Лабораторная работа № 6 Снятие нагрузочной характеристики карбюраторного двигателя
Цель работы. Изучить методику снятия нагрузочной характеристики карбюраторного двигателя, построить характеристику, провести ее анализ.
Теоретическая часть
Общие
сведения. Нагрузочной характеристикой
(рис. 6.1) называют зависимость основных
показателей двигателя от нагрузки при
постоянной частоте вращения. При
испытании двигателя на тормозном стенде
нагрузку изменяют с помощью специального
нагрузочного устройства. Постоянство
скоростного режима в карбюраторном
двигателе осуществляют перемещением
дроссельной заслонки.
Карбюраторный двигатель в условиях эксплуатации работает по нагрузочной характеристике тогда, когда при неизменной передаче автомобиль движется с постоянной скоростью по дороге, меняющей свои качества. При переходе к более легкой дороге для сохранения прежней скорости движения, а следовательно, и той же частоты вращения коленчатого вала двигателя, необходимо прикрывать дроссельную заслонку, т. е. уменьшать степень используемой мощности.
При переходе к более тяжелой дороге сохранение прежней скорости движения достигается открытием дроссельной заслонки, т. е. увеличением степени использования мощности двигателя.
С
Рис. 6.1. Нагрузочная характеристика карбюраторного двигателя
коростной режим автомобильных карбюраторных двигателей в условиях эксплуатации меняется в широких пределах. Поэтому для выявления экономических показателей работы двигателя на всем диапазоне частичных нагрузок снимают не одну, а несколько нагрузочных характеристик при различных частотах вращения коленчатого вала.Порядок выполнения работы. После пуска двигатель прогревают до нормального теплового состояния. Нагрузочную характеристику снимают для двух-трех наиболее характерных эксплуатационных частот вращения коленчатого вала двигателя. При этом делают 7…8 опытов. В каждом опыте изменяют степень открытия дроссельной заслонки карбюратора на одну и туже величину, а частоту вращения коленчатого вала двигателя поддерживают постоянной, регулируя тормозную нагрузку.
Первый опыт делают при наибольшем открытии дроссельной заслонки, обеспечивающем устойчивую работу двигателя в режиме холостого хода на заданной частоте вращения коленчатого вала. После того, как установится постоянный скоростной режим, начинают измерения. Во время опыта замеряют и записывают в протокол испытаний усилие на тормозе, частоту вращения вала тормоза двигателя, продолжительность расхода данного объема (или массы) топлива, температуру охлаждающей воды, температуру и давление масла, температуру охлаждающих газов, угол опережения зажигания.
Во втором опыте дроссельную заслонку карбюратора несколько приоткрывают и, чтобы восстановить заданную частоту вращения коленчатого вала двигателя, увеличивают нагрузку тормозом. После того, как установятся скоростной и нагрузочный режимы, измеряют и записывают в протокол испытаний те же величины, что и при первом опыте.
Третий и последующие опыты проводят аналогично, увеличивая каждый раз степень открытия дроссельной заслонки карбюратора на одинаковую величину.
Последний опыт проводят при полностью открытой дроссельной заслонке карбюратора. Затем нагрузочную характеристику карбюраторного двигателя снимают в обратном порядке, прикрывая дроссельную заслонку карбюратора в каждом последующем опыте примерно на одну и ту же величину.
По данным опытов подсчитывают эффективную мощность, часовой и удельный расходы топлива. Полученные результаты заносят в соответствующие графы протокола испытаний. После окончания обработки опытных данных строят кривые нагрузочной характеристики. На кривых выделяют точки, соответствующие: 1) часовому расходу топлива при холостом ходе двигателя; 2) часовому расходу топлива при полном открытии дроссельной заслонки карбюратора; 3) минимальному удельному расходу топлива.
Анализ нагрузочной характеристики. Часовой расход топлива в пределах значений эффективной мощности от нуля до 80…85 % изменяется прямо пропорционально мощности. Дальнейшее открытие дроссельной заслонки карбюратора в целях увеличения мощности при заданной частоте вращения коленчатого вала сопровождается вступлением в работу экономайзера, что приводит к более резкому возрастанию часового расхода топлива.
Кривая изменения часового расхода топлива не может дать представление об экономичности двигателя, так как часовой расход топлива пропорционален рабочему объему цилиндров двигателя.
Анализируя кривую изменения удельного расхода топлива, видим, что с уменьшением нагрузки двигателя его экономичность ухудшается. Увеличение удельного расхода можно объяснить ухудшением условий протекания рабочих процессов при уменьшении количества топлива, сжигаемого за цикл. При открытии дроссельной заслонки (п = соnst) понижается давление впуска, вследствие чего уменьшается количество поступающей в цилиндры двигателя свежей смеси при сохранении того же количества остаточных газов, что и при полной нагрузке. Таким образом, относительное количество остаточных газов в цилиндрах двигателя возрастает, и тем самым снижается скорость сгорания и увеличивается продолжительность процесса горения. При этом процесс сгорания переходит на линию расширения, резко возрастают тепловые потери в стенки цилиндров с выхлопными газами, что приводит к уменьшению индикаторного КПД.
Механические потери определяются скоростным режимом работы двигателя. При работе на холостом ходу вся энергия сгорающего топлива расходуется на преодоление механических потерь, механический КПД ηм = 0, а удельный расход топлива стремится к бесконечности.
При переходе от режима холостого хода к частичным нагрузкам увеличивается механический и индикаторный КПД, что вызывает снижение удельного расхода топлива.
В интервале нагрузок, равных 60…80 % от полной нагрузки, удельный расход топлива становится минимальным. При работе двигателя на полной и близкой к ней нагрузках индикаторный КПД ηi уменьшается, а удельный расход топлива ge увеличивается.