Pomiar mocy silnika spalinowego

Witam,

Mam prośbę - problem. Dla mnie duży, jednak dla Państwa najprawdopodobniej nie stanowi on żadnego wyzwania, stąd mój post tutaj.

Otóż jestem hobbystą-mechanikiem samochodowym. Lubię dłubać sobie przy swoich autkach, jednak dotąd moją domeną była właśnie głównie "mechanika". Czyli - napęd, karoseria, silnik itp. Znam się także na podstawach elektryki i tym także się zajmuję.

Od jakiegoś czasu zacząłem się interesować elektroniką. Wszedłem w posiadanie silnika VW o pojemności 2l. Silnik ten wyposażony jest w komputer sterujący jego pracą. Równolegle zacząłem bawić się odrobinę oprogramowaniem tego komputera "na sucho" - na komputerze.

Doszedłem do wniosku, że fajnie byłoby wyniki swoich zabaw-doświadczeń móc porównać "na żywo". Koledzy doradzili mi kupienie skorupy VW Golfa, umieszczenie tam silnika i testy na drodze. Wg mnie jest to pomysł chybiony

- należy wykupić OC, a ponadto uważać, żeby nie uszkodzić ani siebie, ani kogoś podczas takich testów "wydajnościowych". Więc mój pomysł jest taki, aby stworzyć układ pomiarowy podobny do tego, z jakmi miałem do czynienia na studiach. Tylko, że na studiach były to silniki elektryczne z prądnicami. Tam moc mierzyło się najczęściej za pomocą pobieranego prądu.

Tutaj mam silnik spalinowy, więc należałoby do tego podejść jakoś inaczej. Rozejrzałem się odrobinę w sieci i wiem, że można tu np. zastosować wahliwy montaż silnika i mierzyć to odchylenie. Można zastosować mostek tensometryczny i pewnie jeszcze wiele innych teoretycznych sposobów. Mnie interesuje jednak podejście Wasze -inżynierskie. Czyli jak zrobić to jak najsolidniej, najtaniej i najdokładniej.

Założenie jest takie, że nie muszą to być dokładne wartości "co do wartości", a raczej co do zmian. czyli nie interesuje mnie czy silnik ma 75 czy 80 kW, ale raczej czy moja zmiana zmniejszyła/zwiększyła jego moc o powiedzmy 3kW.

Czy istnieje jakiś w miarę prosty sposób? Środki mechaniczne mam dość duże

- czyli warsztat, spawalnię itp. Z elektroniką też powinienem sobie poradzić, jeżeli nie będzie zbyt skomplikowana. Prosiłbym o konstruktywne rady, z góry dziękuję i pozdrawiam Paweł

Reply to
Popey
Loading thread data ...

W dniu 2011-10-04 22:07, Popey pisze:

Bo to taki "dydaktyczny" układ. I chyba wcale nie taki skomplikowany do zrobienia. /.../

"Zapominając" o sprawności prądnicy do pomiarów porównawczych taki prosty układ powinien się nadawać. Największy problem to co zrobić z mocą wygenerowaną przez prądnicę.

Reply to
PeJot

W dniu 05.10.2011 06:39, PeJot pisze:

Jak to co? Grzać wodę! w jakikolwiek sposób. Takie ciepło odpadowe z kilkudziesięciu kW każdemu się przyda. W lecie do podgrzania basenu, w zimie do ogrzewania domu, a cały rok do ciepłej wody użytkowej. Jak będzie za dużo mocy to z sąsiadem się dogadać, albo jakiś staw podgrzewać. (pomijam kwestie formalnoprawne) Oczywiście gra warta świeczki, jeżeli testy tego silnika będzie robił systematycznie, a nie raz na rok, a i instalacji nie będzie trzeba za bardzo przerabiać,

Reply to
Albercik

W dniu 05.10.2011 10:59, J.F pisze:

Pewnie że lepiej, ale koszt inwestycji rozłoży przedsięwzięcie na łopatki. Grzałki 2kW do pralki można dostac za ~20zł. Za 1000zł mamy baterie grzałek 100kW. Kolega pytający z pewnością sobie poradzi z ich zabudową i podłączeniem. Kwestia tylko obliczyć jaki duży zbiornik buforowy by był potrzebny, a to jest zależne od tego jak często i jak długo silnik by procował. Ciepło odpadowe z chłodzenia silnika też można przez wężownice(dość sporą) zaprząc do pracy niewielkim kosztem.

