rada), to se vidi na sl
8101
(121)
gdje je definisano ranije kao . Kod dvotaktnih motora sa
povratnim i poprenim ispiranjem vrijednost koeficijenta i 1, ako se
pretpostavi da je pozitivan rad u toku izmjene radnog fluida
priblino jednak gubicima rada zaobljenog u odnosu na proraunski
ciklus (sl. 112 a). Kod istosmjernog
Sl. 112 Pozitivni i negativni rad kod dvotaktnih motora sa
poprenim
i povratnim ispiranjem (a) i istosmjernim ispiranjem (b)
ispiranja je dio rada pri izmjeni radne materije negativan pa je
i = 0,94 0,98.
b) Indicirana snaga
Indicirana snaga motora je snaga razvijena u cilindru motora i
za definisane pokazatelje: srednji indicirani pritisak (pi), hodna
zapremina cilindra (Vh) i vrijeme jednog ciklusa (t) moe se
izraunati kao:
(122)
Vrijeme jednog ciklusa se rauna kao:
(123)
gdje je:
- taktnost motora ( = 4 - etvorotaktni motor, = 2 - dvotaktni
motor)
n - broj obrtaja motora
Konano se indicirana snaga za jednocilindrini motor moe
izraunati kao:
(124)
Ako je u pitanju viecilindrini motor sa i cilindara, onda je
indicirana snaga motora
(125)
c) Indicirana specifina potronja goriva
Indicirana specifina potronja goriva (gi) pokazuje koliinu
utroenog goriva po jednom indiciranom kW snage i satu. Uobiajena
dimenzija specifine potronje je [g/kWh]. Definie se kao:
(126)
gdje je Gh - potronja goriva u jedinici vremena. Najee se
izraava u [kg/h].
d) Indicirani stepen iskoritenja
Indicirani stepen iskoritenja (i) predstavlja odnos toplote
ekvivalentne indiciranom radu i ukupno dovedene toplote za vrijeme
vrenja tog indiciranog rada ili posmatrano u jedinici vremena, kao
odnos indicirane snage (Pi) i dovedene toplote u jedinici vremena
(). Tako je:
(127)
gdje je - donja toplotna mo goriva
5.2 Meusobna zavisnost osnovnih parametara
Indicirana specifina potronja goriva (gi) moe se izraziti preko
ve poznatih parametara na sljedei nain:
ekvivalentni odnos zraka (koeficijent vika zraka) se rauna
kao:
(128)
iz jednaine (128) se rauna vrijednost gi kao:
(129)
indicirani stepen iskoritenja se moe izraziti kao:
(130)
Iz jednaine (130) moe se izraziti srednji indicirani pritisak
(pi) kao:
(131)
5.3 Efektivni pokazatelji
a) Efektivna snaga i mehaniki gubici
Snaga motora koja se od koljenastog vratila predaje radnoj
maini, naziva se efektivna snaga (Pe). Ona je od indicirane snage
umanjena za veliinu snage mehanikih gubitaka (Pm), tj.:
(132)
U mehanike gubitke spadaju:
snaga utroena na savladavanje otpora mehanikog trenja
(klip-klipni prstenovi-kouljica, leajevi, trenje u razvodu,
itd.)
snaga utroena na savladavanje aerodinamikih otpora kretanja
dijelova motora (klipnjaa, koljenasto vratilo, zamajac, itd.)
snaga utroena na pogon pomonih ureaja motora (pumpa za vodu,
pumpa za ulje, ventilator, pumpa za gorivo, kompresor, itd.)
Odnos efektivne i indicirane snage naziva se mehaniki stepen
iskoritenja (m), tj.:
(133)
Analogno izrazu za indiciranu snagu, efektivna snaga se rauna
kao:
(134)
gdje je:
- srednji efektivni pritisak
b) Efektivni stepen korisnosti i efektivna specifina potronja
goriva
Efektivni stepen korisnosti definie se na osnovu odnosa
efektivne snage i dovedene toplote u jedinici vremena kao:
(135)
Adekvatno izrazu (159), vrijednost e se moe izraziti kao:
(136)
Efektivna specifina potronja goriva je:
(137)
Adekvatno izrazu (129), efektivna specifina potronja goriva se
moe napisati kao:
(138)
Analogno izrazu (131) srednji efektivni pritisak motora se moe
izraziti kao:
(139)
c) Ostali efektivni pokazatelji
efektivni obrtni moment
(140)
Iz izraza (140) se vidi da za jedan konkretan motor srednji
efektivni moment (Me) je proporcionalan srednjem efektivnom
pritisku (pe).
veza izmeu potronje goriva (Gh) u jedinici vremena i koliine
goriva koja se dovodi po ciklusu i cilindru (qc) je:
(141)
gdje je:
qc - ciklusna dobava
g - gustina goriva
Takoe se mogu izvesti zavisnosti:
(142)
(143)
gdje su K1 i K2 konstantne proporcionalnosti za konkretan
motor.
