Cestovna vozila_6.doc

25
(121) gdje je ψ definisano ranije kao . Kod dvotaktnih motora sa povratnim i poprečnim ispiranjem vrijednost koeficijenta φ i ≈ 1, ako se pretpostavi da je pozitivan rad u toku izmjene radnog fluida približno jednak gubicima rada zaobljenog u odnosu na proračunski ciklus (sl. 112 a). Kod istosmjernog Sl. 112 Pozitivni i negativni rad kod dvotaktnih motora sa poprečnim i povratnim ispiranjem (a) i istosmjernim ispiranjem (b) ispiranja je dio rada pri izmjeni radne materije negativan pa je φ i = 0,94 ÷ 0,98. b) Indicirana snaga Indicirana snaga motora je snaga razvijena u cilindru motora i za definisane pokazatelje: srednji indicirani pritisak (p i ), hodna zapremina cilindra (V h ) i vrijeme jednog ciklusa (t) može se izračunati kao: (122) Vrijeme jednog ciklusa se računa kao: 91 b

Transcript of Cestovna vozila_6.doc

rada), to se vidi na sl

8101

(121)

gdje je definisano ranije kao . Kod dvotaktnih motora sa povratnim i poprenim ispiranjem vrijednost koeficijenta i 1, ako se pretpostavi da je pozitivan rad u toku izmjene radnog fluida priblino jednak gubicima rada zaobljenog u odnosu na proraunski ciklus (sl. 112 a). Kod istosmjernog

Sl. 112 Pozitivni i negativni rad kod dvotaktnih motora sa poprenim

i povratnim ispiranjem (a) i istosmjernim ispiranjem (b)

ispiranja je dio rada pri izmjeni radne materije negativan pa je i = 0,94 0,98.

b) Indicirana snaga

Indicirana snaga motora je snaga razvijena u cilindru motora i za definisane pokazatelje: srednji indicirani pritisak (pi), hodna zapremina cilindra (Vh) i vrijeme jednog ciklusa (t) moe se izraunati kao:

(122)

Vrijeme jednog ciklusa se rauna kao:

(123)

gdje je:

- taktnost motora ( = 4 - etvorotaktni motor, = 2 - dvotaktni motor)

n - broj obrtaja motora

Konano se indicirana snaga za jednocilindrini motor moe izraunati kao:

(124)

Ako je u pitanju viecilindrini motor sa i cilindara, onda je indicirana snaga motora

(125)

c) Indicirana specifina potronja goriva

Indicirana specifina potronja goriva (gi) pokazuje koliinu utroenog goriva po jednom indiciranom kW snage i satu. Uobiajena dimenzija specifine potronje je [g/kWh]. Definie se kao:

(126)

gdje je Gh - potronja goriva u jedinici vremena. Najee se izraava u [kg/h].

d) Indicirani stepen iskoritenja

Indicirani stepen iskoritenja (i) predstavlja odnos toplote ekvivalentne indiciranom radu i ukupno dovedene toplote za vrijeme vrenja tog indiciranog rada ili posmatrano u jedinici vremena, kao odnos indicirane snage (Pi) i dovedene toplote u jedinici vremena (). Tako je:

(127)

gdje je - donja toplotna mo goriva

5.2 Meusobna zavisnost osnovnih parametara

Indicirana specifina potronja goriva (gi) moe se izraziti preko ve poznatih parametara na sljedei nain:

ekvivalentni odnos zraka (koeficijent vika zraka) se rauna kao:

(128)

iz jednaine (128) se rauna vrijednost gi kao:

(129)

indicirani stepen iskoritenja se moe izraziti kao:

(130)

Iz jednaine (130) moe se izraziti srednji indicirani pritisak (pi) kao:

(131)

5.3 Efektivni pokazatelji

a) Efektivna snaga i mehaniki gubici

Snaga motora koja se od koljenastog vratila predaje radnoj maini, naziva se efektivna snaga (Pe). Ona je od indicirane snage umanjena za veliinu snage mehanikih gubitaka (Pm), tj.:

(132)

U mehanike gubitke spadaju:

snaga utroena na savladavanje otpora mehanikog trenja (klip-klipni prstenovi-kouljica, leajevi, trenje u razvodu, itd.)

snaga utroena na savladavanje aerodinamikih otpora kretanja dijelova motora (klipnjaa, koljenasto vratilo, zamajac, itd.)

snaga utroena na pogon pomonih ureaja motora (pumpa za vodu, pumpa za ulje, ventilator, pumpa za gorivo, kompresor, itd.)

