Jurnl f KONES Internl Cmbustin Engines 2005, l. 2, 3-4 HERMODYNAMICS OF PISON COMBUSION ENGINE WORK CYCLE Anrej Ambrik ehnil Uniersity f Kiele Al. ysilei Pst Plskieg 7, 25-34 Kiele, Pln +4 3424344 fx:+4 3424340, e-mil: silsl@tu.kiele.l Antni Jnkski Institute f Aernutis Al. Krksk 0/4, 02-256 Wrs, Pln tel.: +48 22 84600, fx: +48 22 8464432 e-mil: jnk@ilt.eu.l Mrin lk Mtr rnsrt Institute ul. Jgiellsk 80, 03-30 Wrs, Pln tel.: +48 22 6753058, fx: +48 22 80906 e-mil: mrin.slek@its..l Abstrt he er ntins issues f fur-strke istn mbustin engines rk yles. he meths f nlyses n lultins referring these engines rk yles ere resente. hese meth sh isbility n nees f using them t theretil lultins n nlyses f rel rk yles. Generlie engine rk yle s rse. hese meths mentine be, mke ssible lultins in ie f engine rriety usge f mst rtinl nstrutinl rmeters n rmeters influening the urse n rgnitin f burning ress. his er resents: methlgy f lulting thermynmilly rmeters in hrteristi ints f generlie engine rk yle, seifie meth f lulting fill egree f yliner lue, lulting methlgy f mximum yle temerture n temertures f rking ftr in ening mment f utlet le s ell s lultin methlgy f effetie effiient rmth emissin uring burning ress. Authrs he resente the y h t lulte beginning n en f burning ress rmeters, ngle f ignitin lg s ell s the hrteristi rertin f reltie quntity emitte rmth. Methlgy intrue in this er retes elutin ssibilities f effetieness litin f minerl fuels r nther fr exmle egetble t engine suly. ERMODYNAMIKA CYKLU PRACY OKOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO Stresenie Refert isuje rblemtyk termynmiki ykli ry tersuyh tkyh silnikó slinyh. Zreentn mety nliy i blie ykli ry tyh silnikó, skuje n el i treb ykrystni blie teretynyh i nliy reyistyh ykli ry, rnneg ugólnineg yklu ry silnik. Mety te umliij ynenie njbriej rjnlnyh e glu n ii uytke silnik, rmetró knstrukyjnyh r rmetró isttnie yjyh n rebieg i rgnij resu slni. W referie reentn metyk ynni rmetró termynminyh hrkterystynyh unkth ugólnineg yklu ry silnik, uiln met ynni rti stni nenieni ylinr, metyk ynni mksymlnej temertury yklu i temertury ynnik rbeg hili tri ru ylteg r metyk ynni efektyneg sóynnik yielni ie s resu slni. Inn met reentn rtykule jest ssób ynni rmetró tku i k resu slni, kt ónieni smnu r srni hrkterystyki glnej ili yieljeg si ie. Prestin referie metyk str mlii eny rytni stsni silni silnikó li heni minerlneg lub inneg n. rlinneg 7
. Wrenie ermynminym yklem ry tersueg tkeg silnik slineg restinym ukie ry - lub -s nymy ykl ky rebiegjy gnie ruhem skóek egr, skjy si qusisttynyh, rlnyh remin róngyh relinyh re ynnik rby by gem sknym, óskn- ym lub reyistym, s któreg rne ie (ylje si s resu slni) mienine jest n r mehnin. Rmy runki uyskni njiksej ry lneg silnikeg yklu ry restineg ukie sórnyh -, i relineg re jenstk ili ynnik rbeg. Rys.. Dlny termynminy ykl ry silnik slineg ukie - Fig.. A thermynmil rk yle f mbustin engine in the - system Wrt elementrnej ry inyknej l i jest: A s s r r A s s A r r A s r A s A r s r s r i R R R R R R l, () gie: s inienie resu srni r inienie resu rrni bjt i ynnik rbeg R inyiuln st g R uniersln st g s i r ieni temertur ynnik rbeg s resu srni i rrni, s i r ieni ms ml ynnik rbeg sie resu srni i rrni. 8
