Współotwarcie i zawory przy ustawianiu rozrządu

Współotwarcie

Ze wzrostem prędkości obrotowej czas odpowiadający otwarciu zaworów maleje. Dlatego kąty wyprzedzenia otwarcia i opóźnienia zamknięcia zaworów muszą być w silnikach szybkoobrotowych odpowiednio większe niż w silnikach wolnoobrotowych. Zwiększenie kąta pokrycia (współotwarcia) zaworów, tj. kąta obrotu wału korbowego odpowiadającego okresowi, w którym zawory dolotowe i wylotowe jednego cylindra są jednocześnie otwarte, polepsza oczyszczenie przestrzeni spalania z reszty spalin w wyniku lepszego jej przepłukania świeżym ładunkiem. Stosowanie znacznego pokrycia zaworów możliwe jest tylko w silnikach o wewnętrznym tworzeniu mieszanki (silniki z zapłonem samoczynnym i wtryskowe silniki z zapłonem iskrowym), bowiem w razie zewnętrznego tworzenia mieszanki wystąpiłaby niedopuszczalna strata paliwa. Kąt pokrycia zaworów w silnikach bez doładowania wynosi zwykle 40-7-60° w zależności od ich prędkości obrotowej, a w silnikach z doładowaniem 80 + 140° (należy jednak pamiętać, że ów kąt może wynosić więcej lub mniej =, nie musi się zamknąć w tych granicach).

Kąt pokrycia zaworów

Ustawienie rozrządu i kąt pokrycia zaworów można dobrać należycie tylko na podstawie badań prototypu. Wpływ prędkości obrotowej kilku silników samochodowych na współczynniki napełnienia ich cylindrów pokazano na rysunku 4-8 w książce “Tłokowe silniki spalinowe”. Spadek ze wzrastaniem prędkości obrotowej tłumaczy się zwiększaniem się strat przepływu. Natomiast występujący często spadek yj0 wskutek przechodzenia do małych prędkości obrotowych jest wynikiem zbyt małych prędkości przepływu, przy których nie występuje dodatnie działanie zjawisk dynamicznych w układzie dolotowo-wylotowym. Wpływ obciążenia silnika jest różny i zależy od sposobu regulacji urządzeń zasilania paliwem. W silniku z zapłonem iskrowym ze zmniejszeniem obciążenia (w wyniku przymknięcia przepustnicy w gaźniku) opór układu dolotowego wzrasta.. W silnikach z zapłonem samoczynnym wpływ ten jest znacznie słabszy, ponieważ pomimo zmienności obciążenia opory układu dolotowego prawie się nie zmieniają; jedynie silniejsze podgrzewanie zasysanego powietrza powoduje pewien spadek współczynnika napełnienia.

Tags: rozrząd, samochód, silnik, zawory

Kategoria: ustawienia rozrządu

Charakterystyka stałych obciążeniowych

Krzywe stałych

Krzywe stałych ge nanosi się na podstawie wartości uzyskiwanych z odpowiedniej liczby uprzednio sporządzonych charakterystyk obciążeniowych (opisanych dalej) dla różnych prędkości obrotowych silnika w zakresie od wartości najmniejszej do wartości znamionowej. Hiperbole stałej mocy użytecznej wyznacza się dla silników czterosuwowych z wzoru: przy czym dla silników dwusuwowych zamiast T = 2 podstawia się T = 1. Przyjmując dla danej krzywej określoną wartość Ne podstawia się do wzoru kolejno szereg wartości n i oblicza się odpowiadające im wartości pe. Jeżeli charakterystyka ogólna ma służyć do porównywania właściwości badanego silnika z właściwościami innych silników, to wówczas na wykresie zamiast krzywych stałej mocy nanosi się krzywe stałego objętościowego wskaźnika mocy, czyli mocy przypadającej na dm3 objętości skokowej silnika (w podanym wzorze podstawia się Vss = 1). Charakterystyka ogólna stanowi niejako plastyczną mapę, na której wyraźnie występują obszary ekonomicznej pracy silnika, co pozwala na łatwą analizę właściwości roboczych silnika w całym możliwym obszarze jego pracy.

Potrzeby charakterystyki

Zależnie od potrzeb charakterystyki ogólne są uzupełniane jeszcze innymi krzywymi. Charakterystyka biegu jałowego przedstawia wykreślnie zależność godzinowego zużycia paliwa od prędkości obrotowej silnika podczas pracy na biegu jałowym. Charakterystyka biegu jałowego służy do oceny pracy silnika na biegu jałowym, a sporządzenie takich charakterystyk dla różnych regulacji układu zasilania umożliwia uzyskanie najekonomiczniejszej regulacji z zachowaniem statecznej pracy silnika. Charakterystyka śrubowa przedstawia wykreślnie zależność wybranych wskaźników pracy silników okrętowych od ich prędkości obrotowej przy jednoczesnej zmianie obciążenia uwarunkowanej poborem mocy przez śrubę napędową. Charakterystyka śrubowa zawiera na ogół krzywe: godzinowego Ge i jednostkowego ge zużycia paliwa, średniego ciśnienia użytecznego pe, sprawności mechanicznej v\m oraz obliczoną krzywą poboru mocy użytecznej Ne. Praca silnika jest tym stateczniejsza, im bardziej stroma staje się krzywa M0 = f(ń) w miarę zmniejszania się prędkości obrotowej.

Charakterystyka śrubowa

Często na charakterystyce śrubowej są naniesione również inne krzywe na przykład: najwyższego ciśnienia spalania p_max> temperatury spalin tsp (jest to temperatura mierzona w przewodzie zbiorczym), ciśnienia ładowania pp, średniego ciśnienia indykowanego pi oraz innych wskaźników pracy silnika. Podczas zdejmowania charakterystyki śrubowej silnika okrętowego na stanowisku pomiarowym w hamowni wyznaczanie prędkości obrotowych dla poszczególnych obciążeń opiera się na założeniu, że moc pobierana przez śrubę okrętową zmienia się według paraboli trzeciego stopnia: Ne= C-n3[kW], gdzie stała C jest uzależniona od parametrów konstrukcyjnych śruby, prędkości statku i jego zanurzenia. Opierając się na wartościach znamionowych mocy użytecznej i prędkości obrotowej oraz na podanym równaniu, otrzymuje się dla charakterystyki śrubowej wzajemne relacje wartości Ne i n. Nowy silnik należy dostosować do stawianych mu wymagań dotyczących elastyczności i innych właściwości roboczych już podczas projektowania oraz w trakcie badań prototypu.

Tags: gaźnik, obciążenie, samochód, silnik

Kategoria: obciążenie, regulacja gaźnika

Przymykanie przepustnicy i moc znamionowa przy regulacji gaźnika

Przymykanie przepustnicy

W miarę przymykania przepustnicy gaźnika przebieg krzywych pc dla silnika z zapłonem iskrowym staje się coraz bardziej stromy, co est wynikiem coraz szybszego spadku współczynnika napełniania w zależności od prędkości obrotowej. W silniku z zapłonem samoczynnym natomiast zmniejszenie wydatku pompy wtryskowej powoduje prawie równoległe przesunięcie dół krzywej pe, bez istotnego wpływu na jej pochylenie i z zachowaniem charakteru krzywych mocy, mających postać słabo wygiętych łuków bez maksimum (z wyjątkiem krzywych uzyskiwanych przy bardzo małych wydatkach pompy). Różnica w sposobie regulacji zasilania paliwem obu zasadniczych odmian silników wraz z innymi odrębnościami w realizacji obiegu rzeczywistego powodują bardzo różny przebieg krzywych zużycia paliwa. Charakterystyka ogólna (uniwersalna) jest wykreślnym przedstawieniem w “układzie współrzędnych pe- n krzywych stałych wartości ge, Ge, a także krzywej pe, odpowiadającej w silnikach z zapłonem iskrowym charakterystyce zewnętrznej, w silnikach z zapłonem samoczynnym odpowiadającej charakterystyce zewnętrznej i ewentualnie granicy dymienia.

Moc znamionowa

Moc znamionowa silnika gaźnikowego zależy w znacznym stopniu od regulacji gaźnika, czyli od składu mieszanki palnej, określonego współczynnikiem nadmiaru powietrza. W celu ustalenia właściwej regulacji gaźnika sporządza się opisane dalej charakterystyki regulacyjne. Wybór znamionowych wskaźników pracy silnika z zapłonem samoczynnym wiąże się ściśle z tzw. granicą dymienia, którą można wyznaczyć określając dla różnych prędkości obrotowych wielkości Ne oraz pe odpowiadające pierwszym objawom dymienia. Charakterystyka zewnętrzna wykazuje bardziej płaski przebieg zmian Ne oraz pe. Ze zmniejszaniem n maleje dawka paliwa (ze względu na właściwości pomp wtryskowych z pokrętnymi tłoczkami) i wzrasta ilość zasysanego powietrza (wskutek wzrostu rj”), w wyniku czego zwiększa się współczynnik nadmiaru powietrza i warunki pracy oddalają się od granicy dymienia. Aby przy dowolnej prędkości obrotowej silnika nie było możliwe przekroczenie granicy dymienia, należy tak wyregulować ogranicznik ruchu zębatki w pompie, aby przy nn charakterystyka zewnętrzna dochodziła tylko do granicy dymienia.

Tags: gaźnik, przepustnica, samochód, silnik

Kategoria: regulacja gaźnika

Różne wartości przy regulacji gaźnika

Regulacja gaźnika

Moc znamionowa silnika gaźnikowego zależy w znacznym stopniu od regulacji gaźnika, czyli od składu mieszanki palnej, określonego współczynnikiem nadmiaru powietrza. W celu ustalenia właściwej regulacji gaźnika sporządza się opisane dalej charakterystyki regulacyjne. Wybór znamionowych wskaźników pracy silnika z zapłonem samoczynnym wiąże się ściśle z tzw. granicą dymienia, którą można wyznaczyć określając dla różnych prędkości obrotowych wielkości Ne oraz pe odpowiadające pierwszym objawom dymienia. Charakterystyka zewnętrzna wykazuje bardziej płaski przebieg zmian Ne oraz pe. Ze zmniejszaniem n maleje dawka paliwa (ze względu na właściwości pomp wtryskowych z pokrętnymi tłoczkami) i wzrasta ilość zasysanego powietrza (wskutek wzrostu rj”), w wyniku czego zwiększa się współczynnik nadmiaru powietrza i warunki pracy oddalają się od granicy dymienia. Aby przy dowolnej prędkości obrotowej silnika nie było możliwe przekroczenie granicy dymienia, należy tak wyregulować ogranicznik ruchu zębatki w pompie, aby przy nn charakterystyka zewnętrzna dochodziła tylko do granicy dymienia.

Różne wartości

Wynika tu, że przyjęcie różnych wartości n” umożliwia znaczną zmianę postaci charakterystyki zewnętrznej silnika z zapłonem samoczynnym. Przyjęcie większej wartości nn powoduje nie tylko zwiększenie maksymalnej mocy, lecz także zmniejszenie mocy użytecznej w zakresie mniejszych prędkości obrotowych. Opisana współzależność charakterystyki zewnętrznej i granicy dymienia nie występuje we wszystkich silnikach z zapłonem samoczynnym, bowiem w niektórych silnikach obserwuje się odchylenia jedynie w pewnych zakresach prędkości obrotowej. Przyczyn tych rozbieżności należy szukać w nieregularności przebiegu, różnej intensywności zawirowań przy zmiennych prędkościach obrotowych lub też w odmiennym przebiegu zmienności dawki paliwa (inny rodzaj pompy wtryskowej, zastosowanie korektora wydatku paliwa). Charakterystyka mocy dławionych przedstawia wykreślnie zależność Ne, M0, pe, Ge oraz ge od prędkości obrotowej, gdy urządzenia zasilające są częściowo otwarte, przy czym na ogół na wykresie są podawane również krzywe odpowiadające charakterystyce zewnętrznej.

Tags: gaźnik, kontrola, samochód, silnik

Kategoria: regulacja gaźnika

Obciążenie

Charakterystyki w funkcji obciążenia

Charakterystyki w funkcji obciążenia służą głównie do oceny tych silników, które cechuje stałość prędkości obrotowej (np. silniki stacjonarne do napędu prądnic, silniki lokomotyw o przekładniach elektrycznych) lub zmienność prędkości obrotowej w dość wąskim zakresie zależnym od właściwości zastosowanego regulatora (np. silniki ciągników, silniki samochodów ciężarowych). Wielkościami odkładanymi na osi odciętych, tj. określającymi obciążenie, są moc użyteczna Ne lub średnie ciśnienie użyteczne pe. Charakterystyki w funkcji Ne służą do oceny danego silnika w ściśle określonych warunkach pracy, a charakterystyki w funkcji pe – do wzajemnego porównywania właściwości różnych silników. Niekiedy zamiast wartości bezwzględnych Ne lub pe odkłada się wartości procentowe odniesione do wartości otrzymywanej w warunkach znamionowych lub w warunkach charakterystyki zewnętrznej i odpowiadającej danej prędkości obrotowej. Charakterystyka obciążeniowa przedstawia wykreślnie zależność jednostkowego zużycia paliwa od mocy użytecznej lub średniego ciśnienia użytecznego, przy stałej prędkości obrotowej.

