Порядок снятия скоростной частичной характеристики двигателя

Характеристику получают при некоторых промежуточных (частичных) неизменных положениях рейки топливного насоса (или дроссельной заслонки карбюратора).

Порядок получения скоростных частичных характеристик по сути не отличается от определения скоростных внешних характеристик двигателя. Разница состоит лишь в выборе конкретного фиксированного положения для рейки топливного насоса (или дроссельной заслонки карбюратора). Графическая часть представлена на рис. 3.1

Регулировочная характеристика холостого хода бензинового двигателя 8Ч-10/9,5 (ЗИЛ-130).

Целью работы является получение практических навыков снятия регулировочной характеристики холостого хода карбюраторных двигателей с внешним процессом смесеобразования и впрыском бензина в систему впуска, формулирование выводов, вытекающих из анализа данных испытаний и результатов их обработки.

Наиболее важна эта характеристика для двигателей, которые значительную долю времени эксплуатации работают на режиме холостого хода (транспортные двигатели, эксплуатируемые в городах; двигатели, эксплуатируемые в условиях Крайнего Севера и т.д.) так, как позволяет оценить непроизводительные затраты топлива, оказывающие заметное влияние на эксплуатационную экономичность двигателя.

Регулировочная характеристика холостого хода представляет собой графическую зависимость часового расхода топлива Gт от частоты вращения коленчатого вала при работе двигателя без нагрузки.(Для бензиновых двигателей её часто изображают в виде графика разряжения DРвп. в задроссельном пространстве впускного тракта).

Порядок снятия характеристики. Регулировочную характеристику холостого хода определяют при работе двигателя без нагрузки, при включенном зажигании и подаче топлива.Характеристику определяют в диапазоне частот вращения от минимального устойчивого холостого хода до равной 60 % от максимальной частоты вращения для двигателей с искровым зажиганием, соблюдая установленную регулировку приборов питания и зажигания. При определении характеристики гидротормоз должен быть отсоединён от двигателя.

При измерении расхода топлива допускается определение только одной точки при минимальной частоте вращения холостого хода. Минимальное число оборотов холостого хода двигателя определяют путём постепенного прикрытия дроссельной заслонки до наступления неустойчивого вращения коленчатого вала, после чего число оборотов увеличивают до получения устойчивой работы двигателя в течение десяти минут.

Испытания для получения характеристики холостого хода выполняются на испытательном стенде с двигателем 8Ч-10/9,5 (ЗИЛ-130).

Значения параметров (Gт, Qв, n, DРвп, Тв, Тм, Тог, Твп, Рм), снятыхв результате проведённых испытаний, обрабатываются согласно настоящих методических указаний.

Рассчитываемыепараметры (Gв, Gв^т, rо, a, h_v)

Пример построения характеристики холостого хода приведен на рисунке 9.3.1

Выводпо работе включает в себя анализ изменения параметров по полученной характеристике. (От стабильности протекания этой характеристики в значительной степени зависит токсичность двигателя. Удовлетворительной следует считать характеристику холостого хода, при которой часовой расход топлива плавно увеличивается с ростом числа оборотов. При такой характеристике возможен сравнительно быстрый переход двигателя на нагрузочный режим).

Подготовка отчёта по лабораторной работе ведётся в соответствии с п.6 «Правила оформления отчёта».

Регулировочная характеристика бензинового двигателя 8Ч 10/9,5 (ЗИЛ-130) по углу опережения зажигания

Цельюлабораторной работы является:

а) получение практических навыков снятия характеристик по углу опережения зажигания;

б) установление зависимости отдельных параметров рабочего процесса и других показателей работы двигателя от угла опережения зажигания;

в) формулирование выводов, вытекающих из анализа полученных данных.

Регулировочные характеристики по углу опережения зажигания представляют собой графическое изображение зависимости эффективной мощности (Ne) и удельного эффективного расхода топлива (ge) от момента подачи электрической искры (q) в цилиндры двигателя при работе на заданном скоростном режиме и нагрузки.

