1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z metodyką wyznaczania charaktery­styk ogólnych (warstwicowych) oraz sporządzenie charakterystyki ogólnej na podsta­wie zbioru charakterystyk obciążeniowych.

2. Wstęp.

Rodzina charakterystyk obciążeniowych sporządzonych dla tego samego silnika dla różnych prędkości obrotowych dostatecznie dobrze charakteryzuje pracę tegoż sil­nika w aspekcie ekonomi zużycia paliwa, ale jest mało czytelna. Na bazie rodziny cha­rakterystyk obciążeniowych sporządza się zwykle charakterystykę ogólną zwaną rów­nież uniwersalną lub warstwicową, która zawiera te same informacje w dogodniejszej do analizy formie graficznej.

Charakterystyka ta sporządzana jest w układzie współrzędnych M0(pe) = f(n). Za­wiera ona następujące wykresy:

- krzywą momentu obrotowego M0 (lub ciśnienia efektywnego pe) przeniesioną z
zewnętrznej charakterystyki prędkościowej lub sporządzoną w oparciu o znajo­mość charakterystyk obciążeniowych,

- krzywe stałych mocy Ne = const. w układzie współrzędnych M0 - n tworzą one
rodzinę hiperbol równobocznych wyznaczanych z równania:

gdzie: C - stała uwzględniająca przyjęty układ jednostek, Nek - kolejne wartości mocy użytecznej

- warstwice jednostkowego zużycia paliwa ge,

Dysponując zestawem odpowiednich danych sporządza się także charakterystyki ogólne, zawierające zamiast krzywych ge = const np. krzywe stałych wartości tempera­tur spalin, składu mieszanki, emisji itp.

Charakterystyka ogólna stanowi mapę, na której określone są obszary różnych warunków np. ekonomicznej pracy silnika. Ułatwia to analizę właściwości roboczych silnika w całym obszarze jego pracy. Za pomocą charakterystyki ogólnej, określić można jednostkowe zużycie paliwa dla dowolnych warunków pracy silnika.

Przy analizie charakterystyki ogólnej wartość informatyczną mają nie tylko punkty leżące na konkretnych krzywych, ale całe pole poniżej krzywej M0 = f(n), która ogra­nicza charakterystykę od góry.

Rys.1. Schemat charakterystyki ogólnej: Ne 1,2 … Nek – hiperbole stałej mocy, A – punkt pola pracy charakterystyki ogólnej

Dowolny punkt z pola charakterystyki oznacza pewien konkretny stan pracy silni­ka. Na przykład punkt „A" oznacza taki stan pracy silnika, w którym przy prędkości obrotowej nA silnik rozwija moment obrotowy moA (Pea), co odpowiada mocy uży­tecznej Nek. Jednostkowe zużycie paliwa wynosi wówczas ge2.

Podawane często dla celów reklamowych minimalne jednostkowe zużycie pali­wa przez silnik nie określa jego ekonomicznych własności, gdyż dotyczy jednych ści­śle określonych warunków pracy. Charakterystyki ogólne określone dla danego silnika przy różnych regulacjach układów: zasilania i zapłonowego stanowią kryterium dobo­ru optymalnych nastawów regulacyjnych. Na ich podstawie ustala się fabryczne zale­cenia regulacyjne.

Poniżej przedstawiono przykładową charakterystykę ogólną dla silnika o ZS.

Rys.2. Charakterystyka ogólna (warstwicowa) silnika o zapłonie samoczynnym do samochodu ciężarowego.

3.Przebieg ćwiczenia.

1. W układzie współrzędnych Mo=f(n) lub pc=f(n) wyrysowuje się się hiperbole stałej mocy Nc=const. (zakłada się stałe wartości Ne mieszczące się w zakresie mocy rozwijanych przez silnik ) z zależności:

Mo·n=9554·Ne=C(Ne) lub pc·n=30000·τ/Vss·Ne=C(Ne)

2. Nanosi się krzywą Mo=f(n) lub pc=f(n) z charakterystyki eksploatacyjnej lub z charakterystyki granicy dymienia lub mocy maksymalnej.

3. Zakłada się wartości jednostkowego zużycia paliwa, dla których będą wykreślane warstwice.

4. Na charakterystyki obciążeniowe, w oparciu o które sporządzana jest charakterystyka ogólna, nanosi się proste poziome odpowiadające założonym w punkcie 3 wartościom ge.

5. Punkty przecięcia tych prostych z krzywymi ge na charakterystykach obciążeniowych przenosi się się na wykresy sporządzanej charakterystyki . w przypadku , gdy osie odciętych na charakterystykach obciążeniowych są wyskalowane w innych wielkościach niż oś rzędnych sporządzanej charakterystyki ogólnej, należy wielkości te odpowiednio przeliczyć.

6. Punkty odpowiadające takim samym wartościom ge na wykresie charakterystyki     ogólnej łączy się liniami stałego jednostkowego zużycia paliwa.

              Rys. 3. Sposób wykreślania krzywych ge = const. na charakterystyce ogólnej.

4.Wnioski

Na laboratoriach otrzymaliśmy charakterystykę ogólną spożadzona dla prędkości obrotowych kolejno: 1400, 1500 1600 i 1700 . Na charakterystyce obserwujemy układ warstwic dla wartości Nox podzielnych przez 500ppm w funkcji momentu obrotowego.

Na wykresie widać iż warstwice w zakresie mierzonych obrotów rosną na dole a maleją te powyżej. Wnioskujemy z tego że obszar ich będzie się zawężał wraz ze wzrostem obrotów. Z wykresu wynika sprzeczność dla wartości 800ppm ponieważ krzywa przecina się z krzywa 900ppm- może to być spowodowane tym iż w zawężonym przedziale obrotów nie wystarczający do narysowania poprawnych warstwic dla 800ppm.