ЛПЗ 3 Характеристика по нагрузке

ЛПЗ 3 Характеристика по нагрузке
1 Теоретические основы. В процессе эксплуатации автомобиля
двигатель работает при переменных нагрузках, которые складываются из
дорожного сопротивления движению и степени загруженности автомобиля.
С учетом складывающихся условий, двигатель должен обеспечить
соответствующий крутящий момент и необходимую мощность. В
зависимости от нагрузочного режима работы двигателя существенно
изменяется его топливная экономичность, токсичность отработавших газов и
ряд других показателей.
Анализ выполняется на основе результатов
нагрузочной характеристики, снятой в лабораторных условиях.
Нагрузочная
характеристика
двигателя
представляет
собой
зависимость основных его показателей (GТ, Me, v, ge) от развиваемой им
мощности. Регистрируются и другие представляющие интерес показатели.
С учетом особенностей и целенаправленности экспериментальных
испытаний различают нагрузочные характеристики 2-х типов:
-идеальная
нагрузочная
характеристика
с
оптимальным
регулированием систем двигателя по экономичности (Н.Х.О.Р.);
-реальная нагрузочная характеристика - снятие выходных параметров
проводится без дополнительных регулировок систем двигателя.
Для идеальной нагрузочной характеристики двигателя на каждой точке
режима работы подбирают оптимальные значения опережения зажигания,
состава смеси и других параметров, которые в сумме обеспечивают
наименьшие значения удельного расхода топлива. Такие характеристики
снимают при исследованиях по доводке двигателя и оценке степени
совершенства его рабочего процесса.
Реальные характеристики позволяют:
а) определить режимы работы двигателя, обеспечивающие более
высокие мощностные и экономические показатели;
б)произвести оценку правильного выбора и установки регулировок
систем двигателя и степень их приближения к характеристике с
оптимальным регулированием;
в)получить реальные значения топливно-экономических и токсических
показателей транспортного средства при заданных условиях движения.
Мощность теплового двигателя определяется количеством тепловой
энергии, поступающей в объем цилиндров двигателя за единицу времени, и
эффективностью ее превращения в механическую работу .
Карбюраторные двигатели с искровым зажиганием могут работать в
относительно узком диапазоне изменения состава смеси ( = 0,7…1,2).
Повышение или снижение необходимой мощности при снятии нагрузочной
характеристики для таких двигателей достигается изменением положения
дроссельной заслонки. Изменение состава смеси используется для
обеспечения надежного воспламенения и повышения топливной
экономичности.
2 Условия проведения испытаний
а) Сохранять установленные регулировки карбюратора.
б) Сохранять оптимальное значение опережения зажигания.
в) Поддерживать оптимальный тепловой режим двигателя.
г) Поддерживать постоянным значение частоты вращения коленчатого
вала, путем изменения тормозной нагрузки (изменением положения
пластин-электродов регулировочного реостата нагрузки).
д) Мощность и загруженность двигателя устанавливается изменением
степени открытия дроссельной заслонки.
3 Методика и порядок проведения испытаний
Перед запуском двигателя и началом испытаний необходимо провести
весь комплекс контрольно-поверочных и регулировочных работ по
обеспечению готовности двигателя к работе и соблюдения техники
безопасности в процессе проведения испытаний. После запуска двигателя
плавно вывести его на режим средних нагрузок до достижения нормального
теплового режима. Убедиться в работоспособности и правильности
регулировок измерительных систем. Двигатель вывести на режим
максимальной мощности для принятой согласно протоколу частоты
вращения. После стабилизации работы всех систем через 2-3 мин подать
сигнал о начале выполнения необходимых измерений и регистрации
результатов. Измерения выполняются 2-3 раза. После завершения регистрации результатов, измерений для режима максимальной мощности
прикрытием дроссельной заслонки уменьшается коэффициент наполнения и
выходная мощность двигателя. Изменением внешней тормозной нагрузки
устанавливается необходимая частота вращения (n = const). Двигатель
кратковременно прогревается с целью стабилизации работы систем и вновь
подается сигнал для выполнения контрольных измерений и их регистрации
по второй точке.
Процедура изменения режима работы двигателя с уменьшением его
мощности повторяется до перехода на режим холостого хода. Количество
точек характеристики не ограничивается, однако, с целью повышения
достоверности характера изменения выходных показателей, их число должно
составлять не менее 6-ти ... 8-ми значений.
После регистрации всех измерений и их обработки, результаты
заносятся в протокол испытаний. По данным протокола строятся графики
изменения Gт, , v, ge в зависимости от изменения мощности Ne .
ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ № .
Коэфицнаполненя
расхGв.т.=кг/час
Теор. Часовой
Дейсй час расход
Gв.д.=кг/час
nсч=имп.
Показ.счетчика
Уд расг/кВт.час
Час расдGT=кг/час
Вррасда топа т, сек
Ne=Квт
Навкатопваg, гр
Мощность двигателя
РТ=кг
Крутящий момент
МКР=Нм
Показания тормоза
Част. вращек.вала
n=об/мин
№ замера №/п
Дата
.
Характеристика испытаний
Холостого хода
Двигатель ВАЗ -- 21081
Карбюратор ДААЗ
Степень сжатия  = 8,5 . Литраж двигателя iVh=1,1 л
Число цилиндров I = 4
Топливо Аи -- 93 .
Условия испытаний: Барометрическое давление B= Температура ОС t0= Плотность
воздуха в=.
Измерения по топливу
Измерения по воздуху
Ì å, í ì
70
60
50
40
Ìå
ã
gå êâòÄ÷
750
700
650
30
20
10
h
v 0.8
h
v
0.7
gå
0.6
0.5
0.4
0.3
a
1.1
600
500
400
350
300
250
a
1.0
0.9
5.0
10
15
20
Ne
êÂò
Рисунок 15 – Нагрузочная характеристика двигателя ВАЗ – 21081
3.2.4 Анализ характеристики двигателя при изменении нагрузки
Прежде чем приступить к анализу нагрузочной характеристики
карбюраторного двигателя напомним изменение параметров и факторов,
определяющих условия протекания рабочего процесса.
Изменение
мощностного
режима
двигателей
с
внешним
смесеобразованием регулируется количеством поступающей смеси.
С уменьшением наполнения рабочего объема цилиндра двигателя
снижаются параметры физических условий воспламенения и протекания
сгорания рабочей смеси.
При малых нагрузках концентрация (содержание) остаточных газов в
составе рабочей смеси достигает 25-30 %.
С учетом перечисленных факторов возрастание удельного расхода
топлива, т.е. ухудшение топливной экономичности двигателя при низких
значениях нагрузки объясняется следующими причинами:
1) Индикаторная мощность, вырабатываемая двигателем расходуется
для совершения эффективной работы (эффективная мощность – Nе) ипривод
основных и вспомогательных механизмов двигателя (мощность механических потерь - Nм).
Мощность, затрачиваемая
на преодоление механических
сопротивлений (мощность механических потерь - Nм), при n = const остается
постоянной, но существенно возрастает ее доля по мере перехода к работе
двигателя на более низкие нагрузки.
Соответственно, по мере снижения внешней загрузки двигателя и
уменьшением необходимой индикаторной и эффективной мощности, доля
общего расхода топлива, которая расходуется на преодоление механического
сопротивления и привода основных и вспомогательных механизмов
двигателя увеличивается.
В краткой форме, основной причиной повышения удельного расхода
топлива является снижение механического к.п.д. при использовании
индикаторной мощности.
2) Уменьшение массы свежей смеси при снижении нагрузки,
соответственно, сопровождается возрастанием в составе рабочей смеси
содержания остаточных газов. Повышение концентрации остаточных газов
затрудняет воспламенение смеси. Для обеспечения стабильной работы
двигателя при низких нагрузках, в системе питания предусматривается
дополнительная подача топлива, с обогащения состава смеси  = 0,75...0,85.
Подача дополнительного топлива и вызывает повышения его расхода.
3) Увеличение удельного расхода топлива происходит также из-за
ухудшения физико-химических условий протекания процесса сгорания.
Пониженные значения давлений и температур в конце сжатия,
разбавление смеси остаточными газами вызывает снижение динамики
протекания процесса сгорания и сопровождается его переносом на такт
расширения, с дополнительными тепловыми потерями в стенки цилиндра и с
отработавшими газами. Увеличение опережения зажигания по мере
снижения нагрузки вакуумным корректором опережения зажигания лишь
сдерживает снижение эффективности использования теплоты, но не может
полностью компенсировать перенос сгорания и тепловые потери.
По мере увеличения степени открытия дроссельной заслонки условия
протекания улучшаются, изменяется соотношение затрат топлива на
преодоление механических сопротивлений, исчезает необходимость
обогащения смеси и появляются условия эффективного использования
бедных смесей. Все это способствует резкому улучшению топливной
экономичности уже при средних нагрузках и достижения минимального
удельного расхода топлива - при нагрузке 75-85 % и составе смеси  = 1,121,17.
При 100 % открытии дроссельной заслонки есть необходимость
получить максимальную мощность. Система питания двигателя оборудована
системой экономайзера для обогащения смеси, при которой обеспечивается
полное использование кислорода воздуха в ущерб экономичности двигателя.
Удельный расход топлива вновь несколько возрастает.