Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
Vliv teploty,tlaku a vlhkosti spalovacího vzduchu na výkonové parametry motoru
Diplomová práce
Vedoucí práce:
Vypracoval:
Ing. Jiří Čupera,Ph.D.
Bc. Jan Lužný
Brno 2009
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Vliv teploty, tlaku a vlhkosti spalovacího vzduchu na výkonové parametry motoru vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.
dne………………………………………. Podpis řešitele……………………….
PODĚKOVÁNÍ
Dovoluji si touto cestou poděkovat Ing. Jiřímu Čuperovi, Ph.D. za odborné vedení, připomínky a rady při zpracování mé diplomové práce.
ABSTRAKT
Diplomová práce se zabývá vlivem teploty, tlaku a vlhkosti na parametry spalovacího motoru s využitím kondice spalovacího vzduchu ACS a softwaru napsaného v prostředí LabView. Zkouška byla provedena na traktoru New Holland 7050 přes PTO. Použili jsme statické metody měření výkonu motoru. Získaná data byla převedena na server zkušebny. Během měření bylo zásadní provést synchronizaci měření a regulace obou stanovišť, tedy dynamometru i a ACS 1600. Hodnoty teploty, tlaku a vlhkosti byly snímány před sáním motoru, na výstupu z ACS 1600. Naměřené hodnoty byly následně zpracovány pomocí vyvinutého softwaru pod vývojovém prostředí LabVIEW a Microsoft Excel 2003.
Klíčová slova: Dynamometr, ACS 1600, LabVIEW ABSTRACT The diploma thesis is considered measurement of pressure’s, teperature’s and humidity’s parameters at a dynamometer with usage of combastion air ACS and software, which has been written in LabView. For the measurements the tractor New Holland 7050 was used. The scanning of data at a dynamometer was realized by the static method of measurement engines power. The obtained data were transferred to server of test room. During the measurements it was essential to build a synchronization and regulation of both systems, so dynamometer and ACS 1600. The obtained data, thanks to developed software under the developing environment LabView by National Instruments, were worked up. Before engine’s intake the parameters of temperature, pressure and humidity were scanned from sensors of ACS 1600. The obtained data were subsequently elaborated in LabVIEW and Microsoft Excel 2003.
Key words : dynamometer, Air conditioning system, LabVIEW
Obsah 1
Úvod.......................................................................................................................... 7
2
Cíl práce .................................................................................................................... 8
3
Současný stav řešené problematiky .......................................................................... 9
4
Základní pojmy ....................................................................................................... 10 4.1
Základní pojmy k sledovaným veličinám ....................................................... 10
4.2
Vzduch jako složka směsi............................................................................... 12
4.2.1
Požadavky na vzduch.............................................................................. 13
4.2.2
Inertní plyny............................................................................................ 13
4.2.3
Vlhkost vzduchu ..................................................................................... 14
4.2.4
Teplota vzduchu...................................................................................... 14
4.3
Normativní požadavky pro úpravu spalovacího vzduchu dle norem.............. 15
4.3.1
Vliv jednotlivých parametrů ................................................................... 15
4.3.2
Korekční koeficient................................................................................. 18
4.3.3
Normativní požadavky pro měření výkonu ............................................ 22
4.4
5
Měřící stanoviště výkonových parametrů....................................................... 26
4.4.1
Popis zkušebny........................................................................................ 26
4.4.2
Základní popis měřícího zařízení ACS 1600 (air conditioning system). 28
4.4.3
Softwarové prostředí pro měření ............................................................ 32
4.4.4
Parametry měřeného vozidla................................................................... 42
4.4.5
Popis měření............................................................................................ 43
Výsledky měření a diskuze ..................................................................................... 44 5.1.1
Výpočet korekčního koeficientu ............................................................. 44
5.1.2
Zpracování naměřených hodnot.............................................................. 47
6
Závěr ....................................................................................................................... 53
7
Seznam použité literatury ....................................................................................... 55
8
Seznam obrázků ...................................................................................................... 56
9
Seznam tabulek ....................................................................................................... 57
10
Seznam příloh ..................................................................................................... 58
1 Úvod V diplomové práci se zaměřuji na stanovení vlivu vstupních parametrů tlaku, teploty a vlhkosti vzduchu do sání motoru a jejich vliv na výkonové vlastnosti motoru. Měření bylo prováděno v laboratoři vozidlové zkušebny MZLU na stanovišti pro měření výkonových parametrů traktorů MEZ VDU E270T-E150T. Tento způsob měření je bezdemontážní způsob, umožňující měření zátěže přes vývodový hřídel či válcový dynamometr. Pro řešení diplomové práce bylo zásadní provést synchronizaci měření a regulace obou stanovišť, tedy dynamometru a ACS. Důvodem je jednotný časový úsek měření proto, aby byla patrná změna dynamických parametrů ACS (air conditioning system), které byly podrobovány testování přes externí zařízení. Vlastní regulace ACS byla deaktivována a display ACS sloužil pouze jako monitor stávajících parametrů měření. Aktivní regulace ACS přešla pod systém, navazující na válcový dynamometr. Vlastní řízení zahrnovalo digitální linky pro ovládaní digitálních vstupů a výstupů, analogové kanály byly vyhrazeny pro čtení aktuálních hodnot a dále pro nastavení žádaných hodnot, vycházejících z laboratorních hodnot dle norem. Fyzická realizace byla koncipována jako sw ovládání s využitím modulárního systému CompactDAQ s patřičnými moduly – DIO, které bylo průmyslového typu, tedy logika na 24V a modul analogových výstupů/vstupů – proudové smyčky 4-20 mA. Šasi měřicí ústředny umožňuje zapojení až osmi modulů. K počítači je připojena přes rozhraní USB 2.0. Komunikace připojených zařízení byla provedena přes programovací vývojové prostředí společnosti National Instruments LabVIEW. LabVIEW je systém určený pro obecné programovací účely, ale navíc obsahuje také knihovny funkcí a vývojové nástroje navržené speciálně pro získávání dat a ovládání přístrojů. Uživatelské rozhraní (Front panel) obsahuje otočné knoflíky, tlačítka, grafy a ostatní ovládací a indikační prvky.
7
2 Cíl práce Cílem této diplomové práce je navrhnutí a vytvoření systému měření analogových veličin, které je nutné převést na server zkušebny s jednotným časovým úsekem. Mezi měřené veličiny patří tlak, teplota a vlhkost. Tyto veličiny je potřeba porovnat s výkonem spalovacího motoru proto, abychom mohly vyhodnotit jejich vliv na výkon spalovacího motoru. Data musí být ukládány synchronně. Bylo využito prostředků National Instruments, neboť software zkušebny a ostatní podpůrné prostředky pochází z produkce této firmy. Tímto byla zajištěna integrace vytvořeného modulu snímání analogových dat. Vyhodnocení naměřených dat je provedeno graficky za pomocí programu Microsoft Excel 2003 a vlastních algoritmů vypracovaných v prostředí LabView.
Cíl práce lze rozdělit do několika samostatných odvětví: -
popis teoretické části problematiky měření sledovaných veličin
-
praktické měření ve zkušebně MZLU
-
vytvoření
systému
snímání
vybraných
parametrů
zážehového
synchronizace a následné ověření funkčnosti -
zpracování naměřených hodnot s celkovým vyhodnocením měření
8
motoru,
3 Současný stav řešené problematiky Zkoušení motorových vozidel lze rozdělit dle zkoušených objektů, způsobu provádění zkoušek atd. Přitom se sleduje, do jaké míry vozidlo vyhovuje po stránce životnosti, funkčnosti a ekonomickým požadavkům. Pro ověření technického stavu vozidla v provozu se provádí zkoušky, které zařazujeme do oblasti diagnostiky motorových vozidel. Přitom je důležitá volba metod zkoušky měření, která se řeší při přípravě prací a sestavování programu. Metody zkoušek jsou voleny podle zkoušeného předmětu (typ vozidla, část vozidla), určení vozidla (provozní podmínky), cíle zkoušky, zákonných a normalizačních ustanovení a metodik, organizačních a ekonomických vlastností. Laboratorní zkoušky vozidel, jeho ústrojí a dílů se provádí na zkušebních stavech. Výhodou je dobrá reprodukovatelnost. Tyto zkoušky mohou být v některých případech výhodnější než zkoušky silniční. Způsob provádění některých zkoušek je uveden v příslušných normách. (Vlk, 2005) Základním zařízením je výkonová brzda tzv. dynamometr, bez kterého nelze prakticky provádět žádnou zkoušku tohoto charakteru. Používá se dynamometru hydraulických, vzduchových nebo elektrických. Otáčky motoru se měří a nastavují různými typy otáčkoměrů s dostatečnou přesností. Měření spotřeby paliva se provádí objemově či hmotnostně. Pro měření teploty se užívají různé typy snímačů (odporové, termočlánky, termistory). Podstatou měření na výkonovém dynamometru je skutečnost, že proti neznámému točivému momentu motoru působí definovaný brzdný moment, který je za ustáleného režimu rovný točivému momentu motoru. Zatěžovaný motor se brzdí třením, odporem kapaliny, vzduchu, elektricky nebo pohonem jiného stroje. Pro tuto zkoušku byl použit vířivý dynamometr, jenž je založen na principu působení vířivých proudů. Velikost brzdného momentu se reguluje velikostí brzdícího proudu přiváděného do budící cívky ve statoru. Tento dynamometr lze ovládat dálkově a je možná i plná automatizace celého měření. Stator dynamometru je uložen výkyvně na dvou ložiskových stojanech. V jednom ze stojanů je zabudováno zařízení pro měření otáček. Uvnitř statoru je umístěna budící cívka ve vodotěsném pouzdře. Rotor ve tvaru ozubeného kola je uložen na valivých ložiskách. Hřídel je na obou koncích opatřena přírubami pro připojení motoru. Chlazení dynamometru je prováděno vodou z vodního
9
chladícího systému zkušebny, proudící kanály přes regulační ventily a kontrolní tlakový snímač Při sledování měření veličin je potřeba dodržet stanovený rozsah dle příslušných norem, které nám určují správnost a objektivnost měření. Během měření bylo použito standardů dle norem ČSN 302008, ISO DIN 1585, EHK R 85 pro vznětové spalovací motory. Z těchto norem vyplívá výpočet korekčního součinitele k. Tento součinitel nám určuje objektivní a opakovatelné zkoušení v odlišných podmínkách měření. Součinitel je bezrozměrný, naměřený výkon se jím pouze násobí. Pro udržení naměřených hodnot v mezích daných příslušnými normami je potřeba použít sofistikovaných zařízení zkušebny a vzájemného propojení mezi těmito zařízeními zkušebny a užití příslušného softwaru. Naměřená data měření jsou uvedena v příloze diplomové práce. Zpracování a výsledky naměřených dat jsou uvedeny v kapitole 5.
