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
α
⋅⋅=
кг/ч (3.5)
⋅
,lGQ
0
где
l0 –
количество воздуха, необходимое для сгорания
используемого топлива
α –
коэффициент избытка воздуха, для испытуемого двигателя принять равным
единице
Коэффициент наполнения цилиндров ДВС определяется зависимостью
Плотность воздуха
зависимостью
По результатам расчета параметров характеристики холостого хода
исследуемого ДВС необходимо построить график, пример которого приведен в
приложении З. Нанести на построенный график режимную точку
рассчитанную в п
выводах к работе отразить вопрос о ее соответствии теоретической характеристике
(
табл
. 3.3).
Отчет о выполнении задач лабораторной работы оформить в виде выводов по
работе. Знать ответы на контрольные вопросы
1.
Особенности конструкции и рабочего процесса топливной системы испытуемого
ДВС
.
2.
Назначение в КМПСУД датчика температуры и абсолютного давления
3.
Назначение адсорбера и клапана его продувки (КПА
4.
Объяснить, почему величина абсолютного давления
барометра-анероида БАММ
определенного с помощью диагностического сканера (переменная
рис
. 3.2).
5.
Сравнить достоверность рассмотренных в МУ методик для расчета объемной
производительности
приложение Е
достоверной, ответ аргументировать
6.
Объяснить, почему величина объемного расхода топлива
соответствии с зависимостью
помощью диагностического сканера. Какое из приведенных значений справедливо
считать наиболее достоверным, аргументировать почему
7.
Дать определение понятию
преимущества и недостатки по отношению к другим типам топливных систем
8.
Объяснить характер изменения параметров характеристики холостого хода ДВС
.
(4)
приложения В
. III (4) в
Qa
).
Какую из приведенных методик справедливо считать наиболее
l0
принят равным
93,33
=
η
V
ρВ (кг/
соответствии с индивидуальным вариантам задания
электромеханической форсунки
3
м
)
необходимо определить в соответствии с
.
Контрольные вопросы
-1
отличается от соответствующего параметра
.
(3.3)
разнится с величиной
«
аккумуляторная топливная система
Q
nV
ρ
⋅⋅
.
1 кг
топлива, для
14,7 кг/кг;
(3.6)
.
Вh
)
PAP,
определенная с помощью
(
GV,
GV’,
которая определена с
.
:
(
табл
(TMAP).
«
Атм. давление
приложение Д и
определенная в
». Ее
.
. 3.2),
. В
.
,
»,
31
Лабораторная работа №4
ВНЕШНИЕ СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВС
Цель работы: определить экспериментальным путем зависимости эффективной
мощности, крутящего момента, удельного и часового расхода топлива ДВС от
частоты вращения коленчатого вала при полной нагрузке
Оборудование: стенд для испытаний с необходимыми приборами, автомобильный
двигатель УМЗ
Задачи
:
I.
Подготовка к выполнению работы
1.
-4216,
диагностический сканер «Сканматик
.
Повторить требования по технике безопасности и противопожарным
мероприятиям во время выполнения лабораторной работы
2.
Изучить приведенный в настоящем учебно-методическом пособии и в
.
-2».
.
рекомендуемой литературе теоретический и практический материал по
особенностям и последовательности экспериментального определения
II.
характеристик эффективных показателей автомобильных ДВС
3.
Повторить материал, изученный в процессе выполнения предыдущих
лабораторных работ
Знать
.
1.
Порядок выполнения процедуры экспериментального определения
.
.
эффективных показателей ДВС при построении его внешней скоростной
характеристики
2.
Инженерное применение внешней скоростной характеристики ДВС
3.
Определение понятий
-
эффективные показатели ДВС
-
внешняя скоростная характеристика ДВС
-
регуляторная ветвь внешней скоростной характеристики
-
номинальный режим работы ДВС
III.
Уметь
.
1.
В процессе работы на лабораторном стенде выполнить непосредственное
изменение первичных параметров, обуславливающих ВСХ испытуемого ДВС
2.
Выполнить расчет характеристик эффективных показателей ДВС
3.
Выполнить графическое построение ВСХ испытуемого ДВС
.
.
:
;
;
.
.
.
.
.
Теоретические сведения
Внешние скоростные характеристики (ВСХ) представляют собой зависимости
эффективных показателей: мощности, крутящего момента, удельного и часового
расходов топлива от частоты вращения коленчатого вала ДВС при полной нагрузке
(
полная подача топлива) и на установившемся режиме работы
.
Ne = f(n);
Mk = f(n);
ge = f(n);
G = f(n).
32
Внешняя скоростная характеристика
полной нагрузкой
–
при каждом значении частоты вращения коленчатого вала
(
ВСХ) определяет работу двигателя с
осуществляется полная подача топлива и, как следствие, развивается максимальная
мощность для текущего нагрузочно-скоростного режима (рис
. 4.1).
Рисунок
без ограничителя частоты вращения коленчатого вала
nV –
максимальная частота вращения коленчатого вала ДВС
частота вращения, при которой развивается максимальная мощность
частота вращения, при которой достигается максимальный крутящий момент
n
–
минимальная частота вращения
min
номинальном режиме работы ДВС
номинальном режиме
по ВСХ
; GЧN –
; g
часовой расход топлива на номинальном режиме
Номинальным режимом работы ДВС называется такой режим, при котором на
номинальной частоте вращения коленчатого вала
эффективная мощность
работы двигателя
N
.
Скоростные характеристики автомобильных ДВС различных моделей имеют
между собой схожую форму кривых эффективных показателей, т.к. подчиняются
одинаковым физическим законам, однако, как правило, по относительным значениям
в ощутимой степени отличаются друг от друга. В общем случае, при работе
двигателя по ВСХ, с ростом частоты вращения коленчатого вала крутящий момент
сначала увеличивается до максимального значения
4.1
ВСХ автомобильного ДВС
; nN –
номинальная
N
; МeN –
; geN –
–
минимальный эффективный удельный расход топлива
emin
эффективный удельный расход топлива на
значение крутящего момента на
.
nN
развивается максимальная
при полной подаче топлива и установившемся режиме
emax
М
, а
затем начинает снижаться
emax
33
emax
; nM –
М
emax
;
(
рис
. 4.1);
дальнейший рост эффективной мощности после точки
nN
уже не может
быть компенсирован за счет увеличения частоты вращения, что в итоге приводит к
уменьшению величины
Ne.
Данные закономерности, главным образом, обусловлены
параметрами газораспределительного механизма, типом и параметрами топливной
аппаратуры, механическими потерями в ДВС, а также инерционными явлениями в
системах впуска и выпуска
.
В ходе выполнения лабораторной работы требуется определить эффективные
характеристики нетто
[1].
При определении мощности нетто двигатель должен быть
укомплектован серийным оборудованием и устройствами в соответствии с
приложением А. Примеры построения внешних скоростных характеристик
приведены в приложении И
.
Порядок выполнения работы
Задание №
1
Выполнить требования пунктов
Особое внимание уделить повторению таких понятий как
мощность ДВС
режим работы ДВС
стенда
».
», «
эффективный удельный расход топлива ДВС
», «
режим полной нагрузки ДВС
I (1, 2,3)
Задание №
задач к работе
», «
тормозной режим работы
2
.
: «
эффективная
», «
установившийся
Выполнить требование пункта
II (1) –
изучить рекомендованный в настоящем
учебно-методическом пособии теоретический и практический материал по
определению и последовательности определения характеристик эффективных
показателей ДВС
Выполнить требование пункта
выполнении лабораторной работы необходимый материал в письменном виде
.
II (2,3) –
изложить в индивидуальном отчете о
.
Задание №
3
Выполнить требование пункта
III (1).
Аналогичным образом, как это было выполнено в лабораторных работах
№
1, 2, 3,
перед выполнением стендовых испытаний, необходимо определить
параметры окружающей среды в лаборатории. По результатам измерений заполнить
табл
. 4.1.
Таблица 4.1.
Параметры окружающей среды в лаборатории
Параметры
t o,C PА,
окружающей среды
кПа
φ,%
34
Далее, с целью определения показаний весового механизма тормозного
⋅⋅⋅
устройства и параметров диагностического сканера необходимо выполнить
стендовые испытания в соответствии с приведенной последовательностью
1)
подключить диагностический сканер
разъему КМПСУД, имеющему интерфейс
2)
выключить муфту сцепления
3)
запустить ДВС при соблюдении требований техники безопасности
4) на
основании показаний манометра системы смазки ДВС убедиться в наличии
давления масла
5)
плавно включить муфту сцепления ДВС
6)
убедиться, что дроссельная заслонка двигателя находится в полностью
закрытом положении
7)
прогреть ДВС до рабочей температуры
8)
выполнить серию нагрузочных испытаний: при установившемся режиме
;
;
работы ДВС под нагрузкой
;
(
при работе тормозного устройства стенда) для
«
Сканматик
OBD II;
;
(85-90
-2» к
о
С
);
:
диагностическому
;
выбранных значений частот вращения необходимо определить показания весового
механизма балансирной машины
(P
вес
), а
также требуемые диагностические
параметры КМПСУД при помощи мультимарочного сканера: расчетное значение
часового объемного расхода топлива
форсунки
воздуха в ресивере
τ
,
абсолютное давление в ресивере системы впуска
упр
tвр;
температуру охлаждающей жидкости
Результаты измерений вносятся в табл
G’;
длительность управляющего импульса
PAP,
tож.
. 4.2.
температуру
Таблица 4.2
Исходные данные
n P
об/мин
G’
вес
кг
л/ч
τ
PАР tож tВР
упр
мс
Выполнить требование пункта
III (2).
Расчет величин, обуславливающих ВСХ, осуществляется с помощью
зависимостей
стендовых испытаний (табл
(4.1-4.7) на
основании данных, полученных в ходе выполнения
. 4.2).
Крутящий момент ДВС определяется на основании показаний
силоизмерительного механизма тормозного устройства (рис
весn
η
Т
где
M
=
e
kn -
коэффициент приведения к нормальным условия окружающей среды
определяется в соответствии с методикой, приведенной в лабораторной
работе №2 данного учебно-методического пособия, зависимость
Развиваемая двигателем при испытаниях мощность определяется выражением
35
мм.рт.ст
ºС ºС
. 4.2):
glPk
Нм, (4.1)
,
(2.11).
,
:
nM
9550
⋅
N
e
=
e
; (4.2)
кВт
,
Рисунок
4.2.
Схема работы тормозного устройства и силоизмерительного механизма
в тормозном режиме работы стенда (работа ДВС под нагрузкой
)
Величина массового часового расхода топлива
зависимости
(3.1)
лабораторной работы №
3.
Значение объемной производительности
G
определяется на основании
форсунок топливной системы определять на основании методики, приведенной в
приложении Е
Удельный расход топлива определяется на основании зависимости
Эффективный КПД ДВС определяется выражением
где
HU –
равной
.
3
g
=
e
N
e
3600
=
η
e
gH ⋅
;,10
чкВт
⋅
(4.4)
,
eU
г
G
низшая удельная теплота сгорания топлива
44
МДж/кг
).
:
(4.3)
:
(
для бензина принимается
Величину массового расхода воздуха предлагается определить на основании
стандартного способа серийной КМПСУД испытуемого ДВС. В соответствии с
приведенной эмпирической зависимостью
3,133
⋅
=
Q
где
: a1, b1, c1, d1, e1, a2, b2, c2, d2, e2 –
P
+⋅
tR
ВPd
AP
⋅
)273(
вращения, для рассматриваемой модели ДВС приведены в таблице
:
2
111
222
3
1
2
2
4
)(
1
3
⋅+⋅+⋅+⋅++
2
+⋅⋅+⋅+⋅+⋅+
Pnendncnba
AP
,
кг/ч (4.5)
4
)(
nendncnba
коэффициенты полиномов переменой частоты
4.5.
36
Плотность поступающего в двигатель воздуха
G
соответствии с зависимостью
(4)
приложения В
.
ρВ
необходимо определить в
Таблица 4.3
Коэффициенты аппроксимирующей функции объемного расхода воздуха
b1 c
a
1
-1,599 0,00323 -2,189·10
a2 b2 c
1
-6
2
615,372 -1,303 0,00094 -2,87·10
d
1
6,486·10
d
2
-10
-7
e
1
-6,953·10
e
2
3,13·10
-14
-11
Зависимость
(4.5)
разработана на основании методики, приведенной в
приложении В, для определения расхода воздуха с помощью расходомера, принцип
работы которого изучен в ходе выполнения лабораторной работы №
Количество воздуха, приходящегося на
следующей зависимости
:
1 кг
бензина, рассчитывают согласно
Q
(4.6)
.
l =
2.
