6 Лабораторна робота № 6 визначення швидкісних зовнішньої і частквої характеристик двз

6.1 Ціль роботи

6.1.1 Ознайомиться з методикою визначення швидкісних зовнішньої і часткової характеристик двигуна.

6.1.2 Зняти характеристики, провести аналіз результатів випробувань.

6.2 Загальні відомості

Двигуни внутрішнього згоряння застосовують у різних галузях промисловості, будівництва, сільського господарства, на транспорті. Енергія, вироблювана тепловими двигунами, використовується споживачами із самим різним характером зміни споживаної потужності.

Тому двигун внутрішнього згоряння повинен надійно працювати в широкому діапазоні зміни частоти обертання і потужності ( крутного моменту) особливо при установці його на транспортній машині.

Для автомобільних і тракторних двигунів особливе значення мають максимальні для кожного числа оборотів ефективні потужності, тому що вони (за інших рівних умов) визначають динамічні якості транспортної машини.

Залежність основних параметрів двигуна - ефективної потужності (або крутного моменту) витрати палива, а іноді й інших менше значимих параметрів, від числа оборотів, колінчатого вала називають швидкісною характеристикою двигуна.

Швидкісну характеристику, зняту при повному навантаженні (тобто при повному відкритті дросельної заслінки або доведеної до упору рейки паливного насоса), називають зовнішньою швидкісною характеристикою.

Умови випробувань двигунів установлюються стандартними, технічними правилами або іншими нормативними документами.

Стандарти на методи випробувань, прийняті в різних країнах, відрізняються один від іншого по об'єму випробувань, по комплектності випробувального двигуна, по рекомендуючій вимірювальній апаратурі. Це приводить до того, що для одного і того ж самого двигуна можуть бути отримані різні показники в залежності від стандартів, відповідно до яких він випробується. Так, потужність двигуна, визначена по стандарту США (SAE), на 7-20% (а іноді і більше) вище потужності того ж двигуна, отриманої по стандарту ФРГ (DJN). У каталогах автомобільних фірм звичайно вказується потужність по SAE і DJN. У нашій країні потужностні й економічні показники двигунів регламентовані ДЕРЖСТАНДАРТ і незначно відрізняються від показників, одержуваних при випробуваннях по стандарту DJN. В даний час Міжнародною організацією по стандартизації (JSO) розроблені єдині правила випробувань автомобільних двигунів (R-1585), рекомендовані для всіх країн.

Робота двигуна внутрішнього згоряння транспортної машини відбувається при широкій зміні швидкісних і навантажувальних режимах, тому показники двигуна не можна оцінити однією універсальною залежністю.

Для того, щоб всестороннє оцінити роботу двигуна, необхідно знати його показники при всіх можливих швидкісних і навантажувальних режимах. Показники визначають або при сталих режимах роботи двигуна, або при сукупності перемінних і постійних режимах роботи. При сталих режимах роботи виміри проводять при постійних значеннях і температурі двигуна, складу суміші, кута випередження запалювання навантаження та інших параметрів. Виміри проводять після стабілізації всіх показників і умов роботи двигуна. При перемінних режимах роботи двигуна, близьких до експлуатаційних його показники визначають при сукупності різних режимів роботи двигуна, що установлюються відповідними правилами або стандартами.

У залежності від виду випробувань або поставленої задачі вибирається методика випробувань і розробляється програма їх проведення.

Двигун оцінюють по робочих, граничних, індикаторних і детонаційних показниках, по надійності в роботі, токсичності відпрацьованих газів, рівням шуму і вібраціям. Робочі показники вимірюють під час випробування двигуна на гальмовому стенді. Робочі показники залежать від корисної роботи, що робиться газами в циліндрах двигуна в одиницю часу, тобто від індикаторної потужності. Індикаторна потужність двигуна залежить від середнього індикаторного тиску і частоти обертання колінчатого вала і, отже, різна при різних режимах роботи двигуна.

Криві зміни показників двигуна в залежності від частоті обертання колінчатого вала називають швидкісними, а зміни показників від навантаження - навантажувальними.

Щоб побудувати швидкісну характеристику індикаторної потужності, двигун випробують при повному відкритті дросельної заслінки (або при повній подачі палива в дизель) і різних частотах обертання колінчатого вала, визначаючи індикаторні діаграми. Шляхом планометрування площ отриманих діаграм визначають роботу циклу, а отже, і середній індикаторний тиск. Індикаторну потужність двигуна підраховують по кривій середнього індикаторного тиску.

