• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Правила техніки безпеки в лабораторії

Всі роботи в лабораторії виконуються тільки під керівництвом викладача або лаборанта. Використовувати тільки справне обладнання і пристрої. Не загромаджувати робоче місце сторонніми предметами, які не мають відношення до роботи. Не ходити без потреби по лабораторії, не брати в руки деталі, вузли і прилади, які не відносяться до лабораторної роботи, що проводиться.

До початку роботи вивчити інструкцію з техніки безпеки, звертаючи увагу на можливі шкідливості і небезпеки, які можуть виникнути під час роботи. Перед тим як приступити до роботи, уважно ознайомитись з одержаним індивідуальним завданням і необхідним лабораторним обладнанням. Не вмикати і не вимикати без дозволу викладача рубильники, прилади, обладнання. Бути обережним при роботі з вогне- і вибухонебезпечними речовинами (бензин, моторна олива та ін.). Бути уважним та обережним при запуску, прокручуванні колінчастого валу двигуна та при роботі двигуна.

Забороняється доторкатися до деталей, які обертаються, класти предмети, які можуть загорітися на гарячі поверхні двигуна. Для запобігання опіків забороняється доторкатись до випускного колектора двигуна підчас його роботи та протягом 10 хвилин після його зупинки. Заборонено підчас роботи двигуна доторкатись до високовольтної частини системи запалення (модуля запалення, високовольтних проводів, свічки) внаслідок можливості враження високовольтною напругою.

У випадку виникнення пожежі необхідно терміново:

- знеструмити обладнання і прилади;

- використати вогнегасники та інші засоби пожеже-гасіння;

- повідомити про пожежу адміністрацію університету і пожежну частину.

Заборонено гасити водою обладнання, яке знаходиться під струмом.

Лабораторна робота № 1

Визначення паливно-економічних характеристик двигуна на стенді

1.1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є вивчення навчального матеріалу з діагностики двигунів внутрішнього згорання на стенді та визначення паливно-економічних характеристик бензинового двигуна

Завдання:

- набуття навичок проведення діагностики на стенді двигуна внутрішнього згоряння;

- експериментальне визначення на стенді коефіцієнту надлишку повітря α;

- експериментальне визначення годинної витрати палива;

- експериментальне визначення ефективної питомої витрати палива.

1.2 Теоретичні положення

Для повного згоряння масової чи об'ємної одиниці палива необхідна цілком визначена кількість повітря, що називається теоретично необхідною і визначається за елементарним складом палива.

Для рідких палив

l₀=1/0,23(8/3C+8H-O) (1.1)

або

L₀=1/0,208(C/12+H/4-O/32), (1.2)

де l₀ – теоретично необхідна кількість повітря в кг для згоряння 1 кг палива, кг пов./кг пал.; L₀ – теоретично необхідна кількість повітря в кмоль для згоряння 1 кг палива, кмоль пов./кг пал.; 0,23 - масовий вміст кисню в 1 кг повітря; 0,208 – об'ємний зміст кисню в 1 кмоль повітря. При цьому

l₀ =μ_пL_0, (1.3)

де μ_п=28,96 кг/моль – маса 1 кмоля повітря.

Для газоподібних палив:

L₀=1/0,208 ∑(n+m/4-r/2)C_nH_mO_r, (1.4)

де L₀ - теоретично необхідна кількість повітря в моль або м³ для згоряння 1 моль або 1 м³ палива (моль пов./моль пал. обо м³ пов./м³ пал.)

У залежності від умов роботи двигуна, способу регулювання потужності, типу сумішоутворення та умов згоряння палива на кожну масову або об'ємну одиницю палива приходиться кількість повітря, що може бути більше, дорівнювати або бути менше теоретично необхідної кількості для повного згоряння палива.

Відношення дійсної кількості повітря l (або L), що бере участь у згорянні 1 кг палива, до теоретично необхідної кількості повітря l₀ (або L₀) називається коефіцієнтом надлишку повітря:

α = l / l₀ = L / L₀. (1.5)

Для різних двигунів при номінальній потужності можуть бути наступні значення α:

карбюраторні двигуни...........................................0,70-0,96

двигуни з форкамерним запалюванням...............0,85-0,98

дизелі з нерозділеними камерами та об'ємним

сумішоутворенням.................................................1,50-1,70

дизелі з нерозділеними камерами і плівковим

сумішоутворенням.................................................1,50-1,60

Процес згоряння стиснутої в камері згоряння суміші починається біля електродів свічки запалення, де створюється іскровий розряд, який миттєво нагріває невеликий, біля свічки розташований, обсяг суміші до температури, що значно перевищує температуру самозапалювання палива.

Подальше поширення полум'я, що утворилося, можливо тільки в тому випадку, якщо в даному невеликому обсязі тепловиділення починає перевищувати теплопередачу сусіднім шарам суміші і стінкам камери згоряння. У цьому випадку з полум'я, що утворилося, у незапалену суміш шляхом дифузії і теплопровідності передаються активні центри, що викликають подальший розвиток ланцюгових реакцій. У початковий період згоряння превалюють процеси передачі активних центрів, а в міру підвищення температури здобуває усе більше значення теплопередача.

Якщо паливна суміш надмірно багата чи, навпаки, надмірно бідна паливом, то після появи іскри та утворення малого початкового обсягу полум'я, тепловиділення буде надзвичайно малим в порівнянні з можливою тепло-передачею. У підсумку полум'я, що з'явилося, пропадає, не охоплюючи всієї суміші в камері згоряння.

Таким чином, надмірно багаті чи бідні пальні суміші при звичайному запаленні від електричного розряду на електродах свічі горіти не можуть. Отже, паливо-повітряні суміші можуть запалюватись і горіти тільки в тому випадку, якщо паливо і повітря знаходяться у визначених співвідношеннях. Ці співвідношення називають межами займистості або межами горючості, оцінюваними звичайно коефіцієнтами надлишку повітря. Займистості рідких палив, перемішаних з повітрям (наприклад, для бензину і бензолу), порівняно вузькі і лежать у межах зміни α від 0,4 до 1,4; для газових палив ці межі значно ширші.