Z leni () ynik, e mliie njiks rt ry l i trymmy, gy: - u bie róni miy inieniem resu rrni i srni, - u bie rt inyiulnej stej gej. Pnie R, tem ynnik rby inien hrktery si uym ieem iym i u rti yknik ibty = /, - u jest róni temertur resu rrni i srni. Wrunek ten jest rónenie runkiem yskiej srni ielnej yklu ry, - mliie m jest rt bjti iej ynnik rbeg A, skuje n t, e innimy bu silniki któryh istniej yskie inieni ylinre, ós mniejse s rti bjti iej ynnik rbeg. Z nliy óh sttnih yre rónni () ynik, e rt elementrnej ry inyknej l i ley rónie msy mlej ieej miesnki lnej s i ruktó slni r. 2. ermynmine ykle ry tersuyh tkyh silnikó slinyh W ieinie tkyh silnikó slinyh, rón n etie ryni nyh knstrukji jk i sknleni ju istniejyh serk ykrystuje si ih termynmine ykle ry, które ielimy n: teretyne, róne i reyiste. 2.. eretyny ykl ry tersueg, tkeg silnik slineg eretyne ykle ry silnik s rmi stsnymi tehnie ielnej, które su restieni i nliy ielneg rebiegu reminy energii ielnej n energi mehnin. Cynnikiem termynminym tyh ykli jest g skny. Strj ne mlii rónyni reyistyh remin hyh silniku reminmi teretynymi, eug któryh silnik inien r. Umliij yignie niskó tyyh srni teretynej i renieg inieni teretyneg r mksymlneg inieni yklu, jk rónie ynenie mksymlnyh rti rmetró i sknikó ry silnik, ry nyh ielkih hrkterystynyh. eretyne, termynmine ykle ry silnik sr si ry enih: - ms ynnik rbeg ylinre, sie trni yklu jest st, - resy srni i rrni rebiegj ientr, - ie rne ynnik rbeg, jk i nieg rne me by ihrynie, ibrynie lub i ihryn-ibrynie, - ie ie ry stej bjti i ry stym inieniu ynnik termynmineg legjeg reminie s ste, - reminy termynmine yklu ry silnik s rlne i h nieskenie ln (qusisttynie), be eg rki ynnik s róne eru i nie ystuj strty reyu. eretynym, termynminym yklem ry silnik njiksej srni jest ykl Crnt, skjy si óh ientr (srnie i rrnie) r óh iterm (rnie i rnie ie). Cykl ten nie m jenk stsni jk teretyny ykl ry tkeg silnik slineg, nie remin srni, któr yby jenenie itermy n. 290 K i 2900 K be rekreni rti mx jest niemli []. Rmy ugólniny, teretyny termynminy ykl ry tersueg tkeg silnik slineg. Wyrne niej leni isuje jeg srn teretyn, renie inienie teretyne, y te sfrmune tu niski s susne l systkih stsnyh terii tkyh silnikó entrneg slni ykli ry, tkih jk: Ott, Jule, Diesl i Sbthe. Prestiny n rys. 2 ugólniny ykl ry e sórnyh - i -s reliny jest re kg ynnik rbeg. 9
Rys. 2. Ugólniny teretyny ykl ry tersueg tkeg silnik slineg Fig. 2. A theretil generlie rk yle f fur-strke istn engine 2... Srn ieln teretyneg, termynmineg ugólnineg yklu ry silnik Il ie rneg yklu jest: q " q q ( ) ( ), (2) gie: i mse ie ie ynnik rbeg ieni ry stej bjt- i i stym inieniu;, i temertury ienih unkth yklu. W ukie sórnyh -s, q ~. s bb Begln il ie rneg yklu jest: q ( ) ( ), (3) 2 b f f gie: b, f i temertur yklu unkth b, f i. We sórnyh -s, q2 ~ s fbb. A tem srn ieln yklu jest: b f f q 2 t, (4) q gie: - yknik ibty ynnik rbeg. Pryjmijmy nstuje neni: stie srni; stie rstu inieni s reni ie yklu ry = nst stie rrni s rni ie b b f yklu ry = nst stie klejneg rrni hily stie srni s ni ie ró hneg, ry = nst. 0
Wykrystuj rónni hrkterystynyh remin yklu i yrj temertury ystuje rónniu (4) m rnyh ne i temertury tku srni, rekstenih trymujemy t ( ). (5) ( ) Z leni tej ynik, e teretyn srn ieln ugólnineg termynmineg yklu ry silnik ley rmetró knstrukyjnyh silnik yrnyh ielki, jki li, którym silmy silnik, yrnej rti yknik ibty r rgniji resu slni krelnej ielkimi, i. Wór (5) jest riy l systkih stsnyh terii silnikó termynminyh ykli ry. Usnieniem teg stiereni mieh b nise ryky. Cykl Ott. Dl teg yklu mmy = =. Pstij te rti ru (4) trymujemy: t. (6) Cykl Sbthe. Dl teg yklu mmy = b = f, tj. =. Pstij yse leni (5), trymujemy. (7) ( ) ( ) t 2..2. renie teretyne inienie ugólnineg, termynmineg yklu ry silnik slineg Pnie r teretyneg, termynmineg ugólnineg yklu ry silnik slineg jest l t q t, tem gnie efinij renieg inieni teretyneg mmy L t l t t, (8) q s s, (9) f f s f. (0) R Pstij yse leni (8) r ykrystuj leni: i R, rekstenih trymujemy sttenie t Dl yklu Sbthe, tem trymujemy t ( )( ) t. () t t. (2) Ze ru teg ynik, e efektynym ssbem ikseni rti renieg inieni teretyneg, tem i my silnik jest rst rti inieni tku srni.
