Нагрузочная характеристика бензинового двигателя

Цель работы:

1. Ознакомиться с методикой снятия нагрузочной характеристики карбюраторного двигателя.

2. Установить закономерность изменения мощности двигателя по мере открытия дроссельной заслонки.

3. Определить зависимость изменения расходов топлива (часового и удельного) от нагрузки.

4. Определить часовые расходы топлива при минимально и полностью открытом дросселе, а также минимальные удельные расходы топлива,

5. Определить момент включения экономайзера и степень его влияния на расход топлива.

Оборудование и приборы: двигатель ЗМЗ-66; электротормозной стенд СТЭУ-40; устройства и приборы для замера расхода топлива, частоты вращения вала (тахометр), крутящего момента, времени (секундомер), угла опережения зажигания, разряжения.

Общие положения

Нагрузочной характеристикой карбюраторного двигателя называется графическая зависимость часового расхода топлива G_m, удельного эффективного расхода топлива g_eи других показателей работы двигателя (, , ) от изменения нагрузки, выраженной в единицах или долях (процентах) мощности N_e, эффективного крутящего момента M_e или среднего эффективного давления Ре при постоянной (заданной) частоте вращения вала двигателя и переменном открытии дроссельной заслонки.

Оценка экономичности и других показателей работы двигателя на частичных нагрузках производится по нагрузочным характеристикам. В условиях эксплуатации двигатели большую часть времени работают на прикрытых дросселях, поэтому для оценки их экономичности необходимо иметь соответствующие характеристики для прикрытых дросселей.

Примером работы двигателя по нагрузочной характеристике в эксплуатационных условиях является тот случай, когда автомобиль движется на прямой передаче с некоторой постоянной скоростью по дороге различного профиля (рис. 1).

При переходе к более тяжелой дороге для сохранения прежней скорости движения и, следовательно, той же частоты вращения коленчатого вала необходимо соответствующее увеличение открытия дросселя, т.е. соответствующее увеличение нагрузки; при переходе к более легкой дороге сохранение прежней скорости движения достигается путем прикрытия дроссельной заслонки соответствующим уменьшением нагрузки.

На рис. 2 приведена нагрузочная характеристика карбюраторного двигателя, построенная в функции мощности для двух значений частот вращения n₁ и n₂, причем n₁ > n₂.

При дросселировании уменьшается площадь проходного сечения смесительной камеры, в результате чего давление впуска понижается. Это приводит к уменьшению количества горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя: мощность и часовые расходы топлива уменьшаются. В это же время благодаря примерной стабилизации абсолютного количества остаточных газов относительное количество их резко возрастает. Это вызывает падение скорости горения и увеличение продолжительности процесса сгорания. Процесс сгорания продолжается на линии расширения (догорание).

30 30 30 v_a ,

0, 095 0, 08 0, 06 P_a , MПа

60 50 40 N_e , кВт

Рис. 1. Движение автомобиля по нагрузочной характеристике

Некоторое уменьшение догорания получают путем увеличения угла опережения зажигания, но полного устранения его это мероприятие не дает. Догорание топлива на линии расширения влечет за собой возрастание относительных тепловых потерь в стенку, в связи с чем удельные расходы топлива при дросселировании двигателя возрастают, экономичность его при этом значительно ухудшается.

На нагрузочной характеристике можно выделить следующие характерные точки: точка «а» - начало включения в работу экономайзера, точка «б» - полное открытие дроссельной заслонки, участок «аб» соответствует работе двигателя с включенным экономайзером. Точки «б», принадлежащие нагрузочной характеристике, в то же время являются и точками внешней характеристики двигателя.

б

G_m, кг/ч

g_e, г/кВт ч

п₂

а

п₁

п₂ б

б

а

а

п₁

N_e, кВт

Рис. 2. Нагрузочная характеристика карбюраторного двигателя

Практическая ценность нагрузочной характеристики состоит в том, что она позволяет определить величину расходов топлива G_mи g_e, т.е. оценить топливную экономичность двигателя и определить способы ее улучшения, дает основания для проектирования карбюраторов и служит целям контроля регулировок карбюратора (момент включения экономайзера) и двигателя, а также технического состояния и качества ремонта двигателя и элементов систем питания.

Контрольно-измерительные операции:

Измерение частоты вращения.

Измерение крутящего момента.

Измерение расхода топлива.

Измерение угла опережения зажигания.

Управление дроссельной заслонкой.

Управление нагрузочным реостатом.

Контроль за работой двигателя.

Предварительная обработка результатов наблюдений.

Построение контрольного графика.