Межі займистості необхідно враховувати при роботі з карбюраторними автомобільними двигунами. Утруднення, які спостерігаються деколи при пуску холодних автомобільних двигунів, породжуються вузькими межами займистості бензо-повітряних сумішей. Дійсно, при пуску і недостатньо правильному використанні повітряної заслінки суміш у циліндрі в момент появи іскри виявляється надмірно бідної і тому не може запалюватись. Іноді при невдалих спробах запустити двигун викручують свічі і заливають безпосередньо в циліндри надто велику кількість бензину. При цьому в момент появи іскри суміш виявляється занадто багатої, тому вона також не може запалитись. Отже, швидкий пуск двигуна залежить від правильного дозування суміші, що не повинна виходити за межі горючості чи займистості. Слід зазначити, що межі займистості бензоповітряних сумішей не залишаються постійними і змінюються залежно від температури суміші, наявності залишкових газів і інших причин. Підвищення температури суміші перед згорянням трохи розширює межі займистості, що підтверджується даними табл. 1.1, заснованими на досвідах.

Згідно з цими даними при більш високих температурах початку згоряння межі займистості розширюються. Нижче наведені межі запалювання бензоповітряних сумішей при різних температурах.

Таблиця 1.1 — Межі займистості бензоповітряних сумішей при різних температурах

Залишкові інертні гази сповільнюють процес згоряння і звужують межі займистості. Тому іноді раціонально зупиняти автомобільні двигуни, виключаючи запалювання на трохи відкритому дроселі. Це пояснюється тим, що при більшому відкритті дроселя зменшується відсоток залишкових газів, унаслідок чого межі займистості розширюються і наступний пуск двигуна полегшується. Нижче наведені межі запалювання бензоповітряних сумішей при різних концентраціях залишкових газів.

Таблиця 1.2 — Межі займистості бензоповітряних сумішей при різних концентраціях залишкових газів

Застосування форкамерного запалювання дозволяє спалювати в циліндрах карбюраторних двигунів дуже бідні пальні суміші при звичайному запалюванні, що виходять за межі займистості. У двигунах з форкамерним запалюванням до камери згорання з допомогою каналу приєднують невелику передкамеру (як у передкамерних дизелях), обсяг якої не перевищує 3-4 % обсягу камери згоряння.

У процесі впуску в циліндр двигуна надходить дуже бідна суміш, склад якої при звичайному запалюванні виходить за межі займистості. У передкамеру з додаткового карбюратора по окремому трубопроводу поступає збогачена суміш. Запалена в передкамері від розміщеної там запальної свічі багата суміш з великою швидкістю перетікає в основну камеру згоряння, заповнену дуже бідною сумішшю, нагріває її і після невеликого періоду затримки запалення, за рахунок більшої кількості активних центрів, запалює її. Таким шляхом удається спалювати дуже бідну суміш, яка характеризується α = 2,5 - 3,0.

Форкамерне запалювання може підвищити економічність карбюраторного двигуна, але значно ускладнює конструкцію двигуна. Крім того, важко домогтися однаково ефективної роботи на всіх режимах роботи такого автомобільного двигуна, тому ці двигуни поки не одержали поширення.

У міру збагачення надмірно бідних і збідніння надмірно багатих пальних сумішей період затримки запалення поступово скорочується і при α = 0,8 - 0,9 досягає мінімуму. Загальна тривалість згоряння виявляється найменшої у багатих сумішей при α = 0,8 - 0,9, при роботі на яких середня швидкість поширення полум'я в камері згоряння виявляється найбільшою.

Уповільнений процес згоряння погіршує економічність і знижує потужність двигуна. Робота двигуна на дуже бідних сумішах часто замість очікуваного підвищення економічності дає зворотний ефект. Це пояснюється тим, що уповільнене згоряння неминуче зв'язане з великими тепловими втратами через стінки циліндра і зниженням максимального тиску газів на поршень.

У дизельних двигунах паливо впорскують у камери згоряння наприкінці процесу стиску і звичайно процес згоряння починається задовго до закінчення впорскування. Внаслідок цього склад суміші в міру введення дизельного палива в камеру згоряння змінюється, крім того склад суміші в різних частинах камери згоряння неоднаковий.

Тому в дизелях у порівнянні з карбюраторними двигунами склад суміші робить значно менший вплив на процес згоряння. Однак усе-таки можна констатувати, що в міру збідніння суміші, що досягається зменшенням кількості дизельного палива, що впорскується, при майже незмінній кількості повітря, загальна тривалість процесу згоряння скорочується. Останнє пояснюється поліпшенням якості сумішоутворення при надлишкових кількостях повітря.

Спалювання в дизелях пальних сумішей з кількостями повітря, близькими до теоретичних, бажано, тому що це дозволить зменшити робочі об’єми дизельних двигунів при заданій потужності і, отже, скоротити їхню вагу.

Мінімальні значення коефіцієнтів надлишку повітря, при яких згоряння ще відбувається, звичайно визначаються по димленню випускних газів, що свідчить про неповноту згоряння. Мінімальні коефіцієнти надлишку повітря, при яких спостерігається початок димлення, трохи розрізняються. У дизелів з нерозділеними камерами згоряння початок димлення з'являється при α = 1,3-1,4, а в дизелів з вихрокамерним або передкамерним сумішоутворенням унаслідок кращого перемі-шування палива з повітрям при α = 1,2-1,3.

Одним з основних ефективних показників двигуна є ефективна питома витрата палива. Визначається ефективна питома витрата палива, , за формулою

, (1.6)

де t – час, за який виміряна кількість палива поступила в двигун;

m – маса палива, яка поступила в двигун;

N – потужність, яку розвивав двигун.

Для сучасних автомобільних двигунів ефективна питома витрата палива при номінальних оборотах має наступні значення:

бензинові двигуни – 250...325 ;

дизельні двигуни – 210...280 ;

газові двигуни – 12...17 .

Рекомендована література: 1, 3, 6, 7.

3.3 Порядок виконання роботи

Ознайомитись з лабораторною установкою, розмі-щенням її основних елементів згідно принципової схеми.

Увімкнути електричний двигун в стартерному режимі для запуску бензинового двигуна НАМИ-1. Після запуску двигуна НАМИ-1 від’єднати електричний двигун від джерела напруги. Прогріти бензиновий двигун до робочої температури. Під’єднати вимикачами 19, 20, 21 електро-нагрівачі 32, 33, 34 для створення навантаження на двигун. Через 5-10 с перевести перемикач амперметра 28 в положення 2 для визначення струму навантаження. Не можна відразу після вмикання нагрівачів перемикати перемикач 28, оскільки холодні нагрівачі мають малий електричний опір. Це призводить до різкого збільшення струму в початковий момент розігрівання нагрівачів, що приведе до виходу з ладу амперметру.

Визначити експериментально для заданих викладачем оборотів колінчастого валу двигуна об’ємні витрати палива та повітря, що поступали в циліндр та час, за який поступила в двигун виміряна кількість палива. Визначити струм та падіння напруги на електронагрівачах.

Результати замірів занести в табл. 1.3.

Таблиця 1.3 – Дослідні дані

Продовження таблиці 1.3

1.4 Обробка результатів досліду

Визначити масу палива, що поступила в двигун за формулою

, (1.7)

де ρ_пал – густина палива, ΔVпал– витрата палива.

Визначити густину повітря за формулою

ρ_пов = р₀ / (RT₀), (1.8)

де р₀ – тиск навколишнього середовища, Па;

Т₀ – температура навколишнього повітря (по абсолютній шкалі, К);

R – питома газова стала повітря. Для повітря R = 287,0 Дж/(кг*К).

Визначити масу повітря, що поступила в двигун за формулою

, (1.9)

де ΔVпов– витрата повітря.

Визначити дійсне значення кількості повітря l, яке необхідне було під час експериментів для згоряння 1 кг палива за формулою

. (1.10)

Визначити теоретично необхідну кількість повітря для згоряння 1 кг палива l₀ за формулою

, (1.11)

де С – вміст вуглецю у паливі;

Н – вміст водню у паливі;

О – вміст кисню у паливі.

Визначити коефіцієнт надлишку повітря α за формулою

α = l / l₀. (1.12)

Визначити годинну витрату палива двигуна G_пал за формулою

, (1.13)

де t – час, за який виміряна кількість палива поступила в двигун.

Визначити ефективну потужність, яку розвивав бензиновий двигун на заданих оборотах за формулою

, (1.14)

де U – падіння напруги на електронагрівачі,

I – сила струму в ланцюгу електронагрівача,

η – сумарний коефіцієнт корисної дії електричного двигуна та карданної передачі від бензинового двигуна до електричного.

Визначити ефективну питому витрату палива на заданих оборотах за формулою

. (1.15)

Побудувати для двигуна НАМИ-1 по заданих значеннях n_х та відповідних їм одержаних значеннях g_ех графік залежності ефективної питомої витрати палива g_е від частоти обертання колінчастого валу двигуна n. Графік будується на міліметрівці формату А4 або за допомогою комп’ютерної техніки. Точки кривої ефективної питомої витрати палива, , визначаються за формулою

. (1.16)

Розрахунок точок залежності ефективної питомої витрати палива g_е від частоти обертання колінчастого валу двигуна n може бути виконаний вручну або з допомогою програми „Питома витрата палива”. Для побудови графіку розрахувати не менше 15 точок.

По результатах розрахунку визначити для двигуна НАМИ-1 ефективну питому витрату палива на номінальних оборотах. Результати виконаних розрахунків занести в таблицю 1.4.

Таблиця 1.4 – Результати розрахунків даних дослідів

Закінчення таблиці 3.4

Маса повітря mпов	кг
Маса палива mпал	кг
Дійсне значення кількості повітря l	кг пов. кг пал.
Теоретично необхідна кількість повітря l0	кг пов. кг пал.
Коефіцієнт надлишку повітря α	-	α = l / l0
Годинна витрат палива Gпал	кг/год.
Ефективна по-тужність дви-гуна N на зада-них оборотах n	кВт
Ефективна пи-тома витрата палива gе на заданих оборотах n
Ефективна питома ви-трата палива gеN на номінальних оборотах

У висновках порівняти ефективну питому витрату палива на номінальних оборотах двигуна НАМИ-1 з середніми значеннями ефективної питомої витрати палива на номінальних оборотах, наведеними для бензинових двигунів.

1.5 Контрольні запитання

1. Що таке теоретично необхідна кількість повітря для повного згоряння масової чи об'ємної одиниці палива?

2. Що називається коефіцієнтом надлишку повітря α і як цей коефіцієнт визначається в лабораторній роботі?

3. Які можуть бути значення коефіцієнту надлишку повітря α для різних двигунів при номінальній потужності?

4. Що таке ефективна питома витрата палива?

5. В яких межах знаходиться ефективна питома витрата палива при номінальних оборотах для сучасних автомобільних двигунів?

6. Як в лабораторній роботі визначається ефективна питома витрата палива двигуна НАМИ-1 при заданих оборотах?

7. Як визначаються точки кривої ефективної питомої витрати палива?

8. Як в лабораторній роботі розраховується ефективна питома витрата палива двигуна НАМИ-1 на номінальних оборотах?

9. Який загальний порядок проведення лабораторної роботи?

10. Які дослідні дані необхідно зняти?

11. Як визначити маси палива і повітря, що поступили в двигун?

