Silniki spalinowe na egzanin (opracowane).pdf

1. Bilans cieplny silnika spalinowego o ZI i o ZS oraz udziały procentowe ciepła w bilansie

rodzaj silnika Qe Qch Qw+Qns Qot

24 -

30 -

32 36 - 40 8

32 -

25-

28 27- 30 10

2. Średnie ciśnienie indykowane , średnie ciśnienie użyteczne i ich związek, sposoby

wyznaczania oraz orientacyjne wartości dla S o ZI i S o ZS

Średnie ciśnienie indykowane p i – jest to takie zastępcze (obliczeniowe) stałe ciśnienie w

cylindrze, przy którym praca wykonywana przez czynnik w ciągu jednego obiegu równa się

pracy indykowanej. Jeżeli pole wykresu zastąpimy równoważnym mu polem prostokąta o

podstawie równej skokowi tłoka w obranej podziałce wykresu to wysokość tego prostokąta

przedstawiać będzie średnie ciśnienie indykowane.

Przeciętne wartości pe dla warunków znamionowych:

P i = 0,8 – 1,3 [MPa] 4sów ZI =

Średnie ciśnienie użyteczne p e – jest to takie zastępcze (obliczeniowe) stałe ciśnienie w

cylindrze, przy którym praca wykonana przez czynnik równa się pracy użytecznej.

= ∗ []

Przeciętne wartości pe dla warunków znamionowych:

p e =0,65 – 1,1 [MPa] => 4sów ZI

p e =0,55 – 0,75 [MPa] => 4sów ZS

p e =0,3 – 0,65 [MPa] => 2sów ZS

p e =0,7 – 1,8 [MPa] => doładowany ZS

3. Sprawność ogólna silnika, jednostkowe zużycie paliwa i ich związek oraz zakresy wartości dla

S o ZI i S o ZS

Sprawność ogólna (efektywna η e ) – jest to stosunek liczby ciepła użytecznego Q e do ilości

ciepła doprowadzonego do czynnika w rzeczywistym obiegu pracy Q d .

η e = η i * η m ; η e =η t *η i *η m ; η =

∗ η =

η i – sprawność indykowana

η m – sprawność mechaniczna Wu – wartość opałowa

Ge – sekundowe zużycie paliwa N e – moc użyteczna [kW]

g e – jednostkowe zużycie paliwa

4. 1 postać równania mocy silnika

∗ ∗ ∗[]

V −pojemno ść skokowasilnika[dm ]

∗[]

P i = 0,65 – 0,9 [MPa] 4sów ZS gdzie: c podziałka ciśnienia indykowanego

P i = 0,35 – 0,75 [MPa] 2sów ZS l w – długość wykresu równa skokowi tłoka

P i = 0,8 – 2 [MPa] doładowany ZS F w – pole pracy na wyk., w [mm]

∗

Jednostkowe zużycie paliwa: określa ilość zużytego przez silnik paliwa w jednostce czasu

przypadającej na jednostkę mocy. =

min ]

p − ś rci ś nienieu ż yteczne [ MPa ]

T – liczba sówów

Równanie Ne określa średnią moc w ustalonych warunkach pracy. Moc chwilowa, odnosząca

się do przedziału czasu krótszego od jego jednego obiegu, przyjmuje (podobne jak chwilowa

wartości ciśnienia w cylindrze) wartości zmienne w czasie.

Wówczas wzór na moc użyteczną dla silników 4sówowych przyjmuje postać:

= ∗ ∗

[] dla 2suwów Ne= „to samo”/60

5. 2 postać równania mocy silnika

=∗ ∗∗

∗

∗ ∗ []

−ść[ ]

−ęść

−śćł[

]

−łℎ[ .

. ]

−śćłó

T – liczba suwów

−...ł

−ńęśłężłą

−ęść.

