ISPITIVANJE MOTORA NA KOČNICI

SVEUČILIŠTE U AGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE avod za motor i transortna srdstva Katdra za motor i vozila Laboratorij za motor i vozila Prirmili: rof.dr.sc. Ivan Maalc, doc.mr.sc. oran Lulić, Darko Kozarac,dil.ing. i Goran Šagi MOTORI, MOTORNA VOILA - PRAKTIKUM ISPITIVANJE MOTORA NA KOČNICI Im i rzim: Matični broj: Datum: 6. INTERNO IDANJE agrb, 25.

ADATAK Trba izvršiti isitivanj motora na kočnici i obraditi dobivn rzultat. Rzultati zabiljžni rilikom mjrnja nazivaju s rzultatima na mjstu isitivanja. Karaktristik motora, izračunat na tmlju ti rzultata, bz rračunavanja na ardno stanj, nazivaju s karaktristikama na mjstu isitivanja. 1. Izračunati u ovisnosti o brzini vrtnj n koljnastog vratila motora t uisati u tablicu na strani 3 sljdć karaktristik na mjstu isitivanja: fktivnu snagu P (n) fktivni momnt M (n) otrošnju goriva o satu m ( n) scifičnu fktivnu otrošnju goriva g (n) fktivni stuanj djlovanja motora η (n) otrošnju zraka o satu ( otrošnju zraka o 1 kg goriva scifičnu fktivnu otrošnju zraka faktor zraka stuanj unjnja motora rosjčni fktivni tlak (jdnični rad) (n) z (n) λ (n) λ u (n) (n) 2. Prračunati na stanj ardn atmosfr rma ardu DIN 72/6 I ISO 346/I, odnosno izračunati i uisati u tablicu na strani 3, t rikazati dijagramom: fktivnu snagu fktivni momnt rosjčni fktivni tlak Stanj ardn atmosfr: DIN 72/6 : 113 mbar, 2 o C ISO 346/I : 1 mbar, 3 K P,DIN (n) i P,ISO (n) M, DIN (n) i M,ISO (n),din (n) i,iso (n) 3. Prikazati dijagramom: scifičnu fktivnu otrošnju goriva fktivni stuanj korisnosti motora stuanj unjnja motora faktor zraka tmraturu isua otlak u usisnoj cijvi g (n) η (n) λ u (n) λ (n) ϑ i (n) u (n) Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 1

APISNIK O ISPITIVANJU MOTORA 1. Dan i sat isitivanja 2. Atmosfrsko stanj tlak zraka a mm Hg tmratura ϑ a o C rlativna vlažnost ψ a % 3. Kočnica (roizvođač/ ti) 4. Motor roizvođač oznaka motora broj motora/godina roizvodnj radni s broj i rasord cilindra lađnj romjr cilindra/od klia stuanj komrsij razvodni kutvi IO O KV rij DMT I O KV iza GMT UO O KV rij GMT U O KV iza DMT kod zazora isušni vntila mm kod zazora usisni vntila mm urđaj za aljnj statičko rtaljnj o KV rij GMT urđaj za naajanj gorivom isušni urđaj ostal karaktristik 5. Gorivo naziv gustoća kg/m 3 kod o C ogrijvna vrijdnost H d MJ/kg Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 2

VANJSKE KARAKTERISTIKE MOTORA Proizvođač: Oznaka motora: Broj motora: Izmjrn vrijdnosti Karaktristik na mjstu isitivanja DIN 72/6 ISO 346/I (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (1) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (2) (11) (22) (13) (24) n F ϑ i u τ G τ λ BOSCH P M m g η z λ λ u, P,DIN M,DIN,DIN P,ISO M,ISO,ISO min -1 k 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. 11. 12. Datum isitivanja: o C k/cm 2 s/5cm 3 s/m 3 1 kw Nm kg G / kg G /kw 1 kg / kg /kg G kg /kw 1 1 bar kw Nm MPa kw Nm MPa Tlak zraka Tmratura zraka: Rlativna vlažnost: Gorivo: Faktor korkcij: Faktor korkcij: očtak: kraj: a mmhg ϑ a o C ψ a % gustoća ρ G kg/dm 3 kod o C k DIN k ISO Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 3

