LABORATORIUM SILNIKÓW SPALINOWYCH Materiały pomocnicze

Transkrypt

1 Opracował: Adam Ustrzyck Katdra Slnków Spalnowych Transportu LABORATORIUM SILNIKÓW SPALINOWYCH Matrały pomocncz Tmat: Pomar sprawnośc mchancznj Sprawność mchanczna jst to stosunk mocy uŝytcznj N (śrdngo cśnna uŝytczngo p ) do mocy ndykowanj N (śrdngo cśnna ndykowango p ) wyraŝana jst wzorm [3]: N p η m = = () N p Moc uŝytczna (fktywna) jst to moc lub suma mocy na końcówc wału korbowgo lub jj odpowdnku, z uwzględnnm zamontowanych urządzń łączn z urządznam pomocnczym (wg wymagań normy) [4]. Moc fktywna mrzona jst poprzz pomar momntu obrotowgo prędkośc obrotowj bzpośrdno na stanowsku badawczym. Moc ndykowana slnka jst to całkowta moc rozwjana w cylndrach slnka w wynku dzałana czynnka roboczgo na tłok [3]. Na wal korbowym slnka otrzymujmy moc mnjszą, gdyŝ część mocy ndykowanj trac sę na pokonan oporów tarca mędzy współpracującym częścam slnka na napęd urządzń pomocnczych. Straty mchanczn moŝna podzlć na następując grupy [, 2]: straty na tarc wyraŝon momntm traconym na pokonan oporów tarca w wszystkch parach knmatycznych współpracujących z sobą lmntów, a węc: mędzy tłokm, prścnam gładzą tul cylndrowj, w łoŝyskach ślzgowych wału korbowgo wału rozrządu, w łoŝyskach sworzn tłokowych, w mchanzm rozrządu. Straty tarca stanową około 70% wszystkch strat mchancznych, w tym straty tarca mędzy tłokm a tulją 2/3 wszystkch strat tarca, straty wntylacyjn wyraŝon momntm strat wntylacyjnych, zwązan z pokonywanm oporu gazów cząstk mgły oljowj w skrzyn korbowj oporu powtrza przz koło zamachow nn, straty na napęd urządzń pomocnczych slnka wyraŝon momntm traconym na napęd tych urządzń. W tj grup wymnć moŝna straty zwązan z urządznam, bz których nmoŝlwa jst nawt chwlowa normalna praca slnka (pompa wtryskowa w slnku o ZS, pompa olju, pompa wodna, aparat zapłonowy w slnku o ZI) oraz straty napędu urządzń, któr mogą być zaslan nzalŝn od slnka, np. wntylator, prądnca tp., straty na napęd spręŝark doładowującj wyraŝon momntm traconym na napęd spręŝark, w przypadku slnka doładowango mchanczn. Straty mchanczn slnka spalnowgo zalŝą od wlu czynnków, któr moŝna zaszrgować do dwóch grup: czynnków konstrukcyjnych ksploatacyjnych. Wśród czynnków konstrukcyjnych wymnć nalŝy: wlkość slnka wyraŝoną objętoścą V ss maksymalną mocą uŝytczną N max, układ konstrukcyjny (systm rozrządu, sposób ułoŝyskowana, pasowana), rodzaj slnka (dwusuwowy, cztrosuwowy), rodzaj osprzętu, rodzaj układu zaslana, śrdna prędkość tłoka C śr. Mtody wyznaczana sprawnośc mchancznj Okrśln sprawnośc mchancznj jst przdmotm normy branŝowj BN-8/ Norma ta zalca stosowan dwóch mtod do okrślana umownj sprawnośc mchancznj [5]: Wydzał Budowy Maszyn Lotnctwa Poltchnka Rzszowska