12. Як визначається дійсне значення кількості повітря l, яке необхідне було під час експериментів для згоряння 1 кг палива?

13. Як визначити годинну витрату палива двигуна?

14. Яким чином визначається потужність, яку розвивав бензиновий двигун НАМИ-1на заданих оборотах?

Лабораторна робота № 2

Визначення основних індикаторних і ефективних показників двигуна на стенді

2.1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є вивчення навчального матеріалу з діагностики двигунів внутрішнього згорання на стенді та визначення ефективних та індикаторних показників бензинового двигуна

Завдання:

- набуття навичок проведення діагностики на стенді двигуна внутрішнього згоряння;

- експериментальне визначення ефективної та індикаторної потужностей бензинового двигуна;

- експериментальне визначення ефективного та індикаторного крутних моментів бензинового двигуна;

- експериментальне визначення ефективного та індикаторного тисків бензинового двигуна;

- експериментальне визначення ефективного та індикаторного коефіцієнтів корисної дії.

2.2 Теоретичні положення

Загальні показники роботи двигуна поділяються на індикаторні, які характеризують досконалість робочого циклу у циліндрі і враховують тільки теплові втрати і на ефективні, які враховують крім теплових, механічні втрати, які мають місце при передачі роботи газів у циліндрі на колінчатий вал двигуна.

До основних індикаторних показників відносяться:

- індикаторна потужність двигуна Nі, кВт (к.с.);

- середній індикаторний тиск рi, МПа (кГ/см²);

- індикаторний ккд η_i;

- індикаторна питома витрата палива g_і, г/(кВт×год.) (г/к.с.×год.).

До основних ефективних показників відносяться:

- потужність механічних втрат N_м, кВт (к.с.);

- ефективна потужність двигуна Nе, кВт (к.с.);

- середній тиск механічних втрат р_м, МПа (кГ/см²);

- середній ефективний тиск р_е, МПа (кГ/см²);

- механічний ккд η_м;

- ефективний ккд η_е;

- ефективна питома витрата палива gе, г/(кВт×год.) (г/к.с.×год.).

Для карбюраторного двигуна теоретичний середній індикаторний тиск, МПа, знаходиться за формулою

(2.1)

де ε – степінь стиску двигуна;

, – середні показники політроп стиску та роз-ширення двигуна;

- міра підвищення тиску.

Середній індикаторний тиск дійсного циклу, МПа, менше теоретичного середнього індикаторного тиску на величину пропорційну коефіцієнту повноти індикаторної діаграми:

(2.2)

де – коефіцієнт повноти діаграми. Для карбюратор-них двигунів = 0,94-0,97.

Для сучасних чотиритактних карбюраторних двигунів = 0,6-1,4 МПа.

Для двигунів, які працюють на рідкому паливі, індикаторний ККД знаходиться за формулою

, (2.3)

де – нижча теплота згоряння палива;

– коефіцієнт наповнення.

Для сучасних карбюраторних двигунів індикаторний ККД знаходиться в межах =0,26-0,35.

Індикаторна потужність багатоциліндрового двигуна знаходиться за формулою:

, (2.4)

де – робочий об’єм одного циліндра;

і – кількість циліндрів;

– такттність двигуна.

Індикаторна питома витрата палива, г/(кВт×год.), знаходиться за формулою

. (2.5)

Для сучасних карбюраторних двигунів індикаторна питома витрата палива знаходиться в межах =235-320 г/(кВт×год).

Середній ефективний тиск двигуна, МПа, знаходиться за формулою:

, (2.6)

де – середній тиск механічний втрат.

Для сучасних карбюраторних двигунів середній ефек-тивний тиск двигуна знаходиться в межах = 0,6-1,1 МПа.

Відношення середнього ефективного тиску до інди-каторного називається механічним ККД і знаходиться за формулою

. (2.7)

Для сучасних карбюраторних двигунів механічний ККД знаходиться в межах =0,7-0,9.

Ефективна потужність багатоциліндрового двигуна, кВт, знаходиться за формулою:

. (2.8)

Для двигунів, які працюють на зрідженому паливі ефективний ККД знаходиться за формулою:

. (2.9)

Для сучасних карбюраторних двигунів ефективний ККД знаходиться в межах =0,25-0,33.

Ефективна питома витрата палива, г/(кВт×год.), знаходиться за формулою:

. (2.10)

Для сучасних карбюраторних двигунів ефективна питома витрата палива знаходиться в межах =250-325 г/(кВт×год).

Робочий об’єм двигуна знаходиться за формулою

. (2.11)

Ефективний крутний момент двигуна знаходиться за формулою

. (2.12)

Ефективна годинна витрата палива знаходиться за формулою:

. (2.13)

2.3 Порядок виконання роботи

Ознайомитись з лабораторною установкою, роз-міщенням її основних елементів згідно принципової схеми.

Увімкнути електричний двигун в стартерному режимі для запуску бензинового двигуна НАМИ-1. Після запуску двигуна НАМИ-1 від’єднати електричний двигун від джерела напруги. Прогріти бензиновий двигун до робочої температури. Вимкнути запалення і заглушити двигун НАМИ-1.

Визначити потужність механічних втрат для заданих оборотів колінчастого валу двигуна НАМИ-1. Для цього прокрутити електричний двигун в стартерному режимі. Запалення при цьому не вмикати. Перевести перемикач 28 амперметра 29 в положення 1 для визначення струму, необхідного для прокручування електродвигуна та, відповідно, бензинового двигуна НАМИ-1. Визначити по вольтметру 31 напругу, яка підводиться до електродвигуна. Поміряти з допомогою тахометра обороти двигуна НАМИ-1, для яких визначалась потужність механічних втрат.

Визначити ефективну потужність для заданих оборотів колінчастого валу двигуна НАМИ-1. Для цього увімкнути запалення та запустити бензиновий двигун НАМИ-1. Після запуску двигуна НАМИ-1 від’єднати електричний двигун від джерела напруги.

Під’єднати вимикачами 19, 20, 21 електронагрівачі 32, 33, 34 для створення навантаження на двигун. Через 5-10 с перевести перемикач амперметра 28 в положення 2 для визначення струму навантаження. Визначити експерименталь-но для заданих викладачем оборотів колінчастого валу двигуна струм, який споживається електронагрівачами від електродвигуна та по вольтметру напругу, яка підводиться до нагрівачів. Поміряти з допомогою тахометра обороти двигуна НАМИ-1, для яких визначалась ефективна потужність.

Від’єднати електронавантажувачі від електродвигуна, дати попрацювати двигуну НАМИ-1 1-2 хв. без навантаження, вимкнути запалення і заглушити бензиновий двигун. Зупиняти двигун під навантаженням категорично заборонено!

Результати замірів занести в табл. 2.1.

Таблиця 2.1 – Дослідні дані

Продовження таблиці 2.1

2.4 Обробка результатів дослідів

Визначити потужність механічних втрат, кВт, на заданих оборотах за формулою:

, (2.14)

де Uм– падіння напруги на електродвигуні при визначенні потужності механічних втрат, Iм– сила струму в ланцюгу електродвигуна при визначенні потужності механічних втрат, η – сумарний коефіцієнт корисної дії електричного двигуна та карданної передачі від бензинового двигуна до електричного.

Визначити ефективну потужність, кВт, яку розвивав бензиновий двигун на заданих оборотах за формулою:

, (2.15)

деUе– падіння напруги на електронагрівачі, Iе– сила струму в ланцюгу електронагрівача, η – сумарний коефіцієнт корисної дії електричного двигуна та карданної передачі від бензинового двигуна до електричного.

Визначити індикаторну потужність, кВт, яку розвивав бензиновий двигун на заданих оборотах за формулою

. (2.16)

Визначити механічний ККД двигуна на заданих оборотах за формулою

. (2.17)

Визначити середній ефективний тиск двигуна, МПа, на заданих оборотах за формулою

. (2.18)

Визначити ефективний крутний момент двигуна, Н . м, на заданих оборотах за формулою

, (2.19)

де τ – тактність двигуна, V_Р – робочий об’єм циліндра в л, і – кількість циліндрів двигуна.

Визначити середній індикаторний тиск двигуна, МПа, на заданих оборотах за формулою:

. (2.20)

Визначити індикаторний крутний момент двигуна, Н.м, на заданих оборотах за формулою:

. (2.21)

Побудувати для двигуна НАМИ-1 по одержаних значеннях N_ех та n_х графіки залежності ефективної потужності N_ех від частоти обертання колінчастого валу двигуна n.

Точки кривої ефективної потужності визначаються за формулою:

. (2.22)

Розрахунок точок залежності ефективної потужності N_ех від частоти обертання колінчастого валу двигуна n може бути виконаний з допомогою програми „Потужнісні характеристики”. Для побудови графіку розрахувати на менше 15 точок.

За результатами розрахунку визначити для двигуна НАМИ-1 ефективну номінальну потужність N_еном на но-мінальних оборотах n_N.

Побудувати для двигуна НАМИ-1 по одержаних значеннях N_ех та n_х графіки залежності ефективного крутного моменту М_ех від частоти обертання колінчастого валу двигуна n. Точки кривої ефективного крутного моменту визначають за формулою:

. (2.23)

Розрахунок точок залежності ефективного крутного моменту М_ех від частоти обертання колінчастого валу двигуна n може бути виконаний за допомогою програми „Потужнісні характеристики”. Для побудови графіка розрахувати на менше 15 точок. За результатами розрахунку визначити для двигуна НАМИ-1 максимальний ефективний крутний момент М_емах та обороти максимального крутного моменту n_M.

Результати розрахунків занести в табл. 2.2.

Таблиця 2.2 – Результати розрахунків даних дослідів

Величина	Оди-ниця вимі-рю-вання	Розрахункова формула	Заміри
Потужність механічних втрат на за-даних оборотах к/в Nм	кВт
Ефективна потужність, яку розвивав двигун на заданих оборотах к/в Nе	кВт

Продовження таблиці 2.2

Індикаторна потужність, яку розвивав двигун на заданих обо-ротах к/в Nі	кВт
Механічний ККД двигуна на заданих оборотах	-
Середній ефек-тивний тиск двигуна на зада-них оборотах Ре	МПа
Ефективний крутний мо-мент двигуна на заданих оборо-тах Ме	Н . м
Середній інди-каторний тиск двигуна на зада-них оборотах Рі	МПа
Індикаторний крутний мо-мент двигуна на заданих оборотах Мі	Н . м
Максимальний ефективний крутний момент Mеmax	Н . м

Закінчення таблиці 2.2

Номінальна ефективна потужність Nеном

кВт

У висновках порівняти одержані значення ефективних та індикаторних показників двигуна НАМИ-1 з середніми значеннями ефективних та індикаторних показників для бензинових двигунів.

2.5 Контрольні питання

1. Назвіть основні індикаторні показники двигуна

2. Назвіть основні ефективні показники двигуна

3. Як визначити середній теоретичний індикаторний тиск та середній індикаторний тиск дійсного циклу карбюраторного двигуна?

4. За якою формулою знаходять індикаторний та ефективний ККД для двигунів, які працюють на рідкому паливі?

5. В яких межах знаходиться індикаторний та ефективний ККД для сучасних карбюраторних двигунів?

6. Як визначити ефективну та індикаторну потужності багатоциліндрового двигуна?

7. За якою формулою знаходять індикаторну та ефективну питому витрату палива двигуна?

8. В яких межах знаходиться індикаторна та ефективна питома витрата палива для сучасних карбюраторних двигунів?

9. Як розраховується середній ефективний тиск двигуна?

