Материал: 2409
Внешней скоростной характеристикой называют зависимость от частоты вращения эффективной мощности, крутящего момента, часового и удельного эффективного расхода топлива при полностью открытой дроссельной заслонке в бензиновом двигателе или положении рейки топливного насоса, соответствующем максимальной подаче топлива в дизеле.
С |
|
|
и |
|
|
бА |
. |
|
|
|
|
Р с. 1.3. Стенд для испытания и обкатки двигателей |
|
|
|
Д |
|
|
И |
|
Рис. 1.4. Стенд для испытаний и исследований двигателей
1.4. Основные формулы, используемые при расчете параметров двигателя после его испытания
Основные формулы, используемые при расчете показателей двигателя, приведены в практической работе № 3.
121
Процесс испытания или исследования двигателей внутреннего сгорания нужно выполнять согласно требованиям ГОСТ Р 52517 – 2005 [26] и
ГОСТ Р 51249 – 99 [27].
При оценке качества двигателя уделяют внимание не только на его
мощность, крутящий момент, частоту вращения коленчатого вала, число |
|||||
цилиндров, вид топлива, массу, токсичность отработавших газов, но также |
|||||
С |
|
|
|
|
|
на эффективный удельный ge и часовой расход топлива Gт . |
|
||||
По величине ge |
оценивают совершенство протекания рабочего про- |
||||
цесса дв гателя (орган зацию процесса сгорания топлива). Лучшие со- |
|||||
временные отечественные и зарубежные дизели с электронным управле- |
|||||
топлива |
имеют величину ge, |
равную |
|||
нием процесса подачи топлива и воздуха |
|||||
0,18 – 0,2 кг/(кВт∙ч). |
|
|
|
||
Удельный часовой расход топлива, кг/(кВт∙ч), определяют расчетным |
|||||
путем по формуле |
|
|
|
|
|
|
Обычно |
|
(1.1) |
||
где Gт – часовой расход |
ge = Gт / Ne , |
|
|||
, кг/ч (для двигателя КамАЗ-740.60-360, |
|||||
55,6 кг/ч); Ne – эффект вная (снимаемая с коленчатого вала) мощность, |
|||||
кВт (напр мер, 265 кВт |
при частоте |
вращения коленчатого вала |
|||
1900 мин-1). |
|
А |
|
||
|
в процессе испытания двигателя часовой расход топ- |
||||
лива определяют |
ъёмным или весовым (массовым) способом. |
Расход |
|||
топлива весовым спосо ом определяют, используя выражение |
|
||||
|
|
|
Gт = 3,6 ∙ Gт / tт , |
(1.2) |
|
где Gт – доза (навеска) топлива, г (например, 100 г); tт – время, в течение которого навеска топлива расходуется (сжигается) двигателем, с (напри-
мер, за 6,47 с).
Следует отметить, что цифра 3,6 получена в результате перевода г в кг (1 кг равен 1000 г), а 1 ч равен 3600 с.
Мощность – работа, выполненная за единицу времени. При враща- |
||
тельном движении коленчатого валаДмощность (Вт) равна |
(1.3) |
|
|
Ne = Ме ∙ ω , |
|
где |
Ме – эффективный крутящий момент на коленчатом валу двигателя, |
|
Н∙м; |
ω – угловая скорость, рад /с (1/с). |
|
По формуле (1.3) мощность определяется в Вт (Н ∙м /с), а чтобы превра- |
||
тить еев кВт,необходимо правую часть формулыИ(1.3)разделитьна1000. |
||
|
Ne = Ме ∙ ω / 1000. |
(1.4) |
Эффективный крутящий момент при испытаниях двигателя определяют с использованием балансирной электрической машины, которая выполняет функцию нагрузочного (тормозного) устройства (см. рис. 1.1).
