Визначення потужності і паливних показників дизельних двигунів
СОДЕРЖАНИЕ: Чинники, що впливають на потужність і паливну економічність та методи діагностування двигунів. Визначення потужності дизеля за допомогою обладнання. Розрахунок витрати палива на холостому ходу та випробування тракторних дизелів гальмівним методом.Реферат на тему
Визначення потужності і паливних показників дизельних двигунів
Зміст
1. Чинники, що впливають на потужність і паливну економічність
2. Діагностування двигунів методом проф. Ждановського М.С.
3. Визначення потужності дизеля за допомогою приладу ІМД
4. Визначення потужності за допомогою приладу ІМД-Ц
5. Визначення потужності і оцінка економічності дизеля по витраті палива
6. Випробування колісних тракторів на стенді КИ - 8940
Список літератури
1. Чинники, що впливають на потужність і паливну економічність
Потужність і паливна економічність — основні показники, що характеризують експлуатаційні якості дизеля. Від їх значень залежать продуктивність в економічність машинно-тракторних агрегатів.
Потужністю називається відношення кількості роботи до періоду часу, протягом якого вона вчинена. Іншими словами, потужність вимірюється роботою, вчиненою в одиницю часу. Потужність двигунів внутрішнього згоряє в системі СІ вимірюють в кіловатах (кВт).
Біля двигунів внутрішнього згоряє розрізняють індикаторну і ефективну потужність.
Індикаторною потужністю Ni- називають роботу газів, скоювану в циліндрах двигуна в одиницю часу. При повному завантаженні двигуна найбільша частина індикаторної потужності витрачається на корисну роботу, скоювану двигуном за допомогою колінчастого валу. Решта частини (20...30%) затрачується на подолання тертя в рухомих сполученнях двигуна і привід його допоміжних механізмів. Цю частину потужності називають потужністю механічних втрат Nм. Різниця між індикаторною потужністю Nlі потужністю механічних втрат NMє потужністю, затрачуваною на корисну роботу, і називається ефективною потужністю:
Потужність залежить від кількості палива, що подається в циліндри, і повноти його згоряє. Із зменшенням подачі палива і погіршенням процесу згоряє вона зменшується.
Недолік палива може бути викликаний надмірним зносом підкачуючого насоса, забрудненням фільтруючих елементів тонкого очищення палива, зносом перепускного клапана, незадовільним поляганням паливного насоса і регулятора (надмірним зносом і неправильним регулюванням), закоксованими або надмірним зносом розпилювачів.
Процес згоряє палива погіршується головним чином унаслідок поганої якості розпилювання палива форсунками, неправильної установки насоса на дизель, порушення характеристики уприскування палива при значному зносі прецизійних пар паливного насоса, дуже великої нерівномірності подачі палива в циліндри, зносу деталей механізму газорозподілу, порушення герметичності камер згоряє, сильного забруднення очисника повітря і інших причин.
На потужність дизеля впливають технічне полягання паливного насоса, форсунок, механізму газорозподілу, забрудненість очисника повітря, герметичність камер згоряє і інші чинники.
Зниження потужності може відбуватися як при бездимній роботі дизеля, так і при роботі з димленням. В першому випадку це пояснюється недоліком палива і зниженням частоти обертання колінчастого валу, а в другому — несправностями, обумовленими неповнотою згоряє палива.
При справному дизелі зниження Ne, як правило, відбувається пропорційно зменшенню подачі палива. У разі виникнення несправностей і погіршення процесу згоряє, наприклад при незадовільній роботі форсунок, потужність може знизитися при незмінній подачі. Звідси витікає, що масова витрата палива не дозволяє оцінювати паливну економічність двигуна.
Паливну економічність двигуна оцінюють по параметру, званому питомою витратою палива, позначаючому масову витрату, що доводиться на одиницю роботи. В системі СІ питому витрату палива виражають в мікрограмах на джоуль (мкг/Дж).
