Predavanje 3c - Pogonske Karakteristike Motora Sus

7/26/2019 Predavanje 3c - Pogonske Karakteristike Motora Sus

1/15

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 proizvoagarantuje da je motor moe razvijati pod odreenim eksploatacionim uslovima i koja jeupisana 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 ueksploataciji 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 kojiprua elisa nepromjenljivog koraka, a koji motor savlauje, srazmjeran je kvadratu broja obrtaja

2

1 naM = (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 :

3

2 naMPe == (158)

gdje je: a2 - konstanta

Prema izrazu (158), snaga se u ovom sluaju mijenja po zakonu kubne parabole (3, sl. 115) Obzirom da


2/15

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, vese 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 seeksperimentalnom odreivanju najvanijih pogonskih veliina motora, kao to su: efektivna snaga, broj

obrtaja, obrtni moment, asovna i specifina efektivna potronja goriva, pokazatelji termikog stanja


3/15

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 opromjeni 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 predstavljakarakteristiku 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 izduvnihgasova (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:

npknVp

P ehuke

e =

= 12 (159)


4/15

gdje je:

hukVk =

21

Kada bi srednji efektivni pritisak pri fiksnom poloaju regulacione poluge ostao konstantan pri promjeni

broja obrtaja, moglo bi se napisati k1pe= k2, te je snaga data izrazom

Pe= k2n (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:

nMknpkP eee == '1

eee pkpk

kM == 3

1

' (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:

mvi

mkv

o

dmie b

l

Qpp

=== 1 (162)

vi

m

i

mm

b

p

p

p

==

1

11 (163)

gdje je: b1 - konstanta

- za dizel motore vae iste relacije samo e se ekvivalentni odnos zraka (koeficijent vika zraka)

izraziti kao:


5/15

ogc

khv

zt

zs

lm

V

m

m

==

(164)

pa je:

micmie

qbpp ==2

(165)

odnosno:

igc

mm

mb

p

=

2

1 (166)

gdje je:

2b - konstanta

gcm - 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 /i 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 koeficijentapunjenja 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


6/15

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 iostaje 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 vpri

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 efektivnipritisak 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, pii pm u funkciji Sl. 121 Tok promjene m, mgc, ii 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


7/15

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 kodbrzohodih 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 brzodovelo 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


8/15

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):

+

=

32

max

maxmax"max eee ppp

een

n

n

nbn

naPP (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


9/15

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 obrtajamaxeM

n

taka 4. - minimalna specifina potronja goriva pri broju okretajaeming

n

taka 5. - maksimalna snaga pri broju okretaja eminPntaka 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:

max

max

eeP

e

MM

Me = (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:

max

maxeM

eP

nn

ne = (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:

mi

e bg

= 13 (170)


10/15

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 gezavisie od promjene i i m. Minimalna vrijednost specifine

efektivne potronje goriva postii e se pri optereenju pri kome proizvod impostigne 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 naglogopadanja i. Prema tome, geima 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


11/15

Sl. 127 Naelan tok promjene krive asovne (Gh)i specifine (ge) efektivne potronje goriva u funkciji

optereenja, pri n = const, kod dizel motora. Prikazana je i metoda Romberg-a za odreivanjemehanikog stepena iskoritenja. Crtkastim linijama prikazana je promjena koeficijenta vika

zraka i koeficijenta zaostalih gasova , koji utiu na tok krive ge

Kod dizel motora se poveanje optereenja postie poveanjem koliine ubrizganog goriva u praktiki

istu koliinu sabijenog zraka, uslijed ega se koeficijent vika zraka () smanjuje pri poveanju

optereenja. Poto je i koliina zaostalih gasova praktiki ista pri svim optereenjima, koeficijent

zaostalih gasova ostaje takoe, nepromijenjen. Opadanje koeficijenta vika zraka izaziva opadanje

indikatorskog stepena iskoritenja. U podruju niih optereenja ovo opadanje je neznatno.

Pribliavanjem granici dima a naroito poslije te granice i se progresivno pogorava, to se odraava i

na specifian tok krive specifine efektivne potronje. Eksperimentalni podaci pokazuju da kriva ge kod

dizel motora ima tok pokazan na slici 127. Poslije dostizanja minimalne vrijednosti (taka A), ge se pri

daljem poveanju optereenja sve vie pogorava. Poslije dostizanja maksimalno mogue snage pri

dotinom broju obrtaja (taka B), dalje poveanje koliine ubrizganog goriva dovodi do smanjenja snage

i pored rapidnog poveanja potronje goriva. Zbog toga se krive Gh i ge povijaju unazad i navie

poslije take B. Maksimalna snaga lei u oblasti jakog dimljenja pri koeficijentu vika zraka bliskom

jedinici. Kako je ranije ustanovljeno, ovaj reim je nedopustiv u eksploataciji dizel motora.

Eksploatacioni reim maksimalne snage treba da lei ispod ili na granici dima. Orijentaciono, ovu taku,

koja bi se mogla koristiti kao taka maksimalne eksploatacione snage, moe se odrediti povlaenjem iz

koordinatnog poetka tangente na krivu ge = f (pe) - (taka C). Oigledno, za tu taku odnos

ge/ pe= tg ima minimalnu vrijednost. Nominalno optereenje pri dotinom broju obrtaja treba uzeti pri

nekoj nioj vrijednosti srednjeg efektivnog pritiska, npr. pri:

min9,0 enome pp (171)

to zavisi od uslova koritenja motora u eksplotaciji.

Povijanje krivih na sl. 125 u oblasti maksimalnih optereenja (pune linije) ukazuje da je regulaciona

poluga dola do graninika i da se pri daljem optereivanju pojedini parametri mijenjaju po brzinskoj

krivoj pune snage. Crtkasto je oznaeno povijanje krivih u sluaju istraivanja apsolutne maksimalne

snage (sa slobodnom regulacionom polugom). Na sl. 127 prikazan je i nain odreivanja pribline

vrijednosti mehanikog stepena iskoritenja po metodi Romberga. U tu svrhu koristi se kriva asovne

potronje goriva u funkciji optereenja pri n = const. Produenjem ove linije, koja je u zovi niih brojeva

obrtaja skoro prava linija, do presjeka sa apscisnom osom, dobija se u negativnom podruju odsjeak O-D, koji predstavlja srednji pritisak trenja pri dotinom broju obrtaja. Pri nekom proizvoljnom

optereenju pex bie:


12/15

3

1

l

l

pp

p

p

p

mex

ex

ix

ex

mx =+

== (172)

Prema tome, mehaniki stepen iskoritenja odreen je odnosom duina na diagramu, koje predstavljaju

pe i pi pri nekom optereenju. Ova metoda primjenljiva je kod dizel motora, dok bi kod oto motora,

uslijed specifinog naina stvaranja smjee i promjene optereenja, tok krive Ghbio nepovoljan zatanije odreivanje srednjeg pritiska trenja, te bi i vrijednost mbila nepouzdana.

7.4 Kombinovane (univerzalne) karakteristike

Kombinovane karakteristike motora predstavljaju se tzv. kombinovanim ili univerzalnim diagramom

karakteristika, na kome su u pravcu koordinatnih osa naneseni po jedan karakteristian parametar

motora, a u polju diagrama je dat itav snop linija jednakih snaga, jednakih specifinih efektivnih

potronji goriva, ponekad i linije jednakih temperatura izduvnih gasova. Najee se u pravcu apscise

nanosi broj obrtaja, a u pravcu ordinate srednji efektivni pritisak ili njemu proporcionalni obrtni moment

motora (sl. 128). Rjee je u primjeni kombinovani diagram prema slici 129.Za crtanje kombinovanog diagrama u pe n - koordinatnom sistemu potrebno je prethodno briljivo

odrediti i ucrtati karakteristike optereenja ge = f (pe) pri n = const za vei broj razliitih brojeva obrtaja

izmeu nmin i nmaxdotinog motora. Pri tome se dobija diagram kao na sl. 130. Povlaenjem

horizontalnih linija dobija se u presjeku sa linijama ge take jednake potronje, za koje je poznato pe i

n, pa ih je lako prebaciti i povezati u kombinovanom diagramu.

Sl. 128 Univerzalni diagram karakteristika motora za motorna vozila u koordinatnom sistemu pe- n,

neee ggg


13/15

Sl. 130 Pomoni diagram za crtanje linija konstantne potronje u kombinovanom pe- n diagramu

Krive jednake specifine efektivne potronje goriva okruuju i na taj nain definiu tzv. pol najvee

ekonominosti motora, odnosno, odreuju broj obrtaja i optereenja pri kome se postie najbolja

ekonominost (taka A, sl. 128).

Univerzalni diagrami karakteristika pruaju mogunost objektivnog uporeivanja razliitih motora u

pogledu ekonominosti. Razrijeene linije jednakih potronji pokazuju da takav motor prua

ekonomian rad u irem podruju promjene reima brzine i optereenja. U tom pogledu su dizel motori

daleko povoljniji od oto motora.

Poloaj pola ekonominosti i tok linija jednakih potronji rezultat su veoma sloenih meusobnih uticaja

sloenih pojava od kojih su najvanije: izmjena radne materije, stvaranje smjee i sagorijevanje,

mehanizam toplotnih i mehanikih gubitaka i dr. Zavisno od namjene, nominalne karakteristike motora

potrebno je usvojiti vodei rauna i o tome, da najee i najdue koriteni radni reimi obuhvataju to

ekonominije podruje univerzalnog diagrama.

7.5

Ostale karakteristike motora

Pored naprijed navedenih karakteristika, koje se smatraju najvanijim za motore kod cestovnih vozila,

postoje i druge karakteristike, koje su vane u pojedinim oblastima primjene motora. To su:

- regulatorske karakteristike

- regulacione karakteristike

- karakteristike usaglaavanja rada motora i kompresora za nadpunjenje

- specifine karakteristike avionskih motora

- karakteristike dizel elektrinih lokomotiva

- dinamike karakteristike motora- karakteristike praznog hoda, itd.

U nastavku e biti objanjene samo neke od ovih karakteristika.

7.5.1 Regulatorske karakteristike

Predstavljaju tok promjene krive snage, obrtnog momenta i ostalih parametara, kada se optereenje

motora mijenja u podruju dejstva regulatora. U motorima se uobiajeno ugrauju tri vrste regulatora:

jednoreimski, dvoreimski i svereimski, tako da postoje i odgovarajue vrste regulatorskih

karakteristika. Na sl. 131 prikazana je regulatorska karakteristika snage i momenta na punomoptereenju sa jednoreimskim regulatorom, a na sl. 132 odgovarajua karakteristika sa dvoreimskim

regulatorom.


14/15

p[kW]

M

[Nm]

e M

p e

nR nnRmax

ee

Sl. 131 Regulatorske karakteristike motora sa jednoreimskim regulatoram

n

Mpe

p[kW]

eM

[Nm]

nRmaxnR nRnRmax

ee

Sl. 132 Regulatorske karakteristike motora sa dvoreimskim regulatorom

Na sl. 133 date su regulatorske karakteristike snage motora (vanjska i parcijalne karakteristike) sa

dvoreimskim regulatorom, a na sl. 134 i sl. 135 regulatorske karakteristike snage i momenta (vanjska i

parcijalne) sa svereimskim regulatorom.

Pe1

23

4

n1 n2 n3 n4

n

Sl. 133 Regulatorske karakteristike dizel motora sa dvoreimskim regulatorom1 - kriva pune snage, 2 - krive parcijalne snage,3 i 4 - regulatorske karakteristike

Pe

nmin nmax

n

1

76

5

43

2

Sl. 134 Regulatorske karakterisktike dizel motora sa svereimskim regulatorom

1 - kriva pune snage, 2 do 7 - regulatorske karakteristike


15/15

1 - kriva punog momenta, 2 do 7 - regulatorske karakteristike

Sl. 135 Regulatorske karakteristike obrtnog momenta dizel motora sa svereimskim regulatorom

7.5.2 Regulacione (reglane) karakteristike

Predstavljaju zavisnost pokazatelja optereenja motora (snaga, obrtni moment, srednji efektivni pritisak)

ili pokazatelja ekonominosti ( asovna ili specifina potronja) od bilo kog faktora, koji utie na radmotora, kao na primjer: sastav smjee, moment paljenja, moment ubrizgavanja, pritisak ubrizgavanja,

intenzitet hlaenja, itd. U nastavku su data dva primjera regulacionih karakteristika. Na sl. 136 data je

regulaciona karakteristika snage (Pe) i specifine potronje goriva (ge) u funkciji koeficijenta vika

zraka (), a na sl. 137 regulaciona karakteristika snage (Pe), specifine potronje goriva (ge) i ciklusne

dobave (mgc) u zavisnosti od ugla predubrizgavanja (p).

Pe

Pe

ge

ge

Pe max

ge min

n = const.

0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 [-]

Sl. 136 Regulaciona karakteristika oto motora. Uticaj sastava smjee

mgc

10 20 30 40 50

n = const.

m = constgc

g

g

P

Pe

e

e

e

[KV] prije SMTp

Sl. 137 Regulaciona karakteristika dizel motora. Uticaj ugla predubrizgavanja

Ostale karakteristike se ovdje nee posebno izuavati.

Documents

Predavanje 3c - Pogonske Karakteristike Motora Sus