Лабораторная работа №1 Прикидочный расчет расхода топлива на холостом ходу. Характеристика холостого хода двигателя
Цель работы. Определение прикидочного расхода топлива на холостом ходу с целью составления норм расхода топлива при прогреве двигателя, а также определения мощности механических потерь. Снятие характеристики холостого хода двигателя.
Краткая теория
I. Расчет расхода топлива на холостом ходу может быть выполнен с учетом известного графика зависимости коэффициента избытка воздуха от нагрузки (рис. 1.1). Предполагая, что за один рабочий цикл (два оборота вала 4-тактного ДВС) в цилиндр попадает объем воздуха, равный рабочему объему цилиндра Vh', можно подсчитать, что за 1 секунду в цилиндры двигателя поступает:
, м3/с,
(1.1)
где i – число цилиндров;
n – частота вращения коленчатого вала, об/мин.
Предполагая, что давление в начале сжатия Ра близко к давлению во впускном коллекторе около впускного клапана (т.е. пренебрегая гидравлическим сопротивлением клапана), определим весовой расход воздуха за секунду:
кг/с,
(1.2)
где: – плотность воздуха у всасывающего клапана, кг/м3;
р – давление воздуха у всасывающего клапана, Па;
Т – температура воздуха у всасывающего клапана, К;
R – газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/(кг?К).
Принимая коэффициент избытка воздуха на холостом ходу, по рис.1.1 находим расход топлива за 1 секунду:
кг/с,
(1.3)
где l0 – теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива.
Предполагая, что удельный расход топлива составляет 300–325 г/(кВт?ч) для бензиновых двигателей и 217–240 г/(кВт?ч) для дизельных, можно определить мощность механических потерь, с учетом потерь с уходящими газами и потерь на охлаждение.
II. Характеристика холостого хода. Характеристика холостого хода – это зависимость часового расхода топлива и других показателей двигателя при его работе без нагрузки от частоты вращения коленчатого вала. В карбюраторном двигателе начальную точку этой характеристики снимают при прикрытой до упора дроссельной заслонке, в дизеле – при наименьшей устойчивой частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу.
Рис. 1.1. Пределы изменения коэффициента избытка воздуха
в зависимости от нагрузки:
1 – карбюраторный двигатель; 2 – дизель
Удовлетворительной считается характеристика холостого хода, при которой часовой расход топлива увеличивается с ростом частоты вращения. При такой характеристике возможен сравнительно быстрый переход на нагрузочный режим.
При снятии характеристики Х.Х. измерения начинают с минимально устойчивой частоты вращения коленчатого вала, которую затем постепенно увеличивают в двигателях с искровым зажиганием путем открытия дроссельной заслонки, а в дизелях – смещением рычага управления регулятором. Характеристика Х.Х. зависит от теплового режима двигателя, поэтому двигатель предварительно прогревают.
При работе двигателя на холостом ходу и на принудительном холостом ходу для установления пригодности его к эксплуатации необходимо иметь сведения о компрессии и о содержании токсических составляющих в отработавших газах.
Ход работы
I. Расчет расхода топлива на холостом ходу.
1. Для двигателей RD28, ВАЗ 21011 найти рабочий объем двигателя по формуле
, м3,
(1.4)
где S – ход поршня, м;
Dц – диаметр цилиндра, м;
i – число цилиндров.
Рабочий объем двигателя LD20 взять по паспорту двигателя.
2. Для двигателей RD28 , ВАЗ21011 найти объем камеры сгорания Vс путем заполнения ее тарированным объемом керосина и с учетом величины выступания или недохождения головки поршня до плоскости разъема.
3. Определить степень сжатия двигателей RD28, ВАЗ21011 по формуле
.
(1.5)
Степень сжатия двигателя LD20 равна 21,3.
4. По вышеприведенным формулам определить прикидочный расход топлива на холостом ходу при частоте вращения 800, 1200, 1600, 2000, 3000 об/мин.
II. Снятие характеристики холостого хода.
1. На двигателе LD20 автомобиля Лаурель (или двигателе другой дизельной автомашины) определить компрессию в цилиндрах. Номинальное значение компрессии 32 кг/см2 при 200 об/мин, предельное значение 25 кг/см2. Сделать заключение о состоянии цилиндро-поршневой группы.
Проверка компрессии осуществляется на прогретом до нормальной рабочей температуры двигателе. Штуцер компрессометра устанавливается в отверстия для свечей. При проворачивании вала двигателя стартером необходимо разъединить разъем от электромагнитного клапана отсечки подачи топлива (для исключения подачи топлива в процессе проверки). Проворачивание производить не более 10 секунд.
2. Установить на двигателе минимально устойчивые обороты и с помощью весов за 5 минут определить расход топлива.
3. Определить расход топлива при n = 800, 1200, 1600, 2000, 3000 об/мин. Обороты измерять с помощью дизельтестера.
4. Сравнить замеренный расход топлива с определенным по приближенным формулам.
5. Сравнить степень сжатия двигателя с компрессией.
6. На всех оборотах замерять дымность выхлопа.
7. Построить кривые расхода топлива и дымности от частоты вращения.
Содержание отчета
1. Результаты всех расчетов.
2. Первичные данные замера расхода топлива, дымности, СО, СН.
3. Характеристики холостого хода.