Grzegorz Szewc

IV MDE gr. III

SILNIKI SPALINOWE

Laboratorium 6

TEMAT: Pomiar stopnia napełniania cylindrów silnika.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się metodą z pomiaru stopnia napełniania cylindrów silnika. Proces napełniania - doprowadzenie świeżego ładunku do komory spalania.

gdzie: m_t- teoretyczna wartość ładunku która dopłynęła

m_r- rzeczywista wartość ładunku która dopłynęła

Wielkością charakteryzującą stopień napełniania cylindra podczas suwu dolotu jest współczynnik napełniania. W praktyce przyjęto odnosić wartości m_r 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.

Do badań użyto silnika SW 1300.

Dane do obliczeń:

- objętość skokowa silnika: V_ss=1850 [cm³] =0,00185[m³]

- stała gazowa: R=287 [J/kg*K]

- ciśnienie otoczenia: p_o=747 [mm Hg] = 99295,35 [Pa]

- - liczba ekspansji: ε=1

- liczba przepływu: α=0,992

- średnica dyszy: d=40 [mm]

Przykład obliczeniowy:

ρ= 99295,35 / 287*290=1,193 [kg/m³]

gdzie τ = 4

m_t1=2*0,0013*1000*1,193/(60*4) = 0,0183[kg/s]

ρ_H2O= 1000 [kg/m³]

g= 9,81 [m/s²]

Δp₁= 1000*0,014*9,81=137,34[Pa]

α= 0,992 ε=1 d=40 [mm]

A = π*d²/4= 0,00125[m²] ρ_p=1,193[kg/m³]

η_v= m_e/m_t

η_v1= 0,0224/0,0183=1,224

3.Tabela wyników.

L.p.	n [obr/min]	h [mm ]	Tw [°C]	mt [kg/s]	Δp [Pa]	me [kg/s]	ρ [kg/m^3]	ηv
1	1000	14	17	0,0183	137,34	0,0224	1,193	1,224
2	1200	19	17	0,0225	186,4	0,0261	1,193	1,16
3	1400	21	17	0,0257	206,01	0,0275	1,193	1,07
4	1600	22	17	0,0294	215,82	0,0281	1,193	0,955
5	1800	22	17	0,0331	215,82	0,0281	1,193	0,85
6	2000	24	17	0,0367	235,44	0,0293	1,193	0,8

4. Wykres.

Wnioski.

Z wyników otrzymanych wnioskuję, że współczynnik napełnienia wynosi powyżej

jedności co jest nie zgodne z normą. Badanie odbyło się na się na silniku z ZI, a dla tych silników współczynnik napełnienia wynosi w granicach 0,6-0,75. W trzech przypadkach wynik był poniżej jedności, ale wartości te są dla silnika ZI zbyt wysokie, są one odpowiednie dla silnika doładowanego.

---