VISOKA TEHNIKA KOLA STRUKOVNIH STUDIJA KRAGUJEVAC

OBJASNITI POJAM POGONSKIH KARAKTERISTIKA MOTORA. NAVESTI I OBJASNITI UZ ODGOVARAJUE DIJAGRAME VRSTE BRZINSKIH KARAKTERISTIKA. EKONOMINOST OTO I DIZEL MOTORASeminarski radPredmet: MOTORI

Predmetni nastavnik: Student:Duan Nestorovi dpl. in. Mai.

UVOD

Kao rezultat tenje da se pri maloj zapremini motora, i njegovoj to manjoj masi, dobijaju to vee snage, dolo se do razvoja brzohodnih motora sus, koji su danas najvie u upotrebi kod motornih vozila. Ovo znai, da u vrlo kratkom vremenskom intervalu mora se zavriti radni ciklus motora. Ako se ovome doda i to, da se tokom svogradnog ciklusa temperatura menja u vrlo irokom opsegu visokih vrednosti, pri izrazito visokim pritiscima, moe se zakljuiti da delovi motora sus su izloeni velikim toplotnim i mehanikim optereenjima. Iz ovog proizilazi da kvalitet materijala za izradu njegovih delova, kao i kvalitet i tanost njihove izrade mora biti na visokom nivou, a montaa bez ikakvih greaka. Pri tome ne treba izgubiti iz vida znaaj funkcije odravanja motora, da bi se postigle zahtevane karakteristike tokom njegovog korienja.Reimi rada motora, pri njegovom korienju, imaju presudan uticaj na njegovu pouzdanost i vek njegovog trajanja. Ovo govori o neophodnosti poznavanja reima rada motora sa svim specifinostima za odreenu njegovu namenu. Usled pojave otstupanja spoljanjeg otpora od vrednosti koja je odgovarala ravnotenom stanju ili usled pojave odstupanja koliline gorivapo ciklusudolazi doporemeaja, ravnotee odgovarajuih veliina za koje se mogupostaviti odgovarajue dinamike jednaine. Rad motora, pri realnim uslovima korienja, je uglavnom nestacionaran. Nestacionarnost rada se ispoljava, kod svih motora, od trenutka startovanja do postizanja radne take. Kada reim rada motora, primenjenih na brodovima, dostigne radnu karakteristiku uspostavlja se ravnotea izmeu momenta (snage) motora i momenta (snage) otpora pogonjene elise onda on radi priblino na stacionarnom reimurada. Ovo nije sluaj sa motorima koji se koriste na vozilima. Najvee promene motorskih veliina ostvaruju se pri startovanju i ubrzavanju vozila. Na ustaljenim reimima rada motora kao parametri se najee uzimaju snaga, moment i potronja goriva, a kao nezavisne promenljive koriste se broj obrtaja motora, koliina goriva po ciklusu i vreme ukupnog rada motora.

POGONSKE KARAKTERISTIKE MOTORA

Potencijalnih korisnika snage motora je veliki ali se mogu svrstati u sledee grupe :

- stacionarni pogon,- pogon radnih maina,- pogon broda i aviona propelerski pogon i- pogon motornih vozila

Efektivna snaga koju motor razvija u eksploataciji predaje se, prekospojnice, potroau.U svakom trenutku mora postojati ravnotea izmeu razvijene snagemotora i snage otpora potroaa, tj. snaga motora mora da se menja i prilagoava promeni spoljneg otpora potroaa.Poznavanje pogonskih karakteristika motora vano je kako za konstrukciju tako i za eksploataciju motora tj. vozila. Poznavanje pogonskih karakteristika motora vano je kako za konstrukciju tako i za eksplataciju motora tj. vozila. Pravilnim izborom motora prilagoenjem karakteristika potroaa mogue je optimalno iskorienje motora.

Osnovne pogonske (motorske) veliine vane za eksploataciju su:

- efektivna snaga (Pe),- obrtni moment (Me),- broj obrtaja kolenastog vratila (ne),- asovna potronja goriva (m g ) i- specifina efektivna potronja goriva (ge)

Zavisno od cilja i namene motora mogu se pratiti i druge karakteristikemotora, kao to su ekoloke, reciklaa i druge.

Nominalni parametri motora su osnovni parametri koje deklarie proizvoa. To su paramerti koje motor moe garantovano razvijati pod odreenim eksploatacionim uslovima.To su parametri koje motor razvija na nominalnom reimu rada:

- nominalna snaga i- nominalni broj obrtaja pri kome se razvija ta snaga.

Oni mogu biti ujedno i maksimalni ili neto ispod maksimalnih. Kod vozilskih motora se obino deklariu maksimalni parametri. Ovo je mogue jer se maximalna snaga koristi povremeno i relativno kratko. Osnovne motorske veliine su u funkciji reima rada motora tako da zavise od njega.