Odnos efektivne i indicirane snage naziva se mehaniki stepen iskoritenja (m), tj.:

(133)

Analogno izrazu za indiciranu snagu, efektivna snaga se rauna kao:

(134)

gdje je:

- srednji efektivni pritisak

b) Efektivni stepen korisnosti i efektivna specifina potronja goriva

Efektivni stepen korisnosti definie se na osnovu odnosa efektivne snage i dovedene toplote u jedinici vremena kao:

(135)

Adekvatno izrazu (159), vrijednost e se moe izraziti kao:

(136)

Efektivna specifina potronja goriva je:

(137)

Adekvatno izrazu (129), efektivna specifina potronja goriva se moe napisati kao:

(138)

Analogno izrazu (131) srednji efektivni pritisak motora se moe izraziti kao:

(139)

c) Ostali efektivni pokazatelji

efektivni obrtni moment

(140)

Iz izraza (140) se vidi da za jedan konkretan motor srednji efektivni moment (Me) je proporcionalan srednjem efektivnom pritisku (pe).

veza izmeu potronje goriva (Gh) u jedinici vremena i koliine goriva koja se dovodi po ciklusu i cilindru (qc) je:

(141)

gdje je:

qc - ciklusna dobava

g - gustina goriva

Takoe se mogu izvesti zavisnosti:

(142)

(143)

gdje su K1 i K2 konstantne proporcionalnosti za konkretan motor.

5.4 Odreivanje mehanikog stepena iskoritenja

Mehaniki stepen iskoritenja definisan jednainom (133) ili kao:

(144)

moe se odrediti eksperimentalno:

mjerenjem efektivnih parametara (Pe, Me, n, pe) i snimanjem indikatorskog diagrama (pi)

metodom sukcesivnog iskljuivanja pojedinih cilindara

odreivanjem snage trenja stranim pogonom

ili pomou nekih korelacionih izraza dobivenih na bazi velikog broja eksperimentalnih podataka.

6. TOPLOTNI BILANS MOTORA

Da bi se odredio karakter iskoritenja dovedene toplote i analizirali toplotni gubici, potrebno je napraviti toplotni bilans. U tom cilju, odreuju se pojedine komponente odvedene toplote, u zavisnosti od radnih parametara, koji su karakteristini za uslove eksploatacije (optereenje, brzinski reim, ). Izraz za toplotni bilans se moe napisati kao:

(145)

odnosno:

(146)

gdje je:

- toplota ekvivalentna efektivno ostvarenom radu

- toplota odvedena hlaenjem u okolinu

- toplota odvedena izduvnim gasovima

- toplota odvedena zraenjem ili na neki drugi nain koji nije naprijed obuhvaen

Toplotni bilans dat jednainom (145) moe se prikazati diagramski na sl. 113, uz uobiajene procente

Sl. 113 Diagram toplotnog bilansa (Senkey-ev diagram)

pojedinih komponenti toplote. Ovaj diagram moe se prikazati u zavisnosti od radnih parametara motora. Tako je na sl. 114 dat diagram promjene parametara iz jednaine (145) ili (146) u zavisnosti od optereenja motora.

Sl. 114 Toplotni bilans motora u funkciji optereenja

Detaljnijim analizama toplotnog bilansa dobiva se:

(147)

(148)

gdje je:

- potronja goriva u jedinci vremena

- donja toplotna mo goriva

toplota ekvivalentna efektivnoj snazi:

(149)

(150)

toplota odvedena sredstvom za hlaenje

(151)

(152)

gdje je:

- protok rashladnog fluida

- specifina toplota rashladnog fluida

- temperatura rashladnog fluida na izlazu i ulazu u motor

toplota odvedena izduvnim gasovima je:

(153)

(154)

gdje je:

M2 - broj molova produkata sagorijevanja po 1 kg goriva

- specifina toplota (molarna) smjee izduvnih gasova

- temperatura izduvnih gasova na izlazu iz motora

- broj molova svjeeg punjenja

- molarna specifina toplota svjeeg punjenja

- temperatura svjeeg punjenja

ostali toplotni gubici () mogu se napisati kao:

(155)

(156)

gdje je:

- gubitak toplote uslijed nepotpunog sagorijevanja,

- gubitak toplote odvedene uljem,

- dio toplote, koja odlazi na zraenje, pogon pomonih agregata, preliv goriva, itd.

7. POGONSKE KARAKTERISTIKE MOTORA SUI

7.1. Vrste karakteristika

U podacima o motoru daju se njegove nominalne karakteristike, tj. nomina1na snaga i nomina1ni broj obrtaja, pri kome se ta snaga razvija. Pod nominalnom snagom podrazumijeva se efektivna snaga za koju proizvoa garantuje da je motor moe razvijati pod odreenim eksploatacionim uslovima i koja je upisana u garantni list motora. Zavisno od primjene motora nomina1na snaga je manje ili vie udaljena od maksimalne snage pri tom broju obrtaja. Razliitim nacionalnim standardima na raz1iite naine se definiu optereenja koja motor, zavisno od namjene, mora pri ispitivanju da odrava ogranieno ili neogranieno dugo.