5.4 Odreivanje mehanikog stepena iskoritenja
Mehaniki stepen iskoritenja definisan jednainom (133) ili
kao:
(144)
moe se odrediti eksperimentalno:
mjerenjem efektivnih parametara (Pe, Me, n, pe) i snimanjem
indikatorskog diagrama (pi)
metodom sukcesivnog iskljuivanja pojedinih cilindara
odreivanjem snage trenja stranim pogonom
ili pomou nekih korelacionih izraza dobivenih na bazi velikog
broja eksperimentalnih podataka.
6. TOPLOTNI BILANS MOTORA
Da bi se odredio karakter iskoritenja dovedene toplote i
analizirali toplotni gubici, potrebno je napraviti toplotni bilans.
U tom cilju, odreuju se pojedine komponente odvedene toplote, u
zavisnosti od radnih parametara, koji su karakteristini za uslove
eksploatacije (optereenje, brzinski reim, ). Izraz za toplotni
bilans se moe napisati kao:
(145)
odnosno:
(146)
gdje je:
- toplota ekvivalentna efektivno ostvarenom radu
- toplota odvedena hlaenjem u okolinu
- toplota odvedena izduvnim gasovima
- toplota odvedena zraenjem ili na neki drugi nain koji nije
naprijed obuhvaen
Toplotni bilans dat jednainom (145) moe se prikazati diagramski
na sl. 113, uz uobiajene procente
Sl. 113 Diagram toplotnog bilansa (Senkey-ev diagram)
pojedinih komponenti toplote. Ovaj diagram moe se prikazati u
zavisnosti od radnih parametara motora. Tako je na sl. 114 dat
diagram promjene parametara iz jednaine (145) ili (146) u
zavisnosti od optereenja motora.
Sl. 114 Toplotni bilans motora u funkciji optereenja
Detaljnijim analizama toplotnog bilansa dobiva se:
(147)
(148)
gdje je:
- potronja goriva u jedinci vremena
- donja toplotna mo goriva
toplota ekvivalentna efektivnoj snazi:
(149)
(150)
toplota odvedena sredstvom za hlaenje
(151)
(152)
gdje je:
- protok rashladnog fluida
- specifina toplota rashladnog fluida
- temperatura rashladnog fluida na izlazu i ulazu u motor
toplota odvedena izduvnim gasovima je:
(153)
(154)
gdje je:
M2 - broj molova produkata sagorijevanja po 1 kg goriva
- specifina toplota (molarna) smjee izduvnih gasova
- temperatura izduvnih gasova na izlazu iz motora
- broj molova svjeeg punjenja
- molarna specifina toplota svjeeg punjenja
- temperatura svjeeg punjenja
ostali toplotni gubici () mogu se napisati kao:
(155)
(156)
gdje je:
- gubitak toplote uslijed nepotpunog sagorijevanja,
- gubitak toplote odvedene uljem,
- dio toplote, koja odlazi na zraenje, pogon pomonih agregata,
preliv goriva, itd.
7. POGONSKE KARAKTERISTIKE MOTORA SUI
7.1. Vrste karakteristika
U podacima o motoru daju se njegove nominalne karakteristike,
tj. nomina1na snaga i nomina1ni broj obrtaja, pri kome se ta snaga
razvija. Pod nominalnom snagom podrazumijeva se efektivna snaga za
koju proizvoa garantuje da je motor moe razvijati pod odreenim
eksploatacionim uslovima i koja je upisana u garantni list motora.
Zavisno od primjene motora nomina1na snaga je manje ili vie
udaljena od maksimalne snage pri tom broju obrtaja. Razliitim
nacionalnim standardima na raz1iite naine se definiu optereenja
koja motor, zavisno od namjene, mora pri ispitivanju da odrava
ogranieno ili neogranieno dugo.
Za stacionarne, agregatne, brodske i eljeznike motore obino sa
definiu slijedei pojmovi:
Trajna snaga - najvea efektivna snaga, koju motor moe da razvija
neogranieno dugo, ne prekoraujui granice termikog i mehanikog
optereenja, pri emu je ogranienje snage podeeno tako da se motor
moe preopteretiti do razvijanja ograniene trajne snage
Ograniena trajna snaga - najvea efektivna snaga, koju motor
smije razvijati samo ogranieno dugo, zavisno od namjene. Kod ove
snage regulacioni organ je ogranien i dalje poveanje snage u
eksploataciji je nemogue
Maksimalna snaga - najvea efektivna snaga, pri kojoj motor moe
raditi u toku 15 minuta, bez termikih i mehanikih oteenja. Ova
snaga dokazuje da motor na reimu ograniene trajne snaga nije na
granici svojih mogunosti
Kod motornih vozila (putnikih i teretnih) obino se definie
maksimalna snaga, kao najvea efektivna snaga, koja stoji na
raspoloenju za pogon motornog vozila. Ova snaga se moe uzeti i za
nominalnu snagu.