2 Opracował: Adam Ustrzyck Katdra Slnków Spalnowych Transportu mtody koljngo wyłączana cylndrów, mtody kstrapolacj charaktrystyk obcąŝnowj. Borąc pod uwagę coraz szrzj stosowan hamulc prądncow, któr mogą napędzać slnk dokładn mrzyć momnt oporowy, do okrślana sprawnośc mchancznj moŝna uŝyć tzw. mtody obcgo napędu. Mtoda koljngo wyłączana cylndrów W tj mtodz pomary przprowadza sę na pracującym slnku na stanowsku hamownanym. Przyjmuj sę załoŝn, Ŝ po wyłącznu z pracy jdngo z cylndrów slnka utrzymanu n zmnonj prędkośc obrotowj, straty mchanczn n zmnają sę, a spadk mocy uŝytcznj slnka równy jst mocy ndykowanj wyłączongo cylndra. Wówczas: N = N - N (2) gdz: N - moc ndykowana -tgo wyłączongo cylndra, N - moc uŝytczna slnka przy pracujących wszystkch cylndrach, N - moc uŝytczna slnka po wyłącznu -tgo cylndra. Wyłączając koljno z pracy wszystk cylndry moŝna okrślć moc ndykowaną, jaką daj kaŝdy z nch. Dla slnka o lczb cylndrów l c moc ndykowana wynos: lc = lc ( N - N ) N = N = (3) Uwzględnając wzór (5.) sprawność mchanczną oblczyć moŝna korzystając z wzoru: N η m = lc = ( N - N ) = Wyłączan cylndrów odbywa sę w slnku o ZI przz wyłączan zapłonu w danym cylndrz (zwarc przwodu wysokgo napęca z masą lub jgo odłączn od śwcy) lub wyłącznu wtryskwacza, a w slnku o ZS przz zamknęc dopływu palwa do wtryskwacza dango cylndra lub równŝ poprzz wyłączn wtryskwacza w slnku z lktronczn strowanym wtryskwaczam (slnk z układm zaslana typu Common Ral). Przyjęt w mtodz wyłączana koljnych cylndrów załoŝna stanową dość stotn uproszczn wobc faktu, Ŝ po wyłącznu -tgo cylndra zostan zakłócony procs wymany ładunku w pozostałych cylndrach, zmną sę sły obcąŝając układ tłokowo-korbowy, jak równŝ moŝ nastąpć zmana paramtrów strownka, z względu na próbę adaptacj do nowych warunków pracy układu zaslana. Wykryc przz sondę lambda obcnośc tlnu w spalnach, na skutk braku spalana w wyłączonym cylndrz, moŝ być ntrprtowan przz strownk jako zuboŝn mszank a w konskwncj zostan zwększn czasu wtrysku w clu doprowadzna składu mszank do stchomtryczngo (λ=). Dlatgo w slnkach z adaptacyjnym układm strowana wtryskm, w oparcu o sprzęŝn zwrotn w postac czujnka tlnu w spalnach, wyznaczana sprawnośc mchancznj mtodą koljngo wyłączana cylndrów moŝ być mocno utrudnon. W tym wypadku pomar tą mtodą jst moŝlwy po zastosowanu strownka, w którym funkcj adaptacyjn mogą być wyłączon. Mtody tj, z oczywstych względów, n moŝna zastosować równŝ do okrślana sprawnośc mchancznj slnka jdnocylndrowgo. Mtoda kstrapolacj charaktrystyk obcąŝnowj Mtoda ta w prwszj koljnośc wymaga sporządzna charaktrystyk obcąŝnowj dla prędkośc obrotowj, dla którj chcmy okrślć sprawność mchanczną. (4) Wydzał Budowy Maszyn Lotnctwa Poltchnka Rzszowska

3 Opracował: Adam Ustrzyck Katdra Slnków Spalnowych Transportu Ekstrapolacja polga na przdłuŝnu do przcęca z osą odcętych (mocy lub cśnna uŝytczngo) częśc krzywj G = f (N ). Punkt przcęca wyznacza na os odcętych ujmną wartość mocy (cśnna uŝytczngo) równoznaczną z mocą oporów mchancznych (cśnnm strat mchancznych). Sposób kstrapolacj przdstawono na rys.. G N r N N Rys.. Sposób kstrapolacj charaktrystyk obcąŝnowj w clu okrślna sprawnośc mchancznj slnka [5] Moc ndykowaną slnka okrśla sę z wzoru: N = N + Nr (5) Skąd sprawność mchanczna okrślona jst wzorm: N η m = N + N (6) gdz: N - moc uŝytczna slnka, N r - moc strat mchancznych. Mtoda kstrapolacj moŝ być zastosowana do wyznaczna sprawnośc mchancznj tylko wówczas, gdy w zakrs małych mocy charaktrystyka G = f(n ) jst zblŝona do lnowj umoŝlwając jdnoznaczn wyznaczyć krunk przdłuŝna. Mtoda obcgo napędu W mtodz obcgo napędu okrśla sę moc zwnętrzną potrzbną do uzyskana zadanj prędkośc badango, wyłączongo z pracy slnka, uprzdno nagrzango do właścwgo stanu cplngo. Moc zwnętrzna (np. moc lktryczna pobrana przz będący źródłm napędu slnk lktryczny) jst równa mocy strat mchancznych badango slnka spalnowgo. Aby okrślć jgo sprawność mchanczną, nalŝy po wyznacznu mocy strat okrślć z kol moc uŝytczną, jaką przy płnym obcąŝnu rozwja tn slnk przy tj samj, co w prób obcgo napędu, prędkośc obrotowj. Najkorzystnj jst wykonywać pomary tą mtodą na stanowsku hamownanym z hamulcm prądncowym. Wówczas w prwszym tap mrzy sę moc uŝytczną N slnka spalnowgo, stosując prądncę jako hamulc, po czym wyłącza sę zapłon w badanym slnku (lub odcna dopływ palwa do cylndrów) z jdnoczsnym wykorzystanm prądncy jako slnka lktryczngo mrzy moc potrzbną do napędu slnka, przy tj samj, co poprzdno prędkośc obrotowj (N zw =N r ) []. Sprawność mchanczną okrśla sę z wzoru (6). Charaktrystyka sprawnośc mchancznj Charaktrystyka sprawnośc mchancznj jst to charaktrystyka przdstawająca zalŝność sprawnośc mchancznj η m od prędkośc obrotowj n, przy całkowc otwartj przpustncy w slnku o zapłon skrowym lub przy skrajnym ustawnu dźwgn strowana, odpowadającym płnj dawc palwa w slnku o zapłon samoczynnym. r Wydzał Budowy Maszyn Lotnctwa Poltchnka Rzszowska

