Osłuchanie silnika

Zużycia i niedomagania objawiają się między innymi odgłosami – stukami pracy mechanizmów. W celu wykrycia tych nienormalnych odgłosów pracy elementów i mechanizmów stosuje się osłuchanie silnika uzbrojonym uchem. Silnik osłuchuje się. za pomocą specjalnego przyrządu – stetoskopu. W ostateczności można się posłużyć nawet drewnianym prętem, ale uzyskuje się wówczas gorsze wyniki. Stetoskop składa się z trzpienia dotykowego, membrany, przewodów gumowych i końcówek ebonitowych. Podczas osłuchania trzpień dotykowy przykłada się do korpusu silnika, a końcówki wkłada się do uszu. Stuki lub szmery w postaci fal dźwiękowych są przekazywane przez trzpień do membrany, a stamtąd poprzez przewody gumowe do końcówek i do uszu osłuchującego. Istotne znaczenie dla wykrycia i zlokalizowania stuków ma dobranie właściwego miejsca dotyku stetoskopem. W związku z tym na silniku rozróżnia się obszary osłuchania, do których należy przykładać stetoskop. Podczas osłuchania powinno się przykładać stetoskop do rozmaitych punktów obszaru, aż do chwili gdy badany stuk (hałas) stanie się najwyraźniejszy.

Pomiar ciśnienia sprężania

Celem pomiaru ciśnienia sprężania jest ustalenie stopnia szczelności przestrzeni w cylindrze zamkniętej tłokiem wraz z pierścieniami oraz zaworami i uszczelką głowicy. Pomiary przeprowadza się za pomocą manometru o zakresie do 60 kG/cm2 dla silników wtryskowych i do 10 kG/cm2 dla silników z zapłonem iskrowym. Manometr z odpowiednio dostosowaną końcówką podłącza się do głowicy w miejsce wtryskiwacza lub świecy zapłonowej . Na czas pomiaru wtryskiwacze (a w silnikach gaźnikowych świece zapłonowe) powinny być wykręcone ze wszystkich cylindrów. Zapobiega się tym samym szybkiemu wyładowaniu akumulatora i umożliwia się zwiększenie liczby obrotów wału korbowego, gdyż silnik stawia wtedy mniejszy opór. Silnik przed dokonaniem pomiaru powinien być nagrzany do temperatury 50 – 70°C. Z kolei wał korbowy wprawia się. w ruch obrotowy za pomocą rozrusznika i odczytuje przy tym wskazania manometru. Ciśnienie mierzy się; kolejno na poszczególnych cylindrach 2 do 3 razy. W silnikach wtryskowych przy obrotach wału korbowego w granicach 200
-300 obr./min. ciśnienie sprężania powinno wynosić co najmniej 20 – 30 kG/cm2. Jeżeli ciśnienie spadnie poniżej 20% wartości nominalnej to szczelność jest niedostateczna. W silnikach gaźnikowych ciśnienie sprężania waha się w granicach 6 – 8,5 kG/cm2.

Średni wykładnik

W znamionowych warunkach pracy średni wykładnik politropy sprężania zmienia się zwykle w granicach 1,3 + 1,4 – zależnie od podanych poprzednio czynników. Podczas rozruchu zimnego silnika wykładnik nt wynosi 1,2+1,25. Średni wykładnik politropy sprężania może być określony na podstawie znajomości ciśnienia na początku i na końcu sprężania według wzoru pewnego. Stopień sprężania s. Nominalnym stopniem sprężania lub krótko stopniem sprężania nazywamy stosunek całkowitej objętości cylindra V do objętości komory sprężania V0. W silnikach dwusuwowych często stosuje się pojęcie rzeczywistego stopnia sprężania st, wyrażającego się stosunkiem objętości cylindra w chwili zamknięcia okien podczas suwu sprężania do objętości komory sprężania. W silnikach z zapłonem iskrowym stopnie sprężania mają zasadniczy wpływ na ich wskaźniki pracy. W celu uzyskania jak najmniejszego zużycia paliwa i możliwie dużej mocy należy dążyć do stosowania dużych stopni sprężania. Zjawisko spalania stukowego i względy wytrzymałościowe narzucają tu jednak ograniczenia.