Зміна потужності дизеля, як правило, викликає відповідне – змінення в паливній економічності. Якщо максимальна потужність міняється унаслідок збільшення або зменшення циклової подачі, то з цієї причини економічність відповідно зростатиме або знижуватиметься, що пояснюється збільшенням або зменшенням частки тепла, затрачуваного на корисну роботу, в порівнянні з теплом, що витрачається на подолання сил тертя і роботу допоміжних механізмів. З вказаної причини при пониженні навантаження економічність різко знижується (приблизно за законом гіперболи). З другого боку, зміна циклової подачі спричиняє за собою відповідну зміну коефіцієнта надлишку повітря. При збільшенні циклової подачі коефіцієнт надлишку повітря зменшується, унаслідок чого економічність дизеля знижується, а при зменшенні подачі зважаючи на збільшення коефіцієнта надлишку повітря економічність поліпшується. Отже, вказані чинники в певних межах зміни як би компенсують один одного.
Звідси витікає, що у разі роботи справного дизеля в режимі повного навантаження зміна циклової подачі в деяких межах не робить істотного впливу на паливну економічність.
Із зменшенням частоти обертання колінчастого валу потужність дизеля зменшується, а економічність, навпаки, зростає. Це пояснюється відповідним зменшенням потужності механічних втрат, яка знаходиться в прямій залежності від частоти обертання колінчастого валу.
На економічність дизеля значний вплив надає процес згоряє палива в циліндрах. При погіршенні цього процесу унаслідок несправностей частина незгорілого палива у вигляді диму йде з відпрацьованими газами в атмосферу. В результаті економічність, різко знижується.
Фактична потужність працюючого дизеля залежить від навантаження, прикладеного до колінчастого валу. При роботі дизеля вхолосту ефективна потужність рівна нулю. З підвищенням навантаження (циклової подачі) при незмінному швидкісному режимі потужність зростає до того моменту, поки рейка паливного насоса не опиниться в положенні, відповідному максимальній подачі палива.
Якщо при роботі дизеля на максимальному швидкісному режимі (зовнішній важіль регулятора встановлений в положення максимальних оборотів) частота обертання колінчастого валу і масова витрата палива при 100%-ний потужності рівні розрахунковим значенням, то такий режим називають номінальним швидкісним режимом, а режим навантаження, відповідний 100%-ний навантаженню, — номінальним режимом навантаження .
Номінальні режими найбільш зручні для виявлення несправностей в роботі дизеля. Проте унаслідок неточностей, що допускаються при настройці регулятора і регулюванні паливного насоса після їх виготовлення або ремонту, частота обертання колінчастого валу і масова витрата палива, зміряна при максимальній потужності, так само як і сама потужність, часто не відповідають номінальним (розрахунковим) значенням. Тому швидкісний і навантаження режими, що характеризуються найбільшими значеннями п, GTі Ne, в загальному випадку називають максимальними режимами роботи дизеля. Всю решту режимів називають частковими (зниженими).
2. Діагностування двигунів методом проф. Ждановського М.С.
При використовуванні даного методу необхідно мати тахометр, а також вимикачі подачі палива, які встановлюють на паливний насос між насосними секціями і паливопроводом високого тиску. Якщо немає вимикачів подачі, циліндри вимикають ослабленням затягування накидних гайок паливопроводу високого тиску.
Випробування ведуть в наступному порядку.
Пускають і прогрівають дизель. Встановивши максимальний швидкісний режим, вимірюють частоту обертання колінчастого валу при роботі на кожному циліндрі окремо.
Змінивши частоту обертання ВОМ, частоту обертання колінчастого валу підраховують або визначають по номограмі. Потім підраховують середню частоту обертання колінчастого валу при роботі на окремих циліндрах:
де n1, n2, n3, n4 — частота обертання колінчастого валу при роботі дизеля на відповідному циліндрі.