Kratak ois mjrnja Motor Fiat 128 A ugrađn j na ostolj i riključn na idrauličku kočnicu za isitivanj motora Scnck U2-2 (sma riključnja motora na kočnicu i riključnja mjrni instrumnata dana j u rilogu). Tijkom isitivanja mjri s momnt motora, brzina vrtnj, otrošnja goriva, faktor zraka i sastav isušni linova (CO, HC, O 2 ; urđajm BOSCH), otlak u usisnoj cijvi (maničkim manomtrom) i tmratura isušni linova (trmolmntntom NiCr-Ni). Hlađnj motora izvdno j dvokružnom cirkulacijom vod: voda u motoru ladi s vodom iz vodovodn mrž. Prma riložnim odlogama trba obraditi rzultat mjrnja t izračunati i rikazati vanjsk karaktristik motora. Mjrni instrumnti su izrađni rma Tničkom sustavu jdinica, a s i obrada rzultata vrši u Tničkom sustavu jdinica, a otom s dobivni rzultati rračunavaju u mđunarodni SI sustav jdinica. Motorna kočnica Motorna kočnica služi za isitivanj snag motora i uotrbljava s u razvojnim institutima, tvornicama motora i rmontnim radionicama. Kočnica j konstruirana kao idraulička sojka. Jdna olutka sojk j čvrsto ovzana s vratilom kočnic koj j ot ovzano omoću sojnog vratila s koljnastim vratilom motora. Druga olutka sojk n mož s okrtati, vć samo oscilira u lžajima ostolja kočnic i rko kraka duljin l 716,2 mm oslanja s na vagu za mjrnj sil F. Vzu izmđu dvij olutk čini voda koja cirkulira kroz kočnicu. Posbnim urđajm rgulira s dbljina vodnog rstna koji saja obj olutk sojk. Vća dbljina vodnog rstna znači bolju vzu izmđu dvij olutk i vć otrćnj motora. Momnt kojim s koči motor naziva s fktivnim momntom M na mjstu isitivanja, a jdnak j: M F l Nm Kako s istovrmno mjri i brzina vrtnj motora n, mož s izračunati fktivna snaga P motora na mjstu isitivanja: P M ω M 2π n W a vrijm isitivanja motora takođr s mjri i rotok goriva m ( kgg / ), a s uz oznatu donju ogrijvnu moć goriva H d (MJ/kg), mož odrditi i scifična fktivna otrošnja goriva, odnosno ukuan ili fktivni stuanj djlovanja motora η : g m P kg kw η 3. 6 g H d Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 4

Tnički sustav jdinica SI sustav jdinica 1. Izračunavanj tražni vličina 1.1 Efktivna snaga motora na mjstu isitivanja, P P M 75 ω P - fktivna snaga motora, KS M - fktivni momnt motora, Nm ω - kutna brzina koljnastog vratila, rad/s M Fl 2π n π n ω 6 3 F - sila kočnja izmjrna na kočnici, k l - krak sil F, m n - brzina vrtnj koljnastog vratila, min -1 Uvrštnjm izraza za M i ω u izraz za snagu P dobiva s: Fl πn l l P n F n F c n F 75 3 75 3 716, 2 π U Tničkom sustavu jdinica s brzina vrtnj n mjri u 1/min a s vrijdnosti za n krću vćinom u rasonu od 1 do 1. Očito j da ć računanj snag P biti voma jdnostavno ako konstanta kočnic c bud iznosila 1/1. Uravo zbog toga krak l kočnic ima duljinu od,7162 m ili 716,2 mm. Dakl, kočnica j izrađna tako da j rilagođna Tničkom sustavu jdnica, tj.: l, 7162m l c 716,2 P n F 1,7162 716,2 1 1 1 3 KS P [ kw] P [ KS] 1 1, 36 1.2 Efktivni momnt motora na mjstu isitivanja, M M krak kočnic sila na kočnici l F,7162 F km [ Nm] 9, M [ km] M 87 Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 5

