Лабораторная работа 8. 1. Ознакомиться с методикой снятия нагрузочной характеристи­ки дизельного двигателя.

НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Цель работы:

1. Ознакомиться с методикой снятия нагрузочной характеристи­ки дизельного двигателя.

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

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

Оборудование и приборы: двигатель ЯМЗ-236; электротормозной стенд СТЭУ-40; устройства и приборы для замера расхода топлива, частоты вращения вала (тахометр), крутящего момента, времени (секундомер).

Примечание. 1. Перед проведением работы регулятор частоты вращения должен быть отключен и заменен устройством для управле­ния рейкой насоса вручную. 2. При установке на стенд дизеля ЯМЗ-236 редуктор выключен и передаточное отношение i_я = 1, т.е. n_я = n_g.

Общие положения

В дизельном двигателе образование топливовоздушной смеси в отличие от карбюраторного двигателя происходит непосредственно в цилиндре при впрыске топлива в камеру сгорания через форсунку. Так как в процессе работы количество воздуха, поступающего в цилиндры дизельного двигателя, не регулируется, то изменение мощности осуществляется за счет качественного регулирования состава смеси.

Нагрузочной характеристикой дизеля называется графическая зависимость часового (G_m) и удельного эффективного расхода топли­ва g_e, атакже других показателей двигателя от нагрузки, выраженной в единицах и долях (процентах) эффективной мощности двигателя N_e, среднего эффективного давления Р_e или эффективного крутящего момента M_e при постоянной (заданной) частоте вращения вала двигателя и переменном положении рейки топливного насоса.

По данным нагрузочным характеристикам могут быть построены скоростные характеристики двигателя.

На рисунке приведена нагрузочная характеристика дизеля, полученная при стендовых испытаниях, построенная в функции эффективной мощности N_e.

Резкое возрастание удельных расходов топлива при уменьшении нагрузки и особенно с приближением ее к холостому ходу является результатом:

1) уменьшения скорости сгорания вследствие значительного обеднения рабочей смеси (качественное регулирование) и некоторого возрастания относительного количества остаточных газов. Это при­водит к увеличению продолжительности процесса сгорания и вызывает повышенные тепловые потери.

При уменьшении нагрузки, т.е. с уменьшением подачи топлива, количество тепла, выделившегося в цилиндре, также уменьшается, но вследствие постоянства объема камеры сгорания относительное ко­личество тепла, переданное в стенки, увеличивается;

2) увеличения относительных механических потерь, поскольку при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя с уме­ньшением нагрузки абсолютная их величина остается почти неизменной. Следовательно, при уменьшении нагрузки экономичность двигателя значительно ухудшается. Повышение удельных расходов топлива на больших нагрузках (правая сторона графика) происходит вследствие ухудшения процесса сгорания от излишне большого количества подаваемого топли­ва. Дальнейшее увеличение количества топлива, подаваемого в цилиндр двигателя, еще в большей степени ухудшает процесс смесеоб­разования, приводит к неполному сгоранию топлива и даже вызывает снижение мощности двигателя. На кривой удельного расхода топлива нагрузочной характеристики могут быть отмечены характерные точки.

G_m, кг/ч

g_e, г/кВт ч G_m

Б

g_e

А 3

2

1

5

n, мин^-1

Нагрузочная характеристика дизеля

Точка 1, соответствующая наиболее экономичной работе дизеля для рассматриваемой частоты вращения (определяется проведением линии, параллельной оси абсцисс и являющейся касательной к кривой g_e).

Точка 2, соответствующая максимальной мощности (определяется проведением линии, параллельной оси ординат и являющейся касате­льной к кривым g_eи G_m).

Двигатель при наиболее экономичном режиме (точка 1) работает с полным и бездымным сгоранием. Коэффициент избытка воздуха в этом случае = 1, 3-1, 5.

Переход на режим максимальной мощности (точка 2) связан с переходом к более богатой смеси такого состава, при котором еди­ницей объема сжатого воздуха выделяется наибольшее количество тепла при сгорании топлива. Такой состав рабочей смеси дает наи­большую скорость сгорания и соответствует примерно = 1, 2.

Несмотря на то, что состав смеси, соответствующей максималь­ной мощности, близок к теоретическому, из-за недостатка времени и соответствующих условий перемешивания распыляемого топ­лива с воздухом сгорание топлива при = 1, 2 происходит не­полно, поэтому отработавшие газы приобретают черную окраску.

При дальнейшем увеличении подачи топлива, т.е. большем обо­гащении смеси, дымление увеличивается. Это объясняется тем, что при переобогащенном составе рабочей смеси процесс сгорания на­столько замедляется, что приводит к падению мощности. На графике это соответствует точке 3, где происходит загиб влево кривых g_eи G_m.

Если наиболее экономичная работа дизеля протекает бездымно, а работа с наибольшей нагрузкой сопровождается сильным дымлением, то между точками 1 и 2 нагрузочной характеристики должна быть точка 4, которая соответствует началу дымления. На этот режим работы - предел дымления - и производится регулирование подачи топлива у дизеля. Значение на режиме предела дымления за­висит главным образом от организации процесса смесеобразования и в среднем составляет = 1, 3-1, 4.

Коэффициент избытка воздуха по мере уменьшения нагруз­ки увеличивается и на режиме холостого хода бывает равным 4 и бо­лее.

Точка 5 соответствует установке упора рейки топливного насо­са при установке на двигатель всережимного регулятора частоты вра­щения.

Участок нагрузочной характеристики, расположенный левее точ­ки 5, является прототипом характеристики дизеля при равномерном движении автомобиля на неизменной передаче на подъем или под уклон (при управлении дизелем при отключенном регуляторе частоты вращения). Участок нагрузочной характеристики, расположенный пра­вее точки 5, в условиях эксплуатации не используется.

Нагрузочная характеристика позволяет определить величину расходов топлива g_eи G_m, т.е. оценить топливную экономичность дизеля, определить способы ее улучшения; дает основание для проектирования топливной аппаратуры и служит целям контроля ре­гулировок дизеля, его технического состояния и качества ремонта двигателя и элементов системы питания.

Контрольно-измерительные операции:

Измерение частоты вращения.

Измерение крутящего момента.

Измерение расхода топлива.

Управление рейкой топливного насоса.

Управление нагрузочным реостатом.

Контроль за работой двигателя.

Предварительная обработка результатов.

Построение контрольного графика.