Regulacja silników ZS

[Phinek]

a

[Jsz]

Waldi7... BRAWO... dokładnie o to chodziło...

Popieram.Wreszcie ktoś napisał krótką i wyczerpującą odpowiedz.

[Phinek]

a

[Kucyk]

To skąd mamy aż 5 stron w tym temacie?

Bo kasztanów są ze 4... :mrgreen:

[Przemek]

Zresztą ograniczona byłaby wtedy ilość powietrza, a nie paliwa docierająca do silnika - a przy dużej lambdzie i tak to paliwo zostanie spalone.

Silniki ZS nie mają nieograniczonej ilości powietrza o czym świadczy czarny dym podczas lekkiego nawet przeciążenia.  

Przy stałym nastawieniu "gazu" ew. zmniejszający się moment obciążenia powodowałby zachwianie równowagi między wytworzoną siłą napędową a obciążeniem i w efekcie "rozbiegnięcie się" silnika.

Zawsze mnie uczono że silnik szeregowy prądu stałego musi pracować pod obciążeniem bo inaczej się rozbiega. Praktyka pokazała co innego. Nieraz widziałem silniki trakcyjne podłączone do prostownika jak sobie luzem hulały i wcale się nie rozbiegały. Silnik szeregowy jest słabym silnikiem żeby utrzymać prędkość pod obciążeniem trzeba mu zapodać znacznie większą energie, która odpowiada znacznie wyższym prędkościom w przypadku biegu bez obciążenia.
Wracając do ZS dlaczego silnik się rozbiega a nie osiągnie np. odpowiednio wyższych obrotów?

Musi więc istnieć element, który niezależnie od chwilowych zmian obciążenia, będzie regulował (utrzymywał, ograniczał) prędkość obrotową wału korbowego zmieniając dawkę paliwa,

To zmiany obciążenia coś regulują?

bo prędkość obrotowa wału korbowego nie ma bezpośredniego przełożenia na ilość paliwa doprowadzonego do cylindrów, jak w silniku ZI.

Ma.

Zagadka 1:
Dlaczego przy stałych obrotach (powiedzmy bieg jałowy bez obciążenia) regulator suwa listwami tam i z powrotem?

Zagadka 2:
Dlaczego po zadaniu małego obciążenia obroty wzrastają na nieco wyższe od poprzednich?

[Waldi7]

Silnik szeregowy jest słabym silnikiem żeby utrzymać prędkość pod obciążeniem trzeba mu zapodać znacznie większą energie, która odpowiada znacznie wyższym prędkościom w przypadku biegu bez obciążenia.

Prawda, ale czemu? - Bo taka jest charakterystyka tego silnika: duży moment przy "małych" obrotach, mały moment przy "dużych" obrotach. Żeby nadrobić niską wartość momentu obrotowego trzeba wejść na wyższy poziom mocy...

Wracając do ZS dlaczego silnik się rozbiega a nie osiągnie np. odpowiednio wyższych obrotów?

Bo brak bezpośredniego przełożenia (wpływu) prędkości obrotowej na dawkę paliwa.

To zmiany obciążenia coś regulują?

Nie regulują. Ustalają tylko chwilowy stan równowagi dynamicznej między momentem obciążenia, a momentem obrotowym rozwijanym przez silnik.

bo prędkość obrotowa wału korbowego nie ma bezpośredniego przełożenia na ilość paliwa doprowadzonego do cylindrów, jak w silniku ZI.

Ma.

Mógłbym prosić o wskazanie jakie? Bo bez regulatora obrotów, nie bardzo sobie to wyobrażam...

Zagadka 1:
Dlaczego przy stałych obrotach (powiedzmy bieg jałowy bez obciążenia) regulator suwa listwami tam i z powrotem?

Zagadka 2:
Dlaczego po zadaniu małego obciążenia obroty wzrastają na nieco wyższe od poprzednich?

