Испытание дизельного двигателя

 

Для испытания использовался дизельный двигатель Д-65Н трактора ЮМЗ-6М. Испытание проводится на обкаточно-тормозном стенде КИ-5542. Номинальная мощность двигателя - 44,5 кВт, номинальная частота вращения вала двигателя - 1750 об/мин, литраж двигателя - 4,94 л.

5.4.1 Регулировочная характеристика дизеля по составу смеси (по расходу топлива)

Цель работы. Установить оптимальный часовой расход топлива и цикловую подачу, на которую следует регулировать секции топливного насоса высокого давления.

 

Рисунок 5.1 - Регулировочная характеристика дизельного двигателя по составу смеси

 

Анализ характеристики. Из характеристики видно, что зона возможного изменения состава смеси при котором наблюдается устойчивая работа двигателя значительно шире, чем в карбюраторном двигателе. Коэффициент избытка воздуха может изменяться в диапазоне a = 1,2...8,0. Это определяется особенностями внутреннего смесеобразования в дизеле. При впрыске топлива в цилиндр вследствие его неравномерного распределения по объему камеры сгорания образуются зоны, в которые топливо не попало и местное значение a = ¥, а так же зоны, где существует избыток топлива не смешанного с воздухом и a = 0. Вместе с тем, всегда образуются зоны с хорошими условиями для воспламенения и последующего сгорания при a = 0,9...1,0. Качественное регулирование дизеля, т.е. изменение мощности без дросселирования воздуха, а также посредством регулирования расхода топлива, поступающего в двигатель обеспечивает устойчивую работу двигателя во всем диапазоне нагрузки - от холостого хода до максимальной нагрузки.

На режиме холостого хода двигатель не совершает полезной работы. Вся индикаторная работа, развиваемая в цилиндре, расходуется на преодоление механических потерь. Состав смеси при этом наиболее бедный a = 6...8. Повышение мощности двигателя, связанное с перемещением рейки топливного насоса и увеличением расхода топлива, сопровождается обогащением смеси. При этом увеличивается нагрев двигателя, температура поступающего воздуха, что приводит к снижению его плотности и количества. Это способствует дополнительному обогащению смеси в цилиндрах двигателя. Максимальная мощность дизеля может быть достигнута при коэффициенте избытка воздуха a = 1,03...1,05, т.е. при более бедной, чем в карбюраторном двигателе смеси.

На практике дизель не регулируют на такой состав смеси, обеспечивающий теоретически возможную максимальную мощность. При увеличении часового расхода топлива до некоторых значений, вследствие недостаточно эффективного перемешивания топлива и воздуха в камере сгорания, малого времени, отводимого на этот процесс, смесеобразование и сгорание ухудшаются. В первую очередь это вызывает увеличение дымности отработавших газов выше допустимого, затем резко возрастает удельный расход топлива и повышается теплонапряженность деталей двигателя.

Выбор оптимальной регулировки подачи топлива. По регулировочной характеристике (см. рис. 9) точка 4 определяет наибольшую возможную мощность N_{emax возм.}, точка 1 соответствует режиму минимального удельного расхода топлива g_emin. В дизелях между режимом наименьшего удельного расхода топлива с бездымной работой и режимом наибольшей возможной мощности, где двигатель работает с сильным дымлением, находится режим начала дымления. Значение коэффициента избытка воздуха, соответствующее этому режиму, зависит главным образом от совершенства процесса смесеобразования и в среднем составляет около 1,3...1,4. Очевидно, что близко к этому режиму должна располагаться регулировка дизеля на максимально допустимую мощность.

Максимально допустимую мощность и соответствующее ей среднее эффективное давление определяют по кривой регулировочной характеристики (см. рис. 9б). Для этой цели из начала координат (из нулевой точки) проводят касательную к кривой ge = f(Pe). Точка касания представляет собой максимально допустимое значение среднего эффективного давления Pe max (точка 3). Полученный таким образом режим, как видно из построения, располагается между режимом минимального удельного расхода топлива и режимом наибольшей возможной мощности.

Рассмотренный способ определения Pe_мах базируется на условии наибольшего значения произведения эффективной мощности на эффективный КПД, т.е. Ne·h_е®max. Так как удельный расход топлива и эффективный КПД обратно пропорциональны (ge = 3600/(Hи·h_е)), то условие Ne·h_е®max может быть заменено условием Ne/ge® max или условием ge/Ne = tgb®min. Таким образом, для осуществления условия Ne·h_е®max необходимо из начала координат (из нулевой точки) провести касательную к кривой ge = f(Pe); вертикаль проведенная через точку касания, отметит искомый режим регулировки.

Топливоподающую аппаратуру регулируют на меньшие значения эффективного давления и эффективной мощности, определяемых точкой 3. В качестве нормального эффективного давления принимают Ре = 0,9·Ре_мах. На графике это значение соответствует точке 2. Для определения оптимального часового расхода топлива из точки 2 нужно провести вертикаль до пересечения с кривой, а далее - горизонталь до пересечения с осью ординат. На основании полученного оптимального часового расхода топлива определяют ход рейки насоса, цикловую подачу топлива секцией насоса, на которую следует регулировать топливный насос.