U toku eksploatacije snaga motora stalno se mijenja, shodno
zahtjevima prikljuenog potroaa. Bez obzira to je broj korisnika
motorske snage vrlo veliki, po nainu na koji se mijenja snaga,
postoje tri glavne grupe korisnika:
a) U uslovima pogona motornog vozila, zavisno od otpora
kretanja, koji zavisi od brzine kretanja vozila, konfiguracije
terena, stanja puta i dr. bie koriteno itavo podruje snaga koje lei
izmeu krive pune snage, apscisne ose i minimalnog i maksimalnog
broja obrtaja (1, sl. 115).
b) U uslovima stacionarnog i agregatnog pogona optereenje se
mijenja od 0 do maksimalnog pri priblino konstantnom broju obrtaja,
koji se pomou regulatora broja obrataja odrava u eljenim granicama.
U ovakvim uslovima rade motori za pogon elektrogeneratora kao i
motori za pogon maina i ureaja koji u eksploataciji, nezavisno od
optereenja, moraju raditi sa konstantnim brojem obrtaja (2, sl.
115).
c) U uslovnima pogona broda i aviona odata snaga zavisi od broja
obrtaja i nagiba elise. Otpor koji prua elisa nepromjenljivog
koraka, a koji motor savlauje, srazmjeran je kvadratu broja
obrtaja
(157)
gdje je: a1 - konstanta
Efektivna snaga motora moe se izraziti i preko obrtnog momenta,
koji koljenasto vratilo prenosi preko spojnice na prikljunu mainu,
okreui se ugaonom brzinom (:
(158)
gdje je: a2 - konstanta
Prema izrazu (158), snaga se u ovom sluaju mijenja po zakonu
kubne parabole (3, sl. 115) Obzirom da
ovakvu promjenu uslovljava gonjena elisa (propeler), ova kriva
se naziva elisna (propelerna karakteristika). Na sl. 115 dat je
prikaz, za tri prethodno navedena sluaja, mogui naini koritenja
Sl. 115 Polje moguih reima rada motora razliitih namjena
motora u eksploataciji. Na sl. 115 sa 4 je oznaena
eksploataciona kriva pune snage, sa 3 propelerna kriva, sa 2 kriva
dejstva regulatora broja obrtaja. Stacionarna radna stanja brodskog
(avionskog) motora lee na propelernoj krivoj, stacionarnog motora
na krivoj dejstva regulatora, a kod motora za pogon motornih vozila
u cijelom rafiranom podruju.
Radi ilustracije u nastavku se daje jedan ciklus promjenjivih
reima kretanja vozila, u uslovima gradskog saobraaja.
Sl. 116 Reimi rada vozila u uslovima gradskog saobraaja
(1 brzina kretanja, 2 broj okretaja, 3 hod regulacionog
organa)
U sluaju brodskog stacionarnog i lokomotivskog pogona zahtijeva
se da motor ima mogunosti preoptereenja za 10% - 15%. Zbog toga se
nominalna taka usvaja ispod krive pune snage. Preoptereenje
brodskog motora postie se pri broju obrtaja veem od nnom dok kod
stacionarnog motora preoptereenje dovodi do pada broja obrtaja
ispod nominalnog.
Kod vozilskih motora nominalna snaga obino lei na
eksploatacionoj krivoj pune snage. Ovo je omogueno time to se ova
snaga koristi povremeno i relativno kratkotrajno.
Traktorski motori mogu u eksploataciji biti esto podvrgnuti
dugotrajnom radu pod punim optereenjem, uslijed ega se nominalna
taka usvaja na niem nivou optereenja, nego kod odgovarajueg motora
za pogon motornog vozila.
Kako se iz prethodnog izlaganja vidi, motor se u eksploataciji
ne koristi samo pri reimu koji odgovara nominalnim
karakteristikama, ve se radni reim mijenja na neki od ukazanih
naina. Da bi se dobili podaci o tom kako se pojedini parametri
motora mijenjaju pri promjeni reima rada, pristupa se
eksperimentalnom odreivanju najvanijih pogonskih veliina motora,
kao to su: efektivna snaga, broj obrtaja, obrtni moment, asovna i
specifina efektivna potronja goriva, pokazatelji termikog stanja
motora itd. Pri tome se reim optereenja mijenja na slian nain kako
e to biti pri koritenju motora, ali se mjerenja vre na ustaljenim
reimima rada. Prema tome, postoje i tri glavne grupe
karakteristika:
a) Brzinske karakteristike, kod kojih se ustanovljava zakon
promjene snage ( uglavnom efektivne), obrtnog momenta, potronje
goriva, temperaturnog stanja i drugih parametara u funkciji brzine
obrtanja koljenastog vratila, odnosno u funkciji broja obrtaja. Ove
karakteristike imaju naroitu vanost kod motora za pogon motornih
vozila. No, one imaju i opti znaaj, jer pruaju podatke o promjeni
parametara motora u irokom podruju promjene broja obrtaja i
optereenja.