Jenym e ssbó rstu rti, jest stsnie ni silnik slineg. 2..3. Cinienie mksymlne teretyneg, termynmineg yklu ry silnik slineg Wrt mksymlneg inieni teretyneg yklu ry silnik entrneg slni krel sóynnik rstu inieni s ihryneg reni ie. st: Dl ugólnineg yklu ry silnik jest. (3) q, q. (4) Pstij len (4) (3) trymujemy q q q (5) Zlen (5) ri jest l systkih ykli ry tkyh silnikó slinyh. Z nliy tej leni ynik, e rt mksymlneg inieni slni ley knstrukji silnik, jki li, jkim silny jest silnik, ni y te brku ni silnik r rgniji resu slni yrnej ielki q tn. ili li slneg ylinre eug kinetyneg mehnimu slni. 2.2. Próne ykle ry tkyh silnikó slinyh Próne ykle ry silnikó slinyh umliij briej ryblin ni ykle teretyne nli jisk hyh ylinre silnik ih rebiegu silniku reyistym. Wykresy rónyh ykli ry silnikó sr si e sórnyh ry enih: - ynnikiem rbym reliujym ten ykl jest g skny, óskny lub reyisty, - ms ynnik rbeg bir ui yklu ry jest st, - res srni i rrni by si litr, - ie yklu ry strne jest yniku slni heg ry stej bjti, lub ry stym inieniu lub te ry stej bjti i ry stym inieniu uglnieniem niekiteg i nieueneg slni, - uglni si r suó myh i n relij resu nenini i yehu slin ylinr, które yknyne s ry stym, renim inieniu ylinre. Z reguy l silnikó lnssyh r suó myh jest ujemn, l silnikó nyh tni. P yej ymieninymi enimi mn ryj rónie inne eni, które lj n jese ikse ryblienie srneg ykresu róneg yklu ry jeg yklu reyisteg. Pryke ykresy rónyh ykli ry l silnik lnsseg i silnik neg restin n rys. 3. 2
Rys. 3. Próne ykle ry silnikó: lnsseg, b neg. Ineks lny,, tyy silnik lnsseg,,, silnik neg Fig. 3. Cmrtie rk yles f : n unsuerhrge engine, b suerhrge engine. he subsrits n refer t the unsuerhrge engine n suerhrge engine resetiely 2.3. Reyiste ykle ry tkyh, tersuyh silnikó slinyh Reyiste ykresy inyktre sr si riu mir rebiegu miny inieni ylinre funkji kt brtu u krbeg 0,720 OWK i ós nymy je rinitymi (trtymi) ykresmi inyktrymi. Wykrystuj len bjti ylinr kt brtu u krbeg silnik rinity ykres inyktry e sórnyh mn resti e sórnyh. Pryke, reyiste ykresy inyktre l tersueg silnik lnsseg i neg restin e sórnyh n rys. 4 i rys. 5. Rys. 4. Wykres reyisteg yklu ry tersueg, lnsseg, tkeg silnik slineg e sórnyh, gie:, ieni, trie i mkniie ru lteg;, ieni, trie i mkniie ru ylteg Fig. 4. he igrm fr the effetie rk yle f fur-strke unsuerhrge istn engine in - rintes, here, ening n lsing, resetiely, f n inlet le;, ening n lsing, resetiely, f n utlet le 3
Rys. 5. Wykres reyisty yklu ry tersueg, neg, tkeg silnik slineg e sórnyh, gie, ieni, trie i mkniie ru lteg;, ieni, trie i mkniie ru ylteg Fig. 5. he igrm fr the effetie rk yle f fur-strke suerhrge istn engine in - rintes, here, ening n lsing, resetiely, f n inlet le;, ening n lsing, resetiely, f n utlet le Rónie miy teretynymi i reyistymi yklmi ry silnik ynikj nstujyh ryyn: - rnie i rnie ie nie by si re grenie i ibinie ynnik rbeg, le n skutek slni, które me rebieg rón rki r ssób kity lub niekity, ueny lub nieueny, - ihrynym i ibrynym rniem ie, mjym miejse ugólninym, teretynym, termynminym yklu ry, yklu reyistym hi ig ymin ie miy gmi inkmi ylinr i giy i lej miy inkmi i ynnikiem hym, - res nenieni ylinr ieym unkiem r usuniie slin ylinr ine jest yknniem ry suó myh, inej rmi reyu reh ltyh i yltyh r n rh ltyh i yltyh, - ylinre, keniu resu yltu slin, se stje en il slin, n, e keniu resu nenini ylinr, eniny jest n miesninieeg unku e slinmi, - rti iee iyh ynnik rbeg s mienne i le temertury i jeg sku, - gre inki grnije restre jmn re ynnik rby uj grnie ssneg ieeg unku, uje mniejsenie stni nenieni ylinr, - s resu slni nstuje min ili mli ynnik rbeg ylinre, - il ynnik rbeg reliujeg ykl ry jest mienn, ne jest strtmi ynnik uyjeg re nieselni ylinr. Dysnuj reyistym ykresem inyktrym silnik slineg e sórnyh mn is n nim blieniy ykres inyktry i tk jk si t yni terii tkyh silnikó slinyh, sts rybline mety blie resó 4
