Регулировочная характеристика двигателя по углу опережения зажигания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

СФУ

Кафедра «Автомобили и Двигатели»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Регулировочная характеристика двигателя

по углу опережения зажигания

Выполнил:

ст-т гр. АТ 65-1

Ломакин А. С.

Проверил:

Зеер В. А.

Красноярск 2008

Лабораторная работа № 7

РЕГУЛИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ ПО УГЛУ ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ

Цель работы

1. Определить характер изменения мощностных и экономических показателей работы двигателя в зависимости от угла опережения зажигания.

2. Определить оптимальный угол опережения зажигания для каждого исследуемого режима работы двигателя.

3. Освоить методику снятия регулировочной характеристики по углу опережения зажигания.

Для двигателей, у которых угол опережения зажигания изменяется автоматически, снятие характеристики производится с целью проверки правильности установки и действия автоматических устройств.

Приборы и оборудование

1. Электрический тормозной стенд с двигателем ВАЗ-21011.

2. Устройство для определения расхода топлива весовым способом.

3. Ротационный газовый расходомер с емкостью и соединительным патрубком.

4. Приборы для определения параметров окружающего воздуха.

5. Устройство для определения температуры отработавших газов.

6. Устройство для определения угла опережения зажигания.

Краткие теоретические сведения

Угол опережения зажигания  определяет протекание процесса сгорания относительно ВМТ и в соответствии с этим полноту теплоиспользования. Процесс выделения тепла начинается до прихода поршня в ВМТ и заканчивается после верхней мертвой точки, при этом теряется часть теплоты в стенки цилиндра и с отработавшими газами.

В поршневом двигателе наиболее полное превращение теплоты в работу происходит в случае, когда максимальное давление в цилиндре достигается при положении поршня 10-12° после верхней мертвой точки. Минимум тепловых потерь достигается правильным выбором момента воспламенения топливовоздушной смеси, то есть установкой оптимального угла опережения зажигания. Значению соответствуют максимальные величины индикаторного и механического  КПД двигателя, следовательно, максимальное значение эффективной мощности и минимального удельного расхода топлива. При изменении угла опережения зажигания меняются температура, давление в конце сгорания, степень турбулизации свежего заряда, значение тепловых потерь в период развития процесса сгорания, что приводит к изменению технико-экономических показателей работы двигателя.

Углом опережения зажигания называется угол в градусах поворота коленчатого вала от момента подачи искры до верхней мертвой точки (ВМТ).

Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания (рис.1) представляет собой зависимость эффективной мощности N_е удельного расхода топлива g_е и других показателей от момента подачи электрической искры в цилиндры двигателя при постоянной частоте вращения коленчатого вала и неизменном положении дроссельной заслонки.

При изменении угла опережения зажигания величина часового расхода топлива остается постоянной. Изменение часового расхода топлива определяется составом смеси , величиной наполнения цилиндров , частотой вращения коленчатого вала n_е, которые с изменением угла опережения зажигания остаются неизменными, кг/ч:

где - постоянная величина.

Рис. 1. Регулировочная характеристика двигателя по углу опережения зажигания

Уменьшение угла опережения зажигания (позднее зажигание) обуславливает более позднее сгорание топливовоздушной смеси, протекающее в большей степени в процессе расширения. Выделяемая при этом теплота используется неэффективно, вследствие уменьшения возможной степени расширения рабочего тела. Уменьшение количества получаемой тепловой работы приводит к снижению эффективной мощности двигателя, а удельный эффективный расход топлива при этом возрастает. Увеличение температуры рабочего тела ведет к повышению отдачи тепла через стенки цилиндров в систему охлаждения, растет температура отработавших газов, что может привести к перегреву двигателя.

При увеличении угла опережения зажигания (раннее зажигание) возрастает доля смеси, сгоревшей до прихода поршня в ВМТ. В результате температура и давление в процессе основного периода сгорания возрастают.

На преодоление повышенного давления в процессе сжатия затрачивается дополнительная работа, при этом мощность двигателя снижается, удельный расход топлива увеличивается. В результате повышается жесткость работы двигателя, нагрузки на детали возрастают, увеличиваются потери энергии на трение. Повышение давления и температуры приводит к возрастанию тепловых потерь через стенки камеры сгорания, увеличиваются утечки газов через неплотности поршневых колец, раннее зажигание способствует появлению в цилиндрах двигателя детонации.

Величина оптимального угла опережения зажигания зависит от режимов работы двигателя.

С увеличением частоты вращения процесс сгорания по углу поворота коленчатого вала замедляется и смещается на процесс расширения, что приводит к дополнительным потерям работы. Это объясняется тем, что увеличение скорости протекания процесса сгорания из-за повышения турбулизации смеси идет менее интенсивно, чем сокращение времени поворота коленчатого вала на один градус. Чтобы приблизить окончание процесса сгорания к ВМТ, необходимо угол опережения зажигания увеличить.

При снижении нагрузки сопротивление в процессе впуска возрастает, следовательно, количество поступающей топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя уменьшается, разбавление смеси остаточными газами увеличивается. Это приводит к повышению длительности процесса сгорания и смещению его на процесс расширения, поэтому угол опережения зажигания с уменьшением нагрузки необходимо увеличивать.

Для получения максимальной эффективной мощности и минимального эффективного удельного расхода топлива необходимо поддерживать оптимальный угол опережения зажигания, при котором максимальна скорость сгорания и, следовательно, наибольшее тепловыделение в процессе сгорания.