Obie zagadki mają proste wyjaśnienie - jest to układ automatycznej regulacji nadążnej, gdzie zawsze występuje, oprócz pewnej inercji, wielkość określana jako "przeregulowanie". To powoduje, że obroty nigdy nie są idealnie równe (na stałym poziomie), a jakakolwiek  zmiana stanu układu (zakłócenie) powoduje dążenie do osiągnięcia wartości wielkości regulowanej.

A tak na marginesie - Wesołych Świąt - dla wszystkich forumowiczów! :grin:

[Phinek]

a

[Przemek]

Bo brak bezpośredniego przełożenia (wpływu) prędkości obrotowej na dawkę paliwa.

Kiedy? Tylko podczas zmiany prędkości obrotowej! Przy stałej prędkości można bez problemu ustawić taką dawkę żeby prędkość bez regulatora była stała. Sam nawet pisałeś że problem zaczyna się przy zmianach obciążenia. Przy wzroście obciążenia obroty zaczną spadać. Może dojść nawet do całkowitego unieruchomienia silnika.

Nie regulują. Ustalają tylko chwilowy stan równowagi dynamicznej między momentem obciążenia, a momentem obrotowym rozwijanym przez silnik.

Jeżeli już to nie zmiany tylko stałe obciążenie. Zmiana obciążenia powoduje wybicie ze stanu równowagi.

Mógłbym prosić o wskazanie jakie? Bo bez regulatora obrotów, nie bardzo sobie to wyobrażam...

Regulator jest potrzebny tylko w tedy gdy silnik zostanie wybity ze stanu równowagi. Diesel ma tendencje do rozbiegania przy zmniejszeniu obciążenia lub dodania "gazu" ale ma też tendencje do "zgaśnięcia" przy wzroście obciążenia lub "ujęcia gazu". W stanie równowagi regulator nie jest potrzebny (teoretycznie).

jakakolwiek  zmiana stanu układu (zakłócenie) powoduje dążenie do osiągnięcia wartości wielkości regulowanej.

Do odpowiedzi na pierwszą zagadkę można dodać to o czym żaden teoretyk nie ma pojęcia: luzy na cięgnach!!
Druga zagadka nie została rozwiązana. Regulator przy spadku obrotów spowodowanym wzrostem obciążenia, dąży do powrotu do obrotów jakie były przed wzrostem obciążenia. Przy wyższych powinien zmniejszyć dawkę wtrysku i obroty powinny spać. Zagadka brzmi: Dlaczego regulator ustala wyższe obroty niż te sprzed zwiększenia obciążenia?

___

chceta wykładu na 3 strony... mogę sprokurować, ale po co? Przecież są książki... więc zapraszamy do lektury.

Urocze. Od początku dyskusji piszesz "idź se poczytaj książkę bo ja wiem lepiej". Nic to do dyskusji nie wnosi poza podniesieniem ciśnienia. Ja dostałem ostrzeżenie, nawet zakaz pisania ale ty nie dostaniesz bo to by psuło autorytet Kalita, który wybrał cię na moderatora. Jeśli natomiast chodzi o książki to napisałem to o czym książki mówią. Uznałeś to za bzdury więc dowodzi to że ty książek nie czytałeś albo nie zrozumiałeś a udajesz nie wiadomo kogo.

Proszę też nie łączyć tego postu z moim poprzednim.

(mod: nie rozumiem dlaczego nie da się tego połączyć.... chyba, że nie łączymy, a wrzucamy do OT... bo zasadniczo tam trafić powinno)

[kalito]

Ja dostałem ostrzeżenie, nawet zakaz pisania ale ty nie dostaniesz bo to by psuło autorytet Kalita, który wybrał cię na moderatora.