tryh termynminy ykl ry silnik. Pst tyh met s: rónnie bilnsu bjti, rónnie bilnsu ili ynnik rbeg, rónnie hni i reminy energii (rónnie I-sej sy termynmiki) r rónnie stnu. Rmy ter ugólniny mel mtemtyny resu rbeg ylinre tkeg silnik slineg 3. Ugólniny mel mtemtyny resu rbeg heg ylinre tersueg tkeg silnik slineg N rys. 6 restin shemt ylinr silnik i he nim r nyh nim ukh, resy elementrne. Rys. 6. Elementrne resy ylinre silnik i nyh nim ukh Fig. 6. Elementry resses in the engine yliner n in the systems nnete ith it Prestiny n rys. 6 uk termynminy jest trtym ukem termynminym, tem rónnie I-sej sy termynmiki l nieg m st: E U, (6) gie: E elementrn il energii rnej uku; U min energii entrnej uku, elementrn r ynnik rbeg ylinre. W sie elementrneg reiu su t, ylinr silnik rn jest il mli ynnik rbeg M 2 jeli >, lub yy nieg M 2 mli ynnik rbeg, jeli >. N skutek reyu ynnik rbeg re ry lte entrn ymin energii jest: H H H M M, (7) 2 2 gie: sr - mle ie ie ynnik rbeg ry stym inieniu; i - ieni temertury ukie ltym i ylinre silnik. W yej sknym reile su t ylinr yy M 23 mli ynnik rbeg re ry ylte, jeli > lub y nieg M 32 slin uku ylteg, jeli >. Zentrn min energii l ró yltyh jest: 23 32 2 23 sr sr H H H M M. (8) 2 32 sr sr 5
W leni tej, temertur slin ukie yltym. W sie t ylinr rne jest Ml mli li rti entlii: H M, (9) l gie: M l il mli li, l temertur li. W sie heminej rekji slni, ylinre silnik elementrnym reile su yiel si nstuj il ie: x Qx gwu (20) gie: g k li ryj n ykl ry silnik; W u rt li; x gln il ie yieljeg si ylinre; min kt brtu u krbeg silnik sie t, któr jest rón = 6nt. Pnie istnieje róni temertury miy ynnikiem rbym i temertur inek grnijyh restre ylinr, t il ie ymienineg elementrnym reile su jest: l sr l Q F t, (2) s g gie: g sóynnik rejmni ie; F ierhni kntktu ynnik rbeg e inkmi restreni ylinr. Ps ruhu tk, ynnik rby yknuje r elementrn s L. (22) Zmin energii entrnej ynnik rbeg sie elementrneg reiu su memy bliy e ru elementrn il energii rn ylinr jest l U M, (23) x sr E H Q H H Q. (24) Pstij leni (23) i (24) rónni (6) trymujemy rónnie I-sej sy termynmiki sti gólnej l ynnik rbeg reliujeg ykl ry tkeg silnik slineg s M H Q H H Q. (25) l x Ugólniny, mtemtyny mel resu rbeg ylinre tkeg, tersueg silnik slineg trymmy, jeli rónnie (25) uuenimy nstujymi lenimi i rónnimi: - leni isuj hil bjt ynnik rbeg ylinre s 2, (26) - rónniem bilnsu ili ynnik rbeg ylinre - rónniem stnu ynnik rbeg ylinre s sr M M M, (27) RM. (28) 6
3.. Chil bjt ynnik rbeg ylinre s 2, (29) k - 4 R glne remiesenie tk; k - sóynnik krby by stsunkiem rmieni ykrbieni ugi L krbu. gie: s bjt skk ylinr; stie srni; s s2 3.2. Cie ie ynnik rbeg ylinre Pry mtemtynym melniu resó ylinre silnik, ykrystuje si leni isuje ie ie ynnik rbeg n. trktneg jk g óskny sti liniej leni temertury lub b (30) b, (3) gie: R ; R - uniersln st g (32) W ysyh lenih iee iyh, ykle ryjmuje si J l ietr [2]: = = 9,8 b = b = 490-5 J 2 mlk ml K,634 J 84,3 5 J l slin [2]: 9,86 b b 427,3 0. 2 mlk mlk Wrti sóynnikó i b rónni (29) l sególnyh skyh resó yklu ry blimy leni - l resu srni, (33) sr b b sr b b, (34) gie: - sóynnik restek slin, - l resu slni ( x)sr x, (35) - l resu rrni, keniu resu slni 3.3. Il ynnik rbeg ylinre silnik b ( x)bsr x b, (36), b b. (37) Ze glu n niestjnrn resó tryh ykl ry silnik relinyh sie tri ró (uk trty), il i sk ynnik rbeg ylinre r jeg ie ie i temertur s mienne. Znjm irygnyh rti tyh iel- 7