Charakterystyki obciążeniowe

W celu umożliwienia bardziej dokładnej oceny silnika, zależnie od potrzeby charakterystyki obciążeniowe uzupełnia się różnymi innymi krzywymi a mianowicie: godzinowego zużycia paliwa, sprawności mechanicznej, temperatury spalin, najwyższego ciśnienia spalania itp. Charakterystyki obciążeniowe silników trakcyjnych sporządza się dla kilku wartości prędkości obrotowej, obejmujących cały zakres pracy silnika. Przebieg zasadniczej krzywej charakterystyki obciążeniowej silnika z zapłonem samoczynnym można wytłumaczyć w oparciu o wzór z książki Niewiarowskiego pt.: :Tłokowe silniki spalinowe” – tom pierwszy. Podczas jałowego biegu silnika Ne = 0 oraz rjm = 0, a więc ge – co, co nie oznacza jednak, że silnik pracując na biegu jałowym zużywa nieskończenie duże ilości paliwa. Ze wzrostem obciążenia rośnie i a maleje ge, przy czym wpływ t]c na tym odcinku nie ma dużego znaczenia. Na odcinku 2-3 wielkość ge zmienia się w wąskich granicach, a g uzyskuje się przy obciążeniu odpowiadającym największej wartości iloczynu 7).

Zwiększenia obciążenia

W miarę dalszego zwiększania obciążenia (odcinek 2-3) jednostkowe zużycie paliwa wzrasta wskutek spadku współczynnika nadmiaru powietrza X, co powoduje niecałkowite spalanie (zakres dymienia), dopalanie podczas rozprężania i wzrost strat na chłodzenie, a więc ogólnie spadek % większy niż wzrost i\m. Punkt 4 odpowiada największej osiągalnej mocy Ne przy danej prędkości obrotowej. Dalsze zwiększenie dawki paliwa prowadzi do dalszego pogorszenia warunków spalania i pociąga za sobą szybki wzrost ge (odcinek 4-5) z jednoczesnym obniżeniem Ne. Płaski przebieg krzywej ge = f(pe) na rysunku 6-16 jest wynikiem tego, że w silniku z zapłonem samoczynnym wraz ze spadkiem obciążenia wzrasta A, czemu towarzyszy wzrost yjc. W silnikach z zapłonem iskrowym natomiast urządzenia zasilające (gaźnik lub mieszalnik) są tak skonstruowane i regulowane, aby w przeważającym zakresie obciążeń silnika był zachowany w przybliżeniu stały współczynnik nadmiaru powietrza, odpowiadający oczywiście bardzo dużej sprawności.

Tags: obciążenie, samochód, silnik

Kategoria: obciążenie, regulacja silnika

Elastyczność prędkości

Wskaźnik prof. Flossela

Wskaźnik elastyczności prędkości obrotowej wyraża się stosunkiem prędkości obrotowej odpowiadającej największej mocy (lub n” w silniku z regulatorem) do prędkości obrotowej odpowiadającej największemu momentowi obrotowemu. Silnik odznaczający się większą wartością wskaźnika en ma większy, możliwy do wykorzystania, zakres prędkości obrotowej i dzięki temu bardziej nadaje się do celów trakcyjnych. Zwykle e” zawiera się w zakresie od 1,3 do 2,0. Wskaźnik elastyczności całkowitej jest iloczynem obu wymienionych poprzednio wskaźników. Wskaźnik ten został wprowadzony przez prof. Flossela w celu scharakteryzowania całkowitej elastyczności silnika za pomocą jednej tylko wielkości. Przeciętnie wartości E zawierają się w granicach od 1,5 do 2,5. Wśród silników z zapłonem iskrowym większą elastycznością cechują się modele samochodowe, mniejszą zaś motocykle. W silnikach z zapłonem samoczynnym większe wartości em odpowiadają silnikom wyposażonym w korektory wydatku paliwa (patrz w podobnym artykule).

Silnik o regulacji szybkoobrotowej

Silnik o regulacji szybkoobrotowej jest przystosowany do pracy w dość wąskim przedziale prędkości obrotowych bliskich prędkości znamionowej. Taką regulację stosuje się w silnikach samochodów wyścigowych i sportowych, w silnikach niektórych samochodów ciężarowych oraz w silnikach lotniczych i okrętowych. Charakterystyka silnika o regulacji wolnoobrotowej odznacza się tym, że krzywa pe ma swoje maksimum w zakresie n = (0,4-r0,5)/zn i opada stromo w miarę zwiększania prędkości obrotowej (duża elastyczność silnika). Krzywa Ne takiego silnika natomiast jest bardziej wypukła, ma większy promień zaokrąglenia i osiąga wartość Nemax mniejszą niż przy regulacji szybkoobrotowej. Silniki o regulacji wolnoobrotowej są stosowane wówczas, gdy zależy nie tyle na dobrym wykorzystaniu objętości skokowej, ile na łatwym rozruchu, zdolności szybkiego przystosowania się silnika do zmian obciążenia w czasie pracy, łatwym przyspieszaniu pojazdu i małym zużyciu paliwa w szerokim zakresie prędkości obrotowych, a więc w większości samochodów osobowych znacznej części samochodów ciężarowych i w większości innych użytkowych pojazdów drogowych.

Tags: flossel, moc, paliwo, prędkość, samochód, silnik

Kategoria: elastyczność prędkości