Przemek litości. Jakby Phinek Cię porównał do zera również by dostał ostrzeżenie i od razu zakończyłby karierę moderatora. Poza tym zakończcie tę dyskusję, bo widzę, że i tak nie dojdziecie prawdy nt. regulacji silników

[Drezyniarz]

Parę postów temu zadałem pytanie dotyczące regulacji silników ZS i ZI  poprawnej i logicznej odpowiedzi udzielił nam Waldi7 i poparły go osoby znające się na rzeczy, natomiast znalazł się jeden osobnik który ...........   ...............  ................   dlatego drodzy moderatorzy proponuję zamknąć temat i nie karmić TROLA.

[Waldi7]

Przy stałej prędkości można bez problemu ustawić taką dawkę żeby prędkość bez regulatora była stała. Sam nawet pisałeś że problem zaczyna się przy zmianach obciążenia. Przy wzroście obciążenia obroty zaczną spadać. Może dojść nawet do całkowitego unieruchomienia silnika.

Może tak być, ale przy założeniu idealnej stałości obciążenia (zdarzenie bardzo mało prawdopodobne) i sztywnym połączeniu wału korbowego silnika i maszyny napędzanej. Sytuacja taka jest niemal wyłącznie teoretycznie możliwa.
 :: Mam nadzieję, że w tym momencie nie traktujemy osoby nadzorującej pracę silnika jako regulatora prędkości obrotowej ze sprzężeniem zwrotnym (tarcza obrotomierza - człowiek - jego ręka - dźwignia nastawcza dawki paliwa)...

W stanie równowagi regulator nie jest potrzebny (teoretycznie).

Zakładałem, że mówimy o realnym silniku napędzającym dowolną maszynę. Wspomniany stan równowagi oznacza jednoczesne spełnienie stałości tak wielu parametrów (do uwzględnienia nie tylko temperatury cieczy chłodzącej, ale i temperatury zasysanego powietrza, temperatury paliwa itd. włącznie), że może w laboratorium dałoby się to sprawdzić.

      :idea: Przepraszam na marginesie wątku - czy aby cała dyskusja Phinek vs. Przemek nie wzięła się z powodu przyjęcia odmiennych założeń?

Druga zagadka nie została rozwiązana. Regulator przy spadku obrotów spowodowanym wzrostem obciążenia, dąży do powrotu do obrotów jakie były przed wzrostem obciążenia. Przy wyższych powinien zmniejszyć dawkę wtrysku i obroty powinny spać. Zagadka brzmi: Dlaczego regulator ustala wyższe obroty niż te sprzed zwiększenia obciążenia?

Regulator jest urządzeniem mechanicznym (ew. hydraulicznym) o reakcji na skończoną liczbę parametrów. Znaczy w zależności od wymiarów, mas, charakterystyki mechanicznej sprężyn itd. elementów składowych ma skończony sposób wpływania na pracę silnika. Jego reakcja na zmianę prędkości obrotowej powoduje w efekcie zmianę dawki paliwa, ale wartość tej zmiany nie jest idealnie dopasowana do aktualnych warunków pracy (nawet elektronicznie sterowane układy wtryskowe nie mają idealnie dobranej dawki paliwa w takiej sytuacji, bo osiągnięcie tego ideału wymagałoby nieskończenie długiego czasu regulacji - a to już "kwadratura koła", że tak powiem). Praktycznie zawsze występuje wspomniane "przeregulowanie", które sprawia, że dawka paliwa jest skorygowana znacznie bardziej niż w danej chwili potrzeba (żeby czas regulacji nie był zbyt duży, bo wtedy np. dołożenie obciążenia spwodowałoby zbyt wolną reakcję układu wtryskowego i zgaszenie silnika) i po chwili obroty silnika spadają (rosną) więcej niz potrzeba. Wtedy regulator koryguje dawkę w przeciwnym kierunku, ale ponieważ zakłócenie stanu równowagi jest mniejsze od pierwotnego, to i jego reakcja jest o mniejszej wartości. Takie zmiany trwają "oscylacyjnie" wokół nastawionej (regulowanej) wartości prędkości obrotowej. Jeżeli zakłócenia nie pojawiałyby się dalej, po pewnym czasie możnaby przyjąć, że prędkość obrotowa ustabilizowała się na stałym (nastawionym) poziomie.
Traktując rozważania jako dotyczące rzeczywistości, a nie teorii, luzy cięgien, przegubów itp. wprowadzają dodatkowy uchyb regulacji, który zwiększa czas regulacji i zdecydowanie pogarsza jej jakość - obroty zdecydowanie wolniej dążą do wartości nastawionej.