b) Karakteristike optereenja (stacionarne karakteristike), kod
kojih se ustanovljava promjena potronje goriva, termikog stanja i
drugih veliina u funkciji optereenja motora. Pri tome se optereenje
mijenja pri konstantnom broju obrtaja ili se snimanja vre pri
promjeni optereenja uz dejstvo regulatora broja obrtaja. U ovom
zadnjem sluaju se prikazuje i promjena broja obrtaja pri promjeni
optereenja, to prua izvjesnu sliku o osjetljivosti regulatora.
c) Propelerne (elisne) karakteristike, kod kojih se ustanovljava
zakon promjene istih veliina kao i kod brzinskih karakteristika (
snage, potronje goriva, itd.) u funkciji broja obrtaja, s tim to se
pri pojedinim brojevima obrtaja motor optereuje snagom koja lei na
kubnoj paraboli, koja predstavlja karakteristiku propelera. Ovakve
karakteristike se ustanovljavaju kod brodskih i avionskih
motora.
d) Pored navedenih triju grupa karakteristika, snimaju se i
grafiki prikazuju i druge kao to su: regulatorske karakteristike,
reglane karakteristike, univerzalne karakteristike, karakteristike
praznog hoda i druge specijalne karakteristike.
U daljem izlaganju bie prezentovane detaljnije najvanije grupe
karakteristika sa stanovita cestovnih vozila.
7.2 Brzinske karakteristike motora
Pod brzinskim karakteristikama podrazumijeva se grafiki
prikazana promjena pojedinih parametara motora u zavisnosti od
promjene broja obrtaja.
Jedna od osnovnih grafikih karakteristika motora jeste kriva
zavisnosti njegove efektivne snage od broja obrtaja. Ove krive
pruaju se u domenu od minimalnog broja obrtaja (nmin), pri kome
motor jo sigurno radi bez gaenja, tj. daje dovoljno snage za
savlaivanje unutranjih otpora, do maksimalnog broja obrtaja (nmax),
koji je ogranien veliinom inercijalnih sila, termikim optereenjem
kritinih dijelova motora, kvalitetom odvijanja radnih procesa i
dr.
Pri odreivanju promjene snage u funkciji broja obrtaja, to se,
inae, vri ispitivanjem motora na probnom stolu, odreuju se i ostale
motorske veliine: obrtni moment motora (Me), specifina efektivna
potronja goriva (ge), srednji efektivni pritisak (pe), asovna
potronja goriva (Gh), temperatura izduvnih gasova (Tr), itd. Ako se
dobivene vrijednosti predstave grafiki, dobie se slika njihove
promjene u zavisnosti od broja obrtaja pri dotinom poloaju organa
za podeavanje, tj. za promjenu optereenja.
Najvanije brzinske karakteristike motora su kriva efektivne
snage i kriva obrtnog momenta. Iako se kriva snage odreuje
eksperimentalno, naelan tok promjene snage u funkciji broja obrtaja
moe se ustanoviti i analitiki. Analitiko razmatranje je od posebnog
znaaja pri objanjenju tendencija promjene snage odnosno pri
uporeenju toka ovih krivih kod oto i dizel motora.
Polazei od izraza za efektivnu snagu i obuhvatajui sve
parametre, koji su u ovom sluaju razmatranja konstantni,
odgovarajuom konstantom, dobija se:
(159)
gdje je:
Kada bi srednji efektivni pritisak pri fiksnom poloaju
regulacione poluge ostao konstantan pri promjeni broja obrtaja,
moglo bi se napisati k1 pe = k2, te je snaga data izrazom
Pe = k2 n
(160)
Znai da bi se u tom sluaju pri promjeni broja obrtaja snaga
mijenjala po zakonu prave linije (sl. 124 crtkano). Koristei izraze
za efektivnu snagu (159) i (158), dolazi se do zakljuka da je
obrtni moment motora proporcionalan srednjem efektivnom
pritisku:
(161)
Pod pretpostavkom da je pri promjeni broja obrtaja srednji
efektivni pritisak konstantan i obrtni moment motora bio bi pri
tome konstantan (sl. 117 crtkasto).