Рисунок 9.3.1 – Характеристика холостого хода двигателя

Такие характеристики обычно снимают с целью выявить наивыгоднейшие моменты зажигания рабочей смеси в цилиндрах нормального прогретого двигателя, при которых с наибольшей полнотой можно использовать тепло, получаемое вследствие сгорания топлива на различных нагрузочных и скоростных режимах работы. Так, согласно теории двигателя и опыта желательно чтобы в любом случае давление в цилиндре достигало своего максимума вблизи В.М.Т., точнее через 5-15 град. после завершения такта сжатия, когда поршень движется уже к Н.М.Т., совершая ход расширения (рисунок 9.4.1). Отклонение от этого в ту или

другую сторону приводит к определённому, а в известных случаях, к резкому ухудшению технико-экономических показателей двигателя. Поэтому правильный выбор так называемого угла опережения имеет большое практическое значение.

Углы опережения (запаздывания) зажигания (q) отсчитывают в градусах угла поворота коленчатого вала двигателя от момента проскакивания электрической искры между электродами свечи зажигания до В.М.Т. Отсчёты делают с помощью устройства «Измерителя угла зажигания ИУ-5», позволяющего визуально фиксировать момент проскакивания искры. Если искру подают раньше прихода поршня в В.М.Т., считают угол положительным и называют углом опережения;если позже В.М.Т.- отрицательным и называют углом запаздывания.

Рисунок 9.4.1 – Индикаторные диаграммы карбюраторного двигателя при различных углах опережения зажигания ϕ₃ (n=2000мин^-1 α=0,9; дроссельная заслонка открыта полностью)

Типичная характеристика по зажиганию, снятая с двигателя представлена на (рисунке 9.4.2). Наибольшую мощность на данном режиме двигателя развивает, как мы видим, только с одним, вполне определённом углом опережения подачи искры в цилиндры. Уменьшение угла (q), а ровно и увеличение его, приводит к значительному снижению мощности. А поскольку часовой расход топлива (Gт) при неизменных оборотах вала и положении дроссельных заслонок постоянен, то величины удельного расхода топлива изменяются обратно пропорционально изменению мощности. Поэтому максимум мощности и минимум удельного расхода топлива в данном случае всегда наблюдаются при одинаковом угле подачи искры в цилиндры или, как говорят: совпадают. Соответствующий этому вполне определённый угол опережения называют наивыгоднейшим для принятого режима и обозначают (qн).

Рисунок 9.4.2 – Регулировочная характеристика по зажиганию двигателя, снятая при 100% открытии дроссельной заслонки и n=3000 мин^-1

Рисунок 9.4.3 а – Зависимость оптимального угла опережения зажигания от нагрузки

Работать с углом более (qн) нецелесообразно не только из-за ухудшения показателей, но также вследствие возникновения детонации, разрушающий механизмы двигателя. Практика показывает, что ранее появление детонации не всегда позволяет настраивать систему зажигания на наивыгоднейшие углы подачи искры в цилиндры без перехода на более качественное топливо. Для решения этой проблемы обычно снимают серию характеристик по зажиганию, прежде всего на полных нагрузках и различных и различных скоростных режимах, поскольку значения (qн) изменяются по нагрузке и по оборотам вала. Значение (qн) возрастает, как известно, с уменьшением нагрузки и увеличением числа оборотов вала (рисунки 9.4.3, а; 9.4.3,б)

Рисунок 9.4.3 б – Регулировочная характеристика бензинового двигателя по углу опережения зажигания

С падением нагрузки при неизменном скоростном режиме двигателя величина наивыгоднейшего угла опережения заметно возрастает (рисунок 9.4.3,б). Объясняется это тем, что с уменьшением нагрузки (с прикрытием дросселя) коэффициент наполнения падает, увеличивается относительное количество остаточных газов, что приводит к снижению скорости сгорания смеси.