Зовнішню швидкісну характеристику ефективної потужності одержують при випробуванні двигуна на гальмовому стенді, при повному відкритті дросельної заслінки (або при повній подачі палива в дизель) і різних частотах обертання колінчатого вала. За показниками ваг гальма визначають середній ефективний тиск або крутний момент, вимірюють витрату палива, частоту обертання колінчатого вала, розрідження у впускному трубопроводі і кут випередження запалювання.

Зовнішні швидкісні характеристики одержують у діапазоні частот обертання колінчатого вала для двигунів з іскровим запалюванням і для дизелів.

При роботі двигуна не вся потужність використовується для пересування транспортної машини. Частина її затрачається на приведення в дію різних пристроїв, що обслуговують двигун, як, наприклад, генератора, вентилятора, масляного насоса і т.д. Частина потужності затрачається на тертя в двигуні, на усмоктування і стиск горючої суміші в циліндрах.

У сучасних каталогах звичайно вказують не тільки потужність, що може бути використана для пересування автомобіля, але і повну потужність, що двигун може розвивати без обслуговуючих його пристроїв. Міжнародним стандартам JSOR-1585 передбачений порядок визначення цих потужностей. Потужність, що може бути знята з колінчатого вала при укомплектованості двигуна всіма обслуговуючими його в умовах нормальної експлуатації пристроями, називається потужністю нетто. Потужність, що може бути знята з колінчатого вала двигуна при його роботі без обслуговуючих пристроїв, називається потужністю брутто. У стандарті зазначена необхідна укомплектованість двигуна агрегатами, без яких неможлива робота двигуна на стенді. Зміна регулювань при визначенні потужності брутто не допускається, але до початку випробувань регулювання всіх систем повинна бути найбільше сприятливою для одержання максимальної потужності.

Однієї з різновидів швидкісної характеристики є швидкісна характеристика з регуляторною гілкою. Вона визначається при цілком відкритій дросельній заслінці, при включеному запалюванні і подачі палива (у двигунів з іскровим запалюванням) і при включеному регуляторі (або обмежнику), установленому на двигуні. Характеристики знімають при зміні частоти від до частоти, що відповідає повному розвантаженню двигуна. Криві дають уявлення про максимальні потужностні показники двигуна, про момент умикання регулятора і його характеристиці.

Часткова швидкісна характеристика визначається при деякому проміжному положенні дросельної заслінки, постійному для кожної характеристики, при включеному запалюванні і подачі палива (для дизелів при незмінному проміжному положенні важеля керування, що відповідає неповній подачі палива). Для того, щоб одержати уявлення про показники роботи двигуна у всьому діапазоні його робочих режимів, варто одержати часткові характеристики при положеннях дросельної заслінки, що відповідають її відкриттю приблизно на 10, 20, 40, 100%.

Характеристика холостого ходу - швидкісна характеристика, визначена при таких положеннях дросельної заслінки, при котрих вся індикаторна потужність затрачається на подолання сил тертя усередині двигуна і на приведення в дію механізмів, що обслуговують двигун.

Характеристику примусового холостого ходу знімають при роботі двигуна з цілком відкритою дросельною заслінкою, із виключеним запалюванням, без подачі палива і при примусовому обертанні колінчатого вала двигуна і зміні частоти обертання від до . Отримані криві дають уявлення про потужність, що затрачається на подолання тертя і на приведення в дію пристроїв, що обслуговують двигун, а також про насосні втрати.

Навантажувальні характеристики. У процесі експлуатації двигун частіше усього працює на часткових навантаженнях. Роботу двигуна на часткових навантаженнях оцінюють по його економічності. Криві, що показують залежність годинних і питомих витрат палива від навантаження двигуна, що характеризується ефективною потужністю, називаються навантажувальними. Для карбюраторних двигунів ці характеристики іноді називають дросельними.

Розрізняють декілька видів навантажувальних характеристик: навантажувальна характеристика, знята при постійній частоті обертання колінчатого вала і при зміні кута відкриття дросельної заслінки від повного до відповідного холостого ходу (у дизелів у діапазоні крайніх положень важеля керування подачею палива); часткові швидкісні характеристики, характеризують роботу двигуна на часткових навантаженнях, у залежності від частоти обертання колінчатого вала; навантажувальні швидкісні характеристики, службовці для оцінки роботи двигуна при одночасній зміні положення дросельної заслінки і частоти обертання колінчатого вала.

У рамках виконуваної роботи не представляється можливим вивчити все різноманіття швидкісних, експлуатаційних характеристик і характеристик взаємодії ДВЗ із навколишнім середовищем, тому для більш глибокої проробки матеріалу необхідно вивчити рекомендовані літературні джерела.

У виконуваній роботі визначимо зовнішню швидкісну характеристику бензинового двигуна і часткової швидкісної характеристики, при деякому проміжному положенні дросельної заслінки.