1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze wskaźnikami – sprawnościami – pozwalającymi oceniać poszczególne postaci przemian energetycznych w tłokowych silnikach spalinowych. Określenie zmian sprawności mechanicznej wybranego silnika w funkcji zmiany prędkości obrotowej wału korbowego przy wykorzystaniu jednej z przedstawionych metod jej wyznaczania.

2. Wstęp.

Sprawności tłokowego silnika spalinowego

Przy ocenie przemian energetycznych w tłokowych silnikach spalinowych korzysta się z następujących pojęć sprawności:

·         sprawność teoretyczna ηt,

·         sprawność indykowana ηi,

·         sprawność cieplna ηc,

·         sprawność mechaniczna ηm,

·         sprawność ogólna ηo.

Sprawność teoretyczna silnika stanowi stosunek pracy obiektu teoretycznego do całkowitej ilości ciepła doprowadzanej do czynnika roboczego realizującego jeden cykl pracy silnika.

Sprawność indykowana jest stosunkiem pracy indykowanej do pracy teoretycznej, odpowiadającej przyjętemu obiegowi teoretycznemu.

Sprawność cieplna jest stosunkiem ciepła zamienionego na pracę indykowaną do całkowitej ilości ciepła doprowadzanego do silnika w czasie jednego obiegu.

Sprawność mechaniczna stanowi stosunek ilości ciepła zamienionego na pracę użyteczną do ilości ciepła zamienionego na pracę indykowaną.

Sprawność ogólna jest stosunkiem ciepła zamienionego na pracę użyteczną do całkowitej ilości ciepła doprowadzonego do silnika w czasie jednego obiegu silnika.

Klasyfikacja strat mechanicznych silnika

a)      straty wyrażone momentem traconym na pokonanie oporów tarcia we wszystkich parach kinematycznych współpracujących elementów: między tłokiem, pierścieniami i gładzią tulei cylindrowej, w łożyskach ślizgowych wału korbowego i wału rozrządu, w łożyskach sworzni tłokowych, w mechanizmie rozrządu. Straty stanowią 70% wszystkich strat mechanicznych,

b)     straty wentylacyjne wyrażone momentem strat wentylacyjnych, związane z pokonywaniem oporu gazów i cząstek mgły olejowej w skrzyni korbowej, oporów powietrza pokonywanych przez koło zamachowe i inne,

c)      straty wymiany czynnika roboczego związane z pracą przeznaczoną na opóźnienie cylindra ze spalin i napełnienie go świeżym ładunkiem, wyrażone momentem traconym na wymianę ładunku,

d)     straty momentu przeznaczone na napęd urządzeń pomocniczych silnika, bez których silnik nie mógłby pracować, takich jak pompa wtryskowa w silniku ZS, pompa olejowa, pompa wodna, aparat zapłonowy w silniku ZI oraz strat napędu urządzeń,

e)      straty na napęd sprężarki doładowującej wyrażone momentem traconym na napęd sprężarki. Straty te dotyczą silnika doładowanego mechanicznie.

Czynniki wpływające na wielkość strat mechanicznych silnika: konstrukcyjne i eksploatacyjne.

Wśród czynników konstrukcyjnych wyróżniamy:

- rodzaj silnika: dwusuwowy, czterosuwowy,

- wielkość silnika wyrażona objętością Vss i maksymalną mocą użyteczną Nemax,

- układ konstrukcyjny: rozwiązanie rozrządu, sposób ułożyskowania, pasowania,

- rodzaj osprzętu,

- rodzaj układu zasilania,

- stopień sprężania ε,

- średnia prędkość tłoka cśr..

3. Przebieg ćwiczenia

Dysponując krzywą przebiegu godzinowego zużycia paliwa na charakterystyce  obciążeniowej  sporządzanej dla określonej stałej prędkości obrotowej n = const, można określić sprawność mechaniczną silnika dla tej prędkości ekstrapolując charakterystykę. Ekstrapolacja polega na przedłużeniu do przecięcia z osią odciętych (mocy lub ciśnienia użytecznego) części krzywej Ge = f(Ne), która w zakresie małych obciążeń jest praktycznie odcinkiem linii prostej. Punkt przecięcia wyznacza na osi odciętych ujemną wartość mocy (ciśnienia użytecznego) równoznaczną z mocą oporów mechanicznych (ciśnienia strat mechanicznych). 

4. Wyniki pomiarów