U stvari, srednji efektivni pritisak se mijenja pri promjeni
broja obrtaja pa se i snaga i obrtni moment motora mijenjaju pri
tome po odgovarajuim krivim linijama. Intenzitet povijanja krive
snage pri poveanju broja obrtaja zavisi od intenziteta opadanja
srednjeg efektivnog pritiska. Polazei od izraza za srednji
efektivni pritisak i uzimajui u obzir izraze za srednji
indikatorski pritisak i mehaniki stepen oteenja, dolazi se do
sljedeih relacija:
Sl. 117 Naelni tok promjene snage i obrtnog momenta u funkciji
broja obrtaja
za oto motore:
(162)
(163)
gdje je: b1 - konstanta
za dizel motore vae iste relacije samo e se ekvivalentni odnos
zraka (koeficijent vika zraka) izraziti kao:
(164)
pa je:
(165)
odnosno:
(166)
gdje je:
- konstanta
- ciklusna dobava goriva [kg/cikl.]
Pomou izraza (162) i (163), odnosno (165) i (166), i realnih
tokova promjene stepena punjenja (v), stepena mehanikih gubitaka
(m), moe se analizirati kriva efektivne snage i efektivnog obrtnog
momenta sa poveanjem broja obrtaja. Pri tome je vano definisati pri
kom se optereenju ta promjena posmatra.
Ako je regulacioni organ postavljen u poloaj, koji odgovara
punom optereenju (pun otvor leptira kod oto motora, puna doza
ubrizganog goriva, koja odgovara punom optereenju kod dizel
motora), onda se govori o krivoj punog momenta motora. Ako se
regulacioni organ postavi u poloaj manjeg optereenja, dobie se
kriva parcijalne (djelimine) snage odnosno momenta.
Vano je naglasiti da se snimanje krive pune snage (momenta) i
krive parcijalne snage (momenta) vri pri fiksnom poloaju
regulacionog organa.
Prvo e se posmatrati kako se vri promjena srednjeg efektivnog
pritiska oto i dizel motora pri punom optereenju pri poveanju broja
obrtaja.
Odnos je kod obje vrste motora skoro nepromjenljiv pri poveanju
broja okretaja.
Sl. 118 Naelna promjena glavnih uticajnih Sl. 119 Naelni tok
promjene efektivne
faktora na Pe = f (n) pri punom
snage (Pe) i obrtnog momenta (Me)
optereenju
oto i dizel motora u funkciji broja
obrtaja, pri punom optereenju
Kod oto motora postojanje suenog grla karburatora i leptira
izazivaju sve vee opadanje koeficijenta punjenja sa poveanjem
brzine obrtanja vratila. Relativno naglo opadanje koeficijenta
punjenja utie i na brzo opadanje mehanikog stepena iskoritenja, to
ini da srednji efektivni pritisak oto motora naglo
pada sa poveanjem broja obrtaja.
Kod dizel motora nepostojanje karburatora ini da stepen punjenja
opada znatno sporije pri poveanju broja obrtaja nego to je to sluaj
kod oto motora. Mehaniki stepen iskoritenja dizel motora takoe
opada sa poveanjem broja obrtaja, ali sporije nego kod oto motora,
to se da zakljuiti analizom izraza (163) i (166). Pri radu dizel
motora sa pumpom normalnog izvoenja koliina goriva ubrizganog po
ciklusu (mgc) lagano se poveava pri poveanju broja obrtaja, dok i
ostaje praktino isto, to doprinosi relativno sporom opadanju m, a
preko njega i sporoj promjeni pe.
Na sl. 118 ucrtan je naelan tok promjene glavnih uticajnih
inilaca na srednji efektivni pritisak i tok promjene srednjeg
efektivnog pritiska u zavisnosti od promjene broja obrtaja za oto i
dizel motor. Prema tome je uslovno uzeto da maksimalne vrijednosti
ovih parametara prolaze kroz istu taku za obje vrste motora, kako
bi se lake uoila razlika u toku tih parametara. Inae, na osnovu
ranije datih analiza poznato je da dizel motor, uglavnom zbog toga
to mora raditi sa znatno veim koeficijentom vika zraka, postie
manje vrijednosti srednjeg efektivnog pritiska nego odgovarajui oto
motor.
Na sl. 119 dat je u uporednom diagramu naelan tok krive pune
snage i punog obrtnog momenta za oto i dizel motor. I ovdje je
uslovno uzeto da vrijednosti maksimalnih momenata budu iste, da bi
se lake uoila razlika u tendenciji promjene ovih parametara pri
promjeni broja obrtaja. Moe se zakljuiti da se krive snage i krive
obrtnih momenata sve vie povijaju prema apscisnoj osi pri poveanju
broja obrtaja i to bre kod oto nego dizel motora.
Ova tendencija povijanja krive snage i obrtnog momenta izraena
je kod oto motora u jo veoj mjeri kod djeliminih optereenja
(pritvoren leptir) i to utoliko vie, ukoliko je leptir vie
pritvoren. Pritvaranje leptira utie u smislu smanjenja srednjeg
efektivnog pritiska preko smanjenja punjenja cilindra, poveanja
pumpnih gubitaka i sve breg smanjenja koeficijenta mehanikog
iskoritenja.
