Проведение испытаний и обработка результатов.

В зависимости от укомплектованности двигателя вспомогательными устройствами и оборудованием, определяют мощность «нетто» или мощность «брутто».

Согласно ГОСТу при определении мощности «брутто» двигатель должен быть укомплектован следующим серийным оборудованием и устройствами:

— система впуска (впускной трубопровод, воздухоочиститель-глушитель шума впуска);

• водяной или газовый подогрев горючей смеси;

• система выпуска (выпускной коллектор, подсистема выпуска стенда);

• топливоподкачивающий насос;

• карбюратор;

• система охлаждения (водяной насос, термостат);

• электрооборудование (генератор);

— система зажигания;

—устройство для снижения токсичности обработавших газов.

Двигатели серийного изготовления и опытные образцы новых и модернизированных двигателей перед испытаниями, согласно ГОСТу, должны быть обкатаны в объеме, установленном технической документацией на обкатку двигателей, не менее 60 часов.

Типовые испытания, как правило, проводят на прогретом двигателе с регулировкой, выполненной по инструкции завода-изготовителя. Если в технических условиях на двигатель отсутствуют указания о выборе теплового режима для данного двигателя, то ГОСТы рекомендуют поддерживать на выходе из двигателя температуру жидкости 80-90°С, а температуру масла в картере 85-95°С. При испытании двигателей воздушного охлаждения температура окружающего воздуха не должна превышать 40°С, а температура масла — выходить за пределы 100°С. Испытания проводят на топливе и масле, рекомендуемых заводом-изготовителем.

Испытание двигателей проводят при работе по характеристикам, устанавливаемым программой испытании.

Характеристики следует снимать в соответствии с программой путем последовательного увеличения или уменьшения нагрузки двигателя в диапазоне от холостого хода до номинальной мощности и при соответствующей частоте вращения.

При определении характеристик двигателя количество точек замера должно быть не менее 6-8, если это в полной мере позволяет выявить закономерность протекания экспериментальной взаимосвязи обследуемых параметров. Показатели двигателя определяются при установившемся режиме работы, а регистрируемые данные должны быть средними устойчивыми значениями, непрерывно наблюдаемыми не менее одной минуты, без каких-либо значительных изменений в течение этого времени. Значения крутящего момента, частоты вращения и расхода топлива определяют одновременно.

Показатели двигателя могут определяться как при ручном, так и при автоматическом управлении стендом.

При типовых испытаниях согласно [2] – должна поддерживаться следующая точность измерения параметров двигателя:

- крутящего момента двигателя ±0,5% от максимального значения нанесенного на шкалу динамометра;

• частоты вращения коленчатого вала двигателя ±0,5%;

• расхода топлива ±1 %;

• температуры окружающего воздуха ±1°С:

• эарометрическое давление ±200 Па;

• относительную влажность воздуха ±2%;

• температуры жидкости в системе охлаждения ±2°С;

• температуры масла ±2°С;

• давления масла ±20 кПа;

• расход воздуха ±2%;

• расход кярюрных газов ±3%;

• угла опережения зажигания с точностью ±1° поворота коленчатого пала;

• разряжения во впускном трубопроводе с точностью ± 1 мм. вод. ст.;

• температуру отработавших газов ±20°С; -давления отработавших газов ±3%.

В исследовательских испытаниях требования к точности замеряемых диаметров соответственно повышаются и зависимости от целей исследования.

Измеряемые величины вносят в протокол или журнал испытаний сразу же по окончании наблюдения (приложение 1).

Полученные результаты испытаний обрабатывают по следующим уравнениям:

1. Крутящий момент двигателя в Нм (кгс-м),

где - показание измерительного устройства тормоза, Н (кгс);

l - плечо весового устройств тормоза, м, которое составляет для данного испытательного стенда l =0,7162 м.

2. Среднее эффективное давление в Па для четырехтактного двигателя

где - рабочий объем цилиндра, л;

i - число цилиндров.

3. Эффективную мощность двигателя , кВт,

где i – число цилиндров

4. Расход жидкого топлива в кг/ч, определяемый весовым способом

где –масса дозы топлива, израсходованной за время измерения, г;

- продолжительность измерения расхода топлива, с

5. Удельный расход топлива в ,

6. Цикловой расход воздуха в, определяемый с помощью объемного газового расходомера,

где -частота вращения вала ротора расходомера,

- постоянная счетчика типа РГ, составляющая в нашем случае 142

7. Коэффициент наполнения двигателя

где - диаметр цилиндра, м;

- ход поршня, м

8. Коэффициент избытка воздуха

где -действительная плотность воздуха,

9. Запас крутящего момента М в %,

где - максимальный крутящий момент ДВС по скоростной характеристике,;

- значение крутящего момента, соответствующее максимальной мощности ДВС по скоростной характеристике, ;

10. Условный механический КПД , определяемый методом прокручиваниявала ДВС,

где - мощность "нетто" ("брутто") при данной частоте вращения, по­лученная при определении скоростной характеристики ДВС, кВт;

- мощность затрачиваемая на прокручивание коленчатого вала ДВС при соответствующей частоте вращения, кВт.

При испытании двигателей с искровым зажиганием, работающих при полностью открытом дросселе, и дизелей, работающих при полной подаче топлива, мощность, крутящий момент и среднее эффективное давление приводят к стандартным условиям. В качестве исходных стандартных условий принимают следующие условия:

- атмосферное давление ;

- температура окружающего воздуха ;

• относительная влажность ;

• сопротивление на впуске и выпуске 0 мм. рт. ст.

Для приведения к стандартным условиям, полученные при испытаниях значения мощности, крутящего момента и среднего эффективного давления, умножают на поправочный коэффициент К.

Для двигателей с искровым зажиганием поправочный коэффициент определяют по следующей формуле:

где р - атмосферное давление при испытаниях, кПа;

- стандартное атмосферное давление, кПа;

- давление водяных паров при испытаниях, кПа;

- принятое стандартное давление водяных паров, равное 1 кПа;

Т - температура воздуха на входе в двигатель при испытаниях, °С;

— стандартная температура воздуха, °С.

Если поправочный коэффициент больше 1,06 или меньше 0,96, то он может быть использован, но значение этого коэффициента, значение давления и температуры воздуха должны быть указаны в протоколе испытаний.

Для дизелей поправочный коэффициент определяют по следующей формуле:

где - коэффициент, учитывающий атмосферные условия;

- коэффициент, учитывающий тип двигателя и его регулировку.

Коэффициент , учитывающий атмосферные условия, определяют по формулам:

- для дизелей, без наддува и с наддувом от нагнетателя с механическим приводом

- для дизелей с турбонаддувом

Коэффициент учитывающий тип двигателя и его регулировку, определяют по формуле:

,

где ;

q - цикловая подача рабочего объема двигателя, ;

r - отношение давления на выпуске к давлению на впуске компрессора (для двигателей без наддува г=1).

Данная формула действительна для от 40 до 65 , для меньше 40 принимают , а для больше 65 принимают .

Поправочный коэффициент используют в пределах от 0,9 до 1,1. Если значения выходят за эти пределы, то атмосферные условия, а так же значения должны быть указаны в протоколе испытаний.

Парциальное давление водяных паров определяется в зависимости от температуры воздуха и влажности по специальной диаграмме (приложение 2).

Формулу определения коэффициента приведения для карбюраторного двигателя можно записать в следующем виде:

,

где - коэффициент зависящий от атмосферного давления;

- коэффициент зависящий от температуры окружающего воздуха.

Для упрощения процедуры определения коэффициента приведения составлена таблица, в которой рассчитаны значения коэффициентов для различных величин разности давлений и для различных значений температуры воздуха t (приложение 3).

Лабораторная работа № 1

«Изучение исследовательского стенда, его основных составляющих»

Лабораторный стенд представляет собой совокупность устройств, механизмов и систем, обеспечивающих требуемый режим функционирования входящего в состав стенда двигателя.

Устройство лабораторного стенда представлено в виде принципиальных схем отдельных узлов, приведённых на рисунках 1-8.

Рис. 1. Стенд для исследования рабочих процессов ДВС

Рис. 2. Система охлаждения двигателя

Рис. 3. Система измерения расхода воздуха

1 – ресивер большой, 2 – объемный газовый счетчик, 3 – датчик расхода воздуха,

4 – воздухопровод, 5 – ресивер малый.

Рис. 4. Система выпуска отработавших газов

1 – выхлопная труба, 2 – глушитель, 3 – датчик давления, 4 – резонатор, 5 – глушитель ДВС, 6 – большой глушитель-очиститель ОГ стенда

Рис. 5. Устройство измерения расхода и токсичности картерных газов:

1 – крышка клапанов двигателя, 2 – соединительные трубки, 3 – ресивер-теплоприемник, 4 – газозаборник картерных газов, 5 – объемный счетчик газа

Рис. 6. Система измерения токсичности отработавших газов:

1 – газоанализатор ГИАМ-21, 2 – соединительные поливинилхлоридные трубки, 3 – фильтр, 4 – газозаборник, 5 – трубопровод системы выпуска стенда

Рис. 7. Система топливоподачи и измерения расхода топлива:

1 – пробка наливного патрубка, 2 – топливный бак, 3 – клапан дистанционного управления, 4 – клапан ручного управления, 5 – двухходовой клапан, 6 – расходный сосуд, 7 – топливный насос, 8 – фильтр тонкой очистки топлива, 9 – весы, 10 – фильтр сетчатый, 11 – сливной кран, 12 – подогреватель водяной, 13 – уровнемер

Рис. 8. Система охлаждения масла двигателя

Рис. 9. Выбор тормозного устройства

Рис. 10. Подсистема рециркуляции отработавших газов

1 – шланг от термовакуумного выключателя к клапану рециркуляции, 2 - шланг от термовакуумного выключателя к карбюратору, 3 – карбюратор, 4 – термовакуумный выключатель, 5 – головка цилиндров, 6 – выпускной трубопровод, 7 – впускной трубопровод, 8 – клапан рециркуляции.

I – на холодном двигателе, II – на прогретом двигателе до температуры двигателе

Нижегородский Государственный Технический Университет

им. Р.Е.Алексеева

Факультет: Морской и авиационной техники

Кафедра "ЭУ и ТД"

Лабораторная работа № 2

Определение механических потерь двигателя

Выполнил: ст. гр. 07-СУ-1

Проверил:

преподаватель Захаров Л. А.

Нижний Новгород

2011