Motormérés u1-16 - Gépjárművek Tanszék - Budapesti Műszaki és ...

LABORATÓRIUMI SEGÉDLET
BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM
GÉPJÁRMŰVEK TANSZÉK
Cím: Budapest, XI. Sztoczek u. 6, J. épület, 5. emelet
Levél: 1521 Budapest, tel.: 463 1615, fax: 463 3978
BENZINMOTOR JELLEGGÖRBÉINEK FELVÉTELE
a. észítette:
b.
c. dr. Emőd István egyetemi docens
dr. Finichiu Liviu egyetemi adjunktus
Budapest 1998.

2
BUDAPESTI MŰSZAKI EGYETEM KÖZLEKEDÉSMÉRNÖKI KAR
GÉPJÁRMŰVEK TANSZÉKE
Laboratóriumi segédlet
Benzinmotor jelleggörbéinek felvétele
Összeállította:
Dr. Emőd István egyetemi docens és
Dr. Finichiu Liviu egyetemi adjunktus
Gyakorlatvezető:
……………………….
A mérést végezték: ……………………….
……………………….
……………………….
……………………….
……………………….
……………………….
……………………….
….évfolyam …….tk.
Budapesten, 1998

3
I. A gyakorlat elméleti alapja
1. A gyakorlat célja:
Benzin-motor jelleggörbéinek felvétele teljes terhelésnél. A fékpadi mérésék gyakorlása.
2. A gyakorlat előtt tanulmányozandó tananyag
Dezsényi-Emőd-Finichiu: Belsőégésű motorok tervezése és vizsgálata. Tankönyvkiadó,
Budapest 1992. 793-828. old.
3. Ellenőrző kérdések
II.
1. Hogyan alakul át a motor mechanikai energiája a különböző rendszerű fékpadoknál
2. Hogyan számítható a belsőégésű motor effektív középnyomása, teljesítménye és
fajlagos fogyasztása, és milyen jellemzőket kell mérni kiszámításukhoz
3. Miért kell a motorok jellemzőit normál légköri viszonyokra átszámítani
4. Mi az eltérés az egyes motormérési előírások
5. Ismertesse e motorfékezés végrehajtását
6. Ismertesse a motorfékpadok működési elvét!
7. Hogyan számítható a fékpad vízigénye
8. Ismertesse e fékpadok jellegmezejét!
9. Ml korlátozza e fékpadot elhagyó víz hőmérsékletét
A gyakorlat előkészítése
1. A gyakorlathoz szükséges berendezések, műszerek
- teljesítménymérő fékpad
- motor
- fogyasztásmérő berendezés
- sűrűségmérő, mérőhenger
- levegőhőmérséklet-, nyomás- és nedvességmérő
- a szükséges műszerekkel felszerelt mérőpult
- CO-mérő műszer
2. A mérés előkészítése
a./ Mérés előtt ellenőrizni kell
- a fékpad és a mérőműszerek működését
- a fékpad és a mérőműszerek hitelesítésének érvényességét
- a motor gyári beállítási értékeit: szelepvezérlés, keverékképzés, gyújtás stb.

4
b./ A motor tüzelőanyag-tartályát benzinnel, a motort kenőolajjal és hűtőfolyadékkal
fel kell tölteni
c./ a motort a vizsgálat megkezdése előtt a motort be kell melegíteni (hűtőfolyadék
80 °C, kenőolaj-hőmérséklet 85 °C)
3. A mérés során felhasznált berendezések és eszközök ismertetése
a./ Teljesítménymérő fékpad
A Gépjárművek tanszék motorlaboratóriumában hidraulikus (víz) fékpadot vagy elektromos
örvényáramú fékpadot használunk belsőégésű motorok vizsgálatára. Ez a leírás a
vízfékpad használatát ismerteti.
A vízfékpadnál a víz munka- és hűtőközeg egyaránt. A fékpadban lévő vizet a forgórész
forgásba hozza, majd e víz a forgórészen lefékeződik. Ezáltal a motor által kifejtett nyomaték
teljes egészében az állórésznek adódik át, és ezzel egyidejűleg a motor teljesítménye
örvénylési és súrlódási veszteségek formájában hőenergiává alakul. (A vízfékpad
olyan hidrodinamikus tengelykapcsoló, amelynek turbinája áll, hidraulikus fordulatszámáttétele
0, szlipje l00 %, hatásfoka 0 %.)
A víz túlzott felmelegedését megelőzendő folyamatosan cserélődik. 20 °C befolyó és 60
°C és elfolyó vízhőmérsékletet feltételezve a szükséges vízmennyiség kb. 20 l/(kW·h). A
fékpadot elhagyó víz hőmérséklete nem lehet több mint 75 °C (vízkőképződés, kavitáció).
A vízfékpadok egymástól általában az örvénylést létrehozó kamrák, pálcák stb. kialakításában
különböznek. Az állórész általában körülveszi a forgórészt. A Schenck U1-16 jelű
vízfékpad kivételt képez, itt a forgórész belsejében van az állórész (1. ábra). Ennek előnye,
hogy a forgórészhez súrlódó fék (szalagfék) kapcsolható, amellyel megállásig is lehet
fékezni.
rugalmas tömlő
csőtengely
tengely
forgórész hengeres ház
állórész kamrák
forgórész
tengelykapcsoló
bukócső
billenő
állórész
fékpad
állvány
alap
1. ábra. Hidraulikus vízfékpad (Schenck U1-16)

5
A fékezőnyomaték (a terhelés) a vízgyűrű vastagságának változtatásával szabályozható.
A vízgyűrű vastagságát a merülőcső helyzete határozza meg. Vastagabb vízgyűrű nagyobb
fékezőnyomatékot eredményez.
A hidraulikus fékpad fékezőnyomatéka (állandó vízgyűrűvastagságnál) a fordulatszám
négyzetével arányos.
A 2. ábra a Schenck U1-16 vízfékpad jellegmezejét mutatja. A jellegmezőt határoló görbék
- A - fékezőnyomaték teljes víztöltetnél
- B - a fékezhető maximális nyomaték (tengelyek, tengelykapcsolók méretezési nyomatéka
- C - a fékezhető legnagyobb teljesítmény (a max. vízátfolyás és a megengedhető hőfoklépcső
határozza meg)
- D - a megengedett legnagyobb fordulatszám (a centrifugális erők korlátozzák)
- E - fékezőnyomaték nulltöltetnél (a csapágysúrlódások és a levegőörvénylés víztöltet
nélkül is átvisz bizonyos nyomatékot)
A szalagfék-kigészítés a görbétől balra is lehetségessé teszi a féküzemet.
2. ábra. A fékpad jellegmezeje

6
b./ A vizsgált motor műszaki adatai:
A motor típusjele VAZ 2101
hengerszám 4
sűrítési arány 8,8
(otánszámigény 92)
lökettérfogat 1198 cm 3
furat/löket
névleges teljesítmény
legnagyobb forgatónyomaték
hűtés
kenés
megszakító-érintkezők távolsága
76/66 mm
44 kW/5600 1/min
87N·m/ 3400 1/min
szivattyús vízhűtés
kényszerolajozás
0,37…0,43 mm
zárási szög 55±3° (61±3 %)
gyújtógyertya elektródahézeg
szelephézag hidegen (20 °C)
melegen
alapelőgyújtás
0,5…0,6 mm
0,15 mm
0,20 mm
5…7°
III. A gyakorlat végrehajtása
1. A megállapítandó műszaki jellemzők
A fordulatszám (n, 1/min) függvényében teljes terhelésnél megállapítandó:
• az effektív teljesítmény (P e , kW)
• a forgatónyomaték (M, N·m)
• az effektív középnyomás (p e , kPa)
• a fajlagos tüzelőanyag-fogyasztás (b e , g/(kW·h)
• mérhető továbbá a kipufogógáz-hőmérséklet, CO-kibocsátás stb.
2. A mérendő mennyiségek
A felsorolt jellemzők meghatározására a következőket kell mérni:
‣ a pillanatnyi fordulatszámot (n, 1/min)
‣ a fékkarra ható erőt (F, a fékpad mérlegéről ez még kP-ban olvasható le)
‣ időintervallumot (τ, s), amely alatt V térfogatú tüzelőanyagot elfogyaszt a motor
‣ Az előző pont szerinti időintervallumban megtett fordulatok számát (n’)

7
‣ Az elfogyasztott tüzelőanyag-térfogat (V, cm 3 ) a fogyasztásmérő adottságai miatt 25,
50, 75, 100, 150 vagy 175 cm 3 lehet. A mérés pontossága akkor megfelelő, ha a V térfogatot
úgy választjuk meg, hogy a mérés legalább 30 s-ig tartson
‣ a tüzelőanyag sűrűségét (ρ, g/cm 3 )
A korrekció elvégzéséhez mérendő
‣ a helyi légköri nyomás (B, mbar)
‣ a helyi hőmérséklet (t 0 , °C)
‣ a levegő relatív páratartalma (%)
A motorüzem ellenőrzése érdekében regisztrálni kell
‣ a hűtőközeg hőmérsékletét (t be és t ki , °C)
‣ a kenőolaj hőmérsékletet (t k , °C)
‣ a kenőolaj nyomását (p k , bar)
3. A motorjellemzők számítása
A motorjellemzők számításához használandó összefüggéseket kissé bonyolítja, hogy az
U1-16 fékpadot nem az SI, hanem a korábbi u.n. műszaki rendszer figyelembe vételével
alakították ki. (A különbség a fékkar hosszának és az erő mértékegységének eltéréséből
származik.)
b./ Fordulatszám
c./ Effektív teljesítmény
M = k⋅F (k a fékpad karjának hossza, m) és
Ezeket behelyettesítve:
átalakítva
60⋅ n′
n = , 1/min
t
P e
= M ⋅ω , ahol
2 ⋅π
⋅ n
ω = , 1/s.
60
P e
2 ⋅π
⋅ n
= k ⋅ F ⋅ ,
60
P e
=
F ⋅ n
60
.
2 ⋅π
⋅ k
k értékét általában úgy választják meg, hogy 60/(2⋅Π⋅k)= 10 hatványa legyen.
Az U1-16 fékpad -- mint már említettük – műszaki mértékegység-rendszer figyelembe vétesítendő
és a teljesítményt lóerőben
telével készült, Ennek megfelelően a fékkar hossza k=0716 m, a fékkarerő kP-ban helyeta
P e
F ⋅ n
= , LE
1000

összefüggés adja meg.
A teljesítményt kW-ban a
összefüggéssel számítható
d./ Effektív középnyomás
P e
8
F ⋅ n 1
=
1000 ⋅ , kW
1,36
Az effektív középnyomás négyütemű motornál definíció szerint (SI-egységekkel)
Behelyettesítve a
P
e
=
F⋅n
10 , W
V H =V H [l]/1000 [m 3 ] és
n=n[1/min]/60 összefüggéseket
p
e
p
e
Pe
= 2 ⋅ , Pa.
V ⋅n
H
F⋅n
= 2⋅
10 2
= ⋅ 60 ⋅ 1000 1 12000
⋅ ⋅ F = ⋅F
, Pa, ill.
VH n 10 VH VH
⋅
1000 60
P
e
12
= ⋅F
, kPa.
V
H
Az U1-16 fékpadnál a konkrét fékkar-hosszat és a mértékegység-átszámítást figyelembe
véve
Általában
e./ Forgatónyomaték
az U1-16 fékpadnál
f./ Óránkénti tüzelőagyag-fogyasztás
Térfogatmérés esetén
B
t
=
0,9
Pe
= ⋅ 98, 1⋅
F , kPa.
V
H
M=k⋅F, N⋅m,
M=0,716⋅9,81⋅F, N⋅m.
ρ ⋅ V
, g/s összefüggésből számítva
t
B
t
=
3600
1000
ρ ⋅V
⋅
t
g./ Fajlagos tüzelőanyag-fogyasztás
ρ ⋅V
= 36 , ⋅ , kg/h.
t

A b t =B e /P e összefüggés alapján általában
b
t
9
m
3, 6⋅
[ kg / h] ⋅1000[ g / kg]
Bt
= =
t
5 1
= 610 ⋅ ⋅m⋅
, ill.
P F 60⋅ n′ e
F ⋅ n ′
⋅ ⋅
10000 t
5 1
bt == 610 ⋅ ⋅ ρ ⋅V ⋅ , g/(kW⋅h).
F ⋅ n ′
Az U1-16 fékpad jellegzetességeit figyelembe véve
h./ Tüzelőanyag-adag (dózis)
4 1,36
b t
== 6 ⋅10
⋅ ρ ⋅V
⋅ , g/(kW⋅h).
F ⋅ n ′
Az egy munkaciklus alatt elfogyasztott tüzelőanyag-tömeg:
2. A mért értékek korrekciója
m
md = 2 ⋅ , g, ill.
z⋅ n′
m
md = 2000 ⋅ , mg.
z⋅ n′
Az effektív teljesítmény, a forgatónyomaték és az effektív középnyomás értékét (dízelmotoroknál
a fajlagos fogyasztásét is) az ENSz EGB 24. előírása szerint normál légköri viszonyokra
kell átszámítani.
A normál légkör állapota:
viszonyítási hőmérséklet
viszonyítási szárazlevegő nyomás
T 0 =298 K
p 0sz =99 kPa
Ez utóbbi érték 100 kPa össznyomást és 1 kPa parciális vizgőznyomást tételez fel.
a./ Szívó és feltöltött benzinmotoroknál a korrigált értékeket a
összefüggéssekkel kell számolni, ahol
P = α ⋅
0 a
P
M
p
0
e0
= αa ⋅
a
M
= α ⋅ p
e
α a
= ⎛ ⎝ ⎜ 99 ⎞
⎟
p ⎠
sz
12 , 06 ,
⎛ T ⎞
⎜ ⎟
⎝ 298⎠
Az összefüggésben p sz a száraz légnyomás (parciális víznyomással csökkentett
össznyomás), kPa; T a motorba beszívott levegő hőmérséklete, K.
.

./ A teljesség kedvéért dízelmotorok korrekciós eljárását is közöljük.
10
A korrigált értékek számítását a teljesítmény példáján mutatjuk be:
P = α ⋅
0 d
P .
Az α d korrekciós tényező az f a atmoszférikus tényezőből és a motortól ill. annak beszabályozásától függő f m
motortényezőből számítható:
Az atmoszférikus tényező
- szívó és mechanikus feltöltésű motoroknál:
( f )
f m
α d a
= .
f
a
T
= ⎛ ⎝ ⎜ 99 ⎞
⎟ ⎛ p ⎠ ⎝ ⎜ ⎞
⎟
298⎠
sz
07 ,
,
- turbotöltött motoroknál:
f
a
= ⎛ ⎝ ⎜ 99 ⎞
⎟
p ⎠
sz
07 , 15 ,
⎛ T ⎞
⎜ ⎟
⎝ 298⎠
.
A motortényező értéke az 1 liter hengertérfogatra számított helyesbített tüzelőanyag-adag értékétől függ. Ez
utóbbi a
q
q = c
r
mg/(l⋅ciklus)
összefüggéssel számítható, amelyben r a töltősűrítő nyomó- és szívócsonkja közötti nyomásviszony (szívó
motornál r = 1). Ezzel a motortényező,
Ha viszont
ha 40 < q c < 65
q c < 40 mg/(l⋅ciklus), akkor
f
m
= 0, 036q
− 114 , .
c
f m = 0,3 és ha
q c > 65 mg/(l⋅ciklus), akkor f m = 1,2.
Az ílymódon számított korrekciós tényezőnek
benzinmotornál
0,93 ≤ α a ≤ 1,07 ill.
dízelmotornál 0,9 ≤ α d ≤ 1,1
értékek közé kell esniük.
4. A mérés végrehajtása
Az üzemmeleg motort teljes terheléssel (teljesen nyitott pillangószelep) és a névleges fordulatszámon
járatjuk. Miután stabilizálódott az állapot, a mérést meg lehet kezdeni. A műszerek
által mutatott értékeket a tüzelőanyagfogyasztás-mérés időtartama alatt kell leolvasni
és a jegyzőkönyvi táblázatba beírni.
Mindaddig, amíg a munkaponthoz tartozó összes mérés be nem fejeződött, a fékterhelésen
nem szabad változtatni. Ha a motor üzeme (fordulatszáma, nyomatéka) mégis megváltozna,
úgy a mérést meg kell ismételni.