Tnički sustav jdinica SI sustav jdinica 1.3 Potrošnja goriva o satu na mjstu isitivanja, G Potrošnja goriva s odrđuj tako da s mjri vrijm t G utroška volumna V G goriva sadržanog u mjrnoj mnzuri (vidi smu cjlokunog urđaja). m, m G, V G ρg 36 t G kg G V G 5 1-5, m 3 (5 cm 3 ) ρ G - gustoća goriva, kg/m 3 - volumn mnzur t G - vrijm (s) otrbno da motor otroši količinu goriva V G 1.4 Scifična fktivna otrošnja goriva na mjstu isitivanja, g g G, m P kg kw Scifična fktivna otrošnja goriva g izražna korntnim jdinicama SI sustava imala bi [ m, ] kg/s kg jdinicu mjr: [ g ] G. Njn uobičajn vrijdnosti kod motora krću s [ P ] W J izmđu 5 i 1 µg/j. Mđutim jdan takav odatak ni ribližno n ilustrira rad motora tako dobro kao što to čini jdinica [g ] kg/kw ili g/kw koja s koristi u litraturi. bog toga s ovaj oblik koristi i ovdj. kg µg Primjr:, 2 55, 6 kw J (1 µg 1-6 g 1-9 kg) (1 µg/j 3,6 g/kw) 1.5 Efktivni stuanj djlovanja motora, η 3, 6 η g H d g - scifična fktivna trošnja goriva, H d - donja ogrijvna moć goriva, MJ kg kg kw U korntnim jdinicama SI sustava fktivni stuanj korisnosti računao bi s jdnostavnij: η 1/(g H d ), gdj j: [g ] kg/j, [H d ] J/kg. Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 6

Tnički sustav jdinica SI sustav jdinica 1.6 Potrošnja zraka o satu, V z ρ z 36 t z kg V - volumn zraka rgistriran u linomjru, m 3 - V 1 m 3 ρ - gustoća zraka na izlazu iz linomjra, kg/m 3 t - vrijm rotjcanja volumna V kroz linomjr, s Gustoća zraka ρ mož s izračunati iz jdnadžb stanja, 1 v dobiva s: ρ ρ R T v R T. Ako s stavi da j - tlak zraka na izlazu iz linomjra, Pa T - tmratura zraka na izlazu iz linomjra, K R z 287.41 J/kgK - linska konstanta zraka Pri računanju mož s smatrati da j: a T T a 1.7 Potrošnja zraka o 1 kg goriva, Obično s naziva stvarnom količinom zraka s kojom izgara gorivo u motoru. m kg kg G 1.8 Scifična fktivna otrošnja zraka, z Scifična otrošnja zraka z mož s izračunati iz satn otrošnj zraka i fktivn snag motora P : z λ m G, g P λ g λ P P P kg kw Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 7