Za stacionarne, agregatne, brodske i eljeznike motore obino sa definiu slijedei pojmovi:

Trajna snaga - najvea efektivna snaga, koju motor moe da razvija neogranieno dugo, ne prekoraujui granice termikog i mehanikog optereenja, pri emu je ogranienje snage podeeno tako da se motor moe preopteretiti do razvijanja ograniene trajne snage

Ograniena trajna snaga - najvea efektivna snaga, koju motor smije razvijati samo ogranieno dugo, zavisno od namjene. Kod ove snage regulacioni organ je ogranien i dalje poveanje snage u eksploataciji je nemogue

Maksimalna snaga - najvea efektivna snaga, pri kojoj motor moe raditi u toku 15 minuta, bez termikih i mehanikih oteenja. Ova snaga dokazuje da motor na reimu ograniene trajne snaga nije na granici svojih mogunosti

Kod motornih vozila (putnikih i teretnih) obino se definie maksimalna snaga, kao najvea efektivna snaga, koja stoji na raspoloenju za pogon motornog vozila. Ova snaga se moe uzeti i za nominalnu snagu.

U toku eksploatacije snaga motora stalno se mijenja, shodno zahtjevima prikljuenog potroaa. Bez obzira to je broj korisnika motorske snage vrlo veliki, po nainu na koji se mijenja snaga, postoje tri glavne grupe korisnika:

a) U uslovima pogona motornog vozila, zavisno od otpora kretanja, koji zavisi od brzine kretanja vozila, konfiguracije terena, stanja puta i dr. bie koriteno itavo podruje snaga koje lei izmeu krive pune snage, apscisne ose i minimalnog i maksimalnog broja obrtaja (1, sl. 115).

b) U uslovima stacionarnog i agregatnog pogona optereenje se mijenja od 0 do maksimalnog pri priblino konstantnom broju obrtaja, koji se pomou regulatora broja obrataja odrava u eljenim granicama. U ovakvim uslovima rade motori za pogon elektrogeneratora kao i motori za pogon maina i ureaja koji u eksploataciji, nezavisno od optereenja, moraju raditi sa konstantnim brojem obrtaja (2, sl. 115).

c) U uslovnima pogona broda i aviona odata snaga zavisi od broja obrtaja i nagiba elise. Otpor koji prua elisa nepromjenljivog koraka, a koji motor savlauje, srazmjeran je kvadratu broja obrtaja

(157)

gdje je: a1 - konstanta

Efektivna snaga motora moe se izraziti i preko obrtnog momenta, koji koljenasto vratilo prenosi preko spojnice na prikljunu mainu, okreui se ugaonom brzinom (:

(158)

gdje je: a2 - konstanta

Prema izrazu (158), snaga se u ovom sluaju mijenja po zakonu kubne parabole (3, sl. 115) Obzirom da

ovakvu promjenu uslovljava gonjena elisa (propeler), ova kriva se naziva elisna (propelerna karakteristika). Na sl. 115 dat je prikaz, za tri prethodno navedena sluaja, mogui naini koritenja

Sl. 115 Polje moguih reima rada motora razliitih namjena

motora u eksploataciji. Na sl. 115 sa 4 je oznaena eksploataciona kriva pune snage, sa 3 propelerna kriva, sa 2 kriva dejstva regulatora broja obrtaja. Stacionarna radna stanja brodskog (avionskog) motora lee na propelernoj krivoj, stacionarnog motora na krivoj dejstva regulatora, a kod motora za pogon motornih vozila u cijelom rafiranom podruju.

Radi ilustracije u nastavku se daje jedan ciklus promjenjivih reima kretanja vozila, u uslovima gradskog saobraaja.

Sl. 116 Reimi rada vozila u uslovima gradskog saobraaja

(1 brzina kretanja, 2 broj okretaja, 3 hod regulacionog organa)

U sluaju brodskog stacionarnog i lokomotivskog pogona zahtijeva se da motor ima mogunosti preoptereenja za 10% - 15%. Zbog toga se nominalna taka usvaja ispod krive pune snage. Preoptereenje brodskog motora postie se pri broju obrtaja veem od nnom dok kod stacionarnog motora preoptereenje dovodi do pada broja obrtaja ispod nominalnog.

Kod vozilskih motora nominalna snaga obino lei na eksploatacionoj krivoj pune snage. Ovo je omogueno time to se ova snaga koristi povremeno i relativno kratkotrajno.

Traktorski motori mogu u eksploataciji biti esto podvrgnuti dugotrajnom radu pod punim optereenjem, uslijed ega se nominalna taka usvaja na niem nivou optereenja, nego kod odgovarajueg motora za pogon motornog vozila.

