UNIVERZITET U SARAJEVU FAKULTET ZA SAOBRA\u0106AJ I KOMUNIKACIJE SARAJEVO
SEMINARSKI RAD Iz predmeta:
CESTOVNA VOZILA Tema:
POKAZATELJI ZA OCJENU RADNOG CIKLUSA MOTORA
PREDMETNI NASTAVNICI: V.prof.dr.Ivan Filipovi\u0107 Doc.dr.Suada Daci\u0107 Sarajevo,oktobar 2009.
STUDENTI: Kova\u010d Sabina \u010cengi\u0107 N
UVOD
\u2022 Pokazatelji za ocjenu radnog ciklusa motora se uglavom dijele na unutra\u0161nje,odnosno indicirane pokazatelje i efektiv
\u2022 Indicirani pokazatelji se odre\u0111uju na osnovu podataka i re mjerenja veli\u010dina, dok efektivni pokazatelji se odnos izmjerene ili prora\u010dunate na stanje na spojnici kolje vratila motora.
\u2022 Indikatorski (unutra\u0161nji) parametri se dalje dijele na srednji indikatorski pritisak, indiciranu snagu, indiciranu specifi\u potro\u0161nju goriva, i indicirani stepen iskori\u0161tenj
\u2022 Efektivni pokazatelji se dijele na efektivnu snagu i me hani\u010d gubitke, efektivni stepen korisnosti (iskori\u0161tenja), m stepen iskori\u0161tenja, efektivna specifi\u010dna potro efektivni obrtni moment.
INDICIRANI (UNUTRA\u0160NJI) POKAZAT
\u2022 Indicirani parametri za ocjenu radnog ciklusa, odre\u0111uju se na osnovu podataka i rezultata m veli\u010dina, koje defini\u0161u pojedine proce ciklus u radnom prostoru motora. Indicirani param se dijele na: a) Srednji indicirani pritisak
\u2022 Srednji indicirani pritisak je fiktivni pritisak, konstantne veli\u010dine, koji bi djeluju\u0107i na klip, u to klipa, izvr\u0161io isti rad, kao i promjenljivi pri cilindru za vrijeme svih hodova (taktova) jednog radnog ciklusa.
• Srednji indicirani pritisak je definisan kao odnos indiciranog rada (Li,uk) i hodne zapremine motora (Vh) kao: Li,uk Li L iz m pi = ——— = —— -- —— = P'im - Pizm Vh Vh Vh • • • • • •
gdje su: Li,uk – indicirani (ukupni) rad, tj. ukupan koristan rad po jednom izvrš enom Li – koristan rad stvarnog ciklusa Lizm – rad koji se troši na izmjenu radne materije Vh – hodna zapremina cilindra pim' – srednji ind. pritisak bez uzimanja u obzir rada, koji se troši na izmjen materije pizm - pokazuje specifični rad po jedinici zapremine, koji se gubi na proces izmjene radne materije.
Površina ograničena krivom a, a', f, k, z1, 1, b1, a ekvivalentna je indiciranom radu +Li, dok je površina b1, r, a, b1, ekvivalentna radu, koji se troši na proces izmjene radne materije, odnosno – Lizm. Prema tome, idicirani rad cjelokupnog ciklusa četverotaktnog motora bez nadpunjenja, kada se uzme u obzir gubitak rada na proces izmjene radne materije je:
Li,uk = Li – Lizm Slika 1. Proračun i indikatorski dijagram četverotaktnog usisnog oto motora
•
Iz slike 1. vidljivo je da procesi prikazani indikatorskim dijagramom nemaju skokovite prelaze , nego se linije pojedinih procesa (faza ciklusa) nastavljaju jedna na drugu blagim zaobljenim prelazima.
•
Zaokrugljenja dijagrama na mjestima prelaza od jednog procesa na drugi izvode se na osnovu podataka dobijenih ispitivanjem sličnih motora. Kod proračuna ova zaokrugljenja definišu se posebnim koeficijentom fi .
•
Prilikom određivanja parametara motora obično se formira proračunski indikatorski dijagram za dva hoda (sabijanje i širen a gubici rada na izmjeni radne materije pridodaju se mehaničk gubicima ili se posmatraju odvojeno.