6. Współczynniki napełniania η v jego zależność od prędkości obrotowej oraz zakresy wartości

dla silnika o ZI i S o ZS

Jeżeli współczynnik napełniania η V dotyczy S wolno ssącego to ciśnienie i temperatura

ładunku będą równe ciśnieniu i temperaturze otoczenia, jeśli S doładowanego to ciśnienie i

temperatura ładunku przed zaworem wlotowym odpowiada parametrom czynnika

dostarczanego przez sprężarkę za chłodnicą powietrza. Zmniejszeniu η V sprzyja podgrzewani

świeżego ładunku od ścianek komory spalania i cylindra oraz od reszty spalin pozostałych z

poprzedniego cyklu. Na η V bezpośredni wpływ wywiera prędkość obrotowa silnika, gdyż

wszystkie opory przepływu ładunku są proporcjonalne do kwadratu prędkości przepływu.

0,6 – 0,85 => S o ZI =

0,75 – 0,9 => S o ZS

7. Stała stechiometryczna paliwa, współczynniki nadmiaru powietrza oraz jego zakresy wartości

dla silnika o ZI i S o ZS

Współczynnik nadmiaru powietrza λ to stosunek ilości powietrza dostarczanego do cylindra

podczas jednego obiegu do ilości powierza teoretycznie potrzebnego do całkowitego spalenia

dawki paliwa, zawartego w mieszaninie palnej. Można go również określić jako stosunek

ilości powietrza L doprowadzonego do spalenia jednostkowej masy paliwa do teoretycznej

ilości powietrza L t potrzebnej do spalenia tej dawki.

n−pr ę dko ść obrotowasilnika[ obr

λ = 1,4 – 1,8 wtrysk bezpośredni 1,7- 2,2 silnik doładowany

8. Pojęcie mieszanek: stechiometrycznej, ubogiej i bogatej. Zakres polności mieszanki

jednorodnej w silniku o ZI

Lambda

Rodzaj

mieszanki

Emisja

NOX

Mieszanka

λ=1

niska niska niska

stechiometryczna

Mieszanka

λ>1

niska niska wysoka

uboga

Mieszanka

λ<1

wysoka wysoka niska

bogata

λ=1 liść powietrz powietrza potrzebna do spalenia całej dawki paliwa

λ>1 ilość powietrza zbyt duża do spalenia całego paliwa (powietrze zostaje)

λ<1 ilość powietrza zbyt mała do przeprowadzenia całkowitego spalania (zostaje paliwo)

9. Proces spalania w silnikach o ZI (objaśnij na wykresie indykatorowym)

Vs- objętość skokowa do spalenia 1kg paliwa

Vo – objętość komory spalania 1-2 =>sów dolotu

- => izobara 2-3 =>sów sprężania

I => izochora 3-4 => sów pracy

„hiper” => izentropa 4-1 =>sów wylotu

10. Proces spalania w S o ZS (objaśnij na wykresie indykatorowym)

Vs- objętość skokowa do spalenia 1kg paliwa

Vo – objętość komory spalania 1-2 =>sów dolotu

- => izobara 2-3 =>sów sprężania

I => izochora 3-4 => sów pracy

„hiper” => izentropa 4-1 =>sów wylotu

11. Spalanie stukowe w S o ZI. Wpływ czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na

skłonności do występowania spalania stukowego

Spalanie stukowe : spowodowane jest zbyt dużym stopniem sprężania w stosunku do liczby

oktanowej zużytego paliwa. Spalanie stukowe wywołane rozprężającą się w komorze spalania

częścią palącej się mieszaniny palnej, która podgrzewa i spręża jeszcze nie zapaloną pozostałą

mieszankę. Po przekroczeniu pewnej granicy ciśnienia, temperatury pozostała nie spalona

mieszanka spala się gwałtownie powodując znaczne wahania ciśnienia w komorze spalania i

powstanie dźwięku stuku. Wpływ na spalanie stukowe na: dobór odpowiedniego stopnia

sprężania, ilość oktanów w paliwie, dobrze zaprojektowana komora spalania(materiał

głowicy, umieszczenie świec, obciążenie silnika)

12. Wpływ kąta wyprzedzenia zapłonu na wykres indykatorowy silnika spalinowego.

Zbyt wczesny zapłon – zapłon powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia w czasie kiedy tłok jest

jeszcze znacznie oddalony od górnego maksymalnego położenia. Powoduje to znaczne

obciążenie układu korbowego.