Ostatecznie, ciepło można rozproszyć w chłodnicy(cach) samochodowych.

Reply to
Albercik

W dniu 2011-10-05 08:54, Albercik pisze:

Przecież tej energii będzie tyle co kot napłakał i to raz na jakiś czas.

MSZ grzanie wody łatwo zrobić - 2 duże elektrody wsadzone w plastikową cysternę 1000 l na europalecie.

Regulacja obciążenia wzbudzeniem prądnicy.

Reply to
PeJot

W dniu 2011-10-05 11:16, Albercik pisze:

Nie trzeba wcale grzałek - niech się sama woda grzeje. Duża beczka/zbiornik na palecie "po oleju", woda słona/solona solą 'do sypania chodnika zimą", elektrody w formie prętów wpuszczane. Rezystancja/oddawana moc regulowana głębokością zanurzenia prętów, albo później - po wstępnej regulacji zanurzenia - prądem wzbudzenia prądnicy obciążającej silnik.

Reply to
BartekK

Witam ponownie,

Cieszy mnie ta dyskusja i ilośc postów. Szczególnie, że rzeczywiście - to może być naprawdę świetny pomysł z tym odzyskiem energii w postaci ogrzewania - w moim przypadku mogłoby to być ogrzewanie pomocnicze warsztatu - tak więc za ten pomysł serdecznie dziękuję.

A co do szczegółów technicznych - sądzicie, że po prostu sprzęgnięcie prądnicy z wałem silnika i mierzenie prądu produkowanego przez układ będzie się nadawało? Jeżeli tak, to też świetnie.

Czy przy konstrukcji tego urządzenia muszę uważać na jakieś "haczyki"? W jaki sposób najlepiej dobrać prądnicę oraz skąd najtańszym kosztem możnaby ją wziąć? Bo jeżeli to ma być prądnica 50kW to pewnie kosztuje ogromne pieniądze - czy są jakieś urządzenia stare, które były w coś takiego wyposażone i możnaby je wypatroszyć?

Pozdrawiam i czekam z niecierpliwością na dalsze odpowiedzi Paweł

Reply to
Popey

Jeszcze możesz podłączyć do tego silnika pompę wodną i przeganiać tą wodę przez zawór regulacyjny. Podłączysz miernik różnicy ciśnień za i przed zaworem, coś do mierzenia przepływu i sobie moc obliczysz. Ciepło zrzucisz chłodnicą samochodową. Myślę że wyjdzie taniej. Następna możliwość: kompresor. Napompujesz sobie powietrza, a do czego powietrze potem użyjesz, to sam wiesz. Konrad

Reply to
Konrad Anikiel

No może nawet właśnie o to mi chodziło :-) Konrad

Reply to
Konrad Anikiel

W dniu 2011-10-05 20:46, Konrad Anikiel pisze:

Ale pod warunkiem, że kompresor elektryczny, zasilany z tej prądnicy.

Temat "hamowni" silnikowych jest przerobiony w każdą stronę, i nie wiem czy jest sens tutaj odkrywać koło, skoro ludzie już opony produkują. Można myśleć, jakby to zrobić taniej i bardziej dostosowane do swoich potrzeb, ale bez przesady z kombinowaniem... ludzie już takie rzeczy robili, po co powtarzać ich błędy i odkrycia.