ki m br isttny y n irygn ynikó, trymynyh rón yniku blie rernyh eug rnneg melu mtemtyneg yklu jk i yniku nliy ynikó trymynyh ekserymentlnie. Il ynnik rbeg ylinre s resu srni memy yny leni M M g M, (38) gie: rt stni nenieni ylinr; s nst s Ms - teretyn il mli ynni- R k rbeg jk me by rt bjti skkej ylinr s ry inieniu i temerture nujyh ukie ltym, re rmi ltymi silnik. Il ynnik rbeg ylinre, kresie tku resu slni hili jeg keni blimy e ru M M s x, (39) s gie: M s il ynnik rbeg hili tku resu slni heminy sóynnik min mlyh sie resu slni sóynnik restek slin x - rk glnej ili ie yieljeg si s slni. Il ynnik rbeg s resu rrni, li keni resu slni hili tri ru ylteg, jest: M M s, (40) H O gie: reyisty sóynnik min mlyh, 4 32. M W sie resu yminy ynnik rbeg, trjeg hili tri ru ylteg mknii ru lteg blimy: M2 M 2 M 23 M32 M M, (4) gie: M il ynnik rbeg ylinre hili tri ru ylteg kt brtu u krbeg silnik hili tri ru ylteg. Wrt ytku reyu ynnik rbeg funkji kt brtu u krbeg blimy leni M f sr, (42) 6n gie: f efektyny sóynnik ytku reyu re rtryny rekrój relty teretyn rk reyu sr reni gst ynnik rbeg reyjeg re rekrój relty ms ml reyjeg ynnik n rk brt u krbeg silnik. Prk reyu ynnik rbeg re ry lte: ) Jeli < i f 0, t 2 2R, 8
b) Jeli > i f 0, t sr, R sr sr, 2, 2 2R, sr, sr. R sr Prki i inne rmetry ynnik rbeg reyjeg re ry ylte ) Jeli 2 krytyn rk reyu i f 0, t 23 2R, sr. R b) Jeli 2 i f 0, t 23 ) Jeli i f 0, t 2R sr, Rsr sr. 32 2R, sr, R sr sr. W ysyh rh nn: inienie ylinre, yknik ibty ynnik rbeg ylinre, R inyiuln st g. 9
4. Oblieniy ykres inyktry i metyk ynni rti rmetró termynminyh jeg hrkterystynyh unkth N rys. 7 restin shemt blienieg yklu ry silnik ykrystyneg jeg blie ielnyh. Rys. 7. Oblieniy, termynminy ykl ry silnik Fig. 7. he muttinl thermynmil engine rk yle N rys. 7 hrkterystyne unkty blienieg yklu ry nn: - tek tri ru ylteg mkniie ru ylteg trie ru lteg mkniie ru lteg umny knie resu nenini ylinr; f umny knie resu ni ie ry = nst s tek resu slni umny knie resu srni umny knie rni ie ry = nst knie rni ie ry =nst ks knie resu slni b umny knie resu rrni i k tek i knie ibry renieg inieni ynnik rbeg ylinre sie resu nenini. 4.. Oblienie rti renieg inieni ylinre sie resu jeg nenini i rmetró termynminyh unkie,, Zeni:. Pres nenini ylinr hi kresie linym eni tk GMP jeg eni DMP, ry stej reniej rti inieni ylinre r które nley yny blieni. 2. W sie trni resu nenini ylinr nie uglni si nieyseni ynnik rbeg ruktmi slni. 3. Pryjmuje si, e il ynnik rbeg umnym unkie,, leym n linii srni ry DMP tk jest rón ili ynnik rbeg unkie k resu nenini, ijeg tkemu unkti reyisteg resu srni. 4. Stn ynnik rbeg ylinre, ssób jennny isyny jest terem rmetrmi: inieniem, temertur, ili mli ynnik rbeg M i jeg bjti. D yneni tyh rmetró ykrystuje si, eniej skne rónni i rónnie stnu. 20
Rónni te mj st: s M Q M s RM M 2 H H U U H H, (43), k R gie: s s2; k (R rmie ykrbieni u krbeg 4 L silnik; L ug krbu). Zgnie ryjtymi enimi il ynnik rbeg, któr nyn ylinr jest: k fr rr M, (44) 6n gie: r ms ml ynnik rbeg f r = f g minimlny rekrój strugi gó; sóynnik reeni strugi gó f g gemetryny rekrój relty r ró ltyh r - gst ynnik rbeg minimlnym R r rekrju strugi gu; r = ; r. Wrt rki gu minimlnym rekrju strugi bli si e ru r r r r t 2R, (45) gie: - sóynnik mniejseni rki reyu t teretyn rk gu R inyiuln st gu reyjeg ukie ltym temertur ukie ltym yknik ibty ynnik reyjeg re uk lty r renie inienie ylinre inienie ukie ltym. Pstij rónni (44) yreni krelje f r, r, i r l resu nenini ylinr i knuj rekste trymujemy 2R M f y, (46) R 6n gie: = - sóynnik ytku reyu re ór 2
