dízelmotor égésfolyamatának...

18
Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálata Összeállította: Bárdos Ádám Dr. Németh Huba Budapest, 2013.

Upload: others

Post on 19-Feb-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálata

Összeállította: Bárdos Ádám Dr. Németh Huba

Budapest, 2013.

Page 2: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 2

Tartalom

1. A mérés célja ......................................................................................................................... 3

2. A méréshez ajánlott irodalom................................................................................................ 3

3. A 2. számú fékterem bemutatása ........................................................................................... 3

3.1 A fékgép és a hozzá kapcsolódó mérőrendszer ismertetése ........................................... 3

3.2 A vizsgálandó motor adatai ............................................................................................ 6

4. Az indikáló műszer ismertetése ............................................................................................. 7

4.1 A méréshez használt nyomásmérő szenzor .................................................................... 7

4.2 A főtengely szögjeladó ................................................................................................... 9

4.3 Mérőerősítő és mérőszoftver ........................................................................................ 11

5. A mérés végrehajtása........................................................................................................... 11

6. A mérés kiértékelése ........................................................................................................... 13

6.1 A befecskendezett dózis számítása ............................................................................... 13

6.2 Az égésfüggvény értékének meghatározása ................................................................. 13

6.3 A kumulált égésfüggvény meghatározása .................................................................... 14

6.4 A henger-hőmérséklet számítása .................................................................................. 15

6.5 A kamra-indikált középnyomások kiszámítása ............................................................ 16

7. Értékelés, a jegyzőkönyv tartalma....................................................................................... 17

Page 3: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 3

1. A mérés célja

Indirekt befecskendezésű dízelmotor indikátordiagramjainak felvétele az örvénykamrában, a motor terhelésének és fordulatszámának változtatása mellett. A felvett nyomásadatok alapján az égésfüggvények számítása, az égésfolyamat jellemzőinek meghatározása, a dózis- és fordulatszám változás égésfüggvényre gyakorolt hatásának vizsgálata. A gyakorlat célja továbbá az indikáló műszerek használatának és működésének megismerése.

2. A méréshez ajánlott irodalom

1. Dezsényi-Emőd-Finichiu: Belsőégésű motorok tervezése és vizsgálata, Budapest,

Tankönyvkiadó, 1992.: 3.1, 3.2, 3.3, 3.5, 4.2, 16.1, 16.2 és a 16.3 fejezetek.

2. Kalmár I., Stukovszky Zs.: Belsőégésű motorok folyamatai, Budapest, Műegyetemi Kiadó,

1998., áttanulmányozandó fejezetek: 2.3 és 2.4

3. Dr. Németh Huba: Gépjárműmotorok II., Égésfolyamatok előadásvázlatok, BME

3. A 2. számú fékterem bemutatása

3.1 A fékgép és a hozzá kapcsolódó mérőrendszer ismertetése

A turbótöltésű, töltőlevegő-visszahűtésű dízelmotor örvényáramú fékpadra van kapcsolva. A fékgép és a motor vezérlését, a munkapont beállítását az Energotest-MF számítógépes merőrendszer segítségével végezzük el. A berendezés elvi vázlata az 1. ábrán látható.

1. ábra A mérőberendezés felépítése

Page 4: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 4

A villamos örvényáramú fékgép jellemzője, hogy a fékezőnyomaték-fordulatszám görbe gyakorlatilag tetszőlegesen szabályozható, ezen kívül ezek a fékpadok egyszerűen automatizálhatók. A villamos örvényáramú fékpad állórésze és forgórésze között mágneses hatás hozza létre a fékezőnyomatékot. Az állórészben gerjesztő tekercsek vannak, amelyekben egyenáram folyik. A fogazott tárcsa alakú forgórész forgatáskor a forgórészben örvényáramok indukálódnak. Ezek az örvényáramok a tárcsát fékező mágneses erőtereket hoznak létre, és a motor mechanikai munkáját hőenergiává alakítják át. Ezért az állórészt vízzel hűteni kell. A gerjesztőáram a fékgép szabályozóegysége által állítható, amely által különböző terhelési karakterisztikákat tud megvalósítani. Ehhez a visszacsatolt jelek a motorfordulatszám és a nyomaték. A Schenck W230 fékpad legfontosabb üzemmódjai a következők: - Fordulatszámtartó üzemmód (α-n) - Nyomatéktartó üzemmód (α-M) - Munkaponttartó üzemmód (M-n) - Fordulatszámmal négyzetes nyomaték karakterisztika (járműellenállás) - Külső gerjesztő-jel feldolgozása A Schenck fékpad szabályozóegysége egy mérésadatgyűjtő egységen keresztül kapcsolódik a mérő/vezérlő számítógéphez. Ez az egység további vezérlő és mért jeleket dolgoz fel.