Ефективна потужність дизеля
де NeH — номінальна потужність дизеля; nн —номінальна частота обертання колінчастого валу при роботі на одному циліндрі; K — коефіцієнт пропорційності.
Значення NeH , nн , K беруть з таблиць.
При випробуванні дизелів з газотурбінним надувом (ГТН) набуте значення потужності умножають на поправочний коефіцієнт Кx , залежний від тиску наддуву і витрати палива.
Набуте значення потужності приводять до стандартних умов відповідно до ГОСТ 18509—73.
Зменшення потужності в порівнянні з номінальним значенням допускається на 5%, а збільшення на 7%.
При недоліку потужності в першу чергу перевіряють і, якщо необхідно, регулюють зазори клапанів газорозподілу, форсунки і кут випередження подачі палива; очищають і промивають очисник повітря; контролюють полягання фільтру і при необхідності замінюють фільтруючі елементи тонкого очищення палива. Після цього знову визначають потужності показники і у разі потреби перевіряють і регулюють подачу палива.
3. Визначення потужності дизеля за допомогою приладу ІМД
Прилад складається з наступних основних складових частин: індукційного первинного перетворювача, формуючого пристрою, генератора тимчасових імпульсів, блоку обчислення і управління, аналогового перетворювача, тумблера режиму роботи, стрілочного індикатора потужності і частоти обертання колінчастого валу і блоку живлення.
Всі складові частини, окрім первинного перетворювача, розташовані в загальному корпусі, на передній панелі якого розміщені стрілочний покажчик потужності і частоти обертання, а також всі органи управління приладом. Первинний перетворювач на час випробування дизеля закріплюють в просвердлюваному для цієї мети отворі кожуха маховика проти зубчатого вінця на відстані 2...4 мм від поверхні торця головок зубів. За відсутності на кожусі такого отвору необхідно просвердлити отвір проти зубчатого вінця і нарізувати різьблення М16х1,5. Потужність дизеля вимірюють в наступному порядку.
Пускають і прогрівають дизель до температури картерного масла 75...85° З і охолоджуючої води 85...95° С. Установлюють трактор на рівний горизонтальний майданчик. Приєднують до вимірника потужності мережний шнур (при живленні від мережі напругою 220 В) або акумуляторний дріт (при живленні від акумуляторної батареї напругою 12 В) і кабель первинного перетворювача.
Встановлюють рукоятку перемикача марок дизелів в позицію, відповідну марці випробовуваного дизеля, ручку тумблера мережа в нижню (вимкнену) позицію, ручку тумблера оберти-потужності — в положення обороти. Включають прилад в мережу або підключають до акумуляторної батареї.
Включають живлення, переводячи ручку тумблера мережа у верхню позицію, і прогрівають прилад протягом 2...3 мін. Встановлюють середню частоту обертання колінчастого валу і, натискуючи на кнопку скидання, обережно угвинчують первинний перетворювач в різьбовий отвір кожуха маховика. Після того, як спалахне сигнальна лампочка, первинний перетворювач необхідно угвинтити ще на півоберта і зафіксувати в цьому положенні контргайкою.
Встановлюють мінімальну стійку частоту обертання колінчастого валу. Перемикають ручку тумблера обороти — потужність в позицію потужність і натискують на кнопку скидання. Потім, натискуючи на кнопку калібрування, поворотом рукоятки потенціометра калібрування встановлюють калібрувальне значення потужності, вказане в паспорті приладу.
Натискуючи кнопку скидання, різко переводять важіль управління дизелем в позицію, відповідну максимальній частоті обертання колінчастого валу. При цьому стрілка індикатора відхилиться на величину, рівну ефективній потужності дизеля.
При випробуванні дизелів з ГТН набуте значення потужності умножають на поправочний коефіцієнт Кх, залежний від тиску надуву.
4. Визначення потужності за допомогою приладу ІМД-Ц
Прилад ІМД-Ц (індикатор потужності двигуна цифровий) розроблений замість ІМД-2М, в порівнянні з яким володіє рядом переваг: виконаний на інтегральних мікросхемах (ІМД-2М на транзисторах), інформативне, більш універсальний, приблизно в три рази менше по габаритах і в чотири — по масі.
