Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 1. Spalovací motor jako zdroj energie. 2. Charakteristika automobilových paliv. 3. Pracovní.

Prezentace na téma: "Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 1. Spalovací motor jako zdroj energie. 2. Charakteristika automobilových paliv. 3. Pracovní."— Transkript prezentace:

1 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 1. Spalovací motor jako zdroj energie. 2. Charakteristika automobilových paliv. 3. Pracovní oběhy zážehových a vznětových motorů. 4. Tepelná bilance a účinnosti spalovacího motoru. 5. Kinematika a dynamika klikového ústrojí. 6. Základy konstrukce pístových spalovacích motorů. 7. Palivové soustavy zážehových motorů - nepřímé vstřikování. 8. Palivové soustavy zážehových motorů - přímé vstřikování. 9. Palivové soustavy vznětových motorů. 10. Ekologické aspekty provozu spalovacích motorů. 11. Charakteristiky, regulace a měření spalovacích motorů. 12. Zapalovací soustavy zážehových motorů. 13. Elektrické příslušenství spalovacích motorů. 14. Chladicí a mazací soustavy spalovacích motorů. Spalovací motory Ing. Jan Hromádko, Ph.D. Email: janhromadko@tf.czu.cz Témata přednášek

2 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Charakteristiky spalovacích motorů Charakteristikou pístového spalovacího motoru se nazývají grafická znázornění vzájemných závislostí vybraných provozních veličin motoru v soustavě pravoúhlých souřadnic. Podle volby nezávisle proměnné rozdělujeme charakteristiky na: otáčkové charakteristiky (dříve nazývané rychlostní) - nezávislou proměnnou jsou otáčky klikového hřídele motoru n [min -1 ] zatěžovací charakteristiky - nezávislou proměnnou může být M t [Nm], p e [MPa], P e [kW] seřizovací charakteristiky - nezávislou proměnnou může být úhel předstihu zážehu α [°], otvírací tlak trysky p [MPa] a další

3 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Charakteristiky spalovacích motorů Samostatnou skupinu tvoří celkové (úplné, univerzální) charakteristiky Soustavu charakteristik tvoří trojrozměrný diagram. Nejčastěji proměnná veličina (spotřeba paliva) v závislosti na otáčkách a točivém momentu motoru. Do grafického znázornění, například měrné spotřeby paliva, by dále vynášeny další závislosti např. výkon motoru, jízdní odpor na jednotlivé převodové poměry atd.

4 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Otáčkové charakteristiky Otáčkové charakteristiky znázorňují závislost užitečného výkonu P e [kW], točivého momentu M t [Nm], hodinové spotřeby paliva M p [kgh -1 ] nebo měrné spotřeby paliva m pe [gkWh -1 ] na otáčkách n [min -1 ] klikového hřídele motoru. Při měření zůstává v konstantní poloze ovládací orgánu řízení dodávky paliva do motoru. (konstantní poloha plynového pedálu) Přechod na jiný otáčkový režim práce motoru je tedy řízen pouze změnou brzdného momentu.

5 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Otáčkové charakteristiky vznětových motorů Jmenovitá otáčková charakteristika vznětového motoru je charakterizována tím, že ovládací páka vstřikovacího čerpadla je nastavena na maximální dodávku a motor dosahuje při jmenovitých otáčkách n j jmenovitého výkonu. Nejčastěji jsou v materiálech výrobců uváděny průběhy výkonu motoru P e, točivého momentu M t a měrné efektivní spotřeby paliv m pe. Minimální provozní otáčky n min určují otáčkový režim při němž může motor dlouhodobě pracovat s plnou dávkou paliva. Otáčková charakteristika vznětového motoru je uvedena na následujícím snímku.

6 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Otáčkové charakteristiky vznětových motorů

7 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Soustava otáčkových charakteristik s omezovacím regulátorem Otáčkové charakteristiky vznětových motorů Omezovací regulátor začíná působit při překročení jmenovitých otáček, tak že přesouvá regulační tyč vstřikovacího čerpadla na nižší dodávku paliva. Při dosažení maximálních dovolených otáček n max vznětového motoru odpovídá vstřikované množství paliva volnoběžné dodávce. Důvodem použití omezovacího regulátoru je velké nebezpečí havárie vznětového motoru při překročení určitých maximálních otáček. Jedná se o tzv. „přetočení“ motoru, kdy dojde ke kontaktu dna pístu s výfukovým ventilem, který nestačí ventilové pružiny uzavřít. Tento typ regulace se používá u vznětových motorů pro osobní a nákladní automobily.

8 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Soustava otáčkových charakteristik s omezovacím regulátorem Otáčkové charakteristiky vznětových motorů Na dalším snímku je uvedena soustava otáčkových charakteristik vznětového motoru s omezovacím regulátorem. Charakteristika označená 100 % představuje jmenovitou charakteristiku motoru při maximální dodávce paliva. Při snižování dodávky paliva pak je dosahováno na jmenovitých otáčkách motoru n j 75 %, případně 50 % jmenovitého výkonu motoru. Takto nastavené poloze ovládací páky vstřikovacího čerpadla odpovídá i průběh otáčkové charakteristiky při částečném zatížení. Spalovací motory Otáčkové charakteristiky vznětových motorů

9 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Soustava otáčkových charakteristik s omezovacím regulátorem Spalovací motory Otáčkové charakteristiky vznětových motorů

10 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Soustava otáčkových charakteristik s výkonnostním regulátorem Spalovací motory Otáčkové charakteristiky vznětových motorů Výkonnostní regulátor se používá pro motory strojů, u kterých je požadavek na pokud možno konstantní otáčky motoru, např. zemědělské traktory, stavební stroje, stabilní motory atd. Ovládací pákou vstřikovacího čerpadla se v tomto případě nastavují otáčky motoru n 1, n 2, n 3 až n j, při kterých začne regulátor omezovat dodávku paliva. Při změně zatížení se pracovní režim motoru pohybuje po regulátorové větvi charakteristiky (přímková část charakteristiky řízená regulátorem) s relativně malou změnou otáček. Soustava otáčkových charakteristik vznětového motoru s výkonnostním regulátorem je uvedena na dalším snímku.

11 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Soustava otáčkových charakteristik s výkonnostním regulátorem Spalovací motory Otáčkové charakteristiky vznětových motorů

12 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Otáčkové charakteristiky vznětových motorů Převýšení točivého momentu motoru Převýšení točivého momentu motoru je jedním z parametrů, které charakterizují průběh jmenovité otáčkové charakteristiky vznětového motoru. Při práci vznětového motoru s nastavenou plnou dávkou paliva dochází při přetížení motoru k poklesu otáček. Točivý moment motoru se v souladu s průběhem jmenovité charakteristiky motoru zvětšuje. Čím větší je nárůst točivého momentu motoru s poklesem otáček motoru, tím má motor lepší průběh točivého momentu.

13 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Otáčkové charakteristiky vznětových motorů Převýšení točivého momentu motoru Pokud jeho nárůst dostačuje k překonání zvýšeného odporu, např. terénní převýšení, vzrůst půdního odporu nebo množství zpracovávané hmoty není nutno řadit na nižší převodový stupeň. Je zřejmé, že motor s vyšším momentovým převýšením, M tmax1 > M tmax2, usnadňuje obsluhu stroje a šetří pohonné hmoty. U současných nepřeplňovaných motorů se hodnota momentového převýšení pohybuje kolem 12 až 14 % a u motorů přeplňovaných od 17 do 27 %. Vysoce přeplňované motory s mezichlazením plnícího vzduchu a elektronicky řízeným vstřikováním paliva mohou dosahovat převýšení točivého momentu až 49 %.

14 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Otáčkové charakteristiky vznětových motorů Převýšení točivého momentu motoru Početní definice

15 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Otáčkové charakteristiky zážehových motorů Vnější otáčková charakteristika zážehového motoru je měřena při plném otevření škrtící klapky karburátoru, nebo vzduchové přívěry u motorů se vstřikováním paliva. Na obr. jsou vyneseny průběhy točivého momentu M t, výkonu P e a měrné efektivní spotřeby paliva m pe. Maximální otáčky n max nesmějí být při provozu motoru překračovány a otáčky minimální n min jsou otáčky umožňující dlouhodobý provoz motoru při plném zatížení. Obě tyto hodnoty otáček motoru ovládá řídicí jednotka motoru. U starších motorů bez řídící jednotky vypadala charakteristika trochu jinak. Motor pracoval bez jakékoliv regulace, ve vysokých otáčkách se motor sám ustálil (ztrátový motor se vyrovnal malému efektivnímu výkonu motoru vlivem špatného plnění motoru).

16 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Otáčkové charakteristiky zážehových motorů

17 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zatěžovací charakteristiky Zatěžovací charakteristika je znázornění závislosti vybraných parametrů motoru na jeho zatížení při konstantních otáčkách klikového hřídele motoru. Zatížení motoru charakterizuje střední efektivní tlak p e [MPa], točivý moment M t [Nm] nebo výkon motoru P e [kW]. Sledovanými parametry jsou měrná efektivní spotřeba paliva m pe [g.kWh -1 ], teplota výfukových plynů t V [K], produkce škodlivých emisí a další.

18 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zatěžovací charakteristiky Na obr. je pomocí zatěžovací charakteristiky znázorněn rozdíl v měrné spotřebě paliva při provozu na motorovou naftu a B100 (100% MEŘO).

19 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Celkové (úplné) charakteristiky Celkové charakteristiky se vynáší v pravoúhlé souřadné soustavě. Na vodorovnou osu jsou nanášeny otáčky klikového hřídele motoru n [min -1 ] a na svislou osu zatížení určené buď točivým momentem M k [Nm] nebo středním efektivním tlakem p e [MPa]. Úplná charakteristika se nezjišťuje přímým měřením. Vynáší se na základě měření vnější otáčkové charakteristiky a soustavy zatěžovacích charakteristik.

20 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Celkové (úplné) charakteristiky vždy - měrné efektivní spotřeby paliva mpe [g.kWh-1], obvykle- výkonu Pe [kW], - teploty výfukových plynů tV [°C] - kouřivosti K [%] (u naftových motorů) někdy - konstantní cyklové dávky paliva Mpc [mg.cykl -1 ] (u nafto- vých motorů) -u naftových motorů s výkonnostním regulátorem jednot- livé větve soustavy otáčkových charakteristik V úplné charakteristice jsou vyneseny čáry konstantních hodnot vybraných veličin:

21 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Celkové (úplné) charakteristiky Na obr. je znázorněna úplná charakteristiky spalovacího motoru. Kromě měrné spotřeby paliva je uveden i výkon motoru. V některých případech se mohou uvádět i další parametry. Jelikož uvádění více parametrů vytváří graf nepřehledný, uvádí se v dnešní době do celkové charakteristiky pouze měrná spotřeba paliva, viz obr dále.

22 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Celkové (úplné) charakteristiky Úplná charakteristika měrné spotřeby paliva motoru Avie D432.100

23 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Regulace spalovacích motorů Regulaci spalovacích motorů můžeme rozdělit na: kvantitativní, kvalitativní a smíšenou.

24 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Kvantitativní regulace U kvantitativní regulace je střední efektivní tlak pracovního oběhu a tedy výkon motoru řízen změnou průtočného množství směsi (palivo se vzduchem) motorem, tedy změnou hmotnostního naplnění válce čerstvou náplní. Regulace se provádí škrtící klapkou v sání motoru. Směs dodávaná motoru má konstantní, nebo téměř konstantní bohatost, většinou blízkou stechiometrickému směšovacímu poměru (λ = 1). Regulace je určena pro motory zážehové (benzinové). Výjimku tvoří zážehové motory s přímým vstřikem paliva, které pracují se smíšenou regulací. V režimu spalování homogenní směsi pracují s kvantitativní regulací a v režimu spalující vrstvenou směs pracují s kvalitativní regulací. Schéma kvantitativní regulace je na obr. dále.

25 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Kvantitativní regulace

26 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Kvalitativní regulace U kvalitativní regulace je střední efektivní tlak pracovního oběhu a tedy výkon motoru řízen změnou bohatosti směsi (mění se dávka paliva do konstantního množství vzduchu), hmotnostní naplnění válce vzduchem je při této regulaci prakticky konstantní. Regulace je určena pro motory vznětové (naftové). Regulace neplatí pro přeplňované vznětové motory, u kterých je smíšená regulace. Schéma kvalitativní regulace je znázorněno na obr. dále.

27 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Kvalitativní regulace

28 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Smíšená regulace U smíšené regulace je střední efektivní tlak pracovního oběhu a tedy výkon motoru v určité oblasti zatížení řízen změnou bohatosti směsi, v jiné oblasti potom změnou hmotnostního naplnění válce. Oblast s proměnlivou bohatostí směsi je zpravidla určitým způsobem řízena i kvantitativně. Regulace je využívána u plynových zážehových přeplňovaných motorů. Do tohoto způsobu regulace lze zařadit i přeplňované vznětové (naftové) motory: střední efektivní tlak oběhu u těchto motorů je řízen především změnou dávky paliva (bohatosti směsi), současně se ale uplatňuje i změna hmotnostního naplnění válce účinkem přeplňování. A také motory zážehové s přímým vstřikem paliva spalující vrstvenou směs. Na obr. dále vlevo je schéma regulace přeplňovaného vznětového motoru a na obr. vpravo je pak schéma regulace plynového motoru.

29 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Smíšená regulace Přeplňovaný vznětový motorPlynový motor

30 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření výkonových parametrů K měření výkonových parametrů, tj. točivého momentu [Nm] a výkonu [kW] v závislosti na frekvenci otáček motoru se v praxi používá několik metod s různou mírou přesnosti a náročnosti. Základní rozdělení Metoda statická Měření samostatného motoru na zkušebním stanovišti Měření na válcové zkušebně Metoda dynamická Měření zrychlení samostatného motoru Měření zrychlení na válcové zkušebně (zrychlení motoru + přídavné setrvačníky Měření zrychlení celého vozidla

31 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření výkonových parametrů způsob zatíženíumístění motoruvýstup výkonuprincip měřícího zařízení STACIONÁRNÍ (STATICKÉ) -zatěžovacím momentem brzdy se udržují předvolené otáčky motoru (automobilové motory ) - zvolí se zatěžovací moment brzdy nezávisle na otáčkách (motory s vlastní regulací) zkušební stanoviště klikový hřídel nebo jiné srovnatelné místo Absorpční dynamometry: - Elektromagnetické vířivé brzdy - Hydraulické brzdy - Mechanické frikční brzdy - Vzduchové brzdy - Tandemové brzdy Univerzální dynamometry: - Elektrodynamické motor-generátory na stejnosměrný nebo střídavý proud Torzní dynamometry ve vozidle (podle normy) v místě instalace obvod hnacích kol (válcové zkušebny) klikový hřídel nebo jiné srovnatelné místo vývodový hřídel (traktory, užitkové) DYNAMICKÉ urychlování setrvačných hmot zvoleným točivým momentem ve vozidleobvod hnacích kol (válcové zkušebny) měření úhlového zrychlení setrvačných hmot -přídavné setrvačníky na válcích klikový hřídel nebo jiné srovnatelné místo měření úhlového zrychlení klikového hřídele samotného motoru tzv. volná akcelerace nebo s přídavnými setrvačnými hmotami při jízdě na určitý převodový stupeň apod. přepočet výkonu na klikový hřídel měření přímočarého zrychlení celého vozidla

32 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při stacionárním zatížení Měření na zkušebním stanovišti (Engine dynamometer) Tento způsob patří k základním způsobům zjišťování výkonových parametrů na klikovém hřídeli a je považován za plně průkazný zejména proto, že je příslušnou normou limitována přesnost měření jednotlivých signálů, včetně korekcí na standardní podmínky měření. Ve zkušebnictví spalovacích motorů se pro měření mechanického výkonu nejčastěji používají výkonové brzdy. Označení „brzda“ je v tomto případě odvozeno z toho, že proti točivému (neznámému) momentu působí brzdný moment, jehož velikost buď známe, nebo můžeme měřit. V praxi se nejčastěji používají tekutinové brzdy (hydraulické, vzduchové), elektromagnetické vířivé brzdy a univerzální brzdy (elektrodynamické motor - generátory na stejnosměrný nebo střídavý proud).

33 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při stacionárním zatížení Měření na zkušebním stanovišti (Engine dynamometer) Při tomto způsobu zatěžování se výkon motoru vypočte dle vztahu: kde: P je výkon motoru [W] M je točivý moment motoru [Nm]  je úhlová rychlost motoru [rad·s -1 ] Pro měření točivého momentu se používá většinou deformačních členů. Moment síly namáhá měřící člen (hřídel s kruhovým průřezem) krutem, který se převádí na deformaci a měří tenzometrickými snímači nebo snímačem výchylky. kde: M je točivý moment motoru [Nm] F je síla namáhající tenzometrický snímač [N] r je rameno přes které síla působí [m]

34 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při stacionárním zatížení Tekutinová brzda Tekutinové brzdy se vyznačují tím, že pohybová energie dodávaná hnacím strojem se mění v teplo vnitřním třením částic kapaliny (brzdy hydraulické) nebo plynu (brzdy vzduchové). Točivý moment brzdy je úměrný čtverci otáček rotoru brzdy, protože síly vyvolané vnitřní třením - v podstatě aerodynamický odpor - jsou přibližně úměrné čtverci rychlosti proudu.

35 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při stacionárním zatížení Tekutinová brzda Hydraulická brzda Brzdné pole hydraulické brzdy

36 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při stacionárním zatížení Elektromagnetická vířivá brzda Elektromagnetické vířivé brzdy mají širší využitelný rozsah otáček než hydraulické brzdy stejného výkonu. Při přítoku stejnosměrného proudu budícím vinutím vzniká magnetické pole. Působením magnetického pole vznikají ve stěnách komor vířivé proudy, které vytvářejí vstřícné pole a brzdí rotor. Odbrzděná energie se odvádí do chladících komor ve formě tepla, které je odváděno vodou.

37 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při stacionárním zatížení Elektromagnetická vířivá brzda Brzdné pole vířivé brzdy

38 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při stacionárním zatížení Elektrické brzdy Elektrodynamické brzdy (často označované jako dynamometry) jsou v podstatě asynchronní elektrické stroje, které pracují jako elektrické generátory nebo elektromotory s výkyvně uloženým statorem. Nejčastěji se tyto dynamometry používají pro homologační měření transientních cyklů, u kterých je požadovaná změna zatížení a otáček s frekvencí 10 Hz.

39 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při stacionárním zatížení Elektrické brzdy Řez střídavým (AC) dynamometrem

40 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při stacionárním zatížení Měření na válcové zkušebně (Chassis dynamometer) Tato měření se nejčastěji realizují na válcových výkonových zkušebnách vybavených obvykle řízeným dynamometrem. Základním rozdílem oproti způsobu měření na zkušebním stanovišti je skutečnost, že s téměř srovnatelnou přesností, lze na válcových výkonových zkušebnách měřit pouze výkon na obvodu hnacích kol, který bývá výrazně nižší než užitečný výkon na klikovém hřídeli.

41 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při stacionárním zatížení Měření na válcové zkušebně (Chassis dynamometer) válcová zkušebna s elektrickou brzdouválcová zkušebna s hydraulickou brzdou

42 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při dynamickém zatížení Základní rozdíl oproti statickým způsobům, u kterých se měří výkonové parametry při ustálených otáčkách a konstantním zatížení, je ten, že zde jsou výkonové parametry měřeny při dynamických režimech motoru, resp. při urychlování nebo zpomalování jeho otáček (akcelerace, decelerace). Prostředkem k zatěžování motoru je především setrvačnost všech příslušných pohyblivých hmot motoru. Mírou zatěžování zde ovšem není absolutní velikost setrvačných hmot, ale je to poloha řídícího orgánu motoru, tj. palivového pedálu. Jinak řečeno, při plné dodávce paliva je zatížení motoru maximální bez ohledu na to, zda urychlujeme setrvačné hmoty samotného motoru (tzv. volná akcelerace) nebo urychlujeme všechny setrvačné hmoty vozidla, např. při jízdě na nejvyšší převodový stupeň.

43 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při dynamickém zatížení Při tomto způsobu zatěžování se výkon motoru vypočte opět dle vztahu: kde: P je výkon motoru [W] M je točivý moment motoru [Nm]  je úhlová rychlost motoru [rad·s -1 ] Točivý moment motoru se v tomto případě vypočte dle vztahu: kde: M je točivý moment motoru [Nm] I je moment setrvačnosti motoru redukovaný na klikový hřídel [kg·m 2 ]  je úhlové zrychlení setrvačných hmot [rad·s -2 ]

44 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při dynamickém zatížení Měření při volné akceleraci motoru Princip měření spočívá v měření zrychlení samostatného motoru. Zrychlení motoru je zjišťováno pomocí čidla, které měří čas na jednu otočku klikové hřídele motoru. U vozidla se prudce změní dodávka paliva z volnoběžné na maximální (razantní sešlápnutí plynového pedálu). Motor prudce akceleruje, zrychlení je pak úměrné točivému momentu motoru.

45 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při dynamickém zatížení Měření při volné akceleraci motoru jednoduchost provedené zkoušky rychlost provedení zkoušky pořizovací cena zařízení měřící rozsah (zařízení lze použít na jakkoli výkonný motor) výborná opakovatelnost problematické zjišťování momentu setrvačnosti nemožnost měřit přeplňované motory nemožnost měřit spotřebu paliva a emise při zatížení Výhody Nevýhody

46 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření při dynamickém zatížení Měření na válcové zkušebně (Chassis dynamometer) Jedná se o obdobnou metodu jako je volná akceleraca vně nezatíženého motoru s tím rozdílem že je vozidlo ustaveno na válcové zkušebně. Neurychlují se jen setrvačné momenty motoru ale i válce, aby měření bylo co nejvíce podobné skutečným podmínkám je vhodné moment setrvačnosti nestavovat tak aby odpovídal hmotnosti vozidla. Setrvačníkové válcové zkušebny vycházejí ze zkušeben původně určené pro kontrolu rychloměrů a tachografů, přezkoušení termostatů, teploměrů, činnosti spojky, řazení převodů, lokalizace hluků apod. Výhodou je, že prodlužují dobu akcelerace a tím zpřesňují měření.

47 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření spotřeby paliva Měření spotřeby paliva v provozu Pro měření spotřeby paliva v provozu se používají různé druhy palivoměrů, které umožňují měřit jak kumulativní spotřebu, tak okamžitou spotřebu paliva. Bezproblémové připojení palivoměru do palivové soustavy je možné pouze u starších konstrukcí motorů, tj. u vznětových motorů s neproplachovaným vstřikovacím čerpadlem a u zážehových karburátorových motorů. U vznětových motorů s proplachovaným vstřikovacím čerpadlem je nutné připojit palivoměr tak, aby se přepadové palivo nepromítalo do měření. Ještě obtížnější je eliminace vlivu vratného paliva u zážehových motorů se vstřikováním paliva, u kterých je navíc důležité dodržet standardní systémový tlak paliva předepsaný výrobcem.

48 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření spotřeby paliva v provozu Nejčastěji se používá měřič spotřeby paliva Datron DFL. Měřič je založen na principu objemového čerpadla a skládá se ze čtyř radiálně uspořádaných pístů, které se vlivem tlaku kapaliny pohybují. Funkční schéma měřiče spotřeby Datron DFL (1 písty, 2 ojnice, 3 klikový hřídel) Umístění měřiče Datron DFL (1 palivová nádrž, 2 čerpadlo, 3 průtoko-měr, 4 karburátor, 5 mikropočítač)

49 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření spotřeby paliva na zkušebním stanovišti K objemovému měření spotřeby paliva na zkušebním stanovišti se nejčastěji používá měřící systém Pierburg (PLU). Tento princip je založen na objemovém měřidle (např. zubovém čerpadle), ve kterém nevznikají téměř žádné ztráty netěsnostmi (prosakováním) v případě, že je tlakový rozdíl v měřidle nulový. Pak je počet otáček zubového čerpadla přesně úměrný průtoku paliva spotřebovaného motorem.

50 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření spotřeby paliva na zkušebním stanovišti

51 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření spotřeby paliva na zkušebním stanovišti K hmotnostnímu měření spotřeby paliva se nejčastěji používá vážení úbytku paliva spotřebovaného motorem. Jednou z možností je měření času na spotřebu předem stanoveného množství paliva např. měření času na spotřebu 100 g paliva (starší způsoby). Na obr je znázorněn princip měřiče spotřeby paliva konstruovaného firmou AVL. Spotřebě určitého množství paliva odpovídá přesně dané vychýlení nádobky s palivem. Tento pohyb je přenášen přes pákový mechanizmus ke kapacitnímu snímači.

52 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měření spotřeby paliva na zkušebním stanovišti

53 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Homologační měření spotřeby paliva V současnosti na homologačních zkušebnách není spotřeba paliva přímo měřena, ale je počítána z emisí oxidu uhelnatého CO, oxidu uhličitého CO 2 a nespálených uhlovodíků HC, které vznikají spalováním paliva. Tato metoda spočívá v měření ředěných spalin při ustáleném průtoku ředícího vzduchu. Z takto naměřených produkcí emisí se vypočte spotřeba paliva dle vzorce: Pro benzínový motor Pro naftový motor kde: FC je spotřeba paliva [l/100km], M HC jsou měrné emise nespálených uhlovodíků [g  km -1 ], M CO je měrná emise oxidu uhelnatého [g  km -1 ], M CO2 je měrná emise oxidu uhličitého [g  km -1 ] a  je hustota zkušebního paliva [kg  dm -3 ]

54 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Použitá literatura: 1.BAUMRUK, P.: Příslušenství spalovacích motorů, ČVUT Praha, 1996, ISBN 80-01- 02062-2 2.BEROUN, S.: Vozidlové motory. Studijní opory, TU Liberec 3.Firemní literatura AVL 4.Firemní literatura BOSCH 5.MACEK, J: Spalovací motory I, ČVUT Praha, 2007, ISBN 978-80-01-03618-1 6.RAUSCHER, J.: Spalovací motory, Studijní opory, VUT FSI Brno, 2004 7.VLK, F.: Vozidlové spalovací motory. Nakladatelství a zasilatelství Vlk, Brno, 2002. ISBN 80-238-8756-4