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
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),
массовых расход воздуха
таблицу
часовой массовый расход топлива с помощью зависимости
–
формула
(8)
приложения В. Результаты расчетов внести в
6.3.
(3.1),
часовой
Далее необходимо рассчитать для каждого рассмотренного режима работы
ДВС значения коэффициента избытка воздуха по формуле
таблицу
6.3.
(6.1) и
также записать в
Таблица 6.3
Результаты расчета параметров регулировочной
характеристики ДВС по составу смеси
№ Ne,
кВт
Me,
Нм
G,
кг/ч
г/(кВт·ч
ge,
Q,
)
кг/ч
α
1
…
5
Выполнить требование пункта задач
III (3) – по
данным таблицы
6.3
построить
регулировочную характеристику по составу смеси испытуемого ДВС для заданной
частоты вращения и положения дроссельной заслонки. Пример графического
построения приведен в приложении Л
.
Контрольные вопросы
1.
Различие между скоростными и регулировочными характеристиками ДВС
2.
Последовательность и особенности экспериментального построения
регулировочной характеристики ДВС по составу смеси
3.
Взаимосвязь показаний датчика кислорода
избытка воздуха
4.
Пояснить характер зависимостей регулировочной характеристики ДВС по составу
.
.
(
лямбда-зонда) с коэффициентом
.
смеси. Указать режимную точку работы ДВС при стехиометрическом соотношении
воздух-топливо, а также режимные точки, обуславливающие максимальную
эффективную мощность и минимальный удельный расход топлива
5.
Факторы, обуславливающие изменение эффективных показателей ДВС в
зависимости от качества ТВС
.
.
51
Лабораторная работа №7
РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПО УГЛУ ОПЕРЕЖЕНИЯ
ЗАЖИГАНИЯ
Цель работы: экспериментально определить зависимости эффективной мощности и
удельного расхода топлива от угла опережения зажигания
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, а также
3.
II.
Знать
1.
Порядок выполнения процедуры экспериментального определения
2.
Практическое применение регулировочной характеристики ДВС по углу
3.
Определение понятий
III.
Уметь
1.
В процессе работы на лабораторном стенде выполнять на программном
2.
Выполнить расчет эффективных показателей ДВС
3.
Выполнить построение регулировочной характеристики по УОЗ
4.
Определять на полученной характеристике оптимальное значение УОЗ
-4216,
диагностический сканер «Сканматик
.
Повторить требования по технике безопасности и противопожарным
мероприятиям во время выполнения лабораторной работы
в рекомендуемой литературе теоретический и практический материал по
особенностям и последовательности экспериментального определения
скоростных характеристик автомобильных ДВС
Повторить материал, изученный в процессе выполнения предыдущих
лабораторных работ
.
эффективных показателей ДВС в зависимости от угла опережения
зажигания
опережения зажигания
-
угол опережения зажигания
-
регулировочная характеристика ДВС по УОЗ
-
детонационное сгорание топлива
.
уровне комплексной микропроцессорной системой управления ДВС
непосредственное изменение угла опережения зажигания, который, в
частности, обуславливает изменение эффективных показателей ДВС при его
работе с постоянными значениями параметров регулирования
вращения
испытуемого ДВС для заданной частоты вращения коленчатого вала и
положения дроссельной заслонки (коэффициента нагрузки
.
n и
.
.
:
;
.
положением дроссельной заслонки
.
-2».
.
.
;
–
частотой
.
.
λ).
.
52
Теоретические сведения
Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания служит для
определения наивыгоднейшего угла опережения зажигания для конкретного режима
работы двигателя, обусловленного сочетанием параметров регулирования
–
частоты
вращения коленчатого вала и положения регулирующего нагрузку органа
(
дроссельной заслонки и т.д
. – т.е.
при
λ = const).
Регулировочной характеристикой по углу опережения зажигания называют
зависимости эффективных показателей: мощности и удельного эффективного
расхода топлива от угла опережения зажигания
(
УОЗ
).
Данную характеристику
получают для постоянной частоты вращения коленчатого вала и неизменного
положения регулирующего нагрузку органа
(
например, дроссельной заслонки) при
соответствующем постоянном значении часового расхода топлива.