Zbyt późny – zapłon powoduje przesunięcie spalania na sów rozprężania, konsekwencją tego

jest znaczne pogorszenie się sprawności ogólnej silnika spalinowego a ponad to grozi

przegrzaniem.

13. Liczba oktanów paliwa LO: definicja, metody wyznaczania

Liczba oktanowa paliwa: to cecha benzyny do S o ZI i jej odporność na spalanie stukowe.

Wartość LO określa się w silniku wzorcowym, porównując badane paliwo z paliwem

wzorcowym będącym mieszaniną dwóch węglowodorów: izooktanu C 9 H 18 (LO=100); heptanu

C 7 H 16 (LO=0)

14. Liczba cetanowa paliwa LC: definicja, metody wyznaczania

Liczba cetanowa paliwa: jest to właściwość oleju napędowego do samozapłonu. LC paliwa

określa się porównując własności procesu spalania silnika wzorcowego olejem badanym oraz

olejem wzorcowym. W skład oleju wzorcowego wchodzą dwa węglowodory: Cetan C 16 H 34

(LC=100) i metylonaftan C 11 H 24 (LC=0). Oceną wartości LC może być również przeprowadzona

metodami fizykochemicznymi np. określenie gęstości i lotności paliwa.

15. Komory spalania S o ZI: szkic, nazwy, cechy

a )Wanienka owalna; b )wanienka trójkątna; c) klinowa prosta; d) klinowa w cylindrze;

e) pół kulista klasyczna; f) komora we dnie tłoka.

Komora wanienkowa : najprostsze rozwiązanie komory mieszczącej się głowicy silnika;

Komora trójkątna : zapewnia intensywniejsze zawirowanie mieszanki w płaszczyźnie

poziomej oraz zapewnia mniejsze zagłębienie świecy w głowicy. Komora klinowa: ma

płaszczyzny ograniczające nachylenie względem siebie pod kątem ok. 20-30° świeca bardzo

pochylona. Komora pół kolista: ma kształt najbliższy teoretycznemu ideałowi mieszczą

stosunkowo duże zawory (duża sprawność napędowa )umieszczenie świecy w środku

(jednakowy płomień we wszystkich kierunkach) korzystny stosunek powierzchni ścian

komory do jej objętości.

16. Komory spalania S o ZC: szkic, nazwy, cechy’

a )Płaska otwarta; b ) toroidalna; c )Kulista ½ otwarta; d ) stożkowa ½ otwarta; e )systemu M

Wspólną cechą tych komór jest ukształtowanie, aby napływające w suwie sprężone

powietrze uległo solidnemu zawirowaniu.- Prędkość obrotowa do 2400[obr/min];

- symetryczna budowa głowicy; -małe zużycie paliwa; -wysoka sprawność; - wysokie ciśnienie

– duża wrażliwość na zmianę obrotów; -

a ) komora wstępna; b )komora wirowa; Komora wirowa- małe ciśnienie max(lżejsze części)

- tańsze wtryskiwacz; -mała wrażliwość na obroty; - większe zużycie paliwa niż wtrysk

bezpośredni;- świeca zapłonowa do rozruchu. Komora wirowa: -Lepsze wykorzystanie

powietrza; - 12-15[MPa]; -nie wrażliwość na słabsze paliwo (miętka praca); - duże średnice

zaworów; - duże zużycie paliwa; -trudnyrozruch.

17. Regulator prędkości obrotowej: jedno, dwu i wielo zakresowy

Regulatory jedno zakresowe : Są stosowane w S o ZI i ZS w przypadku gdy napędzają one

odbiorniki mocy wymagające stałej prędkości obr. Nie zależnie od stopnia obciążenia. Zakres

działania takiego regulatora nie może być zmienny podczas pracy silnika.

