Нагрузочная характеристика дизельного двигателя: Нагрузочная характеристика дизельного двигателя | Дизельный двигатель

Нагрузочная характеристика двигателя

Нагрузочная характеристика двигателя определяется пропорциональностью главных параметров двигателя, а также показателем нагрузки при неизменных оборотах коленвала. Настоящее определение показывает деятельность мотора машины в движении в одинаковом скоростном режиме, на одной и той же передаче при различных сопротивлениях дорожного покрытия.

Типичный график нагрузочной характеристики мотора

Определяющими параметрами мотора по нагрузочной характеристике считаются GT и ge. Кроме этого, выделяют:

• температуру высвобождаемого воздуха;
• коэффициент заполнения;
• коэффициент повышенности газов;
• ускоренное впрыскивание;
• токсичность выхлопных газов;
• задымление (для дизельных двигателей).

Холостой ход при определённых оборотах соответствует крайней точке характеристики слева. Точка справа — предельной нагрузке, которую двигатель способен вынести на тех же оборотах.

В карбюраторном моторе снижение мощности при постоянном значении скорости происходит с помощью закрытия дросселя. Плотность снижается, а отсюда количество поступления топлива. Такой тип контроля именуется количественным. При закрытии дросселя экономия мотора изменяется. Её оценка, а также других параметров движка измеряется нагрузочной характеристикой.

Нагрузочная характеристика ДВС зависит от потребления горючего, удельной эффективности такого потребления, а также других параметров при равномерной скорости и режиме тепла.

Изменение часовой затраты горючего зависит от составляющих компонентов топлива, а также показателя заполнения. Одновременно с открытием дросселя сопротивление гидравлики впуска снижается, показатель заполнения поднимается, как и затраты горючего.

Вместе со всем этим процессом меняется качество впрыскиваемого топлива. Показатель избыточности воздуха меняется с требуемой мощностью и контролем экономии топлива.

Завышенные затраты горючего при максимальных параметрах нагрузки можно объяснить насыщением топлива за счёт раскрытия створок экономайзера.

Механический КПД стремится к нулю при холостых оборотах, т. к. вся деятельность движка тратится, чтобы преодолеть механические потери. Также на холостых оборотах происходит обогащение топлива, потому что при открытии дросселя давление и температура снижаются, условия для зажжения искры становятся хуже.

Вместе с открытием дросселя в месте средней нагрузки обогащённое топливо уже не требуется, происходит подача более «бедного» горючего. Это повышает индикаторный КПД.

Способы снятия нагрузки

Мотор должен прогреться на маленькой нагрузке, дроссель открывают на всю. Частота оборотов движка регулируется с помощью тормозной системы. Как только тепловой и скоростной режимы устанавливаются в определённое положение, замеряют показатели:

• весов;
• затраты топлива по времени;
• частоты оборотов;
• температуры воды;
• температуры масла.

Значения записываются, после чего выставляют другой режим, но с заниженными показателями. Измеряют и заново сравнивают. На основе всех испытаний строится график, где видны коэффициенты изменений различных показателей — затраты горючей смеси, излишки воздуха, наполнения, температуры. С помощью подобных опытов находят оптимальный режим работы двигателя.

Определение нагрузки дизельного двигателя

Нагрузочная характеристика дизеля обуславливается затратами топлива и всеми показателями работы движка и его загруженности — мощность и давление при стабильных оборотах коленвала. Эти функции, возникшие от неизменных вращений, устанавливаются для всех скоростных режимов. Следует учитывать расходы топлива, максимально возможную подачу его и затраты за определённый период. Всем этим и характеризуются показатели двигателя.

Различия дизельного и карбюраторного двигателей

Нагрузочные характеристики дизеля отличаются от карбюраторного из-за особенных способов сгорания, образования смеси и контролирования мощности. В дизельном моторе топливная воздушная масса образовывается за тысячные доли секунды. В таком случае средним показателем для заполненного объёма воздуха и горючего считается коэффициент лишнего газа. Когда топливо впрыскивается, то неоднородно распространяется в камере сгорания, образуя места различной консистенции газа и горючего. Именно от этого в дизельном моторе консистенция значительно беднее. Регулировка мощности возможна непосредственно до холостых ходов.

Мощность двигателя можно изменить, если меняются составляющие консистенции. Это делается при помощи снижения или повышения горючего, которое впрыскивается за конкретный отрезок времени при одинаковой подаче воздуха. Практически это делают при передвижении рейки топливного шланга.

Коэффициент наполнения не меняется, при возрастании мощности он минимизируется из-за повышения температуры. Показатель лишнего воздуха зависит от расхода топлива.

Высокая мощность у двигателей обнаруживается при пиковом показании значения, определяющего качество всего процесса работы. Отклонение в худшую сторону характеризуется задымлением выхлопных газов, накапливается нагар, снижается экономия, температура мотора возрастает в несколько раз. Отсюда видно, что эксплуатация дизеля в пределах максимальной мощности нецелесообразна.

Задымление при различных параметрах нагрузки

В дизельных движках, имеющих неисправности, чрезмерное задымление выхлопных газов образуется из-за изменения режима скорости и нагрузки. Существуют три вида задымления по цветам:

• чёрный — масса веществ углерода, образующаяся из-за чрезмерного обогащения заряда работы. Это возникает за счёт уменьшения скорости, повышенных нагрузок и сильных форсировок;
• белый — вещества горючего, которые не успели сгореть. Обычно бывает у непрогретого мотора;
• голубой – углеводород не успевает сгорать и выходит с отработанными газами.

Задымление чаще происходит, если нагрузка не превышает пятьдесят процентов. Если переваливает за этот предел, то задымление прекращается. При проведении различных опытов было доказано, что дым голубого цвета не присутствует у дизельных двигателей с четырёхтактной фазой. В таких движках дым только чёрного цвета.

КПД

Повышение объёма горючего, попадающего в мотор, с одновременным повышением нагрузки является результатом уменьшения индикаторного КПД. Переходя к наименьшим нагрузкам от холостых оборотов, механический и индикаторный коэффициент полезного действия повышается. Если дальше повышать нагрузку — механический КПД возрастёт, а расход горючего будет уменьшаться. Если повысить впрыск горючего, то повышается мощность мотора, но экономия падает, происходит задымление выхлопных газов, движок сильно греется — это явный признак некачественной переработки топлива.

Можно ли снять нагрузку?

Следует дать движку прогреться достаточным образом, в это же время перемещается планка, которая регулирует впрыск горючего и контролирует тормоз, показания мотора выводятся на максимальные значения оборотов коленвала при выбранном режиме скорости. Итоговый режим соответствует предельной мощности при конкретных оборотах. Через небольшой отрезок времени после регулировки оборотов стоит измерить следующее:

• отработанные газы, масло, показания температуры воды;
• силу тормоза и момента вращения;
• показания оборотов коленвала;
• время затрат выбранной дозы горючего.

После всего проделанного с помощью регулирования тормоза оставляют выбранную частоту оборотов, уменьшают впрыск горючего с помощью планки топливного шланга, переходят к дальнейшему этапу и делают необходимые измерения. За счёт последовательного снижения подачи горючего и при определённом количестве оборотов образуется некоторое количество точек нагрузки. Рассчитывают оптимальную нагрузочную характеристику.

Если статья оказалась полезной, напишите нам об этом.

1. Нагрузочные характеристики двигателей

Нагрузочной характеристикой двигателя внутреннего сгорания называется комплекс зависимостей часового, удельного эффективного расходов топлива и других показателей двигателя от его нагрузки при постоянной частоте вращения коленчатого вала.

В качестве показателя величины нагрузки могут выступать эффективная мощность, крутящий момент или, чаще всего, среднее эффективное давление. Иногда характеристику строят по аргументу, представленному в относительных величинах, например в процентах от максимальной (номинальной) мощности. На характеристику, кроме графиков расходов топлива, обычно наносят также кривые часового расхода воздуха, коэффициента наполнения, коэффициента избытка воздуха и других показателей двигателя.

1.1.Нагркзочная характеристика дизеля

Н

Рис. 3.1. Зависимость показателей дизеля от нагрузки при n = const

агрузочная характеристика может сниматься как при регулировке топливного насоса высокого давления (ТНВД), установленной заводом изготовителем, так и с демонтированным устройством ограничения хода рейки ТНВД. Во втором случае цикловая подача топлива лимитируетсянаибольшей производительностью плунжерной пары насоса, что дает возможность обеспечить переобогащение смеси, выявить предел дымления и определить максимальную эффективную мощность, которую может развить дизель при данной частоте вращения коленчатого вала (рис. 3.1). На наиболее экономичном режиме (точка 1) дизель работает при полном бездымном сгорании при коэффициенте избытка воздуха α =1,5…2,0. С увеличением нагрузки, а следовательно, и расхода топлива G_T смесь обогащается, коэффициент α приближается к значениям 1,2…1,3, что приводит к неполноте сгорания топлива и возникновению дымления из-за появления в отработавших газах несгоревших углеродистых частиц — сажи (точка 3). Достижение максимальной мощности (точка 4) связано с переходом к еще более богатым смесям, коэффициент избытка воздуха при этом приближается к значению α =1, отработавшие газы приобретают черную окраску, удельный эффективный расход топлива существенно повышается. Дальнейшее увеличение цикловой подачи топлива приводит к еще большему ухудшению сгорания и падению мощности. Работа дизеля на режимах, сопровождающихся дымлением, не допускается. Режим номинальной мощности, определяемый (устанавливаемый) заводом-изготовителем, должен гарантировать бездымную работу дизеля (точка 2).

Анализ нагрузочной характеристики дизеля

Нарис. 3.2. представлена нагрузочная характеристика дизеля. Часовой расход топлива G_T с увеличением нагрузки р_е при n=const возрастает, так как при перемещении органа управления топливного насоса увеличивается цикловая подача топлива. До нагрузки примерно 70…75% от максимальной (р_е=0,5 МПа) зависимость G_T = f(p_e) близка к линейной. При меньших нагрузках вследствие появления неполноты сгорания крутизна кривой G_T несколько увеличивается.

Часовой расход воздуха G_B у дизеля с ростом нагрузки при n=const, должен быть практически постоянным. Однако увеличение нагрузки сопровождается общим возрастанием тепловой напряженности двигателя, особенно заметным при больших нагрузках и при максимальной мощности. По этой причине увеличивается подогрев свежего заряда, плотность его снижается, что приводит к некоторому уменьшению G_B и соответственно коэффициента наполнения η_V.

К

Рис. 3.2. Нагрузочная

характеристика дизеля

оэффициент избытка воздуха α снижается от α = 5,0…6,0 на холостом ходу (р_е=0) до α =1,75 на режиме наименьшего удельного эффективного расхода топлива (при р_е = 0,56 МПа), поскольку наибольшая полнота сгорания топлива достигается, как правило, при α =1,6…1,8. Для получения максимальной (или номинальной) мощности смесь должна быть обогащена до α_Н=1,2…1,4 (в зависимости от типа камеры сгорания и способа смесеобразования). У исследуемого дизеля α_Н =1,5.

Минимальный удельный эффективный расход топлива, равный 230 г/(кВт ч), наблюдается при р_е= 0,56 МПа. При меньшей нагрузке экономичность двигателя ухудшается, так как увеличивается относительная доля механических потерь (механический КПД η_М падает). При больших нагрузках удельный расход топлива возрастает из-за увеличения неполноты сгорания топлива. На номинальном режиме g_e=235 г/(кВтч).

Нагрузочная характеристика двигателя

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒

Нагрузочная характеристика представляет собойзависимость часового и удельного эффективного расходов топлива от нагрузки (мощности, крутящего момента, среднего эффективного давления) двигателя при постоянной частоте вращения коленчатого вала. Она позволяет оценить экономичность двигателя на различных нагрузках при данной частоте вращения вала.

Условия снятия характеристики:

— нормальное тепловое состояние двигателя;

— постоянная частота вращения коленчатого вала;

— установившийся температурный режим двигателя;

— исправные системы зажигания и питания двигателя.

Общий вид нагрузочной характеристики двигателя показан на рис.18.

 

Теоретическая часть

Особенности работы двигателя на режимах холостого хода и малых
 нагрузок.

Работа двигателя на режимах холостого хода и малых нагрузок имеет ряд характерных особенностей. Так, например, к моменту открытия выпускного клапана давление в цилиндре может быть ниже давления в выпускной трубе. Тогда после открытия выпускного клапана происходит перетекание газа из выпускной трубы в цилиндр до выравнивания давлений и лишь затем начинается выталкивание газа из цилиндра в выпускную трубу (рис. 19).

В момент открытия впускного клапана давление газов в цилиндре превышает давление во впускной трубе. Поэтому происходит заброс продуктов сгорания из цилиндра во впускной трубопровод.

Рис. 18 Нагрузочная характеристика

Положение усугубляется в период перекрытия клапанов, когда может происходить достаточно интенсивное перетекание газов из выпускной трубы в полость цилиндра и из цилиндра во впускную трубу. Все это приводит к заметному увеличению коэффициента остаточных газов и значительно повышает вероятность пропуска воспламенения.

Отличие режимов холостого хода и малых нагрузок от режимов полной и средней нагрузок — это не только уже отмеченная в несколько раз большая доля остаточных газов, но и непосредственная зависимость состава заряда от полноты сгорания топлива в предшествующем цикле. Так, при пропуске воспламенения и неполном сгорании топлива остаточные газы содержат неокисленное топливо, свободный кислород и химически активные продукты неполного сгорания.

С этим связана характерная для режимов глубокого дросселирования двигателя цикловая неидентичность процесса сгорания смеси. Как правило, после циклов с более полным сгоранием в рабочем заряде последующего цикла увеличивается инертная составляющая, что приводит к ухудшению процесса сгорания в этом цикле.

Рис. 19 Развернутая индикаторная диаграмма при работе двигателя на холостом ходу

Следствием плохого сгорания на режимах холостого хода и малых нагрузок является повышенный выброс вредных веществ, уменьшение индикаторного КПД двигателя. Низкое давление во впускном трубопроводе, обусловленное сильно прикрытой дроссельной заслонкой, означает большие насосные потери. Механические потери двигателя, абсолютная величина которых не зависит от нагрузки, при малой нагрузке относительно нее то же становятся большими. Все это приводит к увеличению удельного эффективного расхода топлива. Улучшить эти показатели позволяет использование переменных фаз газораспределения (уменьшение продолжительности перекрытия клапанов), повышение степени сжатия двигателя, увеличение угла опережения зажигания и обогащение горючей смеси.

Сохранение частоты вращения вала при повышении нагрузки двигателя осуществляется за счет открытия дроссельной заслонки и, соответственно, увеличения наполнения цилиндров свежим зарядом. При этом повышаются давление в цилиндре и качество процесса сгорания, уменьшаются насосные, относительные механические потери и удельный эффективный расход топлива. Часовой расход топлива при этом плавно возрастает.

Наилучшая топливная экономичность должна наблюдаться при полной нагрузке.

Однако на практике горючую смесь на нагрузках, близких к полной, обычно обогащают для получения максимально возможной мощности при данной частоте вращения вала. Обогащение смеси обусловливает химическую неполноту сгорания топлива и, соответственно, снижение экономичности двигателя. В этом случае минимальный удельный эффективный расход топлива имеет место при нагрузках, составляющих 85…90% от полной. Обогащение смеси ведет и к более быстрому росту часового расхода топлива на больших нагрузках.

 

Экспериментальная часть

Нагрузочную характеристику снимают при постоянной частоте вращения коленчатого вала, изменяя положение дросселя от минимального открытия его, соответствующего холостому ходу, до полного открытия. Поскольку автомобильный двигатель работает в широком диапазоне частот вращения, то для выявления его топливной экономичности необходимо снять несколько нагрузочных характеристик при различных значениях частоты вращения вала. Нагрузку при испытаниях варьируют с помощью тормозной установки, а изменением степени открытия дроссельной заслонки поддерживают постоянной частоту вращения вала.

Регулировки состава горючей смеси и угла опережения зажигания при снятии нагрузочной характеристики обеспечиваются автоматической работой соответствующих систем двигателя. Стенд оснащен устройством, позволяющим фиксировать дроссельную заслонку в произвольном положении, начиная от положения на упоре при работе на холостом ходу и до ее полного открытия.

Первый опыт проводят при наименьшем открытии дроссельной заслонки, обеспечивающем устойчивую работу двигателя в режиме холостого хода на заданной частоте вращения коленчатого вала.

Во втором и последующих опытах увеличивают нагрузку двигателя, приоткрывая дроссельную заслонку на 10…12°. Последний опыт проводят при полностью открытой дроссельной заслонке. Для более точного определения показателей в зоне минимальных удельных расходов топлива, (при нагрузке более 70 % от максимальной) желательно проводить опыты более часто.

По результатам испытаний строят графики нагрузочной характеристики.

Графически определяют показатели и регулировки двигателя в характерных точках:

• часовой расход топлива на режиме холостого хода;

• часовой и удельный расход топлива, соответствующие максимальной мощности при полном открытии дроссельной заслонки;

• минимальный удельный расход топлива и соответствующую степень нагрузки двигателя;

• коэффициенты избытка воздуха при работе двигателя на холостом ходу, максимальной нагрузке и при минимальном удельном расходе топлива.

 

Контрольные вопросы

1. Каковы условия снятия нагрузочной характеристики?

2. Почему при увеличении нагрузки на двигатель удельный эффективный расход топлива уменьшается?

3. Почему при открытии дросселя, больше чем  на 85 – 95%, расходы топлива могут резко возрасти?

4. Чему равен удельный эффективный расход топлива на холостом ходу?

5. Как будет выглядеть кривая удельного эффективного расхода топлива, если на всех нагрузках использовать обогащенную смесь?

6. Как зависит давление во впускном трубопроводе от нагрузки на двигатель?

7. Что такое мощностной и экономичный составы горючей смеси?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4



Нагрузочная характеристика дизеля — Энциклопедия по машиностроению XXL

На нагрузочной характеристике дизеля отмечаются три характерные точки а) режим максимальной экономичности (точка ilg —горизонтальная. касательная т — m к кривой g  [c.28]

Сравнение нагрузочных характеристик дизеля и карбюраторного двигателя показывает относительное преимущество первого (фиг. 22). Повышенная экономичность дизеля на частичных нагрузках обусловлена увеличением а при снижении и, следовательно, уменьшением теплоёмкости продуктов сгорания.  [c.28]

Нагрузочные характеристики дизелей используют также для выбора наивыгоднейшего начала впрыска, давления распыла,  [c.42]

На фиг. 2 приведена нагрузочная характеристика дизеля 4410,5/13.  [c.13]

В каждом разделе приведены таблицы основных параметров всех выпускаемых модификаций, краткое описание конструкции основной модели с указанием особенностей каждой модификации. Кроме того, публикуются фотографии внешнего вида, поперечный и продольный разрезы, а также нагрузочные характеристики дизелей.  [c.3]

Иногда при построении кривых нагрузочной характеристики берут, вместо абсолютных значений показателей, отражающих нагрузку двигателя, отношение этих величин к их значению при номинальном режиме или на режиме внешней характеристики при соответствующем числе оборотов- На фиг. 130 приведены нагрузочные характеристики дизеля.  [c.299]

Нагрузочная характеристика дизеля снимается при различной подаче топлива, а карбюраторного или газового двигателя — при различном открытии дроссельной заслонки и соответственно при наивыгоднейшем для данного числа оборотов моменте подачи топлива или опережения зажигания.  [c.300]

На рисунке 3,33 показано изменение параметров С, и по нагрузочной характеристике дизеля. Видно, что характер кривой й е более пологий, чем для карбюраторного двигателя, что обусловливается плавным изменением параметров цикла (т],-, r lf и 1] ). В связи с этим на основных рабочих режимах у дизелей удельный расход топлива ( /,) близок к минимальному (точка I). Этим  [c.169]

Кроме того, известны регулировочные характеристики, позволяющие установить наивыгоднейший состав смеси, наивыгоднейший угол опережения впрыска и др. Однако эти характеристики имеют вспомогательное значение, поэтому ниже будут рассмотрены только внешние скоростные и нагрузочные характеристики дизелей тракторного типа.  [c.280]

НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИЗЕЛЯ  [c.282]

Нагрузочные характеристики дизелей с наддувом аналогичны характеристикам дизелей без наддува с той только разницей, что у дизелей с наддувом коэффициент а изменяется в зависимости от цикловой подачи топлива по более сложному закону.  [c.300]

В процессе испытаний замеряли расход масла на угар и при снятии нагрузочных характеристик дизеля — удельный расход топлива. После каждого этапа испытаний замеряли износ поршневых колец и вкладышей подшипников коленчатого вала. Результаты измерений представлены в таблице, при этом данные, полученные на первом этапе испытаний, приняты за 100%.  [c.320]

При этом условии по протеканию относительной нагрузочной характеристики газовый двигатель занимает промежуточное положение между дизелем и карбюраторным двигателем.  [c.28]

На фиг. 23 дан пример нагрузочной характеристики тракторного дизеля.  [c.28]

Удовлетворить такое требование могут тепловозы, имеющие установки с несколькими, например двумя дизелями. При частичной нагрузке один из дизелей может быть отключен, и тогда оставшийся в работе дизель будет работать при минимальных значениях в соответствии с нагрузочной характеристикой (фиг. 75, кривая 1).  [c.118]

К основным характеристикам автомобильного двигателя относятся 1) скоростные характеристики при полном и частичных открытиях дроссельной заслонки или подачах топлива (для дизелей) 2) нагрузочные характеристики 3) характеристики по углу установки зажигания 4) регулировочные характеристики и 5) характеристики холостого хода.  [c.36]

Существующие дизели можно разбить на три основных типа а) дизели, работающие по винтовой характеристике б) дизели, работающие на генератор (по нагрузочной характеристике) в) транспортные дизели, работающие во всей области нагрузок и оборотов, ограниченной внепшей характеристикой.  [c.362]

Прямые линии (условно прямые) — это линии постоянных оборотов двигателя. Стопроцентным оборотам соответствует нагрузочная характеристика при постоянном числе оборотов дизель-генератора, далее идут 80% оборотов от номинала, затем 60% и 40%. Высокое значение крутящего момента транспортного двигателя должно быть сохранено примерно до 50% оборотов. 1 — характеристика судового дизеля, 2 — транспортного с удовлетворительным протеканием зависимости крутящего момента от оборотов и 5 — характеристика идеального транспортного двигателя.  [c.363]

Основные технические данные дизелей и агрегатов, показанные на фиг. 14, 15 и 16, приведены в табл. 1, 2 и 3 нагрузочные, внешние, винтовые и регуляторные характеристики дизеля даны на фиг. 17 и 18.  [c.34]

На оис. 21 представлена нагрузочная характеристика дизеля. Точка 1 на кривой удельных расходов соответствует минимальному расходу топлива при данном числе оборотов, а точка 2 — расходу топлива при максимальной мощности. В этой точке коэффициент избытка воздуха имеет наименьшее значение, и сгорание топлива пооисходит с максимальным выделением тепла на единицу объема воздуха, сжатого в камере сгорания. При этом значение коэффициента а приближается к единице и, несмотря на то, что смесь по составу близка к нормальной, вследствие несовершенства перемешивания топлива с воздухом и недостатка времени для смесеобразования, топливо сгорает неполностью. Несгоревший углерод топлива выбрасывается в виде сажи, окрашивая отработавшие газы в черный цвет.  [c.42]

Дизель имеет непо-средственное смесеобразование, четыре клапана, масляное охлаждение поршня газотурбонагнетатель состоит из двухступенчатого компрессора и двухступенчатой турбины с общим к. п. д. около 60%. Нагрузочная характеристика дизеля приведена на фиг. 93.  [c.93]

К форсированным тепловозным дизелям относится также дизель типа MB-820-O Мерседес-Бенц мощностью 1350 э. л. с. при 1500 об ,мин. Дизель имеет предкамерное смесеобразование наддув осуществляется двумя параллельно работающими газотурбонагнетателями газовые турбины радиального типа. Дизель двенадцатицилиндровый, V-образный и развивает указанную мощность при следующих параметрах ре = = 13,7 кГ см , Рк 2 кГ см рг = i,12 кПсм , рг= =9,%кГ см =500—550° С ge =160 г/э. л. с. ч. При повышении до 2,35 кГ см и pz до 100 кПсм дизель развивает 1625 а. л. с. при ре = 16,3 кПсм я ge = = 170 s . л. с. ч. На фиг. 95 показана нагрузочная характеристика дизеля MB-820-Db.  [c.94]

Нагрузочные характеристики дизеля 2Д100 при работе с пятью топливными насосами, совмещенные с характеристиками при работе с десятью насосами, показаны на рис. 144. Зона, в которой отключением пяти цилиндров можно улучшить экономичность двигателя, не ограничивается одним лишь холостым ходом. По мере снижения скоростного режима работы дизеля увеличивается эффективность отключения пяти цилиндров. Отключение пяти цилиндров качественно улучшило работу дизеля на холостом ходу, понизило расход топлива на 30% и совершенно исключило разжижение масла топливом.  [c.248] Максимальное соответствие характеристик дизеля назначению тепловоза и типу передачи. На рис. 219 дан пример наложения характеристик гидропередачи на универсальную характеристику дизеля 6Д70. Кроме кривой крутящего момента Ма дизеля при работе по внешней характеристике, на графике даны кривые свободных моментов Mg се, полученные с учетом затрат мощности на привод вспомогательных агрегатов. Ломаные линии, помеченные римскими цифрами, являются в данном случае комбинациями из отрезков нагрузочных и частичных скоростных характеристик дизеля, соответствующих различным положениям рукоятки контроллера.  [c.326]

---

Работа дизеля по нагрузочной характеристике

Нагрузочная характеристика – зависимость параметров и показателей дизеля от нагрузки, а именно от среднего эффективного давления p_e или крутящего момента М, при постоянной частоте вращения (n=const).

По этой характеристике на судне работают дизель-генераторы или главные двигатели, вращающие гребной винт регулируемого шага при n=const.

Результаты обработанных данных испытания в графической форме показаны на рисунках 4.1; 4.2; 4.3; 4.5; 4.6; 4.7; 4.8 и 4.9.

Рисунок 4.1 Нагрузочная характеристика дизеля

 

Рисунок 4.2 Винтовая характеристика дизеля

 

 

Рисунок 4.3 Нагрузочная характеристика дизеля

 

 

Рисунок 4.4 Винтовая характеристика дизеля

 

Рисунок 4.5 Зависимость эффективной и индикаторной мощности двигателя, а так же механического КПД от нагрузки

 

 

Рисунок 4.6 Диаграмма теплового баланса дизеля при работе по нагрузочной характеристике

Рисунок 4.7 Диаграмма теплового баланса дизеля при работе по винтовой характеристике

 

 

Рисунок 4.8 Винтовая характеристика дизеля

 

Рисунок 4.9 Уровни удельного эффективного расхода топлива при работе дизеля по а –нагрузочной характеристике, б – по винтовой характеристике

Зависимость эффективной мощности от нагрузки

Из рисунка 4.1 видно, что зависимость эффективной мощности от нагрузки выражается прямой линией. Эффективная мощность p_e есть отношение работы цикла, получаемой на выходном фланце двигателя Le (иначе говоря, эффективная работа), к рабочему объему цилиндра Vs(объему описываемому цилиндром), т.е.

Следовательно, преобразовав данную формулу, получим эффективную работу от одного цикла в одном цилиндре: .

Преобразовывая далее, получим эффективную мощность многоцилиндрового цилиндра («секундную работу»):

где i – число цилиндров, z – коэффициент тактности, n – частота вращения коленвала.

Так как двигатель работал при нагрузочной характеристике и, как отмечалось выше, с постоянной частотой (n=const), то сомножители i,z, и можно заменить некоторым постоянным коэффициентом В. Тогда мы имеем:

Можно считать, что .

Получается, что эффективная мощность пропорциональна среднему эффективному давлению (т.е. нагрузке), что мы и наблюдаем на рисунке 4.1.

Так как режим работы дизеля определяется двумя независимыми переменными – нагрузочным и скоростным параметрами. Нагрузочным параметром может быть либо среднее эффективное давление p_e, либо крутящий момент М, либо показание гидротормоза Р_т. Для косвенной нагрузки могут быть использованы цикловая подача q_ц, активный ход плунжера ТНВД h_а, положение органа управления подачей топлива (положение рейки ТНВД). В качестве скоростного параметра берут частоту вращения коленчатого вала.

Известно, что мощность есть произведение крутящего момента и угловой частоты вращения, т.е. , то для двигателя, работающего при постоянной частоте (n=const, а значит ω= const), справедливо выражение или . Т.е. мощность пропорциональна нагрузке.

А это значит, что зависимость должна выражаться прямой линией.

 

Зависимость крутящего момента от среднего эффективного давления

Крутящий момент и среднее эффективное давление представляют собой нагрузочные параметры режима дизеля, т.е. эти величины жестко связаны между собой. Так же выше было доказано, что , так как , а n=const, то получаем , то очевидно . Это означает, что зависимость должна иметь вид прямой линии.

Зависимость коэффициента избытка воздуха для сгорания от нагрузки

Избыток воздуха для сгорания α определяется по формуле:

где – часовой расход воздуха на двигатель, кг/ч

— часовой расход топлива, кг/ч

– теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива среднего состава.

В результате каждого хода наполнения (насосного хода поршня) а цилиндр всасывается из атмосферы один и тот же объем воздуха. Так как испытуемый двигатель без наддува, то воздух, поступивший в цилиндр, имеет почти одну и ту же массу после каждого наполнения. Поэтому при работе дизеля по нагрузочной характеристике (при n=const) часовой расход воздуха практически постоянен, т.е. .

При снижении нагрузки уменьшится цикловая подача топлива и при n=const соответственно уменьшится часовой расход топлива . А это значит, что при снижении нагрузки коэффициент избытка воздуха для сгорания α существенно увеличивается.

 

Зависимость индикаторной мощности и механического КПД от нагрузки

Индикаторная мощность есть сумма эффективной мощности и мощности механческих потерь :

Мощность механических потерь зависит от частоты вращения коленчатого вала, поэтому при работе двигателя при нагрузочной характеристике, т.е. при n=const, можно принять . Тогда зависимость будет прямой линией, которая отстает от прямой на расстояние соответствующее так, как показано на рис. 4.5.

Механический КПД можно выразить следующим образом:

Из этого выражения следует, что со снижением нагрузки и соответствующим снижением индикаторной мощности механический КПД снижается. Следовательно, при уменьшении полезной нагрузки все большая доля энергии, вводимой в дизель с топливом, расходуется на преодоление механических потерь.

Если продолжать снижение полезной нагрузки до холостого хода, до , то при этом наступает равенство . Это означает, что в соответствии с формулой (*) в данном случае , то есть вся работа газов в цилиндре расходуется на преодоление механических потерь .Другими словами, в этом случае «дизель вращает только сам себя», не производя полезной работы. Рассмотренная ситуация отражена на рис.4.5.

Отметим, что на режиме холостого хода эффективный КПД двигателя , ввиду того что .

Характер кривой на рис.4.5 позволяет сделать вывод о том, что одной из основных причин снижения эффективного КПД двигателя по мере уменьшения его полезной нагрузки является существенное падение механического КПД.

 

Зависимость коэффициента избытка воздуха для сгорания от нагрузки

Для последующего объяснения влияния избытка воздуха для сгорания на показатели работы дизеля необходимо исследовать характер зависимости представленной на рисунке 4.3.

В соответствии с методикой обработки данных испытания дизеля коэффициент избытка воздуха для сгорания αопределяется по формуле:

где – часовой расход воздуха на двигатель, кг/ч;

– часовой расход топлива, кг/ч;

– теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива среднего состава, кг/кг.

В результате каждого насосного хода поршня (хода наполнения) в цилиндр всасывается из атмосферы один и тот же объём воздуха. Причём ввиду того, что дизель 2Ч 11/13 без наддува, воздух, поступивший цилиндр, имеет практически одну и ту же массу после каждого хода наполнения. Поэтому при работе дизеля по нагрузочной характеристике, т.е. при n=const часовой расход воздуха практический постоянен.

Очевидно, что при снижении нагрузки уменьшается цикловая подача топлива r wsp:rsidR=»00000000″><w:pgSz w:w=»12240″ w:h=»15840″/><w:pgMar w:top=»1134″ w:right=»850″ w:bottom=»1134″ w:left=»1701″ w:header=»720″ w:footer=»720″ w:gutter=»0″/><w:cols w:space=»720″/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>»> и при n=const соответственно уменьшается часовой расход топлива .

Это означает, что в соответствии с формулой (**) при снижении нагрузки коэффициент избытка воздуха для сгорания существенно увеличился.

 

Зависимость коэффициента наполнения цилиндра от нагрузки

На рисунке 4.3 зависимость представляет собой горизонтальную линию. Выше было сказано о приблизительном постоянстве часового расхода воздуха при работе по нагрузочной характеристике, но все-таки, при измерениях, несколько уменьшается.

Причина уменьшения состоит в том, что по мере увеличения нагрузки растут температуры стенок цилиндра и клапанов подвода воздуха к цилиндру. Их рост и вызывает увеличение степени подогрева поступающего в цилиндр воздуха, а следовательно, снижение его плотности. Несмотря на постоянство объема всасываемого в цилиндр воздуха, массовый заряд цилиндра уменьшается.

Уменьшение при увеличении влечет на собой снижение коэффициента наполнения в соответствии формулой, которую мы использовали при обработке данных испытания:

где i – число цилиндров, z – коэффициент тактности, n – частота вращения коленвала, ρ₀ – плотность воздуха перед двигателем.

 

Зависимость эффективного КПД двигателя и удельного эффективного расхода топлива от нагрузки

По результатам испытаний на рисунке 4.3 видно, что в диапазоне малых нагрузок при уменьшении нагрузки эффективный КПД всегда снижается.

Эффективный КПД и удельный эффективный расход топлива жестко связаны между собой обратной пропорциональной зависимостью , поэтому справедливы следующее утверждение: при уменьшении нагрузки (диапазон малых нагрузок) удельный эффективный расход топлива возрастает.

Основными причинами снижения эффективного КПД при уменьшении нагрузки являются:

1) Существенное падение механического КПД.

2) Значительный рост коэффициента избытка воздуха α. Так как в связи с этим подача в цилиндр черезмерно увеличенного количества воздуха снижает уровень температур подвода теплоты в цикл, следовательно, снижает термический КПД цикла , индикаторный КПД цикла и соответственно снижается эффективный КПД .

3) При существенном уменьшении нагрузки цикловая подача топлива становится настолько малой и процесс впрыскивания становится столь коротким, что давление подачи топлива не успевает вырасти до уровня, обеспечивающего надлежащее качество распыливания. Это является причиной ухудшения , а следовательно и в области малых нагрузок.

Так же существует ряд причин снижения эффективного КПД при увеличении нагрузки в области высоких нагрузок.

1) В указанной области нагрузок из-за больших цикловых подач топлива коэффициент избытка воздуха для сгорания α может оказаться недостаточным для своевременного сгорания топлива. Замедленный процесс сгорания оказывается смещенным на линию расширения. В этом случае подвод теплоты в цикл происходит поздно, при снижающейся температуре, что ухудшает , и .

2) Уменьшение коэффициента наполнения с ростом полезной нагрузки способствует ухудшению индикаторного и эффективного КПД. В области больших нагрузок уменьшение вызывает снижение коэффициента избытка воздуха для сгорания α. При возможном недостатке воздуха ухудшается качество смесеобразования. А значит может увеличится продолжительность и уменьшится полнота сгорания топлива. В этом случае снижаются и .

3) При увеличении нагрузки увеличивается цикловая подача топлива и, соответственно, увеличивается продолжительность подачи. Это так же вызывает смещение процесса сгорания на линию расширения и описанное выше ухудшение КПД , и .

Из рисунка 4.6 видно, что доля теплоты , преобразованная в работу, которая является эффективным КПД , с уменьшением нагрузки существенно снижается. Причины данного снижения были рассмотрены выше.

В статью теплового баланса ( «небаланс») входят по большей части механические потери. В основном, потери на осуществление насосных ходов поршня, на привод навешанных на двигатель насосов, газораспределительного механизма. Так же сюда входят потери теплоты в окружающую среду.

 

Рекомендуемые страницы:

Скоростные и нагрузочные характеристики дизеля — Студопедия

В судовой энергетической установке режимы работы двигателей имеют свои специфические особенности, зависящие от назначения и типа двигателя. Судовые двигатели подразделяют на главные и вспомогательные. В свою очередь, главные двигатели могут приводить во вращение винт фиксированного шага или винт регулированного шага. Вспомогательные двигатели обычно обеспечивают работу судовой электростанции в качестве привода генераторов.

Различают режимы работы двигателя как скоростные когда, эффективная мощность двигателя зависит от частоты вращения KB — N_e = f(n), так и нагрузочные, когда нагрузка двигателя может изменяться при неизменной частоте вращения коленвала (N_e = var, n = const).

Тормозная нагрузка главного двигателя обеспечивается гребным винтом, т.е. режим работы главного двигателя полностью подчиняется закону потребляемой мощности гребным винтом.

Зависимость изменения эффективной мощности главного двигателя N_e от частоты вращения гребного винта называется винтовой характеристикой. Для транспортных судов винтовая характеристика практически с достаточной точностью описывается выражением кубической параболы зависимости мощности от частоты вращения гребного винта:

где с — постоянная для комплекса «главный двигатель — гребной винт».

Для построения поля возможных винтовых характеристик можно рассмотреть изменение нагрузки главного двигателя, работающего на винт фиксированного шага, от самых тяжелых условий до самых легких (рис. 1.2) [2, 9].

Рис. 1.2. Винтовые и ограничительные характеристики

ТС — номинальная (расчетная) винтовая характеристика;

RSG — швартовная;

PQHZ — в балласте;

СЕ — ограничительная характеристика при М_ен = const,

EK — ограничительная характеристика по теплонапряженности;

CL — ограничительная регуляторная характеристика при п_сн = const;

KL — нижняя ограничительная характеристика при N_е = 0,5N_ен

Самый тяжелый режим работы главного двигателя осуществляется при работе судна на швартовах, когда поступь гребного винта равна нулю, а постоянная с — максимальна. На рис. 1.2 показана швартовная винтовая характеристика — кривая RSG. Такой режим воспроизводится при швартовных испытаниях судна. Буксировка плавучих объектов с большим сопротивлением движению, плавание судна при сильном штормовом встречном ветре и т.п. близки к этому режиму.

Для транспортных судов при швартовном режиме главный двигатель может работать в диапазоне (0,65…0,80) n_сн частот вращения KB, не переходя верхнюю ограничительную характеристику по тепломеханической напряженности ЕК.

На рис. 1.2 показана одна из «тяжелых» винтовых характеристик — кривая RSG. Самый тяжелый режим работы ГД на швартовах не относится к длительным режимам, и его винтовая характеристика N_e = cn³ (самая крутая при максимальной постоянной с) может выйти за пределы длительных допустимых нагрузок двигателя и окажется левее ограничительной характеристики по тепловой напряженности — линия КЕ.

В этом случае работа на швартовах относится к перегрузочному режиму работы ГД, при котором судовым механикам необходимо проявить повышенное внимание за контролем основных показателей работы двигателя, чтобы не допустить превышений, указанных в заводской инструкции для режима работы с перегрузкой.

Наиболее легкий режим работы ГД, очевидно, будет происходить при движении судна порожнем (в балласте) с попутным ветром. Винтовая характеристика — более пологая с наименьшей постоянной величиной с (на рис. 1.2 — это кривая PQHZ).

Обычно также изображается расчетная номинальная винтовая характеристика, проходящая через точку С максимальной длительной мощности и соответствующая номинальному режиму работы ГД при N_ен и п_сн

Таким образом, поле допустимых нагрузок ГД, работающего на винт фиксированного шага, еще более сужается до заштрихованной площади CEGSQHC. Слева она ограничивается самой «тяжелой» винтовой характеристикой ГД при работе на швартовах (кривая SG), верху — ограничительной характеристикой по тепломеханической напряженности (линии СЕ и EG), справа — регуляторной характеристикой (отрезок СН) при п_сн = const и винтовой характеристикой хода судна в балласте (кривая QH), снизу — ограничивается минимально допускаемой длительной мощностью (отрезок SQ),

При чистом корпусе судна длительная работа ГД в балластном переходе по рекомендации дизелестроительного завода может быть допущена с превышением номинальной частоты вращения KB до 1,04п_сн, не переходя границы номинальной мощности двигателя N_eн (точка Z).

Главный двигатель, работающий на винт регулируемого шага, может практически реализовать всю площадь допустимых нагрузок, используя преимущество изменения шага винта. В этом случае двигатель может работать как по скоростной характеристике, так и нагрузочной.

Вспомогательные двигатели, обеспечивающие работу судовой электростанции, должны выдерживать нагрузку при постоянной частоте вращения KB (n=const), т.е. работать при любой нагрузке по нагрузочной характеристике (отрезок CL).

Вопросы к разделу 1

1. Что такое холостой ход двигателя?

2. Укажите зависимость эффективной мощности от крутящего момента и частоты вращения двигателя.

3. Что такое регуляторная характеристика двигателя?

4. Что такое номинальный режим работы двигателя?

5. Что такое внешняя характеристика двигателя?

6. Что такое минимальная устойчивая частота вращения двигателя?

7. Укажите границы поля возможных нагрузок дизеля.

8. Изобразите поле возможных режимов работы дизеля.

9. Какие основные параметры (показатели) характеризуют режим работы двигателя?