Вимірювана величина з первинного перетворювача подається на вхід перетворювача вимірюваних величин в напругу, яка, у свою чергу, подається на перетворювач напруги в інтервал часу. При цьому лічильник відкривається нульовим потенціалом, що поступає з виходу перетворювача напруги в інтервал часу, і залишається відкритим протягом часу, пропорційного вимірюваній величині. В той момент, коли лічильник відкритий, на його вхід безперервно поступають імпульси постійної частоти, що виробляються генератором імпульсів. Кількість імпульсів, що пройшли на лічильник, є закодованим результатом вимірювання, який після дешифровки висвічується на цифровому табло.
Загальний вид приладу ІМД-Ц показаний на малюнку 2.
Потужність дизеля вимірюють таким чином.
Готують, пристрій до роботи: підключають до роз’єму вхід первинний перетворювач; поворотом ручки вкл. за годинниковою стрілкою включають живлення. За відсутності або несправності внутрішнього живлення (батарей 3336Л) підключають зовнішнє живлення — від акумуляторної батареї трактора.
Калібрують прилад по частоті обертання: натискуючи на клавішу калібрування п, поворотом ручки відповідного потенціометра встановлюють по цифровому табло калібрувальне значення частоти обертання для дизеля даної марки; повторним натисненням на клавішу п переводять її в початкове положення.
Калібрують прилад по потужності: натискуючи на клавішу рівня фіксації nN, встановлюють обертанням ручки відповідного потенціометра по цифровому табло калібрувальне значення рівня фіксації частоти обертання колінчастого валу, приведене в паспорті приладу; повторним натисненням на клавішу nN переводять її у вихідну позицію; натискуючи на клавішу калібрування прискорення N, обертанням ручки відповідного потенціометра встановлюють калібрувальне значення потужності для дизеля даної марки; повторним натисненням на клавішу N переводять її у вихідну позицію.
Пускають дизель і встановлюють середню частоту обертання колінчастого валу.
Рис. 2. Загальний вид індикатора потужності ІМД-Ц:
1 — розїм вхід для підключення первинного перетворювача; 2, 3, 4 — ручки потенціометрів установки калібрувальних значень прискорення N, рівня фіксації nN і частоти обертання n; 5 — тумблер живлення; 6 — ручка вкл. для включення приладу і регулювання временя індикації результатів вимірювання на цифровому табло; 7...14 – клавіші перемикання виду робіт; 15 – цифрове табло; 16 – розїм живлення 12 В для підключення зовнішнього джерела живлення; 17 – первинний перетворювач.
Загвинчують в різьбовий отвір (M16X 1,5) на кожусі маховика первинний перетворювач і спостерігають за свідченням цифрового табло. Як тільки на табло встановиться стійке свідчення, первинний перетворювач загвинчують приблизно ще на півоберта і законтривают.
Натискують клавішу вимірювання частоти обертання і прискорення 
. Встановлюють клавішу числа циліндрів 
позицію, відповідну числу працюючих циліндрів: при числі працюючих циліндрів 1...4 клавіша повинна знаходитися у вихідній позиції, а при числі 6...12 — натискує.
Встановлюють мінімальну стійку частоту обертання колінчастого валу, різко переводять важіль управління дизелем в позицію, відповідну максимальному швидкісному режиму, і по свідченню цифрового табло відлічують потужність.
При випробуванні дизелів з ГТН набуте значення потужності умножають на поправочний коефіцієнт, залежний від тиску надуву.
5. Визначення потужності і оцінка економічності дизеля по витраті палива
Оцінюють економічність дизеля по витраті палива на холостому ходу. Для цього підключають до дизеля расходомер палива КИ - 8955 або КИ - 8940. У разі випробування дизеля з ГТН підключають до системи воздухоподачи пристрій для вимірювання тиску надуву.
Пускають і прогрівають дизель. Потім вимірюють витрату палива при роботі дизеля вхолосту на максимальному швидкісному режимі. При випробуванні дизеля з ГТН вимірюють тиск надуву.
Відповідній номограмі визначають розрахункове значення питомої витрати ge для дизеля з ГТН.
З номограми, приведеної на малюнку 3 (розроблена Р. М. Ахмедовим), знаходять значення поправочного коефіцієнта Кх при GTN = GTH .
Підраховують питому витрату палива з урахуванням поправки на тиск надуву.
Якщо витрата палива на холостому ходу (біля дизелів з вільним впусканням) або питома витрата палива (біля дизелів з ГТН) перевищує значення, що допускається, необхідно виявити і усунути несправності. Якщо вказані параметри знаходяться в межах, що допускаються, визначають потужність дизеля і питому витрату палива.
При визначенні потужності по ефективній витраті палива навантажують дизель за допомогою пристрою навантаження до максимальної подачі палива (початки дії регулятора частоти обертання), а при його відсутності навантаження імітують тим, що дроселює повітря в повітряній системі впускання за допомогою дросельної заслінки, встановлюваної на трубі впускання очисника повітря.
Якщо є можливість часткового завантаження дизеля, наприклад за допомогою гідросистеми навісного пристрою трактора або малопотужного пристрою навантаження, то GTN можна одержати при меншому ступені дроселює повітря. В цьому випадку дизель працює стійкіше, ніж при використовуванні тільки пристосування, що дроселює.
Рис. 3. Номограма для знаходження поправочного коефіцієнта Кх=f(Ркx/Ркp) (тут Ркx – тиск надуву, зміряний на холостому ходу; PKP = f(GTH/GTN) розрахункове значення тиску надуву).
Змірявши витрату палива при роботі дизеля вхолосту і привівши набуті значення GTNі GTX, до стандартних умов (ГОСТ 1859—73), підраховують різницю витрат GTN = GTN— GTX і по таблиці або номограмі знаходять шукану потужність.
Для дизелів з ГТН набуте значення потужності умножають на поправочний коефіцієнт (мал. 3).
Якщо питома витрата палива перевищує значення, що допускається, то це свідчить про несправність дизеля. При недоліку або надлишку потужності і масової витрати палива і значенні питомої витрати палива, що допускається, необхідно відповідно збільшити або зменшити подачу палива.
6. Випробування тракторних дизелів за допомогою установки КИ - 4935
Гальмівним методом потужність дизеля і витрата палива визначають в такій послідовності.
Приєднують до ВОМ трактори карданний вал установки і підключають до дизеля расходомер палива.
Пускають дизель і прогрівають його під навантаженням, натискуючи на кнопку потужність і встановивши потрібне навантаження зміною положення електродів реостата.
Навантаживши дизель до моменту максимального відхилення стрілки індикатора потужності, записують свідчення індикатора потужності. Розділивши це свідчення на к.к.д. передачі, рівний 0,95, набувають дійсне значення потужності. Потім вимірюють витрату палива за досвід і час досвіду.
За наслідками вимірювань підраховують масову витрату GT (г/с) палива:
де g — кількість палива, витраченого за досвід, г; Т — час досвіду, з.
Якщо значення потужності виявиться нижче або вище за недолік або надлишок палива, що допускається в результаті, то необхідно відповідно збільшити абозменшити подачу, а якщо питома витрата паливу підрахований або знайдений по номограмі, перевищить значення, що допускається, необхіднознайти і усунути несправності.
Парціальним методом випробовують дизелі потужність яких перевищує гальмівну потужність установкиКИ - 4935. Потужність дизеля і витрату палива визначають в наступному порядку. Приєднують до ВОМ карданний вал установки. Підключають до дизеля витратомір палива. На секції паливного насоса встановлюють вимикачі подачі.