4 Základní pojmy
4.1 Základní pojmy k sledovaným veličinám V tepelných
strojích
dochází
k přeměně
tepla
v mechanickou
práci
prostřednictvím pracovní látky (plyny, páry), která je nositelem tepelné energie. Pracovní látce je teplo přiváděno buď mimo pracovní stroj, nebo přímo uvnitř pracovního stroje spalováním vhodného paliva. Nejrozšířenějším druhem spalovacích motorů jsou ty, v kterých se energie uvolňuje z paliva přímo spalováním v pracovním prostoru přerušovaným způsobem (diskontinuálním – pístové motory), respektive nepřetržitým ( kontinuálním – spalovací turbíny). Přivedeným teplem dochází ke zvýšení vnitřní a objemové energie pracovní látky. Zvýšený tlak u pístových strojů při expanzi působí na dno pístu, uvádí jej do pohybu a klikovým mechanizmem se přímočarý pohyb pístu přemění v pohyb rotační, tj. na mechanickou energii. Pracovní látka prochází v tepelném stroji řadou účelně seřazených změn, aby se po proběhnutí celého cyklu teoreticky vrátila do původního stavu (uzavřený cyklus). Ve většině skutečných tepelných strojů (pístových) se v každém cyklu přivádí
10
nová pracovní látka se stejnými počátečními termodynamickými parametry. Po oběhnutí cyklu látka odchází o nižším tlaku a teplotě. Tyto cykly jsou otevřené. Komplex
dějů,
které
probíhají
v souvislosti
s
uvolňováním
tepla,
termodynamickými změnami i odvodem tepla, nazýváme pracovním oběhem spalovacího motoru. Všechny termodynamické změny, které probíhají v pracovním oběhu, se řídí první a druhou větou termodynamiky. Vzhledem k tomu, že celý proces změn provází ztráty, je tento děj z termodynamického hlediska nevratný. (Hlavňa a kol.,2000) První věta termodynamiky pro otevřené systémy říká, že po vykonání práce je pracovní látka ze stroje odvedena na rozdíl od uzavřeného systému. Stav proudící pracovní látky je určen mimo p,v,T ještě dvěma veličinami stavu a to rychlostí proudění (w) a polohou (h), které určují kinetickou energii (Ek) a polohovou (E h) energii proudící látky. U uzavřených systémů se tyto dvě energie zanedbávají.
q1, 2 = u 2 − u1 + a1, 2 +
(
)
1 2 2 w2 − w1 + g ⋅ (h2 − h1 ) 2
[J]
První věta termodynamická je svým obsahem kvantitativního charakteru, protože hovoří o množství energie, ale neříká nic o směru skutečných procesů v přírodě. Zákon o zachování energie nestačí k jednoznačnému určení skutečných pochodů. Např. stýkají-li se dvě různě teplá tělesa, přechází teplo vedením z jednoho do druhého. Podle první věty termodynamiky lze k tomuto ději říci jen to, že se tím nezmění součet energií obou těles. Nelze z této věty zjistit, proudí-li teplo z vyšší teploty na nižší nebo opačně. U vznětových motorů je komprimován čistý vzduch, do kterého se pod vysokým tlakem vstřikuje palivo (nafta), která se zapálí kompresním teplem. Proto teplota na konci komprese musí být vyšší, nežli zápalná teplota paliva, respektive směsi paliva a vzduchu. Hoření probíhá teoreticky za konstantního tlaku. Proto se tento Dieselův vznětový cyklus nazývá také cyklem rovnotlakým. Kombinací předešlých cyklů vzniká cyklus smíšený nebo-li Sabatův při němž hoření z části probíhá za konstantního objemu a z části za konstantního tlaku. S tímto cyklem pracují moderní naftové motory, u nichž je palivo vstřikováno do spalovacího prostoru před horní úvratí pístu. Z čehož plyne, že cyklus zážehového motoru má omezenou maximální kompresní teplotu a tím i kompresní poměr, který ovlivňuje termickou účinnost cyklu.
11
Rovnotlaký cyklus je tvořen dvěma adiabatami, isobarou a isochorou. Omezení kompresního poměru zážehového motoru je zde odstraněno tím, že se nasává čistý vzduch. Tím lze použít podstatně vyššího kompresního poměru, což podmiňuje zvýšení termické účinnosti a tím i hospodárnosti provozu motoru. U rovnotlakého cyklu probíhá spalování paliva ve válci vzhledem k volnoběžnosti motoru teoreticky při konstantním tlaku.
Termická účinnost:
ηt = 1 −
1
ε κ −1
⋅
ϕκ −1 κ (ϕ − 1)
[-]
Termická účinnost rovnotlakého cyklu roste se stoupajícím stupněm komprese a se stoupajícím exponentem stejně jako u zážehového cyklu. Dále současně termická účinnost rovnotlakého cyklu roste s klesajícím zatížením motoru. Ze vzorce termické účinnosti pro κ i φ větší jak jedna – celkově větší jak jedna, plyne účinnost rovnotlakého cyklu při stejném stupni komprese je menší než účinnost zážehového cyklu. Protože rovnotlaký cyklus používá podstatně větších kompresních poměrů, je výsledně jeho termická účinnost vyšší nežli u zážehových motorů. Minimální stupeň komprese se stanoví z podmínky, že teplota na konci komprese musí být větší než teplota vznícení paliva. Stupeň komprese se pohybuje v mezích ε = 10 − 18 , čemuž odpovídá konečný kompresní tlak p1 = 2,5 − 5,0MPa . Spalování je oxidačně exotermická reakce mezi reagujícími složky směsi. Vzduch je jednou složkou, palivo druhou. Spolu tvoří čerstvou směs, čerstvou náplň. Pracovní náplň válce tvoří směs čerstvé náplně a zbytku spalin z předešlého oběhu. (Groda,Hájek,2001)
4.2 Vzduch jako složka směsi Pokud zanedbáme obsah stopových prvků ve vzduchu z čistého prostředí, pak se vzduch skládá přibližně z 21 % objemových (23 % hmotnostních) dílů kyslíku a 79 % objemových (77 % hmotnostních) dílů dusíku.
12
4.2.1 Požadavky na vzduch Vzduch má být co nejčistší, má mít co největší měrnou hmotnost a má být suchý. Pod čistotou vzduchu rozumíme mechanickou čistotu a chemickou čistotu. Spalovací motory pracují většinou v prašném prostředí s různou koncentrací prachu o různé velikosti a tvaru. Aby se zabránilo zvýšenému a rychlému opotřebení motoru od mechanických nečistot, jsou spalovací motory opatřené čističi vzduchu (výčet z norem ČSN 302008, ISO DIN 1585, EHK R 85). V případě znečištění čističe vzduchu se snižuje výkon spalovacího motoru a zvyšuje se spotřeba paliva. Spolehlivou kontrolou vložky čističe vzduchu můžeme uskutečnit pomocí analyzátorů výfukových plynů. Měření se provádí nastavením otáček motoru na cca 2000 ot/min, analyzátor se napojí na výfukové potrubí a naměřené procento CO se porovná s hodnotou při volnoběhu. Rozdíl hodnot nesmí být větší než 1 % CO. Větší rozdíl signalizuje, že vložka čističe vzduchu je znečištěná a je třeba ji vyměnit. (Hlavňa a kol., 2000)
4.2.2 Inertní plyny Přítomnost inertních plynů (CO2 , SO2 , a jiné) je ve vzduchu nežádoucí, protože o jejich množství se dopraví do motoru méně čistého vzduchu. Podobně nežádoucí jsou ve vzduchu také chemické prvky a sloučeniny, které v průběhu pracovního oběhu bud´ samotné, jako nové sloučeniny s jinými látkami, působí nepříznivě na motor, palivo a mazací olej. K inertním plynům v pracovní náplni motorů patří i spaliny z předcházejícího oběhu. Jejich přítomnost v pracovní náplni zhoršuje spalování již při jmenovitých režimech motoru a mimořádně se projevuje při částečném zatížení motoru. Platí to především pro motory s kvantitativní regulací výkonu (zážehové motory) a především pro motory dvoudobé. Při částečném zatížení těchto motorů se v pracovní náplni zmenšuje koncentrace kyslíku, což má za následek zhoršení spalování a v důsledku toho snížení výkonu a účinnosti.