 :: Ups... Przepraszam, że tak długim wywodem znudziłem pewnie większość czytających, ale myślę, że drugą zagadkę rozwiązałem... osiągając niechcący rozmiar "jednozdaniowego Kucowego posta" - tyle, że Kucyk robi to znacznie barwniej i weselej! :grin:

[Phinek]

a

[lisiogonek]

to rysunek do cytatu parę postów wyżej. Mam nadzieję że nie za późno? :oops:

[Przemek]

Jam elektryk, nie silnikowiec

Więc przejdźmy na elektryczny poziom silników ZS

Budujemy hamownie, w której zbadamy taki układ:
Silnik elektryczny prądu stałego, prądnica obcowzbudna, regulowane źródło napięcia wzbudzania obcego prądnicy, hamulec silnika.

Silnik napędza prądnice. Prądnica wytwarza prąd, którym jest zasilany silnik. Układ jest w równowadze.

1. Zwiększamy napięcie wzbudzania. Prądnica wytwarza wyższe napięcie. Silnik dostając wyższe napięcie zwiększa obroty. Prądnica po zwiększeniu obrotów wytwarza jeszcze wyższe napięcie więc silnik zwiększa obroty jeszcze bardziej więc prądnica wytwarza jeszcze wyższe napięcie więc silnik...

2. Zmniejszamy napięcie wzbudzania prądnicy. Silnik dostanie mniejsze napięcie i zmniejszy obroty. Prądnica po zmniejszeniu obrotów wytworzy mniejsze napięcie i silnik zmniejszy obroty i prądnica...

3. Obciążamy układ hamulcem. Obroty silnika spadają i patrz pkt. 2.

4. Układ jest obciążony hamulcem a wzbudzanie wyregulowane tak żeby układ był w równowadze. Zdejmujemy obciążenie. Obroty wzrastają i patrz pkt. 1.

Tak działa układ silnik ZS-tłoczkowa pompa wtryskowa. Dlatego stosujemy regulator obrotów.

[konrad]

ja tam na prądzie się nie znam Przemku, ale czy przypadkiem nie opisałeś perpetum mobile?
silnik napędza prądnice która zasila silnik... i do tego jeszcze hamulec....

[Przemek]

Nie. Prądnica obcowzbudna musi być zasilana z zewnętrznego "obcego" źródła napięcia.

[Waldi7]

Przemku, prawdopodobnie (nie mam chwilowo czasu na głębszą analizę) przełożyłeś na język elektryczny to, co pisałem o silniku ZS. Prawdopodobnie wszystko zgadza się ( o ile przyjmujemy te same założenia, a podejrzewam, że tak).

[Przemek]

Jednak prosiłbym o dokładną analizę i wypowiedzenie się.

Nie znam się szczegółowo na temacie, ale domyślam się że chodzi o zjawisko rozbiegania silnika na ubogiej mieszance...z czym nieraz walczę na swej drezynce gdy się paliwko kończy...

