Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Стендовые испытания современных автомобильных ДВС, оснащенных комплексными микропроцессорными системами управления. Учебно-методическое пособие для вы
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
С.А. Горожанкин
Н. В. Савенков
А.В. Чухаркин
СОВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВС, ОСНАЩЕННЫХ
СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ
КОМПЛЕКСНЫМИ МИКРОПРОЦЕССОРНЫМИ
СИСТЕМАМИ УПРАВЛЕНИЯ
Учебно-методическое пособие
Макеевка 2019
УДК 629.33:621.431 (076)
ББК 39.35я73
Г 70
Рекомендовано к изданию cоветом механического факультета
Государственного образовательного учреждения
«Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»
высшего профессионального образования
8 ноября 2019 г., протокол № 3
Рецензенты:
Л.Н. Голубков, доктор технических наук, профессор кафедры "Теплотехника и
автотракторные двигатели", профессор, федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования «Московский автомобильнодорожный государственный технический университет (МАДИ)».
Ф.В. Недопёкин, доктор технических наук, профессор кафедры физики
неравновесных процессов, метрологии и экологии имени И.Л. Повха, профессор,
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования «Донецкий национальный университет».
Г 70 Горожанкин, С.А. Стендовые испытания современных автомобильных
ДВС, оснащенных комплексными микропроцессорными системами
управления: учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных
работ по дисциплине «Силовые агрегаты» для студентов направле
ния подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических
машин и комплексов» / С.А. Горожанкин, Н.В. Савенков, А.В. Чухаркин. –
Макеевка : ГОУ ВПО "ДОННАСА"
студентами методов и средств для выполнения стендовых испытаний автомобильных
двигателей внутреннего сгорания, а также закрепления полученных знаний на практике в ходе
проведения экспериментальных исследований. Лабораторные работы включают методику их
выполнения и основные положения инструкции по технике безопасности при работе в
лаборатории, краткие теоретические сведения и методические рекомендации, задания к
работам и контрольные вопросы. Предназначены для студентов направления подготовки
23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» дневной и
заочной форм обучения.
Изложен порядок выполнения ряда лабораторных работ, предусматривающих изучение
, 2019. – 8
6 с.
-
ББК 39.35я73
© С.А. Горожанкин, Н.В. Савенков,
А.В. Чухаркин, 2019
© ГОУ ВПО «ДОННАСА», 2019
2
УДК 629.33:621.431 (076)
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................4
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ ПРОВЕДЕНИЯ, ВЫПОЛНЕНИЯ,
ОФОРМЛЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ..............................................................6
КРАТКАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ И
ПРОТИВОПОЖАРНЫМ МЕРОПРИЯТИЯМ ВО ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
ИСПЫТАНИЙ................................................................................................................8
Лабораторная работа 1 Методы стендовых испытаний автомобильных ДВС.........10
Лабораторная работа 2 Механические потери в ДВС ................................................18
Лабораторная работа 3 Характеристика холостого хода ...........................................25
Лабораторная работа 4 Внешние скоростные характеристики ДВС.........................32
Лабораторная работа 5 Частичные скоростные характеристики ДВС......................39
Лабораторная работа 6 Регулировочные характеристики по составу смеси............44
Лабораторная работа 7 Регулировочные характеристики по углу
опережения зажигания ..................................................................................................52
Лабораторная работа 8 Характеристика принудительного холостого хода .............58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...........................................................................63
ПРИЛОЖЕНИЕ А..........................................................................................................64
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ..........................................................................................................67
ПРИЛОЖЕНИЕ В ..........................................................................................................69
ПРИЛОЖЕНИЕ Г ..........................................................................................................72
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ..........................................................................................................73
ПРИЛОЖЕНИЕ Е ..........................................................................................................74
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж .........................................................................................................75
ПРИЛОЖЕНИЕ З...........................................................................................................76
ПРИЛОЖЕНИЕ И..........................................................................................................79
ПРИЛОЖЕНИЕ К ..........................................................................................................81
ПРИЛОЖЕНИЕ Л ..........................................................................................................85
ПРИЛОЖЕНИЕ М .........................................................................................................86
3
ВВЕДЕНИЕ
Испытания являются наиболее ответственным, сложным, но в тоже время
самым достоверным способом определения показателей и характеристик
исследуемого объекта или процесса.
Современные автомобильные двигатели внутреннего сгорания должны
отвечать высоким технико-экономическим показателям и, соответственно
подвергаются испытаниям на предмет экспериментального определения: удельных
топливно-экономических и мощностных показателей, надежности, долговечности,
уровня вибраций и шума, соответствия установленным предельно допустимым
нормам по уровням шума, вибрации и выбросу вредных веществ.
Определение рассмотренных показателей и характеристик с помощью
расчетных методов и средств в настоящее время не обеспечивает достаточную для
практики достоверность и, как правило, в большинстве случаев сопряжено с
относительно большим отклонением полученных результатов от итогов натурных
испытаний. Это объясняется сложностью математического описания процессов
сгорания топлива, величин переменных напряжений в деталях сложной формы, а
также термо-, газо- и гидродинамических процессов, обеспечивающих рабочий цикл
поршневого ДВС. Такие расчетные модели дополнительно усложняются
комплексными видами нагружения элементов двигателя, их работой под
воздействием стремительно изменяющихся давлений и температур, при вероятном
присутствии различного рода динамических и ударных нагрузок, в т.ч. и
циклических, со стороны трансмиссии, неуравновешенных и дебалансированных
маховых масс, а также обусловленных нарушением нормального процесса сгорания.
Соответственно, многие расчетных методики, применяемые для
проектирования и определение различных показателей и характеристик ДВС
базируются на статистическом материале по работоспособности деталей двигателей
разных типов, по влиянию ряда конструкционных и режимных параметров
механизмов и систем ДВС на его эффективные показатели и экологические качества,
а также по уровню эксплуатационной надёжности.
Сопоставление расчетных данных с результатами статистической обработки,
рациональное проектирование, а затем доводка в процессе разносторонних
испытаний опытных образцов двигателей позволяют инженерам создавать
современные конкурентные и достаточно совершенные двигатели внутреннего
сгорания.
Роль испытаний является ключевой не только в процессе производства, и
модернизации ДВС, но и в процессах его диагностики и ремонта. Таким образом,
дифференциация испытаний автомобильных ДВС по видам и соответствующим
задачам является довольно значительной.
В зависимости от цели и назначения испытаний двигателей, ГОСТ 16504-81
устанавливает следующие их основные виды: приемочные, периодические,
доводочные, эксплуатационные и испытания на безотказность.
4
Комплектность двигателя и условия его испытаний установлены стандартами,
техническими условиями или другими нормативными документами.
Международной организацией по стандартизации (ISO) разработаны единые
правила испытаний автомобильных двигателей (1585:1992 и 2534:1998),
рекомендованные для всех стран. В Российской Федерации испытания
автомобильных двигателей регламентированы ГОСТ 14846-81. Дополнительно в него
включены испытания на безотказность и некоторые другие методы испытаний. В
отдельных странах применяются национальные стандарты, которые отличаются от
международных по комплектности испытуемого двигателя, формулам приведения к
стандартным условиям и др. Это приводит к тому, что для одного и того же
двигателя могут быть получены различные показатели, в зависимости от стандартов,
по которым он испытывался – например, DIN и SAE.
В зависимости от вида испытаний или поставленной задачи следует выбрать
методику испытаний и разработать программу их проведения. Новый двигатель
перед испытаниями обычно обкатывают в течение 60 ч. Нагрузочные и скоростные
режимы в процессе обкатки постепенно ужесточаются и чередуются с
кратковременной работой двигателя на режиме холостого хода. Программа обкатки
двигателей, как правило, рекомендована заводом-изготовителем. В программе
испытаний указывают объект и предмет испытаний, комплектность испытуемого
двигателя и приводят показатели, которые должны быть определены при испытании.
Двигатель оценивают по рабочим, предельным, индикаторным и детонационным
показателям, по надежности в работе, токсичности отработавших газов, уровням
шума и вибрации. В зависимости от поставленной задачи двигатель могут подвергать
всем видам испытаний или только требуемым.
Целью настоящего учебно-методического пособия является получение
студентами теоретических знаний и практических навыков в области испытаний
автомобильных двигателей современных конструкций на предмет определения
различных показателей и характеристик эффективной мощности и удельного расхода
топлива, регламентируемых нормативными документами, а также соответствия
рабочих характеристик механизмов и систем ДВС требуемым параметрам.
Настоящее издание содержит необходимый теоретический курс, подробное
иллюстрированное описание конструкций и принципа действия лабораторного
оборудования, методик для выполнения испытаний различного вида, а также
базовую информации о применении электронного диагностического оборудования,
навыки работы с которым расширяющего возможности современного инженераиспытателя и инженера-диагноста.
5
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ ПРОВЕДЕНИЯ,
ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Цель лабораторных работ – ознакомление с видами испытаний автомобильных
ДВС; изучение и закрепление на практике методов и средств для экспериментального
определения характеристик современных двигателей; развитие у студентов навыков
анализировать влияние основных режимных и регулировочных параметров на
показатели работы ДВС.
В каждой лабораторной работе поставлена тематическая цель и
соответствующие задачи, даны краткие теоретические сведения, определен порядок
выполнения работы, содержание отчета, а также приведены контрольные вопросы.
Организация выполнения и оформления лабораторных работ
Процесс выполнения лабораторной работы включает следующие этапы.
1. Самостоятельная подготовка студентов к лабораторной работе
Для этого необходимо изучить порядок проведения работы, повторить
необходимый раздел теоретического материала и ознакомиться с соответствующими
литературными источниками. Вопросы для самопроверки приведены в конце каждой
лабораторной работы. Также в соответствии с номером выполняемой лабораторной
работы необходимо подготовить бланки протокола испытаний по формам,
приведенным в приложении А.
2. Входной контроль
Путем опроса нескольких студентов проверяется уровень подготовки
студентов академической группы к выполнению лабораторной работы: определяются
цели, задачи и содержание практического занятия, последовательность выполнения
работы.
3. Выполнение экспериментальной части лабораторной работы
Студенты-исполнители в течение одного лабораторного занятия работают на
определенных рабочих местах, после каждого этапа работы студенты меняются
рабочими местами – это необходимо для получения соответствующих навыков
снятия показаний со всех измерительных приборов, а также управления тормозным
стендом.
Рекомендуются следующие рабочие места:
1) двигатель (2-3 студента); обязанности: запуск и остановка ДВС, управление
муфтой сцепления, контроль давления топлива в рампе, давления воздуха в ресивере
системы впуска, давления масла в системе смазки, температуры охлаждающей
жидкости, уровня зарядки аккумуляторной батареи, состояния MIL-индикатора
комплексной микропроцессорной системы управления двигателем (КМПСУД);
2) расходомер воздуха (1 студент); обязанности: работа с дифференциальным
манометром - контроль перепада давления на сужающем устройстве расходомера;
6
3) пульт управления стендом (1-2 студента); обязанности: под контролем
преподавателя выполнять дистанционное изменение нагрузки на испытуемый ДВС и
соответствующее изменение нагрузки на тормозное устройство с целью
установления требуемого нагрузочного режима работы двигателя;
4) пульт управления стендом (2-3 студента); обязанности: работа с
измерительными приборами – контроль показаний диагностического оборудования
КМПСУД ДВС, а также вспомогательных автоматических систем сбора данных
(АССД);
5) приборный щит тормозного устройства стенда (1-2 студента); обязанности:
контроль величины тормозного крутящего момента на основании показаний
балансирного механизма, наблюдение по приборам за величинами электрического
напряжения и силы тока в цепях тормозного устройства;
Результаты испытаний ДВС заносятся в соответствующие таблицы.
4. Оформление отчета
На следующем, после выполнения текущей лабораторной работы, занятии
студент предоставляет преподавателю в письменном виде отчет, оформленный в
соответствии с настоящими указаниями.
Отчеты по лабораторным работам оформляются в отдельной тетради.
Структура каждого отчета должна быть следующей:
1) номер и название лабораторной работы;
2) цель работы, оборудование, задачи;
3) краткие теоретические сведения;
4) выполнение работы (либо ход работы) – раздел, в котором выполняются
требуемые расчеты;
5) выводы.
Каждый отчет оформляется с новой страницы. Чертежи, графики и эскизы
должны быть выполнены карандашом с помощью линейки и лекала; допускается
вклейка изображений, напечатанных с помощью копировальной техники – при этом
применяется только клей для бумаги (использование скотча запрещено), а размер
вклеиваемой иллюстрации должен вписываться в поля тетрадной страницы. Все
рисунки должны иметь номер и название. На обратной стороне титульного листа
тетради должна быть расчерчена таблица успеваемости (таблица 1). Отчет пишется
шариковой ручкой пастой синего, фиолетового или черного цвета.
Таблица 1
Таблица успеваемости выполнения лабораторных работ
№
1
…
5
Название лабораторной
работы
Дата защиты
Оценка
в баллах
Подпись
преподавателя
7
Порядок защиты отчетов в выполнении лабораторных работ
Защита отчета проходит в форме беседы студента с преподавателем. Студент
обязан ответить на поставленные преподавателем тематические вопросы. На момент
защиты отчет должен быть полностью оформлен. По результатам защиты каждой
лабораторной работы студент получает дифференцированную оценку, которая
складывается из трех составляющих: качество и содержательность выполненного
отчета, уровень подготовки при защите, а также срок сдачи отчета.
Невыполнение студентами заданного объема самостоятельной подготовки,
низкое качество выполнения поставленных задач и несоблюдение правил техники
безопасности могут послужить причиной для переноса очередной лабораторной
работы на дополнительные занятия.
КРАТКАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
И ПРОТИВОПОЖАРНЫМ МЕРОПРИЯТИЯМ
ВО ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ
При проведении испытаний двигателей серьезное внимание уделяется технике
безопасности и противопожарным мероприятиям. Во время испытаний студенты
обязаны ответственно и дисциплинированно исполнять свои обязанности на рабочих
местах в соответствии с указаниями преподавателя.
Требования к лаборатории для испытаний двигателей:
1. Лаборатория должна иметь хорошую вытяжную вентиляцию и освещение.
2. Внутри помещения должны быть необходимые противопожарные средства
для тушения горящих нефтепродуктов (огнетушители, ящики с песком, кошма).
3. Все приводные и соединительные устройства вращающихся деталей
должны иметь надежные ограждения.
4. В лаборатории запрещается любое хранение топлива и масел в
дополнительных емкостях.
5. Все электрические агрегаты и устройства (в т.ч. тормозное устройство
стенда, реостат и блок резисторов) должны быть надежно заземлены.
6. Высоковольтные кабели не должны иметь повреждения изоляции, а также
должны быть оборудованы напольными защитными экранами.
Требования техники безопасности:
1. Пользование открытым огнем, а также курение в лаборатории
категорически запрещаются.
2. Не разрешается загромождать пульт управления двигателем и тормозным
стендом и прочее лабораторное оборудование личными вещами, книгами и одеждой.
3. Перед началом испытаний необходимо произвести наружный осмотр
тормозного стенда и двигателя. Запрещается работа на стенде при отсутствии
защитных кожухов у коллектора двигателя, на реостате, а также над передачей,
соединяющей ДВС с тормозным устройством стенда. Особое внимание следует
8
обращать на крепление и шплинтовку деталей шарниров карданного вала, а также на
крепление двигателя к раме тормозного стенда. Необходимо проверить заправку
двигателя маслом и охлаждающей жидкостью.
4. На пуск двигателя и на включение тормозного устройства необходимо
получить разрешение руководителя и подать сигнал.
5. Во избежание разрушения специальных приборов в трансмиссии стенда,
запуск и остановку ДВС необходимо осуществлять только при отключенном
сцеплении.
6. Запрещено касаться: нагретых выхлопных труб, выпускного коллектора
двигателя и его защитного экрана, вращающихся деталей, высоковольтных проводов,
а также реостата и блока резисторов.
7. Запрещается производить какие-либо регулировки и техобслуживание при
работе двигателя, а также агрегатов и устройств тормозного стенда.
8. Во избежание аварии запрещается допускать частоту вращения вала
тормозного устройства АКБ-82-4 УЗ «М» стенда КИ-5543 ГОСНИТИ более
3500 мин-1. В случае неуправляемого выхода частоты вращения вала тормозного
устройства за границы допустимого диапазона (800-3500 мин-1), необходимо
заглушить ДВС и отключить нагрузку с тормозного устройства (остановку стенда
выполнять в соотв. с п. 5).
9. В случае перегрева двигателя необходимо плавно уменьшать его частоту
вращения и снять нагрузку с тормозного устройства стенда. Категорически
воспрещается при этом открывать крышку (паровоздушный клапан)
расширительного бачка системы охлаждения ДВС - так как при этом возможны
ожоги паром и кипящей охлаждающей жидкостью.
10. При возникновении внешних проявлений неисправностей двигателя или
тормозного стенда (появление ненормальных стуков, шумов, вибраций, искрений
электрооборудования) студент обязан выключить работающий агрегат.
11. Течи топлива и масла не допускаются.
12. В случае возгорания нефтепродуктов или электроизоляции запрещается
заливать их водой – необходимо накинуть на пламя кошму, применить огнетушитель
и песок. Двигатель необходимо немедленно заглушить, а также обесточить
тормозной стенд и вызвать пожарный расчет.
13. В случае получения студентом легкой травмы применить средства из
аптечки лаборатории. В случае получения серьезной травмы – обратиться в медпункт
Академии или вызвать «Скорую помощь».
14. После завершения лабораторных занятий необходимо:
- остановить двигатель и снять нагрузку с тормозного устройства стенда в
соответствии с п.5;
- отключить источники питания оборудования;
- отключить рубильники силовой сети;
- привести в порядок рабочие места;
- сдать приборы, инструмент и инструкции для проведения работ
преподавателю.
9
Лабораторная работа №1
МЕТОДЫ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВС
Цель работы: ознакомиться с методами стендовых испытаний автомобильных ДВС,
их видами, средствами для испытаний, типами измерительной аппаратуры и
требованиями к ней.
Оборудование: стенд для испытаний с необходимыми приборами, автомобильный
двигатель УМЗ-4216, плакаты с учебным материалом по основным характеристикам
и устройству тормозного стенда, а также систем исследуемого ДВС, необходимая
учебная, методическая и справочная литература.
Задачи:
I. Подготовка к выполнению работы.
1. Ознакомиться с правилами организации выполнения и оформления отчета по
лабораторным работам.
2. Пройти инструктаж по технике безопасности и противопожарным
мероприятиям во время выполнения лабораторной работы.
3. Изучить рекомендованный в настоящем учебно-методическом пособии
материал по назначению, методам и средствам испытаний автомобильных
ДВС.
II. Знать.
1. Виды испытаний, которым подвергаются автомобильные двигатели в
соответствии со стандартом (ГОСТ 14846-81) [1].
2. Условия проведения испытаний.
3. Определение понятий:
- установившийся режим работы ДВС;
- неустановившийся режим работы ДВС;
- режим полной нагрузки ДВС;
- режим частичной нагрузки ДВС;
- эффективная мощность;
- эффективный удельный расход топлива;
- эффективные показатели ДВС нетто;
- эффективные показатели ДВС брутто.
- двигательный режим работы стенда;
- тормозной режим работы стенда;
4. Методы, применяемые для определения расхода топлива ДВС: раскрыть
понятие гравиметрического, объемного и термоанемометрического методов.
III. Уметь.
1. Привести основные технические характеристики испытуемого ДВС.
2. Изобразить принципиальную структурную схему лабораторного тормозного
стенда.
3. Изобразить кинематическую схему балансирного силоизмерительного
механизма тормозного устройства.
4. Определить условия окружающей среды в лаборатории для испытаний ДВС.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]