Коэффициент наполнения цилиндра при изменении угла опережения
зажигания является практически постоянным, что обусловлено константами
характеристики
заслонки
позднем УОЗ, обуславливающем подогрев смеси
(
частотой вращения коленчатого вала и положением дроссельной
).
Пренебрежимо малое падение коэффициента наполнения наблюдается при
.
Качественные состав ТВС также может быть принят постоянным для
регулировочной характеристики по УОЗ, полученной на конкретном нагрузочно
скоростном режиме работы ДВС
.
Изменение индикаторного КПД в зависимости от УОЗ обусловлено величиной
тепловых потерь. Угол опережения зажигания Θ определяет положение
максимального давления цикла относительно ВМТ. Экспериментально установлено
что наивыгоднейшее положение цикл занимает при условии достижения
максимального индикаторного давления через
18-25О
после ВМТ
.
Механический КПД изменяется по УОЗ главным образом от индикаторного КПД
Раннее зажигание сдвигает термодинамический цикл ДВС в сторону процесса
сжатия, что увеличивает работу на сжатия, вызывая резкое повышение давления и
температуры в конце процесса сжатия и приводит к детонационному сгоранию
Позднее зажигание перемещает цикл в сторону процесса расширения, приводит к
снижению давления и температуры в конце процесса сгорания, уменьшает степень
расширения и, следовательно, индикаторную работу, повышает температуру
отработавших газов. Таким образом, в обоих случаях потери тепла возрастают и
следовательно, наибольшее значение индикаторного КПД соответствует
наивыгоднейшему УОЗ
.
Детонационное горение ТВС является достаточно опасным нарушением
режима работы ДВС. Обусловлено тем, что по мере распространения фронта
пламени от искры несгоревшая смесь нагревается и сжимается вследствие роста
давления в цилиндре. В этой части свежей смеси могут создаться условия для
инициирования химических реакций, т.е. возникновения очага самовоспламенения
которое называется детонацией. Эта часть заряда самовоспламеняется со скоростью
1500-2500 м/с (
при нормальном сгорании
U
= 15-20 м/с.), в
ПЛ
результате чего
-
,
.
.
,
,
53
образуется ударная волна. В этой возникшей ударной волне давление и плотность
газа изменяются скачкообразно. Волна, имеющая высокую температуру, движется по
камере сгорания и поджигает остальную смесь. В результате взаимодействия
ударной волны со стенками внутрицилиндрового пространства и ее отражения от
этих стенок с частотой
частоты. Отдача тепла при соприкосновении волны со стенками получается
чрезмерной, что приводит к выгоранию металла. Внешние признаки детонации
кривая давления на индикаторной диаграмме в конце процесса сгорания имеет
пилообразный вид, характерный металлический звук, перегрев двигателя, ухудшение
экономичности и эффективной мощности ДВС, черный дым на выхлопе
Основные факторы, влияющие на возникновение детонации
число топлива
(
рост обуславливает большую склонность к детонации
(
хорошей детонационной стойкостью обладают полусферические и шатровые
камеры
увеличивается
процесса сгорания угол опережения зажигания
повышением частоты вращения коленчатого вала и уменьшать с ростом эффективной
мощности
настроек, в двигателях, оснащенных микропроцессорными системами зажигания
либо КМПСУД, изменяют программным образом при помощи некоторых
диагностических сканеров. На двигателях с механическим способом распределения
высоковольтного напряжения по свечам зажигания, изменение соответствующего
угла опережения достигается путем поворота корпуса прерывателя-распределителя
(
сторону
зажигания для каждого исследуемого нагрузочно-скоростного режима работы ДВС
Рекомендательно начинать снятие характеристики при позднем угле опережения
зажигания, постепенно двигаясь в сторону его увеличения до появления признаков
детонационного сгорания топлива. При каждом выбранном значении угла
опережения зажигания постоянство частоты вращения испытуемого ДВС
поддерживают изменением нагрузочного режима тормозного устройства
лабораторного стенда. Появление детонационных стуков во время испытаний
двигателя на больших углах опережения зажигания отмечают в отчете
зажигания необходимо определить оптимальный угол опережения, при котором
обеспечивается максимальная эффективная мощность и минимальный удельный
эффективный расход топлива
зажигания приведен в приложении М
),
Для нормального развития начального очага горения и в дальнейшем всего
В ходе испытаний угол опережения зажигания, относительно заводских
или датчика-распределителя) в ту или иную (в зависимости от конструкции привода
.