Пустивши і прогрівши дизель, перевіряють частоту обертання валу електромашини, відповідну 100%-ний потужності. Для цього вимикають половину циліндрів, забезпечивши рівномірність чергування робочих ходів, навантажують дизель до моменту максимального відхилення стрілки індикатора потужності і по свідченню тахометра установки фіксують частоту обертання валу.
Вимикати циліндри слід шляхом припинення подачі палива за допомогою вимикачів подачі або ослаблення затягування гайок паливопровода високого тиску. При цьому повинні бути встановлені всі форсунки, а у вимкнених циліндрах повинен відбуватися нормальний процес стиснення. Вимірюють потужність механічних втрат (без урахування к.к.д. передач), для чого повністю вимикають подачу палива в циліндри і, змінюючи положення електродів реостата, добиваються значення частоти обертання валу електромашини, одержаного при 100%-ний потужності. У цей момент фіксують свідчення індикатора потужності. Потім аналогічно визначають гальмівну потужність яровини почерговому виключенні частини циліндрів. При цьому чотирьох - і восьмициліндрові дизелі рекомендується випробовувати шляхом почергового виключення половини циліндрів, а шести - і дванадцяти циліндрові — шляхом почергового виключення 2/3циліндрів. У першому випадку потужність Nедизеля
де N`T, N``T — гальмівна потужність для відповідної половини працюючих циліндрів; NM – потужність механічних втрат; — до. п. д. передачі, рівний 0,95.
У другому випадку
де N`Т, N``T, N```Т — гальмівна потужність для відповідної 1/3 працюючих циліндрів.
Гальмівну потужність працюючих циліндрів вимірюють, навантаживши дизель до досягнення колишньої частоти обертання валу електромашини.
Визначають масову витрату палива, відповідну 100%-ний потужності дизеля. Для цього при роботі дизеля на всіх циліндрах навантажують його до досягнення раніше зміряної гальмівної потужності. Після цього, довантаживши дизель до колишнього значення частоти обертання валу гальма шляхом того, що дроселює повітря на впусканні (частковим перекриттям труби впускання очисника повітря), вимірюють витрату палива.
По одній з приведених вище формул підраховують ефективну потужність дизеля.
Питома витрата палива, як і при безгальмівних випробуваннях, підраховують по формулі (40) або визначають по номограмі.
Якщо потужність і масова витрата палива виявляться нижче або вище за значення, що допускаються, необхідно відповідно збільшити або зменшити подачу палива, а якщо питома витрата палива перевищить значення, що допускається, слід знайти і усунути несправності.
7. Випробування колісних тракторів на стенді КИ - 8940 (КИ – 8955 )
Встановлюють трактор на стенд. Підключають до дизеля паливомір КИ - 8940 або КИ - 8955 . При випробуванні дизелів тракторів Т - 150К і Белорус довантажують задній міст відповідно зусиллям 15 і 5 кН. Пускають стенд, включають передачу трактора і прогрівають дизель до нормального теплового полягання.
Вимірюють силу тяги, що розвивається трактором, і витрату палива. Для цього включають передачу, відповідну необхідному режиму перевірки сили тяги, і встановлюють максимальний швидкісний режим.
Навантажують дизель за допомогою реостата стенду до досягнення максимальної витрати палива. За шкалою динамометра відлічують силу тяги, а по свідченню паливомір — витрата палива.
Якщо одержані дані виходять за межі, що допускаються, виявляють і усувають несправності.
Список літератури
1 Гюнтер Г.Диагностика дизельных двигателей. М.: За рулем - 2004 – 176 с
2. Чумаченко Ю.Т. Автослесарь. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей. - Ростов н/Д: Феникс, 2007. - 544 с.
3. Климанов А.В., Ленивцев Г.А. Теория и расчет автотракторных двигателей. Самара, 2002, - 126 с.
4. Куликов А.И. Нассивирование деталей ДВС. М., Машиностроение. Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2000, №2, с. 8-30.