11
A műszerek leolvasása után a fék terhelését -- változatlan fojtószelepállás mellett – növeljük,
hogy a motor fordulatszáma meghatározott értékkel (pl. 500 1/min-nel) csökkenjen. A
műszerek leolvasása után a fékterhelés további növelésével tovább csökkentjük a motor
fordulatszámát, és ezt a folyamatot addig ismételjük (2000 vagy 1500 1/min-ig), amíg a
motor még kihagyások nélkül jár.
A mérés pontossága érdekében a méréssorozatot meg kell ismételni csökkenő fékterhelés
mellett (növekvő fordulatszámokon).
5. A mérés befejezése
Az utolsó mérés végrehajtása után a terhelést – a pillangószelep egyidejű zárása mellett –
visszavesszük, majd néhány perces üresjárati üzem után a motort leállítjuk. A tüzelőanyag-hozzávezetést
és a vízcsapokat elzárjuk, majd az elektromos berendezéseket, műszereket
áramtalanítjuk.
6. A Jegyzőkönyv elkészítése
A gyakorlat során a táblázat első oldala kerül kitöltésre. A feljegyzett adatok alapján számítással
kell a táblázat második részét kitölteni.
A számított és mért értékek alapján megrajzolandó el A4-es milliméterpapíron a motor
külső karakterisztikája, azaz
• korrigált teljesítménye
• korrigált forgatónyomatéka
• korrigált középnyomása
• fajlagos fogyasztása és
• esetleges egyéb mért vagy számított jellemzők (pl. CO-kibocsátás, kipufogógázhőmérséklet,
stb.)
a fordulatszám függvényében.

13
Név: BME GÉPJÁRMŰVEK TANSZÉK Dátum: év hó nap
Motor típus: Tüzelőanyag sűrűség: Karburátor: A mérés célja:
Motorszám: Megjegyzés: Gyújtás:
n n* τ F V t g CO t be t ki t k p k B t α n’ n
Sorszám
pillanatnyi
fordulatszám
számlált
fordulat
n*=6⋅n’
mérés ideje
fékkar erő
mért tüa.
térfogat
kipufogógáz
hőmérséklet
COkibocsátás
hűtőközeghőmérséklet
kenőolaj
hőmérséklet
kenőolaj
nyomás
légnyomás
léghőmérséklet
légnedvesség
számlált fordulat,
n’=n*/6
átlagfordulatszám
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1/min - s kP cm 3 °C % °C °C °C bar mbar °C % - 1/min

Korrekciós tényező a mérés kezdetekor:
Korrekciós tényező a mérés végén:
14
BME GÉPJÁRMŰVEK TANSZÉK
n P e P’ e M M’ p e p’ e B t b t
Sorszám
átlagfordulatszám
effektív
teljesítmény
korrigált eff.
teljesítmény
forgatónyomaték
korr. forgatónyomaték
effektív
középnyomás
korrigált eff.
középnyomás
óránkénti
fogyasztás
fajlagos
fogyasztás
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1/min kW kW N⋅m N⋅m kPa kPa kg/h g/(kW⋅h)