Характеристику определяют с целью поиска рационального угла опережения
В процессе анализа регулировочной характеристики по углу опережения
Пример построения регулировочной характеристики по углу опережения
(с
температура и давление в цилиндре
),
угол опережения зажигания
.
5-7
кГц возникает звонкий металлический стук такой же
увеличением расчет детонационная стойкость
),
форма камеры сгорания
(с
ростом склонность к детонации
.
Θ
должен увеличиваться с
.
.
.
: 1)
октановое
),
степень сжатия
.
:
)
.
54
Порядок выполнения работы
Задание №
1
Выполнить требования пунктов
Особое внимание уделить повторению таких понятий как
мощность ДВС
режим работы ДВС
», «
эффективный удельный расход топлива ДВС
», «
тормозной режим работы стенда
I (1, 2,3)
задач к работе
».
.
: «
эффективная
», «
установившийся
Задание №
2
Выполнить требование пункта
II (1) –
изучить рекомендованный в настоящем
учебно-методическом пособии теоретический и практический материал по
экспериментальному определению
регулировочных характеристик ДВС
Выполнить требование пункта
выполнении лабораторной работы необходимый материал в письменном виде
и последовательности
.
II (2,3) –
построения
изложить в индивидуальном отчете о
.
Задание №
Выполнить требование пункта
III (1).
Аналогичным образом, как это было выполнено в лабораторных работах №
3
1-6,
перед выполнением стендовых испытаний, необходимо определить параметры
окружающей среды в лаборатории. По результатам измерений заполнить табл
. 7.1.
Таблица 7.1.
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
;
;
;
;
;
55
«
;
Сканматик
OBD II,
-2» к
при отключенном
:
диагностическому
7)
max
прогреть ДВС до рабочей температуры
8)
выполнить серию нагрузочных испытаний. При установившемся режиме
(85-90
о
С
);
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 УОЗ. Также при помощи
вес
мультимарочного сканера фиксируются требуемые диагностические параметры
КМПСУД
.
Для того, чтобы иметь возможность при выбранных значениях частоты
вращения коленчатого вала и положении дроссельной заслонки изменять угол
опережения зажигания, необходимо перевести режим работы диагностического
сканера в режим имитации и выбрать показатель «Опережение зажигания
Далее необходимо приступить к измерениям. Опыт №
1 (
».
таблица
7.2) – в
режиме имитации установить такое минимальное значение угла опережения
зажигания Θ
,
которое бы обеспечивало устойчивую работу ДВС. Одновременно с
min
изменением Θ необходимо поддерживать постоянство частоты вращения
коленчатого вала и положение дроссельной заслонки (по напряжению на ДПДЗ) по
показаниям диагностического сканера путем регулирования режима работы
тормозного устройства лабораторного стенда. Для полученного режима работы ДВС
записать в таблицу
длительность управляющего импульса на форсунках
впускной системы
сужающем устройстве расходомера
поступающего в двигатель воздуха
7.2
показания весового силоизмерительного устройства
PАР,
напряжения на датчике кислорода
Δh,
температуры охлаждающей жидкости
tВР.
τ
,
давление в ресивере
упр
Uλ,
перепад давления на
P
вес
tож и
Далее ДВС переводится на другие режимы работы по углу опережения
зажигания
вала) изменяется в сторону увеличения до некоторого значения Θ
–
УОЗ ступенчато с рекомендуемым шагом 5⁰ п.к.в
. (
поворота коленчатого
max
соответствующего возникновению признаков детонационного сгорания ТВС либо
проявлений неустойчивой работы двигателя. Результаты измерений каждой
режимной точки вносятся в таблицу
7.2.
Таблица 7.2
Исходные данные
,
,
n U
№
мин
-1
1
… …
… …
…
Таким образом, необходимо выполнить серию опытов при различных
значениях Θ из диапазона [Θ
Выполнить требование пункта
Θ
ДПДЗ
В
P
⁰ п.к.в. кг мм мс мм.рт.ст
Θ
min
Δh τ
вес
Θ
…
Θ
]
min
для неизменных значениях
max
III (2).