Kod dizel motora se moe uzeti da stepen punjenja malo zavisi od
optereenja, tj. tok promjene v pri djeliminim optereenjima je slian
kao i pri punom optereenju. Indikatorski stepen iskoritenja i mgc
monotono rastu sa porastom broja obrtaja i, s obzirom da se srednji
pritisak mehanikih gubitaka lagano poveava sa poveanjem broja
obrtaja, mehaniki stepen iskoritenja pri djelominom optereenju
sporije opada nego kod oto motora. Posljedica toga je da srednji
efektivni pritisak dizel motora i pri djeliminom optereenju ima
istu tendenciju promjene kao i kod punog optereenja.
Na sl. 120 prikazan je karakter promjene izvjesnog broja
uticajnih parametara na srednji efektivni pritisak oto motora pri
promjeni broja obrta i to pri punom i djeliminom optereenju. Na sl.
121 date su zavisnosti odgovarajuih parametara kod dizel
motora.
Sl. 120 Tok promjene v, m, pi i pm u funkciji Sl. 121 Tok
promjene m, mgc, i i pi u funkciji
broja obrtaja kod oto motora
broja okretaja kod dizel motora
Ovakav tok promjene uticajnih faktora na srednji efektivni
pritisak, odnosno na snagu i moment oto i dizel motora, dovodi do
karakteristinog toka promjene ovih parametara. Na sl. 122 date su
brzinske karakteristike oto i dizel motora i to pri punom
optereenju (krive 1 i 1) i pri parcijalnim optereenjima (krive 2 i
2).
Uporeujui ova dva diagrama, uoava se da krive snage kod oto
motora pri poveanju broja obrtaja, naglo povijaju, tako da ak i pri
punom otvoru leptira kriva pune snage presijeca apscisnu osu pri
broju
1 kriva pune snage, 2 kriva parcijalne snage, 1 krive obrtnog
momenta pri punom optereenju,
2 kriva promjene obrtnog momenta pri parijalnom optereenju, 3
kriva snage pod dejstvom regulatora,
3 kriva promjene obrtnog momenta pod dejstvom regulatora broja
obrtaja
Sl. 122 Diagram promjena brzinskih karakteristika oto a) i dizel
b) motora
obrtaja, koji je za oko 30% do 50% vei od nominalnog broja
obrtaja. Na mjestu gdje kriva efektivne snage presijeca apscisnu
osu efektivna snaga jednaka je nuli, a cjelokupna indicirana snaga,
koja je zbog opadanja koeficijenta punjenja jako umanjena, ide na
pokrivanje mehanikih gubitaka. Danas se kod brzohodih oto motora
primjenjuje specijalno konstruisani leptir, koji igra ulogu
ograniivaa broja obrtaja. Pod uticajem dinamikog dejstva gasne
struje leptir se pri velikim brojevima obrtaja pritvara ne
dozvoljavajui vee prekoraenje nominalnog broja obrtaja. Ako su
elementi motora provjereni na dejstvo inercionih sila pri nmax,
eventualno kratkotrajno dostizanje ovog broja obrtaja ne bi dovelo
do havarije motora. Meutim, treba naglasiti da je takvo brzinsko
forsiranje motora krajnje tetno sa gledita mehanikih naprezanja i
habanja vitalnih dijelova motora i kao takvo nedopustivo.
Na osnovu ovakvog toka brzinskih pokazatelja oto motora moe se
zakljuiti da se on moe koristiti i bez regulatora broja obrtaja,
izuzev kada gonjena maina zahtijeva rad sa stalnim brojem obrtaja
ili ukoliko bi pri radu esto dolazilo do naglih promjena optereenja
motora (npr. pogon broda uslijed njihanja i ispadanja elise iz
vode, ili kod traktorskih motora pri izvjesnim vrstama obrade
tla).
Tok brzinskih krivih dizel motora je takav da bi i pri malim
optereenjima naglo rastereenje vrlo brzo dovelo do velikog porasta
broja obrtaja, to bi bilo opasno po motor, zbog velikih
inercijalnih sila. Zbog toga se kod dizel motora mora uvijek
primijeniti regulator broja obrtaja. Na sl. 122 b), sa 3 i 3 su
naznaene krive promjene snage i obrnutog momenta pod dejstvom
regulatora.
Uporeenjem toka brzinskih karakteristika oto i dizel motora (sl.
122) uoavaju se znatne razlike. Maksimumi krivulja snage kod oto
motora pomjeraju se pri smanjenju optereenja ka koordinatnom
poetku, to je posljedica velikog uticaja poloaja leptira na veoma
sloene gasodinamike procese u zoni leptira. Kod dizel motora
maksimumi snaga odgovaraju priblino istom broju obrtaja, koji moe
leati i iznad nnom.
