Krótki poemat na gazu temat.pdf

(409 KB) Pobierz
Krótki poemat na gazu temat
Całość dotyczy przeróbki układu zasilania silnika spalinowego na gaźniku do pracy na
paliwie LPG i ma charakter jak najbardziej praktyczny bez wgłębiania się w teorię.
...... „Ponieważ nie można wiedzieć wszystkiego o wszystkim, lepiej wiedzieć wszystko o
jednym niż coś o wszystkim” .......
OGÓLNIE O ISKROWYM SILNIKU SPALINOWYM
Praca silnika to ciągle powtarzające się cykle ssania, sprężania, pracy i wydechu. Dlaczego to
działa ? No cóż, zassana mieszanka paliwowo-powietrzna, sprężona do odpowiedniego
ciśnienia, zapalona przez iskrę świecy zapłonowej oddaje swą energię rozprężając się w cyklu
pracy , a spaliny uchodzą do otoczenia. Jest tu wiele ciekawych zagadnień do rozpatrzenia,
nas jednak głównie zainteresuje proces przygotowania mieszanki palnej oraz wpływ jej
parametrów na pracę silnika.
W cyklu ssania poruszający się w dół tłok usiłuje wciągnąć mieszankę do cylindra. Dlaczegoż
to w ogóle się udaje ? W cylindrze powstaje podciśnienie które jest siłą wciągającą
mieszankę. Co z tego mamy zapamiętać ? Po pierwsze w cylindrze na końcu suwu ssania
NIGDY nie uda się osiągnąć ciśnienia atmosferycznego, po drugie zasadniczy wpływ na moc
silnika (a przy jakimś obciążeniu także na obroty) ma opór układu dolotowego. Naciskając
przepustnicę w gaźniku zmniejszamy opór układu dolotowego i właśnie w ten sposób praca
silnika jest regulowana przez kierowcę.
Popatrzmy na konkretny model układu :
Ciśnienie atmosferyczne to 100 kPa (około) , przy maksymalnie otwartej przepustnicy pod
koniec suwu ssania dla silnika z zapłonem iskrowym o jednym zaworze dolotowym na
cylinder przy najlepszych chęciach uda nam się osiągnąć około 85 kPa (czyli 15 kPa poniżej
atmosferycznego) i to jest początek suwu sprężania. Oczywiście przymykając przepustnicę
zwiększamy (znacznie) opór gaźnika, ciśnienie początkowe spada do niższej wartości, po
sprężeniu ciśnienie w momencie zapłonu jest niższe i moc generowana przez silnik jest
niższa.
Główną wielkością charakteryzującą parametr mieszanki jest lambda – stosunek ilości
powietrza dostarczonego w mieszance do ilości powietrza potrzebnego do teoretycznie
całkowitego spalenia zawartego w niej paliwa. Czyli jeśli wszystko jest w idealnych
proporcjach lambda = 1.
Niestety, trzeba wiedzieć iż silnik spalinowy osiąga maksimum sprawności (około 40%) przy
lambda około 1.15, natomiast maksimum. mocy to około 0.85. Bogatsza mieszanka to
większa moc, uboższa to największa ekonomika pracy. Ale bez przesady "za bogata" i "zbyt
uboga" po prostu się nie palą !!! Są określone granice stabilności tego układu w tej przestrzeni
regulacji.
Tak naprawdę dla obrotów biegu jałowego lambda od 0.75 do 1.3 to obszar stabilnej pracy
..... silnik obciążony, na większych obrotach, potrafi pracować w obszarze 0.7 do 3 ... i nawet
więcej.
MODYFIKACJA UKŁADU ZASILANIA NA LPG
Modyfikacja silnika z zapłonem iskrowym na zasilanie mieszanką powietrze – propan - butan
jest dość prosta a obszar stabilnej pracy silnika wręcz nieco się rozszerza. Gaz spala się
bezdymnie nawet przy małym lambda ( znacznie poniżej 1) . Niższa jest emisja CO, mniejsze
ilości węglowodorów stałych (spójrzmy na olej silnikowy przy zasilaniu LPG, jest wciąż
czysty, jasny).
Instalacja zasilania silnika spalinowego gazem LPG składa się z :
- butli, wielozaworu, przewodów, zaworów odcinających (tym nie będziemy się interesować)
a - reduktora - parownika
b - miksera
c - zaworu na przewodzie głównym
Stwórzmy pewien model ułatwiający zrozumienie działania i regulacji układu LPG.
- Reduktor-parownik to źródło napięcia P1 o regulowanej wartości ( większa śrubka w
reduktorze).
- Zawór główny to rezystor R1 (także podlega regulacji),
- Mikser to z punktu widzenia naszego modelu źródło napięcia P2 (jednak wielkość tego
napięcia zależy od przepływu powietrza przez mikser).
Wielkością badaną jest I (dla nas to po prostu masowy wypływ gazu LPG).
Rys.1
UWAGA !
Mikser musi być tak skonstruowany aby przełożenie przepływ powietrza na podciśnienie było
funkcją liniową. Tu już niestety kłania się Pan Bernoulii z prawem przepływu laminarnego.
Dlatego dobry mikser kosztuje i nie jest to kawałek rurki wsadzony w obudowę filtru
powietrza (chociaż takie rzeczy też działają ). Generalnie mikser to zwężka Ventouriego (po
ludzku -> rura która się zwęża) gdzie w miejscu największego przewężenia doprowadzony
jest gaz.
Różnie to jest mechanicznie rozwiązane ale ....... wystrzegajmy się miksera w którym nie całe
powietrze płynące przez mikser przelatuje przez element zwężki wytwarzającej podciśnienie.
TAK konstruowany jest mikser soniczny stosowany do systemów z zaworem na przewodzie głównym
sterowanym przez silnik krokowy (silniki na wtrysku).
Mikser ten wprowadza minimalny opór w przewód powietrza. Ale ....... w przypadku układu na
wtrysku mikser nie bierze udziału w procesie regulacji , jest odpowiedzialny TYLKO za wymieszanie
gazu i powietrza. I dlatego tam się nadaje. W układach „na gaźniku” mikser jest naszym sercem. On
decyduje o poprawnej pracy całego układu . W przypadku rozważanym taki element wprowadza duży
błąd w działaniu elementu jako przekładnik przepływ - podciśnienie. Po prostu powietrze które bierze
udział w pomiarze to tylko część całości przechodzącej przez mikser (im mniej tym GORZEJ).
Przytoczmy tu przykład:
Układ z mikserem sonicznym to tak, jakby mierzyć średni wzrost ludzi w Polsce poprzez wykonanie
próbki losowej np. ...... w przedszkolu, bo tak trafiliśmy .... a za chwile (zaskoczeni wynikiem) na
boisku gdzie gra drużyna koszykarzy !? Prawda, że na tak wykonywanych pomiarach trudno
przeprowadzać jakiekolwiek oszacowania ? A tak pracuje nasz mikser – soniczny.
Kilka przykładów mikserów zakładanych na przewodzie filtr powietrza – gaźnik.
Rys. 2
Rys.3
Rys.4
Jestem za mikserem z rysunku 4 , dlaczego ? ...... cóż dzięki mniejszym szczelinom na brzegach , przy
tych samych przekrojach (jeśli chcemy uzyskać je w mikserze 3) lepsze jest mieszanie gazu !
Drobna uwaga !
Gdzieś w tle ..... przemycana jest informacja iż mikser należy zakładać na rurze pomiędzy filtrem
powietrza a gaźnikiem . Dlaczego ? Cóż lepsze wymieszanie mieszanki , łatwiejszy montaż, łatwiej
kupić model uniwersalny miksera o konkretnych parametrach przekroju niż robiony pod konkretny
gaźnik jako nakładka NA gaźnik !
Wady ..... większe prawdopodobieństwo strzałów w kolektor ssący ..... trudno i tak istnieje
podstawowa zasada: wystrzegać się silników z plastikowym kolektorem ssącym. Rozleci się po strzale.
Niektórzy wykonują „jakieś tam klapki” no cóż ..... jeśli ktoś chce ..... .