r r y - funkj ytku reyu re ór lty. Ckuj yrenie (46) grnih = 0 = 80 OWK trymujemy r s sr r 80 0 y 80 y f 6n R 2R y f 6n R 2R M, (47) gie: r n R f 2R 30, (48) r r r y. (49) Wrt stni nenini ylinr memy yny g leni rnnej re Dmitreskieg [] n n r r, (50) gie: n yknik litry srni r = ( + ) inienie restek slin ylinre g [] = 0,3 0,5; = ( + ) inienie ukie yltym silnik lnsseg; inienie teni 03 0, 0,0. Wrt inieni umnym ku resu nenini jest r 2. (5) Wrt renieg inieni ylinre sie resu nenini ylinr blimy g nstujeg lgrytmu:. Zjemy rt r i g rónni (5) blimy. 2. Weug rónni (50) blimy. 3. Znj rt, blimy s R M. 4. Ze ru (48) blimy, nstnie rónni (47) ynmy y r. 5. Weug rónni (49) ynmy stsunek inie r, nstnie blimy r r. Jeli blin rt r nie kry si rti ryjt blie, t blieni trmy n rti r. Oblieni rimy su ustbilini si rti r. 22
Znj rti, i M rónni stnu blimy rt temertury r sóynnik restek slin. Prmetry unktu f blimy urenim yneniu yknik litry srni n, ykrystuj teg elu ekserymentlnie srny ykres inyktry. Z reyisteg ykresu inyktreg l ytujemy inienie i l unktu 2 s ytujemy inienie 2 i nstnie ykrystuj rónnie litry n nst, ynmy rt yknik litry srni n. Znj yknik litry n, unkt f ynmy jk unkt reii litry ykniku n ibr = nst ( blie nley ykryst te bjti ylinr, l któryh ykl ry silnik reliny jest re mknity uk termynminy). 4.2. Prmetry k resu srni Prmetry blimy ry eniu, e res srni jest rlny i rebieg ibtynie. On t, e sumryn il ie ymienineg sie tej reminy Q f 0, tem n = s. Rónnie iersej sy termynmiki l teg resu m st M Mff 0 srm Mff R. (52) s k ryjte eni lj uili rt yknik n blineg g metyki rnnej kt. 4. tj.:. Pryjmujemy eniej blin kt. 4.. rt n = s i blimy s. s f blimy rt. f 2. Z leni f R 3. Oblimy sr sr bsr, nstnie s. 2 sr Jeeli blin rt s róni si rti ryjtej, t blieni tr si n rti s.oblieni unjemy kne, jeli uysk si stbilij rti s i. Nstnie blimy rt RM. (53) 4.3. Oblienie rmetró yklu ry silnik s resu rni nieg ie i resu rrni ynnik rbeg Pres rni ie blienieg yklu ry (rys. 7) hi ihrynie remin r ibrynie remin. Pres rrni, unktu,,,, reliny jest mknitym ukie termynminym. W unkie,, ryn si res yminy ynnik rbeg ylinre. Prmetry ynnik rbeg umnym ku efektyneg resu slni, unkt,, ynmy ykrystuj nisy uk rón M H l M Q U RM M g U ( ) H H, (54) 23
gie: Hl lgl entli li rneg ylinr (l ie ie li; g k li rn n ykl ry); Q x y g Wu gwu efektynie yielne ie s resu slni i rne yklu n inku unktu,,,,. W leni tej x jest gln ili ie yielneg unktu,,, y jest gln ili ie rneg ynnik rbeg inek ylinr kresie unktu,, unktu,, W u jest rti li. Rinie uku rón (54) umlii ynenie entlii iej ynnik rbeg unkie,, Wu ll h sr R. (55) M Wrt tej entlii yr rónie ór b h 2 A tem, nj rt h, rónni (56) memy yny rt temertury e ru 2 R R 2b h. (57) b Znj rti r i il ynnik rbeg unkie,,, bjt ynnik rbeg blimy rónni stnu RM, (58) R. (56) tke stie stneg i klejneg rrni i. (59) Wrt temertury ynnik rbeg hili tri ru ylteg unkie,, ynmy ykrystuj nisy uk rón Q M M f ( ) RM M g W u ( ) U U, (60) gf s gie: - gln il ie rneg inek ylinr 6 n g Wu sie trni resu Rónnie I-sej sy termynmiki (ierse rónnie uku rón (60)) memy is sti: g Wu. (6 M 24
Wrt energii iej ynnik rbeg hili tri ru ylteg jest g Wu u, (62) M M Pnie u b, (63) t nj rt u ynn rónni (62), memy bliy rt 4b u. (64) 2b Wrt yknik litry rrni ynmy rónni litry rrni st trymujemy n 2 2 n 2, lg n 2. (65) lg 4.4. Wynnie efektyneg sóynnik yielni ie s resu slni Jk resu yielni ie s resu slni enin jest rti efektyneg sóynnik yielni ie. Wrt teg sóynnik memy yny rónni I-sej sy termynmiki l resó hyh mknitym ukie termynminym rebiegjym mknii ru lteg unkt,, hili ri resu yehu unkt,,. Zeni ryjte ry ynniu efektyneg sóynnik yielni ie :. rmetry termynmine ynnik rbeg ije unktm,, i,, (rys. 7) reyisteg ykresu inyktreg i ykresu blienieg s tkie sme, 2. mksymlne inienie reyisteg yklu ry silnik jest róne inieniu yklu blienieg unkth,, i,,, 3. re ynnik rbeg yknne kresie hili mknii ru lteg,, hili ri si resu yehu,,, s l bu rnyh ykli ry jenke tj. L, (66) 4. tkie sme s rti ie rneg yklu reyisteg i blienieg. Pry yej ymieninyh enih rónnie I-sej sy termynmiki l remin hyh k resu srni ri resu yltu (unkt,, n rys. 7) m st H l Q Q U L. (67) 25
