wyznaczanie ch-ki obciążeniowej_LKZ.doc

1.  Cel ćwiczenia

              Celem ćwiczenia jest sporządzenie charakterystyki obciążeniowej silnika spalinowego na stanowisku hamownianym.

              2.  Wstęp

              Charakterystyka obciążeniowa przedstawia zależność godzinowego i jed­nostkowego zużycia paliwa od momentu obrotowego, średniego ciśnienia efek­tywnego lub mocy efektywnej przy stałej prędkości obrotowej. Można również nanosić na wykres charakterystyki obciążeniowej zależności temperatury spalin, zadymienia, składu spalin itp.

              Na schemacie przebiegu typowej charakterystyki obciąże­niowej silnika o ZI widoczne jest gwałtowne zwiększenie jednostkowe­go zużycia paliwa, wynikłe wskutek włączenia się urządzenia wzbogacającego w gaźniku przy obciążeniu wynoszącym około 80%.

              Gdyby w układzie zasilania nie było urządzenia wzbogacającego mie­szankę, wówczas silnik uzyskiwałby maksymalną wartość średniego ciśnienia użytecznego tylko nieznacznie większą od pe1 (zakładając, że skład mieszanki jest zbliżony do składu zapewniającego największą sprawność ogólną silnika). Wzbogacenie mieszanki do składu tzw. dynamicznego powoduje możliwość uzyskania pe2>pe1. Dzieje się to kosztem bardzo dużego zwiększenia jednostko­wego zużycia paliwa. Przeprowadzając rozumowanie analogiczne do podanego przy omawianiu charakterystyk prędkościowych, można łatwo udowodnić, że minimum jednostkowego zużycia paliwa gemin występuje przy obciążeniu odpo­wiadającemu punktowi styczności prostej przechodzącej przez początek układu współrzędnych z krzywą natężenia zużycia paliwa Ge.

              Przedłużając krzywą Ge= f(pe) aż do przecięcia jej z przedłużeniem osi odciętych, uzyskuje się przybliżoną wartość średniego ciśnienia oporów mecha­nicznych pm.

              Przed określeniem charakterystyki obciążeniowej należy ustalić wartości obciążenia silnika dla których wykonane zostaną pomiary. Następnie ustala się przy zerowym obciążeniu silnika prędkość obrotową przy której ma być okre­ślona charakterystyka. Przeprowadza się niezbędne pomiary, po czym zwiększa się otwarcie przepustnicy lub wielkość dawki wtryskiwanego paliwa, wskutek czego prędkość obrotowa silnika wzrasta. Doprowadza się ją do założonej war­tości odpowiednim obciążeniem silnika za pomocą hamulca.

              Uzyskana przy tym wartość obciążeniowa powinna być zbliżona do zało­żonej. Po odczytaniu wskazań przyrządów pomiarowych powtarza się opisane czynności uzyskując trzeci, czwarty itd. punkt pomiarowy. Przy uzyskaniu naj­większego obciążenia, powtarza się pomiary kolejno zmniejszając obciążenie.

              Przy zwiększeniu obciążenia silnika jednostkowe zużycie paliwa zmniej­sza się od minimalnego dla danej prędkości obrotowej. Na biegu jałowym silnika zużycie jednostkowe paliwa jest nieskończenie du­że. Wynika to z zależności definiującej jednostkowe zużycie paliwa (niezależnie od rodzaju zapłonu).

Gdy moc efektywna Ne dąży do zera (bieg jałowy) wówczas natężenie zu­życia paliwa Ge dąży do pewnej określonej, choć minimalnej, wartości przy bie­gu jałowym. A więc iloraz Ge/Ne dąży do nieskończoności.             

