Регулировочная характеристика бензинового двигателя по углу опережения зажигания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

НИ Иркутский государственный технический университет

Филиал НИ ИрГТУ в г. Усолье-Сибирском

Кафедра «Общеинженерной подготовки»

Отчет по лабораторной работе № 5

по дисциплине «Основы расчета силовых установок»

«Регулировочная характеристика бензинового двигателя по углу опережения зажигания»

Выполнил: студент гр. УЭТб-12

Бурунова А.Н.

Проверил: Бектемиров А.С.

Усолье-Сибирское 2014

Лабораторная работа № 5

Регулировочная характеристика бензинового двигателя по углу опережения зажигания

Цель работы: ознакомиться с методикой снятия регулировочной характеристики карбюраторного двигателя по углу опережения зажигания, выявить характер ее протекания, установить оптимальное значение угла опережения зажигания для заданной частоты вращения вала двигателя.

Оборудование и приборы: двигатель ЗМЗ-66; тормозной стенд типа СТЭУ-28; устройство и приборы для замера расхода топлива, частоты вращения и времени; устройство для установки и измерения угла опережения зажигания.

Общие положения

Цель снятия характеристики по зажиганию - выявить характер протекания мощностных и экономических показателей двигателя в зависимости от угла опережения зажигания и определить наивыгоднейшее его значение для исследуемого режима работы.

Углом опережения зажигания называется угол поворота коленчатого вала двигателя от момента подачи искры до прихода поршня в В.М.Т.

При различных частотах вращения вала двигателя должны устанавливаться различные углы опережения зажигания.

Получение максимальной мощности и наилучшей топливной экономичности двигателя в основном зависит от организации процесса сгорания рабочей смеси. При этом происходит преобразование химической энергии топлива в тепловую. Максимум этой энергии должен достигать при положении поршня в В.М.Т. В этом случае увеличивается работа расширения газов, уменьшаются тепловые потери в стенку цилиндра и с выпускными газами, мощность двигателя повышается, а удельный расход топлива снижается.

На эффективность процесса сгорания в двигателе влияет большое количество факторов (состав смеси, частота вращения, температура смеси и т.д.), но основное влияние оказывают способы смесеобразования и воспламенения смеси.

В карбюраторных двигателях применяется внешнее смесеобразование (топливовоздушная смесь приготовляется в карбюраторе и практически одинаковая) и принудительное воспламенение смеси из искры, возникающей на электродах свечи зажигания.

От момента начала воспламенения топлива будет зависеть и окончание процесса сгорания, т. к. сгорание топлива происходит не мгновенно, а в течение определенного промежутка времени. Поэтому, чтобы процесс сгорания происходил вблизи В.М.Т. (для получения технико-экономических показателей двигателя), необходимо изменять и начало воспламенения смеси в зависимости от режима работы двигателя.

На рисунке 1 показана развернутая индикаторная диаграмма по углу поворота коленчатого вала двигателя (изменение давления в цилиндр двигателя по углу поворота вала двигателя). Пунктирной линией показано сжатие рабочей смеси при выключенном зажигании, а сплошной линией - действительная диаграмма, снятая при работающем двигатели.

Анализ рисунка 1 показывает, что от момента подачи искры на электроды свечи (точка а) до начала отрыва линии сгорания от линии сжатия (точка в) происходит определенный промежуток времени (первый период сгорания). Также он называется периодом задержки воспламенения или периодом индукции. В этот период происходит медленное распространение пламени от очага горения. От точки начала воспламенения смеси (точка в) давление и температура в цилиндре двигателя резко возрастают и давление достигает максимальной величины в точке Z (вблизи В.М.Т. на линии расширения).

Рисунок 1 Развернутая индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя по углу поворота коленчатого вала

Процесс основного сгорания принято считать окончившимся в точке Z, хотя точно определить окончание процесса затруднительно.

Промежуток от точки В до точки Z называется периодом видимого сгорания ф2 (второй период сгорания) За точкой Z еще некоторое время происходит догорание топлива по линии расширения, которое заканчивается обычно после В.М.Т. на 30°-60° угла поворота вала (третий период сгорания-ф3)

Наличие этого периода не желательно, т.к. он протекает с большими тепловыми потерями в стенку цилиндра. Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания показана на рисунке 2.

При позднем зажигании, вследствие того, что процесс сгорания идет в увеличивающемся объеме (поршень идет вниз) максимальные давления циклов снижаются, что и свою очередь приводит к уменьшению мощности двигателя, ухудшению его экономичности и значительному перегреву.

Рисунок 2 Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания

При увеличении углов опережения зажигания, окончание процесса сгорания приближается к В.М.Т., что приводит к увеличению максимальных давлений циклов, возрастанию мощности двигателя, уменьшению тепловых потерь в стенку и с отработавшими газами. Удельные расходы топлива при этом снижаются.

Совпадение максимума мощности с минимумом удельного расхода топлива объясняется тем, что часовой расход топлива при сохранении постоянной частоты вращения вала и положении дроссельной заслонки практически мало изменяется. Они могут косвенно зависеть от других факторов (например, от температуры выпускных газов, обогревающих впускной трубопровод), но эти факторы с изменением момента зажигания изменяются не в такой степени, чтобы сильно изменить интенсивность подогрева свежего заряда и тем самым часовой расход топлива.

Дальнейшее увеличение угла опережения зажигания приводит к значительному возрастанию максимальных давлений и температур процесса сгорания. Благодаря этому резко увеличивается время подготовки части смеси, вызывающей появление детонации. Детонирует обычно незначительная часть топлива, окисляющаяся в последнюю очередь, химическая подготовка которого закончилась раньше, чем к нему успел подойти фронт пламени.

Перемещающаяся с большой скоростью взрывная волна, возникающая при детонационном сгорании, вызывает удары о стенки цилиндра и поршни. Последние, вибрируя, издают резкий металлический стук. Одновременно с этим, в результате быстрого перемещения волны, заметно увеличивается теплопередача в стенку. Это приводит к уменьшению мощности двигателя с одновременным увеличением расхода топлива.

Можно выделить следующие внешние признаки проявления детонации: карбюраторный двигатель зажигание вал

· резкие металлические звуки;

· повышение температуры головки цилиндров;

· перегрев двигателя;

· черная окраска отработавших газов;

· падение мощности двигателя;

· увеличение расхода топлива.

При одной и той же частоте вращения вала двигателя и постоянном положении дроссельной заслонки существует наивыгоднейший угол опережения зажигания, при котором мощность двигателя максимальна, а удельный расход топлива минимальный.

В условиях эксплуатации при работе двигателя меняется его частота вращения и нагрузка. С увеличением частоту вращения уменьшается время, отводимое на процессы в двигателе.

При возрастании частоты вращения, несмотря на увеличение скорости движения смеси в процессе впуска и ее турболизацию, которые приводят к увеличению скорости топлива, относительное время процесса сгорания топлива увеличивается, что затягивает процесс сгорания и ухудшает экономичность двигателя.

Для организации наивыгоднейшего процесса сгорания топлива необходимо увеличить угол опережения зажигания. Для автоматического увеличения угла опережения зажигания при увеличении частоты вращения вала предусмотрен центробежный регулятор.

При дросселировании двигателя уменьшается количество свежей смеси, поступающей в цилиндры. В тоже время, благодаря стабилизации абсолютного количества остаточных газов в цилиндре, относительное их количество резко возрастает. Увеличение относительной доли остаточных газов в рабочей смеси замедляет процесс сгорания. Поэтому для наивыгоднейшего его протекания относительно В.М.Т. увеличивают угол опережения зажигания. Это мероприятие, естественно, не увеличивает скорость сгорания смеси и не сокращает продолжительности сгорания, но более ранее воспламенение смеси обеспечивает своевременно окончание процесса сгорания относительно В.М.Т.

Ухудшение экономичности двигателя при дросселировании, характеризуемое возрастанием удельных расходов топлива, объясняется значительным ухудшением процесса смесеобразования, увеличением относительной теплоотдачи в стенку и возрастанием относительных механических и насосных потерь.

Чтобы избежать этих нежелательных явлений, необходимо вакуумного регулятора, который увеличивает момент подачи искры при работе двигателя на постоянной частоте вращения и постоянно уменьшающемся открытии дросселя, имеющим место при движении автомобиля с постоянной скоростью по дороге с уменьшающим сопротивлением.

Регулировочные характеристики по углу опережения зажигания позволяют определить оптимальное его значение при данной частоте вращения данного положения дроссельной заслонки и получить исходные данные для проектирования центробежного и вакуумного регуляторов угла опережения зажигания.

Порядок проведения работы

1. Усвоить порядок действия на каждом рабочем месте согласно имеющихся на них инструкций.

2. Проверить готовность к работе двигателя и стенд: наличие топлива, воды, масла, наличие электроэнергии в сети.

3. Установить рукоятку редуктора в положение «В» (понижающая передача).

4. Пустить и прогреть двигатель.

5. Установить начальный скоростной и нагрузочный режим (задается преподавателем) для чего:

а) при неизменном угле опережения зажигания постепенно открывать дроссельную заслонку и вводя ножи реостата установить заданный скоростной режим,

б) установить первоначальный угол опережения зажигания путем поворота корпуса прерывателя-распределителя по направлению вращения его кулачка,

в) перемещением ножей реостата восстановить заданный скоростной режим,

г) по сигналу, соответствующему началу горения установленной навески топлива (50 г.) произвести запись показании приборов на соответствующих рабочих местах (частоты вращения якоря генератора, показания весового устройства, угла опережения зажигания, пустить секундомер на расходе топлива),

д) по сигналу, соответствующему концу горения навески топлива остановить секундомер и вновь произвести запись показаний приборов, а также время горения навески топлива (конец опыта).

6.Установить следующий скоростной режим, для чего:

а) увеличить на 5-10 градусов угол опережения зажигания поворотом корпуса прерывателя-распределителя против направления вращения его кулачка (против часовой стрелки),

б) восстановить заданную частоту вращения,

в) по сигналам, соответствующим началу и концу горения установленной навески топлива произвести запись показаний приборов на рабочих местах

7. Аналогичным образом произвести 5-7 замеров.

Показатели, определяемые пересчетом экспериментальных данных этих величин

а) определить по кривой мощности Nе, часового расхода Gт значения этих величин Nе1, Nе2, GТ1, GТ2 и т.д. для тех же углов опережения зажигания, при которых производились опыты и занести их значения в табл.12, графы 4 и 5.

б) по полученным из графиков значения величин для каждого угла опережения определить удельный эффективный расход топлива по формуле

;

в) результаты занести в таблицу 1, графа 6.

г) по данным таблицы 1, графы 3 и 6 нанести сплошные точки отвечающие найденным значениям величины gе и провести через них плавную кривую (рисунок 1). Расположение на графике кривой должно соответствовать рисунку 1.

д) на графике необходимо указать - заданную частоту вращения при которой производилось снятие характеристики, отметить оптимальный угол опережения зажигания и положение дроссельной заслонки.

Таблица 1 Результаты пересчета показателей

Размещено на Allbest.ru