МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «АВТОТРАКТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

О.Д. Косов

Многопараметровая характеристика дизеля

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

по дисциплине

«Основы научных исследований и испытаний двигателей»

Волгоград 2011

УДК 621.436.019(075)

Рецензент:

профессор кафедры «Автотракторные двигатели» В. М. Славуцкий

Издается по решению редакционно-издательского совета

Волгоградского государственного технического университета

Многопараметровая характеристика дизеля: метод, указания / сост.

О.Д. Косов; ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. - 14 с.

Приводятся сведения о многопараметровой характеристике двигателя и необходимости ее получения; методика проведения экспериментов на ЭВМ, требования к оформлению отчета по лабораторной работе.

Методические указания предназначены для студентов направления 190100.62 «Наземные транспортные системы», 190201.65 «Автомобиле- и тракторостроение», 140501.65 «Двигатели внутреннего сгорания», 190500.62 «Эксплуатация транспортных средств».

© Волгоградский государственный

технический университет, 2011

1. Цель работы

1. Освоение методики экспериментального определения многопараметровой характеристики двигателя.

2. Построение многопараметровой характеристики двигателя

3. Нахождение оптимальных режимов работы двигателя для различных условий эксплуатации.

2. Содержание работы

2.1.Изучить методику снятия нагрузочных характеристик двигателя, освоить компьютерный Интегрированный обучающий комплекс (ИОК) «ДВС».

2.2.Провести вычислительный эксперимент по снятию серии нагрузочных характеристик дизельного двигателя.

2.3.Обработать результаты, полученные при снятии нагрузочных характеристик, для построения многопараметровых характеристик.

3. Теоретическая часть

Большинство характеристик двигателей показывают зависимость различных показателей от одного независимого. Однако чаще возникает необходимость анализа изменения показателей двигателя от двух и более переменных. Анализ зависимости выходных показателей от двух независимых переменных можно выполнить с использованием многопараметровых характеристик. Наиболее распространены многопараметровые характеристики, построенные в координатах крутящий момент М_к или Р_е – частота вращения n с линиями постоянных значений исследуемого показателя.

На рис.1 показана многопараметровая характеристика дизельного двигателя КАМАЗ-740 в координатах Р_е – n, характеризующая его топливную экономичность. Поле этой характеристики с линиями постоянного значения удельного расхода сверху ограничено максимальными значениями среднеэффективного давления по внешней скоростной характеристике, снизу – осью абсцисс, соответствующей режимам холостого хода, а справа и слева – максимальной и минимальной частотам вращения вала. Для полноты анализа на график наносят сетку линий, соответствующих постоянным значениям N_е. Параметрические кривые мощности N_е представляют собой гиперболы, уравнение которых имеет вид Р_е = b / n, где b= 30τ N_е /( і V_h ). Величина «b» постоянна для каждой кривой мощности в координатах Р_е и n. Значения N_e максимальны в правом верхнем углу диаграммы, минимальны - в нижнем углу.

Анализ характеристики позволяет определить наиболее экономичные режимы работы двигателя, сравнить между собой несколько двигателей или

разные модификации двигателя, выбрать наиболее выгодный режим работы двигателя, определить передаточные отношения трансмиссии автомобиля. Одна и та же мощность двигателя может быть получена при различных сочетаниях среднего эффективного давления и частоты вращения коленвала. Поле различных сочетаний Р_е и n может показать при каких значениях можно получить наименьшие расходы топлива или токсичность и др. Так на рис.1 видно, что наилучшая топливная экономичность данного двигателя при N_е = 80 кВт будет достигнута при сочетании n₁ =1500 мин ^{– 1} и Р_{е 1} = 0,57 МПА.

Построение многопараметровых характеристик ведется на основании получения нагрузочных характеристик, определяемых при различных скоростных режимах, получаемых экспериментально или по результатам расчетного моделирования.

При работе двигателя по нагрузочной характеристике фактором внешнего воздействия на его рабочий процесс является только количество топлива, поступающего в цилиндр двигателя. При увеличении нагрузки увеличивается температура деталей двигателя и ухудшается коэффициент наполнения. Увеличение подачи топлива и понижение расхода воздуха приводит к уменьшению коэффициента избытка воздуха и ухудшению теплоиспользования. Это обуславливает изменение мощности и удельного расхода при работе двигателя по нагрузочной характеристике.

Многопараметровые характеристики могут быть построены в других координатах. Для построения электронных систем управления или последующей калибровки для иных условий работы двигателя, на многопараметровых характеристиках изображают линии постоянных значений таких управляемых параметров, как коэффициент избытка топлива α, угол опережения зажигания φ_о.з. и т.п. Это позволяет затем построить соответствующие матрицы значений управляемых параметров для систем с программным управлением.

Многопараметровые характеристики двигателей можно использовать при выборе оптимальных передаточных чисел трансмиссии с соблюдением условия работы двигателя на различных режимах с наивысшей экономичностью. Особенно полезна такая характеристика при выборе закона изменения передаточного отношения, а так же для автоматического управления передачами ступенчатой коробки передач. Правильный выбор закона изменения передаточного числа с изменением нагрузки может обеспечить повышение экономичности транспортной машины на 12...20%.