Tnički sustav jdinica SI sustav jdinica 1.9 Faktor zraka λ Faktor zraka λ dfiniran j omjrom stvarn količin zraka (kg /kg G ) s kojom izgara 1 kg goriva u motoru i stiomtrijsk količin zraka (kg /kg G ): λ o za bnzin: o 14,7 kg /kg G a vrijm isitivanja motora, faktor zraka λ mjri s BOSCH-ovim urđajm za isitivanj isušni linova. Kod takovog načina mjrnja faktora zraka, koristi s mirijska jdnadžba za odrđivanj faktora zraka. Poznato j da u odručjima u kojima j faktor zraka λ bitno različit od 1, ta jdnadžba odstua od stvarn vrijdnosti faktora zraka. 1.1 Stuanj unjnja motora λ u λ u masa radnog mdija koji bi stao u masa svjž usisanog radnog mdija u cilindru V H kad bi u njmu vladalo stanj ardn atmosfr Kod Ottovog motora svjži radni mdij j smjsa goriva i zraka a kod Dislovog motora zrak. Ottov motor usisava smjsu goriva i zraka a ć izraz za λ u glasiti: λ u,otto + m + m s tan d a Dislov usisava samo zrak t ć λ u biti: λ u,disl masa svjž usisanog radnog mdija u cilindru Masa svjž usisanog zraka o cilindru tj. o jdnom su mož s izračunati iz satn otrošnj zraka (omoću vć oznat satn otrošnj goriva m G, i faktora zraka λ) i frkvncij sa u motoru (tj. brojm sa u jdnom satu). Pri ovakovom izračunavanju zanmarno j bjžanj zraka za isiranj iz cilindra tijkom rkrivanja vntila 1. kg broj sa 2 n z 6 T - satna otrošnja zraka, kg z - broj cilindara T - broj taktova motora n - brzina vrtnj koljnastog vratila, min -1 1 Istovrmna otvornost isušnog i usisnog vntila naziva s rkrivanjm vntila. Kod čtvrotaktnog motora bz nabijanja bjžanj zraka iz cilindra za vrijm rkrivanja vntila nij vliko a s mož zanmariti. Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 8

Tnički sustav jdinica SI sustav jdinica Potrošnja goriva o su s takođr izračunava djljnjm satn otrošnj goriva s brojm sa u jdnom satu: m m 2 n z 6 T kg G kg m G, - satna otrošnja goriva, G n - brzina vrtnj koljnastog vratila, min -1 masa svjžg radnog mdija koji bi stao u radni volumn kod satnja ardn atmosfr Količina zraka koja bi stala u radni volumn V H cilindra, kad bi u njmu vladalo stanj atmosfr: V H R T R V T H kg R - linska konstanta zraka, R 287,41 J/kgK V H - radni volumn cilindra (usisni volumn o jdnom su), m 3 V H 2 D π H 4 m 3 D - romjr klia, m H - od klia, m Količina goriva koja mož izgorijti uz faktor zraka λ: m s tan d s tan d kg G Kod stanja ardn atmosfr gorivo j najvćim djlom u kaljvitom stanju a mu s volumn mož zanmariti u usordbi sa volumnom zraka (volumn goriva 1-8 volumn zraka), tj. možmo rtostaviti da j volumn V H isunjn samo zrakom kao što j uzto u račun kod izračunavanja. Prma tom, s dovoljnom točnošću mož s računati stuanj unjnja motora rma izrazu: λ u + m + m s tan d Čim izraz za stuanj unjnja Otto motora ostaj jdnak izrazu za stuanj unjnja Disl motora. * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 9

Tnički sustav jdinica SI sustav jdinica DODATNO POJAŠNJENJE by IVO * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Kod Ottovog motora s usisana količina goriva m G, (odnosno mg, s tan d ) mož izraziti omoću faktora zraka λ i količin zraka ( ): i sukladno tom: m λ m m Uvrštnjm u izraz za λ u kod Ottovog motora dobiva s: λ m s tan d. λ + + m λ λ u, Otto + m s tan d + 1 1+ λ λ 1+ 1, λ Prm tom, i kod Ottovog i kod Dislovog motora stuanj unjnja λ u računa s rma istom izrazu:. λ u * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1.11. Prosjčni fktivni tlak, P 2 n z VH T M π T z V H Pa, N m, J 2 3 m P fktivna snaga, W z - broj cilindara V H - radni volumn cilindra, m 3 T - broj taktova (2 ili 4) n - brzina vrtnj koljnastog vratila, s -1 Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 1