Ponadto jest POSTAWOWY plus miksera na przewodzie ! Niech ktoś spróbuje ustawić silnik 2
gaźnikowy (lub 4 gaźnikowy), zresztą już z nakładka gdzie każdy przelot gaźnika ma swoją zwężkę to
w zasadzie dwa miksery i konieczność regulacji podziału strumienia gazu. Oczywiście .... daje to wiele
nowych możliwości , jeśli jednak nie jesteśmy za komplikowaniem sobie życia ... nie polecam.
Jak działa ten prosty układ ?
Zapalamy silnik, ...... chodzi na biegu jałowym. Przez mikser przepływa powietrze około 10 L/s (silnik
1372 cm3 , 900 obr/min) . W mikserze powstaje podciśnienie (poniżej atmosferycznego) około 0.5kPa
, z drugiej strony mamy Reduktor parownik gdzie ustawione jest ciśnienie powiedzmy 0.1 kPa .
Między Reduktorem jest OPORNIK (to nasz zawór główny na przewodzie reduktor-mikser). Wypływa
gaz którego ilość można wyliczyć:
I = (P2 + P1) / R1 = (0.5 + 0.1) / R1 = 0.6/R1
----> tu fizycy by mnie zatłukli lecz ten wzór na prawdę oddaje istotę problemu.
Jak kręcić R1 aby było dobrze .... ano tak aby wypływająca ilość gazu była taka "aby się wszystko
spaliło" -> chmmm ... najlepiej podłączyć analizator spalin i kręcić aby lambda = 1 ! Oczywiście jak
widać z powyższego wzoru można tez kręcić P1 (czyli reduktor)
I co się dzieje ? Tez działa ..... ale ... podążajmy dalej.
Silnik jedzie szybciej , powiedzmy już jest 6300 obr/min (czyli 7 razy więcej niż na jałowym) przez
mikser goni teraz aż 70 L/s powietrza -> DUŻO ! czy wystarczy gazu ? Co się zmieniło w naszym
układzie regulacji ? Dlaczego silnik pracuje ? No cóż podciśnienie P2 wzrosło 7 razy (mamy liniowy
mikser ! , pracuje przy całkowicie laminarnym przepływie) , obliczmy co z gazem
I = ( 3.5 + 0.1 ) / R1 = 3.6/R1
Wspaniale ! Jest go więcej, a powietrza także więc mamy cały czas taką samą mieszankę ! DOBRZE?
..... prawie ..... bo teraz gazu jest 6 razy więcej (podczas gdy ilość powietrza wzrosła 7-krotnie) czyli
nasz układ automatyki w miarę wzrostu obrotów zubaża mieszankę ! Dlaczego ... ano przyjrzyjmy się
wzorowi ..... za to odpowiedzialne jest ciśnienie P1 (to z reduktora) chmmm .... ideałem byłoby
ciśnienie P1 = 0 ! To by umożliwiło zrealizowanie płaskiej charakterystyki układu regulacji. No cóż w
życiu różnie bywa ... ( o reduktorach szczegółowiej potem)
Rys.5 Tu pięknie widać wędrowanie
charakterystyk regulacji
PODSUMOWANIE: Regulując ciśnienie wyjściowe reduktora wpływamy na kształt charakterystyki
układu , regulując opór zaworu głównego na przewodzie reduktor-mikser przesuwamy całą
charakterystykę regulacji góra-dół !
Jeśli jak najbardziej zbliżamy się do ciśnienia atmosferycznego P1 = 0 , charakterystyka staje się
płaska (linia zielona).
Regulacja zmniejszająca ciśnienie P1 poniżej atmosferycznego (podciśnienie) -> przykręcanie śruby
regulacyjnej reduktora, charakterystyka staje się wygięta w stronę mieszanek uboższych na wolnych
obrotach. Oczywiście podczas tego procesu podąża też całością w górę .... ale początek około 7 razy
szybciej niż koniec.
Zwiększając ciśnienie (odkręcanie śruby regulacji reduktora) charakterystyka staje się bardziej stroma

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin