- •Содержание
- •Инструкция по технике безопасности
- •Лабораторная работа № 1
- •1. Установка для испытания двигателей внутреннего сгорания.
- •1.1. Электрический балансирный тормоз постоянного тока
- •1.2. Электрический тормоз переменного тока с жидкостным
- •1.3. Гидравлический тормоз
- •1.4. Индукторный тормоз
- •1.5. Характеристики тормозов.
- •I - гидравлический,
- •2.2. Измерение часты вращения коленчатого вала.
- •2.2 Измерение расхода топлива
- •2.3. Измерение расхода воздуха
- •2.4. Измерение температуры.
- •2.5. Определение токсичности и дымности отработавших газов
- •3. Вспомогательные устройства.
- •3.1. Охлаждение двигателя и автоматическое регулирование
- •Оформление отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Скоростная характеристика двигателя.
- •1.1. Скоростная характеристика дизеля с регуляторной ветвью
- •1.2. Скоростная характеристика двигателя с искровым зажиганием
- •Порядок выполнения работы
- •Оформление отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 Нагрузочная характеристика двигателя
- •Теоретические сведения
- •1. Нагрузочные характеристики двигателей
- •1.1.Нагркзочная характеристика дизеля
- •Анализ нагрузочной характеристики дизеля
- •1.2. Нагрузочная характеристика двигателя с искровым зажиганием
- •Анализ характеристики
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов испытаний
1.1. Скоростная характеристика дизеля с регуляторной ветвью
Скоростная характеристика дизеля может сниматься как без регулятора, так и с регулятором. Характеристика дизеля с топливным насосом, оснащенным всережимным регулятором, имеет два участка:
-участок от минимальной частоты вращения nmin при наибольшей внешней нагрузке до номинального режима nH является частью скоростной характеристики дизеля, регулятор при этом не работает;
-участок от режима номинальной мощности nH до режима холостого хода nХХ=1,1 nH называется регуляторной ветвью. На этом участке регулятор уменьшает цикловую подачу топлива от полной (на номинальном режиме) до величины, необходимой лишь для преодоления внутренних потерь в дизеле.
Анализ характеристики
При низкой частоте вращения коленчатого вала дизеля вследствие недостаточно качественного процесса смесеобразования (малые скорости воздуха, входящего в цилиндры, небольшая интенсивность вихрей в потоке, несоответствие скоростного режима установленным фазам распределения и угла опережения впрыска) и значительной продолжительности соприкосновения горячих газов с более холодными стенкам камеры сгорания крутящий момент и среднее эффективное давление понижены, удельный эффективный расход топлива ge сравнительно велик. Кривые МК и ре обычно имеют более или менее выраженный максимум. Скоростной режим, соответствующий Мк max, называется режимом максимального крутящего момента и обозначается nм. При увеличении частоты вращения от минимальной до nм вследствие уменьшения относительной теплоотдачи в стенки цилиндра, повышения скорости сгорания и увеличения наполнения цилиндра свежим зарядом крутящий момент возрастает.
При частотах вращения, больших nм, крутящий момент уменьшается.
Минимальное значение удельного эффективного расхода топлива ge min достигается при скоростном режиме наибольшей экономичности nэк.
П
Рис.2.1.
Скоростная характеристика дизеля с
регуляторной ветвью
Снижение GT, MK, Ne при увеличении частоты вращения от nн до nхх связано с вступлением в работу регулятора топливного насоса.
Коэффициент избытка воздуха α на участке скоростной характеристики изменяется незначительно, а на регуляторной ветви так же, как и ge, резко возрастает.
1.2. Скоростная характеристика двигателя с искровым зажиганием
Испытания обычно (но не обязательно) ведут при заводской регулировке системы топливоподачи и заводской установке зажигания. В том случае, когда двигатель оснащен ограничителем частоты вращения коленчатого вала, характеристики могут сниматься как с ограничителем, так и без него. Снятие серии скоростных характеристик при различных положениях дроссельной заслонки позволяет определить, как изменяются показатели двигателя в различных условиях эксплуатации автомобиля. С прикрытием дроссельной заслонки максимум мощности на каждом из скоростных режимов смещается в сторону меньших частот вращения коленчатого вала.
Анализ характеристики
Характер изменения мощностных показателей работы двигателя по скоростной характеристике рассмотрим на примере внешней характеристики.
Для четырехтактного двигателя эффективный крутящий момент определяется по формуле:
(2.1)
а эффективная мощность
(2.2)
где ре - среднее эффективное давление, кгс/см2;
i - количество цилиндров;
Vh - рабочий объем одного цилиндра, л.;
n – частота вращения коленчатого вала, мин-1.