56
PАР tож tВР Uλ
упр
ºС ºС
n и U
ДПДЗ
В
.
Крутящий момент ДВС определяется на основании показаний
силоизмерительного механизма тормозного устройства в соответствии с
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),
массовых расход воздуха
таблицу
часовой массовый расход топлива с помощью зависимости
–
формула
(8)
приложения В. Результаты расчетов внести в
7.3.
(3.1),
часовой
Далее необходимо рассчитать для каждого рассмотренного режима работы
ДВС значения коэффициента избытка
также записать в таблицу
7.3.
α
воздуха по правой части уравнения
(6.1) и
Таблица 7.3
Результаты расчета параметров регулировочной
характеристики ДВС по составу смеси
№
Θ, ⁰
Ne,
Me,
п.к.в
.
кВт
1
Θ
min
Нм
G,
кг/ч
г/(кВт·ч
ge,
Q,
)
кг/ч
α
… …
…
Θ
max
Выполнить требование пункта задач
III (3) – по
данным таблицы
7.3
построить
регулировочную характеристику по УОЗ испытуемого ДВС для заданной частоты
вращения и положения дроссельной заслонки
приведен в приложении М
.
Выполнить требование пункта задач
.
Пример графического построения
III (4) –
обозначить на построенной
регулировочной характеристике по УОЗ оптимальное значение угла опережения
зажигания для выбранного сочетания частоты вращения коленчатого вала и
положения дроссельной заслонки, обеспечивающее максимальное значение
развиваемой эффективной мощности и минимальный удельный эффективный расход
топлива
.
Контрольные вопросы
1.
Определение регулировочной характеристики ДВС по УОЗ
2.
Последовательность и особенности экспериментального построения
регулировочной характеристики ДВС по УОЗ
3.
Назначение и особенности режима имитации диагностического сканера
4.
Пояснить характер зависимостей регулировочной характеристики ДВС по УОЗ. На
.
.
.
основании каких критериев выбирается оптимальное значение УОЗ для конкретного
нагрузочно-скоростного режима работы ДВС
5.
Рациональная зависимость УОЗ от нагрузочно-скоростного режима работы ДВС
.
.
57
Лабораторная работа №8
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ХОЛОСТОГО ХОДА
Цель работы: экспериментально определить расход топлива ДВС в режиме
принудительного холостого хода
Оборудование: стенд для испытаний с необходимыми приборами, автомобильный
двигатель УМЗ
Задачи
:
I.
Подготовка к выполнению работы
1.
2.
Изучить рекомендованный в настоящем учебно-методическом пособии и
3.
II.
Знать
1.
Порядок выполнения процедуры экспериментального определения расхода
2.
Практическое применение характеристики принудительного холостого хода
3.
Определение понятий
III.
Уметь
1.
В ходе работы на лабораторном стенде организовать работу испытуемого
2.
Определять в режиме принудительного холостого хода ДВС с помощью
3.
Выполнять экспериментальное построение характеристики расхода топлива
4.
В рамках характеристики принудительного холостого хода ДВС объяснить
-4216,
диагностический сканер «Сканматик
Повторить требования по технике безопасности и противопожарным
мероприятиям во время выполнения лабораторной работы
рекомендуемой литературе теоретический и практический материал по
определению часового расхода топлива ДВС в режиме принудительного
холостого хода
Повторить материал, изученный в процессе выполнения предыдущих
лабораторных работ
.
топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала при работе
ДВС в режиме принудительного холостого хода
двигателя внутреннего сгорания
-
режим принудительного холостого хода ДВС
-
минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала ДВС в
режиме холостого хода
-
тормозная мощность ДВС
-
характеристика принудительного холостого хода ДВС
.
ДВС в режиме принудительного холостого хода
диагностического сканера параметры КМПСУД необходимые для расчета
величины часового расхода топлива
ДВС в режиме принудительного холостого хода
характер кривой часового расхода топлива в зависимости от частоты
вращения коленчатого вала
.
.
-2».
.
.
.
.
.
:
;
;
;
;
.
.
.
