Zakład Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa POLITECHNIKA RZESZOWSKA	Mateusz Soliszewski Grupa L-5 II MTD
				Rok akad. 2010/2011 Semestr: letni
Laboratorium Silników Spalinowych		Ćwiczenie nr 5
Temat: Pomiar sprawności mechanicznej.

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodyką pomiarów podstawowych parametrów silnika na hamowni silnikowej oraz nabycie umiejętności określania sprawności mechanicznej silnika.

2. Wiadomości ogólne

Sprawność mechaniczna jest to stosunek mocy użytecznej do mocy indykowanej.

Moc użyteczna (efektywna) jest to moc lub suma mocy na końcówce wału korbowego lub jej odpowiedniku, z uwzględnieniem zamontowanych urządzeń łącznie z urządzeniami pomocniczymi. Mierzona jest poprzez pomiar momentu obrotowego i prędkości obrotowej bezpośrednio na stanowisku badawczym. Moc indykowana silnika to całkowita moc rozwijana w cylindrach w wyniku działania czynnika roboczego na tłoki. Na wale korbowym otrzymywana jest mniejsza moc, gdyż część mocy indykowanej traci się na pokonanie oporów tarcia między współpracującymi częściami silnika i na napęd urządzeń pomocniczych. Straty mechaniczne dzielimy na grupy: straty na tarcie wyrażone momentem traconym na pokonanie oporów tarcia we wszystkich patach kinematycznych współpracujących ze sobą, straty wentylacyjne związane z pokonywaniem oporu gazów

i cząstek mgły olejowej, straty na napęd urządzeń pomocniczych silnika. Straty mechaniczne silnika zależą od wielu czynników, które można zaszeregować do dwóch grup: czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych.

Określenie sprawności mechanicznej badane jest za pomocą dwóch metod:

1. Metoda kolejnego wyłączania cylindrów - przeprowadzana na pracującym silniku. Przyjmuje się ze po wyłączeniu z pracy jednego z cylindrów silnika straty mechaniczne nie zmieniają się. Wyłączanie cylindrów odbywa się w silniku o ZI przez wyłączenie zapłonu

w danym cylindrze i lub wyłączeniu wtryskiwacza. W silniku o ZS przez zamknięcie dopływu paliwa do wtryskiwacza danego cylindra.

2. Metoda ekstrapolacji charakterystyki obciążeniowej - metoda ta wymaga sporządzenia charakterystyki obciążeniowej dla prędkości obrotowej, dla której chcemy określić sprawność mechaniczną. Ekstrapolacja polega na przedłużeniu do przecięcia z osią odciętych mocy lub ciśnienia użytecznego części krzywej Ge= f (Ne). Punkt przecięcia wyznacza na osi odciętych ujemną wartość mocy równoznaczną z mocą oporów mechanicznych.

Charakterystyka sprawności mechanicznej przedstawia zależność sprawności mechanicznej η_m od prędkości obrotowej n, przy całkowicie otwartej przepustnicy w silniku

o ZI lub przy skrajnym ustawieniu dźwigni sterowania, odpowiadającym pełnej dawce paliwa w silniku o ZS. Ch-ka może przedstawiać również zależność mocy oporów ruchu

Nr i średniego ciśnienia oporów ruchu p_r od prędkości obrotowej silnika. Badania obejmują pomiary momentu obrotowego siły obciążającej podczas pracy silnika z pracującymi wszystkimi i kolejno wyłączanymi cylindrami. Pomiar Mo podczas pracy silnika z wszystkimi cylindrami przeprowadza się przed każdym z pomiarów podczas pracy z kolejno wyłączanymi cylindrami oraz na końcu, po pomiarze bezpośrednio jeden po drugim. Pomiar powinien odbywać się przy określonej prędkości obrotowej silnika.

3. Przebieg ćwiczenia

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

- uruchomić silnik

- ustalić odpowiednią prędkość obrotową

- powoli zwiększać obciążenie do maksymalnego

- doprowadzić silnik do stanu równowagi cieplnej

- dokonać pomiaru, po uzyskaniu stabilnych wartości parametrów silnika dla ustalonego

punktu pracy

- zmienić prędkość obrotową silnika, powtórzyć pomiar dla wszystkich przewidzianych

prędkości obrotowych

- wyłączyć pierwszy cylinder i dokonać pomiarów dla wszystkich prędkości obrotowych

- powtórzyć procedurę dla kolejnych cylindrów

- ponownie dokonać pomiarów dla wszystkich wybranych prędkości obrotowych przy

wszystkich cylindrach pracujących

- po zakończeniu pomiarów ustalić pracę hamowni na biegu jałowym ( obroty min.)

w celu schłodzenia silnika i hamulca

- wyłączyć silnik i hamownie

4. Obliczenia i wyniki (metoda ekstrapolacji)

Dla 3200 obr/min

Pomiar	Wskazanie na hamulcu [kG]	Średnie zuzycie paliwa [kg/h]	Moc efektywna [kW]
1	0,79	4,09	12,83
2	1,32	5,3	21,44
3	1,8	6,44	29,23
4	2,23	7,54	36,22
5	3,55	14,03	57,6

Ne = P *n/K => 0,79[kG]*3200[obr/min]/ 197 [kG*obr/kW*min]= 12,83kW

Z wykresu metody ekstrapolacji wynika:

Ni=74,6 kW

ηm= Ne/Ni

ηm= 0,772

5. Obliczenia i wyniki (metoda kolejnego wyłączania cylindrów)

Pomiar	Numer wyłączonego cylindra	Wskazenie na hamulcu[kG]	Moc użyteczna wszystkich cylindrów [kW]	Moc indykowana [kW]
1	1	2,56	57,98	16,4
2	2	2,55	57,98	16,56
3	3	2,53	57,98	16,89
4	4	2,54	57,98	16,73

Dla wyłączonego 1 cylindra

Ni₁=Ne-Ni1=1,01[Kg]

Ni₁=1,01*3200/197=16,4 [kW]

Ni= Ni1+Ni2+Ni3+Ni4

Ni=66,58[kW]

ηm=0,87

6. Wnioski

Sprawność silnika to wskaźnik mówiący o efektywności wykorzystania ciepła dostarczonego do obiegu na pracę użyteczną wału korbowego. W ćwiczeniu wykorzystaliśmy dwie metody pozyskania mocy indykowanej. Pierwsza metoda ekstrapolacji pozwala wyznaczyć moc indykowaną graficznie co związane jest z małą dokładnością wykonania takiego wykresu, dlatego pozyskane wyniki nie są do końca wiarygodne, ostateczny wynik sprawności mechanicznej wynosi 0,0772.Druga metoda jest bardziej precyzyjna określa moc indykowaną na poszczególnych cylindrach, których suma stanowi całkowita moc silnika bez uwzględniania strat mechanicznych. Wynik sprawności mechanicznej w takim przypadku stanowi 0,87.W jednej jak i drugiej metodzie sprawności silnika była określana przy 3200 obr/min.

---