Таким образом, при прочих равных условиях, крутящий момент пропорционален величине среднего давления ре, а эффективная мощность прямо пропорциональна произведению ре·n. В свою очередь величина ре зависит от среднего индикаторного давления рi и среднего давления механических потерь pм.
(2.3)
Рассмотрим отдельно факторы, определяющие изменение величин рi и pм в зависимости от скоростного режима работы двигателя
(2.4)
где A - постоянный для данного двигателя коэффициент, учитывающий тактность и рабочий объем двигателя;
QH - низшая теплота сгорания топлива;
L0 - количество молей воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива;
ηм - индикаторный КПД двигателя;
ηv - коэффициент наполнения;
ρv- плотность воздуха, кг/м3.
Поскольку при снятии скоростной характеристики величиныипрактически остаются постоянными, то изменение величины будет зависеть лишь от изменения величин и
На рис. 2.2 показано изменение величин , и по внешней скоростной характеристике карбюраторного двигателя.
В
Рис.
2.2. Внешняя характеристика двигателя
Коэффициент наполнения изменяется с ростом числа оборотов более сложным образом. Наполнение цилиндров зависит в основном от гидравлического сопротивления системы газообмена, подогрева заряда при впуске, а также от колебательных процессов, происходящих в впускной и выпускной системах. Поэтому на величину в значительной мере влияет выбор фаз открытия и закрытия клапанов.
Фазы газораспределения выбираются в зависимости от типа и назначения двигателя, так, чтобы при определенном скоростном режиме (при nηv max ) достигалось наилучшее наполнение цилиндров. Ниже этого числа оборотов, коэффициент наполнения цилиндров снижается, т.к. уменьшается дозарядка цилиндра и даже возможен обратный выброс заряда из цилиндра через клапан во впускной трубопровод. При повышении скоростного режима от nηv max наполнение уменьшается из-за увеличения гидравлических потерь в системе впуска, которые возрастают пропорционально квадрату скорости движения смеси в трубопроводе.
В результате суммарного воздействия обеих факторов (и ) при увеличении скоростного режима среднее индикаторное давление pi (, сначала возрастает, достигая максимального значения при определенном числе оборотов nPi max, а затем уменьшается. Как правило, обороты, при которых достигается максимальное значение pi несколько выше оборотов, соответствующих максимуму коэффициента наполнения (рис.2.2).
Величина среднего значения механических потерь рм при увеличении числа оборотов двигателя возрастает по закону, близкому к линейному. При некотором числе оборотов кривые рм и рi, пересекаются и эффективная мощность будет равна нулю (рис. 2.3).
Это так называемое разносное число оборотов nразн, при котором двигатель будет работать на режиме холостого хода, т.к. вся индикаторная мощность затрачивается на преодоление механических потерь.
С
Рис.
2.3.
При увеличении скорости вращения вала выше nNe max эффективная мощность двигателя будет быстро падать из-за уменьшения коэффициента наполнения и увеличения механических потерь. При числе оборотов nразн эффективная мощность станет равна нулю. Практически двигатели при таких скоростных режимах не работают.
Рассмотрим характер изменения часового и удельного расходов топлива по внешней скоростной характеристики, для чего обратимся к выражению, связывающему часовой расход топлива с параметрами рабочего процесса двигателя
(2.5)
где C2 - коэффициент, учитывающий конструктивные особенности двигателя, физико-химические свойства и состав бензовоздушной смеси.
Как видно из формулы (5), при постоянном составе смеси величина часового расхода топлива в первую очередь определяется числом оборотов двигателя и коэффициентам наполнения.
При увеличении скоростного режима двигателя часовой расход топлива возрастает, однако, по мере уменьшения коэффициента наполнения, расход топлива увеличивается все в меньшей степени (рис. 2.4).
М
Рис.
2.4
(2.6)
то на скоростных режимах работы двигателя, при которых среднее эффективное давление, а, следовательно, и эффективная мощность равны нулю (nразн), величина ge стремится к бесконечности.
Протекание рабочих циклов карбюраторных двигателей на прикрытых дроссельных заслонках связано с понижением всех давлений цикла, уменьшением количества тепла, выделяющегося при сгорании и более медленном его протекании. Одновременно с этим при меньших нагрузках возрастают относительные величины насосных, тепловых и механических потерь.
В
Рис.
2.5. Эффективные мощности и соответствующие
им расходы топлива