122
Нагрузочное устройство имеет индикатор, при помощи которого из-
меряют крутящий момент. Индикатором |
может быть весовое устройство |
|||
(см. рис. 1.1) или тензодатчик S – образного типа. Тензодатчик может из- |
||||
мерять деформацию при растяжении или сжатии и передавать измеряемые |
||||
величины (например, в Н) на пульт управления. Описание работы весово- |
||||
го устройства дано в практической работе № 3. |
|
|||
С |
|
двух- |
||
Если усилие на индикаторе тормоза определено при помощи |
||||
маятниковой весовой головки, то показания на цифровом отсчетном уст- |
||||
ройстве в 1 кгс следует принимать как силу в 9,8 Н. |
|
|||
Пусть, напр |
мер, шкала весового механизма равна 1000 кгс (9800 Н). |
|||
Если |
|
|
||
Измеренная вел ч на весового механизма составила 136 кгс, или 1332 Н |
||||
силы (КамАЗ - 740.60-360). При длине плеча тормоза 1 м крутящий мо- |
||||
мент состав |
т 1332 Н∙ м. |
|
|
|
В данном пр мере эффективный крутящий момент на валу двигателя |
||||
где Р* – показан |
Ме =Р* ∙9,8∙ Lт , |
(1.5) |
||
я весовой головки, кгс; Lт – длина плеча тормоза, м. |
||||
ус |
е на нд каторе тормоза Р* дано в Н, то величину Ме оп- |
|||
ределяют по формуле |
|
|
||
|
|
Ме = Рн∙LТ . |
(1.6) |
|
Угловая скорость ω зависит от частоты вращения вала двигателя |
||||
n (об /мин или мин-1) и определяется из выражения |
|
|||
|
|
ω = 2 π∙n /60 = π∙n /30. |
(1.7) |
|
Так как правая часть формулы (1,4) разделена на 1000 (Вт прекраще- |
||||
|
|
Д |
|
|
ны в кВт), а в формуле (1.7) π = 3,14 и все выражение разделено на 30, то |
||||
в результате сокращениябА30 000 на 3,14 получим |
|
|||
|
|
Ne = Ме ∙ n / 9554 или |
Ме = 9554∙ Ne / n. |
(1.8) |
Подставляя в формулу (1.1) значение формул (1.2) и (1.8), оконча- |
||||
тельно получим |
ge = 9554 ∙ 3,6 ∙ Gт / (tт ∙Ме ∙ n). |
|
||
|
|
(1.9) |
||
Например, для данных, приведенных выше, |
|
|||
|
ge = 9554 ∙ 3,6 ∙ 100 / (6,47 ∙1332 ∙ 1900) = 0,21 кг/(кВт∙ч). |
|||
|
|
Контрольные вопросы и задания |
|
|
1. Цель и задачи работы. |
И |
|||
2. Объясните устройство и работу испытательного стенда.
3. Какие параметры двигателя измеряются в процессе эксперимента, а какие рассчитываются позже?
4. Что называют нагрузочной и внешней скоростной характеристикой?
5. Поясните основные формулы, используемые при расчете параметров двигателя после его испытания.
123
Лабораторная работа №2
РЕГУЛИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ПО СОСТАВУ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ
2.1. Цели и задача работы
Цели лабораторной работы: закрепление знаний по разделу «Характеристики дв гателя», сследование влияния состава горючей смеси на основные показатели работы двигателя.
|
Задача: подбор новой регулировки или проверка существующей ре- |
гулировки карбюратора. |
|
С |
|
|
Оборудован е оснащение: имитационная (виртуальная) экспери- |
ментальная установка по определению параметров работы двигателя на |
|
раз |
реж мах. |
|
личных2.2. Введение |
|
бА |
Виртуальный (лат. virtualus – возможный) – объект, который реально не существует, но может возникнуть при определенных условиях. Это искусственная модель, позволяющая проводить исследования и испытания, например, двигателей внутреннего сгорания с использованием программного обеспечения ПЭВМ.
Регулировочной характеристикой карбюраторного (бензинового) двигателя по составу смеси называютДзависимость мощности (или среднего эффективного давления, ре) и удельного эффективного расхода топлива от состава горючей смеси (или часового расхода топлива) [23]. В данной работе характеристику двигателя снимаем виртуальным способом, применяя программное обеспечение с использованием ПЭВМ. Эта характеристика получается при постоянных частоте вращенияИи положении дроссельной заслонки, а также при наиболее выгодных для каждого режима углах опережения зажигания. Состав смеси (расход топлива) при получении регулировочных характеристик варьируется с помощью специальной конусной иглы, изменяющей проходное сечение в главном жиклере, или изменением давления воздуха в поплавковой камере карбюратора.
Регулировочные характеристики по составу смеси широко используют при выборе регулировок карбюратора и для определения наивысших мощностных и экономических показателей при разных сочетаниях положения дроссельной заслонки и частоты вращения.
На рис. 2.1 показана регулировочная характеристика, полученная при полном открытии дроссельной заслонки. Максимум мощности и ми-
124
нимум удельного расхода топлива получаются при разном составе смеси топлива с воздухом, называемом соответственно мощностным м и экономическим эк.
Коэффициент избытка воздуха α = 1, когда в горючей смеси одна часть топлива (например, бензина) и примерно пятнадцать частей воздуха. Если α < 1, то смесь топлива с воздухом считают богатой (много топлива). Это используют для повышения мощности двигателя в ущерб экономичности. Если α > 1, то смесь считают бедной. В этом случае расход топлива уменьшается, но снижается мощность двигателя (экономичное
значение вел ч ны коэффициента избытка воздуха). В современных бен- |
|
чески |
|
зиновых дв гателях |
электронным управлением процесса впрыска зна- |
Счение α автомат |
поддерживается около единицы. |
бА |
|
|
Д |
Рис. 2.1. |
И |
Регулировочная характеристика карбюраторного |
|
(бензинового) двигателя по составу смеси
При м во время сгорания выделяется наибольшее количество теплоты, так как из-за недостаточной гомогенности (однородности, однофазности) смеси использования всего воздуха можно достичь лишь при некотором избытке топлива в смеси. Кроме того, при некотором обогащении смеси уменьшаются потери теплоты на диссоциацию продуктов сгорания, а скорость сгорания и коэффициент молекулярного изменения возрастают.
125