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.
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.