Měrnou hmotnost vzduchu před vstupem do motoru můžeme vyjádřit z rovnice
ρ VZ =
p R ⋅T
13
[kg.m-3]
Což znamená, že čím je tlak vzduchu vyšší a jeho absolutní teplota nižší, tím je v daném objemu vzduchu větší množství kyslíku. Můžeme mu tedy přidělit větší množství paliva, tj. výkon motoru bude větší.(J. Kožoušek, 1971)
4.2.3 Vlhkost vzduchu
Z hlediska množství kyslíku a výkonu motoru má vlhkost nepříznivý vliv. Ve skutečnosti atmosférický vzduch vždy obsahuje určité množství vodních par. Parametrem charakterizující stav vzduchu z hlediska přítomnosti vodních par je relativní vlhkost φ. Přijatelné hodnoty relativní vlhkosti jsou v rozmezí 40 – 70% . Přítomnost vodních par v čerstvé náplni zmenšuje objem vzdušného kyslíku v daném objemu. I tak byly v minulosti pokusy využít vodu jako prostředek pro zlepšení spalování. Z teorie reakcí je známo, že přítomnost vody je nevyhnutelná pro spalování CO na CO2 . Dále se pokusně dokázalo, že vstřikování vody do válců spalovacího motoru vlivem vnitřního chlazení oddálilo škodlivé detonační spalování u zážehových motorů. Na toto téma proběhla řada výzkumných prací, ve kterých se aplikuje voda např. ve formě emulzí (voda v palivu, respektive palivo ve vodě). Při rozkladu a zpětných reakcích vody se nic energeticky nezíská, přesto se na základě termochemických poznatků, že je kyslík ve stavu zrodu ( atomární kyslík po štěpení molekuly vody ) reaktivnější než kyslík ze vzduchu, dosáhne v přítomnosti vody při spalování méně nedokonalých produktů ve výfukových plynech. Někdy je vítaný chladící účinek vody ve směsi na snížení spalovacích teplot (snižování NOx ve výfukových plynech). (Výčet z norem ČSN 302008, ISO DIN 1585, EHK R 85).
4.2.4 Teplota vzduchu Výkon motoru významným způsobem ovlivňuje teplota vstupujícího vzduchu, protože s teplotou vzduchu souvisí i hustota. Hustotu vzduchu můžeme jednoduše určit pomocí stavové rovnice z odměřeného atmosférického tlaku patm a teploty Tatm, kde
[
]
měrná plynová konstanta r = 287 J ⋅ kg −1 ⋅ K −1 .
14
ρ vz =
p atm r ⋅ Tatm
[kg.m-3]
Z rovnice vyplývá, že čím má vzduch nižší teplotu a tlak, tím větší je hustota vzduchu vstupujícího do motoru, což znamená, že se do motoru dostane větší množství vzduchu při zvýšené dávce paliva, která ovlivní množství tepla dodaného do pracovního oběhu, což má za následek vyšší výkon motoru. Při vznětových přeplňovaných motorech s vysokým stupněm přeplnění se atmosférický vzduch v dmýchadle vtlačí,
čímž jeho teplota stoupne (okolo 100 ° C a výš). Aby se dosáhlo lepšího naplnění válců, dává se za dmýchadlo mezichladič ( intercooler ) na ochlazení vzduchu. Ochlazením náplně o 3° C můžeme zvýšit výkon přibližně o 1 % (při nezměněném přebytku vzduchu a kompresním tlaku). Při měření výkonových parametrů na motorech je třeba vždy zaznamenat stav atmosférických podmínek, aby se mohly udělat přepočty hodnot těchto parametrů na normální podmínky stanovené normou. (J.Trnka a kol.,1983).
4.3 Normativní požadavky pro úpravu spalovacího vzduchu dle norem
4.3.1 Vliv jednotlivých parametrů
Vliv parametrů spalovacího vzduchu na výkonové parametry vycházejí z prosté úvahy principu činnosti motoru, kdy je vzduch v oxidačních reakcích zastoupen nejčetněji, byť není nositelem energetického potenciálu. Vzduch je směs rozličných plynů s majoritou dusíku (77% hm.) a potřebného kyslíku (23 % hm.). Formulace stavu vzduchu vychází ze tří základních parametrů: -
tlaku
-
teploty
-
vlhkosti
Někdy jsou mezi tyto parametry řazeny i nečistoty, byť nejsou ryze fyzikálním vyjádřením veličiny, ale mohou mít velký vliv na parametry motoru (opotřebení křemičitými částmi prachu ve vzduchu apod.).
15
Rozmezí hodnot tlaku, teploty a vlhkosti je definováno normou, podle které je měření prováděno. Obvyklé hodnoty v praxi jsou následující: -
barometrický tlak: 100 kPa
-
teplota: 25 °C
-
vlhkost: 30% rel.
Jak je známo ze základů fyziky, tlak může být vyjádřen jako sloupec, hustota a tíhové zrychlení. Z toho je zřejmé, že bude-li klesat tlak, pak to může znamenat změnu hustoty (což je ve stejných podmínkách těžko myslitelné, stejně jako změna tíhového zrychlení) nebo se jedná o změnu sloupce, což může reprezentovat změnu nadmořské výšky – viz tab. 1. Tabulka 1: Pokles tlaku při změně nadmořské výšky
Nadmořská výška (m)
Pokles tlaku (bar)
0
0
500
0,0059
1000
0,115
1500
0,168
2000
0,218
3000
0,312
4000
0,397
Vliv tlaku se neodráží pouze ve změně výkonových parametrů motoru, ale je doprovázen negativními jevy, z nichž nejmarkantnější je nárůst ložisek detonačního spalování, které mohou vést i k destrukci motoru. Zjednodušeně lze pokles tlaku také popsat tak, že s každými 90 metry se hmota vzduchu snižuje o 1 procento. Teplota spalovacího vzduchu se na parametrech motoru projeví obdobnými účinky, pouze má obrácený smysl efektu. Tedy při snižování teploty spalovacího vzduchu se výkon zvýší a naopak. To je dáno změnou hustoty s teplotou, která může být vyjádřena:
ρt = ρn ⋅
298 t t + 273
16
[kg.m-3]
kde ρn je standardní hustota za výše uvedených podmínek a tt je okolní teplota. Změna hustoty se v konečné podobě odrazí v hmotnosti kyslíku, který se dostane do spalovacích reakcí, neboť naplnění válce je ryze objemové. Vliv vlhkosti se projeví změnou koncentrace volného kyslíku. Při 30% RH (z ang. Relative humidity) a 25°C činí tlak vodní páry ve vzduchu 1 kPa. Při barometrickém tlaku 100 kPa je tedy tlak suchého vzduchu 99 kPa a o jedno procento klesá podíl vzduchu, resp. ekvivalentně kyslíku. Závislost není lineární (viz obr. 1), například při zvýšení vlhkosti vzduchu na 10% RH a současném zvýšení teploty na 40°C se do spalovacího procesu dostane o 6% méně vzduchu. (výčet z norem ČSN 302008, ISO DIN 1585, EHK R 85)
Obrázek 1: Změna spalovacího vzduchu v závislosti na teplotě a vlhkosti
17
4.3.2 Korekční koeficient Předchozí odstavce nastínily vlivy parametrů spalovacího vzduchu na výkon motoru. Má-li být zkušební proces objektivní a opakovatelný, pak je nutné, aby výsledky měření byly srovnatelné v odlišných podmínkách, což se děje převedením na standardní podmínky tzv. korekčním součinitelem (faktorem). Tento součinitel je bezrozměrný a naměřený výkon se jím pouze násobí. Jelikož existuje mnoho národních i mezinárodních norem, které popisují proces měření výkonu včetně příslušných korekcí, budou uvedeny tři nejčastěji užívané v ČR:
-
ČSN 30 2008
-
ISO DIN 1585 (ISO – International Organisation for Standardisation, DIN – Deutsche Industrie Norm )
-
EHK R85 (Economic Commision for Europe)
18
Tabulka 2: Vztah pro výpočet korekčního faktoru dle norem ČSN,ISO,EHK
19
Pozn. U EHK R85 jsou odlišeny vznětové motory navíc z hlediska chlazení plnicího vzduchu, pokud není chlazen u motoru s mechanickým přeplňováním, pak se počítá korekce dle vztahu pro turbodmychadlo. U vznětových motorů jsou navíc počítány tzv. motorové faktory dle jejich konstrukce, ty lze nalézt v příslušných normách. Česká norma vychází z barometrického tlaku, avšak u ISO či EHK se udává tlak suchého vzduchu, je tedy nutné v aktuálních podmínkách znát vlhkost a z těchto údajů vypočítat tlak vodní páry ve vzduchu, která se pak odečte od barometrického tlaku. Průběh tlaku vodní páry znázorňuje graf na obr. 2.
Tlak vodní páry [kPa]
Obrázek 2: Vliv relativní vlhkosti a teploty na tlak vodní páry
4,5 Teplota 20°C Teplota 25 °C Teplota 30 °C
4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0
20
40
60
80 100 Relativní vlhkost [% ]
Stejně jako jsou odlišné vztahy pro výpočet korekčního faktoru, liší se i výsledky měření. Toto „zkreslení“ je možné pouze do určité míry (limity jsou uvedeny v tab. 10). Překračuje-li korekční faktor limit, pak musí být údaje o okolních podmínkách zapsány v protokolu měření.
20
Tabulka 2: Limity korekčního faktoru
Norma
Spodní limit
Horní limit
Poz.
ČSN
0,96
1,06
pro všechny motory pro
ISO
0,9
1,1
vznětové
motory pro
ISO
0,93
1,07
zážehové
motory pro
EHK
0,9
1,1
vznětové
motory pro
EHK
0,93
zážehové
motory
1,07
Rozdíly ve výpočtu jsou uvedeny v grafu na obr 28, ve je standardních podmínkách naměřeno na zážehovém nepřeplňovaném motoru 100 kW.
Obrázek 3: Srovnání korigovaného výkonu podle jednotlivých norem Tlak: 100 kPa, Teplota: 20°C, Vlhkost: 50% rel.
Korigovaný výkon motoru [kW]
Tlak: 99 kPa, Teplota: 30 °C, Vlhkost: 70% rel.
105 104,79
104,79
104 103 101,88
102 101 100 99 98
99,18 99,22 99,22
97 96 ČSN ISO
EHK
21
Uplatnění korigovaného výkonu :
Při vývoji a výzkumu.
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.
(výčet z norem ČSN 302008, ISO DIN 1585, EHK R 85)
4.3.3 Normativní požadavky pro měření výkonu
Metody měření výkonu spalovacího motoru podléhá určitým standardům. Jak již bylo zmíněno v pasáži, která pojednávala o korekčních faktorech, existuje celá řada mezinárodních, ale i národních norem pro zjišťování hrubého i čistého (na klikové hřídeli výkonu spalovacího motoru. V další části budou popsány technické požadavky, které vycházejí z nejčastěji užívané ISO 1585. Tato mezinárodní norma je postupem ke zkoušení motorů, které byly vyvinuty pro vozidla. Je použitelná pro ohodnocení jejich výkonnosti, zvláště s ohledem na vypracování křivek pro výkon a specifickou spotřebu paliva při plném zatížení v závislosti na otáčkách motoru. Platí pro stanovení čistého výkonu. Týká se spalovacích motorů s vnitřním spalováním, které jsou používány pro pohon osobních vozidel a dalších motorových vozidel - ne však pro motocykly, mopedy, zemědělské stroje a traktory, které obvykle jezdí po silnicích a jsou zahrnuty do jedné z následujících skupin:
- pístové spalovací motory (zážehové motory nebo vznětové motory), s výjimkou motorů s volnými písty - motory s rotačními písty
Tyto mohou být s přirozeným nasáváním nebo plněné motory s mechanickým plněním nebo s turbodmýchadlovým přeplňováním.
22
Ze standardu plynou také požadavky na přesnost měřicích zařízení, která zahrnují následující veličiny:
Točivý moment – měřící systém točivého momentu dynamometru musí mít v potřebném rozsahu měření přesnost ± 1 %.
Otáčky motoru – přesnost měřícího systému pro otáčky motoru musí být ± 0,5 %. Průtok paliva – přesnost měřícího systému pro průtok paliva musí být ±1 %. Teplota paliva – přesnost měřícího systému pro teplotu paliva musí být ±2K. Teplota vzduchu – přesnost měřícího systému pro teplotu vzduchu musí být ± 2 K. Tlak okolního prostředí – přesnost měřícího systému pro tlak okolního prostředí musí být ± 100 Pa.
Tlak výfukových plynů – přesnost měřícího systému pro tlak výfukových plynů musí být ± 200 Pa.
Snížení tlaku v sacím systému – přesnost měřícího systému pro snížení tlaku v sacím systému musí být ± 50 Pa.
Absolutní tlak v sacím systému – přesnost měřícího systému pro absolutní tlak v sacím systému musí být ± 2 %.
Zkouška čistého výkonu musí sestávat u zážehových motorů ze zkušebního chodu při plném plynu a u dieselových motorů ze zkušebního chodu při pevném nastavení plného zatížení palivového vstřikovacího čerpadla, přičemž motor je vybaven podle zařízení, která jsou normou specifikována. Údaje výkonu se musí stanovit při stabilních provozních podmínkách se změřeným přívodem čerstvého vzduchu k motoru. Motory musí být podle doporučení výrobce zaběhnuty, spuštěny a ohřány na provozní teplotu. Spalovací prostory mohou v omezeném objemu obdržet obložení. Zkušební podmínky, jako například teplota přiváděného vzduchu, musí co nejblíže ležet referenčním podmínkám, aby se korekční faktor udržel blízký standardním podmínkám. Teplota nasávaného vzduchu motorem (okolního vzduchu), se musí měřit 0,15 m proti proudu od sacího otvoru vzduchu. Teploměr nebo termočlánek musí být chráněn před vyzařováním tepla a přímo umístěn v proudu vzduchu. Musí být také chráněn proti zpětně proudící mlze paliva. Pro reprezentativní, průměrnou teplotu nasávaného vzduchu se musí zvolit dostatečný počet měřících míst.
23
Pokles tlaku v sání musí být měřen po proudu vstupního vedení, vzduchové mřížky, tlumiče hluku sání, zařízení pro omezení otáček (pokud jsou zabudovány) nebo odpovídajících stejně hodnotných zařízení. Absolutní přetlak na vstupu do motoru, po proudu od kompresoru a tepelného výměníku (pokud jsou zabudovány), musí být měřen ve sběrné trubce sání a v každém bodě, kde měření tlaku mělo za následek výpočet korekčních faktorů. Protitlak ve výfukovém systému musí být měřen v bodě, který je vzdálen nejméně ve vzdálenosti od příruby (přírub) výfuku, rovné trojnásobku průměru trubky a po proudu od turbokompresoru (pokud je zabudován). Poloha se musí udat. Měřená data se mohou snímat teprve tehdy, když točivý moment, otáčky a teplota zůstanou konstantní nejméně po jednu minutu. Otáčky motoru se nesmí během zkušebního chodu nebo odečítání odchylovat od zvolených otáček o více než ± 1 % nebo ±10 min"'. Snímání dat měření pro brzdnou váhu, spotřebu paliva a teplotu nasávaného vzduchu se musí provést co možná současně a musí představovat pro každou veličinu průměr ze dvou stabilizovaných, za sebou následujících hodnot, které se nesmí u brzdné váhy a spotřeby paliva odchylovat navzájem o více než 2 %. Druhé snímání hodnot se musí provést přibližně 1 min. po prvním, bez toho že by bylo změněno nastavení motoru. Teplota chladící kapaliny na výstupu motoru musí ležet ± 5 K od horní teploty regulované termostatem a výrobcem udávané. Pokud není udána žádná teplota, musí být teplota (363 ± 5) K. Teplota paliva musí být u zážehových motorů měřena co nejblíže u vstupu vstřikovacího ventilu. Teplota paliva musí být udržována v rozpětí i 5 K od výrobcem zadané teploty. Nejnižší přípustná teplota zkušebního paliva však musí být stejná jako teplota okolí. Pokud výrobce neudává žádnou teplotu zkušebního paliva, tak musí být (298 ± 5) K. U vznětových motorů musí být měřena teplota paliva u vstupu vstřikovacího čerpadla paliva. Na přání výrobce může být měřena teplota paliva také u jiného bodu v čerpadle, který je reprezentativní pro provozní podmínky motoru. Teplota paliva musí být udržována v rozpětí i 3 K od výrobcem zadané teploty. Nejnižší přípustná teplota paliva na vstupu čerpadla je ve všech případech 303 K. Pokud výrobce neudává žádnou teplotu zkušebního paliva, tak musí být (313 + 3) K.
24
Teplota mazacího oleje musí být měřena na vstupu do hlavního olejového kanálu, nebo pokud se vyskytuje, na výstupu z olejového chladiče, pokud nebyl výrobcem zadán žádný jiný bod měření. Teplota se musí udržovat v rámci mezí, zadaných výrobcem. Aby se teploty udržely v mezích, může být použit přídavný regulační systém - pokud je potřebný.
Doporučuje se použití referenčního paliva, neúplný seznam obsahuje následující pohonné hmoty:
-
CEC RF-01-A-801
-
CEC RF-08-A-35
-
CEC RF-03-A-84
-
JIS
K 22022
-
JIS
K 2204
-
40 CFR, díl 86.113-87 pro zážehové motory
-
40 CFR, díl 88.1313-87 pro vznětové motory
Může být použito na trhu běžné palivo, za předpokladu, že bude uvedena jeho charakteristika, a že neobsahuje žádné přísady, které mění průběh spalování. Měření je třeba provádět při dostatečných otáčkách motoru, aby se zjistily úplné křivky výkonu a točivého momentu. Pro zkoušku se mají pomocná zařízení, která jsou potřebná pro provoz motoru v plánovaném použití, na zkušebním stanovišti nainstalovat v co možná stejné poloze, jako při plánovaném použití. Určené příslušenství, které je potřebné pouze pro provoz vozidla, které může být namontováno na motoru, je třeba pro zkoušku odstranit. Následující seznam si nečiní žádný nárok na úplnost a představuje příklad:
- vzduchový kompresor pro brzdy - čerpadlo pro posilovač řízení - kompresor pro pérování - klimatizační zařízení
U neodstranitelného příslušenství může být výkon, odebraný nezatíženým příslušenstvím přičten k naměřenému výkonu motoru. 25
U pomocných zařízení pro spouštění dieselových motorů musí být vzaty do úvahy oba následující případy:
Elektrické spouštění – generátor je zamontován a napájí, kde je to potřebné, pomocná zařízení, nepostradatelná pro provoz.
Neelektrické spouštění – jestliže existuje elektricky poháněné a pro provoz motoru potřebné příslušenství, tak se generátor pro napájení tohoto příslušenství namontuje. Jinak se odstraní. V obou případech je systém pro výrobu a napájení energií, potřebnou pro spouštění namontován a v nezatíženém stavu je provozován. Výsledkem zkoušení čistého výkonu motoru dle ISO 1585 je pak protokol, který nese ve své prvé části identifikaci motoru a jeho příslušenství, dále podmínky měření
a výsledky v písemném i grafickém (otáčkové charakteristiky) vyjádření.
(výtah z norem ČSN 302008, ISO DIN 1585, EHK R 85)
4.4 Měřící stanoviště výkonových parametrů Stanoviště pro měření výkonových parametrů traktorů MEZ VDU E270T-E150T umožňuje
jejich
zatěžování
přes
vývodový
hřídel,
válcový
dynamometr
nebo dohromady přes oba zatěžovací prvky (téměř 1 MW), což je evropská, ne-li světová rarita. Přes vývodový hřídel je možné brzdit až 500 kW v celém rozsahu otáčkové charakteristiky vznětového motoru. Na válcovém dynamometru lze měřit maximálně do rychlosti 16 km.h-1a tahové výkony 420 kW, přičemž každé kolo je v režimu motorgenerátorovém ovládáno nezávisle. Oproti válcovému dynamometru pro osobní automobily je tento vybaven duoválci.
4.4.1 Popis zkušebny
Na základním rámu jsou rovněž uchyceny podpěry pevného a posuvného krytí vozidlového dynamometru. V podlaze okolo montážní jámy jsou zality kotvící drážky pro upevnění úvazků vozidla. Celá plocha okolo vozidlového dynamometru je v rovině podlahy překryta ocelovými krycími plechy. Přívod chladícího vzduchu do montážní
26
jámy je vyústěn pod jednotlivými osami uprostřed (v zapuštěném kanálu). Před zkoušeným vozidlem je umístěn ventilátor náporového chlazení s usměrňovací hubicí, připojený pohyblivým přívodem do zásuvky spínané přes ovládací klávesnici z kabiny vozidla.
Obrázek 4: Schéma kompletní vozidlové zkušebny
Vozidlová zkušebna sestává z dynamometru pro osobní automobily 4VDM-E120D a traktorového dynamometru VDU-E270T-E150T. Dále se dělí na tyto části: -
pevná část - přední monoválce pro osobní vozidla
-
posuvná část - zadní monoválce pro osobní vozidla a přední válce pro traktory a nákladní vozidla
-
pevná část s válci pro zadní nápravu traktoru a nákladního vozidla
-
pojezdové profily a pohon pojezdu
-
posuvné a pevné podlahy a kryty
-
upevňovací zařízení pro osobní vozidla, traktory a bezpečnostní zábrany
27
Pevná a posuvná část pro osobní vozidla se dělí na: -
rám
-
válce se spojkou, hnacími řemeny a brzdou
-
dynamometry s ventilací
-
snímací rolny
-
ustalovací zařízení
Obrázek 5: Schéma kompletní zkušebny 4VDM E120D a VDU E270T – E150T
Velmi důležitou součástí zkušebny je také vzduchotechnika a spalinové hospodářství. Podtlak v místnosti lze regulovat od 5 do 300 Pa, přičemž vyměněné množství vzduchu činí až 25 000 m3/h. U výfukových plynů lze regulovat množství ručně či v závislosti na odebíraném výkonu motoru a to až do 24 000 m3/h (www.zkusebna.wz.cz)
4.4.2 Základní popis měřícího zařízení ACS 1600 (air conditioning system)
Zařízení, která umožňují úpravu spalovacího vzduchu se dle složitosti dělí na ta, která: -
mění teplotu
-
teplotu a vlhkost
-
teplotu, vlhkost a tlak
28
Základní zařízení, které mění pouze teplotu spalovacího vzduchu, je relativně jednoduché a obvykle se konstruuje jako tzv. přeplněné sání. Jednotka připravuje konstantní množství vzduchu, které je dvojnásobně vyšší, než je maximum nasávané motorem. Pokud je systém koncipován pro změnu teploty i vlhkosti, pak je konstrukčně a hlavně energeticky mnohem náročnější. K dosažení požadované vlhkosti se užívá principu ochlazení a odvedení přebytečné vlhkosti v podobě kondenzátu. Pokud jde vlhkost zvýšit, pak se tak děje rozptylem vodní páry do proudu vzduchu.
Obrázek 6: Schéma zařízení upravující spalovací vzduch typu „teplota-vlhkost“
Množství upraveného vzduchu je odlišné pro zážehové a vznětové motory. Je to dáno koncepcí stechiometrické a chudé, až velmi chudé směsi, kdy proces spalování nafty se odehrává za velkého přebytku vzduchu. Pro ilustraci nutného přívodu energií vezměme za příklad úpravu pro vznětový motor s výkonem 250 kW (směšovací poměr 25:1, měrná spotřeba paliva 210 g.kW-1.h-1 ). Teplota vstupního vzduchu činí 35°C a vlhkost je 80% rel. Jsou vyžadovány standardní podmínky (25°C a 30% RH). K úpravě dochází v tomto postupu:
-
ochlazení na 7°C – chladicí výkon činí 34 kW
-
odvod kondenzátu (0,5 l.min-1)
-
ohřátí vzduchu na 25 °C – příkon 6,5 kW
29
Ochlazení na teplotu 7°C dojde k odvedení vlhkosti ekv. 24 g vody na 1 kg vzduchu (z 30 g na 6 g v jednom kg). Regulace teploty, vlhkosti i tlaku vyžaduje velmi kvalitní regulační systém. Pro stabilní režimy motoru je dostatečná doba mezi ustálením hodnot vzduchu cca 30s, ovšem dnešní požadavky na schopnosti regulace (vzhledem k dynamickým testům) vyžadují rychlost mnohem vyšší, obvykle menší než 2 s pro změnu otáček o 500 rpm. Simulace
nadmořské
výšky
je
u
tohoto
zařízení
možná
za
předpokladu,
že je na definovaný tlak snížena i část odtahu exhalátu. Na následujících obrázcích je znázorněno jedno ze zařízení od společnosti AVL List GmbH, které je schopno měnit teplotu, vlhkost i tlak vzduchu v kategoriích dle tab.
Tabulka 3: Parametry jednotlivých typů ACS
Maximální
Vhodné pro motor do [kW]:
Označení
množství upravené Vznětový
Zážehový
jednotky
vzdušniny [m3.h-1]
motor
motor
ACS 400
400
70
100
ACS 800
800
140
200
ACS 1600
1600
280
400
ACS 2400
2400
420
600
ACS 2700
2700
470
675
30
Obrázek 7: Schéma jednotky upravující spalovacíh vzduch ACS
Schopnosti regulace zařízení je nejlépe vidět na časovém záznamu parametrů při změně otáček a zatížení (interpretováno odebíraným výkonem). Na obr.8 je zobrazen průběh ze systému ACS.
Obrázek 8: Graf prezentující dynamické schopnosti zařízení ACS
31
4.4.2.1 parametry ACS 1600 : maximální proud vzduchu 1600 metrů krychlových za hodinu rozsah použití pro motory v rozsahu výkonu: benzínové motory do 400 kW naftové motory do 280 kW
Tabulka 4: Rozsah regulace prostředí pro ACS 1600
teplota
10-35 ° C
vlhkost
3-30 g H2O / kg suchého vzduchu
tlak
920-1020 mbar
Tabulka 5: Kontrola přesnosti stability pro ACS 1600
výkonnostní kontrola
čas
kontrolní rozsah
pro kontrola přesnosti
vyrovnání [s]
stability
tlaku
pa + / - 100 [ mbar]
30
+ / - 1 [ mbar ]
teploty
15 – 30 [ ° C ]
60
+ / - 0,5 [ ° C ]
15 – 70 [ ° C ]
60
+ / - 0,5 [ ° C ]
60
+/-3[%rH]
volby
rozsahu
teploty volby vlhkosti
8 – 20 [ g H2O / kg suchého vzduchu ]
(překlad z www.avl.com)
4.4.3 Softwarové prostředí pro měření
Řízení jak válcového, tak i vířivého dynamometru zkušebny MZLU a ukládání naměřených údajů ze všech použitých snímačů zajišťuje řídící počítač se serverem dat. Činnost a předávání dat mezi serverem a řídícím PC je synchronizována. Spojení řídícího PC a dalších zařízení s nadřízeným serverem je realizováno lokální sítí. Při komunikaci dochází k předávání konfiguračních dat ze serveru do řídícího počítače a ke zpětnému ukládání naměřených dat z řídícího PC do serveru. Po síti dochází také
32
k předávání průběžných informací o stavu a aktuálních hodnotách jednotlivých měřících kanálů. Tato komunikace slouží pro vzájemnou synchronizaci činnosti a k předávání aktuálních údajů z důležitých měřících kanálů. Vlastní program je napsán ve vývojovém prostředí LabView. Tento program umožňuje také sběr dat z distribuovaného systému Fieldpoint, který obsahuje přídavná měření a v současnosti s dalším průmyslovým počítačem přebírá data ze sběrnice CAN vozidla a umožňuje zpracování dalších dat. (Bauer a kol.,2006) LabVIEW v současné verzi 8.6 (viz obr. 10) je programovací vývojové prostředí společnosti National Instruments. Patří do stejné kategorie prostředků programování jako prostředí C, resp. C++, Visual Basic, platformě .NET či podobně koncipované systémy vývoje aplikací. Prostředí LabVIEW se však od nich odlišuje v jednom zásadním směru. Ostatní programovací prostředky používají programovací jazyky vystavěné na základech textových příkazů, které pak jsou interpretovány jako zdrojový kód, LabVIEW však používá programovací jazyk G k vytváření programů ve formě blokových diagramů. Vývojové prostředí LabVIEW je dostupné pro operační systémy Microsoft Windows NT/2000/XP, Linux, Mac OS X a Sun Solaris. LabVIEW, stejně jako C++ nebo Basic, je programovací systém pro obecné použití s rozšiřujícími knihovnami funkcí pro jakoukoliv programovací úlohu. Prostředí LabVIEW obsahuje knihovny pro získávání dat, ovladače měřících přístrojů, prostředky pro analýzu dat, prezentaci dat a pro jejich uchovávání včetně podpory konceptu XML. Obsahuje též klasické programovací nástroje, kterými lze nastavit místa přerušení běhu programu - breakpointy, animovat chod sledu příkazů, aby bylo zřejmé, jak data procházejí programem a krokovat program pro snazší odlaďování a vývoj. Dále LabVIEW obsahuje vestavěné knihovny pro plug-in DAQ karty a přístroje GPIB, VXI a sériové komunikace RS-232 či USB, stovky přístrojových ovladačů, rozšiřitelnou knihovnu analýz pro zpracování signálů, statistiku a komplexní analýzu, komunikaci s ActiveX, DDE a možnost síťové komunikace přes UDP či TCP/IP nebo bezdrátově pomocí Bluetooth nebo IrDA.
33
Obrázek 9: Úvodní okno vývojového prostředí LabView
LabVIEW je systém určený pro obecné programovací účely, ale navíc obsahuje také knihovny funkcí a vývojové nástroje navržené speciálně pro získávání dat a ovládání přístrojů. Programy, tvořené v LabVIEW jsou nazývány Virtual instruments (Vis-virtuální přístroje), jelikož jejich vzhled a činnost připomínají skutečné přístroje. Nicméně, VIs jsou podobné funkcím konvenčních programovacích jazyků. VIs se skládá z interaktivního uživatelského rozhraní, z diagramu dat a ikon/připojení. Uživatelské rozhraní (Front panel) obsahuje otočné knoflíky, tlačítka, grafy a ostatní ovládací a indikační prvky. Jejich rozmístění se provede podle požadavků při návrhu úlohy. Následně se sestavuje diagram dat, který zastupuje zdrojový kód. V tomto diagramu má každý prvek předního panelu své proměnné a tak je zajištěna vazba na uživatele. A bychom mohli vytvořený virtuální přístroj používat hierarchicky v dalších VIs, lze definovat ikonu a konektory s připojenými proměnnými z diagramu dat. Přes tyto konektory se VIs připojuje do diagramu dat vyšší úrovně. S těmito vlastnostmi LabVIEW podporuje a drží se konceptu standardního (modulárního) programování. Takto lze rozdělit aplikaci do sérií úloh, které se pak můžou znovu rozdělit, až se komplikovaná úloha změní v sérii podúloh. Odtud se VI na nejvyšší
34
programovací úrovni skládá ze souboru subVIs, které reprezentují funkce žádané aplikace. Odlaďování je o to jednodušší, jelikož můžete spouštět každé subVI zvlášť, nezávisle na zbytku aplikace. Kromě toho, mnoho že subVIs umí řešit úlohy společné pro několik aplikací najednou, takže si můžete vyvinout vlastní specializovanou sadu VIs. Výsledná aplikace je spustitelná nejen z prostředí LabVIEW, ale po kompilaci je distribuovatelná pomocí instalačního programu, který nese vlastní program, Run-Time modul a další volitelné prostředky. VIs lze portovat na jakoukoliv platformu, pokud není svázána s WinAPI apod. ( překlad www.ni.com )
Obrázek 10: Obrázek 10 : Příklad uživatelského rozhraní vytvořeného v Labview
Uživatelské rozhraní programu vytvořeného v LabView a zdrojový kód (v pozadí) G je snadný programovací jazyk, na kterém LabVIEW staví. G zjednodušuje vědecké výpočty, monitorování procesů a jejich ovládání a zkušební a měřící aplikace. Lze jej uplatnit na širokou škálu ostatních aplikací. Pro základní představu je možné uvést přehled nejzákladnějších rysů: VIs - Virtuální přístroje se skládají ze tří hlavních částí: předního panelu, blokového diagramu a ikony/konektoru. Přední panel obsahuje uživatelský interface. Blokový diagram sestává z exekutabilního kódu, který vytváříte pomocí propojek, uzlů a zakončení. Pomocí ikony/konektoru můžete VI použít jako subVI v blokovém diagramu jiného VI.
35
Smyčky a diagramy - G obsahuje dvě konstrukce pro opakování běhu subdiagramu - smyčky While loop a For loop. Obě tyto konstrukce jsou rámečky umožňující změnu velikosti. Aby subdiagram byl opakován, umísťujete jej dovnitř tohoto rámečku. Smyčka While loop běží do té doby, než hodnota připojená k tzv. podmínkovému terminálu nabude hodnoty TRUE. Smyčka For loop běží přesný počet cyklů. Diagramy se užívají pro zobrazování tendencí dat v reálném čase. Nově je ve verzi 7 implementován systém událostí, který podstatně zjednodušuje programování rozsáhlejších aplikací.
Větvící a sekvenční struktury - Struktura větvení je podmíněné větvení, kdy při splnění dané podmínky je uveden v činnost jistý subdiagram. Sekvenční struktura je programová struktura, která uvede v běh své subdiagramy (obsažené v okně sekvence) postupně v číselném pořadí po sobě.
Property nodes - Jsou to zvláštní uzly blokového diagramu, které se používají pro ovládání vzhledu a funkčních charakteristik ovladačů a indikátorů. Každý z prvků předního panelu má několik proměnných, které určují jeho vzhled. Pomocí Property nodes je lze měnit i během vykonávání programu a tak měnit vzhled předního panelu.
Pole, clustery a grafy - Pole je soubor elementů dat stejného typu proměnitelné velikosti. Cluster je soubor elementů dat stejného, nebo rozdílného typu, pevné velikosti. Grafy jsou běžně užívány k zobrazování dat. (2,41,47)
Při řešení diplomové práce bylo zásadní provést synchronizaci měření a regulace obou stanovišť, tedy dynamometru i ACS. Důvodem je jednotná časová báze tak, aby byla patrná změna dynamických parametrů systému ACS, které bylo podrobováno účelu testování přes externí řízení. Vlastní regulace ACS byla deaktivována a display sloužil pouze jako monitor parametrů. Regulace přešla pod systém, který byl navázán na dynamometr. Vlastní řízení zahrnovalo: -
digitální linky pro ovládání (IO)
-
analogové
kanály
byly
vyhrazeny
a dále pro nastavení žádaných hodnot
36
pro
čtení
aktuálních
hodnot
Fyzická realizace byla koncipována jako sw ovládání s využitím modulárního systému CompactDAQ s patřičnými moduly – DIO, které bylo průmyslového typu, tedy logika na 24V a modul analogových vstupů – proudové smyčky 4-20 mA. ( překlad www.ni.com )
Šasi měřicí ústředny umožňuje zapojení až osmi modulů. K počítači je připojena přes rozhraní USB 2.0.
Obrázek 11: Měřící ústředna cDAQ 9172 – schéma
Schéma měřicí ústředny cDAQ 9172 (1 – vypínač napájení ústředny, stavové indikátory, konektor napájení, 4 připojení pro USB 2.0, 5 – volné sloty pro moduly, 8 - moduly, 7 – zemění)
37
Tabulka 6: Specifikace měřící ústředny cDAQ 9172
Analogové vstupy Vstupní FIFO
2047 vzorků
Vzorkování
3,2 MS/s
Časové rozlišení
50 ns
Přesnost časování
50 ppm z časování
Maximální počet kanálů
Závislý na použitých modulech
Počet kanálů hardwarově
16
Počet kanálů nečasovaných
Závislý na použitých modulech
Maximální čas vzorkování
1,6 MS/s (multikanál)
Časové rozlišení
50 ns
Přesnost časování
50 ppm z časování
Výstupní FIFO
8191 vzorků
Vstupní FIFO
2047 vzorků
Výstupní FIFO
2047 vzorků
Analogové výstupy
Digitální vstupy
Digitální vstupy (slot 1až4)8 MHz Digitální výstupy (slot 1až4)8 MHz Čítače Počet
2
Velikost
32 bitů
Interní hodiny
80 MHz, 20 MHz, 100 kHz
Přesnost časování
50 ppm z časování
Programové prostředí bylo napsáno ve vývojovém prostředí LabVIEW 8.5.1 (autor Ing. Široký) a skládá se z následujících částí, resp. rutin.
38
4.4.3.1 Maska programu Byla navržena s maximálním uživatelským komfortem a přehledností, mimo vlastního monitorování a nastavení je možné také zaznamenávat průběh v rozsahu 0 až 50 S/s.
Obrázek 12: Ukázka nastavení řídícího programu pro ACS
Boční levá lišta nese stavové přepínače pro kontrolu vnitřních uzlů ACS. Dále je na masce zobrazena lišta připravenosti, kde bitově odpovídá ACS. V horní části jsou zobrazeny indikátory aktuálních hodnot tlaku, teploty a vlhkosti. Ve spodní oblasti se pak nalézají kontrolní ovladače pro nastavení žádané hodnoty. V nejspodnější části se zobrazují hodnoty v grafu.
39
Obrázek 13: Schéma zapojení 1. část
Celkově je program psán s nejvyšší účelností a vzhledem k vývojovému charakteru nebyly řešeny problémy např. s laděním chyb. V prvé řadě dojde k nastavení všech kontrolních tlačítek na defaultní hodnoty, stejně jako žádané hodnoty tak, aby nedošlo k náhodnému spuštění ACS. Poté je teprve spuštěn proces inicializace modulů a zejména jejich synchronizace.
40
Obrázek 14: Schéma zapojení 2. část
V další smyčce je již prováděn regulační proces a podmíněně spouštěn záznam dat.
Obrázek 15: Schéma zapojení 3. část
41
Poslední smyčka přerušuje módy zařízení, resetuje zařízení, lze říci, že je vyhrazena analogovým a digitálním linkám či kanálům.
4.4.4 Parametry měřeného vozidla
Obrázek 16: Traktor New Holland 7050
4.4.4.1 Charakteristika měřeného motoru Traktoru NEW HOLLAND 7050 Hodnoty udávané výrobcem :
-
typ : 7NHXL06.7DCA
-
výkon jmenovitý ISO 14396 - ECE R120: 145 kW
-
výkon maximální ISO 14396 – ECE R120: 156 kW
-
výkon jmenovitý s navýšením ECE R120: 172 kW
-
výkon maximální s navýšením ECE R120: 177 kW
-
jmenovité otáčky: 2200 min-1
42
-
maximální točivý moment bez navýšení při 1400 min-1: 860 Nm
-
maximální točivý moment s navýšením při 1600 min-1: 965 Nm
-
převýšení momentu bez / s navýšením: 37 / 30 %
-
počet válců: 6
-
počet ventilů na válec: 4
-
vrtání: 104 mm
-
zdvih: 132 mm
-
objem válců: 6,728 dm3
-
kompresní poměr: 16,5 : 1
-
chlazení motoru: kapalinové
-
přeplňování: turbodmychadlem s mezichladičem
-
vstřikovací systém: common rail s elektronicky řízeným vstřikováním
4.4.4.2 Údaje použitého motoru -
číslo traktoru: Z7BG01305
-
číslo motoru: 00400150
-
počet motohodin: 182 Mth
-
datum výroby: 22. 3. 2007
-
druh paliva: nafta
4.4.5 Popis měření Zkouška byla provedena přes vývodový hřídel traktoru, připojením na vířivý dynamometr. Před vlastní zkouškou výkonu na válcové zkušebně je nutno zkontrolovat, zda je na hnacích kolech traktoru použito předepsaných pneumatik. Tlak v těchto pneumatikách má být v horních mezích stanovených výrobcem vozidla. Po usazení zkoušeného vozidla na válcích je nutno provést zajištění vozidla a to pomocí fixace k podlaze zkušebny. Na vývodový hřídel traktoru nasadíme kloubový hřídel dynamometru a před spuštěním motoru nasadíme na výfukové potrubí traktoru odsávací zařízení. Přístroj pro regulaci veličin tlaku, teploty a vlhkosti (ACS 1600) připojíme k sání motoru s tím, že snímáme hodnoty těchto veličin na vstupu do sání
43
a za mezichladičem stlačeného vzduchu (coolerem). Připojíme čidla teploty, vlhkosti. Pro snímání je použito termočlánků typu K a piezorezistivních senzorů tlaku. Snímání jednotlivých měřených hodnot probíhalo v časovém intervalu 55 ms. Po těchto intervalech byly ukládány jednotlivé naměřené hodnoty, časový interval byl navržen s ohledem na časovou bázi úrovně nižšího řízení zkušebny (časovač MSDOS). Během měření jsou data zpracována a ukládána na PC, tyto data se exportují do tabulkového procesoru. Pro vyhodnocení měření jsem vybral hodnoty výkonu, teploty tlaku a vlhkosti snímači před a ze zařízení ASC 1600. Výběr naměřených hodnot je uveden v příloze. Zkouška byla provedena statickou metodou, čili při konstantních otáčkách motoru, zatíženého dynamometrem – brzdou. Odečítaly se otáčky dynamometru a jim odpovídající hodnota točivého momentu, který byl snímán siloměrným zařízením. Z těchto hodnot se následně zjišťuje výkon motoru.
5 Výsledky měření a diskuze
Během měření jsou data zpracována a ukládána na PC, tyto data se exportují do tabulkového procesoru. Pro vyhodnocení měření jsou odebírány hodnoty výkonu, teploty tlaku a vlhkosti příslušnými snímači před a ze zařízení ASC 1600.
5.1.1 Výpočet korekčního koeficientu Pro grafickou ukázku závislosti korekčního koeficientu bereme naměřené hodnoty pro jednotný rozsah otáček 1832 ot/min, tyto hodnoty jsou brány ze všech měření. Přepočet korekčního koeficientu dle ČSN se pro vznětové přeplňované motory neprovádí , proto v grafu je uvedena pouze vzorová hodnota 0,96.
44
Tabulka 7: Tabulka hodnot korekčních koeficientů tlak(ACS) teplota(ACS) vlhkost(ACS)
k (ISO )
k (čsn)
k (EHK)
59,9
1,162536
0,96
1,111364
22,05
60,0
1,089221
0,96
1,051043
952
22,00
60,1
1,032716
0,96
1,012395
160,2
952
21,98
60,2
1,032545
0,96
1,012203
1832
158,2
968
23,42
62,1
1,0193
0,96
1,00803
1832
157,6
999
30,13
72,5
1,003167
0,96
1,019634
1832
157,5
1000
30,20
81,2
1,002529
0,96
1,019421
1832
162,5
1048
33,03
53,5
0,962779
0,96
1,000317
1832
160,1
1049
33,43
78,9
0,961944
0,96
1,001028
1832
162,5
1050
22,06
59,9
0,936682
0,96
0,94571
1832
157,8
1050
33,25
61,9
0,961116
0,96
0,999808
Otáčky
Výkon
1832
152,9
852
25,05
1832
155,9
903
1832
157,6
1832
45
Obrázek 17: Graf závisloti korečního koeficientu na teplotě
V grafu (obr. 17) je zobrazena změna jednotlivých korekčních koeficientů dle norem ISO a EHK. Při zvyšování teploty se postupně hodnoty ustálily, pouze při teplotě v rozmezí 296 až 302 K došlo k nárůstu hodnot koeficientů ISO a EHK, což mohlo být zapříčiněno tlakovými odchylkami hodnot z ACS. Největší diference přesáhla 5 % toleranci, což je dle norem mimo toleranci, proto by měl tento údaj být zanesen do protokolu měření.
46
5.1.2 Zpracování naměřených hodnot
Na obrazcích 18,19 a 20 jsou znázorněny grafy veličin vlhkosti, tlaku a teploty spalovacího vzduchu. V grafech jsou zpracována data vstupní, námi zadané, a výstupní, hodnoty z ASC 1600.
Obrázek 18: Graf hodnot vlhkosti 120,0
100,0
rh[%]
80,0
60,0
40,0 výstupní hodnoty ACS nastavené hodnoty
20,0
3:45:00
3:37:30
3:30:00
3:22:30
3:15:00
3:07:30
3:00:00
2:52:30
2:45:00
2:37:30
2:30:00
2:22:30
2:15:00
2:07:30
2:00:00
1:52:30
1:45:00
1:37:30
1:30:00
1:22:30
1:15:00
1:07:30
1:00:00
0,0
čas měření [s]
Na obrázku 18 je znázorněn graf změn dat nastavených od skutečných hodnot vlhkosti. Během měření docházelo k značným diferencím hodnot a to řádově o několik procent. Největší rozdíl hodnot vlhkosti byl o 37 % vyšší než zadaná 60 % vlhkost.
47
Obrázek 19: Graf hodnot tlaku
1200
1000
tlak [mbar]
800
600 výstupní hodnoty acs nastavené hodnoty acs
400
200
3:43:20
3:37:30
3:31:40
3:25:50
3:20:00
3:14:10
3:08:20
3:02:30
2:56:40
2:50:50
2:45:00
2:39:10
2:33:20
2:27:30
2:21:40
2:15:50
2:10:00
2:04:10
1:58:20
1:52:30
1:46:40
1:40:50
1:35:00
1:29:10
1:23:20
1:17:30
1:11:40
1:05:50
1:00:00
0
čas měření [s]
Obrázek 19 vykazuje graf hodnot tlaků nastavených a skutečných. Při měření byl zjištěn největší rozdíl hodnot 202 mbar, tato hodnota je přibližně rovná tlaku v nadmořské výšce 1800 metrů. Z grafu je patrné, že při měření opět docházelo k diferenci od stanovených hodnot. Hodnoty tlaku jsou uvedeny v jednotkách mbar, a to kvůli softwarovému prostředí AVL. Toto prostředí softwaru je napsáno pro jednoty tlaku v milibarech, proto není v grafu uveden tlak v základní jednotce soustavy SI .
48
Obrázek 20: Graf hodnot teplot 40,00
35,00
30,00
teplota [°C]
25,00
20,00
15,00
skutečné hodnotyT
10,00
požadované hodnoty T
5,00
3:40:00
3:33:20
3:26:40
3:20:00
3:13:20
3:06:40
3:00:00
2:53:20
2:46:40
2:40:00
2:33:20
2:26:40
2:20:00
2:13:20
2:06:40
2:00:00
1:53:20
1:46:40
1:40:00
1:33:20
1:26:40
1:20:00
1:13:20
1:06:40
1:00:00
0,00
čas měření [s]
Na obrázku 21 je znázorněn graf změn hodnot teplot nastavených od skutečných. Při měření byly naměřeny diference od nastavených hodnot, největší byla o 12 ° C větší.
Obrázek 21: Výkon při konstantních otáčkách
150,0
145,0
140,0
Výkon [kW]
135,0
výkon
130,0
125,0
120,0
115,0
110,0 2330
2330
2330
2330
2330
2330
2330
Otáčky [ot/min]
49
2330
2330
2330
2330
2330
Na obrázku 22 je vidět změna hodnot výkonu motoru při konstantních otáčkách motoru 2330 ot/min. Z tohoto grafu je patrné kolísání výkonu motoru, rozdíl mezi nejnižší a nejvyšší hodnotou výkonu byl 19,8 kW.
V následujících obrázcích se do grafu se stejnými výkonovými hodnotami přiřadí hodnoty námi naměřených veličin nasávaného vzduchu, abychom mohli ověřit zda tyto parametry mají vliv na výkon motoru.
1400
140,0
1200
120,0
1000
100,0
800
80,0
600
výkon [kW]
tlak [mbar]
Obrázek 22: Graf tlaku a výkonu při konstantních otáčkách
60,0 teplota vykon
400
40,0
200
20,0
0
0,0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
měření číslo [-]
Na obrázku 23 je graf ukazující vliv tlaku spalovacího vzduchu na výkon motoru. V okamžiku, kdy došlo k maximálnímu nárůstu tlaku 857 mbar, došlo k poklesu výkonu o 5 kW z průměru všech v grafu znázorněných hodnot.
50
Obrázek 23: Graf teploty a výkonu při konstantních otáčkách 40,00 140,0 35,00 120,0 30,00 100,0
80,0 20,00
výkon [kW]
teplota [°C]
25,00
60,0 15,00 teplota vykon 40,0
10,00
20,0
5,00
0,00
0,0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
měření číslo [-]
Graf na obr. 24 znázorňuje vliv teploty spalovacího vzduchu na výkon motoru. Z grafu je patrné, že při poklesu teploty dojde k nárůstu výkonu, nejpatrnější nárůst je v oblasti 1 a 2. V této oblasti byla teplota okolo 22 ° C a výkon 144 kW. Přičemž průměrná hodnota výkonu v této oblasti hodnot byla 132,5 kW.
51
Obrázek 24: Graf vlhkosti a výkonu při konstantních otáčkách
140,0
100,0
120,0 80,0
60,0
80,0
výkon [kW]
vlhkost [%]
100,0
60,0 40,0 vlhkost vykon 40,0 20,0 20,0
0,0
0,0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
měření číslo [-]
Obrázek 25 vykresluje vlhkost nasávaného vzduchu a výkon motoru. Z grafu je patrno, že při každém vzrůstu vlhkosti nasávaného vzduchu dojde k poklesu výkonu motoru. V oblasti, kde byla vlhkost nasávaného vzduchu na úrovni 98,8 %, došlo k poklesu hodnoty výkonu motoru na 129,1 kW.
52
6
Závěr Úkolem práce bylo zhodnotit vliv zadaných parametrů vstupního vzduchu
na výkonové parametry spalovacího motoru. Měřený vznětový motor traktoru New Holland 7050 byl bez jakýchkoliv úprav, tudíž s továrním nastavením. Traktor měl najeto 182 Mth. Zkouška byla provedena přes vývodový hřídel traktoru. Největší naměřený výkon motoru byl 162,5 kW při 1832 ot/min. Nejvyšší naměřený točivý moment byl naměřen při 1618 ot/min a jeho hodnota byla 888,4 Nm. Tyto hodnoty odpovídají počtu najetých motohodin. Pro objektivnost a opakovatelnost zkušebního procesu a srovnání naměřených výsledků v odlišných podmínkách, bylo nutné počítat s korekčními koeficienty. Pro přepočet jsme použili nejčastěji užívané korekce v České republice a to korekce dle ČSN 30 2008, ISO DIN 1585 a EHK R85. Tolerance hodnot korekčního koeficientu je 5 % od stanoveného rozmezí dle příslušné normy. Během měření došlo v rozmezí teplot 296 až 302 K, k více jak 5 % nárůstu hodnot od tolerance, proto je nutno tento údaj zanést do protokolu měření. K uskutečnění tohoto měření bylo potřeba použít zařízení, schopné regulovat zadané parametry spalovacího vzduchu, čili teplotu, tlak a vlhkost. Podle výkonnostních parametrů měřeného motoru byl zvolen přístroj pro regulaci kondice vzduchu ACS 1600, jenž dle výrobce měl vyhovovat těmto parametrům. Bohužel během měření docházelo k častým značným diferencím mezi hodnotami zadanými a hodnotami vycházejícími z ACS 1600. K diferencím hodnot mohlo docházet vlivem krátkých reakčních úseků pro regulaci vzduchu, tato hodnota byla 55 ms. Další z možností zamezení těchto diferencí by mohla být volba zařízení ACS pro vyšší výkonové parametry motoru. Pro ověření vlivu námi měřených hodnot teploty, tlaku a vlhkosti na výkon motoru bylo
potřeba
vybrat
z naměřených
hodnot
takové
hodnoty,
kde
docházelo
k nejpatrnějším výkonovým rozdílům při konstantních otáčkách. Proto byly vybrány hodnoty z rozsahu 2330 ot/min kde docházelo k nejvýraznějším rozdílům. Z námi měřených parametrů měla na výkon největší vliv vlhkost jak je patrno z obr. 25. Tento vliv vlhkosti můžeme přisoudit změně koncentrace volného kyslíku. Vzhledem k velmi vysoké koncentraci vlhkosti ve spalovacím vzduchu se do sání motoru dostávalo méně vzduchu, což mělo za následek značný úbytek výkonu.
53
Dále z měření vyplynulo, že se snižující se teplotou vstupního spalovacího vzduchu dochází k nárůstu výkonu. Teplota vstupujícího vzduchu úzce souvisí z jeho hustotou, čímž dochází ke snížení teploty a tlaku, tím pádem je hustota vzduchu vstupujícího do motoru vyšší. To znamená, že se do motoru dostane větší množství vzduchu při zvýšené dávce paliva, dojde k ovlivnění množství tepla dodaného do pracovního oběhu, tudíž k nárůstu výkonu motoru. Vliv tlaku vstupního vzduchu na výkon motoru se příliš neprojevil a to i přesto, že rozdíl mezi nejnižší a nejvyšší hodnotou tlaku se rovnal výškovému rozdílu 1800 metrů. Tento výsledek lze přisoudit typu motoru, vzhledem k tomu, že se jednalo o přeplňovaný motor. Průkaznějšího vlivu tlaku na výkon motoru by jsme dosáhly u nepřeplňovaného motoru.
54
7 Seznam použité literatury -
V. Hlavňa, P. Kukuča a kol: Dopravný prostriedok - jeho motor, Žilina 2000
-
B. Groda: Termomechanika, Termomechanika, MZLU 2001
-
výčet z norem ČSN 302008, ISO DIN 1585, EHK R 85
-
F. Bauer a kol.: Traktory, Profi Press Praha 2006
-
F. Vlk: Zkoušení a diagnostika motorových vozidel, Vlk Brno 2005
-
J. Trnka, J. Urban: Spalovacie motory, VTEL Bratislava 1983
-
J. Kožoušek: Teorie spalovacích motorů, SNTL Praha 1971
-
internet: http://www.avl.com
-
internet: www.ni.com
-
internet: www.zkusebna.wz.cz
-
internet: http://old.mendelu.cz
55
8 Seznam obrázků Obrázek 1: Změna spalovacího vzduchu v závislosti na teplotě a vlhkosti.................... 17 Obrázek 2: Vliv relativní vlhkosti a teploty na tlak vodní páry...................................... 20 Obrázek 3: Srovnání korigovaného výkonu podle jednotlivých norem ......................... 21 Obrázek 5: Schéma kompletní vozidlové zkušebny ....................................................... 27 Obrázek 6: Schéma kompletní zkušebny 4VDM E120D a VDU E270T – E150T ........ 28 Obrázek 7: Schéma zařízení upravující spalovací vzduch typu „teplota-vlhkost“ ......... 29 Obrázek 8: Schéma jednotky upravující spalovacíh vzduch ACS.................................. 31 Obrázek 9: Graf prezentující dynamické schopnosti zařízení ACS............................... 31 Obrázek 10: Úvodní okno vývojového prostředí LabView............................................ 34 Obrázek 11: Obrázek 10 : Příklad uživatelského rozhraní vytvořeného v Labview ...... 35 Obrázek 12: Měřící ústředna cDAQ 9172 – schéma ...................................................... 37 Obrázek 13: Ukázka nastavení řídícího programu pro ACS .......................................... 39 Obrázek 14: Schéma zapojení 1. část ............................................................................. 40 Obrázek 15: Schéma zapojení 2. část ............................................................................. 41 Obrázek 16: Schéma zapojení 3. část ............................................................................. 41 Obrázek 17: Traktor New Holland 7050 ........................................................................ 42 Obrázek 18: Graf závisloti korečního koeficientu na teplotě ........................................ 46 Obrázek 19: Graf hodnot vlhkosti................................................................................... 47 Obrázek 20: Graf hodnot tlaku ....................................................................................... 48 Obrázek 21: Graf hodnot teplot ...................................................................................... 49 Obrázek 22: Výkon při konstantních otáčkách ............................................................... 49 Obrázek 23: Graf tlaku a výkonu při konstantních otáčkách.......................................... 50 Obrázek 24: Graf teploty a výkonu při konstantních otáčkách....................................... 51 Obrázek 25: Graf vlhkosti a výkonu při konstantních otáčkách.................................... 52
56
9 Seznam tabulek Tabulka 1: Pokles tlaku při změně nadmořské výšky..................................................... 16 Tabulka 2: Limity korekčního faktoru ............................................................................ 21 Tabulka 3: Parametry jednotlivých typů ACS ................................................................ 30 Tabulka 4: Rozsah regulace prostředí pro ACS 1600..................................................... 32 Tabulka 5: Kontrola přesnosti stability pro ACS 1600................................................... 32 Tabulka 6: Specifikace měřící ústředny cDAQ 9172 ..................................................... 38 Tabulka 7: Tabulka hodnot korekčních koeficientů ....................................................... 45
57
10 Seznam příloh Příloha č. 1 - Zkušební protokol z měření č.03 Příloha č. 2 - Zkušební protokol z měření č.06 Příloha č. 3 - Zkušební protokol z měření č.14 Příloha č. 4 - Zkušební protokol z měření č.36 Příloha č. 5 - Zkušební protokol z měření č.38 Příloha č. 2 – Zkušební protokol z měření č.43
58