Karakteristina je i velika razlika u toku obrtnog momenta. Kod
oto motora je povijanje krivulja momenata pri porastu broja obrtaja
vee nego kod dizel motora i sve izraenije to je pritvaranje leptira
vee. Kod dizel motora su krivulje momenta veoma malo povijene i pri
punom i djeliminim optereenjima skoro ekvidistantne linije. Treba
takoer uoiti da krive snage pa i krive momenta trpe manje promjene
u zoni manjih brojeva obrtanja, tj. u toj zoni su krive sange
priblinije odgovarajuoj tangenti iz koordinatnog poetka a krive
momenta su priblinije odgovarajuoj horizontalnoj pravoj. Dodirna
taka ove tangente na krivoj efektivne snage opredjeljuje vrijednost
maksimalnog obrtnog momenta pri tom poloaju regulacionog organa i
odgovarajuem broju obrtaja. Najinteresantnija je u ovom pogledu
kriva pune snage i preko nje definisana veliina i poloaj
maksimalnog momenta motora.
Na sl. 123 dat je uporedni diagram brzinskih karakteristika
momenta (Me) i specifine potronje goriva (ge) za oto i dizel
motor.
Sl. 123 Diagram brzinskih karakteristika (vanjske i parcijalnih)
obrtnog momenta
(Me) i specifine potronje goriva (ge) kod oto (a) i dizel (b)
motora
Kod dizel motora se vidi znatno manja specifina potronja goriva
na parcijalnim optereenjima, nego kod oto motora, zbog ega dizel
motor ima znatno veu ekonominost u uslovima esto promjenjivih
optereenja.
Brzinske karakteristike motora, najee vanjska brzinska
karakteristika snage motora, se esto izraavaju u vidu empirijskih
izraza zbog jednostavnosti koritenja. Tako se vrlo esto susree u
literaturi izraz za snagu (prema Lajdermanu):
(167)
gdje su a i b konstante, koje se daju u literaturi za pojedine
vrste motora. Izraz (167) je vrlo praktian za upotrebu kod prorauna
vunih karakteristika vozila, a odstupanja dobivenih rezultata u
odnosu na stvarne su zanemarivi. Karakteristine take rada motora,
na diagramu brzinskih karakteristika date su na sl. 124. To su
take:
Sl. 124 Spoljnje brzinske karakteristike motora i njegove
karakteristine take
taka 1. - prazan hod sa brojem obrtaja motora nph = 500 800/min
kod sporohodih motora i
nph = 500 800/min kod brzohodih motora
taka 2. - minimalni broj obrtaja (nmin) koji dozvoljava
optereenje
taka 3. - maksimalni obrtni momenat pri broju obrtaja
taka 4. - minimalna specifina potronja goriva pri broju
okretaja
taka 5. - maksimalna snaga pri broju okretaja
taka 6. - maksimalni broj okretaja motora (nmax), u odnosu na
vrstou dijelova motora
Osnovni parametri, koji se koriste za ocjenu brzinskih
karakteristika motora su:
elastinost momenta karakteristike koja se definie kao:
(168)
koji se zove i koeficijent prilagodljivosti. Ovaj koeficijent za
oto motore se kree u granicama 1,25 1,35, a kod dizel motora bez
korektora ciklusne dobave goriva 1,05 1,15. Kod dizel motora sa
korektorom ovaj koeficijent dostie vrijednost 1,25 1,35. Kod
nadpunjenih motora uz primjenu regulisanog turbokompresora
vrijednosti koeficijenta dostiu i preko 2,0.
Pored elastinosti momentne karakteristike vrlo vana osobina je i
poloaj maksimalnog momenta u odnosu na brzinski reim. Ovaj poloaj
se definie tzv. brzinskim koeficijentom elastinosti koji se rauna
kao:
(169)
Vrijednosti ovog koeficijenta kreu se u intervalu od 0,4 0,8,
zavisno od vrste i namjene motora.
7.3 Karakteristika optereenja (stacionarne karakteristike)
U uslovima stacionarnog pogona potrebno je da se pri promjeni
optereenja broj obrtaja mijenja u to uim granicama. Zbog toga je
cjelishodno za ocjenu rada ovih motora koristiti karakteristike
ustanovljene u funkciji optereenja, pri konstantnom broju obrtaja
ili uz promjenu broja obrtaja pod dejstvom regulatora. No ove se
karakteristike mogu snimiti i za brodski i vozilski motor. Pri
grafikom prikazivanju stacionarnih karakteristika na apscisnoj osi
nanosi se neki parametar, koji karakterie optereenje motora:
srednji efektivni pritisak, obrtni moment, efektivna snaga ili
procenti pune snage, koju motor razvija pri broju obrtaja pri kome
se vri snimanje karakteristika. U pravcu ordinate nanose se ostali
parametri vani za ocjenu rada motora kao: asovna (Gh) i specifina
(ge) potronja goriva, temperatura izduvnih gasova (Tr), mehaniki
(m), efektivni ((e) i indikatorski ((i) stepen iskoritenja, broj
obrtaja (n) (ako se ispitivanje vri uz dejstvo regulatora), srednji
efektivni pritisak (pe) itd.