Pnie remin hi ry q = 0, tem gie: U M g U M g U U U U U, - energi entrn ynnik rbeg unkie,, - energi entrn ynnik rbeg unkie,,. Pr ynnik rbeg L - jest rón L L L. (68) n 2 Entli li rneg ylinr sie yklu ry silnik jest H g, gie: l mse ie ie li. Cie rne yklu ry silnik yrimy sti Q l l l Q Q g W u. Pstij yse rti (67) i knuj rekste trymujemy M ll. (69) Wu gwu n 2 g Wu Wu Wykrystuj neni ryjte kt. 2., len (69) memy nis sti M W u g W u 5. Chrkterystyk yielni ie s resu slni l n 2 Wu l. (70) Wynnie hrkterystyki glnej ili ie yieljeg si s resu slni uglnieniem: mienijej si ili mli ynnik rbeg s slni i miny jeg ie ieg leni mienijeg si sku i temertury r ili ie ymienineg e inkmi grnijymi restre slni, ykrystniem rónni iersej sy termynmiki segó isn []. Prestin tm rónie met ynni kresu ónieni smnu, ykrystuj teg elu unkt reii si óh ykresó rebiegu temertury ynnik rbeg srnyh l tkej fy resu slni. W niniejsym referie stnin rn nie inn metyk ynni / hrkterystyki, rónie riu reyisty ykres inyktry. W metie tej blieni ryn si unktu 540 O.W. K i ri si je kierunku mlejej rti kt brtu u krbeg silnik, blieniym krkiem. Zk si, e knie kiteg i ueneg slni nsti re riem si resu yltu (tek tierni ru ylteg) slin, tj. reile kt 540, gie kt yreeni tri ru ylteg liny stsunku DMP tk, któremu i = 540 O.W.K. W hili keni resu slni, ri si resu yltu slin, rt glnej ili yieljeg si ie x = xi + x s jest rón jeni. Jk ynik teg eni, blienih nie uglni si ili ie uyneg n resy ysjji ruktó slni, l silnikó 26
ZS, któryh mksymln, reni temertur slni nie rekr 2500 K, yje si usnine []. Dysnuj reyistym ykresem inyktrym () r nj ste ymiry silnik (S skk tk, D reni tk, stie srni) i rk brt u krbeg n, jk rónie rmetry termynmine hrkterystynyh unkth blienieg ykresu inyktreg (rys. 7),, i,, r rti, g i W u, memy blie ykryst rónnie I-sej sy termynmiki sti g W Q U U. (7) u s Diel rónnie (7) re Q g Wu trymmy rónnie x s x i, (72) gie: x s Q s - gln il ie ymienineg e inkmi ylinr, ntmist gwu x i U U g W u - gln, inykn il yieljeg si ie ieg n min energii entrnej ynnik rbeg i yknnie re nieg ry bslutnej. Wykrystuj rónnie (7) i nj temertur ynnik rbeg unkth,, i,, (rys.7) r rti () (reyisty ykres inyktry) memy yny rón kit jk i gln il ie rekneg re ynnik rby inek ylinr sie remin trjyh miy tkiem resu slni i riem si resu yltu slin Q s g W (U U ), (73) u s gie: x s x U i U U g W u, (74) M g ( ), (75) U M g ( ), (76) L L s ( ) n 2. (77) 27
Ilustrj grfin mety srni hrkterystyki glnej ili ie yieljeg si s resu slni restin n rys. 8. Metyk srni hrkterystyk glnej ili ie yieljeg si s resu slni reliujemy óh eth. W iersym etie ryjmujemy, e Q s = 0 i ynmy hrkterystyk x rynj blieni unktu ri tierni ru ylteg, l któreg gnie ryjtymi enimi x = i ynnikiem rbym s sliny, któryh il jest rón M 2 M g, yknik ibty. sl sl Rys. 8. Ilustrj grfin mety ynni hrkterystyk x, xi i xs: s - tek resu slni, i bie rt kt brtu u krbeg, k -knie resu slni, - tek tierni ru ylteg silnik Fig. 8. he grhi illustrtin fr etermining hrteristis x, xi i xs: s - the beginning f the mbustin ress, i urrent lue f the rnk ngle, k -the en f the mbustin ress, - the beginning f the engine utlet le ening Piersy et srni hrkterystyki yielni ie reliujemy l kt brtu u krbeg li =540 OWK eni tk GMP, tj. l =360 OWK, krkiem. Wrt miny glnej ili yieljeg si ie n blieniym reile ktym brtu u krbeg tym resie blie jest: j j j j j (j j) ( j j ). (78) ( ) g Wu 2 2 x Ug: tym reile jest: j > j- i j < j-, tem x j 0. Wrt x j- = x j + x j. (79) P rereniu blie l kt 360 < 540 -, rer si blieni rugieg etu tj. l kt 360 360 O.W.K. Wrt x j tym reile blimy rónie g ru (78), jenk ih rti s ikse er. Dlteg te rt x j- l teg reiu blimy e ru 28