Kako se iz prethodnog izlaganja vidi, motor se u eksploataciji ne koristi samo pri reimu koji odgovara nominalnim karakteristikama, ve se radni reim mijenja na neki od ukazanih naina. Da bi se dobili podaci o tom kako se pojedini parametri motora mijenjaju pri promjeni reima rada, pristupa se eksperimentalnom odreivanju najvanijih pogonskih veliina motora, kao to su: efektivna snaga, broj obrtaja, obrtni moment, asovna i specifina efektivna potronja goriva, pokazatelji termikog stanja motora itd. Pri tome se reim optereenja mijenja na slian nain kako e to biti pri koritenju motora, ali se mjerenja vre na ustaljenim reimima rada. Prema tome, postoje i tri glavne grupe karakteristika:

a) Brzinske karakteristike, kod kojih se ustanovljava zakon promjene snage ( uglavnom efektivne), obrtnog momenta, potronje goriva, temperaturnog stanja i drugih parametara u funkciji brzine obrtanja koljenastog vratila, odnosno u funkciji broja obrtaja. Ove karakteristike imaju naroitu vanost kod motora za pogon motornih vozila. No, one imaju i opti znaaj, jer pruaju podatke o promjeni parametara motora u irokom podruju promjene broja obrtaja i optereenja.

b) Karakteristike optereenja (stacionarne karakteristike), kod kojih se ustanovljava promjena potronje goriva, termikog stanja i drugih veliina u funkciji optereenja motora. Pri tome se optereenje mijenja pri konstantnom broju obrtaja ili se snimanja vre pri promjeni optereenja uz dejstvo regulatora broja obrtaja. U ovom zadnjem sluaju se prikazuje i promjena broja obrtaja pri promjeni optereenja, to prua izvjesnu sliku o osjetljivosti regulatora.

c) Propelerne (elisne) karakteristike, kod kojih se ustanovljava zakon promjene istih veliina kao i kod brzinskih karakteristika ( snage, potronje goriva, itd.) u funkciji broja obrtaja, s tim to se pri pojedinim brojevima obrtaja motor optereuje snagom koja lei na kubnoj paraboli, koja predstavlja karakteristiku propelera. Ovakve karakteristike se ustanovljavaju kod brodskih i avionskih motora.

d) Pored navedenih triju grupa karakteristika, snimaju se i grafiki prikazuju i druge kao to su: regulatorske karakteristike, reglane karakteristike, univerzalne karakteristike, karakteristike praznog hoda i druge specijalne karakteristike.

U daljem izlaganju bie prezentovane detaljnije najvanije grupe karakteristika sa stanovita cestovnih vozila.

7.2 Brzinske karakteristike motora

Pod brzinskim karakteristikama podrazumijeva se grafiki prikazana promjena pojedinih parametara motora u zavisnosti od promjene broja obrtaja.

Jedna od osnovnih grafikih karakteristika motora jeste kriva zavisnosti njegove efektivne snage od broja obrtaja. Ove krive pruaju se u domenu od minimalnog broja obrtaja (nmin), pri kome motor jo sigurno radi bez gaenja, tj. daje dovoljno snage za savlaivanje unutranjih otpora, do maksimalnog broja obrtaja (nmax), koji je ogranien veliinom inercijalnih sila, termikim optereenjem kritinih dijelova motora, kvalitetom odvijanja radnih procesa i dr.

Pri odreivanju promjene snage u funkciji broja obrtaja, to se, inae, vri ispitivanjem motora na probnom stolu, odreuju se i ostale motorske veliine: obrtni moment motora (Me), specifina efektivna potronja goriva (ge), srednji efektivni pritisak (pe), asovna potronja goriva (Gh), temperatura izduvnih gasova (Tr), itd. Ako se dobivene vrijednosti predstave grafiki, dobie se slika njihove promjene u zavisnosti od broja obrtaja pri dotinom poloaju organa za podeavanje, tj. za promjenu optereenja.

Najvanije brzinske karakteristike motora su kriva efektivne snage i kriva obrtnog momenta. Iako se kriva snage odreuje eksperimentalno, naelan tok promjene snage u funkciji broja obrtaja moe se ustanoviti i analitiki. Analitiko razmatranje je od posebnog znaaja pri objanjenju tendencija promjene snage odnosno pri uporeenju toka ovih krivih kod oto i dizel motora.

Polazei od izraza za efektivnu snagu i obuhvatajui sve parametre, koji su u ovom sluaju razmatranja konstantni, odgovarajuom konstantom, dobija se:

(159)

gdje je:

Kada bi srednji efektivni pritisak pri fiksnom poloaju regulacione poluge ostao konstantan pri promjeni broja obrtaja, moglo bi se napisati k1 pe = k2, te je snaga data izrazom

Pe = k2 n

(160)

Znai da bi se u tom sluaju pri promjeni broja obrtaja snaga mijenjala po zakonu prave linije (sl. 124 crtkano). Koristei izraze za efektivnu snagu (159) i (158), dolazi se do zakljuka da je obrtni moment motora proporcionalan srednjem efektivnom pritisku:

(161)

Pod pretpostavkom da je pri promjeni broja obrtaja srednji efektivni pritisak konstantan i obrtni moment motora bio bi pri tome konstantan (sl. 117 crtkasto).