Коэффициент избытка воздуха определяется как
l
(4.7)
,
=
α
l
0
Результаты экспериментального определения показателей ВСХ ДВС
-1
n, мин
Ne, кВт Me, Нм G, кг/ч ge, г/(
:
кВт·ч
) Q, кг/ч α
В соответствии с индивидуальным вариантом задания, выбрать в табл
приложения Ж исходные данные, внести их в табл
заполнения табл
Выполнить требование пункта задач
. 4.4
параметры
.
III (3).
скоростной характеристик ДВС. Шаг расчета принять равным
расчета внести в табл
-1
n, мин
. 4.5.
Результаты расчета ВСХ ДВС
Ne, кВт Me, Нм G, кг/ч ge, г/(
. 4.2 и
рассчитать требуемые для
Выполнить построение внешней
500
мин
1000
…
4500
Значения развиваемой эффективной мощности для испытуемого ДВС УМЗ
4216 в
рамках ВСХ определяются эмпирической зависимостью
:
Таблица 4.4
-1
.
Результаты
Таблица 4.5
кВт·ч
. 2
)
-
37
n
⋅
432
max
ee
n
baNN
n
n
⋅+⋅+⋅=
c
n
d
n
⋅+
e
n
Значения аппроксимирующих коэффициентов приведены в табл
лабораторной работы №
2.
Величины соответствующего крутящего момента определяет выражение
N
e
Нм (4.9)
,9550
23
n
⋅+
n
г
G
N
e
чкВт
⋅
n
+⋅−
n
NNN
(4.11)
где
M
=
e
GG
min
G
–
минимальный массовый часовой расход топлива по ВСХ
min
n
⋅−⋅= 145,148,337,16594,9
n
g
1000
= ,
e
⋅+
n
n
NNNN
, G
min
кВт
(4.8)
,
. 2.4
:
, кг/ч (4.10)
=4,5 кг/ч.
По результатам расчета параметров ВСХ исследуемого ДВС необходимо
построить график, пример которого приведен в приложении И. Определить по
графику значение частоты вращения коленчатого вала
максимальному значению крутящего момента
минимальному значению удельного расхода топлива
M
emax
, а
g
график точку номинального режима работы ДВС и режимные точки из табл
рассчитанные в п
. III (2) в
соответствии с индивидуальным вариантом задания. В
nM,
соответствующее
также
n
,
соответствующее
gmin
.
Нанести на построенный
emin
. 4.4,
выводах к работе отразить вопрос их соответствия рассчитанной характеристике
(
табл
. 4.5).
Отчет о выполнении задач лабораторной работы оформить в виде вывода по
работе. Знать ответы на контрольные вопросы
.
Контрольные вопросы
1.
Назначение внешней скоростной характеристики автомобильного ДВС
2.
Особенности и последовательность экспериментального построения ВСХ
3.
Особенности работы ДВС на участке регуляторной ветви ВСХ
4.
Параметры, регистрируемые при экспериментальном определении ВСХ
5.
Объяснить характер изменения величины
6.
Пояснить, почему зависимость
G
вращения коленчатого вала сначала убывает, а потом возрастает
7.
Различие ВСХ ДВС с ограничителем максимального значения частоты вращения
Me по
ВСХ
.
только возрастает, а
ge с
увеличением частоты
.
коленчатого вала от ВСХ двигателя без ограничителя. Назначение ограничителя
38
.
.
.
.
.
Лабораторная работа №5
ЧАСТИЧНЫЕ СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВС
Цель работы
крутящего момента, удельного и часовой расхода топлива ДВС от частоты вращения
коленчатого вала при неполной нагрузке на двигатель
Оборудование: стенд для испытаний с необходимыми приборами, автомобильный
двигатель УМЗ
Задачи
I.
Подготовка к выполнению работы
1.
2.
3.
II.
Знать
1.
2.
3.
III.
Уметь
1.
