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
нагрузку органа. Например, для испытуемого ДВС λ определяется отношением
текущей эффективной площади поперечного сечения дроссельного патрубка системы
впуска к максимальной площади (при полностью открытой заслонке
).
В приложении К приведена универсальная характеристика испытуемого
двигателя, которая обуславливает развиваемую эффективную мощность и
эффективный удельный расход топлива в зависимости от параметров регулирования
двигателя
мощности
тепловой машиной, эффективный удельный расход которого
–
частоты вращения коленчатого вала
k.
Исходя из приведенной диаграммы очевидно, что ДВС является такой
n и
коэффициента использования
(а,
следовательно, и
эффективный КПД) в значительной степень изменяется в эксплуатационном
частотно-нагрузочном диапазоне. Например, одному и тому же значению
развиваемой эффективной мощности
различные значения эффективного удельного расхода топлива: например
280 г/(
кВт·ч) при
k=0,9; n=1750
Соответственно, первый из рассмотренных режимов для мощности
более предпочтительным, нежели второй
мин
(
-1
допустим
и 400 г/(
.
, 30
кВт) могут соответствовать
кВт·ч) при
k=0,5; n=3200
30
-1
мин
кВт является
Поэтому, с учетом, того что автомобильный двигатель основную часть
эксплуатационного времени работает в режиме частичных нагрузок, изучение
универсальной характеристики его двигателя позволяет инженерам подбирать, в
частности, такие параметры трансмиссии, которые обеспечивают необходимые
топливно-экономические и тягово-динамические свойства автотранспортного
средства
.
Порядок выполнения работы
,
.
Задание №
1
Выполнить требования пунктов
Особое внимание уделить повторению таких понятий как
мощность ДВС
режим работы ДВС
ДВС
» «
тормозной режим работы стенда
», «
эффективный удельный расход топлива ДВС
», «
режим полной нагрузки ДВС
I (1, 2,3)
».
задач к работе
», «
режим частичной нагрузки
.
: «
эффективная
», «
установившийся
Задание №
2
Выполнить требование пункта
II (1) –
изучить рекомендованный в настоящем
учебно-методическом пособии теоретический и практический материал по
экспериментальному определению и последовательности построения скоростных
характеристик ДВС с учетом частичных нагрузок
Выполнить требование пункта
II (2,3) –
выполнении лабораторной работы необходимый материал в письменном виде
.
изложить в индивидуальном отчете о
.
41
Выполнить требование пункта
Задание №
III (1).
3
Аналогичным образом, как это было выполнено в лабораторных работах
№
1, 2, 3, 4
перед выполнением стендовых испытаний, необходимо определить
параметры окружающей среды в лаборатории. По результатам измерений заполнить
табл
. 5.1.
Таблица 5.1.
Параметры окружающей среды в лаборатории
Параметры окружающей среды
t o,C PА,
кПа
φ,%
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
выбранных значений частот вращения, при заданных
«
Сканматик
OBD II;
;
о
(85-90
С
);
-2» к
положениях открытия
:
диагностическому
;
дроссельной заслонки необходимо определить показания весового механизма
балансирной машины
(P
), а
также требуемые диагностические параметры
вес
КМПСУД при помощи мультимарочного сканера: напряжение на датчике
положения дроссельной заслонки
импульса форсунки
τ
,
абсолютное давление в ресивере системы впуска
упр
температуру охлаждающей жидкости
Результаты измерений вносятся в табл
(
ДПДЗ
tож.
. 5.2.
) U
,
длительность управляющего
ДПДЗ
PAP,
Таблица 5.2
Исходные данные
n U
об/мин
Выполнить
ДПДЗ
В
τ
вес
кг
требование пункта
III (2).
PАР tож tВР
упр
мс
мм.рт.ст
ºС ºС
P
Крутящий момент ДВС определяется на основании показаний
силоизмерительного механизма тормозного устройства в соответствии с
42
зависимостью
испытаниях мощность определяется выражением
(4.1)
лабораторной работы №
4.
Развиваемая двигателем при
(4.2).
Эффективный удельный
расход топлива и соответствующий КПД определяется на основании зависимостей
(4.3) и (4.4).