Reim rada motora definisan je sa sa dve nezavisne veliine:

- brojem obrtaja kolenastog vratila (brzinom obrtanja) i- poloajem regulacionog organa.

Ako se reim rada motora i vrednosti motorskih veliina ne menjaju u toku posmatranog konanog intervala vremena kaemo da se radi o stacionarnom (ustaljenom) reimu rada, a u suprotnom sluaju, ako se vrednosti ovih parametara menjaju radi se o nestacionarnom reimurada motora.

U zavisnosti od promene reima rada motora, na probnom stolu, razlikujemo sledee karakteristike:

- brzinske karakteristike,

- karakteristike optereenja,

- regulatorske karakteristike,

- propelerske karakteristike,

- univerzalne karakteristike i

- reglane (regulacione) karakteristike.

BRZINSKE KARAKTERISTIKE MOTORA SUS

Brzinska karakteristika motora predstavlja promenu neke od karakteristinih veliina motora u funkciji broja okretaja motora (n).

Uobiajeno se daju sledee karakteristike motora:

Pe = f (n) - efektivna snaga,Me = f (n) - efektivni obrtni moment,Gh = f (n) - asovna potronja goriva ige = f (n) - specifina efektivna potronja goriva.

Slika 1. Spoljno brzinske karakteristike Slika 2. Spoljno bryineks karakteristike oto motora dizel motora

Brzinske karakteristike imaju opti znaaj jer pokazuju ponaanje karakteristinih parametara motora u irokom opsegu promene broja obrtaja i optereenja motora.

Osnovni uticajni inioci na tok brzinskih karakteristika motora vide se iz ve ranije izvedenih izraza za efektivnu snagu i efektivni obrtni moment:

BRZINSKE KARAKTERISTIKE PRI PUNOM OPEREENJU

Promena efektivne snage i efektivnog obrtnog momenta motora pri maksimalnom poloaju regulacionog organa (punom optereenju) predstavljaju spoljno brzinske karakteristike motora ili krive pune snage. Ovakve maksimalne karakteristike, pri punom optereenju motora, esto se nazivaju i spoljno brzinskim karekteristikama motora ili jo i krivama pune snage. Regulacioni organ kod oto motora je leptir na usisu a kod dizel motora komanda poluge pumpe za ubrizgavanje goriva.

Slika 3. Brzinske karakteristike pri punom optereenju kod oto motora

Kod oto motora kriva pune snage posle maksimuma naglo povija, tako da preseca absicnu osu pri broju obrtaja veem za 30 do 50 % od nominalnog.

Povijanje obrtnog momenta i maksimalne snage, kod dizel motora, posle maksimuma, je znatno manje te je mogue prekoraenje nominalnog brzinskog reima veoma veliko. Ukoliko bi dolo do naglog smanjenja spoljnog optereenja, broj obrtaja bi naglo porastao, poveale bi se inercijalne sile i dolo bi do havarije motora.

Zbog toga je dizel motor zatien regulatorom koji pri prekoraenju nominalnog broja obrtaja smanjuje ubrizganu koliinu goriva. Deo karakteristika dizel motora, koji se ostvaruje pod dejstvom regulatora, naziva se regulatorskim delom.

Razlikujemo i snagu na granici dima i to goriva je ona snaga motora, koja se pri svakom broju obrtaja motora, moe dobiti pri graninoj ubrizganoj koliini goriva po ciklusu pri kojoj nastaje dimljenje.

Slika 4. Brzinska karakteristika pri punom optereenju kod dizel motora

Kvalitet rada motora SUS, iskazuje se preko efektivnog stepena iskorienja, koji ukazuje na postojanje mehanikih i termodinamikih gubitaka u njemu, ali i prekostepena iskorienja radnog prostora motora u vidu specifine ili litarske snage. Vreme,za koje motor moe pouzdano da radi, sa zadovoljavajuim karakteristikama je njegovradni vek. Pouzdanost rada motora i vek njegovog trajanja, u prvom redu zavise od konstrukcije, primenjenih materijala i tehnologije izrade kao i od naina odravanja i uslova njegovog korienja. Za utvrivanje pouzdanosti i trajnosti rada motora neophodno je postojanje podataka o njegovom ponaanju tokom procesa korienja. Zato je potreban vrlo velikibroj podataka, tako da je za njihovu obraduneophodna primena odgovarajuih statistikih metoda koje za osnovu imaju teoriju verovatnoe. Na osnovu prikupljenih podataka, analiziranih primenom odgovarajuih metoda, mogu se utvrdit i tzv. slaba mesta u motoru i konstatovati uzrok njihove pojave (konstrukcija, materijal, izrada, odravanje, primenjeno gorivo imazivo, uslovi korienja,...).Kinematsko-dinamiki sistemi motora sus, koji se nazivaju i glavnim sistemima motora, su: motorni i razvodni mehanizam.

Potrebne vrednosti veliina radnog stanja ova dva mehanizma ostvaruju se radom sistema za napajanje gorivom, usisnog sistema, sistema za formiranje smee, sistema za paljenje smee ili zagrevanje komoresagorevanja, sistema za hlaenje motora, sistema za podmazivanje motora, sistema za startovanje motora i sistema za odvod iduvnih gasova. Svi ovi sistemi sainjavaju osnovnu strukturu motora. Za kvalitetan rad motora sus neophodno je ispravno funkcionisanje svih njegovih sastavnih delova u uslovima za kojeje on projektovan. Poznavanje uslova korienja motora, odreene namene, je znaajno za projektante i konstruktore motora, kako bi se njegovi parametri odredili u skadu sa tim uslovima.

Karakteristike motoraSUS kojima se definieodnos motorai maine koja koristi njegovu energiju, odreuje se primenom tzv. pogonskih veliina karakteristika motora. Pogonske karakteristike motora mogu se predstaviti u funkciji vremena (tada je re o tzv. karakteristikama trajnosti), u funkciji koliine goriva po ciklusu (karakteristika optereenja motora) i u funkciji broja obrtaja (brzinska karakteristika motora).Viedimenzionalne, univerzalne ili opte karakteristike motora dobijaju se kombinovanjem predhodno navedenih karakteristika. Brzinske karakteristike motora dobijaju se na osnovu rezultata merenja dobijenih pri ustaljenim stanjima rada motora.To su karakteristike promene snage, obrtnog momenta i specifine potronje goriva uzavisnosti od broja obrtaja motora. Karakteristike motora preko kojih se definie odnosmotora prema okolini (koncentracija CO, CH, NOx i dima u izduvnim gasovima, intezitet buke i toplota hlaenja motora) predstavljaju tzv. upotrebne veliine karakteristike. Upotrebne i pogonske karakteristike motorapredstavljaju tzv. veliine korienja. Pored upotrebnih i pogonskih karakteristika motora sree se i tzv. dinamike karakteristike motora.

Njima se opisuju upotrebne i pogonske karakteristike pri promenljivim reimima rada.Pogonski kvalitet motora SUS ispoljava se preko funkcionalnosti i pogodnosti ugradnje. Najee se navode sledee pogonske veliine motora SUS: srednji efektivnipritisak (pe), efektivna snaga (Pe), litarska efektivna snaga (P), efektivni kapacitet radamotora, specifino istroenje delova, asovno istroenje delova, radni vek motora,specifina potronja ulja za podmazivanje, efektivni koeficijent iskorienja, efektivna specifina potronja goriva, asovna potronja goriva i efektivniobrtni moment. Upotrebne i pogonske veliine motora zavise od radnih, konstrukcionih I funkcionalnih veliina motora. Kvalitet rada motora izraava se preko tzv. pogonskih veliina. Srednji efektivni pritisak (pe) predstavlja meru efektivnog rada ciklusa motora iizraava se preko indikatorskog pritiska(pi)i mehanikog stepena korisnosti (hm)

Da bi se ostvarila to vea snaga motora potrebno je da on radi sa to veimvrednostimapii hm, uz istovremeno to vei broj obrtaja kolenastog vratila. Litarska snaga motora predstavlja energetsko iskorienje radne zapremine. Zbog toga se i naziva ekonominost radne zapremine (ev). To je pogonska veliina, preko kojese iskazuje kvalitet motora:

Kao i litarska snaga i specifina potronja goriva, kao pogonska veliina, zavisi od termodinamikog i mehanikog kvaliteta radnog procesa motora. Za odreenu vrstu goriva (Hd) efektivni koeficijent iskorienja motora (he)odreen je u potpunosti specifinom potronjom goriva (ge):

Odnos radnog kapaciteta (We=pe * t) i ukupne koliine goriva (G) utroenog zaostvarenje tog kapaciteta predstavlja ekonominost rada motora odnosno ekonominost goriva.

Karakteristike optereenja motora (ev ieg) prikazane na slici 5, su meusobno zavisne.

Postoji uvek tenja da se dobije to vea vrednost evuz istovremeno to veu vrednost eg. Najbolji kvalitet rada motora postie se pri istovremenom najboljem skorienju njegovog radnog prostora i primenjenog goriva. Sa aspekta kvaliteta motora, najvanije je dobiti maksimalnu snagu motora iz jedinice radne zapremine, pri minimalnoj potronji goriva.