10. В яких межах знаходиться середній ефективний тиск для сучасних карбюраторних двигунів?

11. Що називається механічним ККД?

12. В яких межах знаходиться механічнимй ККД для сучасних карбюраторних двигунів?

13. Як визначити робочий об’єм двигуна?

14. За якою формулою знаходять ефективний крутний момент двигуна?

15. Як визначити ефективну годинна витрата палива двигуна?

Лабораторна робота № 3

Діагностика

систем запалення

3.1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є ознайомлення з будовою елементів систем запалення двигунів та вивчення навчального матеріалу з діагностики системи запалення.

Завдання:

- набуття навичок проведення діагностики системи запалення;

- ознайомлення з основним обладнанням для діагностування низьковольтної частини системи запалення;

- вивчити місця приєднання діагностичних засобів;

- експериментальне визначення справності елементів систем запалення двигунів.

3.2 Теоретичні положення

Система запалення горючої суміші двигуна робить істотний вплив на роботу двигуна, на його пуск, потужність, витрату палива і склад відпрацьованих газів. Наприклад, одна непрацююча свічка запалення шестициліндрового двигуна знижує потужність двигуна на 20 % і підвищує витрату бензину на 20...25 %. Запізнювання моменту займання суміші на 6 градусів по куту повороту колінчастого валу, що непомітно для водія, знижує ефективну потужність двигуна на 10 %. Зниження ступеня зарядки акумуляторної батареї приводить до перебоїв іскри на свічках. Несправності в системі запалення виникають як в результаті природного зносу деталей, так і в результаті поганого технічного обслуговування системи запалення (порушення зазору в контактах переривника, пробій ізоляції і т. д.)

Зміна структурних параметрів елементів системи запалення в процесі природного зносу проходить в незначних межах, але не всі ці параметри можна заміряти. Тому оцінку технічного стану системи запалення найчастіше проводять по зміні їх робочих характеристик, які є діагностичними параметрами системи.

До відсутності іскри на свічках запалення, перебоїв в роботі двигуна, зниження потужності і підвищення витрати палива приводять наступні причини:

по перервачу-розподілювачу:

- збільшений зазор між контактами переривника (зазор частіше всього повинен бути 0,3...0,4 мм);

- засмічення контактів;

- пробій конденсатора,

- ослаблення кріплення конденсатора;

- тріщини в кришці або роторі розподільника;

- порушення роботи відцентрового і вакуумного регуляторів випередження запалення

- люфт або заїдання рухомої пластини переривника;

- люфт кулачка переривники із-за зносу втулки;

- знос граней кулачка;

- збільшений зазор між ротором і електродами кришки розподілювача;

- ослаблення пружини важеля рухомого контакту переривника;

по свічках:

- порушення зазору між електродами свічки запалення (нормальний, переважно, 0,6...0,9 мм),

- наявність масла на електродах свічки;

- наявність нагару при низькому температурному режимі або багатій горючій суміші;

- перегрів свічок при тривалій роботі двигуна на бідній суміші;

- застосування свічок запалення невідповідного типу;

- відсутність прокладки між свічкою і головкою блоку циліндрів;

- тріщини ізолятора свічки;

по котушці:

- обрив первинної або вторинної обмотки;

- коротке замикання первинної або вторинної обмотки;

- пробій ізоляції котушки запалення;

по високовольтних дротах:

- порушення ізоляції дроту високої напруги, що йде до свічки запалення;

- нещільна посадка дроту високої напруги в гнізді кришки розподільника або в наконечнику біля свічки;

- пробій або обрив дротів високої напруги.

по живленню:

- відсутність струму в ланцюзі низької напруги (не працює замок запалення, обрив в ланцюзі між акумуляторною батареєю і котушкою запалення;

- розряджена акумуляторна батарея.

Ступінь окислення контактів переривника визначають по спаданню напруги на них. Для цього один провід вольтметра з'єднують із корпусом переривника, а другий — з його контактним дротом від котушки (вольтметр включений паралельно контактам). При замкнених контактах (запалювання включене) спадання напруги на них не повинне перевищувати 0,1 В. Перевищення цієї величини свідчить про необхідність зачистити контакти.

Від величини зазору між контактами переривниказалежать багато показників роботи системи запалювання. При зменшенні зазору зростає іскріння й перенос металу з рухомого на нерухомий контакт (ерозія), зменшується величина вторинної напруги та, як наслідок, виникають пропуски іскроутворення у свічах. Збільшений зазор призводить до зменшення часу (тобто кута) замкненого стану контактів і, отже, до зменшення первинного струму й вторинної напруги. Останнє, як і в попередньому випадку, обумовить пропуск іскроутворення, особливо на швидко-хідних режимах. При цьому суттєво зростає вібрація контактів.

Зазор між контактами можна виміряти щупом. Однак внаслідок ерозії на одному контакті буде впадина, а на іншому – виступ. Фактична величина зазору буде більшою, ніж виміряна щупом. Тому на практиці доцільно вимірювати кут повороту кулачка, в межах якого контакти замкнені (кут замкненого стану контактів — КЗСК). Вимір КЗСК полягає в оцінці середньої величини сили струму через контактипри постійній частоті обертання вала розподілювача. При цьому амперметр, що реєструє, може бути градуйований і безпосередньо в градусах. Для чотирициліндрових двигунів КЗСК становить 46...50° (для двигунів ВАЗ — 52...58°), шестициліндрових — 38...43°, восьмициліндрових — 28...32°.

Погане кріплення конденсатора до корпуса розподіль-ника, зниження його ємності також приводить до підвищення іскріння між контактами, їх окислення, зниженню первинного струму і вторинної напруги й, як наслідок, до перебоїв у запалюванні. Цей же симптом характерний для пробою ізоляції вторинної обмотки котушки запалювання й порушення зазору між електродами свічки.

Для перевірки конденсатора і котушки запалювання високовольтний провід виймають із центрального виводу, підводять його до маси із зазором 7 мм, знімають кришку й ротор розподільника й включають запалювання. Обертаючи рукояткою колінчатий вал двигуна, спостерігають за іскрінням. При несправному конденсаторі між контактами — сильне іскріння, а між наконечником високовольтного проводу й «масою» іскри або не виникає, або вона буде нерегулярною при зазорі менше 4 мм. Останнє характерно й для випадку пробою ізоляції вторинної обмотки котушки. При цьому, все ж таки, іскріння між контактами переривника відсутнє. Ємність конденсатора контактних систем запалення переважно 0,20-0,25 мкФ (частіше 0,22 мкФ).

Тріщини й пробій ізоляції кришки розподільника при забрудненні й волозі створюють канали витоку струму високої напруги. Зношений вугільний електрод збільшує опір проходженню високовольтного розряду. Це викликає несвоєчасне запалення робочої суміші, що проявляється в нерівномірній роботі двигуна або неможливості його пуску.

Неправильна установка запалювання знижує потужність, економічність і погіршує стійкість і прийомистість роботи двигуна. Втрата пружності пружин відцентрового регулятора внаслідок втоми металу або поломка однієї з його пружин різко збільшує кут випередження запалювання на малих і середніх режимах роботи. У результаті з'являються детонаційні стуки у двигуні (особливо при русі навантаженого автомобіля на малій швидкості). Кут випередження запалювання збільшується й при збільшенні зазору між контактами переривника.

3.3 Порядок виконання роботи та обробка результатів досліду

Устаткування робочого місця: контрольна лампа, ампервольтомметр, транспортир, щупи пластинчасті і круглі, ключі, викрутки, дроти з’єднувальні.

1. Ознайомтесь з лабораторними установками, розмі-щенням їх основних елементів. В даній лабораторній роботі використовуються наступні установки: працюючий двигун з класичною контактною системою запалення автомобіля М-2140, працюючий двигун з контактно-транзисторною сис-темою запалення автомобіля ЗіЛ-130, працюючий двигун з електронною системою запалення автомобіля Форд.

2. Вивчить ланцюг струму низької напруги і місця приєднання переносної лампи при перевірці ланцюга між акумуляторною батареєю і котушкою запалення. Для перевірки ланцюга струму низької напруги потрібно до виводу ВК-Б котушки за допомогою додаткового дроту під'єднати контрольну лампу, другий вивід лампи з'єднати з масою і включити запалення. Якщо лампа спалахує, то ланцюг низької напруги (акумуляторна батарея - котушка) справний. Якщо лампа не спалахує, то слід з'єднати між собою виводи АМ і КЗ вмикача запалення коротким куском дроту. Загоряння лампи в цьому випадку показує на несправність вмикача.

3. Вивчити місця приєднання переносної лампи при перевірці ланцюга акумуляторна батарея-вмикач запалення, а також справність проводів, що сполучають рухому панель із виводом і рухому панель з нерухомою в розподільнику.

4. Розібрати переривник-розподільник, вивчити його будову. Відрегулювати зазор між контактами переривника. Для цього потрібно зняти кришку розподільника, встановити контакти на розрив, ослабити гвинт кріплення пластини з нерухомим контактом. Обертаючи викруткою регулювальний гвинт, встановити по щупу зазор величиною 0,3...0,4 мм, закріпити гвинт кріплення пластини і знову перевірити величину зазору. Контакти переривника повинні бути чистими і щільно прилягати один до іншого по всій робочій поверхні.

5. Оглянути свічки запалення. Зміряти величину зазору між електродами і відрегулювати зазор. При огляді свічки треба особливо ретельно перевірити, чи немає тріщин на ізоляторі, звернути увагу на характер нагару, на стан електродів і зазор між ними: на нормально працюючій свічці утворюється зазвичай червонувато-коричневий наліт, який не заважає роботі свічок і його не слід змішувати з нагаром. Зазор між електродами свічки перевіряють круглим дротяним щупом. Плоским щупом визначати зазор не бажано, оскільки на бічному електроді при зносі утворюється поверхня, близька до циліндричної. Зазор між електродами регулюють підгинанням бічного електроду. Не можна підгинати центральний електрод, оскільки це приводь до появи тріщин в ізоляторі свічки і до виходу її з ладу. Величина зазору між електродами свічки повинна бути 0,5...1,1 мм. Для двигунів ЗІЛ-130 і ГАЗ-53А величина зазору по більшій межі.

6. Перевірити роботу системи запалення на працюючому двигуні автомобіля; запустити двигун, прогріти його і дати працювати на стійкій частоті обертання холостого ходу; з допомогою октан-коректору або поворотом корпусу розподільника змінити кут випередження запалення у бік випередження і у бік запізнювання. Звернути увагу на зміну частоти обертання колінчастого валу від зміни моменту запалення.

Виконати діагностування елементів системи запалення та заповнити таблицю 3.1

Таблиця 3.1 – Результати діагностування елементів системи запалення

Закінчення таблиці 3.1

Лабораторна робота № 4

Діагностика циліндрпоршневої групи

4.1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є ознайомлення з методами та устаткуванням для діагностики циліндропоршневої групи автомобілів та вивчення навчального матеріалу з діагностики циліндропоршневої групи.

Завдання:

- набуття навичок проведення діагностики циліндро-поршневої групи автомобілів;

- ознайомлення з основним обладнанням для діагно-стування циліндропоршневої групи автомобілів;

- вивчити місця приєднання діагностичних засобів для циліндропоршневої групи автомобілів;

- експериментальне визначення справності елементів циліндропоршневої групи автомобілів.

4.2 Теоретичні положення

В даний час існує багато способів визначення спрацювання двигуна автомобіля.

