2. WSKAŹNIKI SZYBKOBIEŻNOŚCI Zastosowanie prędkości obrotowej silników Celowość zwiększania prędkości obrotowej silników Co ogranicza prędkość obrotową Typowe prędkości obrotowe silników Prędkość tłoka
3. Ad.1. Zastosowanie prędkości obrotowej silników Prędkość obrotową silnika stosuje się jako wskaźnik porównawczy do oceny silników tego samego typu i zastosowania.
4. Ad.2. Celowość zwiększania prędkości obrotowej silników Zwiększenie prędkości obrotowej silnika przy określonej pojemności skokowej cylindrów powiększa moc silnika.
5. Ad.3. Co ogranicza prędkość obrotową w ZS (zapłon samoczynny) – czas na przygotowanie mieszanki palnej i jej spalenie (ZS szybkoobrotowe) oraz obciążenie spowodowane wzrostem sił bezwładności w układzie korbowym. w ZI (zapłon iskrowy ) opory przepływu przez zawór co powoduje pogorszenie napełniania (spada moc) znaczny wzrost sił bezwładności w układzie korbowym co powoduje konieczność dokładniejszego wyrównoważenia, a co wiąże się z kosztami wzrost sił bezwładności w układzie rozrządu, wobec czego należy stosować mocniejsze, a więc o większych wymiarach sprężyny zaworowe a co ogranicza konstrukcja głowicy silnika wzrasta częstotliwość suwów pracy, a tym samym rośnie obciążenie cieplne silnika w czasie. Najbardziej obciążonymi cieplnie elementami silnika są : denko tłoka i zawór wylotowy. Powoduje to konieczność stosowania materiałów o wyższej jakości, a co za tym idzie – droższych.
6. Ad.4. Typowe prędkości obrotowe silników Typowe prędkości obrotowe nowoczesnych silników kształtują się następująco: Silniki ZS samochodów: ciężarowych n ~ 300 obr/min osobowych ~ 4200 obr/min Silniki ZI samochodów: osobowych n ~ 5500 obr/min sportowych n ~ 7500 obr/min wyścigowych ~ 10000 obr/min
7. Ad.5.Prędkość tłoka Średnia prędkość tłoka Cśr jest określona zależnością: Cśr= 2S∙n m/s S – skok tłoka w m n – prędkość obrotowa w obr/s
8. Wzrost prędkości obrotowej powoduje zwiększenie średniej prędkości tłoka, co niekorzystnie wpływa na trwałość silnika, a w szczególności gładzi cylindrowej i pierścieni tłokowych. Aby zapobiec wzrostowi średniej prędkości tłoka stosuje się mały stosunek skoku tłoka do średnicy cylindra S/D. Stosunek ten w najnowszych konstrukcjach jest bliski jednej lub nawet mniejszy od jedności. Przy zachowaniu określonej objętości skokowej cylindra zmniejszeniu skoku tłoka musi towarzyszyć zwiększenie średnicy cylindra, a więc i średnic gniazd zaworowych, co sprzyja dobremu napełnieniu cylindra. Krótszy skok tłoka daje mniejsze straty tarcia i umożliwia ponadto zmniejszenie wysokości silnika. Zwiększenie średnicy cylindra zwiększa pole czynnej powierzchni tłoka, na którą działa ciśnienie gazów, dzięki czemu zwiększa się również siła gazowa działająca na tłok.
9. W nowoczesnych silnikach są stosowane następujące maksymalne wartości średniej prędkości tłoka: Silniki ZS: osobowe cśr=14m/s ciężarowe średnie cśr=12m/s ciężarowe duże cśr=11m/s Silniki ZI: osobowe małe cśr =13m/s osobowe duże cśr=16m/s sportowe cśr=19m/s wyścigowe cśr=22m/s
10. WSKAŹNIK MOCY Zadanie wskaźników mocy Zwiększenie mocy silnika Wskaźnik Nv Wskaźnik tłokowy mocy NF Wskaźnik masowy mocy NG
11. Ad.1. Zadanie wskaźników mocy Wskaźniki mocy charakteryzują obciążenie silnika w warunkach znamionowych.
12. Ad.2. Zwiększenie mocy silnika Zwiększenie średniego ciśnienia pe a tym samym mocy silnika można uzyskać przez: podwyższenie stopnia sprężania w silnikach ZI zmniejszenie współczynnika nadmiaru powietrza λ w silnikach ZS zastosowanie doładowania
13. Ad.3. Wskaźnik Nv Objętościowy wskaźnik mocy charakteryzuje stopień wykorzystania objętości skokowej. Wskaźnik Nv jest to stosunek znamionowe mocy użytecznej do objętości skokowej silnika Nv= Nz/Vss= (pe*2n)/∏ MW/m3 Nz – moc znamionowa silnika w MW Vss – objętość skokowa silnika w m3 pe – średnie ciśnienie użyteczne w MPa n – prędkość obrotowa w obr/s π – wskaźnik obiegu
14. Ad.4.Wskaźnik tłokowy mocy NF Tłokowy wskaźnik mocy NF jest to stosunek znamionowej mocy cylindrowej tj. mocy jednego cylindra N1 do pola czynnej powierzchni denka tłoka: NF= N1 / AtπkW/m3 N1 – moc przypadająca na jeden cylinder N1 Atπ – pole czynnej powierzchni denka tłoka w cm2
15. Ad.5. Wskaźnik masowy mocy NG Masowy wskaźnik mocy NG jest to stosunek mocy znamionowej do masy silnika suchego. NG= Nz / GskW/kg Nz – moc znamionowa w kW Gs – masa silnika suchego w kg
16. WSKAŹNIKI MASY Zadanie wskaźników masy Jednostkowa masa silnika Gn Objętościowy wskaźnik masy silnika Gv
17. Ad.1. Zadanie wskaźników masy Wskaźniki masy charakteryzują stopień wykorzystania materiałów, które zostały użyte do budowy silnika.
18. Ad.2. Jednostkowa masa silnika Gn Jednostkowa masa silnika Gnjest to stosunek masy silnika suchego do jego mocy znamionowej. Gn= Gs / Nz kg/kW
19. Ad.3. Objętościowy wskaźnik masy silnika Gv Objętościowy wskaźnik masy silnika Gv jest to stosunek masy silnika suchego do objętości skokowej silnika. Gv=Gs / Vsskg/m3
20. WSKAŹNIKI EKONOMICZNOŚCI Oznaczenia Csr- średnia prędkość tłoka Nv-objętościowy wskaźnik mocy NF - masowy wskaźnik mocy Gn- jednostkowa masa silnika Gv- objętościowy wskaźnik masy silnika qe-jednostkowe zużycie ciepła
21. Wskaźniki te charakteryzują silnik pod względem ekonomiki jego użytkowania. Głównym z nich jest jednostkowe zużycie paliwa ge. Jednostkowe zużycie paliwa może być parametrem porównawczym dla silników zasilanych paliwem o takiej samej wartości opałowej Wu. Aby uzyskać parametr do porównania silników zasilanych paliwami o różnych wartościach opałowych, należy pomnożyć ge przez Wu. Otrzymaną w ten sposób wielkość nazywamy jednostkowym zużyciem ciepła: qe= ge ∙ WuJ/(W∙S)