4 Opracował: Adam Ustrzyck Katdra Slnków Spalnowych Transportu Charaktrystyka moŝ dodatkowo przdstawać zalŝność mocy oporów ruchu N r śrdngo cśnna oporów ruchu p r od prędkośc obrotowj slnka [5]. Instytucja Charaktrystyka sprawnośc mchancznj Mtoda... Slnk... Tmpratura zasysana... WyposaŜn slnka... Cśnn otoczna Współczynnk korkcj... η m n [obr/mn] Data Wykonawca Rys. 2. Charaktrystyka sprawnośc mchancznj [5] Wydzał Budowy Maszyn Lotnctwa Poltchnka Rzszowska

5 Opracował: Adam Ustrzyck Katdra Slnków Spalnowych Transportu Badana objmują pomary momntu obrotowgo (sły obcąŝającj) podczas, pracy slnka z pracującym wszystkm koljno wyłączanym cylndram. Pomar momntu obrotowgo podczas pracy slnka z pracującym wszystkm cylndram pownn być przprowadzony przd kaŝdym z pomarów podczas pracy z koljno wyłączanym cylndram oraz na końcu, po pomarz podczas pracy z wyłączonym ostatnm cylndrm. Wszystk pomary nalŝy przprowadzać bzpośrdno jdn po drugm. Praca slnka pownna odbywać sę przy całkowc otwartj przpustncy w slnku o zapłon skrowym lub przy skrajnym ustawnu dźwgn strowana, odpowadającym płnj dawc palwa w slnku w slnku o zapłon samoczynnym przy załoŝonj prędkośc obrotowj, dla którj ma nastąpć okrśln sprawnośc mchancznj. W clu wykrślna charaktrystyk sprawnośc mchancznj nalŝy przprowadzać pomary momntu obrotowgo jak podano wyŝj przy załoŝonych róŝnych wartoścach prędkośc obrotowj slnka. Przykład charaktrystyk sprawnośc mchancznj przdstawono na rys. 2. Wyłączn poszczgólnych cylndrów z pracy pownno być uzyskan przz odłączn zapłonu odcęc dopływu palwa (śwca zapłonowa wkręcona) o zapłon skrowym lub przz odcęc dopływu palwa (wtryskwacz wkręcony) w slnku o zapłon samoczynnym. W slnku gaźnkowym wyłączn poszczgólnych cylndrów z pracy pownno być uzyskan tylko przz odłączn zapłonu (dopływ palwa n jst odcęty). Ltratura [] Gola M., Januła J., Ltwn J.: Laboratorum slnków spalnowych. Wydaw. Poltchnk Radomskj, Radom 996. [2] Kuszwsk H., Ustrzyck A.: Laboratorum spalnowych napędów środków transportu. Ofcyna Wydawncza Poltchnk Rzszowskj, Rzszów 20. [3] PN-ISO 270-: Slnk spalnow tłokow Trmnologa. Część : Trmny dotycząc konstrukcj pracy slnka. PKN, Warszawa [4] PN-ISO 5550-: Slnk spalnow tłokow Okrślan mtoda pomaru mocy slnka Wymagana ogóln. PKN, Warszawa [5] BN : Slnk samochodow Badana stanowskow Okrśln sprawnośc mchancznj. Wydawnctwa Normalzacyjn, Warszawa 98. Wydzał Budowy Maszyn Lotnctwa Poltchnka Rzszowska