Kvalitetom rada motora obuhvaen je uticaj etiri pogonske veliine:ger,her, Plr,Pe. Za svaku motorsku veliinu moe se odrediti karakteristika optereenja i brzinska karakteristika. Karakteristika motora, koja predstavlja rezultujuu ekonominost radne zapremine i goriva, kao i ukupni kvalitet motora predstavlja se koeficijentom kvalitetarada motora uz pomo izraza:

Slika 5. Karakteristike optereenja motora

Kvaliet rada motora moe se odrediti na osnovu vrednosti specifine potronjegoriva (ge) i broja obrtaja (n).

Slika 6. Uporedni tok karakteristika optereenja, ekonominost radne zapremine (ev), zapremine goriva (eg) I koeficijenta rada motora (zp)

Sa slike 6. na kojoj su prikazane zavisnosti ev,eg izr od efektivnog pritiska, pri nominalnom broju obrtaja, vidi se da nominalne pogonske veliine motora mogu se biratiu intervalu od maksimalne ekonominosti goriva (eg) do maksimalne ekonominosti radne zapremine (ev). Njihova optimalna vrednost odgovara maksimalnoj vrednosti koeficijenta rada motora (zr).

EKONOMINOST RADA MOTORA

Ekonominost rada motora pogodno je posmatrati preko specifineefektivne potrone goriva.Specifina efektivna potronja goriva je obrnuto e proporcionalna efektivnom stepenu korisnosti odnosnog korisnosti, i m proizvodu indiciranog i mehanikog stepena korisnosti.

Kod oto motora ge pri punom optereenju ima minimum u oblastisrednjih brojeva obrtaja. Sa smanjenjem optereenja poloaj minimum. Kriva oznaena brojem 1 odnosi se na maksimalni poloaj regulacionogorgana a prema broju 4 na sve manja parcijalna optereenja.

Slika 7. Tok specifine potronje goriva

Sa smanjenjem optereenja poloaj minimum se pomera u oblast niih brojeva obrtaja. Karakteristian je veliki porast potronje I izraenije povijanje krivih sa porastom brojaobrtaja na na niim optereenjima. Apsolutni minimum potronje goriva nije pri punom otvoru leptira ve pri 80 90% maksimalnog optereenja jer pri punom optereenju motor radi sa bogatijom smeom(0,9) zbog postizanja maksimalne snage.

Kod dizel motora krive specifine efektivne potronje pri konstantnom poloaju regulacionog organa isto imaju minimum u oblasti srednjih brojeva obrtaja.

Slika 8. Tok specifine potronje goriva

Kod veih brzinskih optereenja opada mehaniki stepen korisnosti, dok kod manjih se smanjuje indikatorski stepen korisnosti pa dolazi do poveanja specifine potronje goriva. Ova poveanja su znatno manja nego kod oto motora. Apsolutni minimum potronje goriva se postie 70 80 %kod maksimalnog optereenja.

Iz tokova specifine efektivne potronje goriva kod oto i dizel motora vidi se razlika u ekonominosti u uslovima eksploatacije. Povoljnija ekonominost dizel motora je naroito izraena na deliminim optereenjima, a to su upravo rezimi rada u kojima motor najvie radi ueksploataciji.

Slika 9. Tok specifine potronje goriva

ZAKLJUAK

Kvalitet rada motora sus, iskazuje se preko efektivnog stepena iskorienja, koji ukazuje na postojanje mehanikih i termodinamikih gubitaka u njemu, ali i prekostepena iskorienja radnog prostora motora u vidu specifine ili litarske snage. Pouzdanost rada motora i vek njegovog trajanja, u prvom redu zavise od konstrukcije, primenjenih materijala i tehnologije izrade, kao i od naina odravanja i uslova njegovog korienja. Karakteristike motora sus kojima se definie odnos motora i maine koja koristi njegovu energiju, odreuje se primenom tzv. pogonskih karakteristika motora. Karakteristike motora preko kojih se definie odnos motora prema okolini predstavljaju tzv. upotrebne karakteristike. U potrebne i pogonske karakteristike motora predstavljaju tzv. veliine korienja. Pored upotrebnih i pogonskih karakteristika motora sreu se i tzv. Dinamike karakteristike motora. Njima se opisuju upotrebne i pogonske karakteristike pri promenljivim reimima rada. Pogonski kvalitet motora sus ispoljava se preko funkcionalnosti i pogodnosti ugradnje. Kvalitet rada motora izraava se preko tzv.pogonskih veliina.

LITERATURA:

(1) M. Tomi,S. Petrovi: Motori sa unutranjim sagorevanjem, Mainski fakultet,Beograd,1994.2

(2) B. Krsti: Eksploatacija motornih vozila i motora, Mainski fakultet,Kragujevac,1997

(3) Dusan Nestorovic Motorna vozila 2 Visoka tehnika kola Kragujevac