Silniki ZI nie są wstanie odebrać energii zgromadzonej w paliwie jakim jest benzyna ze względu na zbyt szyki czas uwalniania energii. Żeby zmniejszyć ilość wydzielanej energii pogarsza się właściwości paliwa produkując bardzo bogatą mieszankę paliwo-powietrze. Olej napędowy spala się dużo wolniej niż benzyna a do tego sposób zapłonu samozapłon spowalnia uwalnianie energii. Mało tego paliwo w silniku ZS jest wtryskiwane do cylindra stopniowo więc i energia jest uwalniana stopniowo. Dzięki temu silnik bez obawy zniszczenia może pracować na idealnej ubogiej mieszance paliwo-powietrze. Mieszanka ta jest tak uboga że większe zubożenie spowoduje spadek obrotów. Wzbogacenie mieszanki przy tak dużym zapasie tlenu powoduje wydzielenie większej energii a zatem wzrost obrotów. Czyli praktycznie operujemy tylko ilością paliwa bo powietrza teoretycznie mamy wystarczająco dużo (do puki nie przeciążymy silnika).

Waldi7, przeanalizowałem twój post jeszcze raz na spokojnie i:

Silniki ZS pracują z lambdą w szerokim zakresie, z nadmiarem powietrza. Ten nadmiar pozwala na spalanie mieszanki o różnym składzie. Do tej samej ilości powietrza można wtrysnąć różne ilości paliwa i uzyskać rózne ilości energii.

Dotąd było super.

Brak przepustnicy, wyższe ciśnienia i mniejsze prędkości obrotowe nie pozwalają na tak skuteczny wzrost oporów przepływu powietrza, żeby wydatnie ograniczyć parametry pracy silnika (jak w ZI). Zresztą ograniczona byłaby wtedy ilość powietrza, a nie paliwa docierająca do silnika - a przy dużej lambdzie i tak to paliwo zostanie spalone.

Tu sam zauważyłeś błąd w myśleniu a mnie to zbiło z tropu.

Przy stałym nastawieniu "gazu" ew. zmniejszający się moment obciążenia powodowałby zachwianie równowagi między wytworzoną siłą napędową a obciążeniem i w efekcie "rozbiegnięcie się" silnika. Musi więc istnieć element, który niezależnie od chwilowych zmian obciążenia, będzie regulował (utrzymywał, ograniczał) prędkość obrotową wału korbowego zmieniając dawkę paliwa, bo prędkość obrotowa wału korbowego nie ma bezpośredniego przełożenia na ilość paliwa doprowadzonego do cylindrów, jak w silniku ZI.

Tu też dobrze ale brakuje wytłumaczenia dlaczego zmienione obciążenie powoduje rozbieganie. Samo stwierdzenie że prędkość obrotowa nie ma przełożenia na ilość energii to za mało bo to spowoduje wzrost obrotów ale do pewnego momentu co opisałem na przykładzie silnika szeregowego na wyższym poziomie mocy. W silniku ZS raz zainicjowany proces rozbiegania się trwa w nieskończoność (czyli do rozwalenia silnika w drobny mak ).

[Waldi7]

Przemku - silnik szeregowy prądu stałego (zależnie od wielkości, znaczy mas wirujących, oporów ruchu itd.) może rozbiegać się, ale należy uwzględnić zmianę wartości momentu obrotowego ze wzrostem prędkości obrotowej - funkcja nieliniowo malejąca. Teoretyzując w nieskończoności - moment siada do zera.  :arrow: W warunkach rzeczywistych silnik rozbiegnie się do prędkości obrotowej, przy której wystąpi równowaga momentu napędowego i momentu obciążenia (przy biegu "luzem" - momentu wynikającego z oporów obracania wirnika: łożyska, tarcie szczotek, ew. wentylator) - o ile wcześniej nie rozerwie go siła odśrodkowa.