Зависимость мощности и экономичности двигателя от момента зажигания определяют экспериментальным путём. Для примера рассмотрим «заводское» решение по установке и регулировке угла опережения зажигания на двигателе ЗИЛ-130.

На двигателе применен распределитель типа Р4-В, который расположен в задней части блока сверху, с наклоном в левую сторону.

Центробежный регулятор(рисунок 9.4.4,а) предназначен для изменения угла опережения зажигания в зависимости от числа оборотов двигателя. На валике 4 жёстко закреплена нижняя планка. На осях пластины установлены два пластинчатых грузика 3, каждый из которых соединён при помощи пальца с верхней пластинкой, жестко соединённой со втулкой кулачка 1. Втулка с кулачком удерживается от смещения вверх по валику стопорным кольцом, который входит в кольцевой паз валика. Грузики стягиваются пружинами 2, приклеплёнными одним концом к стойкам нижней пластины, а другим – к грузикам. Таким образом, втулка с кулачком 1, когда грузики расходятся, может поворачиваться на некоторый угол относительно валика 4 распределителя зажигания.

На (рисунке 9.4.4, б) показана схема работы центробежного регулятора.

При больших оборотах коленчатого вала двигателя, а следовательно, и валика распределителя зажигания, пока центробежная сила грузиков 3 (см. рис 9.4.4 б,1) мала они стянуты пружинами 2, и центробежный регулятор опережения не работает. При увеличении числа оборотов коленчатого вала двигателя грузики 3 (см. рисунок 9.4.4 б,2), преодолев под действием центробежной силы натяжение пружины 2, расходятся и поворачивают втулку с кулачком 1 в сторону вращения валика распределителя зажигания, благодаря чему контакты размыкаются раньше, т.е. угол опережения зажигания увеличивается. Наибольший угол опережения по валику распределителя зажигания, создаваемый центробежным регулятором, равен 19 град.

Для проверки и регулировкихарактеристики центробежного регулятора установите распределитель на стенд, включите электродвигатель стенда и вращайте валик распределителя с частотой 150-200мин^-1 . По градуированному диску стенда отсчитайте значение в градусах в момент одного из четырёх искрений между электродами разрядника. Фиксируя значения при каждом повышении частоты вращения на 200-300 мин^-1 , определите число градусов опережения зажигания относительно первоначального значения в зависимости от частоты вращения вала распределителя. Полученную характеристику сопоставьте с характеристикойна рисунке 9.4.5. При необходимости отрегулируйте центробежный регулятор, подгибая в нужную сторону стойки крепления его пружин. Стойку крепления тонкой пружины подгибайте для регулировки регулятора на малой частоте вращения. При частоте вращения более 1000 мин^-1 подгибайте стойку крепления толстой пружины.

Рисунок 9.4.4 – Распределитель зажигания и схема работы регуляторов опережения:

а – распределитель зажигания в разрезе; б — схема работы центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания; I — позднее зажигание при работе центробежного регулятора; II — раннее зажигание при работе центробежного регулятора; III — позднее зажигание при работе вакуумного регулятора; IV — раннее зажигание при работе вакуумного регулятора; 1 — кулачок; 2 — пружины грузиков; 3 - грузики центробежного регулятора; 4 — валик; 5 — скоба; 6 — рычажок прерывателя; 7 — корпус; 8 — подвижный диск; 9 — регулировочные гайки октан-корректора; 10 и 11 — пластины октан-корректора; 12 — болт крепления распределителя; 13 — масленка; 14 — стойка с неподвижным контактом; 15 — фильц; 16 и 17 — изоляторы; 18 — клемма первичной цепи; 19 — провод первичной цепи; 20 — провод массы; 21 — конденсатор; 22 — вакуумный регулятор; 23 — пружина уголька; 24 — уголек; 25 — контактная клемма; 26 — краника; 27 — ротор распределителя; 28 — регулировочный винт; 29 — пластина втулки; 30 — трубопровод; 31 — пружина диафрагмы; 32 — диафрагма; 33 — тяга.