.
58
Теоретические сведения
Принудительный холостой ход (ПХХ
) –
режим работы двигателя внутреннего
сгорания, при котором развиваемая эффективная мощность равна нулю, а
коленчатый вал приводится во вращение внешним источником энергии со стороны
подключенной трансмиссии. При движении автомобиля эта энергия обеспечивается
суммарной силой инерции движущегося транспортного средства и
(
или) силой его
тяжести, образующих момент на ведущих колесах. При стендовых испытаниях
приводная мощность сообщается от нагрузочного устройства лабораторной
установки, работающего в двигательном режиме. Отличие режима ХХ, детально
рассмотренного в лабораторной работе №
3, от
рассматриваемого в настоящей
лабораторной работе режима ПХХ, заключается в отключении от трансмиссии
коленчатого вала ДВС. Т.е. на режиме ХХ вращение коленчатого вала ДВС
обеспечивается исключительно энергией сгораемого топлива
.
Под характеристикой принудительного холостого хода подразумевается
зависимость часового расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала при
работе ДВС в режиме ПХХ
.
Общий вид характеристики показан на рис
. 8.1.
Рисунок
n –
текущее значение частоты вращения коленчатого вала, мин
устойчивая частота вращения коленчатого вала, мин
вращения коленчатого вала на режиме ПХХ, ниже которой (при
система осуществляет подачу топлива
холостого хода ДВС при минимально устойчивой частоте вращения
8.1.
Характеристика расхода топлива при работе двигателя
в режиме холостого хода
-1
; n
-1
; n
ТХХ
min
–
минимальная частота
n < n
; GХХ –
значение расхода топлива в режиме
–
минимальная
)
ТХХ
n
.
min
топливная
Соответственно, подача топлива в режиме ПХХ в диапазоне частот вращения
коленчатого вала
[n
TXX
… n
] с
одной стороны приводит к повышенному значению
min
путевого расхода топлива автомобиля в комплексе нестационарных режимов
59
движения, а с другой стороны при замедлении двигателя предотвращает понижение
()()(
)
[
]
−⋅⋅−⋅+−⋅⋅
частоты вращения ниже минимальной устойчивой
Ориентировочно функция часового расхода топлива ДВС в режиме ПХХ
диапазона от
n
до
n
)
TXX
==
)(
GnfG
может быть определена зависимостью
min
ХХ
n
.
min
( )
nnn
−⋅
TXX
minmin
(
для
:
8.005.08,0
TXXTXX
nnnnnnn
minminmin
, (8.1)
При эксплуатации автомобиля в условиях комплекса нестационарных режимов
движения, например, в городских условиях, режим ПХХ является достаточно частым
и важным. Этот режим позволяет, в частности, частично разгружать рабочую
тормозную систему автотранспортного средства за счет эффекта торможения
двигателем
–
при этом тормозные механизмы колёс меньше нагреваются и имеют
больший ресурс. Кроме того, режим ПХХ обеспечивает бóльшую безопасность, по
отношению к движению с отключенной от двигателя трансмиссией
(
накатом
), в
сложных дорожных условиях, обусловленных низким коэффициентом сцепления
пневматических шин с дорожной поверхностью (дождь, снег, гололедица
).
Также за
счет того, что в некотором диапазоне частот вращения коленчатого вала ДВС в
режиме ПХХ подача топлива прекращается, повышается топливная экономичность
автомобиля и снижаются вредные выбросы в атмосферу
.
Порядок выполнения работы
Задание №
1
Выполнить требования пунктов
Особое внимание уделить повторению таких понятий как
топлива
форсунке
стенда
», «
цикловая производительность топливной системы
», «
установившийся режим работы ДВС
».
I (1, 2,3)
Задание №
задач к работе
», «
двигательный режим работы
2
.
: «
часовой расход
», «
перепад давления на
Выполнить требование пункта
II (1) –
изучить рекомендованный в настоящем
учебно-методическом пособии теоретический и практический материал по
экспериментальному определению и последовательности построения характеристики
принудительного холостого хода
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
1-7,
перед выполнением стендовых испытаний, необходимо определить параметры
окружающей среды в лаборатории. По результатам измерений заполнить табл
. 8.1.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]