Удельный расход топлива карбюраторного двигателя

СТО «Автодиагностика в Саратове»

Быстро, качественно, недорого компьютерная диагностика, настройка инжекторов, чип-тюнинг, установка ГБО.

Автодиагностика в Саратове

Удельный расход топлива

Удельный расход топлива. Что это такое, и чем полезен этот параметр?

Если спросить об удельном расходе технически грамотного человека, то он легко сможет привести определение, рассказать, как его подсчитать и каковы единицы измерения. Однако, даже профессионалы двигателепонимания, двигателедиагностики и двигателепересторойки далеко не все имеют в голове чёткое представление о применяемости этого параметра, не говоря уже о новичках.

Для начала, для тех, кто совсем не в курсе, приведу официальное определение (из Википедии):
«Удельный расход топлива — единица измерения, используемая в грузопассажирских перевозках и обозначающая расход единицы топлива на единицу мощности на расстояние в один километр или в час (или секунду) — например − 166 г/л.с.ч.»
Классическая методика нагрузочных испытаний на моторном стенде (в ходе которых и определяются удельные расходы) состоит в следующем:

Двигатель выводится в определённую рабочую точку на обороты n=const и нагрузку L1=const. (Для простоты понимания будем нагрузку определять по положению дросселя.)

  • Двигатель выводится в определённую рабочую точку на обороты n=const и нагрузку L1=const. (Для простоты понимания будем нагрузку определять по положению дросселя.)
  • В этой рабочей точке меняют подачу топлива с фиксацией часового расхода и крутящего момента на валу двигателя. Естественно, что при уменьшении топливоподачи уменьшается момент.

Для каждой полученной точки считают удельный расход:

ge – удельный расход топлива, гр/(л.с.*ч);
Gt – часовой расход топлива, гр/ч;
Ne – мощность, л.с

  • Переходят на другое положение дросселя L2=const при тех же оборотах n=const и повторяют испытания, и т.д. снимая всё семейство точек по нагрузкам для данных оборотов.
  • По полученным точкам строят графики:

    На графике вполне очевидно прослеживается точка минимального удельного расхода для каждой нагрузки. Остается только соединить эти точки огибающей.

    Всё вышеизложенное повторяют для других фиксированных оборотов.

    Данное определение (абсолютно правильное) и данная методика (тоже замечательная), к сожалению, не дают простому человеку чёткого представления, для чего это всё нужно. Создаётся впечатление, что данные исследования представляют чисто академический или статистический интерес. Люди предпочитают пользоваться понятиями часового (кг/ч) или эксплуатационного (л/100 км) расхода, как интуитивно понятными, когда речь идёт об экономичности автомобиля. Попробую сделать интуитивно понятным параметр «Минимальный удельный расход топлива».

    Начнём от печки. С законов сэра Исаака Н. Очевидно, что для того, чтобы автомобиль двигался по дороге с постоянной скоростью, Va сила, толкающая автомобиль (F) должна быть равна по величине и противоположна по знаку силам, которые не хотят, чтобы автомобиль толкали (сопротивление воздуха, сопротивление качению колёс, трение в трансмиссии и т.д.) Обозначим их Fс (сила сопротивления движению).

    Если пересчитать силу F через радиус колеса и передаточные отношения трансмиссии, то получим крутящий момент (Мкр) на валу двигателя. Кстати, водитель, манипулируя педалью газа, фактически подсознательно стремится управлять именно моментом (а не обогащением или наполнением, про которые он при движении просто не помнит), придерживаясь желательной для него скорости движения или ускорения при разгоне (торможении).
    Теперь вернёмся обратно на моторный стенд. Именно на нём мы сможем воочию увидеть крутящий момент. Только пользоваться мы будем не описанной выше классической методикой снятия нагрузочных характеристик. Для наглядности воспользуемся методикой, которую в дни моей молодости преподали мне дедушки отечественного впрыска, светлой памяти Лисицын Александр Иванович и Коганер Валентин Эдуардович. (Может быть, сейчас такой метод используется повсеместно, не знаю). Суть в том, что при постоянных оборотах (n=const), которые поддерживает стенд, мы держим постоянной не нагрузку L (как мы договорились – положение дросселя), а крутящий момент Мкр.

    Читайте также:  Какие двигатели ставят на тойоту хайлюкс

    Выглядит это следующим образом: предположим, что мы собираемся ехать со скоростью Vа1, что соответствует оборотам n1 и, для данных дорожных условий, силе F1 или моменту Мкр1.

    Вот их и воспроизведём на стенде.

