Файл: А.С. Березин Транспортные двигатели.pdf

44

бочего процесса и строят нагрузочную характеристику, на которой определяют характерные точки: gemin , Gtx .x , Gtmax .

4. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать протокол испытаний с результатами измерений и расчетов, а также графики на миллиметровой бумаге размером 210х297 мм.

5.KOHTPOЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что называют нагрузочной характеристикой дизеля ? Какие характерные точки, можно отметить на этой характеристике ?

2.Что такое качественное регулирование мощности, как оно осуществляется ?

3. Каковы пределы изменения α у дизелей по нагрузке ?

4.Объясните характер изменения основных показателей рабочего процесса (Gt , ge , α , η v , η i , η м ) по нагрузочной характеристике.

5.Что такое предел дымления и как он может быть определён

по нагрузочной характеристике; каковы при этом значения

α min ?

6.Чем объясняется резкое ухудшение экономичности дизеля (повышение ge ) в области малых нагрузок ?

7.Чем объясняется лучшая экономичность дизелей по сравнению с карбюраторным двигателями ?

8.Какова методика снятия нагрузочной характеристики дизеля на стенде ?

45

Лабораторная работа № 6

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ДВИГАТЕЛЯ

6.1. ЦЕЛИ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Цели работы - закрепление материала лекций по теории рабочих процессов автомобильных двигателей, экспериментальное определение механических потерь карбюраторного двигателя.

После изучения теоретических положений, изложенных ниже, запускают двигатель и после прогрева устанавливают скоростной и нагрузочный режим по указанию преподавателя. Методом отключения цилиндров определяют мощность механических потерь и механический КПД двигателя. По результатам испытаний оформляют отчет. Работа рассчитана на 2 часа.

6.2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Механические потери двигателей внутреннего сгорания (условно включающие затраты мощности на привод вспомогательных агрегатов н насосные потери) значительны и на номинальном режиме работы составляют 15-25% индикаторной мощности. Сложность причин, приводящих к возникновению механических потерь, не дает возможности получить исчерпывающее аналитическое решение вопроса по определению мощности потерь, и все имеющиеся методы расчета их являются ориентировочными.

Существующие методы экспериментального определения механических потерь в двигателях могут быть разделены на следующие группы:

1.Определение суммарной мощности механических потерь или механического КПД двигателя.

2.Выделение и исследование отдельных составляющих мощности механических потерь.

Методы определения суммарной мощности механических потерь

имеханического КПД можно разделить на косвенные и прямые. При косвенных методах механические потери или механически КПД определяются по величинам индикаторной и эффективной мощности двигателя, а при прямых - проворачиванием коленчатого вала двига-

46

теля посторонним источником энергии, выключением отдельных цилиндров, работающего двигателя или выбегом двигателя с определенного режима работы.

6.2.1.Метод сопоставления индикаторной

иэффективной мощности

Этот метод можно считать наиболее старым и известным. Широкому применению этого метода препятствуют чисто технические трудности, связанные с необходимостью индицирования всех цилиндров многоцилиндрового двигателя. Применяемое, как паллиатив, индицирование одного "среднего" по показателям цилиндра, вследствие неравномерности работы цилиндров, приводит к большим погрешностям.

Если предположить для простоты вычислений, что индикаторные мощности всех цилиндров двигателя одинаковы и равны N iц и

притом определены с одинаковой абсолютной погрешностью ∆ N iц ,

Таким образом, при сделанных предположениях (которые на практике реализовать почти невозможно) относительная погрешность определения индикаторной мощности δ N i практически тожде-

ственна относительной погрешности определения индикаторной мощности одного цилиндра δ N iц .

Если эффективная мощность двигателя равна N e , то абсолютная

а относительная погрешность ее измерения:

47

Так как механический КПД двигателя довольно низок (η м = 0,75

– 0,85), то погрешность определения мощности механических потерь δ N м будет высока даже при самом тщательном индицировании и

определении эффективной мощности двигателя. Приняв δ N iц = ± 2% и δ N e = ± 1% что близко к практически достижимому минимуму, для

величины мощности механических потерь данный метод, использующий разность двух близких величин, непригоден.

Более точно определяется этим методом механический КПД

нических потерь целесообразно определять, пользуясь величиной механического КПД двигателя и результатами его индицирования:

Таким образом, погрешность δ N м = ± 5% . Несмотря на некото-

рое усложнение обработки результатов измерений, их точность в данном случае будет вдвое - втрое выше, чем в предыдущем методе. К сожалению, технические трудности индицирования многоцилиндрового двигателя препятствуют широкому применению этого метода.

48

6.2.2. Метод выключения цилиндров

Данный метод наиболее прост и широко применяется при определении механических потерь карбюраторных двигателей и дизелей с насос – форсунками. Применительно к дизелям с топливоподающей аппаратурой разделенного типа при использовании метода выключения цилиндров требуется изготовлять специальные приспособления. В связи с этим для таких дизелей мощность механических потерь обычно определяется проворачиванием вала двигателя от постороннего источника.

Метод определения мощности потерь выключением цилиндров крайне прост и состоит в том, что индикаторная мощность отключенного цилиндра

где N e(i ) и N e(i− 1) - эффективные мощности соответственно при i и

(i - l) работающих цилиндрах, определяемые по динамометру тормозного стенда; i - число цилиндров двигателя.

Следует заметить, что это выражение представляет собой разность двух близких величин, поэтому, несмотря на высокую точность измерения индикаторной мощности отдельных цилиндров методом их отключения, погрешность будет значительной. Допуская, что

а индикаторные мощности всех цилиндров будут одинаковыми, получим, что погрешность определения индикаторной мощности отдельного цилиндра

пропорциональна числу цилиндров. Принимая для современных двигателей i = 4 ÷ 12, η м = 0,75 – 0,85 и δ N e(i ) = ± 1% , будем иметь

δ N iц = ± (6 ÷ 20)% , т.е. много выше, чем при всяком индицировании.

Так как абсолютная величина мощности механических потерь при использовании метода отключения цилиндров:

49

то данный метод эквивалентен рассмотренному выше, с той разницей, что не требуется индицирования отдельных цилиндров двигателя. Но тогда погрешность определения мощности механических потерь будет определяться выражением, аналогичным для рассмотренного выше метода, т.е.

цилиндров, в котором дважды используется разность двух близких величин, крайне неудовлетворительна. Но следует также учесть и влияние довольно грубых допущений, положенных в основу метода выключения цилиндров. Предполагается, во-первых, что индикаторная мощность каждого из работающих цилиндров двигателя не изменяется при выключении одного из них; во-вторых, что мощность механических потерь каждого цилиндра не меняется при его выключении. Что касается первого допущения, то оно является сомнительным, в связи с тем, что на режиме работы с выключенным одним цилиндром существенно изменяется наполнение действующих цилиндров. При этом как у дизелей (особенно на режимах работы, близких и номинальному), так в особенности у двигателей с внешним смесеобразованием индикаторная мощность работающих цилиндров изменяется настолько, что в некоторых случаях условная мощность механических потерь, определяемая методом выключения цилиндров, получается отрицательной.

Поэтому данный метод не может быть рекомендован для широкого применения.

6.2.3. Метод проворачивания коленчатого вала двигателя от постороннего источника энергии

Данный метод является наиболее употребительным методом определения суммарных механических потерь. Технически этот метод прост и сводится к тому, что коленчатый вал двигателя, работавшего на определенном режиме, сразу после выключения подачи топлива