Na slici 2 dati su proračunski (nezaokrugljeni) a c z‘ z b a i stvarni a c’ c” z” l b’ a indikatorski dijagrami ciklusa sa kombinovanim dovođenjem toplote. Za približni proračun srednjeg indiciranog pritiska se koristi proračunski (nezaokrugljeni) indikatorski diagram. R ad ciklusa Sabate, prema slici 2., sastoji se iz rada širenja gasova od Vz’ do Vz pri pz=const, plus rad politropskog širenja sa srednjim eksponentom politrope n2 od stanja pz, Vz do stanja pb, Vb minus rad, koji se troši na kompresiju, odnosno politropsko sabijanje, sa srednjim eksponentom politrope n1 od stanja pa, Va do stanja pc, V c.
Slika 2. Proračunski i indikatorski dijagram četverotaktnog usisnog dizel motor
•
Ako se sa Li’ označi cjelokupan rad ciklusa bez uzimanja u obzir gubitaka rada na izmjenu radne materije, onda se prema oznakama na slici 2., rad nezaokrug indikatorskog dijagrama, za ciklus sa kombinovanim dovođenjem toplote, m izračunati kao:
• Gdje:
Li' = Lz'z + Lzb - Lac
Lz'z = pz * Vz – pz' * Vz' pz * Vz — pb * Vb Lzb = ————————— n2 — 1 Lac =
predstavlja rad širenja gasova
predstavlja rad politropskog širenja
pc * Vc — pa * Va
————————— n1 — 1
predstavlja rad politropskog sabijanja
• Odstupanje stvarnih vrijednosti srednjeg indiciranog pritis ka, u odnosu na proračunske vrijednosti, ne uzimajući u obzir izmjen radne materije, ocjenjuje se koeficijentom zaokruženja indikatorskog diagrama φi, tj.:
Pim P'im = φi * *
• Prema eksperimentalnim podacima koeficijent zaokruženja φi se kreće u granicama φi = 0,92 -0,97. Dio indiciranog rada se troši izmjenu radne materije (Lizm).
•
Na sl. 3 prikazan je detalj indikatorskog dijagrama izmjene radne materije četvorotaktnog usisnog motora.
Gubitak dijela indiciranog rada za izmjenu radne materije (Lizm) prikazan je na slici 3. šrafiranim poljem. Ovaj dio indiciranog rada se često izražava i preko srednjeg pritiska:
Pizm
Lizm
= ——
Vh
b) Indicirana snaga
• Indicirana snaga motora je snaga razvijena u cilindru motor definisane pokazatelje: srednji indicirani pritisak (pi), hodna zap cilindra (Vh) i vrijeme jednog ciklusa (t) može se izračunati kao:
Li,uk
pi = ——— t
• indicirana snaga za jednocilindrični motor može izračunati kao: Pi * Vh * n P i = 2 ——————— τ
• ako je u pitanju višecilindrični motor sa i cilindara, onda je indicirana snaga motora: Pi * i * Vh * n pi * Vhuk * n Pi = 2 ——————— = 2 ———————— τ
τ
c) Indicirana specifična potrošnja goriva
Indicirana specifična potrošnja goriva (gi) pokazuje količinu utrošenog goriva p indiciranom kW snage i satu. Uobičajena dimenzija specifične potrošnje je [g/kW se definiše kao:
Gh kg gi = ——— = ——— Pi kWh
d) Indicirani stepen iskorištenja
Indicirani stepen iskorištenja (ηi) predstavlja odnos toplote ekvivalentne indi radu i ukupno dovedene toplote za vrijeme vrš enja tog indiciranog rada ili po jedinici vremena, kao odnos indicirane snage (Pi) i dovedene toplote u jedinic (Ql*). Tako je:
Pi ηi = ——— Qi
MEĐUSOBNA ZAVISNOST OSNOVNIH PARAMETARA • Indicirana specifična potrošnja goriva (g) može se izraziti preko već poznatih parametara na sljedeći način: - ekvivalentni odnos zraka (koeficijent viška zraka) se računa kao
mvs ρk * ηv α = ——— = ———————— mvt lo * gi * pi -
indicirani stepen iskorištenja
se može izraziti kao:
lo * pi * α
ηi = ———————— ηv * pk * Qd
EFEKTIVNI POKAZATELJI ZA OCJENU RADNOG CIKLUSA •
Efektivni pokazatelji se odnose na veličine izmjerene ili proraču nate na stanje na spojnici koljenastog vratila motora.
