następnie ustawiano moment obrotowy kolejno od 0 do
50Nm/rad co 10Nm/rad. Podczas każdej z nastawionych wartości sczytywano rzeczywisty
moment obrotowy. Dodatkowo trzykrotnie co minutę odczytywano wielkość masowego
strumienia zużytego paliwa. Zanotowano także temperaturę, ciśnienie oraz wilgotność
powietrza. Po osiągnięciu wartości 50Nm/rad nastąpiło pełne otwarcie przepustnicy
i odczytanie wszystkich wielkości. W Tab. 2 przedstawiono wyniki obliczeń mocy, zużycia
paliwa oraz sprawności dla każdej z zadanych wartości momentu obrotowego.

Rys.1 Stanowisko do badań silnika ZI.

Tab.1

Parametr Jednostka

Wartość

𝑟

0

̇

obr/min

4500

M

zad

Nm/rad

0

10

20

30

40

50

M

o,e

Nm/rad

1,9

10

20

30

40

50

54

𝑚

𝑝

̇

g/s

0,813

0,910

1,093

1,330

1,603

1,913

2,150

p

ot

kPa

99

99

99

99

99

99

99

t

ot

⁰C

23

24

24

25

26

27

29

ϕ

%

40

39

37

36

35

33

31

Tab.2

N

e

kW

0,895

4,712

9,425

14,137

18,850

23,562

25,447

b

e

g/kWh

3270,215 695,189 417,623

338,682 306,214

292,336

257,006

η

e

-

0,026

0,120

0,200

0,247

0,273

0,286

0,326

Poniżej przedstawiono sposób obliczenia kolejnych wielkości dla 20Nm/rad.

Na początku obliczono wartość prędkości kątowej w rad/s.

𝜔 =

2𝜋𝑟

0

60

𝜔 =

2 ∙ 𝜋 ∙ 4500

60

= 471,239

𝑟𝑎𝑑

𝑠

Następnie, aby obliczyć moc efektywną pomnożono prędkość kątową przez wartość
rzeczywistą zadanego momentu obrotowego.

𝑁

𝑒

= 𝜔 ∙ 𝑀

𝑜,𝑒

𝑁

𝑒

= 471,239 ∙ 20 = 9,425 𝑘𝑊

Do obliczenia jednostkowego zużycia paliwa podzielono średnią z trzech otrzymanych
wyników pomiarów masowego zużycia paliwa przez poznaną wyżej moc efektywną.
Jednocześnie wartość pomnożono przez 3600, aby otrzymany wynik podać w jednostce
g/kWh.

𝑏

𝑒

=

𝑚

𝑝

̇

𝑁

𝑒

∙ 3600

𝑏

𝑒

=

1,093
9,425

∙ 3600 = 417,623

𝑔

𝑘𝑊ℎ

Ostatnim krokiem jest poznanie wartości sprawności silnika spalinowego. Do obliczeń
przyjęto wartość opałową na poziomie 43MJ/kg. Moc efektywna odniesiona do masowego
zużycia paliwa oraz wartości opałowej daje sprawność silnika spalinowego.

dla 𝑊

𝑑

= 43

𝑀𝐽

𝑘𝑔

𝜂

𝑒

=

𝑁

𝑒

𝑚

𝑝

̇ ∙ 𝑊

𝑑,𝑛

𝜂

𝑒

=

9,425

1,093

1000 ∙ 43000

∙ 100% = 20%

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

b

e

, g

/k

Wh

M

o,e

, Nm/rad

Charakterystyka jednostkowego zużycia paliwa od momentu efektywnego

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

η

e

M

e,o

, Nm/rad

Charakterystyka sprawności silnika spalinowego od momentu efektywnego

0,7

0,9

1,1

1,3

1,5

1,7

1,9

2,1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

m

p

, g

/s

M

e,o

, Nm/rad

Chrakterystyka strumienia zużywanego paliwa momentu efektywnego

WNIOSKI

W trakcie ćwiczenia ciśnienie w pomieszczeniu, w którym znajdował się silnik miało stałą
wartość na poziomie 99kPa. Na skutek pracy silnika temperatura wzrastała, a wilgotność
powietrza spadała. Wartości rzeczywistego momentu obrotowego odpowiadały wartościom
zadanym, za wyjątkiem pomiaru pierwszego dla 0Nm/rad. Wraz ze wzrostem momentu
obrotowego, rosła także moc efektywna, powodując wzrost sprawności i jednoczesny spadek
jednostkowego zużycia paliwa. Najwyższą sprawność, będącą na poziomie 32,6%, obliczono
dla pełnego otwarcia przepustnicy. Charakterystyki sporządzono dla pierwszych sześciu
pomiarów.