Regulatory dwu zakresowe : stosowane w S o ZS wyposażonych w sekwęcyne pompy

wtryskowe. Utrzymywanie ich jest utrzymywanie stałej prędkości. Obrotowej silnika nabiegu

jałowym i niedopuszczanie do rozbiegania się silnika. Regulator taki spełnia role regulatora

biegu jałowego i ogranicznika prędkości obrotowej. Między tymi zakresami kierowca może

bezpośrednio oddziaływać na element sterujący wydatkiem pompy wtryskowej.

Regulatory wielo zakresowe : stosowane się niezależnie od systemu zasilania i zapłony silnika

w pojazdach wolnobieżnych i rozpogadzających znacznym nadmiarem mocy silnika, który w

przypadku nagłego zmniejszenia oporu może spowodować gwałtowne zwiększenie prędkości

jazdy. Regulator wielo zakresowy jest w zasadzie regulatorem jedno zakresowym, który może

być jednak podczas pracy silnika dowolnie nastawnym, od prędkości obrotowej biegu

18. Doładowanie silników, jego system oraz zakresy doładowania

Są trzy zasadnicze systemy doładowania silników:

- sprężarka napędzana mechanicznie (turbo sprężarka)

19. Podstawowe parametry charakteryzujące doładowanie silników.

Sprężarka: stosunek ciśnienia za sprężarką p d do ciśnienia na wlocie do niej p o

20. Wskaźniki porównawcze silników.

Średnie ciśnienie użyteczne i indykowane = ∗ ; =

Sprawność silnika lub jednostkowe zużycie paliwa : =

∗ ; =

Średnia prędkość tłoka C ś =25n[

] ; ś =

[

]

Objętościowy wskaźnik mocy - N =

[

]

Tłokowy wskaźnik mocy - =

∗ [

]

Jednostkowa masa silnika - = [

]

Objętościowy wskaźnik masy - =

]

21. Zależność między momentem obrotowym i mocą silnika spalinowego

Mom. Obrotowy silnika jest to średnia wartość mom. obr. Działającego działającego w ciągu

całego obiegu, przenoszonego z wału korbowego silnika do odbiornika. Znając moc użyteczną

silnika oraz jego pęd, obr. Można obliczyć średni użyteczny moment obliczyć z

[

22. Charakterystyka prędkościowa S o ZI i o ZS – charakterystyka pełnej mocy, częściowa

regulatorowa dla regulatora jednozakresowego, dwuzakresowego i wielo zakresowego

Przedstawia zależność mocy użytecznej ( M o ; p e ) i jednostkowego zużycia paliw od prędkości

obrotowej wału silnika przy stałym otwarciu przepustnicy lub elementu regulującego

dawkowanie paliwa przez pompę wtryskową. Niekiedy na wykresie charakterystyki nanosi się

ponadto krzywe natężenia zużycia paliwa G e , temperatury spalin.

23. Charakterystyki regulacyjne S o ZI i o ZS. Optymalny kąt wyprzedzenia zapłonu (wtrysku)

Przedstawia zależność mocy użytecznej (ewentualnie mom. obrotowego lub średniego

ciśnienia użytecznego) i jednostkowego zużycia paliwa od kąta wyprzedzenia zapłony

(wtrysku) przy stałej prędkości obrotowej, stałej regulacji układu zasilania oraz stałym

dawkowaniu paliwa albo meszanki.

24. Charakterystyki obciążeniowe S o ZI i o ZS – punkty charakterystyczne i wartości

współczynników nadmiaru powietrza w punktach charakterystycznych

Charakterystyka obciążeniowa przedstawia zależność sekundowego oraz jednostkowego

zużycia paliwa od momentu obrotowego silnika, średniego ciśnienia użytecznego lub jego

mocy użytecznej przy stałej prędkości obrotowej. Charakterystyki obciążeniowe silników

spalinowych sporządza się dla wartości prędkości obrotowych, obejmujących cały zakres

pracy silnika. Zazwyczaj obiera się 10-12 punktów pomiarowych.

25. Charakterystyka ogólna (warstwicowa)

Stopień wzrostu gęstości ładunków będących stosunkiem gęstości ładunku za sprężarką ρ d

do gęstości przed sprężarką ρ o =

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: