Определение характеристик двигателей внутреннего сгорания

Определение характеристики механических потерь и холостого хода. Индицирование двигателя внутреннего сгорания с использованием аппаратуры и программного обеспечения фирмы "AVL". Изучены регулировочные характеристики двигателя внутреннего сгорания.

Рубрика Физика и энергетика
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 18.12.2021
Размер файла 122,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Для построения регулировочной характеристики по оси абсцисс откладывают изменяемый параметр в абсолютных или относительных величинах, а по оси ординат - крутящий момент, эффективную мощность, удельный и часовой расходы топлива, угол опережения зажигания, коэффициент избытка воздуха, коэффициент наполнения, температуры элементов двигателя, другие показатели.

В работающем двигателе, как в сложной системе, при работе по регулировочной характеристике изменяются параметры, непосредственно или опосредованно влияющие на рабочий процесс в рабочих камерах и других подсистемах ДВС, и, следовательно, изменяются все выходные показатели: как мощностные, так и экономические.

При определении и анализе регулировочных характеристик выявляют оптимальные значения исходно регулируемых параметров при прочих различных условиях, например, оптимальное значение циклового расхода топлива для какой-либо скоростной характеристики, обеспечивающий минимальный удельный расход топлива или оптимальное значение угла опережения зажигания для наиболее экономичной работы в поле режимов частичных нагрузок или в произвольной точке такого поля.

Порядок выполнения работы

ознакомиться с содержанием настоящей лабораторной работы и инструкцией по эксплуатации применяемого специального оборудования;

записать краткую техническую характеристику исследуемого ДВС;

записать методику обработки экспериментальных данных;

подготовить протокол испытаний для записи величин параметров:

а) исходного, например, угла опережения зажигания з;

б) задаваемых (произвольно) неизменных: частоты вращения n и угла открытия дроссельной заслонки д;

в) изменяемых задаваемых: в рассматриваемом примере - з (в таблице первый столбец);

г) измеряемых: VТ, GВ, Ме, , Т (в таблице от второго до шестого столбца);

д) вычисляемых: Ne, GT, ge, рe, v (в таблице от седьмого до 11 столбца);

осмотреть и проверить испытательный стенд и ДВС, согласно инструкций, находящихся в лаборатории;

включить и проверить систему управления двигателем и систему диагностики и программирования «Микас»

включить электрический тормоз стенда по инструкции;

запустить ДВС по инструкции;

прогреть двигатель до рабочего теплового состояния;

установить произвольно назначенную частоту вращения выходного вала ДВС и положение дроссельной заслонки, параллельно увеличивая их и не давая двигателю остановиться. При необходимости поддерживать эти параметры постоянными в течение всего времени снятия характеристики;

изменить (на первом шаге снятия характеристики - увеличить, например, текущий угол опережения зажигания на 6 градусов поворота коленчатого вала (ПКВ), а на последующих шагах - уменьшать на 2 градуса ПКВ), выделив курсором изменяемый (регулируемый) показатель (отмечен ромбиком) и активировав режим «редактирование» клавишей «F3» внести и ввести новое значение параметра;

записать в протокол испытания ДВС и/или на электронный носитель следующие измеренные величины:

- показание динамометра тормоза Ме, Н*м;

- часовой расход воздуха GВ, кг/ч;

- объемный часовой расход топлива VТ, л/ч;

- коэффициент избытка воздуха ;

- температуру охлаждающей жидкости Т, єС. При превышении значения рекомендуемой температуры необходимо интенсифицировать охлаждение ДВС согласно инструкций;

повторить пп. 10 и 11 шесть раз, после чего восстановить исходное значение регулируемого параметра (в рассматриваемом примере - з) и перейти к п. 13;

по окончании измерений прикрыть дроссельную заслонку, переведя двигатель на режим, близкий к режиму холостого хода (Ме?0);

закрывать дроссельную заслонку и уменьшать частоту вращения электрического тормоза до минимальной паспортной частоты вращения холостого хода, стараясь поддерживать ДВС на режиме, близком к режиму холостого хода,

выключить зажигание и затем открыть дроссельную заслонку, дождаться снижения температуры ДВС до 7010 градусов Цельсия;

снизить частоту вращения вала тормоза до нуля и выключить испытательный стенд и прочее оборудование согласно инструкций;

обработать полученные экспериментальные данные;

проанализировать полученные результаты;

оформить отчет.

Методика обработки экспериментальных данных

Эффективную мощность ДВС Ne, кВт, вычисляют по формуле

,

где р - число «Пи», равное 3,14;

Ме - показание весов тормоза, Нм;

n - частота вращения выходного вала ДВС, мин-1,

Часовой расход топлива GТ, кг/ч, вычисляют по формуле

,

где Vт - объемный часовой расход топлива, л/ч;

Т - плотность топлива, кг/м3 (ее можно принять для бензина равной 750 кг/м3, а для дизельного топлива - 850 кг/м3).

Удельный эффективный расход топлива ge, г/(кВтч), вычисляют по формуле

,

Среднее эффективное давление ре, кПа, вычисляют по формуле

,

где - тактность ДВС: для двухтактного = 2; для четырехтактного  = 4;

i - число цилиндров;

Vh - рабочий объем цилиндра двигателя, л.

Коэффициент наполнения v вычисляют по формуле

,

где GВ - часовой расход воздуха, кг/ч;

в - плотность воздуха, принимаем 1,205 кг/м3.

Вычисленные величины заносят в протокол испытаний и строят регулировочную характеристику (диаграмму зависимости Ме, , Ne, GT, ge, рe, v от регулируемого параметра, например, з. Опытные точки наносят на диаграмму (например, Ме). На функциональных зависимостях величин, получаемых в результате вычислений (например, Ne), точки на диаграмме не ставят.

Оформление отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

фамилию, инициалы и наименование группы студента;

дату проведения работы;

наименование и цель лабораторной работы;

краткую техническую характеристику двигателя;

методику снятия характеристики от запуска двигателя до его остановки;

методику обработки экспериментальных данных;

протокол испытаний с исходными, изменяемыми, экспериментально определенными и вычисленными данными;

диаграмму параметров измеренных и вычисленных параметров;

выводы с пояснениями протекания каждой кривой диаграммы.

Контрольные вопросы

Дайте определение регулировочной характеристики двигателя.

Поясните причину изменения измеряемых параметров по регулировочной характеристике.

Поясните причину увеличения удельного расхода топлива по по регулировочной характеристике.

Меняется ли положение дроссельной заслонки в процессе определения регулировочной характеристики бензинового двигателя?

Лабораторная работа №6. Индицирование двигателя внутреннего сгорания с использованием усилителя и аналого-цифрового преобразователя

Цель работы

Снятие и построение индикаторных диаграмм с определением индикаторных показателей рабочего цикла и двигателя внутреннего сгорания.

Общие сведения

Индицирование - это процесс регистрации быстроизменяющегося давления в выбранной рабочей полости ДВС и положения поршня (или времени, или угла поворота коленчатого вала) на информационный носитель. Индикатор - устройство для измерения и записи этих величин, включающий датчики давления и положения коленчатого вала и регистрирующую аппаратуру.

Индицирование используется для исследования текущих значений, характера изменения и средних значений давления в характерных полостях двигателя в течение всего цикла рабочего процесса, части цикла или в характерные его фазы или моменты времени. Характерными полостями могут быть рабочая камера, подпоршневое пространство, каналы газовоздушного или топливного тракта, а характерными фазами или моментами времени - достижение максимального и минимального давления, момент подачи искры (начала, конца впрыска топлива), моменты открытия и закрытия клапанов и др.

Датчики давления могут быть механическими, емкостными, электромагнитными, пьезоэлектрическими, тензометрическими. Они могут иметь принудительную систему охлаждения. Датчик положения коленчатого вала фиксирует момент достижения поршнем какой-либо характерной точки. Он может быть емкостным, индукционным, фотоэлектрическим, датчиком Холла и др.

В качестве регистрирующей аппаратуры могут использоваться самописцы, осциллографы различных принципов действия, видео камеры, аналого-цифровые электрические преобразователи (АЦП) в комплексе с усилителем аналогового сигнала и компьютером.

При работе с электрическими приборами как для электробезопасности, так и для обеспечения точности измерения необходимо заземлять все приборы электрической цепи измерения.

Индикаторы тарируют (градуируют), выясняя соответствие между известными значениями измеряемой величины и уровнем сигнала датчика. Для этого на специальной установке с использованием образцовых манометров создают заданные значения давления и заносят в файл выходных данных датчика-свечи соответствующие этим давлениям напряжения выходного сигнала.

Перед проведением опытов индикаторы калибруют, выясняя соответствие между нулем измеряемой величины и показанием индикатора.

Давления на свернутых индикаторных диаграммах записывают в функции положения поршня, текущего объема рабочей камеры цилиндра, а на развернутых индикаторных диаграммах - в функции угла поворота выходного вала ДВС, времени, положения поршня. На индикаторных диаграммах отмечают мертвые точки, моменты подачи искры, впрыска топлива, фазы газораспределения, точки максимальной скорости изменения давления и максимального ускорения поршня.

При анализе индикаторных диаграмм сравнивают последовательные циклы, выбранный цикл, циклы при различных режимах работы двигателя. Определяют текущее значение давления, среднее индикаторное давление (в полном и упрощенном вариантах), площадь индикаторной диаграммы (работу цикла), угол наклона графика в период сгорания (определяет жесткость работы) и др.

В настоящей работе используется неохлаждаемый пьезоэлектрический датчик-свеча (датчик давления и малогабаритная свеча зажигания, размещенные с специальном корпусе, который устанавливается на ДВС вместо штатной свечи зажигания), усилитель электрических аналоговых сигналов, индукционный датчик положения коленчатого вала совместно со специальным металлическим выступом на коленчатом валу ДВС, АЦП, программное обеспечение, IBM-совместимый компьютер.

Порядок выполнения работы

ознакомиться с материалом по настоящей лабораторной работе;

подготовить в Excel таблицу для:

внесения исходных данных (ячейки):

коэффициент усиления Кy (указан напротив переключателя на лицевой панели усилителя);

давление окружающей среды Ро , кПа ;

число строк используемых для обработки Н, шт ;

диаметр цилиндра D, мм ;

ход поршня S , мм ;

длина шатуна L , мм ;

степень сжатия ;

рабочий объем Vh , см3 ;

внесения исходных данных (столбцы):

время измерения*, t , с (прим.: * - в процессе выполнения работы будет получено, и затем переписано из выходного файла);

выходное напряжение индикатора (с датчика давления)*, Vр , В ;

выходное напряжение с датчика положения коленчатого вала (отметчика ВМТ)*, Vо , В ;

обработки результатов индицирования, содержащую столбцы:

относительное индикаторное давление** Piо , кПа (прим.: ** - вписать образец формулы вычисления значения);

абсолютное индикаторное давление** Pi , кПа ;

наименование тактов и мертвых точек;

угол поворота коленчатого вала** в , град ;

угол поворота коленчатого вала** в , рад ;

ход поршня от ВМТ** h , мм ;

объем рабочей камеры ДВС** V , куб.см ;

изменение объема рабочей камеры** ДVj , куб. см ;

индикаторная работа** ДLj , Дж ;

обработки результатов индицирования, содержащую ячейки:

напряжение на пьезодатчике при атмосферном давлении Vро , В ;

индикаторная работа цикла Li , Дж ;

среднее индикаторное давление рi , кПа ;

среднее эффективное давление рe , кПа ;

осмотреть и проверить испытательный стенд и ДВС согласно инструкций, находящихся в лаборатории;

собрать индикатор и датчик положения коленчатого вала согласно инструкций приложения, проверить его работоспособность и определить напряжение на пьезодатчике при атмосферном давлении;

запустить электрический тормоз стенда по инструкции;

запустить ДВС по инструкции;

прогреть ДВС до рабочего температурного состояния;

перевести двигатель на режим холостого хода при минимальной частоте вращения и отключить зажигание;

снизить частоту вращения вала тормоза до нуля и выключить испытательный стенд;

заменить штатную свечу на датчик-свечу;

запустить электрический тормоз стенда и вывести его на заданную частоту вращения по инструкции;

запустить ДВС и вывести его на заданный нагрузочный режим по инструкции;

произвести снятие индикаторной диаграммы (в табличный файл) по инструкции;

определить и записать в протокол испытания следующие опытные величины:

частоту вращения вала тормоза n , мин-1 ;

показание весов тормоза МТ , Нм ;

положение дроссельной заслонки;

снизить частоту вращения вала тормоза до нуля и выключить испытательный стенд;

выключить и разобрать индикатор;

записать краткую техническую характеристику исследуемого ДВС;

обработать полученные экспериментальные данные, проанализировать полученные результаты и оформить отчет.

Обработка опытных данных

Частоту вращения вала тормоза nт , мин-1, вычисляют по формуле

nт = n / iп ,

где n - частота вращения выходного вала ДВС, мин-1 ;

iп - передаточное отношение между стендом и двигателем.

Крутящий момент на выходном валу ДВС М , Нм, вычисляют по формуле

М = Мт / iп ,

где Мт- показание весов тормоза, Нм;

Относительное индикаторное давление Piоj , кПа, вычисляют по формуле

Piоj = ( Vpj - Vpo ) Ку / 15,4 100

где Vрj - текущее значение напряжения на выходе индикатора, соответствующее относительному индикаторному давлению в j-той строке таблицы, В;

Vро - напряжение на пьезодатчике при атмосферном давлении, В;

Kу - коэффициент усиления (на передней панели усилителя напротив указателя ручки установки усиления);

15,4 - чувствительность датчика, Бар/В.

Абсолютное индикаторное давление Pij , кПа, вычисляют по формуле

Pij = Piоj + Ро ,

где Ро - атмосферное давление, равное 101 кПа.

Верхние мертвые точки определяют по строке столбца Vo , в которой значение напряжения между двумя последовательными всплесками ближе к нулевому уровню.

Угол поворота коленчатого вала ДВС от ВМТ, j , град, вычисляют по формуле

гj = гj-1 + ц / N ,

где гj-1 - предыдущее значение угла поворота коленчатого вала ДВС в таблице, где гj=0 = 0 и соответствует ВМТ;

ц - продолжительность цикла, град;

N - количество временных отрезков за один цикл.

Нижние мертвые точки определяют по значениям , наиболее близким к 180 и 540.

Наименования процессов определяют по графику развернутой индикаторной диаграммы Vo = f ( Nj ), наибольшее давление соответствует такту расширения (рабочему ходу).

Угол поворота коленчатого вала ДВС от ВМТ, j , рад вычисляют по формуле

j = гj 2 / 360 ,

где р - число "Пи", равное 3,14.

Ход поршня hj , мм , определяют по формуле

,

где R - радиус кривошипа, равный половине хода поршня, мм;

L - длина шатуна, мм.

Объем рабочей камеры Vj, мм, определяют по формуле

,

где Vh - рабочий объем, см3;

- степень сжатия;

D - диаметр цилиндра, мм.

Изменение объема рабочей камеры Vj , см3, вычисляют по формуле

Vj = Vj-1 - Vj .

Индикаторную работу Li j , Дж , вычисляют по формуле

Lj = Vj ( Pij-1 + Pij ) / 2 / 1000 .

Индикаторную работу цикла ДВС Li , Дж , вычисляют по формуле

.

Среднее индикаторное давление рi , кПа , вычисляют по формуле

.

Среднее эффективное давление ре , кПа , вычисляют по формуле

.

Опытные данные и рассчитанные по ним величины заносятся в протокол испытаний. По результатам испытания ДВС строят развернутую диаграмму Vp = f ( N ) и Vo = f ( N ) и свернутую индикаторную диаграмму P = f ( V ) (т.е. Pij = f ( Vj )), с выделением и обозначением тактов разными типами линий.

Оформление отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

фамилию, инициалы и наименование группы студента;

наименование и цель лабораторной работы;

дату проведения работы;

краткую техническую характеристику двигателя;

схему соединения оборудования;

методику выполнения работы;

формулы для вычисления искомых величин;

протокол испытаний с задаваемыми, экспериментально определенными и вычисленными данными;

диаграммы Vp = f ( N ), Vo = f ( N ), p = f ( V ), построенные в соответствии с определенными и вычисленными данными с выделением на свернутой диаграмме тактов;

выводы с пояснениями протекания каждой диаграммы.

Контрольные вопросы

Что называют индикаторной диаграммой двигателя?

Чем отличаются свернутая и развернутая индикаторные диаграммы?

Поясните причину несовпадения точек начала и конца цикла (ВМТ перед расширением и после сжатия).

Лабораторная работа №7. Индицирование двигателя внутреннего сгорания с использованием аппаратуры и программного обеспечения фирмы «avl»

Цель работы

Снятие и построение индикаторных диаграмм с определением индикаторных показателей рабочего цикла и двигателя внутреннего сгорания.

Общие сведения

Современное оборудование для индицирования и обработки диаграмм позволяет автоматически усреднять циклы, определять угол наклона графика в период сгорания или положение «центра тяжести» фигуры, образуемой линией давления относительно ВМТ (жесткость работы), проводить другие вычисления, визуализировать диаграммы и показатели.

В настоящей работе могут использоваться:

1) датчики давления:

- неохлаждаемый пьезоэлектрический датчик-свеча - датчик давления «GU13Z-24», установленный в малогабаритную свечу зажигания - адаптер «ZF43», который устанавливается на ДВС вместо штатной свечи зажигания;

- неохлаждаемый пьезоэлектрический датчик свеча - датчик давления «GU12P», установленный с малогабаритной свечой зажигания в адаптер «ZF41», который устанавливается на ДВС вместо штатной свечи зажигания;

- кварцевый охлаждаемый датчик давления «QC34C» с охлаждаемым водой адаптером «AS02»;

- высокотемпературный неохлаждаемый галлиевый (на основе GaPO4) датчик высокого давления «GU21D»;

- охлаждаемый галлиевый (на основе GaPO4) датчик низкого давления «GU21C» для выпускных систем с охлаждаемым водой адаптером «AE02»;

2) система охлаждения датчиков «Cooling system ZP91.00/1-4»;

3) пьезоэлектрический усилитель электрических аналоговых сигналов «MicroIFEM 4FP4» и/или «MicroIFEM 2piezo/2 MP»;

4) аналого-цифровой преобразователь (АЦП) «Indimodul 621»;

5) ноутбук с программным обеспечением «IndiCom v2.0» и адаптерной картой «1394 CardBus PC Card»;

6) датчик положения коленчатого вала «Angle encoder 365C-set-multiplier».

Программное обеспечение позволяет производить:

1) проверку правильности соединения и настройки аппаратуры;

2) сохранение и использование введенных технических данных двигателя;

3) определение (визуальный мониторинг) и запись в файл в цифровом виде в автоматизированном режиме, после соответствующей команды: давления в зонах измерений (например, в рабочей камере, в трубопроводе, в кривошипной камере и т.п.), углы поворота коленчатого вала в течение заданного количества последовательных циклов с определенным шагом;

4) определение положения верхней мертвой точки (ВМТ) с автоматической ориентацией индикаторных диаграмм симметрично по времени относительно ВМТ в такте сжатия;

5) построение развернутой или свернутой индикаторной диаграммы текущего цикла;

6) преобразование таблицы записанных данных в развернутые или свернутые индикаторные диаграммы на любом из записанных циклов;

7) построение осредненной индикаторной диаграммы по заданному количеству записанных циклов;

8) определение осредненных интегральных параметров по цилиндрам - осредненных индикаторных давлений;

9) построение диаграммы средних индикаторных давлений цилиндров в зависимости от номера цикла с указанием значений средних индикаторных давлений цилиндров на выбранном цикле, возможно также определение диапазонов изменения значений средних индикаторных давлений цилиндров, осредненных значений средних индикаторных давлений цилиндров и предельных отклонений значений средних индикаторных давлений циклов от осредненных значений по цилиндрам в процентах;

10) определение параметров жесткости циклов, характеристик тепловыделения, индикаторной мощности и других параметров или характеристик, для которых написаны и активизированы в программе «IndiCom» программы-функции.

1.1 Порядок выполнения работы

1) ознакомиться с материалом по настоящей лабораторной работе;

2) записать краткую техническую характеристику исследуемого ДВС;

3) зарисовать схему соединения элементов измерительной системы с указанием названий элементов двигателя, датчиков, приборов, портов, кабелей;

4) записать методику обработки экспериментальных данных;

5) подготовить протокол испытаний для записи задаваемых параметров: частоты вращения коленчатого вала n, доли открытия дроссельной заслонки или доли перемещения рейки топливного насоса или мощности подключенной нагрузки Nн; измеряемых параметров: n, Ме, Nе, рz , рi и вычисляемых величин рe , м;

6) осмотреть, подготовить и проверить испытательный стенд и ДВС согласно инструкций, находящихся в лаборатории;

7) собрать и проверить индикатор согласно инструкций приложения Б (при использовании датчика-свечи перед установкой датчика-свечи прогреть двигатель, используя штатную свечу зажигания);

8) запустить ДВС с установленным датчиком и вывести его на заданный режим;

9) произвести снятие индикаторных диаграмм по инструкции (в программе «IndiCom», данные сохранить в файл, имя файла внести в протокол);

10) для установленного режима определить и занести в протокол испытания ДВС следующие измеренные величины:

значение частоты вращения n, мин-1, если она не задается;

значение тормозного (эффективного) крутящего момента Ме, Н*м;

показание стендового динамометра Ме, Н*м;

показания эффективной мощности Ne, кВт;

11) по окончании измерений перевести двигатель на холостой ход, уменьшить частоту вращения до минимальных оборотов холостого хода;

12) посмотреть различные виды представления результатов измерения:

13) - развернутую индикаторную диаграмму различных циклов;

14) - свернутую индикаторную диаграмму;

логарифмическую индикаторную диаграмму;

программно вычисленное значение максимального давления рz , МПа;

программно вычисленное значение среднего индикаторного давления рi , МПа;

15) записать в протокол испытания значения следующих величин: рz , рi ;

16) изменить частоту вращения выходного вала ДВС и нагрузку и произвести измерения для следующего режима согласно п.п. 9 - 13;

17) повторить п. 14. необходимое число раз;

18) по окончании измерений перевести двигатель на холостой ход, уменьшить частоту вращения до минимальных оборотов холостого хода дать двигателю поработать (остыть) в течение 1-3 минут, выключить двигатель (орган управления, зажигание/подача топлива) и выключить испытательный стенд;

19) выключить и при необходимости разобрать индикатор;

20) обработать снятые экспериментальные данные согласно методике обработки экспериментальных данных и записать в протокол испытания следующие величины: ре, м;

21) построить совмещенные на одном поле несколько индикаторных диаграмм, снятых на разных режимах;

22) проанализировать полученные результаты и оформить отчет.

Методика обработки экспериментальных данных

Среднее эффективное давление ре, кПа, вычисляют по формуле

,

где р - число «Пи», равное 3,14;

Ме - показание весов тормоза, Нм;

- тактность ДВС: для двухтактного = 2; для четырехтактного  = 4;

i - число цилиндров;

Vh - рабочий объем цилиндра двигателя, л,

Механический коэффициент полезного действия м вычисляют по формуле

,

где рi - среднее индикаторное давление, кПа.

Опытные данные и рассчитанные по ним величины заносятся в протокол испытаний.

По результатам испытания ДВС строят совмещенную развернутую диаграмму p = f ( t ) и совмещенную свернутую индикаторную диаграмму p = f ( V ), состоящие из нескольких наложенных друг на друга диаграмм, полученных при разных режимах работы двигателя.

Оформление отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

фамилию, инициалы и наименование группы студента;

дату проведения работы;

наименование и цель лабораторной работы;

краткую техническую характеристику двигателя;

схему соединения оборудования;

краткую методику выполнения работы;

методику обработки экспериментальных данных;

протокол испытаний с задаваемыми, экспериментально определенными и вычисленными данными;

диаграммы p = f ( t ), p = f ( V ), построенные в соответствии с полученными данными с выделением кривых разным способом (разный тип линий, разная толщина).

выводы с пояснениями.

Контрольные вопросы

Дайте определение индикатора как прибора.

С какой целью снимают индикаторные диаграммы?

Какие характерные полости двигателя обычно индицируют?

Какие характерные фазы (моменты времени, события) рабочего процесса обычно фиксируют на индикаторной диаграмме?

Библиография

1. Теория поршневых двигателей. Учебник для вузов / Р. З. Кавтарадзе М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. - 720 с.: ил.

2. Поршневые двигатели: теория, моделирование и расчет процессов: учебник по курсу «Теория рабочих процессов и моделирование процессов в двигателях внутреннего сгорания» / Б. А. Шароглазов, В. В. Шишков; под ред. засл. деят. науки РФ, проф., докт. техн. наук Б. А. Шароглазова. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2011. - 525 с.

3. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: учебник для вузов/ В. Н. Луканин, К. А. Морозов, А. С. Хачиян и др., Под ред В. Н. Луканина.-2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 2005. - 479 с.: ил.

4. Р 50-77-88. Рекомендации ЕСКД. Правила выполнения диаграмм.

5. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

6. ГОСТ 8.417-2002. Единицы величин.

7. ГОСТ 14846-81. Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний

8. ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления

9. Двигатели внутреннего сгорания: основные термины и русско-английские соответствия: учебное пособие для студентов ВУЗов, обучающихся по направлению "Энергомашиностроение", специальности "Двигатели внутреннего сгорания" / Р. Д. Еникеев, Б. П. Рудой М.: Машинострение, 2004. -- 384 с.

10. Испытания двигателей внутреннего сгорания. Учебник для вузов. / И. Я. Райков М.: Высшая школа, 1975. - 320 с.

11. Экспериментальные исследования двигателей внутреннего сгорания: учебное пособие для студентов вузов / Н. И. Прокопенко Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: ЛАНЬ, 2010 .-- 592 с.: ил.; Библиогр.: 58 назв.

Приложение А

Оборудование и методика индицирования двигателя внутреннего сгорания с использованием усилителя и аналого-цифрового преобразователя (обязательное)

А.1 Основные элементы измерительной системы и их соединение

- свеча зажигания AVL "ZF41 D14E-5D5R" (устанавливается в специальный корпус AVL, который монтируется на двигатель вместо штатной свечи зажигания и соединяется с высоковольтным проводом зажигания при его наличии;

датчик давления AVL "GU12P" (устанавливается в специальный корпус AVL рядом со свечой зажигания AVL "ZF41 D14E-5D5R" и, после установки корпуса AVL на двигатель вместо штатной свечи зажигания (для индицирования дизеля возможна установка иного датчика давления), одножильный экранированный кабель датчика соединяется с усилителем AVL через гнездо "А");

- усилитель "AVL 6705+" содержит:

блок "А" (на лицевой панели), включает:

гнездо "А", которое одножильным кабелем соединяется с датчиком давления;

ручку настройки (50…1600), которая устанавливается в положение "50";

трехпозиционный переключатель с позициями: "DRCO", "LONG", "Reset" - устанавливается в положение "DRCO";

винт подстройки (используется при калибровке усилителя);

выход "1" на задней панели соединяется одножильным экранированным кабелем с многоканальной коммутационной колодкой (МККК): центральный провод к клемме "67" (соответствует измерительному каналу "2"), а экранирующий провод заземляется;

клемма «масса» усилителя заземляется проводом;

- аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) установлен в компьюторе на материнской плате. На диске "С" компьютера установлено программное обеспечение, в том числе программа "adint" для преобразования аналоговых сигналов от датчиков в цифровые, записи их в файл, и для визуализации сигналов;

- многоканальная коммутационная колодка (МККК) соединяется:

многожильным экранированным кабелем “шлейф” с АЦП, установленным в ПК;

клеммы "5" и "26" соединяются проводом и заземляются;

- датчик положения коленчатого вала "23.3847" устанавливается напротив специального выступа на вентиляторе двигателя в положении ВМТ, располагая сердечник на расстоянии 3…4 мм от выступа, а его выходные контакты соединяются: "3" и "1" - с заземлением, а "2" - с клеммой "34" МККК (клемма "34" соответствует измерительному каналу "1").

А.2 Методика измерения давления

Подготовить объект измерения (ДВС) к запуску.

Собрать измерительную схему, в том числе заземление.

Подготовить измерительную схему:

включить в сеть улилитель AVL и ПК;

в ПК в папке "с:\ adint\prj" cоздать копию папки "с:\ adint\prj\proba" c именем, например, "Т5_T27_1" где "Т5" - лабораторная работа по курсу "Теория…" № 5; "T27" - группа; "1" - подгруппа (не более 8 английских символов);

в файле "с:\adint\adint.bat" записать имя созданной папки, которое будет именем проекта;

в файле "с:\adint\prj\[имя_папки-проекта]\*.in": установить номера первого и последнего канала (1 и 2); выбрать несущую частоту 10000; установить число значений, записываемых в файл, из ряда "2N" (например, 2048, или 4096, или 8192 и т.д.); установить флаги вывода - "1" (напряжение).

Проверить измерительную схему и определить напряжение на пьезодатчике при атмосферном давлении по п.п. 8 -11, 13, 14 (во время измерения перед датчиком положения коленчатого вала проводить металлическим предметом приближая и удаляя его от датчика, имитируя подвижный выступ на вентиляторе).

Включить стенд, запустить ДВС, прогреть ДВС, перевести стенд на минимальную частоту вращения холостого хода, закрыть дроссельную заслонку, выключить двигатель (отключить зажигание), остановить тормоз стенда.

Заменить штатную свечу зажигания на корпус AVL со свечой зажигания AVL и датчиком AVL, соединить с высоковольтный провод со свечой зажигания AVL и одножильный экранированный кабель датчика давления AVL с усилителем AVL.

Включить стенд, запустить ДВС, установить необходимый режим работы ДВС с записью в журнал крутящего момента, частоты вращения, положения дроссельной заслонки.

Запустить программу записи "с:\adint\adint.bat"

На панели "А" усилителя нажать переключатель (в положение "RESET") и вернуть в положение "DRCO".

C клавиатуры ПК ввести "1" и нажать "Enter" (для записи данных с датчиков в файл "с:\adint\prj\[имя папки]\adint.dat".

C клавиатуры ПК ввести "2" и нажать "Enter" для просмотра данных с датчиков, записанных в файл "с:\adint\prj\[имя папки]\adint.dat".

Перевести ДВС в режим прокрутки отключив зажигание, открыть дроссельную заслонку для охлаждения ДВС, дождаться снижения температуры до 80-90 С, остановить тормоз стенда, отключить питание стенда, заменить датчик-свечу на штатную свечу

На экране монитора левой клавишей мыши кликнуть на кнопку "Скан" для просмотра сигнала от датчика давления и затем на клавишу для просмотра сигнала от датчика положения коленчатого вала (можно выполнять одновременно с п. 11).

C клавиатуры ПК ввести "Esc", ввести "3", ввести [имя файла проверки-калибровки] или [имя файла результатов измерения], нажать "Enter", затем ввести "7" и нажать "Enter", записанные файлы скопировать на внешний носитель информации для дальнейшей обработки.

После повторения замера всеми бригадами студентов закрыть окно "Сеанс NС-NCMAIN" и выключить ПК.

Разобрать измериельную схему.

Приложение Б Описание сборки оборудования и методики индицирования двигателя внутреннего сгорания (обязательное)

Б.1 Основные элементы измерительной системы и их соединение

Датчики давления (например, датчик-свеча, который устанавливается на ДВС вместо штатной свечи зажигания и соединяется с высоковольтным проводом зажигания при его наличии или другие датчики) с одножильными экранированными кабелями, соединяются с пьезоэлектрическим усилителем электрических аналоговых сигналов «MicroIFEM» через гнезда «Q1»…»Q4» на лицевой панели.

Датчик положения коленчатого вала «Angle encoder 365C-set-multiplier», установленный на фланец коленчатого вала, одножильным экранированным кабелем, соединяется через гнездо «CDM/TRG1» на лицевой панели АЦП «Indimodul 621».

Усилитель «MicroIFEM», соединяется: с датчиками давления (как описано выше); через гнезда «СН1» … «СН4» на задней панели одножильными экранированными кабелями с гнездами «СН1»…»СН6» на лицевой панели АЦП «Indimodul 621», также через разъем «IN X8» на задней панели трех жильным экранированным кабелем управления «AVL-RS232» с 9 штырьковыми разъемами с портом «IOIOI» ноутбука на его задней панели, а также через трехконтактный разъем «Х1 IN» на задней панели с блоком питания (№ 0737).

АЦП «Indimodul 621», соединяемый с датчиком положения коленчатого вала и пьезоэлектрическим усилителем «MicroIFEM», (как описано выше) и через порт «X1 IEEE-1394» на его задней панели посредством трехжильного экранированного кабеля «IEEE-1394» с адаптерной картой «1394 CardBus PC Card», вставляемой в ноутбук, а также через трехконтактный разъем «10,5…36 V DC IN» на задней панели с большим блоком питания.

Ноутбук с программным обеспечением «IndiCom v2.0» соединяется с АЦП «Indimodul 621» и с пьезоэлектрическим усилителем «MicroIFEM» (как описано выше).

Б.2 Методика измерения давления

1) подготовить объект измерения (ДВС с тормозом) к запуску;

2) собрать измерительную схему;

3) включить в сеть измерительную схему: усилитель «MicroIFEM»; АЦП «Indimodul 621» и ноутбук;

4) запустить на ноутбуке файл «с:\ Indicom2.00\Conc32.exe» и проконтролировать открытие окна с надписью «AVL IndiCom v2/0» и окна «Information» с надписью «Connecting to amplifiers…»;

5) подготовить программу «IndiCom» к работе с выбранным ДВС, для чего: открыть проект двигателя (с заранее заданными параметрами двигателя, датчиков и рабочих экранов, представляющих различные диаграммы) через пиктограмму «Open» (открыть) / «Parametrfile»(файла параметров)/….(имя файла), например, «Yanmar_L100_7лр.xpa или «Y3AM-248.xpa»; проверить/откорректировать технические характеристики ДВС через падающее меню «Рarameters (параметры) / Engine Properties» (свойства двигателя) / «Engine Geometry» (геометрия двигателя):

тип;

тактность;

число цилиндров;

ход поршня S, мм;

длина шатуна L, мм;

диаметр цилиндра D, мм;

степень сжатия ;

коэффициент (показатель) политропы n (1,37 - для дизеля; 1,35 для бензинового);

6) проверить/откорректировать измерительную схему в программе «IndiCom», для этого:

- вызвать в главном падающем меню «Components» / «IndiPar…F11» и в открывшемся окне «Engine: AVL Simulator…INDIPAR» активировать щелчком левой кнопкой мыши запись первого датчика и проверить параметры сигнала и датчика в таблице «Signal», «Connected Amplifiers», а в окне «Properties» (свойства), которое вызывается правой кнопкой мыши, можно откорректировать данные (тип датчика, чувствительность датчика, сериальный номер и другие);

- проверить в окне «IndiModul» наименования использованных портов АЦП «Indimodul 621» (порты обведены толстой красной линией);

- проверить в окне «Amplifiers» наименования использованных портов усилителя (порты обведены толстой красной линией), после чего окно «IndiPar - имя файла.xpa» закрыть/сохранить под другим именем /свернуть;

7) если в середине верхней полосы окна «Engine: AVL Simulator…INDIPAR» отсутствует надпись «CDM: AVL 364/365 - without Сonverter - 0.1deg TDC: 360 grad» (вместо значения «360» может быть значение около нуля), то необходимо настроить ВМТ датчика «Angle encoder 365C-set-multiplier» в программе «Indicom». Для этого в рабочей панели IndiPar (слева) нажать виртуальную кнопку «CDM/TDC» левой кнопкой мыши. В появившемся окне «Properties / CDM / TDC» выбраь тип «AVL 364/365 - without Сonverter»); далее значение «Preselected resolution» - «0.1deg»; «Trigger per Engine cycle» - «1» для двухтактного, - «2» для четырехтактного; «Reference cylinder» - «1». Нажать закладку «TDC Determination» и в окне «TDC Determination of reference cylinder», активировать «Pressure curve, motored». Завести двигатель, прогреть и заглушить его (перекрыв топливо для дизеля или отключив зажигание для бензинового) и во время его прокрутки по инерции нажать «Start Determination» в том же окне. При этом программа «IndiCom» автоматически определяет ВМТ и прописывает значение отклонения ручной настройки датчика ПКВ от фактической и в окнах «TDC Determination of reference cylinder» и «Properties/ CDM/TDC» в соответствующих окошках (при неудаче запись на холодной прокрутке повторить). Нажать кнопки «OK» в обоих вышеуказанных окнах;

8) открыть вкладку «Cylinder Pressures» в центральном окне программы «IndiCom», если она не открыта;

9) активировать опцию «CAM-Crank…» на правой панели «Channel-Browser» и в нижнем окне «Edit Channel Name Filter» указателем мыши перенести (скопировать) элемент «PCYL1» (нажать и перетащить) в область поля рабочей диаграммы - центральное окно программы (при этом показания с датчика давления будут воспроизводиться в поле диаграммы в режиме реального времени (при возможности, следует изменить давление на датчик и проверить работоспособность индикатора, контролируя показания в этом окне);

10) при возможности, прогреть двигатель без датчика, остановить двигатель, установить датчик и соединить его с усилителем «MicroIFEM»;

11) включить стенд, если он не был включен, настроить его на холостой ход, запустить ДВС, установить необходимый режим работы ДВС с записью в протокол испытаний крутящего момента, частоты вращения, положения дроссельной заслонки/рейки топливного насоса.

12) воспроизвести индикаторные диаграммы в режиме онлайн, для чего необходимо нажать (щелкнуть мышкой) на кнопку с двумя круговыми стрелками.

13) произвести запись индикаторных диаграмм (в оперативную память), для чего в программе «IndiCom» нажать красную круглую кнопку «Start Measurement» (старт измерения). Для сохранения индикаторной диаграммы в файл, нажать кнопу с зеленой стрелкой и дать имя файлу сохранив или изменив путь к нему (при необходимости повторить этот пункт необходимое количество раз на исследуемых режимах работы двигателя);

14) для просмотра различных видов автоматизированного представления результатов индицирования (на экране ноутбука в программе «IndiCom» необходимо пролистать имеющиеся закладки диаграмм в верхней части центрального окна программы:

- «Cylinder Pressures» - развернутая индикаторная диаграмма;

- «pV» - свернутая индикаторная диаграмма;

- «log pV» - логарифмическая индикаторная диаграмма;

- «Imep» (indicated mean effective pressure) - среднее индикаторное давление;

15) значения искомых величин внести в протокол;

16) для просмотра ранее сохраненных на жестком диске данных, необходимо загрузить их из файла, используя кнопку панели инструментов «Open / Data File» после чего также пролистать закладки (если отсутствуют необходимые закладки, то из средней части правого окна «Channel-Browser» (обозреватель каналов) перетащить (скопировать) мышью пиктограмму «CAM» в центральное окно программы). Значения искомых величин внести в протокол;

17) экспортировать данные через «clipboard» (буфер обмена) в текстовый файл на внешний носитель информации для дальнейшей обработки в табличном процессоре «Execel» или другой программе для построения таблиц и графиков.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Основные типы двигателей: двухтактные и четырехтактные. Конструкция двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Принцип зажигания двигателя. История создания и принцип работы электродвигателя. Способы возбуждения электродвигателей постоянного тока.

    реферат [1,1 M], добавлен 11.10.2010

  • Описание двигателя внутреннего сгорания - тепловой машины, в которой химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Сравнительная характеристика четырёхтактного и двухтактного двигателей, их применение.

    презентация [9,0 M], добавлен 11.12.2016

  • Описание идеальных и реальных циклов двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрение термодинамических процессов, происходящих в циклах. Изучение основных формул для расчета энергетических характеристик циклов и параметров в их характерных точках.

    курсовая работа [388,1 K], добавлен 13.06.2015

  • Понятие о смесеобразовании. Основные классификации двигателей внутреннего сгорания. Смесеобразование и сгорание топлива в цилиндрах дизеля. Фракционный состав топлива, вязкость, температурные характеристики. Задержка самовоспламенения и распыливание.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 11.03.2015

  • Температура - параметр, характеризующий тепловое состояние вещества. Температурные шкалы, приборы для измерения температуры и их основные виды. Термодинамический цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла при постоянном давления.

    контрольная работа [124,1 K], добавлен 25.03.2012

  • Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Определение параметров в начале и в конце сжатия, а также давления сгорания. Построение политропы сжатия и расширения. Индикаторная диаграмма расчетного цикла. Конструктивный расчет деталей дизеля.

    дипломная работа [501,1 K], добавлен 01.10.2013

  • Изобретение первой паровой машины. Характеристика, строение, принципы работы двигателя внутреннего сгорания, двигателя Стирлинга, электродвигателя, пневмодвигателя, их классификации. Влияние выбросов двигателей на окружающую среду, загрязнение атмосферы.

    презентация [997,8 K], добавлен 18.03.2011

  • История создания и принцип работы электродвигателя. Способы возбуждения электрических двигателей постоянного тока. Основные типы двигателей и их разновидности. Конструкция двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Принцип работы зажигания двигателя.

    презентация [419,0 K], добавлен 05.05.2011

  • Параметры рабочего тела. Количество горючей смеси для карбюраторного двигателя. Индикаторные параметры рабочего цикла. Расчет внешних скоростных характеристик двигателей. Силы давления газов. Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.

    курсовая работа [375,9 K], добавлен 07.07.2015

  • Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Основные элементы конструкции и функции газовой турбины. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, их классификация. Два основных класса реактивных двигателей и характеризующие их технические параметры.

    презентация [3,5 M], добавлен 24.10.2016

  • Исследование изобарных, изохорных, изотермических и адиабатных процессов. Определение показателя политропы для заданного газа, изменения энтропии, начальных и конечных параметров рабочего тела. Изучение цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания.

    контрольная работа [347,5 K], добавлен 12.02.2012

  • Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания и его характеристика. Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы. Расчет термического коэффициента полезного действия цикла.

    курсовая работа [209,1 K], добавлен 01.10.2012

  • Порядок расчета теоретически необходимого количества воздуха для сгорания топлива. Определение параметров процессов впуска. Вычисление основных параметров процесса сгорания, индикаторных и эффективных показателей двигателя. Основные показатели цикла.

    контрольная работа [530,4 K], добавлен 14.11.2010

  • Расчет термодинамических параметров быстроходного автомобильного дизельного двигателя со смешанным теплоподводом в узловых точках. Выбор КПД цикла Карно в рабочем интервале температур. Вычисление значений термического коэффициента полезного действия.

    курсовая работа [433,2 K], добавлен 13.07.2011

  • Изучение физических принципов устройства генератора и аккумулятора, основных технологических процессов и инструментов. Преимущества двигателя внутреннего сгорания. Конструкция системы подачи топлива, охлаждения двигателя, зажигания, тормозной системы.

    презентация [2,0 M], добавлен 27.04.2015

  • Изобретение первого парового двигателя Томасом Ньюкоменом. Использование в первых паровозах и машинах. Эволюция в индустриальную эпоху. Двигатели внутреннего сгорания. Увеличение среднего количества полезного действия. Самый сильный двигатель в мире.

    презентация [834,0 K], добавлен 17.02.2016

  • Определение тока холостого хода, сопротивлений статора и ротора асинхронного двигателя. Расчет и построение механических и электромеханических характеристик электропривода, обеспечивающего законы регулирования частоты и напряжения обмотки статора.

    контрольная работа [263,5 K], добавлен 14.04.2015

  • Тепловой двигатель как устройство, в котором внутренняя энергия преобразуется в механическую, история его появления. Типы двигателя внутреннего сгорания. Схемы работы двигателей. Экологические проблемы использования тепловых машин и пути их решения.

    презентация [4,3 M], добавлен 25.03.2012

  • Определение показателя политропы, начальных и конечных параметров, изменения энтропии для данного газа. Расчет параметров рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты.

    контрольная работа [1,1 M], добавлен 03.12.2011

  • Системы обеспечения повышения коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания. Фазы распределения газа. Система автоматического изменения фаз газораспределения с помощью поворота распределительного вала, изменением высоты подъема клапанов.

    презентация [22,4 M], добавлен 17.12.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.