Dobór stopnia sprężania

Dobór stopnia sprężania w silniku z zapłonem iskrowym zależy od liczby oktanowej przewidywanego paliwa oraz konstrukcji komory spalania, materiałów głowicy i tłoka, wymiarów cylindra i przeznaczenia silnika. Orientacyjnie można przyjąć następującą zależność między liczbą oktanową a stopniem sprężania silnika gaźnikowego bez doładowania. Zależnie od przeznaczenia silnika gaźnikowego stosuje się zwykle następujące stopnie sprężania: – silniki europejskich samochodów osobowych – s = 6,5 + 8,5 – silniki amerykańskich samochodów osobowych – s = 8,0+10,5; – silniki samochodów sportowych i wyścigowych s = 8,0+12,0; – silniki motocykli użytkowych – s = 5,5+7,5; – silniki samochodów ciężarowych i autobusów – s = 6,0 -f 7,5; – silniki ciągników – s = 6,0-ł- 7,5. Duże stopnie sprężania w amerykańskich samochodach tłumaczy się użyciem paliwa o dużej liczbie oktanowej i stosowaniem w silnikach widlastych bardzo korzystnych, klinowych komór spalania. Wyścigowe silniki samochodowe i motocyklowe zasilane są specjalnymi paliwami o szczególnie dużych liczbach oktanowych.

Przebieg sprężania

Rzeczywisty przebieg krzywej sprężania znacznie odbiega od założonej w obiegu porównawczym adiabaty”. Przyczyną tego jest wymiana ciepła między czynnikiem a ściankami cylindra – o zmiennej intensywności, a nawet o zmiennym znaku (na początku sprężania – podgrzewanie czynnika od ścianek, na końcu – podgrzewanie ścianek od sprężonego czynnika). Poza tym przebieg sprężania zakłóca: zmniejszanie się chłodzonej powierzchni cylindra w miarę zbliżania się tłoka do GMP, uchodzenie gazów przez pierścienie do skrzyni korbowej oraz parowanie ciekłego paliwa doprowadzonego w czasie suwu dolotu (silniki gaźnikowe) lub wtryśniętego pod koniec sprężania (silniki wtryskowe). Sprężanie charakteryzuje więc krzywa o ustawicznie zmiennym wykładniku. W celu uproszczenia obliczeń cieplnych sprężanie traktuje się jako przemianę politropową o stałym wykładniku średnim. Średni wykładnik powinien być tak dobrany, aby obliczone parametry końca sprężania były takie same, jak w przypadku uwzględniania zmienności wykładnika rzeczywistego.

Średni wykładnik politropy sprężania

Wielkość średniego wykładnika politropy sprężania zależy przede wszystkim od intensywności chłodzenia i wymiarów cylindra oraz od prędkości obrotowej silnika. Wzrost intensywności chłodzenia (np. przez spotęgowanie cyrkulacji wody chłodzącej, zastosowanie tłoków ze stopów lekkich, zastosowanie chłodzenia denka tłoka) powoduje zmniejszenie . Wartości Ťt dla silników chłodzonych wodą są mniejsze niż dla silników chłodzonych powietrzem. W silnikach o zwiększonych wymiarach cylindrów wykładnik Ťx jest zwykle nieco większy, ponieważ względna powierzchnia chłodzenia F, przypadająca na jednostkę objętości cylindra V, zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do średnicy cylindra D. Wzrost prędkości obrotowej silnika skraca czas trwania procesu sprężania, a tym samym zmniejsza odprowadzenie ciepła od czynnika i jego ucieczkę do skrzyni korbowej. Z tych względów zwiększenie prędkości obrotowej silnika powoduje wzrost wykładnika nx. Wielkość ną wzrasta również i w miarę zwiększania obciążenia w wyniku podwyższania się średniej temperatury ścianek.