Zakład Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa POLITECHNIKA RZESZOWSKA	Fryc Katarzyna L2 2 MT-DI
		Rok akad. 2011/2012 Semestr: letni
Laboratorium Silników Spalinowych	Ćwiczenie nr 9
Temat: Wyznaczanie charakterystyki granicy dymienia dla silnika o ZS.

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodyką pomiarów zadymienia spalin silnika na hamowni silnikowej oraz nabycie umiejętności wykonania i opracowania charakterystyki granicy dymienia silnika spalinowego.

2. Wiadomości ogólne

Charakterystyka granicy dymienia: charakterystyka prędkościowa przedstawiająca zależność mocy użytecznej Ne, momentu obrotowego Mo,(średniego ciśnienia użytecznego pe),godzinowego Ge i jednostkowego zużycia paliwa ge od prędkości obrotowej n w silniku z

zapłonem samoczynnym przy położeniu dźwigni sterowania, odpowiadającym każdorazowo

granicy dymienia.

Pomiary niezbędne do wykreślenia charakterystyki obejmują:

- prędkość obrotową n

- siłę obciążającą P lub moment obrotowy Mo ( w zależności od rodzaju hamulca)

- zużycie paliwa Ge

- temperatury spalin tsp

- zadymienie D

- temperatury zasysanego powietrza

Charakterystykę opracowuje się dla silników z zapłonem samoczynnym na podstawie kompletu charakterystyk obciążeniowych zawierających krzywą zadymienia spalin.

3. Przebieg ćwiczenia

Ćwiczenie prowadzone jest na silnika ZS SB 3.1 CR

• 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, jak dla typowej charakterystyki obciążeniowej, po uzyskaniu stabilnych wartości parametrów silnika dla ustalonego punktu pracy

• dokonać pomiaru zadymienia, każdorazowo zerując urządzenie pomiarowe

• 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 pomiarów

Badany silnik: SB 3.1. CR

Pojemność skokowa: 1,85 dm³

Stała hamulca:10000[N*obr/kW*min]

Współczynnik absolutnego ciśnienia statycznego:r=1

Ciśnienie odniesienia: 100kPa

Względna wilgotność odniesienia:30%

Rzeczywista wilgotność:50%

Moment obrotowy M₀ [Nm]:

M_o=$\frac{30*P}{K*\pi}$*1000; gdzie:

P – siła na hamulcu

K – stała hamulca

M_o=$\frac{30*24\text{\ N}}{10000\ \lbrack N*obr/kW*min\rbrack*3,14}$*1000= 22,92993631 Nm

Moc efektywna silnika Ne [kW]:

Ne=$\frac{P*n}{10000}$; gdzie:

P – siła na hamulcu [N]

n – prędkość obrotowa [obr/min]

Ne=$\frac{24*900\ obr/min}{10000}$= 2,16 kW

Jednostkowe zużycie paliwa ge [g/kWh]:

ge=$\frac{\text{Gh}}{\text{Ne}}*1000$; gdzie:

Gh – godzinowe zużycie paliwa [kg/h]

Ne – moc efektywna silnika [kW]

ge=$\frac{0,82\ \lbrack kg/h\rbrack}{3,48\ \text{kW}}*1000$= 379,6296296 [g*kWh]

Ciśnienie atmosferyczne: (738 mmHg *133,322)/1000= 98,39385 [kPa]

Współczynnik korekcji Ka [-]:

α_c=(f_a)^f_m; gdzie:

f_a – współczynnik atmosferyczny [-],

f_m – parametr charakterystyczny dla każdego rodzaju silnika i nastawy ilości dostarczanego paliwa

f_a =($\frac{p_{r} - \varphi_{r}*p_{\text{sr}}}{p_{y} - \varphi_{y}*p_{\text{sy}}})$*($\frac{T_{y}}{T_{r}})^{0,7}$; gdzie:

p_r - normalne całkowite ciśnienie atmosferyczne odniesienia [Pa]

p_y - całkowite ciśnienie atmosferyczne podczas badania [Pa]

p_sr – normalne ciśnienie odniesienia nasyconej pary wodnej [kPa]

p_sy- ciśnienie nasyconej pary wodnej otoczenia podczas badania [kPa]

T_r- normalna termodynamiczna temperatura odniesienia otaczającego powietrza [K]

T_y- termodynamiczna temperatura otaczającego powietrza podczas badania [K]

Φ_r –normalna wilgotność względna odniesienia [%]

Φ_y- wilgotność względna otoczenia podczas badania [%]

f_a =($\frac{100\ kPa - 0,78}{98,39385\ kPa - 1,66})$*($\frac{295,15\text{\ K}}{298\ K})^{0,7}$= 1,01882435

f_m=0,036*q_c-1,14 – obowiązuje tylko wtedy to równanie, gdy q_c =(37,2÷65)

Natężenie przepływu [g/s]:

V=Gh*1000/3600; gdzie:

Gh – godzinowe zużycie paliwa [kg/h]

V=0,82 kg/h*1000/3600= 0,227777778 [g/s]

Jednostkowa dawka paliwa [mg/1* cykl]:

q=$\frac{z*V}{v_{H}*n}$; gdzie:

z =120000 dla silników 4-suwowych

V – natężenie przepływu [g/s]

V_H- objętość skokowa [dm³]

n – prędkość obrotowa [obr/min]

q=$\frac{120000*0,227777778\ g/s}{1,85\ dm\hat{}3*900}$= 16,41641642 [mg/1* cykl]

Skorygowana jednostkowa dawka paliwa [mg/1* cykl]:

q_c=$\frac{q}{r_{r}}$; gdzie:

q – jednostkowa dawka paliwa w miligramach na cykl na litr objętości skokowej silnika

r_r – współczynnik (dla silników wolnossących = 1)

q_c=$\frac{16,41641642}{1}$=16,41641642 [mg/1* cykl]

Wg normy przyjmuje dla sześciu pierwszych pomiarów: f_m = 0,2.

α_c=(1, 01882435)^0, 2= 1,003736838

Moc efektywna silnika korygowana Ne [kW]:

Ne kor= Ne*Ka; gdzie:

Ne - moc efektywna silnika [Kw]

Ka – współczynnik korekcji

Ne kor= 2,16 kW * 1,003736838=3,4889 kW

Moment obrotowy korygowany M_o [Nm]:

M_okor=M_o*Ka; gdzie:

M_o – moment obrotowy silnika[Nm]

Ka – współczynnik korekcji [-]

M_okor=22,92993631 Nm* 1,003736838= 27,7782 Nm

Jednostkowe zużycie korygowane ge [ g/kWh]:

ge kor = ge*Ka; gdzie:

ge – jednostkowe zużycie paliwa [g/kWh]

Ka – współczynnik korekcji

ge kor = 379,6296296 [g/kWh] * 1,003736838=331,3087 [g/kWh]

5. Wnioski

Na podstawie charakterystyki granicy dymienia można zauważyć, że wraz ze wzrostem mocy maleje moment obrotowy, a wzrasta godzinowe zużycie paliwa. Poniższa charakterystyka została wykonana na podstawie 6 charakterystyk obciążeniowych.

6. Wykres charakterystyki granicy dymienia dla silnika o ZS.