x j- = x j x j. (80) Oblieni tym etie reliujemy hili gy x j- 0. Kt l któreg x j- = 0, ryjmujemy jk kt ri si resu slni. Wykrystuj yniki blie srmy hrkterystyk x, tr rys. 8. Nstnie g ru (74) blimy rt x s, któr kmy tk jk kn n rys. 8 trymuj unkt A. Zkj lini len glnej ili ie x s kt brtu u krbeg, re unkt B ijy tki slni i unkt A ijy riu tierni ru ylteg rimy rst któr resti sb hrkterystyk glnej ili ie ymienineg miy ynnikiem rbym inkmi grnijymi restre slni ylinre. Oejmuj rti x rt x s trymujemy hrkterystyk glnej, inyktrej ili ie yieljeg si s resu slni. Rónikuj hrkterystyk x lub x i glem kt brtu u krbeg trymujemy hrkterystyk rki ieniej glnej ili ie yieljeg si s resu slni. Pryke ykresy hrkterystyk glnyh ili yieljeg si ie silniku 359 restin n rys. 9. Znj kt ijy tki resu trysku li ylinr r kt ijy riu si resu slni, yny memy kt ónieni smnu silniku nie smynnym. (8) s s Rys. 9. Wglne ili yielneg ie s resu slni r rk yielni glnej ili yieljeg si ie silniku 359 [3] rujeg ry: n=900 min -, g =7,60-5 kg/ykl, =8,5 MP r =8 O.W.K re GMP Fig. 9. Reltie quntities f the emitte het uring the mbustin ress n the emissin elity f the emitte het reltie quntity in 359 engine [3], rking t: n=900 min -, g =7,60-5 kg/yle, =8,5 MP n =8 O.W.K befre GMP 29
Pniej restin reyiste ykresy inyktre (rinity funkji kt i mknity e sórnyh -) silnik AD3.52 silneg liem EDZ i rujeg ry n = 400br/min i M e = 68 Nm. Rys. 0. Reyisty, rinity ykres inyktry silnik AD3.52, silneg liem EDZ i rujeg ry n = 400br/min i M e = 68 Nm Fig. 0. he effetie eele initr igrm fr AD3.52 EDZ-ere engine, rking t n = 400re/min n M e = 68 Nm Rys.. Reyisty, mknity ykres inyktry silnik AD3.52 silneg liem EDZ i rujy ry n=400br/min i M e = 68 Nm Fig.. he effetie lse initr igrm fr AD3.52 EDZ-ere engine, rking t n=400re/min n M e = 68 Nm 30
6. Psumnie Prestin niniejsym referie rblemtyk termynmiki ykli ry tersuyh tkyh silnikó slinyh i rnne nim mety nliy i blie ykli ry tyh silnikó, skuje n el i treb ykrystni blie teretynyh i nliy reyistyh ykli ry, rnneg ugólnineg yklu ry silnik. Umlii t ynenie njbriej rjnlnyh e glu n ii uytke silnik jeg rmetró knstrukyjnyh r rmetró isttnie yjyh n rebieg i rgnij yklu ry (res slni), jk rónie str mlii eny rytni stsni silni silnikó li heni minerlneg lub inneg n. rlinneg. D enniejsyh met rnnyh niniejsym referie mn liy: metyk ynni rmetró termynminyh hrkterystynyh unkth ugólnineg yklu ry silnik, jeg srni teretynej, renieg teretyneg inieni yklu, rti mksymlneg inieni yklu i ssbó i- yni n rti sknyh ielki r metyk blie tkih styh sknikó ry silnik jk: srn, m inykn, jenstke uyie li it., uiln met ynni rti stni nenieni ylinr, metyk ynni mksymlnej temertury yklu i temertury ynnik rbeg hili tri ru ylteg, metyk ynni efektyneg sóynnik yielni ie s resu slni, ssób ynni rmetró tku i k resu slni, kt ónieni smnu r srni hrkterystyki glnej ili yieljeg si ie, umliijej en i nli óh f resu slni tj. slni rebiegjeg eug mehnimu kinetyneg i mehnimu slni yfuyjneg, ssób ynni ili ie rekneg re ynnik rby inek ylinr sie trni resu slni, ykrystuj teg elu reyisty ykres inyktry i rmetry ientyfikneg, ugólnineg yklu ry silnik. Litertur [] Ambrik A. Wybrne gnieni resó ielnyh tkyh silnikh slinyh. Wy. Plitehnik itkrysk, Kiele 2003. [2] Ambrik A., Mrenk A.P., Pnieski M., Skt N.K. Anli egergetyn silnikó slinyh. Wy. Plitehnik itkrysk, Kiele, 998. 3