U stvari, srednji efektivni pritisak se mijenja pri promjeni broja obrtaja pa se i snaga i obrtni moment motora mijenjaju pri tome po odgovarajuim krivim linijama. Intenzitet povijanja krive snage pri poveanju broja obrtaja zavisi od intenziteta opadanja srednjeg efektivnog pritiska. Polazei od izraza za srednji efektivni pritisak i uzimajui u obzir izraze za srednji indikatorski pritisak i mehaniki stepen oteenja, dolazi se do sljedeih relacija:

Sl. 117 Naelni tok promjene snage i obrtnog momenta u funkciji broja obrtaja

za oto motore:

(162)

(163)

gdje je: b1 - konstanta

za dizel motore vae iste relacije samo e se ekvivalentni odnos zraka (koeficijent vika zraka) izraziti kao:

(164)

pa je:

(165)

odnosno:

(166)

gdje je:

- konstanta

- ciklusna dobava goriva [kg/cikl.]

Pomou izraza (162) i (163), odnosno (165) i (166), i realnih tokova promjene stepena punjenja (v), stepena mehanikih gubitaka (m), moe se analizirati kriva efektivne snage i efektivnog obrtnog momenta sa poveanjem broja obrtaja. Pri tome je vano definisati pri kom se optereenju ta promjena posmatra.

Ako je regulacioni organ postavljen u poloaj, koji odgovara punom optereenju (pun otvor leptira kod oto motora, puna doza ubrizganog goriva, koja odgovara punom optereenju kod dizel motora), onda se govori o krivoj punog momenta motora. Ako se regulacioni organ postavi u poloaj manjeg optereenja, dobie se kriva parcijalne (djelimine) snage odnosno momenta.

Vano je naglasiti da se snimanje krive pune snage (momenta) i krive parcijalne snage (momenta) vri pri fiksnom poloaju regulacionog organa.

Prvo e se posmatrati kako se vri promjena srednjeg efektivnog pritiska oto i dizel motora pri punom optereenju pri poveanju broja obrtaja.

Odnos je kod obje vrste motora skoro nepromjenljiv pri poveanju broja okretaja.

Sl. 118 Naelna promjena glavnih uticajnih Sl. 119 Naelni tok promjene efektivne

faktora na Pe = f (n) pri punom

snage (Pe) i obrtnog momenta (Me)

optereenju

oto i dizel motora u funkciji broja

obrtaja, pri punom optereenju

Kod oto motora postojanje suenog grla karburatora i leptira izazivaju sve vee opadanje koeficijenta punjenja sa poveanjem brzine obrtanja vratila. Relativno naglo opadanje koeficijenta punjenja utie i na brzo opadanje mehanikog stepena iskoritenja, to ini da srednji efektivni pritisak oto motora naglo

pada sa poveanjem broja obrtaja.

Kod dizel motora nepostojanje karburatora ini da stepen punjenja opada znatno sporije pri poveanju broja obrtaja nego to je to sluaj kod oto motora. Mehaniki stepen iskoritenja dizel motora takoe opada sa poveanjem broja obrtaja, ali sporije nego kod oto motora, to se da zakljuiti analizom izraza (163) i (166). Pri radu dizel motora sa pumpom normalnog izvoenja koliina goriva ubrizganog po ciklusu (mgc) lagano se poveava pri poveanju broja obrtaja, dok i ostaje praktino isto, to doprinosi relativno sporom opadanju m, a preko njega i sporoj promjeni pe.

Na sl. 118 ucrtan je naelan tok promjene glavnih uticajnih inilaca na srednji efektivni pritisak i tok promjene srednjeg efektivnog pritiska u zavisnosti od promjene broja obrtaja za oto i dizel motor. Prema tome je uslovno uzeto da maksimalne vrijednosti ovih parametara prolaze kroz istu taku za obje vrste motora, kako bi se lake uoila razlika u toku tih parametara. Inae, na osnovu ranije datih analiza poznato je da dizel motor, uglavnom zbog toga to mora raditi sa znatno veim koeficijentom vika zraka, postie manje vrijednosti srednjeg efektivnog pritiska nego odgovarajui oto motor.

Na sl. 119 dat je u uporednom diagramu naelan tok krive pune snage i punog obrtnog momenta za oto i dizel motor. I ovdje je uslovno uzeto da vrijednosti maksimalnih momenata budu iste, da bi se lake uoila razlika u tendenciji promjene ovih parametara pri promjeni broja obrtaja. Moe se zakljuiti da se krive snage i krive obrtnih momenata sve vie povijaju prema apscisnoj osi pri poveanju broja obrtaja i to bre kod oto nego dizel motora.

