TEMAT: PARAMETRY PRACY I CHARAKTERYSTYKI SILNIKA TOKOWEGO

Wielkociami liczbowymi charakteryzujcymi prac silnika s parametry pracy silnika do ktrych zalicza si:

1. rednie cinienia obiegu 2. Prdkoci w silniku 3. Moment obrotowy

4. Moc silnika

5. Sprawnoci 6. Zuycie paliwa

Ad.1 REDNIE CINIENIE OBIEGU

Wielkoci obliczeniow pozwalajc na przedstawienie rzeczywistego obiegu silnika jest rednie cinienie indykowane oznaczane jako pi. Jest to takie stae, umowne cinienie ktre dziaajc na tok podczas jego jednego suwu wykonaoby prac rwn rnicy pl pracy dodatniej i ujemnej ktra zostaaby wykonana podczas caego obiegu pracy.

rednie cinienie indykowane jest bezporednio zwizane z prac indykowan Li.

Z definicji pracy wynika e jest iloczyn siy niezbdnej do przemieszczenia ciaa i drogi jak ono pokonuje. W przypadku silnika sia oddziaowujca na tok wynika z cinienia gazw dziaajcych na tok i powierzchni na jak ono oddziauje (powierzchnia toka A). Wykorzystujc cinienie indykowane pi i znajc skok toka S (czyli drog jak on pokonuje) mona wyznaczy prac indykowan z poniszej zalenoci:

= [J]

Poniewa iloczyn pola powierzchni toka A i jego skoku S to objto skokowa Vs zaleno dla jednego cylindra przyjmuje posta:

= [J]

A dla caego silnika

= [J]

Zalenoci pomidzy cinieniem indykowanym, objtoci skokow i prac indykowan przedstawi mona graficznie na wykresie indykatorowym.

Zakrelajc pole powstae wskutek zaznaczenia linii staego cinienia indykowanego otrzymujemy prostokt. Pole powierzchni tego prostokta (czyli iloczyn cinienia i objtoci) przedstawia prac indykowan

Powysze wielkoci jak wspomniano s wielkociami obliczeniowymi, czyli teoretycznymi. W rzeczywistoci podczas pracy silnika cz uzyskanej pracy musi zosta spoytkowana na pokonanie tarcia wewntrznego jego czci, napd innych mechanizmw silnika oraz osprztu dodatkowego napdzanego od wau korbowego. W zwizku z tym rzeczywista praca ktr zmierzylibymy na kole zamachowym jest mniejsza ni wynikaoby to z oblicze pracy indykatorowej Li. Nosi ona nazw pracy uytecznej (efektywnej) Le. Znajc sprawno mechaniczn silnika m moemy okreli zalenoci pomidzy poznanymi parametrami:

= oraz

Gdzie pe nosi nazw redniego cinienia uytecznego.

Ad.2 PRDKOCI W SILNIKU

W silniku okrelamy dwie gwne prdkoci: prdko z jak obraca si wa korbowy oraz prdko z jak przemieszcza si tok w cylindrze.

Prdko wau korbowego charakteryzujemy za pomoc prdkoci obrotowej wau korbowego n (okrelan iloci wykonanych obrotw w jednostce czasu gwnie obr/min lub obr/sec) oraz prdkoci ktow wau korbowego (okrelan ktem OWK w jednostce czasu okrelan jednostk rad/s).

Pomidzy prdkociami n i istnieje zaleno: = 2

W przypadku toka silnika konieczne jest okrelenie jego redniej prdkoci liniowej cr wynikajcej z tego, e tok podajc od jednego martwego pooenia przyspiesza a nastpnie zwalnia przed pokonaniem kolejnego martwego pooenia.

Okrelenie redniej prdkoci toka suy do przeprowadzania oblicze konstrukcyjnych silnika.

Ad.3 MOMENT OBROTOWY SILNIKA

Momentem obrotowym silnika jest iloczyn siy T dziaajcej stycznie do czopu korbowodowego wau korbowego r (czyli

prostopadle do ramienia wykorbienia) oraz promienia

wykorbienia (czyli odlegoci od osi wau do punktu przyoenia siy T).

=

Promie r jest wielkoci sta dla danego silnika natomiast sia T jest skadow siy pochodzcej od gazw spalinowych dziaajcych na tok i w zwizku z tym jest ona wartoci zmienn zalen od teje siy oraz chwilowego ktowego pooenia wau korbowego.

