CHARAKTERYSTYKA OBCIĄŻENIOWA

Transkrypt

1 Opracowani: dr inż. Ewa Fudalj-Kostrzwa CHARAKTERYSTYKA OBCIĄŻENIOWA Charaktrystyki obciążniow są wyznaczan w ramach klasycznych statycznych badań silników zarówno dla silników o zapłoni iskrowym jak i samoczynnym. Wykorzystywan są do ocny paramtrów pracy silników, ocny porównawczj silników, do wyznaczania charaktrystyk ogólnych (warstwicowych, uniwrsalnych). Wykonuj się j dla kilku wartości prędkości obrotowych z zakrsu roboczych prędkości obrotowych silnika. Są to przd wszystkim prędkości: prędkość znamionowa n N ( prędkość obrotowa, przy którj występuj moc maksymalna), 0,75 n N, n M (prędkość obrotowa przy którj występuj momnt maksymalny), a takż 50%, 60%, 70%, 80%, 90% prędkości znamionowj. Jśli charaktrystyki będą wykorzystan do wyznacznia charaktrystyki ogólnj, wykonuj się j zwykl w zakrsi roboczych prędkości obrotowych silnika z krokim co 100 obr/min, zmnijszając krok w mijscach nijdnoznacznych przbigów krzywych na charaktrystyc ogólnj. 1. OKREŚLENIE CHARAKTERYSTYKI Charaktrystyka obciążniowa jst wykonywana przy stałj prędkości obrotowj wału korbowgo silnika. Zminn jst dawkowani urządznia zasilającgo. Stała prędkość obrotowa wału korbowgo jst utrzymywana przz odpowidnio zminian za pomocą hamulca obciążni silnika. Typowa charaktrystyka obciążniowa przdstawia zalżność natężnia zużycia paliwa G oraz jdnostkowgo zużycia paliwa g od obciążnia silnika przdstawiango jako moc użytczna N, momnt obrotowy M lub ciśnini użytczn p. Zalżni od wymagań prowadzonych badań można charaktrystykę uzupłnić o np.: sprawność ogólną, zawartość w spalinach tlnku węgla C CO, dwutlnku węgla C CO2 węglowodorów C HC, tlnków azotu C NOx, cząstk stałych C PM oraz o stopiń zadyminia spalin D. W przypadku silników o zapłoni samoczynnym moż to być równiż współczynnik nadmiaru powitrza oraz wilkość dawki (ilość) wtryskiwango paliwa. 2. WARUNKI WYZNACZANIA CHARAKTERYSTYKI Charaktrystyka obciążniowa silnika o zapłoni iskrowym (patrz rys. 2) jst wyznaczana przy ksploatacyjnj rgulacji silnika (patrz charaktrystyka szybkościowa ksploatacyjna). Zminn dawkowani urządznia zasilającgo, a więc zmianę ilości miszanki paliwowo - 1

2 powitrznj, uzyskuj się przz zmianę kąta otwarcia przpustnicy. Skład miszanki paliwowo - powitrznj praktyczni jst stały, a współczynnik nadmiaru powitrza wynosi około jdności. Charaktrystyka obciążniowa silnika o zapłoni samoczynnym wyznaczana jst przy ksploatacyjnj rgulacji kąta wyprzdznia wtrysku. Uzyskani płngo zakrsu charaktrystyki (patrz rys. 1) jst możliw tylko wtdy, gdy do silnika moż być podana dawka paliwa znaczni przkraczająca dawkę odpowiadającą rgulacji ksploatacyjnj. Rys. 1 Charaktrystyka obciążniowa silnika o zapłoni samoczynnym Rys.2 Charaktrystyka obciążniowa silnika o zapłoni iskrowym Rgulacja ksploatacyjna jst dobirana tak, aby maksymalna dawka paliwa podawana do silnika unimożliwiła w całym zakrsi pracy silnika osiągnięci paramtrów przkraczających obowiązując normy. W przypadku silników wykorzystywanych w maszynach roboczych zapwnia równiż dostosowani paramtrów silnika do przwidywanych wymagań ksploatacyjnych. Zmianę ilości paliwa (wilkość dawki) wtryskiwango do silnika uzyskuj się przz zmianę położnia lmntu strującgo wilkością dawki (np. listwa zębata w przypadku tłoczkowych pomp wtryskowych). Przy ustalonj prędkości obrotowj silnika ilość powitrza wpływającgo do cylindrów jst stała. Skład miszaniny paliwowo - powitrznj wytworzonj w cylindrach silnika jst zatm zminny. Zminny jst zatm równiż współczynnik nadmiaru powitrza. 2

