POLITECHNIKA ŚWIETOKRZYSKA W KIELCACH SAMODZIELNY ZAKŁAD SILNIKÓW SPALINOWYCH I MASZYN ROBOCZYCH
Laboratorium Samochodowych Silników Spalinowych
Nazwisko i Imię
TS
Wydział
Grupa
Temat: Sporządzanie charakterystyki ogólnej
16.05.2007
Data wykonania
Data zaliczenia
Ocena
Podpis prowadzącego
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 teoretyczny
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 zzewnętrznej charakterystyki prędkościowej lub sporządzoną w oparciu o znajomość charakterystyk obciążeniowych,
- krzywe stałych mocy Ne = const. w układzie współrzędnych M0 - n tworzą onerodzinę 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.
7. Wnioski
Na laboratoriach otrzymaliśmy charakterystykę obciążeniową K4 sporządzoną dla prędkości obrotowych: 2200, 2300, 2400, 2500 obr/min. Charakterystyka ogólna, otrzymana na podstawie charakterystyki K4, przedstawia głównie malejące części warstwic tlenków azotu NOx. Wartości NOx podane są w ppm.
madziula0001