«
частичная нагрузка
Результаты расчетов внести в таблицу
».
5.3 в
столбцы под заголовком
Далее необходимо рассчитать для соответствующего значения частоты вращения
коленчатого вала
нагрузкой (по ВСХ
внести в таблицу
Коэффициент использования мощности
величины
Ne
(
табл
. 5.2)
эффективные параметры ДВС при его работе с полной
).
Для этого применить зависимости
5.3 в
столбцы под заголовком «полная нагрузка (ВСХ
при частичной нагрузке к значению
: (4.8-4.11).
Результаты расчетов
)».
k
определяется как отношение
Ne
при полной нагрузке
.
Таблица 5.3
Результаты расчета параметров ВСХ ДВС
n,
мин
Ne,
-1
кВт
1
В соответствии с индивидуальным вариантом задания, выбрать в табл
приложения К исходные данные, внести их в табл
заполнения табл
Выполнить требование пункта задач
характеристику испытуемого ДВС для заданной частоты вращения
приложения К
Выполнить требование пункта задач
работе универсальную характеристику испытуемого двигателя (приложение К
Частичная нагрузка
Me,
Нм
. 5.3
G,
кг/ч
г/(кВт·ч
параметры
ge,
.
k
)
кВт
III (3) –
Полная нагрузка (ВСХ
Ne,
Me,
Нм
. 5.2 и
кг/ч
рассчитать требуемые для
построить нагрузочную
G,
г/(кВт·ч
ge,
(
).
Пример графического построения приведен в данном приложении
III (4) –
привести в отчете по лабораторной
).
)
)
табл
k
. 1
. 1
.
Также стоит понимать, что рассмотренная универсальная характеристика
автомобильного ДВС достоверно определяет его экономические и мощностные
качества при работе только на установившемся режиме. В общем случае работа
двигателя на неустановившемся режиме, которые характерны для типовых условий
эксплуатации автотранспортного средства, сопровождается относительным
снижением развиваемой мощности и повышением удельного расхода топлива
.
Контрольные вопросы
1.
Разница между внешними и частичными скоростными характеристиками ДВС
2.
Параметры, применяемые для оценки степени нагрузки двигателя
3.
Последовательность экспериментального определения скоростных характеристик
ДВС при его работе в режиме частичных нагрузок
4.
Пояснить характер зависимостей универсальной характеристики ДВС. Указать
.
.
.
режимную точку номинального режима работы ДВС и режимную точку
обуславливающую минимальный удельный расход топлива
5.
Факторы, которые в общем случае вызывают ухудшение эффективных показателей
ДВС при его работе в режиме частичных нагрузок
.
.
,
43
Лабораторная работа №6
РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПО СОСТАВУ СМЕСИ
Цель работы: экспериментально определить регулировочную характеристику ДВС по
составу смеси для заданного нагрузочно-скоростного режима работы двигателя
Оборудование: стенд для испытаний с необходимыми приборами, автомобильный
двигатель УМЗ
Задачи
:
I.
Подготовка к выполнению работы
1.
2.
Повторить приведенный в настоящем учебно-методическом пособии и в
3.
II.
Знать
1.
Порядок выполнения процедуры экспериментального определения
2.
Практическое применение регулировочной характеристики ДВС по составу
3.
Определение понятий
III.
Уметь
1.
В процессе работы на лабораторном стенде выполнить непосредственное
2.
Выполнить расчет эффективных показателей ДВС
3.
Выполнить построение регулировочной характеристики испытуемого ДВС
4.
Объяснить с позиции состава ТВС показания датчика кислорода
-4216,
диагностический сканер «Сканматик
.
Повторить требования по технике безопасности и противопожарным
мероприятиям во время выполнения лабораторной работы
рекомендуемой литературе теоретический и практический материал по
особенностям и последовательности экспериментального определения
скоростных характеристик эффективных показателей автомобильных ДВС
Повторить материал, изученный в процессе выполнения предыдущих
лабораторных работ
.
эффективных показателей ДВС в зависимости от качества приготавливаемой
топливно-воздушной смеси
смеси
.
