Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Ing. Jan Hromádko, Ph.D. Témata cvičení 1. Úvod, bezpečnost a protipožární ochrana. 2. Charakteristiky motorových paliv. 3. Pracovní oběhy zážehových motorů. 4. Pracovní oběhy vznětových motorů. 5. Účinnosti spalovacích motorů. 6. Charakteristiky vznětových motorů. 7. Objemová účinnost vznětových motorů. 8. Charakteristiky zážehových motorů. 9. Ztrátový moment zážehových motorů. 10. Chlazení spalovacích motorů 11. Mazání spalovacích motorů 12. Zápočet

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Teoretické předpoklady z přednášky Objemová účinnost vyjadřuje skutečnost, že skutečně nasáté objemové množství vzduchu, nebo směsi se liší od množství, které by bylo možno teoreticky nasát, a které je tedy představováno zdvihovým objemem válce V z viz obr. Lze určit výpočtem, viz cvičení číslo 5, nebo lze stanovit z rovnice teplené rovnováhy na konci sání, viz přednáška číslo 4

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Cíl laboratorního měření Cílem laboratorního měření je seznámit se s měřením objemové účinnosti vznětových motorů. Výstupem z cvičení bude určení závislosti pro objemovou účinnost naměřenou na motoru zetor 7701.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měřící zařízení a vybavení Měření bude provedeno na brzdovém stanovišti, které bylo popsáno na předchozím cvičení. Hlavní měřící zařízení bude představováno vtokovou dýzou (lemniskátou), která slouží k měření průtoku vzduchu do motoru. Známe-li skutečné množství vzduchu proteklé motorem (určeno vtokovou dýzou) a teoretické množství vzduchu, které by si motor nasál (určeno výpočtem z objemu motoru a otáček motoru), můžeme určit objemovou účinnost jako podíl těchto dvou hodnot. Níže bude podrobněji vysvětleno měření pomocí vtokové dýzy.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měřící zařízení a vybavení Bezztrátová vtoková dýza Princip měření: Při laminárním proudění plynu (vzduchu) v potrubí kruhového průřezu vzniká v mezní vrstvě statický tlak, úměrný rychlosti proudění. Zjištění tohoto tlaku dává podklad pro určení hmotnostního toku vzduchu, tzv. hltnosti motoru. Zjištění statického tlaku mezní vrstvy umožňuje použití bezztrátové dýzy. Křivka vnitřního povrchu dýzy je část matematické křivky lemniskaty. Právě tato křivka umožňuje vytvořit profil pro vstup vzduchu bez vzniku turbulentního proudění.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měřící zařízení a vybavení Bezztrátová vtoková dýza Princip měření: V místě, kde už má dýza konstantní kruhový průřez, je úzký otvor (r = 0,4 mm) odběru uvedeného tlaku. Tyto otvory jsou tři, rozmístěné po obvodu průřezu po 120° a jsou propojeny kruhovou trubicí. Na tuto trubici je v jednom místě napojen U-manometr. Celý vnitřní povrch dýzy je leštěný. Dýza je přírubou napojena před čistič vzduchu.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měřící zařízení a vybavení Bezztrátová vtoková dýza Použité vzorce: Převodová funkce: Stanovení poměrné rychlosti: Stanovení funkce q:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měřící zařízení a vybavení Bezztrátová vtoková dýza Použité vzorce: Stanovení m kr : Stanovení hltnosti motoru: Seznam použitých zkratek a jednotek k uvedenému výpočtu je znázorněn na dalším snímku

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Měřící zařízení a vybavení Bezztrátová vtoková dýza Použité zkratky a jednotky: B a – barometrický tlak [kPa] h – hladinový rozdíl U-manometru [mm]  H2O = 998 [kg∙m -3 ] – hustota vody  Hg =13595,1 [kg∙m -3 ]– hustota rtuti  =1,4 – Poissonova konstanta S d – plocha průřezu dýzy v místě odběru [m 2 ], průměr (vnitřní) dýzy je v našem případě 50 mm T c – teplota vzduchu v dýze [K], při bezztrátovém vstupu T c = T a = t a t a – teplota nasávaného vzduchu [°C] r = 287,1 [J∙kg -1 ∙K -1 ] – měrná plynová konstanta vzduchu

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zadání příkladu Určete objemovou účinnost motoru Zetor Pro výpočet použijte Vám již známé zákonitosti Bernoulliho rovnice. Naměřené hodnoty: otáčky [ot/min] dýza [mm] , ,

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zpracování příkladu Postup výpočtu pro první hodnoty: Výpočet je proveden v programu mathcad, proto je nutné některé hodnoty znovu definovat. Stejně tak je nutné definovat i ostatní potřebné veličiny. Podtlak v dýze měřený U-manometrem Hustota vzduchu Hustota vody Vnitřní průměr dýzy

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zpracování příkladu Otáčky motoru Zdvihový objem motoru Výpočet tlaku v dýze: Pomocí tohoto vzorce se převede tlak stanovení U- manometrem z výškové hladiny vodního sloupce na n tlak vyjádřený v Pa. Dále se vypočte rychlost proudění vzduchu v nejmenším průřezu dýzy.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zpracování příkladu Následně se určí množství proteklého vzduchu Výsledkem je objemová účinnost pro otáčky motoru 1000 ot/min. Výsledná hodnota objemové účinnosti pro všechny otáčky motoru je uvedena na následující tabulce.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zpracování příkladu Výsledná tabulka otáčky [ot/min] dýza [mm] objemová účinnost [%] , , ,5 82, ,5 81, , ,3

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zpracování příkladu Výsledný graf

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zadání příkladu Stanovte objemovou účinnost motoru Zetor 7701 v měřených bodech dle předchozího laboratorního měření a sestrojte 3D závislost objemové účinnosti na otáčkách motoru a točivém momentu motoru. Postup výpočtu : Z předchozího cvičení nás nebudou zajímat hodnoty produkce škodlivých emisí, využijeme pouze hodnoty podtlaku v dýze a otáčky motoru. Z těchto hodnot vypočteme objemovou účinnost např. v programu excel a posléze sestrojíme 3D závislost např. pomocí programu mathcad. Pro výpočet objemové účinnosti použijeme složitější vzorce pro výpočet proteklého množství vzduchu motorem.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zpracování příkladu moment [Nm] otáčky [min -1 ] dýza [mm]  o [%] 11, ,97 100, ,32 197, ,00 247, ,62 26, ,25 70, ,18 136, ,22 206, ,12 273, ,05 21, ,44 53, ,89 108, ,44 160, ,79 Výpočet v excelu:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zpracování příkladu Výpočet v mathcadu: Zadání vstupních dat: Interpolace dat:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zpracování příkladu Interpolace dat:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Spalovací motory Zpracování příkladu Grafický výsledek