2. ábra A Scheck W230 fékgép határgörbéje

Page 5: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 5

A motor terhelési szintjének beállításához az állandó fordulatú üzemben a gázpedál pozíciója szolgál. A fékpadon lévő motor nem rendelkezik gázpedál potenciométerrel, így az ennek megfelelő elektromos feszültség vezérlő jelet a mérőrendszer küldi az EDC-nek. Így az %-os lépésekben állítható be. Ezen túl a tüzelőanyagfogyasztás-mérő berendezés vezérlése és mérése is a mérőszámítógép által irányított. A tüzelőanyagfogyasztás-mérés alapja az, hogy meghatározott térfogatú tüzelőanyag-mennyiség elfogyasztásának az idejét mérjük. A mennyiségekből és az időből számítható a fogyasztás. A fogyasztásmérő a vezérlőjel hatására előre feltöltött kalibrált mérőgömbökből táplálja a motort, amelyeknek választható térfogatai 50 ill. 150 cm3. A műszer a mérőtérfogat kiürülését optikai jeladó segítségével ellenőrzi. Mivel az elfogyasztott tüzelőanyag tömegére van szükség a mérés során, ezért a tüzelőanyag sűrűségét a mérés megkezdése előtt meg kell határozni egy merülőpálcás sűrűségmérővel (areométer).

3. ábra A vizsgálandó dízelmotor

4. ábra Villamos örvényáramú fékpad és vezérlő-számítógépe

Page 6: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 6

3.2 A vizsgálandó motor adatai

BMW M51D típusú, soros hathengeres, közvetett befecskendezésű, turbófeltöltéses dízelmotor töltőlevegő visszahűtővel, elektronikus vezérlésű axiáldugattyús befecskendező szivattyúval (Bosch E-VE), kipufogógáz visszavezetéssel és katalizátorral. A motort a BMW 325TDS (E36) és 525 TDS (E34) autóiba építették be és 4 különböző teljesítményszintű és emissziós osztályú típusait 1991-től 2000-ig gyártották. A motor kifejlesztését Dr. Anisits Ferenc magyar gépészmérnök irányította és ő adományozta a motort.

5. ábra A BMW M51D motor

A motor főbb paraméterei:

Motor típus: BMW M51D25 OL

Azonosító: 25 6T 1-L

Hengerek száma: 6

Szelepek száma/típusa: 12/OHC

Égéstér: Örvénykamrás

Ütemszám: 4

Lökettérfogat: 2498 cm3

Furat/Löket: 80/82.8 mm

Hajtórúdhossz 130 mm

Kompresszióviszony: 22:1

Névleges teljesítmény: 105 (143) /4800 kW(LE) / 1/min

Névleges nyomaték: 260 /2200 Nm / 1/min

Page 7: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 7

Motorvezérlő gyártó: Bosch

A befecskendező típusa: E-VE

Alapjárati fordulatszám: 750±50 ford./perc

Maximális fordulatszám: 5300±100 ford./perc

Befecskendezési sorrend: 1-5-3-6-2-4

1. táblázat BMW M51D motor főbb paraméterei

A motor örvénykamrás keverékképzésű és a kamrába vezetett izzítógyertyákkal rendelkezik,

amelyet eltávolítva az indikáló-nyomásjeladó behelyezésére használjuk. A motor Ricardo-féle

„Comet” égéstere a porlasztóval és az izzítógyertyával az alábbi ábrán látható:

6. ábra A motor égéstere

4. Az indikáló műszer ismertetése

4.1 A méréshez használt nyomásmérő szenzor

A méréshez egy AVL GH13P típusú hűtetlen, piezoelektromos elven működő, gallium-

ortofoszfát (GaPO4) szenzort használunk. A GaPO4 az AVL cég szabadalmaztatott anyaga,

melynek érzékenysége kétszer akkora, mint a kvarckristályé és mivel 970 °C-ig kiemelkedő

stabilitású, ezért hűtetlenül is használható. A jeladó főbb paraméterei az alábbi táblázatban

láthatóak:

Page 8: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 8

2. táblázat Az AVL GH13P szenzor főbb paraméterei

Az indikáló jeladó egy adapter segítségével illeszkedik az izzítógyertya furatába. A GH13P

szenzor a felhasznált adapterbe tekerve az alábbi ábrán látható:

7. ábra Az AVL GH13P szenzor és az AG04 izzítógyertya adapter és a főbb méretek

Page 9: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 9

4.2 A főtengely szögjeladó

A p-φ diagramok felvételéhez a nyomásadatok mellett elengedhetetlen a főtengely

szöghelyzetének nagyfelbontású mérése és a dugattyú felső holtponti helyzetének igen pontos

meghatározása és ennek trigger jele. Nagy felbontású szögjeladó szükséges a nagy frekvenciájú

nyomáslengések pontos rögzítéséhez (pl.: kopogásos égés) és a pontos indikált középnyomás-

számításhoz. A fenti célokra az AVL 365C optikai elven működő szögjeladóját használjuk fel a

laborgyakorlat során. A jeladó az alábbi ábrán látható:

8. ábra AVL 365C optikai szögjeladó

A jeladó egy optocsatoló fényforrásból és fototranzisztora közé helyezett 360 furattal ellátott

tárcsából, a hozzá csatlakozó optikai kábelből, jelátalakító elektronikából és a felfogatáshoz

szükséges alkatrészekből áll. A tárcsa forgása az optocsatolón összesen 720 vonaljelet és egy

trigger jelet (a dugattyú felső holtpontjának beazonosítása végett) ad fordulatonként, így a

szögjeladó fizikai felbontása 0.5°, ami szoftveres interpolációval 0.1° fokra növelhető. A mérés

elve az alábbi ábrán látható:

9. ábra Optikai elvű szögjeladó működése

Page 10: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 10

Az indikátordiagramokból számolt motorikus jellemzőkre (indikált középnyomás, súrlódási

középnyomás, égésfüggvény) jelentős hatást gyakorol a dugattyú felső holtponti helyzetének

pontos meghatározása. Ha a szögjeladó triggerjeléhez viszonyított mérési felső holtpont

helyzetét a valóságosnál korábbira vesszük, az a mért nyomások p-φ diagramon való jobbra

tolódását eredményezi. Ez a valóságosnál alacsonyabb kompresszió- és a valóságosnál

magasabb expanziónyomásokat eredményez. Ez a hatás pontatlanságokhoz vezet a későbbi

égésfüggvény és a súrlódási középnyomás stb. számításánál. Ennek a hibának a nagyságát

szemlélteti az alábbi ábra az égés alatt felszabadult hőre és súrlódási középnyomásra

vonatkoztatva:

10. ábra Helytelen FHP referencia meghatározásának következményei a henger energiamérlegében és a

súrlódási középnyomásban

A fent említett okok miatt nagy gondot kell fordítani a FHP szöghelyzetének meghatározására.

Erre a következő lehetséges megoldások kínálkoznak:

- mérőóra segítségével való mérés

- begyújtatlan henger nyomásgörbéjének meghatározása alapján

- kapacitív elven működő FHP szenzor alkalmazásával

A mérés során a begyújtatlan nyomáslefutás alapján határozzuk meg a FHP helyzetét. Itt nem

vehetjük felső-holtponti helyzetnek egyszerűen a legnagyobb nyomás helyzetét, mivel az

kicsivel a FHP előtt fog jelentkezni a hő- és tömítetlenségből adódó veszteségek miatt. Ezt a

szögeltérést szakirodalmi adatok alapján, az alábbi táblázat szerint vesszük figyelembe:

Page 11: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 11

11. ábra A felső holtpont és a maximális nyomás szöghelyzetének különbsége az egyes motortípusokra

4.3 Mérőerősítő és mérőszoftver

A nyomásszenzorok analóg jelét a feldolgozás előtt erősíteni, digitalizálni, majd a szögjeladó és

trigger jelével együtt rögzíteni, és a mérő PC-nek átadni szükséges. Erre a célra az AVL

IndiSmart 612-es nyolccsatornás mérőerősítő és feldolgozó egységét alkalmazzuk, mely

Gigabit Ethernet interfésszel kapcsolódik a mérő PC-hez. Az adatok feldolgozását és rögzítését

pedig az AVL IndiCom 2.3-as verziójú szoftverével végezzük el.