Na sl. 125 dat je naelan tok promjene razliitih parametara dizel
motora, pri promjeni optereenja uz dejstvo regulatora. Na sl. 126
date su karakteristike optereenja oto motora pri n = const za tri
razliita broja obrtaja. O toku promjene krive specifine efektivne
potronje goriva pri promjeni optereenja uz n = const, moe se
rasuivati na osnovu sljedeeg izraza za specifinu efektivnu
potronju:
(170)
Pri praznom hodu je Pe = 0; Pi 0; m = Pe/ Pi = 0, te je pri
praznom hodu ge = . Kako e se pri poveanju optereenja mijenjati ge
zavisie od promjene i i m. Minimalna vrijednost specifine efektivne
potronje goriva postii e se pri optereenju pri kome proizvod i m
postigne maksimalnu vrijednost.
Sl. 125 Naelan tok promjene osnovnih parametara stacionarnog
dizel motora
pri promjeni optereenja uz dejstvo regulatora
I kod oto i kod dizel motora pri poveanju optereenja pri n =
const raste m isprva bre, a potom sve sporije. Meutim, stepen
indikatorskog iskoritenja nema isti tok kod oto i dizel motora. Kod
oto motora je karburator podeen tako da obezbjeuje ekonomian pogon
u to irem dijapazonu promjene optereenja. Sa poveanjem optereenja
stepen indikatorskog iskoritenja e se poveati uslijed poboljanja
uslova sagorijevanja smjee (poveava se koeficijent vika zraka , a
smanjuje se koeficijent zaostalih gasova ), kao i uslijed
relativnog smanjenja toplotnih gubitaka. Tek pri prelasku na reim
maksimalne snage, kada stupa u dejstvo ureaj za dodatno obogaivanje
smjee, dolazi do naglog opadanja i. Prema tome, ge ima kod oto
motora tendenciju stalnog opadanja sve do prelaska na reim
maksimalne snage, gdje naglo povija navie, kako je prikazano na sl.
126. Na istoj slici prikazan je i tok promjene koeficijenta vika
zraka () i koeficijent zaostalih gasova (r). Koliina zaostalih
gasova je priblino ista pri svim optereenjima, te se sa poveanjem
optereenja, tj. sa poveanjem koliine svjee smjee, pri otvaranju
leptira, smanjuje koeficijent zaostlih gasova. Time se smanjuje
usporavajue dejstvo zaostalih gasova na brzinu sagorijevanja.
Sl. 126 Naelan tok promjene krive asovne (Gh) i specifine
efektivne (ge) potronje goriva u funkciji optereenja pri n = const,
za tri razne vrijednosti n, kod karburatorskog oto motora.
Crtkastim linijama prikazana je promjena koeficijenta vika zraka i
koeficijenta zaostalih gasova , koji utiu na tok krive ge
b)
_992416534.unknown
_997504288.unknown
_1000024563.unknown
_1001138893.unknown
_1001138924.unknown
_1096365421.unknown
_1096365460.unknown
_1001138907.unknown
_1001138490.unknown
_1001138880.unknown
_1000094949.unknown
_1001138188.unknown
_1000026289.unknown
_997504529.unknown
_997504833.unknown
_997506533.unknown
_997506615.unknown
_997506819.unknown
_997506857.unknown
_997506805.unknown
_997506572.unknown
_997505037.unknown
_997504577.unknown
_997504644.unknown
_997504555.unknown
_997504366.unknown
_997504434.unknown
_997504345.unknown
_992591291.unknown
_992593396.unknown
_992669270.unknown
_993559644.unknown
_993660553.unknown
_992669357.unknown
_992680093.unknown
_992665835.unknown
_992668701.unknown
_992593415.unknown
_992593892.unknown
_992591917.unknown
_992593374.unknown
_992591698.unknown
_992416836.unknown
_992422263.unknown
_992426635.unknown
_992422208.unknown
_992416605.unknown
_992416637.unknown
_992416572.unknown
_991730062.unknown
_992415134.unknown
_992415700.unknown
_992415866.unknown
_992416371.unknown
_992415780.unknown
_992415814.unknown
_992415319.unknown
_992415396.unknown
_992415293.unknown
_992414640.unknown
_992414710.unknown
_992414730.unknown
_992414690.unknown
_991730458.unknown
_991730753.unknown
_991730314.unknown
_991717419.unknown
_991718785.unknown
_991724308.unknown
_991724648.unknown
_991719987.unknown
_991718038.unknown
_991718401.unknown
_991717851.unknown
_991648171.unknown
_991717297.unknown
_991717394.unknown
_991648415.unknown
_991647896.unknown
_991648055.unknown
_991647797.unknown