Діагностування двигуна по концентрації феромагнітних часток у картерному маслі проводять відносно швидко й просто, але точність цього способу не висока. Його здійснюють за допомогою електричного приладу, що вимірює концентрацію продуктів зношування по зміні індуктивності масла за рахунок присутності в ньому феромагнітних часток.

Більш точними є група методів діагностування за герметичностю надпоршневого простору циліндрів двигуна. Ця діагностика проводиться по компресії, витоку стисненого повітря, прориву газів у картер двигуна, вигару масла й ін. Розглянемо дані методи більш детально.

Діагностування за компресією. Технічний стан деталей циліндропоршневої групи двигуна можна оцінити за величиною тиску в кінці такту стиску частоти обертання колінчатого вала та ін.

Поняття тиску в кінці такту стиску або компресії іноді помилково вважають ідентичним поняттю ступеня стиску. Ступінь стиску, що представляє собою відношення робочого об'єму циліндра та об'єму камери згоряння, є постійною величиною для даного стану двигуна і взагалі мало змінюється внаслідок нагароутворення і зносу деталей. Компресія - фактичний тиск, що створюється в камері згоряння працюючого двигуна в кінці такту стиску. Залежить від ступеня стиску, тобто прямо пропорційна ступеню стиску, Крім того, на величину компресії впливає частота обертання колінчастого валу, зношення циліндропоршневої групи (стан ущільнення камери згоряння), герметичність клапанів ГРМ. Крім того, тиск газів у циліндрі наприкінці такту стиску (компресія) істотно залежить від в'язкості масла, герметичності прокладки головки блоку та інших показників.

Компресію перевіряють компресометрами (рис. 4.1) або компресографами. Тиск в кінці такту стиску бензинових двигунів заміряється компресометром, розрахованим на максимальний тиск 20 кгс/см². Для дизельних двигунів вони мають градуювання до 40-60 кгс/см².

Для перевірки компресії двигун прогрівають до температури охолоджуючої рідини, що дорівнює 80-90 °С, потім його зупиняють та від'єднують високовольтні дроти від свічок запалювання. Очистивши й продувши стисненим повітрям поглиблення біля свічок запалювання, вивертають свічки та вставивши гумовий наконечник 2 (рис. 4.1) компресометра в отвір для свічки (бензинові та газові двигуни) або форсунки (дизельні двигуни) одного із циліндрів, провертають колінчатий вал двигуна стартером доки стрілки компресометра не зупиниться на максимальному значенні. Тиск відраховують по шкалі манометра 4. Далі натискають пальцем на стрижень ніпеля 6 компресометра до установки стрілки манометра в нульове положення й перевіряють тиск в інших циліндрах. Перевіряють компресію кілька разів. Різниця показань манометра в окремих циліндрах не повинна перевищувати 0,1 МПа для бензинових двигунів та 0,2 МПа - для дизельних. Мінімально припустиму компресію залежно від ступеня стиску встановлюють заводи-виготовлювачі двигунів і вказують у відповідних інструкціях для експлуатації автомобілів. Наприклад, у двигунів ЗІЛ-130 тиск у циліндрі наприкінці стиску повинне бути не нижче 0,7 МПа; 0,8 МПа - у двигунів ВАЗ-2105; 3,0 МПа - у дизелів ЯМЗ-236 і Камаз-740. Для уточнення причини зниження компресії у кожен циліндр через свічковий отвір заливають 20-30 мл моторного масла.

1 - головка циліндрів; 2 - гумовий наконечник компресометра; 3 - шланг; 4 – манометр компресометра, 5 - клапан випуску повітря компресометра; 6 – ніпель компресометра

Рисунок 4.1 - Схема перевірки компресії

Основні недоліки цього методу діагностування: розряд акумуляторної батареї при провертанні колінчатого вала двигуна; незрівнянність показників компресометра при вимірі тиску в різних двигунах через неможливість одержання однакової частоти обертання.

Розрідження у впускному колекторі є придатною для діагностики величиною - характеристикою всмоктувальної здатності та загального механічного стану бензинових двигунів. Робота досліджуваного двигуна оцінюється за принципом відносного порівняння: розрідження у впускному колекторі, заміряне за заданих умов роботи, порівнюється з розрідженням справного двигуна.

Для перевірок знадобиться вакуумметр, що міряє розрідження повітря в кПа від -1 до -90. Всі випробування проводити на прогрітому двигуні з правильно відрегульованими оборотами хх.

Оскільки разрідження у впускному колекторі внаслідок періодичності роботи циліндрів і наявності декількох циліндрів - є пульсуючим рядом значень, то при порівнянні враховуються миттєве середнє значення коливань стрілки в кПа і їх амплітуда. Ненормальна робота, як правило, характеризується коливаннями стрілки, що перевищують номінальне. При цьому можливі наступні варіанти:

1. Добре або задовільне розрідження: значення розрідження (р) на холостому ходу, залежно від типу двигуна, повинне бути [від -50 до -70] кПа, причому коливання стрілки вакуумметра (в) не повинне перевищувати [0<в<2] кПа.

2. Великий кут випередження запалювання: якщо при робочій температурі розрідження на хх і коливання стрілки вакуумметра становлять відповідно

Читайте також:

1. Cистеми безпеки торговельних підприємств
2. I. Організація класу до уроку та повторення правил техніки безпеки.
3. II. Вимоги безпеки перед початком роботи
4. II. Вимоги безпеки під час проведення практичних занять у кабінеті (лабораторії) біології загальноосвітнього навчального закладу
5. II. Вимоги безпеки праці перед початком роботи
6. II. Правила щодо аргументів.
7. III. Вимоги безпеки під час виконання роботи
8. III. Вимоги безпеки під час виконання роботи
9. III. Вимоги безпеки під час виконання роботи
10. IV. Вимоги безпеки під час роботи на навчально-дослідній ділянці
11. IV. Вимоги безпеки після закінчення роботи
12. IV. Вимоги безпеки після закінчення роботи

Переглядів: 1665