10. Укажите цели проведения стендовых испытаний двигателя.

11. С какой целью устанавливаются ограничительные характеристики для режимов работы двигателя?

12. Какие основные показатели двигателя определяются при стендовых испытаниях?

13. В каком случае двигатель считается перегруженным?

14. Какие параметры характеризуют механическую напряженность дизеля?

15. Как определяется величина номинального крутящего момента дизеля?

16. Какие показатели характеризуют тепловую напряженность дизеля?

17. Как отличаются ограничительные характеристики по механической и тепловой напряженности?

18. Какие условия работы судна могут вызвать перегрузку двигателя?

19. Что такое режим экономичного хода, каковы его цели?

20. В каких пределах можно допустить снижение мощности дизеля без ущерба эффективности его длительной работы?

21. На чем может отразиться длительная работа двигателя на малых нагрузках?

22. Что такое скоростные и нагрузочные режимы работы двигателя?

23. Что такое винтовая характеристика двигателя?

24. При каких условиях может возникнуть наиболее тяжелый режим работы ГД, чем он характеризуется?

25. Чем характеризуется наиболее легкий режим работы двигателя, какая при этом существует ограничительная, характеристика?

26. Чем отличается режимы работы двигателя, работающего на ВФШ, от режимов работы дизель-генератора?

27. Чем могут отличаться режимы работы двигателя работающего на ВФШ или на ВРШ?

28. Укажите границы допустимых режимов работы дизеля.

29. Изобразите поле допустимых режимов работы дизеля.

1.2. Нагрузочная характеристика двигателя

с искровым зажиганием

Нагрузочные характеристики двигателя с искровым зажиганием существенно отличаются от аналогичных характеристик дизеля из-за иных принципов смесеобразования и регулирования подачи топлива.

С прикрытием дроссельной заслонки увеличивается относительное количество остаточных газов в цилиндре, свежего заряда поступает меньше. Вследствие этого ухудшаются условия протекания рабочего процесса, снижаются мощность и экономичность двигателя. При нагрузках болee 75% от номинальной (максимальной) может включаться экономайзер, обогащая смесь, которую подготавливает система топливоподачи. Это сопровождается ростом мощности при ухудшении экономичности, т.е. увеличивается удельный эффективный расход топлива. Если же система и топливоподачи на больших нагрузках не обогащает смесь, что имеет место у многих современных автомобильных двигателей, то наименьший удельный расход топлива наблюдается при полностью открытой дроссельной заслонке.

При изменении степени открытия дроссельной заслонки часовые расходы воздуха, топлива и коэффициент наполнения также изменяются, чем. достигается количественное регулирование мощности двигателя. Наибольшей мощности двигателя соответствует полное открытие дроссельной заслонки.

Анализ характеристики

С увеличением внешней нагрузки для сохранения постоянной частоты вращения дроссельную заслонку открывают, вследствие чего расход воздуха возрастает и коэффициент наполнения η_V увеличивается от 0,25 на режиме холостого хода до 0,85 при полной нагрузке рис. 3.3.

Коэффициент избытка воздуха α изменяется в небольших пределах: от 0,70 на холостом ходу до 0,94 на средних нагрузках и до 0,90 на полной нагрузке.

Часовой расход топливаG_T возрастает с открытием дроссельной заслонки. Характер его изменения определяется соотношением:

G_Т = А(η_V/ α),

где А — обобщенное значение не зависящих от нагрузки параметров двигателя. До средних значений нагрузки зависимость G_T = f(p_e) практически линейна. С дальнейшим увеличением нагрузки при обогащении смеси эконостатом и (или) экономайзером темп роста G_T увеличивается.

П

Рис. 3.3. Нагрузочная характеристика бензинового двигателя

оскольку при постоянной частоте вращения эффективная мощность двигателя пропорциональнар_е, то на характеристике график мощности выглядит как прямая линия.

Анализировать характер изменения удельного эффективного расхода топлива g_e от нагрузки (М_К, р_е) позволяют функциональные зависимости, связывающие между собой различные параметры двигателя:

(3.1)

где η_i;, η_е, η_м — соответственно индикаторный, эффективный и механический коэффициенты полезного действия; р_i;, р_м — соответственно среднее индикаторное давление и среднее давление механических потерь, МПа;

Н_u — низшая удельная теплота сгорания топлива, МДж/кг.

На механический КПД основное влияние оказывает p_i; так как р_м от нагрузки при n=const практически не зависит. Характер зависимости η_i и η_м от нагрузки (p_е) показан на рис. 3.4. Индикаторный КПД имеет максимум на средних нагрузках, т.е. на режиме наибольшей экономичности. При меньших и больших нагрузках η_i снижается из-за неполноты сгорания топлива. Соответственно изменяются эффективный КПД η_е, а следовательно, и g_e, минимум которого у исследуемого двигателя имеет место при р_е=0,78 МПа и α = 0,93 (см. рис. 3.3) Характер изменения кривой g_e=f(р_е) свидетельствует о существенном недостатке количественного регулирования: наименьший удельный расход топлива наблюдается только в узком

Рис. 3.4. Изменение КПД двигателя с искровым зажиганием в зависимости от нагрузки

диапазоне нагрузки. На большей части нагрузочных режимов, типичных для эксплуатационных условий, удельный расход топлива g_e сравнительно высокий.

Влияние условий окружающей среды на работу двигателя

Атмосферное давление. Существенное снижение атмосферного давления (например, работа на большой высоте над уровнем моря) приводит к снижению плотности воздуха ρ_в и как следствие — уменьшению коэффициента наполнения η_V и коэффициента избытка воздуха α, что приводит к уменьшению среднего эффективного давления и снижению мощности двигателя. Уменьшение α приводит к повышению расхода топлива, так как для обеспечения необходимой мощности двигатель начинает работать на более богатых смесях.

Температура окружающего воздуха. Повышение температуры окружающей среды Т₀, как и понижение атмосферного давления приводит к снижению плотности воздуха ρ_в, уменьшению коэффициента наполнения η_V (снижению плотности свежего заряда), коэффициента избыт­ка воздуха α, но в меньшей степени.

При повышении Т₀, возрастают все характерные температуры цикла и тепловые нагрузки. Вследствие чего увеличиваются абсолютные и относительные потери теплоты в среду охлаждения. Это, а также снижение термического КПД вместе с уменьшением избытка воздуха α снижает КПД цикла, что в свою очередь приводит к снижению мощности двигателя и увеличению расхода топлива.

Современные дизельные двигатели с регулируемым турбонаддувов и бензиновые с впрыском топлива мене подвержены влиянию атмосферных условий.

Порядок выполнения работы

1. Проверить состояние установки, запустить и прогреть двигатель до температуры масла 60 ^оС.

2. Установить заданную частоту вращения без нагрузки (Мк = 0) и, сделав соответствующую выдержку для достижения стабильного значения, температуры t_Ж2, выполнить замеры следующих величин:

• частота вращения коленчатого вала — n,

• усилие на тормозе — М_К,

• часовой расход топлива — G_T ( время расхода порции топлива — τ_T ). Данные занести в протокол испытаний.

3 Последующие нагрузочные режимы устанавливаются увеличением открытия дроссельной заслонки; постоянство частоты вращения поддерживается тормозом(Р = 10 кгс, 20, 30, 40). После выдержки на каждом режиме проводить замеры в соответствии с п. 2. Количество опытов должно быть не менее 8. Последний режим соответствует полному открытию дроссельной заслонки.

4. Перевести двигатель на режим холостого хода и через 2…3 мин остановить его, выключив зажигание.

5 Выполнить необходимые расчеты и построить графики зависимости G_T, g_e, η_е от нагрузки.

Обработка результатов испытаний

Первичным документом для обработки данных испытаний двигателя является протокол испытаний. В протокол заносятся непосредственные замеры, а также расчетные величины.

Ниже приводятся формулы в последовательности, наиболее целесообразной для определения по опытным данным основных показателей работы двигателя.

Эффективный крутящий момент, Н м

(3.2)

где Р — усилие на рычаге тормоза, Н;

l — длина тарировочного рычага тормоза, м, определяемая от оси вала тормоза до призмы весового устройства.

Для тормоза СТЭУ-40-1000 l = 0,7162 м.

Эффективная мощность двигателя, кВт

(3.3)

где n – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1;

i — передаточное отношение коробки передач;

η_П — КПД коробки передач (η_П = 0,95%).

