POLITECHNIKA RZESZOWSKA

ZPSiSS

Sprawozdanie z laboratorium silników spalinowych

Pomiar stopnia napełnienia cylindrów.

Michał Sosnówka

IV MDE

1.Wstęp teoretyczny.

Wielkością charakteryzującą stopień napełniania cylindra podczas suwu dolotu jest współczynnik napełniania. W praktyce przyjęto odnosić wartości me i mt 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 pd gazów przy końcu suwu dolotu oraz ciśnienie ps pozostałych w cylindrze spalin. Współczynnik ηv 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 me 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 i wykresy.

Do badań użyto silnika SB 3.1

Dane do obliczeń:

- objętość skokowa silnika: Vss=1,85 [dm³]

- stała gazowa: R=287 [J/kg*K]

- ciśnienie otoczenia: po=743 [mm Hg]

= 99066.67 [Pa]

- - liczba ekspansji: ε=1

- liczba przepływu: α=0,992

- średnica dyszy: d=40 [mm]

0x01 graphic

0x01 graphic

L.p.

n

[obr/min]

Tw

[°C]

mv

mt

[kg/h]

ηv

1

900

23,6

45

58,1

0,77

2

1000

23,7

47,1

64,34

0,73

3

1100

23,7

49

70,99

0,69

4

1200

23,8

57,2

77,42

0,74

5

1300

23,8

63,5

83,87

0,76

6

1400

23,8

70,6

90,2

0,78

7

1500

24,2

76,5

96,58

0,79

8

1600

24,4

83,2

102,95

0,81

9

1700

24,6

87,2

109,31

0,80

ρ= 99333,33 / 287*294=1,177 [kg/m3]

mt1=0,0726 [kg/s]

mt2=0,0871 [kg/s]

mt3=0,1016 [kg/s]

mt4=0,1162 [kg/s]

mt5=0,1307 [kg/s]

mt6=0,1452 [kg/s]

0x01 graphic

ρH2O= 1000 [kg/m3]

g= 9,81 [m/s2]

Δp1= 162,846 [Pa]

Δp2= 257,022 [Pa]

Δp3= 349,236 [Pa]

Δp4= 483,633 [Pa]

Δp5= 652,365 [Pa]

Δp6= 812,268 [Pa]

0x01 graphic

α= 0,992

ε=1

d=40 [mm]

A = π*d2/4= 0,00125 [m2]

ρp= 1,177 [kg/m3]

me1= 0,0242 [kg/s]

me2= 0,0305 [kg/s]

me3= 0,0355 [kg/s]

me4= 0,0418 [kg/s]

me5= 0,0485 [kg/s]

me6= 0,0542 [kg/s]

ηv= me/mt

ηv1= 0,333

ηv2= 0,350

ηv3= 0,349

ηv4= 0,359

ηv5= 0,371

ηv6= 0,373

0x08 graphic

3. Wnioski.

Przeprowadzone badania i obliczenia oraz otrzymany wykres pokazuje, że stopień napełnienia cylindrów osiąga największą wartość przy prędkości obrotowej n=1400 [obr/min]. Przy prędkości obrotowej 1100 [obr/min] stopień napełniania jest najmniejszy. Przebieg wykresu jest nierównomierny ze względu na możliwe opory przepływu w układzie dolotowym.

0x01 graphic