Druhy měření
charakteristik spalovacích motorů
Charakteristiky spalovacích motorů jsou graficky
znázorněné závislosti mezi základními veličinami
jako jsou výkon Pe, točivý moment Mk, střední
efektivní tlak pe, otáčky n, měrná spotřeba
paliva mpe, hodinová spotřeba paliva Mp, dále
vybraná teplota a tlak, účinnosti, veličiny
charakterizující exhalace atd. Hledisek, podle
kterých se charakteristiky dělí, je několik.
Základní dělení je podle zvolené nezávislé
proměnné veličiny.
1.
otáčková (rychlostní) charakteristika,
znázorňuje závislost výkonu a ostatních důležitých
veličin motoru na jeho otáčkách při stálém nastavení
ovládacího zařízení (pedálu akcelerátoru) regulujícího
výkon motoru.
2.
Zatěžovací charakteristika
znázorňuje závislost spotřeby paliva, zpravidla
měrné
(g.kW-1.h-1), respektive dalších důležitých
veličin, na některé veličině charakterizující
zatížení spalovacího motoru, jako například
výkon Pe, stření efektivní tlak pe, točivý moment
Mk atd.
3.
Regulační (nastavovací) charakteristika
znázorňuje závislost veličin spalovacího motoru
na některé konstrukční veličině, charakterizující
seřízení (nastavení) motoru.
4.
Úplná (celková) charakteristika
je diagram znázorňující soustavou křivek závislost
sledované veličiny na dvou základních veličinách,
zanesených na osy souřadnic. Každé křivce diagramu
náleží určitá stálá hodnota sledované veličiny,
jako parametr. Ve skutečnosti to je prostorový
diagram.
5.
Zvláštní charakteristiky,
které popisují vlastnosti a chování spalovacího
motoru z jiných hledisek.
Použití
charakteristik
Otáčkové
(rychlostní) charakteristiky
Rychlostní charakteristiky
jsou nejpoužívanější nejen v odborných kruzích,
ale jsou známy i motoristické veřejnosti. Vyskytují
se jako součást technické dokumentace motorů,
vozidel, pracovních strojů apod., v protokolech
z měření, v propagačních materiálech a prospektech
výrobců, respektive prodejců (obr.).
Rozděleny jsou podle více hledisek
na:
1.
vnější charakteristiky
– typické tím, že ovládací zařízení (pedál
akcelerátoru), regulující výkon motoru, je nastavené
na maximum v celém rozsahu otáček. Podle stupně
a způsobu seřízení dodávky paliva se vnější
charakteristiky dělí na tyto druhy:
- absolutní
- je limitní charakteristikou získanou z bodů
při nastavení motoru na hranici dosažitelného
výkonu bez jakýchkoli omezení. Její praktické
využití je ojedinělé, samotné měření náročné,
protože každý měřený bod se získá při samostatném
nastavení motoru.
- na
hranici kouření – je otáčková charakteristika
pro limitní dávku paliva, v každém měřeném bodu,
na hranici povolené hodnoty kouřivosti. Charakteristika
slouží na navrhování konstrukce vstřikovacích
systémů, respektive korektorů dodávky paliva
v existujících vyhotoveních.
- provozní
– je charakteristika motoru nastaveného na konkrétně
provozní podmínky jako je životnost, hlučnost,
spotřeba, povolené exhaláty atd. Její průběh
je platný pro konstantní stanovenou hodnotu
ovládacího zařízení (pedálu akcelerátoru), regulujícího
výkon motoru. Její průběh je od absolutní charakteristiky
posunutý směrem k nižším hodnotám výrazně pro
vznětové, méně pro zážehové motory.
2. částečné
charakteristiky – svým průběhem
se podobají vnější provozní charakteristice,
ale velikostí se odlišují podle nastavení ovládacího
zařízení (pedálu akcelerátoru), regulujícího
výkon motoru. Částečná charakteristika platí
tedy i pro konstantní polohu ovládacího zařízení
(pedálu akcelerátoru) regulujícího výkon motoru
v celém otáčkovém rozsahu, ale její hodnota
je nižší než maximální.