Часовой расход топлива, кг/ч

(3.4)

где G’ — вес израсходованной порции топлива, г;

τ — время расхода порции топлива, с.

Удельный расход топлива, г/кВт ч

(3.5)

Эффективный КПД

(3.6)

где 3600- тепловой эквивалент мощности;

g_e — удельный расход топлива, г/кВт ч

H_u — низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

Для бензина H_u = 44,0 МДж/кг, для дизельного топлива H_u = 42,5 МДж/кг

Погрешности измерений

При измерении какой-либо величины не представляется возможным получить абсолютно свободный от искажения результат. Причины этих искажений различны: несовершенство средств и методов измерения, непостоянство условий измерения и ряд других факторов.

Искажениями обусловлена так называемая погрешность измерения -отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. В задачу измерения всегда входит не только нахождение самой величины, но и оценка допущенной при измерении погрешности.

Погрешности измерений по способу их числового выражения разделяют на абсолютные, выраженные в единицах измеряемой величины, и относительные, выраженные в процентах или долях этой величины.

Абсолютная погрешность

ΔА = Ах — А, (3.8)

Относительная погрешность,%

(3.9)

где ΔА — абсолютная погрешность измерения;

Δ — относительная погрешность измерения;

А_Х — измеренное значение величины;

А — истинное ее значение

Относительная максимальная погрешность измерения эффективной мощности, %, определяется по формуле:

, (3.10)

где ΔN_e, Δp, Δl, и Δn —абсолютные погрешности измерений соответственно, эффективной мощности, усилия на рычаге тормоза, длинны рычаги и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Относительная максимальная погрешность измерения часового расхода топлива

(3.11)

где ΔG_T, ΔG’, и Δτ —абсолютные погрешности измерений соответственно, часового расхода топлива, веса израсходованной порции топлива и времени расхода порции топлива.

Приведение мощности двигателя к стандартным условиям

Для сравнения полученного результата с паспортными данными двигателя, результаты измерений необходимо привести к нормальным условиям в соответствии с ГОСТ 14846-81 (Т₀ = 298 ^оK, В₀ = 100 КПа)

, кВт (3.12)

где (1.13)

N₀ — мощность двигателя, приведенная к нормальным условиям, кВт;

N — мощность, полученная в результате измерений кВт;

K_Ч — поправочный коэффициент;

В₀ — атмосферное давление для нормальных условий, кПа (В₀ = 100 КПа)

В — атмосферное давление в лаборатории, КПа;

В_ВП = φ·Р_S — давление водяных паров, КПа;

φ — относительная влажность воздуха в лаборатории,%;

P_S — давление насыщенного водяного пара, кПа (определяется по номограмме. Приложения 1.).

Т₀ — температура воздуха для нормальных условий, ^оK (Т₀ = 298 ^оK)

Т — температура воздуха в лаборатории, ^оK

Содержание отчета

1. Тема работы и задание.

2. Краткое изложение методики проведения опытов.

3. Протокол испытаний.

4. Результаты подсчетов параметров работы двигателя.

5. Графики зависимости часового и удельного расхода топлива, эффективного КПД, от нагрузки двигателя.

6. Погрешность измерений мощности и расхода топлива.

7. Приведение мощности двигателя к стандартным условиям.

8. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Какой параметр характеризует нагрузку двигателя?

2. На каком режиме снимается нагрузочная характеристика?

3. Как поддерживается постоянная частота вращения на различных нагрузках двигателя?

4. Чему равна эффективная мощность двигателя Ne на холостом ходу без внешней нагрузки?

5. При какой нагрузке эффективный КПД имеет максимальное значение?

6. Как меняется эффективный КПД при увеличении нагрузки выше номинальной?

7. С какой целью снимаются нагрузочные характеристики?

8. Какое влияние оказывает атмосферное давление на мощностные и экономические показатели двигателя ( g_e, Ne)?

9. Какое влияние оказывает температура окружающей среды на процессы смесеобразования в двигателе (α, η_V)?

Приложение 1.

ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЯ

Министерство образования РФ

«_____»___________________200___г.

Пермский государственный технический университет

Кафедра «Автомобили и автомобильное хозяйство»

Характеристика двигателя__________________________________________________________________________________

Топливо _________________________________

Условия окружающей среды: атмосферное давление Р0 ___ кПа, температура воздуха t ___ 0С относительная влажность воздуха φ ___%

№№ опыта

Частота вращения генератора, мин-1

Передаточное отношение

Частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1

Показания тормоза, кгс

Крутящий момент, Н·м

Порция топлива, г

Время расхода топлива, сек.

Часовой расход топлива, кг/час

Удельный расход топлива, г/кВт ч.

Эффективная мощность, кВт

Эффективная мощность в стандартных условиях, кВт.

Эффективный КПД

5

Дизельные двигатели

Дизельные двигатели

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Реферат : Дизельный двигатель, изобретенный в конце 19 ^гг. гг. Доктором Рудольфом Дизелем, является наиболее энергоэффективной силовой установкой среди всех типов двигателей внутреннего сгорания, известных сегодня.Такой высокий КПД обеспечивает хорошую экономию топлива и низкие выбросы парниковых газов. Другие характеристики дизельного топлива, которые не были сопоставлены с конкурирующими машинами для преобразования энергии, включают долговечность, надежность и топливную безопасность. К недостаткам дизелей можно отнести шум, низкую удельную мощность, выбросы NOx и PM и высокую стоимость.

Что такое дизельный двигатель?

В большинстве современных дизельных двигателей используется обычное расположение цилиндров и поршней, приводимое в действие кривошипно-шатунным механизмом, общим для других двигателей внутреннего сгорания, таких как бензиновый двигатель.С учетом этого базового механизма разница между базовой конструкцией дизельного и бензинового двигателей очень мала.

Концептуально дизельные двигатели работают за счет сжатия воздуха до высокого давления / температуры и затем впрыскивания небольшого количества топлива в этот горячий сжатый воздух. Высокая температура вызывает испарение небольшого количества сильно распыленного впрыскиваемого топлива. Смешиваясь с горячим окружающим воздухом в камере сгорания, испаренное топливо достигает температуры самовоспламенения и сгорает, высвобождая энергию, которая хранится в этом топливе [391] .

Определение дизельного двигателя менялось с годами. Например, в начале 20^{-го —} годов проводилось различие между «истинным дизельным двигателем» и двигателем, который разделял некоторые аспекты дизельного цикла, но не охватывал все аспекты, которые считались частью дизельного цикла, как тогда предполагалось. , Одно из первых определений «настоящего дизельного двигателя» — это двигатель, имеющий следующие характеристики [2959] :

1. Сжатие, достаточное для получения температуры, необходимой для самовозгорания топлива.
2. Впрыск топлива струей сжатого воздуха.
3. Максимальное давление цикла (достигаемое при сгорании), не намного превышающее давление сжатия, т. Е. Отсутствие выраженного взрывного действия.

Хотя первый пункт вышеуказанных характеристик соответствует современному дизельному двигателю, последние два нет. В течение 1920-1930-х годов две другие характеристики утратили свое значение.

Впрыск твердого топлива начал появляться примерно в 1910 году, но только в конце 1920-х годов он начал быстро получать признание.Интересно отметить, что сам Дизель выбрал нагнетание воздушной струи скорее по необходимости, чем по выбору. Дизель предполагал топливную систему с твердым впрыском, а не воздушную струю.

Дизель довольно строго придерживался принципа сгорания при постоянном давлении, пункт 3. Это, однако, было возможно только в больших относительно медленных дизельных двигателях, которые были распространены до 1920-х годов. В более компактных высокоскоростных двигателях, появившихся в 1920-х годах, практические соображения означали, что сгорание было ближе к процессу постоянного объема, как в цикле Отто, а не к постоянному давлению, как в цикле дизеля.

Краткий обзор ранней истории дизельного двигателя обсуждается в другом месте.

###

,

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓

• образование
• Исследовательская работа
• новаторство
• Прием + помощь
• Студенческая жизнь
• Новости
• Alumni
• О MIT
• Подробнее ↓
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Alumni
  • О MIT

Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

,

Руководство по переназначению дизельных двигателей

«Больше мощности, больше экономии — звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой».

Наши участники часто рассказывают о своих последних модификациях и показателях мощности, и мы видим тенденции и популярные модификации дизельных двигателей.

Многие из наших членов изменили каркас своих дизельных двигателей и могут похвастаться большей мощностью, большей экономичностью и неизменной надежностью.

Но соответствуют ли утверждения действительности? Какие показатели мощности можно получить при переназначении дизельного топлива? Можно ли получить больше мощности и лучшую экономию топлива?