-
регулировочные характеристики ДВС
-
регулировочная характеристика ДВС по составу смеси
-
топливно-воздушная смесь (ТВС
-
режим имитации диагностического сканера
-
датчик кислорода (лямбда-зонд
.
изменение длительности впрыска топлива через электромеханическую
форсунку, что обуславливает изменение эффективных показателей ДВС в
режиме его работы при постоянных параметрах регулирования
вращения
для заданной частоты вращения коленчатого вала и положения дроссельной
заслонки (коэффициента нагрузки
обеспечивающего обратную связь по составу смеси в топливной системе
n и
.
.
:
;
);
).
положения дроссельной заслонки
λ).
-2».
.
;
;
.
.
–
.
.
частоты
.
,
44
Теоретические сведения
Получение регулировочной характеристики преследует обычно узкую цель
–
регулировку агрегата, узла, элемента системы и т.п. Вследствие специфики условий
регулирования насчитывается большое количество характеристик этого вида
Наиболее часто встречающимися в эксплуатации являются характеристики по
составу смеси и по углу опережения зажигания
.
Мощность и экономичность двигателей с принудительным воспламенением и
внешним смесеобразованием зависят от состава топливо-воздушной смеси (ТВС
), на
которой они работают. Эту зависимость определяют с помощью регулировочных
характеристик по составу смеси
.
Регулировочной характеристикой по составу смеси называют зависимость
эффективных показателей
(
мощности и удельного расхода топлива
), а
также
коэффициента избытка воздуха от часового расхода топлива при постоянной частоте
вращения и постоянном положении регулирующего нагрузку органа
заслонки и т.д
регулировку топливной системы
. – т.е.
при
λ = const).
При испытании двигателя изменяют только
(
цикловую подачу через форсунки
(
дроссельной
), а
также
настройку тормозного устройства лабораторного стенда обеспечивая постоянство
числа оборотов коленчатого вала. При неизменной скорости его вращения для
установленного положения регулирующего нагрузку ДВС органа количество
воздуха, поступающего в двигатель, остаётся постоянным. Поэтому в этих условиях
изменение цикловой подачи топлива обеспечивает обеднение или обогащение
состава ТВС, на которой работает двигатель
.
Количество теплоты, которое выделяется при сгорании горючих смесей
разного качественного состава, по сравнению со стехиометрической смесью
уменьшается: при обеднении смеси вследствие меньших количеств теплоты
вводимых в цилиндрах, а при обогащении из-за химической неполноты сгорания. Это
количественно отражено в таблице
6.1.
Таблица 5.3
Влияние состава смеси на тепловыделение в рабочем цикле ДВС
Величина
Коэффициент
количества топлива
Коэффициент избытка
воздуха
, α
Тепловыделение
, α
0,75 0,80 0,90 1,00 1,10 1,25 1,45
Т
1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7
Значения
, % 75 80 90 100 98 93 87
При уменьшении тепловыделения в процессе сгорания понижаются
максимальная температура и давление в цикле, снижается теплоотдача в стенки и
количество теплоты, уносимой с выхлопными газами
.
Мощность двигателя, развиваемая при одном и том же количестве теплоты
выделяющейся в процессе сгорания при богатых ТВС, больше, чем при бедных. Это
объясняется повышенным массовым наполнением двигателя, более высокими
.
,
,
,
45
скоростями сгорания и возрастанием числа молей в результате химической реакции
На бедных смесях мощность снижается пропорционально уменьшению
тепловыделения
Экономичность двигателя, характеризуемая удельными эффективными
расходами топлива при одинаковых количествах теплоты, выделяющейся при
сгорании топлива на бедных и богатых смесях, неодинакова. Расходы топлива на
бедных смесях ниже. Это объясняется, в основном, меньшей теплоёмкостью
продуктов сгорания и отсутствием химической неполноты сгорания
Смеси бедные
и возрастанием удельных расходов топлива, а потому их использование при
эксплуатации двигателя нежелательно. При этом работа топливной системы в
режиме богатой смеси может применяться для надёжного пуска ДВС
Пример регулировочной характеристики по составу смеси показан в
приложении Л настоящего учебно-методического пособия
Каждую характеристику необходимо снимать в одном и том направлении
изменения часового расхода топлива. Наиболее целесообразно начинать определение
характеристики с больших расходов, так как на режиме обогащённой ТВС двигатель
работает более устойчиво и легко установить нужный режим. Определение
характеристики завершают при таком минимальном часовом расходе топлива
котором начинают появляться перебои в работе двигателя
неустойчивой
Регулировочную
установления рациональных настроек топливной системы для соответствующего
режима работы двигателя: для мощностного, экономичного, либо для
обеспечивающего наилучшие экологические показатели. При этом, каждую точку
характеристики снимают при наивыгоднейшем угле опережения зажигания. Переход
от одной точки характеристики к другой выполняют изменением цикловой подачи
топлива с помощью диагностического сканера, работающего в режиме имитации
(ИМ) –
режима работы тормозного устройства лабораторной установки. На регулировочной
характеристике также показывают график изменения коэффициента избытка воздуха
α = f(G).