Tnički sustav jdinica SI sustav jdinica 2. Efktivna snaga, fktivni momnt i srdnji fktivni tlak rračunati na stanj ardn atmosfr rma ardima DIN i ISO DIN DIN M, DIN k DIN M, DIN k DIN P, k P P, k P M, k M, k ISO ISO ISO ISO ISO ISO k a T T a a 273 + ϑa 273 + ϑ k - faktor korkcij a - atmosfrski tlak na mjstu isitivanja, Pa - atmosfrski tlak rma odgovarajućm ardu, Pa ϑ a - tmratura zraka na mjstu isitivanja, o C ϑ - tmratura zraka rma odgovarajućm ardu, o C T a - tmratura zraka na mjstu isitivanja, K T - tmratura zraka rma odgovarajućm ardu, K Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 11

Oznak vličina (u zagradi su naisan jdinic Tničkog sustava jdinica koj su rimijnjn zbog kočnic i drugi instrumnata izrađni sukladno tom sustavu) c konstanta kočnic D, m romjr cilindra F, N (k) sila na kočnici, kg G / otrošnja goriva o satu m G, m,, kg G / otrošnja goriva o su G mg, s tan d, kg G / količina goriva koja bi uz rtičak zraka λ izgorila s količinom zraka g, kg/kw H, m od klia scifična fktivna otrošnja goriva H d, MJ/kg donja ogrijvna moć goriva k faktor korkcij M, Nm (km) fktivni momnt motora n, s -1 (min -1 ) brzina vrtnj koljnastog vratila P, W (KS) fktivna snaga motora a, Pa (mm Hg) tlak atmosfr na mjstu isitivanja, Pa rosjčni fktivni tlak, Pa (mm Hg) tlak ardn atmosfr z tlak zraka na izlazu iz linomjra R, J/kgK linska konstanta T broj taktova (2 ili 4) T a, K tmratura atmosfr na mjstu isitivanja T, K tmratura ardn atmosfr V G, m 3 volumn mnzur za mjrnj otrošnj goriva V H, m 3 radni volumn cilindra V, m 3 volumn zraka v, m 3 /kg scifični volumn zraka, kg /kg G stvarna količina zraka otrbna za izgaranj 1 kg goriva, kg /kg G stiomtrijska količina zraka za izgaranj 1 kg goriva, kg / otrošnja zraka o satu, kg / otrošnja zraka o su Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 12

, kg / količina zraka koja bi stala u volumn V H kad bi u cilindru vladalo stanj ardn atmosfr z broj cilindara scifična fktivna otrošnja zraka z u, Pa (k/cm 2 ) η ϑ a, o C ϑ, o C λ u otlak u usisnoj cijvi fktivni stuanj korisnosti motora tmratura atmosfr na mjstu isitivanja tmratura ardn atmosfr stuanj unjnja ω, rad/s kutna brzina koljnastog vratila ρ G, kg/m 3 ρ t G, s t, s gustoća goriva gustoća zraka na izlazu iz linomjra vrijm otrbno da motor otroši količinu goriva V G vrijm otrbno da motor otroši količinu zraka V Indksi DIN vličin korigiran rma ardu DIN 72/6 ISO vličin korigiran rma ardu ISO 346/I G gorivo zrak jdan radni s stanj ardn atmosfr Isitivanj motora na kočnici FSB agrb, Laboratorij za motor i vozila, Miramarska b.b. 13

19 6 5 4 13 3 11 1 ROTIRAJUĆI DIJELOVI 2 1. ČVRSTA SPOJKA 2. VRATILO KOČNICE 3. ROTOR 4. KUČIŠTE KOČNICE 5. ROTOR 6. KORITO A VODU 9 14 1 8 7 16 18 17 15 OSCILIRAJUĆI DIJELOVI 7. STATOR 8. OSOVINA KOČNICE 9. OSCILIRAJUĆA VAGA 1. CIJEV A PODEŠAVANJE NIVOA VODE 11. SPOJNA OSOVINA 12. OSCILIRAJUĆA VAGA 13. POJASNA KOČNICA 14. GLAVNA RUČICA KOČNICE ČVRSTI DIJELOVI 15. NOSAČ OSOVINE 16. ODVOD VODE 17. TEMELJ 18. VODA 19. SAVITLJIVA CIJEV Slika 1. Hidraulička kočnica za mjrnj snag motora