5. A mérés végrehajtása

A mérés megkezdése előtt az AVL IndiCom szoftverben először be kell állítani a felhasznált

szenzorok és a vizsgált motor paramétereit (típus, érzékenység stb.). Ezzel egy időben

elvégezzük a motor bemelegítését, mégpedig úgy, hogy a motort indítás után 20-30%

gázpedálállás mellett kb. 1500 1/min fordulat mellet járatjuk, amíg a hűtővíz és a kenőolaj el

nem éri az üzemi hőmérsékletet.

A motor bemelegedése után következhet a FHP meghatározása. Ezt a fent leírt módon a

begyújtatlan nyomásgörbe alapján végezzük, mégpedig úgy, hogy a vizsgált henger

porlasztójának nyomócsövét a mérés idejére lekötjük és így ezt a hengert lekapcsoljuk. Ezt

Page 12: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 12

követően a megfelelő szögeltérést a FHP és a maximális nyomás között a fenti diagram alapján

a mérőszoftverbe beírjuk. A nyomócső visszaszerelése után megkezdhetjük a mérést.

A fékpad lehetséges üzemállapotai közül a fordulatszámtartó (α-n) üzemmódra van szükség a

mérések során, mivel előre definiált fordulatszámokon, csak a terhelésváltoztatás hatását

szeretnénk vizsgálni.

A mérés elején egyetlen alkalommal meg kell mérni a gázolaj sűrűségét:

- ρtüz [kg/m3]

A mérés során a következő mennyiségeket minden munkapontban mérni kell:

A fékpadvezérlő-szoftver által naplózott jelek (a mérés végeztével fájlba íródnak):

- n: a motor fordulatszáma [1/min]

- M: a motor nyomatéka [Nm]

- Vtüz: lemért tüzelőanyag térfogata [cm3]

- ttüz: a tüzelőanyag elfogyasztásának ideje [s]

- pkörny: a környezeti levegő nyomása [Pa]

- tkörny: a környezeti levegő hőmérséklete [°C]

- φkörny: a környezeti levegő relatív páratartalma [%]

- APpos: a gázpedál pozíciója [%]

- λ a légfelesleg [-]

Az indikáló mérőszoftver által naplózott jelek (a mérés végeztével fájlba íródnak):

- p-φ a motor örvénykamrájában mért nyomás a főtengelyszög függvényében

[bar]-[ft°]

A mérést egy alacsony (1500-2500 ford./perces) és egy magas fordulatszámon (3000-4000

ford./perces) hajtjuk végre. Így nyomon tudjuk követni a fordulatszám hatását az égésfüggvény

alakulására. Minden fordulatszámon egy alacsony (APpos=10-40 %) és egy magas (APpos=60-80

%) terhelésű (befecskendezett dózisú) munkapontra bontjuk szét vizsgálatainkat, így a

dózisváltoztatás ill. terhelés hatását is vizsgálni tudjuk. A méréseket a legnagyobb

fordulatszámú és terhelésű munkaponttól kezdjük és innen haladunk a kisebb terhelésű és

fordulatszámú munkapontok felé.

Page 13: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 13

6. A mérés kiértékelése

6.1 A befecskendezett dózis számítása

A dózist az alábbi képlet segítségével határozhatjuk meg a motor fordulatszámából és

időegységre eső tüzelőanyag-fogyasztásából:

���� = ���∙�∙

∙ 1000 [mg]

ahol:

- �� = ��ü���ü� ∙ ��ü , az időegységre eső tüzelőanyag-fogyasztás

- z: a motor hengereinek száma

6.2 A látszólagos égésfüggvény értékének meghatározása

Az égésfüggvény differenciálegyenlete:

����φ = ��

� − 1���φ + �

� − 1���φ − ���

�φ

ahol:

- ��: a falveszteség (értéke jóval kisebb az égésfüggvénynél, ezért elhanyagolható)

- �: az egyes forgattyúszögekhez tartózó, a munkaközeg által kitöltött térfogat

nagysága

Az egyes forgattyúszögekhez tartózó, a munkaközeg által kitöltött térfogat nagyságának

számítása:

� = !φ" = �# + �$ = �$ + �$% − 1

ahol:

- �#: a kompressziótérfogat

- �$: A dugattyú felett lévő lökettérfogat az adott dugattyúpozíciónál

- %: a motor kompresszióviszonya

A dugattyú felett lévő lökettérfogat számítása:

�$ = &' ∙ () = *+ ∙ !1 − cosφ" + / ∙ 01 − 11 − 23 ∙ sin3φ67 ∙ 8394

Page 14: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 14

ahol:

- r: a forgattyúsugár

- l: a hajtórúdhossz

- λ=r/l: a hajtórúdarány

- D: a henger furatátmérője

���; derivált közelítése differenciaegyenlettel egy adott diszkrét (i értékű) forgattyústengely

szögpozíciónál:

<=�=φ>;?= �;?AB − �;?CB

φDEF −φDGF

�H�;IJ�

derivált közelítése differenciaegyenlettel egy adott diszkrét (i értékű) forgattyús tengely

szögpozíciónál:

<=�=φ>;?= �DEF − �DGFφDEF − φDGF

A fentieket felhasználva a látszólagos égésfüggvény értéke a forgattyús tengely egy diszkrét

szögpozíciója esetén az alábbi differenciaegyenlettel számolható:

0KLMK; 6;?

= N∙H?NGF 0

K�K;6;?

+ �?NGF 0

KHK;6;?

[J/ft°]

A � a hengerben lévő gáz adiabatikus kitevője, melynek értéke függ a gáz hőmérsékletétől és

összetételétől. Dízelmotor számítását a � = 1.37 közepes értékkel végezzük.

6.3 A kumulált égésfüggvény meghatározása

Az égésfüggvény meghatározása mellett az égésfolyamatok vizsgálatában nagy szerepet játszik

a kumulált égésfüggvény, melynek 5%-os értékét egyezményesen égéskezdetként, 95%-os

értékét az égés végeként fogadunk el. Hasznos információ még az égés lezajlásáról a súlyponti

(50%-os) kumulált égésfüggvény értékhez tartozó szögpozíció.

Page 15: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 15

A kumulált égésfüggvény (az égésfüggvény ciklusra számított integrálja) az alábbi

integrálközelítő összeg segítségével számolható:

�� = ∮ �LM�; =S ∑ 0KLM

K; 6;?∙ !φD − φDGF"U3V°;?XV° [J]

6.4 A henger közepes gázhőmérsékletének számítása

Az indikátordiagramokból számolható jellemző a hengerben lévő hőmérsékletlefutás, mely

különösen nagy jelentőségű a szerkezeti anyagok hőtűrése és a károsanyagok keletkezése

szempontjából. A számítást az egyetemes gáztörvény segítségével végezhetjük el arra az esetre,

amikor a hengerben minden szelep zárva van:

YZ[$ = H∙�\]^_∙` [K]

A specifikus gázállandó értéke a gáz összetételének és hőmérsékletének függvénye.

Számításaink egyszerűsítése végett az égés kezdete előtt számoljunk a levegő R=287 J/kgK-es

gázállandójával, az égés kezdete után pedig az átlagos kipufogógáz R=293 J/kgK-es értékével.

A hengerben a munkaciklus alatt lévő közeg tömegét a motor által egy hengerbe beszívott

levegő tömegével közelítsük (a tüzelőanyag dózis elhanyagolható):

�Z[$ = �a Z[$b ∙ 2 ∙ 60e

ahol �a Z[$ a motor által időegység alatt beszívott össztöltet, a hengerűrtartalom, töltőnyomás és

töltőlevegő hőmérséklet segítségével számítható:

�a Z[$ = �D\ ∙ �aZ[$ = �D\ ∙ 2� ∙ ��f ∙ e

ahol:

- �D\ = H?I`∙g?I: a szívótartályban lévő töltőlevegő sűrűsége

- �D\, YD\: a szívótartályban lévő töltőlevegő nyomása és hőmérséklete

- 2�: a motor töltési foka, átlagosan minden munkapontban számoljunk 2� = 0.85-tel

- i: az ütemszám

- ��: a motor összlökettérfogata

Page 16: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 16

A hőmérsékletértékek számítását csak a kompresszió ütem kezdete utáni 50 ft° és a kipufogó

ütem kezdete előtti 50 ft° közötti ablakra számítsuk, ahol a szelepek a szelephézagot is

figyelembe véve nagy valószínűséggel zárva vannak.