•
Efektivni pokazatelji se dijele na efektivnu snagu i me haničke gubitke, efektivni stepen korisnosti (iskorištenja), mehanički stepen iskoriš efektivna specifična potrošnja goriva i efektivni obrtni moment.
a) Efektivna snaga i mehanički gubici
•
Snaga motora koja se od koljenastog vratila predaje radnoj ma šini, naziva se efektivna snaga (Pe). Ona je od indicirane snage umanj za veličinu snage mehaničkih gubitaka (Pm), tj.:
Pe = Pi – Pm
U mehaničke gubitke spadaju: • snaga utrošena na savladavanje otpora mehaničkog trenja (klip-klipni prstenovikošuljica, ležajevi, trenje u razvodu, itd.) • snaga utrošena na savladavanje aerodinamičkih otpora kretanja dijelova motora (klipnjača, koljenasto vratilo, zamajac, itd.) • snaga utrošena na pogon pomoćnih uređaja motora (pumpa za vodu, pumpa za ulje, ventilator, pumpa za gorivo, kompresor, itd.)
•
Odnos efektivne i indicirane snage naziva se mehanički stepen iskorištenja (ηm), tj.:
Pe ηm = —— Pi
•
Mehanički stepen iskorištenja može se odrediti eksperimentalno:
•
mjerenjem efektivnih parametara (Pe, Me, n, pe) i snimanjem indikatorskog diagrama (pi); metodom sukcesivnog isključivanja pojedinih cilindara; određivanjem snage trenja stranim pogonom ili pomoću nekih korelacionih izraza dobivenih na bazi velikog br eksperimentalnih podataka.
• • •
•
•
Analogno izrazu za indiciranu snagu, efektivna snaga se računa kao:
Pe = Pi *
ηm
Gdje je:
pe = ηm⋅ pi- srednji efektivni pritisak b) Efektivni stepen korisnosti i efektivna specifična potrošnja goriva •
Efektivni stepen korisnosti definiše se na osnovu odnosa efektivne snage i
dovedene toplote u jedinici vremena kao:
Pe ηe =———= ηi * ηm Q1
•
Vrijednost
ηi
se može izraziti kao:
lo * pi * α ηi = —————— ηv * pk * Qd •
Efektivna specifična potrošnja goriva je:
Gh 10 ge = — — — Pe
c) Ostali efektivni pokazatelji •
Efektivni obrtni moment se računa sljedećim izrazom:
•
Veza između potrošnje goriva (Gh) u jedinici vremena i količine goriva koja se dovodi po ciklusu u cilindru (qc) je:
Pe Me = ——— ω
2π Gh = qc * ρg * i * ——— τ
Zaključak • -
U ovom seminarskom radu smo detaljno objasnili koji s u to pokazatelji za ocjenu radnog ciklusa motora, te da svi ovi parametri u fizikalnom smislu u su energetsku kompaktnost motora, u smislu iskorištenja njegove radne zap ekonomičnost motora, s obzirom na iskorištenje dovedene toplotne energije.
•
Indicirani pokazatelji se određuju na osnovu podataka i rezultata mjerenja veličina, dok efektivni pokazatelji se odnose na veličine izmjerene ili proračunate na spojnici koljenastog vratila motora.
•
Bez ovih parametara nije moguće izvršiti ocjenjivanje radnog ciklusa motora, a samim tim i kvalitet motora. Mada se stvarni ciklusi motora mnogo razlik teorijskog odnosno računskog tj. idealnih ciklusa motora.
•
Osim ovih pokazatelja, za ocjenu motora s u veoma važni i pokazatelji, koji su u vezi sa zaštitom čovjekove sredine: - buka, koju motor emituje prilikom rada, - sastav izduvnih gasova, posebno koncentracija i ukupna emisija pojedin komponenti, i - miris izduvnih gasova.