3 W miarę zwiększania ilości wtryskiwango paliwa warunki spalania zminiają się. Jśli do silnika moż być wtryskiwana dawka paliwa znaczni większa od dawki ksploatacyjnj, to paramtry silnika osiągną wartości przkraczając dopuszczaln normy mimo wzrostu rozwijanj przz silnik mocy lub momntu. Dalsz zwiększani dawki paliwa spowoduj jszcz wzrost mocy lub momntu aż do wartości maksymalnj, aby po przkroczniu pwnj ilości paliwa spowodować spadk mocy lub momntu rozwijango przz silnik. 3. PRZEBIEG ĆWICZENIA Przd przystąpinim do pomiarów nalży sprawdzić, czy tmpratury ciczy chłodzącj i olju osiągnęły zalcan wartości i czy silnik jst ustabilizowany ciplni. Ustala się wartość prędkości obrotowj, przy którj będzi sporządzana charaktrystyka, rozpiętość pomiarów (co jaką wartość obciążnia będzi wykonywany pomiar) oraz wartość objętości pomiarowj służącj do wyznacznia zużycia paliwa. Nalży ustalić taką rozpiętość pomiarów, aby w przwidywanym zakrsi obciążnia wykonać pomiary dla 8-10 punktów. Rjstruj się następując wilkości: - wskazani dynamomtru P [N], - czas spalnia paliwa o ustalonj objętości pomiarowj t [s], - tmpratury ciczy chłodzącj na wjściu do silnika t w1 [C] i na wyjściu z silnika t w2 [C], - tmpraturę olju t ol [C], - ciśnini olju p ol [MPa]. Charaktrystykę wyznacza się następująco: 1. Po uruchominiu, doprowadzić silnik do ustalonj prędkości obrotowj zminiając dawkowani urządznia zasilającgo i minimalni obciążając go za pomocą hamulca. 2. Po ustalniu się prędkości obrotowj i stanu ciplngo silnika dokonać pomiarów. 3. Zwiększając dawkowani urządznia zasilającgo, nalży równoczśni zwiększać obciążni silnika za pomocą hamulca tak, aby po osiągnięciu ustalongo wczśnij przyrostu momntu obrotowgo, prędkość obrotowa silnika była równa ustalonj. 4. Po ustalniu się prędkości obrotowj i stanu ciplngo silnika dokonać pomiarów. 5. Dalsz punkty charaktrystyki otrzymuj się powtarzając czynności opisan w punktach 3 i W trakci wykonywania pomiarów sporządza się wykrs kontrolny godzinowgo zużycia paliwa od obciążnia. 7. Pomiary zostają zakończon, gdy: a) silnik o zapłoni iskrowym - przpustnica zostani maksymalni otwarta, b) silnik o zapłoni samoczynnym - na wykrsi kontrolnym, po osiągnięciu maksymalnj wartości, nastąpi spadk wartości obciążnia. Jśli dawkowani pompy wtryskowj jst zminian tylko w zakrsi dawki ksploatacyjnj, co ma zwykl mijsc w przypadku ćwiczń laboratoryjnych, to pomiary zostają zakończon po osiągnięciu tj dawki. 3

4 Wyniki pomiarów można zapisywać w podanj poniżj tablc: Prędkość obrotowa silnika: n =... obr/min L.p. P [N] t [s] t w1 [C] t w2 [C] t ol [C] p ol [MPa] 4. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW Na podstawi uzyskanych wyników pomiarów nalży wykonać oblicznia, wykorzystując do tgo podan poniżj wzory: - momnt obrotowy silnika M [N*m] M gdzi: P - siła na hamulcu obciążniowym [N], l - ramię działania siły [m]. - moc użytczna silnika N [kw] gdzi: M - momnt obrotowy silnika [kn. m], N M P l - prędkość kątowa wału korbowgo silnika [rad/s], n 30 n - prędkość obrotowa wału korbowgo silnika [obr/min]. - natężni zużycia paliwa G [kg/h] 3,6 V G t p p gdzi: V p - objętość paliwa zużytgo w czasi pomiaru [cm 3 ], p - gęstość paliwa [g/cm 3 ], t - czas pomiaru [s]. - jdnostkow zużyci paliwa g [g/(kw. h)] gdzi: G - natężni zużycia paliwa [kg/h], N - moc silnika [kw]. G 10 g N 3 4

5 - sprawność ogólna 3600 g W u gdzi: g - jdnostkow zużyci paliwa [g/(kw. h)] W u - wartość opałowa paliwa [MJ/kg]. Wyniki obliczń można zapisać w podanj poniżj tablc: Prędkość obrotowa silnika: n =... obr/min L.p. M [N. m] N [kw] G [kg/h] g [g/(kw. h)] Na podstawi wyników obliczń nalży wykonać wykrsy charaktrystyki obciążniowj. 5. WNIOSKI Na podstawi uzyskanych wykrsów nalży: wyznaczyć charaktrystyczn wartości badanych wilkości taki jak np.: g min, max, N max, M max, ocnić kształt wykrsów i wynikając z tgo skutki, dokonać porównania charaktrystyk wykonanych dla różnych prędkości obrotowych, przdstawić uwagi o wynikach. 6. SPRAWOZDANIE Sprawozdani powinno zawirać: 1. Okrślni charaktrystyki obciążniowj. 2. Warunki wyznaczania charaktrystyki. 3. Opis sposobu wyznaczania charaktrystyki. 4. Wyniki obliczń. 5. Wykrsy. 6. Wnioski i uwagi. 5