              Podczas określania tej charakterystyki, w celu zachowania stałej prędko­ści obrotowej, zwiększa się ze wzrastającym obciążeniem dawkę paliwa wtry­skiwanego każdorazowo do cylindra. W wyniku tego, przy niezmiennej ilości powietrza zasysanego przez silnik (n = const) współczynnik składu mieszanki ulega zmniejszeniu. Wzrasta natomiast średnie ciśnienie i moc silnika. Ze wzro­

stem obciążenia silnika jednostkowe zużycie paliwa maleje od nieskończenie dużego do minimalnego dla danej prędkości obrotowej.

              Zwiększenie dawki paliwa, powo­duje dalsze zwiększanie mocy silnika, ale połączone już ze zwiększeniem jed­nostkowego zużycia paliwa. Moc silnika zwiększa się. Dalsze zwiększanie dawki paliwa powoduje zmniej­szenie mocy silnika, połączone oczywiście z bardzo znacznym zwiększeniem jednostkowego zużycia paliwa. Maksymalna moc silnika ma znaczenie jedynie teoretyczne. W praktyce nie można dopuścić do pracy silnika przy odpowiadającym jej dawkowaniu paliwa, gdyż występuje wówczas niezupełne spalanie połączone z dużym dymieniem i z intensywnym osadza­niem się nagaru węglowego na ściankach komory spalania, tłoka.

              W praktyce przyjmuje się, że maksymalna dawka paliwa powinna odpo­wiadać granicy dymienia.

              W przypadku silnika pracującego z regulatorem jednozakresowym za­równo definicja charakterystyki obciążeniowej odbiegają od wyżej przedstawionych.

              Jeżeli silnik pracuje z regulatorem, to uzyskuje się charakterystykę obcią­żeniową regulatorową. Różni się ona tym od poprzednio opisanej, że dotyczy pracy silnika nie przy stałej prędkości obrotowej, lecz zmiennej w zakresie dzia­łania regulatora, a'w warunkach przeciążenia - także przy mniejszych prędko­ściach obrotowych. Zakres działania regulatora odpowiada zakresowi obciążeń, dla których występuje w przybliżeniu liniowa zmienność prędkości obrotowej.

              Typowe dla tej charakterystyki załamania, występujące na wszystkich krzywych, dotyczą pracy silnika z przeciążeniem, przy zmniejszeniu prędkości obrotowej poniżej zakresu działania regulatora. W celu zbadania ogólnych wła­sności silnika, określa się charakterystykę obciążeniową opisano uprzednio, wyłączając regulator.

              3.  Przebieg ćwiczenia

              Wszystkie pomiary należy rozpoczynać po ustaleniu równowagi cieplnej silnika. Przebieg sporządzania charakterystyki obciążeniowej:

- należy ustalić wartość obciążenia silnika dla których wykonane zostaną po­miary,

- przy zerowym obciążeniu silnika należy ustalić prędkość obrotową przy któ­rej ma być    określona charakterystyka,

- po przeprowadzeniu niezbędnych pomiarów należy zwiększyć otwarcie przepustnicy lub wielkość dawki wtryskiwanego paliwa, wskutek czego prędkość obrotowa silnika wzrośnie,

- następnie należy doprowadzić ją do założonej wartości odpowiednim obcią­żeniem silnika za pomocą hamulca. Uzyskana przy tym wartość obciążenia powinna być zbliżona do założonej,

- po odczytaniu wskazań przyrządów pomiarowych powtarza się opisane czyn­ności uzyskując trzeci, czwarty itd. punkt pomiarowy,

- przy uzyskaniu największego obciążenia, powtarza się pomiary kolejno zmniejszając obciążenie.

              Aby przyspieszyć i ułatwić pomiary, dopuszcza się prędkość obrotową różniącą się od założonej ± 3%. Pomiary wykonuje się dla prędkości obroto­wych wynoszących 50%, 60%, 70%, 80%, 90% i 100% znamionowej prędkości obrotowej.

4.Wyniki pomiarów i obliczeń

Dla stałej prędkości obrotowej równej 1400 [obr/min] .