3. zvláštní
charakteristiky – zařazené
pod skupinu rychlostních, které znázorňují závislosti
základních veličin motoru pro určité vybrané
režimy, respektive podmínky (vrtulová charakteristika,
charakteristika motoru s regulátorem, charakteristika
chodu naprázdno).
nahoru
Zatěžovací
charakteristiky
Zatěžovací charakteristiky
se zjišťují měřením spalovacího motoru na zkušebním
stavu při udržování konstantních otáček jako
parametru. Přitom se mění zátěžový moment z
minimální na maximální hodnotu, pomocí změny
polohy ovládacího zařízení (pedálu akcelerátoru),
regulujícího výkon motoru. Jsou výhodné při
posuzování stacionárních motorů, motorů kolejových
vozidel, ale slouží také jako podklad na konstrukci
úplných charakteristik motorů, při vyhodnocování
ztrátového momentu, chodu naprázdno atd.
Regulační
(nastavovací) charakteristiky
Regulační charakteristiky znázorňují
závislost provozních veličin spalovacího motoru
(Pe, Mk, Mp, mpe…) na některé konstrukční nebo
provozní veličině, charakterizující seřízení
motoru, například úhel předstihu (předvstřiku),
součinitel přebytku vzduchu, otvírací tlak trysky,
časování rozvodu, složení směsi apod. Při zjišťování
charakteristiky měřením se mění jen sledovaná
nezávisle proměnná, ostatní vstupní veličiny
se podle možnosti udržují konstantní například
otáčky, poloha regulačního orgánu, teploty atd.
Regulační charakteristiky se využívají ve sféře
výzkumu, vývoje, při navrhování systémů řízení
nebo seřizování konstrukčních prvků, které ovlivňují
výstupní hodnoty motoru.
Úplná
(celková) charakteristika
Na komplexní posuzování spalovacích
motorů z hlediska výkonu, momentu, spotřeby,
teplot, škodlivin v exhalacích a dalších vedlejších
veličin se v praxi uplatňuje úplná (celková)
charakteristika, která v jednom diagramu umožňuje
zobrazit několik závislostí současně pomocí
průsečíkových diagramů. Nedá se získat měřením
ani výpočtem přímo, ale je sestavená z otáčkové
nebo zatěžovací charakteristiky přenosem bodů
vybrané veličiny s konstantní hodnotou do souřadnicového
systému Pe - n, respektive Mk - n (
obr.).
nahoru
Zvláštní
charakteristiky
- výšková
charakteristika - vyjadřuje průběh provozních
veličin spalovacího motoru v závislosti na nadmořské
výšce,
- přechodové charakteristiky
- znázorňují v závislosti na čase provozních
veličin spalovacího motoru v neustálených režimech.
Uplatňují se při zkouškách samotných motorů
ve zkušebnách při řešení dynamiky pohonů, při
řešení problémů řízení a regulace spalovacích
motorů v součinnosti s poháněnými spotřebiči
atd. Pro zážehové motory silničních motorových
vozidel se dělají záznamy některých veličin
motoru, především spotřeby a složení výfukových
plynů ve stanovených režimech jízdy, kde jsou
přechodové charakteristiky ve tvaru mpe = f
(t), složky spalin (CO, CHx, NOx) = f (t) apod.
nahoru
Použití
charakteristik
Všechny uvedené charakteristiky
mají uplatnění v praxi:
- při vývoji a výzkumu nového typu spalovacího
motoru,
- při konstrukci zařízení, které spalovací motor
používají jako zdroj výkonu,
- při posuzování stavu motoru a při zjišťování
ekonomických ukazatelů,
- při analýze statických a dynamických vlastností
pohonů vozidel a mobilní techniky.
nahoru