Ova tendencija povijanja krive snage i obrtnog momenta izraena je kod oto motora u jo veoj mjeri kod djeliminih optereenja (pritvoren leptir) i to utoliko vie, ukoliko je leptir vie pritvoren. Pritvaranje leptira utie u smislu smanjenja srednjeg efektivnog pritiska preko smanjenja punjenja cilindra, poveanja pumpnih gubitaka i sve breg smanjenja koeficijenta mehanikog iskoritenja.

Kod dizel motora se moe uzeti da stepen punjenja malo zavisi od optereenja, tj. tok promjene v pri djeliminim optereenjima je slian kao i pri punom optereenju. Indikatorski stepen iskoritenja i mgc monotono rastu sa porastom broja obrtaja i, s obzirom da se srednji pritisak mehanikih gubitaka lagano poveava sa poveanjem broja obrtaja, mehaniki stepen iskoritenja pri djelominom optereenju sporije opada nego kod oto motora. Posljedica toga je da srednji efektivni pritisak dizel motora i pri djeliminom optereenju ima istu tendenciju promjene kao i kod punog optereenja.

Na sl. 120 prikazan je karakter promjene izvjesnog broja uticajnih parametara na srednji efektivni pritisak oto motora pri promjeni broja obrta i to pri punom i djeliminom optereenju. Na sl. 121 date su zavisnosti odgovarajuih parametara kod dizel motora.

Sl. 120 Tok promjene v, m, pi i pm u funkciji Sl. 121 Tok promjene m, mgc, i i pi u funkciji

broja obrtaja kod oto motora

broja okretaja kod dizel motora

Ovakav tok promjene uticajnih faktora na srednji efektivni pritisak, odnosno na snagu i moment oto i dizel motora, dovodi do karakteristinog toka promjene ovih parametara. Na sl. 122 date su brzinske karakteristike oto i dizel motora i to pri punom optereenju (krive 1 i 1) i pri parcijalnim optereenjima (krive 2 i 2).

Uporeujui ova dva diagrama, uoava se da krive snage kod oto motora pri poveanju broja obrtaja, naglo povijaju, tako da ak i pri punom otvoru leptira kriva pune snage presijeca apscisnu osu pri broju

1 kriva pune snage, 2 kriva parcijalne snage, 1 krive obrtnog momenta pri punom optereenju,

2 kriva promjene obrtnog momenta pri parijalnom optereenju, 3 kriva snage pod dejstvom regulatora,

3 kriva promjene obrtnog momenta pod dejstvom regulatora broja obrtaja

Sl. 122 Diagram promjena brzinskih karakteristika oto a) i dizel b) motora

obrtaja, koji je za oko 30% do 50% vei od nominalnog broja obrtaja. Na mjestu gdje kriva efektivne snage presijeca apscisnu osu efektivna snaga jednaka je nuli, a cjelokupna indicirana snaga, koja je zbog opadanja koeficijenta punjenja jako umanjena, ide na pokrivanje mehanikih gubitaka. Danas se kod brzohodih oto motora primjenjuje specijalno konstruisani leptir, koji igra ulogu ograniivaa broja obrtaja. Pod uticajem dinamikog dejstva gasne struje leptir se pri velikim brojevima obrtaja pritvara ne dozvoljavajui vee prekoraenje nominalnog broja obrtaja. Ako su elementi motora provjereni na dejstvo inercionih sila pri nmax, eventualno kratkotrajno dostizanje ovog broja obrtaja ne bi dovelo do havarije motora. Meutim, treba naglasiti da je takvo brzinsko forsiranje motora krajnje tetno sa gledita mehanikih naprezanja i habanja vitalnih dijelova motora i kao takvo nedopustivo.

Na osnovu ovakvog toka brzinskih pokazatelja oto motora moe se zakljuiti da se on moe koristiti i bez regulatora broja obrtaja, izuzev kada gonjena maina zahtijeva rad sa stalnim brojem obrtaja ili ukoliko bi pri radu esto dolazilo do naglih promjena optereenja motora (npr. pogon broda uslijed njihanja i ispadanja elise iz vode, ili kod traktorskih motora pri izvjesnim vrstama obrade tla).

Tok brzinskih krivih dizel motora je takav da bi i pri malim optereenjima naglo rastereenje vrlo brzo dovelo do velikog porasta broja obrtaja, to bi bilo opasno po motor, zbog velikih inercijalnih sila. Zbog toga se kod dizel motora mora uvijek primijeniti regulator broja obrtaja. Na sl. 122 b), sa 3 i 3 su naznaene krive promjene snage i obrnutog momenta pod dejstvom regulatora.

Uporeenjem toka brzinskih karakteristika oto i dizel motora (sl. 122) uoavaju se znatne razlike. Maksimumi krivulja snage kod oto motora pomjeraju se pri smanjenju optereenja ka koordinatnom poetku, to je posljedica velikog uticaja poloaja leptira na veoma sloene gasodinamike procese u zoni leptira. Kod dizel motora maksimumi snaga odgovaraju priblino istom broju obrtaja, koji moe leati i iznad nnom.