6.5 A kamra-indikált középnyomások kiszámítása

Az előzőekben már ismertetésre került, hogy a mért nyomásokat az örvénykamrában rögzítjük.

Ezek a nyomások a kamra kiömlőnyílásának fojtó hatása miatt nem egyeznek meg

a dugattyúra ható nyomásokkal, amelyek a motor főtengelyen leadott munkáját létrehozzák. A

számítás menete azonban teljesen megegyezik a főégéstérben felvett nyomásokból számolt, a

motor mechanikai munkáját létrehozó indikált középnyomások számításával, így a számítás

elsajátítása és gyakorlása végett azt ebben az esetben is elvégezzük.

A motor indikált középnyomása, definíciószerűen, az alábbi p-V diagram alapján számolható:

12. ábra A motor indikált középnyomásának számítása

Azaz:

�D = jD�k = jF −j3

�k

Integrálokkal felírva:

�D =0l ���mno3

pno3 − l ���pno3mnoF 6 − 0l ���pnoq

mno3 − l ���mnoFpnoF 6

�k

ahol:

Page 17: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 17

- AHP1: a dugattyú alsó holtpontja a kompresszióütem kezdetén (180 ft°)

- AHP2: a dugattyú alsó holtpontja az expanzióütem végén (540 ft°)

- FHP1: a dugattyú felső holtpontja a szívóütem kezdetén (0 ft°)

- FHP2: a dugattyú felső holtpontja akompresszióütem végén (360 ft°)

- FHP3: a dugattyú felső holtpontja a kipufogóütem végén (720 ft°) = FHP1

Az egyes integrálok integrálközelítő-összegeikkel számolhatók:

r ���mno3

pno3=S s �D ∙ !VD − VDGF"

mno3XuvV°

DXpno3XqwV°

r ���pno3

mnoF=S s �D ∙ !VD − VDGF"

pno3XU3V°

DXmnoFXFxV°

r ���pnoq

mno3=S s �D ∙ !VD − VDGF"

pnoFXU3V°

DXmno3XuvV°

r ���mnoF

pnoF=S s �D ∙ !VD − VDGF"

mno3XFxV°

DXpno3XV°

7. Értékelés, a jegyzőkönyv tartalma

A beadott jegyzőkönyvnek tartalmaznia kell:

1. A mérés célját, helyét, idejét.

2. A vizsgált motor, fékpad és mérőrendszer megnevezését és rövid ismertetését.

3. Minden egyes mért munkapontban külön ábrázolva az égésfüggvényt, a kumulált

égésfüggvényt és a hőmérsékleteket egy-egy diagramban. (�LM�; − y, �� −y, Y − y"

4. Minden egyes mért munkapont p-V diagramját.

Page 18: Dízelmotor égésfolyamatának vizsgálatagjt.bme.hu/sites/default/files/dizelegesfvizsglabor_0.pdfM ŰE G Y E T E M G É P J Á R M ŰV E K T A N S Z É K MŰEGYETEM GÉPJ ÁRM ŰVE

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K

M Ű E G Y E T E M G É P J Á R M Ű V E K T A N S Z É K 18

5. Minden egyes mért munkapontban a számolt 5%, 50% és 95%-os kumulált égésfüggvény

értékhez tartozó főtengely szöghelyzetet, befecskendezett dózisok nagyságát és a számolt

kamra-indikált középnyomások értékeit táblázatos formában.

6. Rövid szöveges értékelést, az elméletileg várt és a mért értékek összevetését, az esetleges

eltérések okainak magyarázatát.

A jegyzőkönyv beadásának határideje a következő laborgyakorlat kezdete.