Ad.4 MOC SILNIKA

Aby moliwe byy rozwaania odnonie mocy silnika naley przeksztaci zaleno na prac w ruchu obrotowym ktra okrelona jest zalenoci

2

Ktre wykorzystujc wzr na moment obrotowy mona przeksztaci do postaci:

2 2

Moc silnika okrela si ilo pracy w jednostce czasu. Czyli w zwizku z tym okrela si j

wzorem

. Std po podstawieniu do tego wzoru powyszej zalenoci na prac i

przeksztaceniu otrzymamy wzr na moc efektywn (uyteczn)

2 lub

Wynika std, e moc efektywna Ne silnika jest iloczynem momentu obrotowego Mo i prdkoci ktowej przy ktrej wystpuje podstawiona do wzoru warto momentu.

Ponadto znamy jeszcze moc indykowan Ni silnika ktra (jak to byo w przypadku pracy uytecznej i indykowanej silnika) jest wielkoci czysto obliczeniow wynikajc z cinienia indykowanego i nie uwzgldniajc wszystkich oporw wynikajcych z dziaania i wsppracy elementw silnika.

Jednostkami miary okrelajcymi moc silnikw spalinowych s: kilowat [kW] oraz jednostka tradycyjna ko mechaniczny [KM].

Zwizek pomidzy tymi jednostkami jest nastpujcy:

1 kW = 1,36 KM

1 KM = 0,736 kW

Do oceny silnika lub do porwnania konstrukcji wykorzystuje si tzw. wskaniki mocy.

Rozrnia si:

Objtociowy wskanik mocy Nv

=

!!

gdzie jest on ilorazem mocy efektywnej i objtoci skokowej silnika

Masowy wskanik mocy Mm

=

"

gdzie jest on ilorazem mocy efektywnej i masy suchego silnika.

Ad.5 SPRAWNO SILNIKA

Sprawnoci jest parametr liczbowy pozwalajcy oceni na ile efektywne s przemiany zachodzce w silniku podczas pracy. Wyrniamy nastpujce sprawnoci

- sprawno teoretyczna =#

$ gdzie: Lt praca teoretyczna; Q ilo dostarczonego ciepa

- sprawno indykowana =%

# gdzie: Li praca indykowana; Lt praca teoretyczna

- sprawno cieplna & =%

$=

#

$

%

#=

- sprawno mechaniczna =

% gdzie: Le praca uyteczna (efektywna)

- sprawno oglna '( =)*

+= ', '- '.

Ad.6 ZUYCIE PALIWA PRZEZ SILNIK

Zuycie paliwa przez silnik charakteryzujemy za pomoc godzinowego i jednostkowego zuycia paliwa:

Godzinowe zuycie paliwa Ge jest to iloraz masy lub objtoci zuytego paliwa w trakcie przeprowadzania pomiaru do czasu trwania tego pomiaru. Jednostk godzinowego zuycia paliwa Ge jest [kg/h]

Jednostkowe zuycie paliwa ge jest ilorazem godzinowego zuycia paliwa w stosunku do uzyskanej mocy uytecznej w trakcie pomiaru. Jednostk jednostkowego zuycia paliwa ge jest [kg/kWh].

CHARAKTERYSTYKI PRACY SILNIKA

Wszystkie mierzone parametry pracy przedstawia si graficznie na charakterystykach pracy.

Gwnie wykorzystuje si charakterystyki prdkociowe czyli takie ktre przedstawiaj przebieg krzywych mocy, momentu obrotowego i zuycia paliwa (jednostkowe i/lub godzinowe) w miar zmiany prdkoci obrotowej wau korbowego.

Nale do nich: charakterystyka penej mocy (rys.powyej), charakterystyka granicy dymienia i charakterystyka mocy dawionej (czciowa).

Ponadto wystpuj jeszcze charakterystyki obcieniowe, regulacyjne i oglne.

ELASTYCZNO SILNIKA

Dziki charakterystykom prdkociowym mona obliczy elastyczno silnika, czyli niemianowany parametr okrelajcy w jakim stopniu silnik jest w stanie dopasowa si i znie zmienne warunki pracy.

Rozrnia si trzy wskaniki elastycznoci:

WSKANIK ELASTYCZNOCI MOMENTU OBROTOWEGO

/ =01

WSKANIK ELASTYCZNOCI PRDKOCI OBROTOWEJ

/

WSKANIK ELASTYCZNOCI CAKOWITEJ

* = *2 *3