регулировочных характеристик по составу смеси является возможность создания
программы
двигателем (ЭБУ
может быть полезной при эксплуатационной диагностике системы питания двигателя
с целью выхода на заданные диагностические параметры, как по составу смеси, так и
по углу опережения зажигания
тормозных лабораторных установках, так и автомобили на стендах с беговыми
барабанами
рис
Методика определения регулировочной характеристики по составу смеси
Испытаниям могут подвергаться как отдельно двигатели на соответствующих
.
.
(α > 1,2) и
).
. 6.1, с
(
.
одновременным регулированием корректированием нагрузочного
Основным результатом обработки данных большого количества
карты) управления форсунками для электронного блока управления
).
богатые
.
(α < 0,85)
по
связаны с понижением мощности
.
.
(
работа ДВС становится
составу смеси определяют с целью
G,
при
.
46
Рисунок
6.1
Рабочее окно приложения «Сканматик» с включенным режимом имитации
Датчики кислорода
обеспечивают обратную связь топливной системы по качественному составу ТВС
Это позволяет направить в ЭБУ информацию о фактическом составе смеси и, при
необходимости, скорректировать электрическую длительность открытия форсунок с
целью изменения цикловой подачи топлива для обеспечения требуемого
качественного состава ТВС на определённом нагрузочно-скоростном режиме работы
(в т.ч. и на
работающего на стехиометрической ТВС
обогащенных смесях
(ОГ),
обедненных смесях
каталитическим нейтрализатором ОГ, а нижний график
за ним. При исправном каталитическом нейтрализаторе, остаточный кислород в
очищенных ОГ должен отсутствовать, т.к. был затрачен на окисление продуктов
сгорания топлива
обогащенной смеси. Таким образом, по показаниям второго ДК возможно сделать
вывод о степени загрязнения каталитического нейтрализатора
неустановившемся
Осциллограммы нормального режима работы датчиков кислорода
напряжение на сигнальных каналах датчика составляет
Верхний график рис
–
(
лямбда-зонды) в системе выпуска отработавших газов
).
(ДК)
(α=1),
(α < 1), т.е.
(α > 1), т.е.
. 6.2
при этом сигнал второго ДК должен соответствовать
при недостатке кислорода в отработавших газах
при избытке кислорода в ОГ
соответствует работе ДК, который установлен перед
47
показаны на рис
0,7…1 В, а
, - 0,1…0,2 В.
–
работе ДК, расположенного
.
. 6.2.
ДВС
При
при
.
,
Рисунок
6.2
Осциллограммы датчиков кислорода в системе выпуска ОГ
Порядок выполнения работы
Задание №
1
Выполнить требования пунктов
Особое внимание уделить повторению таких понятий как
избытка воздуха
топлива ДВС
стенда
».
», «
эффективная мощность ДВС
», «
установившийся режим работы ДВС
I (1, 2,3)
Задание №
задач к работе
.
: «
», «
эффективный удельный расход
», «
тормозной режим работы
2
коэффициент
Выполнить требование пункта
II (1) –
изучить рекомендованный в настоящем
учебно-методическом пособии теоретический и практический материал по
экспериментальному определению и последовательности построения скоростных и
48
регулировочных характеристик ДВС. Знать и уметь объяснить различия между этими
характеристиками
Выполнить требование пункта
выполнении лабораторной работы необходимый материал в письменном виде
.