Дизели действительно продвинулись далеко за очень короткое время.Еще в 1980-х они ассоциировались с шумом, запахом и дымом. Теперь турбодизель — это усовершенствованный зверь, обеспечивающий огромный крутящий момент.

Мы видим, как наши участники отказываются от бензина из-за огромного крутящего момента, предлагаемого хорошо настроенным дизельным двигателем.

По мере совершенствования технологии двигателей началась дизельная революция. Как только производители начали добавлять турбины в свои двигатели, мы начали видеть огромные цифры мощности.

Чтобы еще больше засолить раны владельцев бензина, легендарная экономия дизельного топлива сохранилась или во многих случаях улучшилась после переназначения.

Больше BHP, куча крутящего момента и лучше MPG. Это кажется слишком хорошим, чтобы быть правдой.

Среднее увеличение мощности от переназначения на дизельном двигателе примерно на 30% больше мощности. Стоимость варьируется от поставщика к поставщику, но вы смотрите от 200 до 500 фунтов стерлингов (около 400 долларов США).

Как работают переназначения?

Как работают переназначения? Двигатель управляется компьютером. Компьютер определяет, сколько топлива и воздуха нужно вдавить в двигатель, и управляет турбонаддувом и заправкой, чтобы контролировать это.Производители должны сделать свои автомобили надежными и соответствовать строгим нормам выбросов.

Будет справедливо сказать, что существует большая разница от одного двигателя к другому, поэтому при программировании компьютера делается общий компромисс. Такой компромисс позволяет автомобилю работать плавно, если им пренебрегли или если он имеет некачественные компоненты в результате повседневного износа.

Переназначение изменит настройки компьютера и увеличит мощность двигателя. В своей простейшей форме он поднимает «безопасные» пределы и нагнетает больше топлива / воздуха в двигатель, а также изменяет скорость вращения турбонагнетателя, чтобы обеспечить максимальный прирост мощности.

Многие тюнеры увеличивают давление в топливной рампе раньше в диапазоне оборотов и впрыскивают топливо немного раньше, но при этом сохраняют пиковое давление в установленных заводом максимальных пределах, обеспечивая хороший прирост мощности в среднем диапазоне и улучшая подбор при ускорении.

Что касается заправки, они также влияют на время впрыска, что имеет решающее значение для всех дизельных двигателей. Все системы Common Rail используют по крайней мере 2 фазы впрыска: пилотную фазу для разжигания огня и первую фазу, которая обеспечивает подавляющее большинство энергии.Это пилотная фаза, которая избавляет от характерного для дизельного двигателя дребезжания и детонации DI (прямой впрыск).

Дизели

CR (common rail) очень хорошо реагируют на переназначение, я думаю, что многие автопроизводители намеренно изменили свои дизельные двигатели, просто чтобы оставить на рынке место для бензиновых моделей.

В начале 21-го века (скажем, первые 5-6 лет) дизельное топливо получало огромное количество денег на НИОКР, в то время как бензиновые двигатели в то время практически не развивались. Сейчас ситуация снова стала более ровной, и мы видим, что все больше и больше используются бензиновые агрегаты DI и некоторые очень инновационные технологии турбонаддува.

Какие недостатки переделки дизеля?

Какие недостатки переназначить дизельный двигатель? Как правило, недостатков нет, если автомобиль в хорошем состоянии .

Мы бы посоветовали более короткие интервалы обслуживания, и справедливо будет сказать, что любые слабые части обычно выходят из строя раньше. Были сообщения о выходе из строя сцепления из-за дополнительного крутящего момента, но, честно говоря, это все равно старые изношенные сцепления.

Так в чем же преимущества? Вы получите больше крутящего момента, и двигатель будет вращаться более свободно, хотя и не так высоко, как его бензиновый аналог.По мере увеличения угла опережения зажигания вы обычно получаете более эффективное сгорание топлива, а это будет означать большую экономию, хотя большинство переназначенных дизельных водителей будут использовать дополнительную предлагаемую мощность и иметь тяжелую правую ногу.

Можно ли переназначить все дизели? Короче нет, переназначить можно только более поздние дизельные двигатели. Примерно с 2001 года компьютерные интерфейсы были стандартизированы и позволяли загружать переназначение через диагностический порт. Некоторые переназначения доступны в виде заменяемого чипа, а также предлагаются различные устройства и блоки настройки, где истинное переназначение невозможно.

По мере того, как нормы выбросов стали более строгими, объем работы, выполняемой ЭБУ, увеличился, а сложность самого ЭБУ возросла.

Некоторые производители производили заблокированные ЭБУ, чтобы предотвратить отображение, но они обычно могут быть прошиты на стенде или чипированы, и через некоторое время большинство тюнинговых компаний находят способ разблокировать эти ЭБУ и прошить их через порт OBD.

Дизельный двигатель без турбонаддува переделывать не стоит. Увеличение мощности не стоит затрат.Однако, если вы управляете турбодизелем, который поддерживает переназначение, вы, вероятно, увидите прирост мощности на 30% или более.

Вам доступны два типа переназначения.

• Первый — это готовое переназначение. Это будет лучший компромисс, очень похожий на тот, который предлагает производитель, но при этом дает хороший прирост мощности.
• Второй тип — это настраиваемое переназначение. Здесь составляется карта, которая адаптируется к вашему автомобилю.

Автомобиль обычно наносят на карту на холмистой дороге или проводят серию тестовых поездок с включенным регистратором данных, чтобы можно было достичь оптимальных настроек.Пользовательское переназначение также будет учитывать любые другие внесенные вами изменения, такие как увеличение количества топлива, спортивные воздушные фильтры и повышение мощности интеркулера. Профессиональный специалист по переназначению сможет предложить карту в соответствии с вашими требованиями. Например, некоторые водители требуют большей экономии при 3000 об / мин и хотят диапазон мощности от 3 до 4000 об / мин.

Если новые дизели совершают короткие поездки, это может привести к засорению DPF (дизельного сажевого фильтра), переназначение может помочь сохранить двигатель в горячей зоне и сжечь эти частицы.См. Наше руководство по очистке DPF для получения дополнительной информации.

TorqueCars рекомендует полностью настраивать переназначение, особенно если вы внесли какие-либо другие изменения. Переназначение готовой модели — лучший вариант, если у вашего автомобиля большой пробег или вы не делали никаких других модификаций. Многие современные двигатели изменяют или сокращают свои настройки с учетом некачественного топлива или вашего стиля вождения.

Убедитесь, что ваши тормоза в хорошем состоянии и ваше сцепление в хорошем состоянии. Если сцепление начинает проскальзывать, возможно, пришло время подумать о более качественном сцеплении.

Всегда сообщайте своим страховщикам, если вам изменят карту вашего автомобиля, иначе вы можете остаться без страховки в случае аварии. К счастью, многие крупные страховщики с пониманием относятся к обновленным дизелям и предлагают разумные условия, см. Дополнительную информацию в нашей статье о модифицированном автостраховании.

ПОЖАЛУЙСТА, ПОМОГИТЕ: МНЕ НУЖНЫ ВАШИ ПОЖЕРТВОВАНИЯ, ЧТОБЫ ПОКРЫТЬ РАСХОДЫ НА РАБОТУ ЭТОГО САЙТА И ПОДДЕРЖАНИЕ ЕГО РАБОТЫ. Я не взимаю плату с за доступ к этому веб-сайту, и это экономит большинству читателей TorqueCars долларов на 100 долларов каждый год — , но мы НЕ ПРИБЫЛЬНЫ и даже не покрываем наши расходы.Чтобы мы продолжали работать, ПОЖАЛУЙСТА, Пожертвуйте здесь

Эта статья написана мной, основателем TorqueCars Уэйнном Смитом, и я ценю ваши отзывы и предложения. Эта запись была подал в раздел Дизели, Тюнинг. Вы можете оставить отзыв ниже или присоединиться к нашему форуму, чтобы подробно обсудить эту статью и модификацию автомобиля с нашими участниками.

Если вам понравилась эта страница , поделитесь ею с друзьями, напишите ссылку на своем любимом форуме или используйте параметры закладок, чтобы сохранить ее в своем профиле в социальной сети.

Обратная связь

Пожалуйста, используйте наш форум , если вы хотите задать вопрос по настройке , и обратите внимание, что мы не продаем запчасти или услуги, мы просто интернет-журнал.

Помогите нам улучшить, оставьте предложение или дайте чаевые

,