Pierwsza sprawa - co chcesz z danego silnika spalinowego "zbadać". A to znów wynika z pytania - do czego ten silnik (lub efekt prac nad nim) ma posłużyć. Bo od tego zależy czy pracujesz nad maksymalną mocą/momentem przy konkretnych obrotach (np do napędzania agregatu), czy mocą największą jako taką (ale wtedy i tak trzeba wiedzieć co się dzieje z całym zakresem obrotów, charakterystyką silnika), czy sprawnością (znów

- co z zależnością od obrotów) itd. Do tych wszystkich rozważań trzeba dobrać obciążenie - bo co ci da obciążenie, które nie będzie w stanie obciążać silnika w pełnym zakresie obrotów (lub obciążanie nie bedzie łatwo sterowalne i mierzalne) - np pompa, która przy wyższych obrotach nie da rady przepompowywać, a przy niskich będzie szła luzem. Co z tego że będziesz miał prądnicę która będzie mogła 50kW oddać/odebrać, jak będzie miała masę pół tony i bezwładność jej rozpędzania będziesz mierzył kalendarzem?

Reply to
BartekK

Nie, miałem na myśli samą sprężarkę, cylinder i tłok, mechanicznie połączone do wału badanego silnika. Konrad

Reply to
Konrad Anikiel

Thu, 06 Oct 2011 02:13:26 +0200, na pl.sci.inzynieria, BartekK napisał(a):

Witam

Dziękuję za głos w dyskusji, "hamownia silnikowa" to słowo klucz, którego mi właśnie brakowało. Nawet nie wiedziałem, że chciałbym wykonać skromnymi środkami urządzenie, które na rynku jest warte ok 50 tysięcy złotych...

Jak pisałem w pierwszym poście - jestem mechanikiem-hobbystą "z ambicjami" (tak z przymrużeniem oka). Wspaniale byłoby móc tworzyć wykresy zależności momentu od obrotów i nie ukrywam, że takie coś interesowałoby mnie najbardziej.

True. Dlatego, że ja z takimi problemami do czynienia nie miałem, napisałem tutaj. Jak widzę, postąpiłem bardzo mądrze. Osobiście na początku, przed napisaniem tutaj myślałem o czymś w rodzaju obciążenia jakie są w rowerach stacjonarnych - coś elektromagnetycznego, ale ni w ząb nie mam pojęcia czy: - to się nada, -jak to zrobić :)

Jeżeli nie chce Ci się odpowiadać, to może mógłbyś mnie pokierować do odpowiednich miejsc w sieci? Mogą być anglojęzyczne, poradziłbym sobie i po przestudiowaniu materiałów ew. dalej zawracał Wam głowę. Pozdrawiam Paweł

Reply to
Popey

Najprościej założyć śmigło/wentylator i mierzyć obroty.

Reply to
emil

W dniu 2011-10-07 02:30, emil pisze:

bardzo kurde smieszne i praktyczne, zwlaszcza jak chcesz zmierzyc zaleznosc mocy od obrotów ;) (w dodatku przypominam że śmigło ma nieliniową charakterystykę moc_oddawana/obroty)

Reply to
BartekK

W dniu 2011-10-06 20:18, Popey pisze:

Wpisz w google "engine dyno dyi" to zobaczysz ile osób na świecie kombinowało to samo co ty...

W skrócie- problemy do rozwiązania/wybrania rozwiązania = odbiór mocy i pomiar odbieranej mocy: Trzeba móc odbierać moc (obciążać silnik) przy dowolnych (w zakresie sensownym) obrotach i sensownie regulowalnym obciążeniu. Metody obciążania - wprost cierne (hamulcowo-tarczowe) - przy takich mocach i czasach działania odpada (tak to można "hamować" silniczki modelarskie), - hydrauliczne/pneumatyczne odpadają w zastosowaniach amatorskich, bo wszelkie pompy i "torque conventer" są silnie nieliniowe, nie masz czym ściągnąć ich charakterystyk i uwzględniać w obliczeniach pomiarów, - elektrodynamiczne - najwygodniejsze. W rowerowych "obciążeniach elektrodynamicznych" masz połączoną prądnicę wprost z rezystancyjnym obciążeniem jej - choć nie widać uzwojeń ;) - po prostu prądy wirowe płyną w konstrukcji (tak jak prąd zwartej klatki w silniku klatkowym/indukcyjnym), i grzeją ją, przy mocach wydzielanych przez pedałującego człowieka (50-200W) to nie ma znaczenia. Przy 50kW już się tak nie da, bo wirnik/magnesy byłyby zbyt duże i ciężkie, lub zbyt by się to nagrzewało (a magnesy temperatury nie lubią)