В процессе работы на лабораторном стенде выполнить непосредственное
2.
Выполнить расчет характеристик эффективных показателей ДВС
3.
Выполнить построение нагрузочной характеристики испытуемого ДВС для
4.
Привести универсальную характеристику испытуемого ДВС. Уметь ее
:
определить экспериментально зависимости эффективной мощности
.
-4216,
диагностический сканер «Сканматик
:
.
Повторить требования по технике безопасности и противопожарным
мероприятиям во время выполнения лабораторной работы
Повторить приведенный в настоящем учебно-методическом пособии и в
рекомендуемой литературе теоретический и практический материал по
особенностям и последовательности экспериментального определения
характеристик эффективных показателей автомобильных ДВС
Повторить материал, изученный в процессе выполнения предыдущих
лабораторных работ
.
Порядок выполнения процедуры экспериментального определения
эффективных показателей ДВС при построении его скоростной
характеристики в режиме частичных нагрузок
Практическое применение скоростной характеристики ДВС в режиме
частичных нагрузок
Определение понятий
-
скоростная характеристика ДВС в режиме частичных нагрузок
-
нагрузочная характеристика ДВС
-
универсальная характеристика ДВС
-
коэффициент использования мощности ДВС
-
коэффициент нагрузки ДВС
.
изменение первичных параметров, обуславливающих скоростную
характеристику ДВС при его работе в режиме частичных нагрузок
заданной частоты вращения коленчатого вала
объяснить
.
.
.
:
;
;
.
-2».
.
.
.
;
;
.
.
.
,
39
Теоретические сведения
Частичные скоростные характеристики представляют собой зависимости
эффективных показателей ДВС
вращения коленчатого вала
: Ne,
удельного
n
при частичной (неполной) нагрузке на двигатель
ge
расхода топлива ДВС от частоты
.
Частичный нагрузочный режим сопровождается неполной нагрузкой на
двигатель
–
при таком положении регулирующего нагрузку органа, при котором ДВС
на установившемся режиме работы на текущей частоте вращения развивает меньшую
мощность, чем по ВСХ
.
Для двигателей с принудительным воспламенением и внешним
смесеобразованием таким органом обычно является дроссельная заслонка системы
впуска, а для дизельных ДВС
–
устройства, определяющие величину цикловой
подачи топлива в цилиндр. Однако, приведенное утверждение относительно условно
т.к. рабочий процесс различных топливных систем может иметь различные
устройства и методы первичного воздействия для изменения нагрузочного режима
двигателя
.
Степень частичной нагрузки двигателя может оцениваться с помощью
различных параметров
использования мощности
Коэффициент использования мощности
.
Например, для этого может применяться коэффициент
.
(
при работе двигателя в режиме
частичной нагрузки характеризует долю развиваемой мощности/крутящего момента
по отношению к соответствующим величинам, характерным для полной нагрузки
при текущей частоте
где
N
–
развиваемое двигателем значение эффективной мощности при текущей
e(n)
частоте вращения коленчатого вала
N
eВСХ(n)
–
ВСХ) для текущего значения частоты вращения коленчатого вала
M
–
значение крутящего момента при текущей частоте вращения
e(n)
M
eВСХ(n)
–
ДВС по ВСХ
Таким образом, коэффициент
n),
определяется зависимостью
N
)(
k ==
ne
N
)(
neВСХ
M
M
:
)(
ne
(5.1)
,
)(
neВСХ
n;
максимальной значение эффективной мощности (при работе ДВС по
n;
n;
максимальное значение крутящего момента при частоте
n (
при работе
).
k
является оценочным параметром
относительной нагрузки двигателя при его работе в режиме частичных нагрузок и
обуславливается частотой вращения коленчатого вала и положением регулирующего
нагрузку органа. При полной нагрузке (полная подача топлива, полностью открытая
дроссельная заслонка
) k=1, т.е.
двигатель работает по ВСХ. В некоторых известных
работах вместо коэффициента использования мощности соответствующим
аргументом скоростной характеристики являются: среднее эффективное давление в
цилиндре, эффективная мощность или крутящий момент ДВС
.
Для оценки степени частичной нагрузки двигателя также может применяться
коэффициент нагрузки λ, который связан только с положением регулирующего
,
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]