Вакуумный регулятор(рисунок 9.4.4 б) предназначен для изменения угла зажигания в зависимости от нагрузки двигателя. В корпусе вакуумного регулятора 22 (см. рисунок 9.4.4 б) укреплена диафрагма 32, изготовленная из прорезиненной ткани. В центре диафрагмы закреплена тяга 33, которая соединенас пальцем подвижного диска 8 прерывателя, установленного на шариковом подшипнике. Установке диска на шариковом подшипнике обеспечивает необходимую чувствительность к небольшим изменениям разряжения. Пружина 31 отжимает диафрагму с тягой по направлению к распределителю, поворачивая диск 8 прерывателя в сторону вращения кулачка 1, т.е. в положение, соответствующее позднему зажиганию. Поворот диска ограничивается шипом, упирающимся в вырез на чашке подшипника. Полоть корпуса регулятора под диафрагмой со стороны пружины распределителя свободно сообщается с атмосферой, а полость корпуса 31 соединяется трубопроводом соединяется трубопроводом 30 со смесительной камерой.

На (рисунке 9.4.4.б) показана схема работы вакуумного регулятора.

При большой нагрузке двигателя (при большем открытии дроссельных заслонок карбюратора) разрежение в смесительной камере, а следовательно, и в соединительной с ней полости вакуумного регулятора незначительно, и пружина 31 (рисунок 9.4.4 б,3) удерживает диафрагму 32 и диск 8 прерывателя в положении, соответствующем позднему зажиганию. По мере уменьшения нагрузки (уменьшение открытия дроссельных заслонок) разрежение в смесительной камере и полости вакуумного регулятора будет возрастать (рисунок 9.4.4 6,4) будет выгибаться, сжимая пружину 31 и поворачивая диск 8 в сторону, противоположную вращению кулачка, т.е., увеличивая угол опережения зажигания. Наибольший угол опережения зажигания по валику распределителя зажигания, создаваемый вакуумным регулятором, равен 9,5 град.

Для проверки и регулировки характеристики вакуумного регулятора распределителя вращайте валик распределителя, установленного на стенд, с частотой 1000 мин^-1. По градуированному диску стенда отсчитайте значения в градусах в момент одного из четырёх искрений между электродами разрядника. Создайте в камере вакуумного регулятора разряжение с помощью вакуумного насоса. Плавно увеличивая разряжение, через каждые 20 мм.рт.ст. отмечайте число градусов опережения зажигания относительно первоначального значения. Полученную характеристику сравните с характеристикой на (рисунке 9.4.4 6).

Совместной работой центробежного и вакуумного регуляторов устанавливается при любом режиме работы двигателя наивыгоднейший угол опережения зажигания, что обеспечивает наибольшую мощность двигателя и повышает тем самым его экономичность.

Октон-коректорсостоит из двух пластин (рисунок 9.4.4) верхняя пластина 11 крепится к корпусу распределителя одним болтом12, анижняя пластина 10 – к фланцу корпуса привода распределителя двумя болтами с амортизирующими пружинами.На нижней пластине выбиты деления шкалы. У среднего деления шкалы выбита цифра «0», а у крайних делений цифра «12» и знак «-» (запаздывание) с одной стороны знак «+» (опережение) с другой стороны. Верхняя пластина имеет указатель, который может совмещаться с делениями при вращении её вместе с корпусом распределителя относительно нижней пластины. Поворот корпуса распределителя на одно деление шкалы изменяет угол опережения зажигания на 4 град. по коленчатому валу. Верхняя и нижняя соединены между собой резьбовым стержнем с регулировочными гайками 9. Вращением регулировочных чаек достигается взаимное перемещение пластин, а следовательно, и корпуса распределителя зажигания относительно его валика 4. Такое устройство позволяет плавно изменять угол опережения зажигания в зависимости от применяемого сорта бензина, а также позволяет уточнять момент установки зажигания.

Рисунок 9.4.5 – Характеристика центробежного регулятора:

θ – угол опережения зажигания, град;

n – частота вращения валика распределителя зажигания, мин-1

Рисунок 9.4.6 – Характеристика вакуумного регулятора:

θ – угол опережения зажигания, град;

Р – разрежение, мм.рт.ст.

Установка зажигания

Установку зажигания производят в два приёма: предварительно на неработающем двигателе при положении поршня первого цилиндра в верхней мертвой точке и окончательно на работающем двигателе с полной нагрузкой, при этом уточняют установку зажигания в зависимости от склонности топлива к детонации, изменяя угол опережения октан-корректором.

Перед установкой зажигания необходимо проверить состояние контактов и зазор в контактах прерывателя, при необходимости зачистить контакты и отрегулировать зазор, а также совместить указанную стрелку верхней пластины с риской «0» на нижней пластине октан корректора.

Порядок установки зажигания.Установку зажигания на вновь собранных двигателях, а также на тех, с которых снимался распределитель зажигания и его привод нужно производить следующим образом.

1. Установить поршень первого цилиндра в положение В.М.Т (конца такта сжатия) при помощи установочного зубчатого указателя 14 (рисунок 9.4.7), для чего следует повернуть коленчатый вал до совмещения метки 15 на шкиве 16 коленчатого вала с меткой В.М.Т, на указателе 14 (в конце второго оборота коленчатого вала).

2. Расположить паз 11 (см. рис.9.4.7,б) валика привода распределителя зажигания так, чтобы он был параллелен риске 12, нанесённой на верхнем фланце 9 корпуса привода, и смещён к передней части двигателя. В таком положении вставить привод распределителя зажигания в сборе в гнездо блока цилиндров 7 (см. рис.9.4.7,а), обеспечив при этом к моменту начала зацепления шестерни привода с шестерней распределительного вала совпадение отверстий в нижнем фланце 6 корпуса привода с отверстиями в блоке. После того как привод распределителя зажигания станет на своё место, паз 11 (см. рис.9.4.7,б) валика привода должен расположиться параллельно оси, соединяющей отверстия на верхнем фланце 9 корпуса привода. В этом положении надо закрепить болтами 5 корпус привода распределителя зажигания на блоке цилиндров. В этом случае, когда торцы зубьев шестерни привода попадают на торцы зубьев шестерни распределительного вала или туго заходят в своё зацепление, необходимо немного повернуть коленчатый вал до совмещения зубьев с впадинами шестерни или до полного их зацепления.

3. Установить коленчатый вал так, что бы метка 15 (см. рис. 9.4.7) на шкиве коленчатого вала находилась против метки «9» на установочном указателе 14 (см. правую сторону рисунка). Это позволяет установить ранее опережение зажигания, что обеспечивает хороший пуск двигателя.

4. Вставить распределитель зажигания в сборе с пластинами октан-корректора в гнездо корпуса привода распределителя так, чтобы вакуумный регулятор был направлен вверх, а электрод ротора находился против клеммы первого цилиндра. Закрепить пластины октан-корректора двумя болтами 10 (см. рис. 9.4.7) на корпусе привода. Ослабить болт 8 крепления верхней пластины октан-корректора для обеспечения поворота распределителя руками. Если поворачивание распределителя производится регулировочными гайками октан-корректора 3, то болт 8 крепления верхней пластины ослаблять нельзя, в противном случае не произойдет вращение корпуса распределителя зажигания.

Рисунок 9.4.7 – Установка распределителя на двигателе и установка зажигания:

а – распределитель зажигания, установленный на двигателе; б – расположение валика и фланцев корпуса привода распределителя зажигания перед установкой на двигатель; в – способ установки поршня в в.м.т.; 1 – корпус распределителя зажигания; 2 – нижняя пластина октан-корректора; 3 – регулировочные гайки; 4 – верхняя пластина октан-корректора; 5, 8 и 10 – болты; 6 – нижний фланец корпуса привода; 7 – блок цилиндров; 9 – верхний фланец корпуса привода; 11 – паз валика; 12 – риска, нанесенная на верхнем фланце; 13 – центробежный датчик; 14 – установочный зубчатый указатель; 15 – установочная метка на шкиве; 16 – шкив коленчатого вала; 17 – крышка распределительных шестерен.

5. Включить зажигание и осторожно повернуть корпус распределителя зажигания против часовой стрелки до положения начала размыкания контактов прерывателя и появления искры между концом центрального провода и массой. Начало размыкания контактов можно проверять по загоранию лампочки, подключенной к массе двигателя и к клемме низкого напряжения распределителя зажигания. В этом положении надежно затянуть болт 8 крепления верхней пластины октан-корректора к корпусу распределителя зажигания, тем самым закрепляется распределитель заживания на корпусе привода.

6. Проверить правильность установки проводов высокого напряжения в крышке распределителя в соответствии с порядком работы цилиндров 1-5-4-2-6-3-7-8, учитывая, что ротор распределителя вращается по направлению часовой стрелки.

Установку зажигания на двигателях, с которых снимался распределитель зажигания для регулировки и ремонта, но не снимался привод распределителя, производить в соответствии с указанными пунктами 3,4,5 и 6. Установку зажигания на двигателях, на которых не снимался распределитель и его привод, необходимо производить в соответствии с указанными пунктами 3,5 и 6.

Порядок снятия характеристики

Снятие характеристики по зажиганию сводится к следующему. Двигатель, оснащенный устройством, позволяющим изменять и фиксировать момент подачи искры, прогревают до нормального теплового состояния. Далее, путем одновременного открытия дроссельной заслонки и регулирования нагрузки с помощью тормоза, выводят на заданный режим испытаний. Потом уменьшают угол опережения подачи искры до наступления заметного падения мощности двигателя, что вызывает также неизбежное снижение частоты вращения коленчатого вала. Чтобы восстановить принятый скоростной режим работы, двигатель соответственно разгружают и после необходимого корректирования теплового состояния делают нужные замеры, включая угол, определяющий момент подачи искры в цилиндры. Затем на 3-5° увеличивают значение угла q и снова выходят на заданный режим, строго соблюдая одинаковость условий последующих замеров, пока вновь не наступает заметное падание мощности из-за слишком раннего зажигания смеси в цилиндре.

Лабораторная работа выполняется на установке для снятия характеристик карбюраторного двигателя 8Ч 10/9,5 (ЗИЛ-130). Описание стенда приведено в донном учебном пособии.

Обработка экспериментальных данных производится в соответствии с п/п 8 данного учебного пособия.

Отчёт по лабораторной работе оформляется индивидуально каждым студентом в соответствии с «С правилами оформлениям отчета», изложенными в п/п 6.

Контрольные вопросы

1. Дайте полное определение характеристики карбюраторного двигателя по углу опережения зажигания.

2. Охарактеризуйте выражение «наивыгоднейшего» момента зажигания рабочей смеси в цилиндре двигателя.

3. Как изменится угол опережения зажигания от нагрузки и от частоты вращения ?

4. Назначение, устройство и работа центробежного регулятора.

5. Порядок проверки и регулировки центробежного регулятора.

6. Назначение, устройство и работа вакуумного регулятора.

7. Порядок проверки и регулировки вакуумного регулятора.

8. Назначение октан-корректора.

9. Порядок установки зажигания.

10. Порядок снятия характеристики карбюраторного двигателя по углу опережения зажигания.

Пример расчёта и графического построения