Нижегородский Государственный Технический Университет

им. Р.Е.Алексеева

Факультет: Морской и авиационной техники

Кафедра "ЭУ и ТД"

Отчет

по лабораторным работам

по дисциплине: "Теория ПДВС"

Выполнил: ст. гр. 07-СУ-1

Проверил:

преподаватель Захаров Л. А.

Нижний Новгород

2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Лабораторная работа №1 «Изучение исследовательского стенда, его основных составляющих и систем управления»

Лабораторная работа №2 «Определение мощности механических потерь двигателя»

Лабораторная работа №3 «Определение внешней скоростной характеристики рядного 4-х цилиндрового БДВС рабочим объёмом V_P =2,445 л в комплектации «нетто»

Лабораторная работа №4 «Определение характеристики холостого хода»

Лабораторная работа №5 «Определение нагрузочной характеристики рядного 4-х цилиндрового двигателя V_K=2,445, Дц=9,2 см, Sn=9,2 см при п=3500 мин^-1.»

Введение.

Лабораторные работы проводятся с целью выбора определяющих параметров и критериев оценки рабочих процессов ПДВС. Показаны основные методы проведения испытаний ПДВС в стендовых условиях. Рассмотрены устройство исследовательского стенда, его назначение, измерительная аппаратура и результат обработки экспериментальных данных.

Лабораторная работа № 1

Изучение устройств исследовательского стенда для испытания поршневых

двигателей.

Устройство исследовательского стенда для испытания ДВС

Установка для исследовательских испытаний двигателей внутреннего сгорания представляет собой комплекс, состоящий из тормозного устройства, фундамента, подставок крепления двигателя, соединительного вала для передачи крутящего момента от двигателя к тормозу, пульта управления, контрольных и измерительных устройств, вспомогательных и различных дополнительных устройств, обеспечивающих проведение испытаний по заданной программе.

Для нормального функционирования стенда и испытываемого двигателя как единой системы построенный стенд был оснащен следующими подсистемами и оборудованием (рис. 1):

• подсистема впуска;

• подсистема выпуска отработавших газов;

• подсистема рециркуляции отработавших газов;

- подсистема топливоподачи с устройством для измерения расхода топлива;

• подсистема охлаждения двигателя;

• подсистема охлаждения масла двигателя;

• устройство для определения токсичности отработавших газов;

• схема индицирования двигателя.

В качестве соединительного вала, передающего крутящий момент от двигателя к тормозу, использован двухшарнирный карданный вал обычного автомобильного типа, который защищен металлическим кожухом.

В качестве тормоза была выбрана электробалансирная машина мощностью до 250 кВт с частотой вращения вала 400...3000 - 6000 мин^-1. Соответствие тормоза двигателю по мощностным и скоростным данным установили путем наложены внешних скоростных характеристик трех двигателей на внешнюю характеристику выбранного тормоза, которые уложились внутри поля, ограниченного внешней характеристикой тормоза (рис. 7). При этом учитывали, что электрический тормоз допускает кратковременную перегрузку до 100% и более. Управления балансирной машиной осуществляется тиристорной системой управления, которая позволяет плавно изменять нагрузку на валу двигателя во всем диапазон характеристик тормоза. Так же, кроме отсутствия подвижных элементов высокой компактности, тиристорному управлению свойственны бесшумность работы, малые затраты энергии на управление и высокие эксплуатационные качества, такие как стабильность скоростных и нагрузочных режимов работы легкость имитации неустановившихся режимов, долговечность и др.

Работа электрической балансирной машины возможна в двух режимах: моторном режиме и в режиме генератора. Моторный режим работы балансирной машины, когда она работает в качестве электродвигателя, используется при прокручивании вала испытуемого двигателя, например при определении механических потерь. Режим генератора является основным режимом работы, при котором балансирная машина создаёт нагрузку на валу работающего двигателя, работая в качестве тормоза.

Для определения нагрузки на валу двигателя используется весовое устройство, соединенное с тормозом. В качестве весового устройства использован динамометр с весовой головкой, который обладает большой точностью измерения (погрешность измерения не превышает 0,2%), а так же достаточно высокой чувствительностью необходимой при выполнении научно-исследовательских работ.

Рассмотрим устройство подсистем, которыми оснащен данный исследовательский стенд.

Подсистема впуска.

В состав подсистемы впуска входит специализированное устройство для измерения расхода воздуха, объемным способом, которое обеспечивает высокую точность и малые потери полного давления; а так же возможность измерения расхода воздуха при избыточном давлении до 25 H/см² (рис. 3).

Измерение расхода воздуха осуществляется ротационным газовым счётчиком типа РГ. К достоинствам данного способа можно отнести простоту измерения, сравнительно высокую точность (погрешность измерения расхода не превышает 3%), а так же его удобство.

В состав ротационного газового счетчика входит чугунный корпус, имеющий фигурную полость в виде двух полуцилиндров с параллельными осями, в которой во взаимно перпендикулярном положении размещены роторы восьмеричной формы. Оси роторов опираются на шариковые подшипники, вмонтированные в торцовые крышки корпуса, и связаны между собой двумя парами синхронизирующих шестерен.

При работе счетчика вращение роторов происходит за счет разности давлений на входе в него и выходе, возникающей вследствие движения потока воздуха, засасываемого в цилиндры двигателя. Мерный объем счетчика образуется двумя полостями, заключенными между внутренними стенками корпуса и роторами.

Ротационный счетчик характеризуется постоянным коэффициентом, используемым при определении расхода воздуха, который показывает за какое количество оборотов роторов через счётчик пройдёт воздуха.

Для дистанционного наблюдения за расходом воздуха и автоматизации отсчета, что существенно повышает точность измерения, на ось одного из роторов счетчика установлен электромагнитный датчик, подключенный к электрическому тахометру, который определяет частоту вращения роторов газового счетчика и, соответственно, текущий расход воздуха.

Кроме устройства определения расхода воздуха подсистема впуска включает в себя большой ресивер, воздухопровод и ресивер малый, боковые стенки которого выполнены из гибкого материала. Такая конструкция малого ресивера позволяет поддерживать на входе в карбюратор давление воздуха равное атмосферному. На воздухопроводе перед карбюратором установлена термопара для контроля за температурой воздуха, поступающего в двигатель.

Подсистема выпуска отработавших газов.

Специализированная подсистема выпуска отработавших газов включает в себя подсистему выпуска испытуемого двигателя, в состав которой может входить резонатор и глушитель, поставляемые с двигателем, и подсистему выпуска стенда. В состав подсистемы выпуска стенда входят газоотводящие трубы и большой глушитель шума выпуска двигателя, который обладает малым избыточным давлением, не превышающим 1 кПа (рис. 4).

Подсистема рециркуляции отработавших газов.

Одним из методов уменьшения выделения окислов азота с отработавшими газами является перепуск части газов во впускную систему двигателя.

Уменьшение выделения с помощью рециркуляции части обработавших газов объясняется понижением максимальной температуры процесса сгорания, происходящей из-за уменьшения количества топлива, поступающего в цилиндр при рециркуляции, и большей теплоемкости продуктов сгорания по сравнению с теплоёмкостью воздуха.

На рис. 10 изображена схема подсистемы рециркуляции отработавших газов, которая используется для снижения содержания окислов азота в отработавших газах в двигателях с искровым зажиганием.

Подсистема рециркуляции отработавших газов состоит из клапана рециркуляции, установленного на газопроводе, термовакуумного выключателя, развернутого в водяную рубашку головки цилиндров, и двух соединительных шлангов. Рециркуляции отработавших газов через впускной тракт осуществляется на двигателе, прогретом до температуры охлаждающей жидкости 35-40°С, на частичных нагрузках. Подсистема рециркуляции не работает на частотах холостого хода и при полном открытии дросселя, так как отверстие, передающее разряжение на диафрагменный механизм клапана рециркуляции, расположено над дроссельной заслонкой карбюратора.