Karakteristina je i velika razlika u toku obrtnog momenta. Kod oto motora je povijanje krivulja momenata pri porastu broja obrtaja vee nego kod dizel motora i sve izraenije to je pritvaranje leptira vee. Kod dizel motora su krivulje momenta veoma malo povijene i pri punom i djeliminim optereenjima skoro ekvidistantne linije. Treba takoer uoiti da krive snage pa i krive momenta trpe manje promjene u zoni manjih brojeva obrtanja, tj. u toj zoni su krive sange priblinije odgovarajuoj tangenti iz koordinatnog poetka a krive momenta su priblinije odgovarajuoj horizontalnoj pravoj. Dodirna taka ove tangente na krivoj efektivne snage opredjeljuje vrijednost maksimalnog obrtnog momenta pri tom poloaju regulacionog organa i odgovarajuem broju obrtaja. Najinteresantnija je u ovom pogledu kriva pune snage i preko nje definisana veliina i poloaj maksimalnog momenta motora.

Na sl. 123 dat je uporedni diagram brzinskih karakteristika momenta (Me) i specifine potronje goriva (ge) za oto i dizel motor.

Sl. 123 Diagram brzinskih karakteristika (vanjske i parcijalnih) obrtnog momenta

(Me) i specifine potronje goriva (ge) kod oto (a) i dizel (b) motora

Kod dizel motora se vidi znatno manja specifina potronja goriva na parcijalnim optereenjima, nego kod oto motora, zbog ega dizel motor ima znatno veu ekonominost u uslovima esto promjenjivih optereenja.

Brzinske karakteristike motora, najee vanjska brzinska karakteristika snage motora, se esto izraavaju u vidu empirijskih izraza zbog jednostavnosti koritenja. Tako se vrlo esto susree u literaturi izraz za snagu (prema Lajdermanu):

(167)

gdje su a i b konstante, koje se daju u literaturi za pojedine vrste motora. Izraz (167) je vrlo praktian za upotrebu kod prorauna vunih karakteristika vozila, a odstupanja dobivenih rezultata u odnosu na stvarne su zanemarivi. Karakteristine take rada motora, na diagramu brzinskih karakteristika date su na sl. 124. To su take:

Sl. 124 Spoljnje brzinske karakteristike motora i njegove karakteristine take

taka 1. - prazan hod sa brojem obrtaja motora nph = 500 800/min kod sporohodih motora i

nph = 500 800/min kod brzohodih motora

taka 2. - minimalni broj obrtaja (nmin) koji dozvoljava optereenje

taka 3. - maksimalni obrtni momenat pri broju obrtaja

taka 4. - minimalna specifina potronja goriva pri broju okretaja

taka 5. - maksimalna snaga pri broju okretaja

taka 6. - maksimalni broj okretaja motora (nmax), u odnosu na vrstou dijelova motora

Osnovni parametri, koji se koriste za ocjenu brzinskih karakteristika motora su:

elastinost momenta karakteristike koja se definie kao:

(168)

koji se zove i koeficijent prilagodljivosti. Ovaj koeficijent za oto motore se kree u granicama 1,25 1,35, a kod dizel motora bez korektora ciklusne dobave goriva 1,05 1,15. Kod dizel motora sa korektorom ovaj koeficijent dostie vrijednost 1,25 1,35. Kod nadpunjenih motora uz primjenu regulisanog turbokompresora vrijednosti koeficijenta dostiu i preko 2,0.

Pored elastinosti momentne karakteristike vrlo vana osobina je i poloaj maksimalnog momenta u odnosu na brzinski reim. Ovaj poloaj se definie tzv. brzinskim koeficijentom elastinosti koji se rauna kao:

(169)

Vrijednosti ovog koeficijenta kreu se u intervalu od 0,4 0,8, zavisno od vrste i namjene motora.

7.3 Karakteristika optereenja (stacionarne karakteristike)

U uslovima stacionarnog pogona potrebno je da se pri promjeni optereenja broj obrtaja mijenja u to uim granicama. Zbog toga je cjelishodno za ocjenu rada ovih motora koristiti karakteristike ustanovljene u funkciji optereenja, pri konstantnom broju obrtaja ili uz promjenu broja obrtaja pod dejstvom regulatora. No ove se karakteristike mogu snimiti i za brodski i vozilski motor. Pri grafikom prikazivanju stacionarnih karakteristika na apscisnoj osi nanosi se neki parametar, koji karakterie optereenje motora: srednji efektivni pritisak, obrtni moment, efektivna snaga ili procenti pune snage, koju motor razvija pri broju obrtaja pri kome se vri snimanje karakteristika. U pravcu ordinate nanose se ostali parametri vani za ocjenu rada motora kao: asovna (Gh) i specifina (ge) potronja goriva, temperatura izduvnih gasova (Tr), mehaniki (m), efektivni ((e) i indikatorski ((i) stepen iskoritenja, broj obrtaja (n) (ako se ispitivanje vri uz dejstvo regulatora), srednji efektivni pritisak (pe) itd.