Najprostszym układem gdzie coś się kręci i możesz regulować obciążenie jest prądnica + jej elektryczne obciążenie. Charakterystyki prądnic/generatorów obroty/sprawność elektryczna są do zciągnięcia (więc można uwzględnić je w obliczeniach) a oddawana moc elektryczna na rezystancyjnej grzałce - jest do mierzenia dwoma miernikami elektrycznymi za 20zł. Ale problemem jest sama prądnica o takiej mocy - ze starego agregatu prądotwórczego? ciężko i drogo. Innym prostym hamulcem elektrodynamicznym mógłby być duży silnik 3faz ale zasilany z zewnątrz prądem stałym na uzwojenia. Tylko czy wytrzyma termicznie? Pomiar mocy możesz dokonywać "mechanicznie" - obciążenie na elastycznym mocowaniu, mierzysz tensometrami siłę z jaką twój silnik chce "obrócić" wokół osi napędowej prądnicę/obciążenie. Ale pomiar sił rzędu kilkaset Nm przy wadze koło tony (sile statycznej działającej na tensometry) to też nie jest proste w garażu do zrobienia dobrze....

Reply to
BartekK

W sumie to jakby zamiast obrotów mierzyć siłę ciągu (silnik zamocowany np na przerobionej wadze łazienkowej), to przy znanej sprawności śmigła (profile NACE mają wszystkie dane w literaturze)- powinno się dać wyliczyć moc. Ale gdybym miał ocenić dokładność takiego pomiaru, to chyba bym sie poddał :-) Konrad

Reply to
Konrad Anikiel

W dniu 2011-10-07 10:59, Konrad Anikiel pisze:

Przypominam że silnik spalinowy to nie rakietowy, nie pracuje ciągle pełną mocą aż do wybuchu lub końca paliwa.

Należy zebrać charakterystyki 3D (albo i więcej): moc/moment w funkcji obrotów (przy stałych obrotach!) - jeśli damy małe obciążenie to realnie nie zmierzymy mocy oddawanej tylko bardziej szybkość wchodzenia na obroty = bezwładność silnika (co też jest istotne w niektórych zastosowaniach, ale to oddzielny pomiar). Tak samo przy zbyt dużym obciążeniu - nic nie zmierzymy, bo silnik nam zdechnie na jakimś "dołku" w charakterystyce momentu i więcej się nie rozpędzi. Dlatego normalnie powinno się dokonywać N pomiarów przy różnych obciążeniach i silniku rozpędzającym się (zwiększającym obroty) z szybkością wielokrotnie mniejszą niż wynika z jego bezwładności (wtedy jest do obliczenia nadmiar mocy między mocą aktualnie oddawaną na obciążenie, a mocą powodującą zwiększenie obrotów, bo silnik daje więcej siły/momentu, niż obciążenie hamuje), lub robić zestaw pomiarów dobierając obciążenie do mocy maksymalnej w danym punkcie(przy danych obrotach) tak by obroty były stabilne (silnik się nie rozpędza czyli nie ma większej mocy niż odbieramy, ani nie zwalnia, czyli nie pobieramy mocy z bezwładności mas wirujących tylko z prawdziwej pracy silnika)

Reply to
BartekK

Dlatego powiedziałem o wadze łazienkowej. Tam są 4 przetworniki, można odczytywać każdy osobno. To oczywiście fantastyka, ale według mnie wcale nie niemożliwa. Konrad

Reply to
Konrad Anikiel

PolyTech Forum website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.