II (2,3) –
изложить в индивидуальном отчете о
.
Задание №
Выполнить требование пункта
III (1).
Аналогичным образом, как это было выполнено в лабораторных работах №
3
1-5,
перед выполнением стендовых испытаний, необходимо определить параметры
окружающей среды в лаборатории. По результатам измерений заполнить табл
. 6.1.
Таблица 6.1.
Параметры окружающей среды в лаборатории
Параметры окружающей среды
t o,C PА,
кПа
φ,%
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
зажигании ДВС
2)
выключить муфту сцепления
3)
включить зажигание и 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
;
;
;
;
;
«
Сканматик
;
(85-90
-2» к
OBD II,
о
С
);
при отключенном
:
диагностическому
работы ДВС под нагрузкой (при работе тормозного устройства стенда) для заданного
значения частоты вращения коленчатого вала и положения открытия дроссельной
заслонки
балансирной машины
(
нагрузки ДВС) необходимо определить показания весового механизма
(P
)
при различных величинах часового расхода топлива
вес
Также при помощи мультимарочного сканера фиксируются требуемые
диагностические параметры КМПСУД
.
Для того, чтобы иметь возможность при выбранных значениях частоты
вращения коленчатого вала и положении дроссельной заслонки изменять часовой
расход топлива
(т.е.
коэффициент избытка воздуха
),
необходимо перевести режим
работы диагностического сканера в режим имитации и выбрать показатель
«
Количество воздуха
». По
умолчанию этот показатель должен быть равен
l = 14,7
.
49
кг/кг. Т.е. на
1 кг
поступающего в двигатель топлива приходится
14,7 кг
воздуха
Такое качественное соотношение ТВС обеспечивает значение коэффициента избытка
воздуха
где
(
модели ДВС поддерживает такое значение
токсичности Евро
режиме имитации установить значение
обеспечивает коэффициент избытка воздуха, равный
изменением
вала и положение дроссельной заслонки
α=1:
Q
l
l0 –
количество воздуха, теоретически необходимое для сгорания
для бензина принять
Смесь при
α=1
a
l0 = 14,7 кг/кг).
называется стехиометрической. КМПСУД рассматриваемой
==
l
, (6.1)
lG
⋅
00
α с
-3.
Далее необходимо приступить к измерениям. Опыт №
l = 12,5 кг/кг.
l
необходимо поддерживать постоянство частоты вращения коленчатого
(по
напряжению на ДПДЗ) по показаниям
1 кг
топлива
целью удовлетворение нормам
1 (
Это при
α=0,85.
таблица
l0 = 14,7 кг/кг
Одновременно с
6.2) – в
диагностического сканера путем регулирования режима работы тормозного
устройства лабораторного стенда. Для полученного режима работы ДВС записать в
таблицу
управляющего импульса на форсунках
PАР,
устройстве расходомера
поступающего в двигатель воздуха
соответствии с таблицей
6.2
показания весового силоизмерительного устройства
τ
упр
напряжения на датчике кислорода
Δh,
температуры охлаждающей жидкости
,
давление в ресивере впускной системы
Uλ,
перепад давления на сужающем
P
вес
,
длительность
tож и
tВР.
Далее ДВС переводится на другие режимы работы по составу ТВС
6.2.
Значения
l
для каждого режима меняются в сторону
– в
обеднения. Для каждого из этих режимов необходимо установить и записать в
таблицу требуемые величины
.
Таблица 6.2
Исходные данные
.
n U
№
мин
-1
ДПДЗ
В
l P
кг/кг кг мм мс мм.рт.ст
1 12,5
2 13,6
… …
3 14,7
4 15,8
5
16,9
Δh τ
вес
PАР tож tВР Uλ
упр
ºС ºС
В
Таким образом, необходимо выполнить
диапазона
[12,5…16,9]
для неизменных значениях
Выполнить требование пункта
III (2).
5
опытов при различных значениях
n и U
ДПДЗ
.
l из
Крутящий момент ДВС определяется на основании показаний
силоизмерительного механизма тормозного устройства в соответствии с
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]