Z silnikiem ZS tak niestety nie będzie. Bez regulatora i przy spadku obciążenia rozbiegnie się, bo cały czas dostarczane jest paliwo (w dawce stosownej np. do nastawienia listwy sterującej), a charakterystyka silnika spalinowego nie przewiduje tak silnego spadku momentu obrotowego (czy mocy) ze wzrostem obrotów, jak w elektrycznym silniku szeregowym prądu stałego. Zakładając niedoładowany silnik ZS, krzywa momentu obrotowego wprawdzie często przy wysokich obrotach opada, ale nie do wartości tak małej, żeby osiągnęła poziom oporów silnika pracującego bez obciążenia (o krzywej mocy już nie wspomnę). Jeżeli więc energia wału korbowego z każdym obrotem rośnie, rozbiegnięcie jest nieuniknione i brak zmiany położenia wspomnianej listwy sterującej pompy będzie przyczyną "rozczłonkowania" silnika. :sad:  Zgodnie ze wschodniokolejową maksymą:
Goriucziewo nie riegulirujem,  :evil:  
Ostanowki dwigatielia nie żdiom, :shock:
Za dwier niemiedlienno szagajem, :oops:
Bystrieńko damoj idiom. :razz:

Chyba,że jest regulator, wtedy mówią:
    Inżenier nam gromko skazał, :mrgreen:
     Wkliucz dwigatiel, dawaj na wokzał, :cool:
     Rieguliator diejstwujet charaszo, :roll:
     Nam nie dołżna szagać bystro.   :wink:

To tak tytułem wyjaśnienia w skali "makro", bo w skali "mikro" (szczegółowych procesów termodynamicznych) nie czuję się na tyle kompetentnym, żeby zanudzać wyjaśnieniami. Zresztą to byłoby chyba zbyt "unaukowione" przegięcie tematu...(forumowiczów rosyjskojęzycznych przepraszam za totalne ufonetycznienie zapisu).

[Przemek]

Z silnikiem ZS tak niestety nie będzie. Bez regulatora i przy spadku obciążenia rozbiegnie się, bo cały czas dostarczane jest paliwo (w dawce stosownej np. do nastawienia listwy sterującej),

Tu jest błąd. Gdyby dawka była stosowna to rozbieganie nie miało by miejsca gdyż silniki ZS nie są tak przeciążalne jak silniki szeregowe. Przeciążenie jest nie wielkie i po zdjęciu obciążenia wzrost obrotów jest nieznaczny. Problem w tym że ze wzrostem obrotów rośnie dawka wtryskiwanego paliwa bardziej niż wynika z nastawienia listwy.

a charakterystyka silnika spalinowego nie przewiduje tak silnego spadku momentu obrotowego (czy mocy) ze wzrostem obrotów, jak w elektrycznym silniku szeregowym prądu stałego. Zakładając niedoładowany silnik ZS, krzywa momentu obrotowego wprawdzie często przy wysokich obrotach opada, ale nie do wartości tak małej, żeby osiągnęła poziom oporów silnika pracującego bez obciążenia (o krzywej mocy już nie wspomnę).

Bo nikt dalej nie mierzy bo albo silniki się rozpadają albo wytrzymują ale nikomu nie jest potrzebny silnik, który jest wstanie uciągnąć tylko siebie więc rysowanie krzywej w tym zakresie jest bez sensu.

Brak przepustnicy, wyższe ciśnienia i mniejsze prędkości obrotowe nie pozwalają na tak skuteczny wzrost oporów przepływu powietrza, żeby wydatnie ograniczyć parametry pracy silnika (jak w ZI). Zresztą ograniczona byłaby wtedy ilość powietrza...

Doszedłem do takiego wniosku:
Gdyby silnik był idealnie wytrzymały i nie ulegał destrukcji podczas rozbiegania to proces rozbiegania jednak w pewnym momencie by się skończył gdyż w pewnym momencie opory przepływu powietrza nie pozwoliły by zassać większej ilości powietrza a dawka paliwa z każdym obrotem rośnie więc w pewnym momencie brakuje tlenu do spalenia paliwa i dalszy przyrost energii nie nastąpi. Z drugiej strony pompa wtryskowa też w pewnym momencie osiągnie szczyt wydajności i nawet jeśli powietrza starczy to dawka paliwa przestanie wzrastać.