Na sl. 125 dat je naelan tok promjene razliitih parametara dizel motora, pri promjeni optereenja uz dejstvo regulatora. Na sl. 126 date su karakteristike optereenja oto motora pri n = const za tri razliita broja obrtaja. O toku promjene krive specifine efektivne potronje goriva pri promjeni optereenja uz n = const, moe se rasuivati na osnovu sljedeeg izraza za specifinu efektivnu potronju:

(170)

Pri praznom hodu je Pe = 0; Pi 0; m = Pe/ Pi = 0, te je pri praznom hodu ge = . Kako e se pri poveanju optereenja mijenjati ge zavisie od promjene i i m. Minimalna vrijednost specifine efektivne potronje goriva postii e se pri optereenju pri kome proizvod i m postigne maksimalnu vrijednost.

Sl. 125 Naelan tok promjene osnovnih parametara stacionarnog dizel motora

pri promjeni optereenja uz dejstvo regulatora

I kod oto i kod dizel motora pri poveanju optereenja pri n = const raste m isprva bre, a potom sve sporije. Meutim, stepen indikatorskog iskoritenja nema isti tok kod oto i dizel motora. Kod oto motora je karburator podeen tako da obezbjeuje ekonomian pogon u to irem dijapazonu promjene optereenja. Sa poveanjem optereenja stepen indikatorskog iskoritenja e se poveati uslijed poboljanja uslova sagorijevanja smjee (poveava se koeficijent vika zraka , a smanjuje se koeficijent zaostalih gasova ), kao i uslijed relativnog smanjenja toplotnih gubitaka. Tek pri prelasku na reim maksimalne snage, kada stupa u dejstvo ureaj za dodatno obogaivanje smjee, dolazi do naglog opadanja i. Prema tome, ge ima kod oto motora tendenciju stalnog opadanja sve do prelaska na reim maksimalne snage, gdje naglo povija navie, kako je prikazano na sl. 126. Na istoj slici prikazan je i tok promjene koeficijenta vika zraka () i koeficijent zaostalih gasova (r). Koliina zaostalih gasova je priblino ista pri svim optereenjima, te se sa poveanjem optereenja, tj. sa poveanjem koliine svjee smjee, pri otvaranju leptira, smanjuje koeficijent zaostlih gasova. Time se smanjuje usporavajue dejstvo zaostalih gasova na brzinu sagorijevanja.

Sl. 126 Naelan tok promjene krive asovne (Gh) i specifine efektivne (ge) potronje goriva u funkciji optereenja pri n = const, za tri razne vrijednosti n, kod karburatorskog oto motora. Crtkastim linijama prikazana je promjena koeficijenta vika zraka i koeficijenta zaostalih gasova , koji utiu na tok krive ge

b)

_992416534.unknown

_997504288.unknown

_1000024563.unknown

_1001138893.unknown

_1001138924.unknown

_1096365421.unknown

_1096365460.unknown

_1001138907.unknown

_1001138490.unknown

_1001138880.unknown

_1000094949.unknown

_1001138188.unknown

_1000026289.unknown

_997504529.unknown

_997504833.unknown

_997506533.unknown

_997506615.unknown

_997506819.unknown

_997506857.unknown

_997506805.unknown

_997506572.unknown

_997505037.unknown

_997504577.unknown

_997504644.unknown

_997504555.unknown

_997504366.unknown

_997504434.unknown

_997504345.unknown

_992591291.unknown

_992593396.unknown

_992669270.unknown

_993559644.unknown

_993660553.unknown

_992669357.unknown

_992680093.unknown

_992665835.unknown

_992668701.unknown

_992593415.unknown

_992593892.unknown

_992591917.unknown

_992593374.unknown

_992591698.unknown

_992416836.unknown

_992422263.unknown

_992426635.unknown

_992422208.unknown

_992416605.unknown

_992416637.unknown

_992416572.unknown

_991730062.unknown

_992415134.unknown

_992415700.unknown

_992415866.unknown

_992416371.unknown

_992415780.unknown

_992415814.unknown

_992415319.unknown

_992415396.unknown

_992415293.unknown

_992414640.unknown

_992414710.unknown

_992414730.unknown

_992414690.unknown

_991730458.unknown

_991730753.unknown

_991730314.unknown

_991717419.unknown

_991718785.unknown

_991724308.unknown

_991724648.unknown

_991719987.unknown

_991718038.unknown

_991718401.unknown

_991717851.unknown

_991648171.unknown

_991717297.unknown

_991717394.unknown

_991648415.unknown

_991647896.unknown

_991648055.unknown

_991647797.unknown