    • Выставляем n = n1 и выбираем открытие дросселя и подачу топлива для получение момента Мкр1.
    • Фиксируем все параметры двигателя, в том числе и часовой расход топлива, в журнале.
    • Уменьшаем топливоподачу. Момент, соответственно, падает. Но мы приоткрываем дроссель до тех пор, пока момент не вернётся в величину Мкр1. Что же получается? Ту же самую величину момента мы имеем при меньшей топливоподаче. А ещё меньше можно? Проверяем:
    • Ещё уменьшаем расход топлива, опять доводим дросселем момент до Мкр1. Имеем ещё меньший расход топлива при данном моменте. Обратите внимание: ключевые слова здесь – «при данном моменте». Т.е. мы говорим уже не просто о часовом расходе топлива, а о расходе топлива, отнесенном к конкретному крутящему моменту. Т.е. об удельном расходе топлива. То, что в размерности удельного расхода топлива присутствуют «лошадиные силы», а мы говорим о «ньютоно-метрах», не имеет никакого значения: мощность – это тот же момент, умноженный на обороты, которые, кстати, мы в ходе эксперимента не меняем.
    • Продолжаем экспериментировать с топливоподачей.

    Понятно, что этот процесс имеет предел: в какой-то момент времени мы просто не сможем поддержать крутящий момент нужной нам величины. Но мы добились главного: нашли тот минимальный расход, при котором двигатель выдаёт нужный нам результат.

    Дальше всё аналогично. Выберем себе другой Мкр = Мкр2. Вроде как едем с той же скоростью, но в гору (или с горы). Найдём там минимальный удельный расход. И так далее. Очевидно, что максимальный для данных оборотов момент мы получим при полностью открытом дросселе и вполне определённой (богатой, конечно) топливоподаче, изменить которую в меньшую сторону без потери момента мы не сможем (собственно, изменение в большую сторону тоже приведет к уменьшению момента). Это будет точка внешней скоростной характеристики. Но мы не будем расстраиваться, а перейдем к другим оборотам (скоростям автомобиля) и повторим для них все испытания.

    В результате мы получим целую поляну регулировочных характеристик с известными удельными расходами топлива (среди которых будут и минимальные) в координатах «обороты-момент». Остается только выбрать, хотим ли мы в данной точке иметь минимальный удельный расход или готовы пожертвовать экономичностью в угоду другим задачам. Оптимальной работе нейтрализатора, например (α = 1).

    Читайте также:  Что заливают в коробку и двигатель мотоцикла урал

    Всё вышесказанное должно внести ясность в понятия «динамичная/экономичная прошивка». Какой смысл на частичном дросселе богатить смесь для получения максимального момента, если тот же момент можно получить при большем положении заслонки, но при меньшем расходе топлива? Понятно, что динамика автомобиля далеко не определяется статическими режимами, о которых тут идет речь, и которые конечно будут корректироваться на барабанах и на полигоне. Но базой для расчёта динамических режимов служат именно они.

    Источник

    Удельный расход топлива

    Количество топлива, расходуемого в двигателе за единицу времени на единицу мощности, называется удельным расходом топлива.

    — В зависимости от того, к какой мощности отнесен расход топлива,

    1. удельный индикаторный расход

    2. удельный эффективный расход топлива.

    Слово «удельный» часто опускается. Эффективный расход топлива является важным параметром ДВС, всегда указан в заводском паспорте двигателя и является показателем экономичности двигателя по расходу топлива.

    Единица измерения gi килограмм на джоуль (кг/дж) показывает количество топлива (в кг), которое затрачивается на получение 1 дж индикаторной работы в цилиндре.

    Учитывая, что 1 вт=1 дж, получим 1 дж=1 вт∙1 сек.Значит, единицей измерения расхода топлива является кг/ (вт ∙ сек).*

    В практике эксплуатации двигателей мощность принято измерять
    в киловаттах (квт), а расход топлива указывать на час,

    G-часовой расход топлива кг\час
    Ni- индикаторная мощность кВт

    При измерении мощности в лошадиных силах (л. с.) индикаторный расход топлива

    определяют по соотношению 1 кВт = 1.36 л.с или 1л.с. = 0.775 кВт.

    Удельный эффективный расход топлива находят следующим образом:

    ge= gi\. ηм то есть эффективный расход топлива больше индикаторного расхода на величину механических потерь в двигателе

    Индикаторный и эффективный расходы топлива для судовых дизелей равны:

    Индикаторный gi: Главные Вспомогательные

    в кг/квт∙ч 0,165—0,185 0,175—0,200

    в кг/л. с. ч 0,120—0,135 — 0,130—0,145
    эффективный ge

    в кг/квт∙ч 0,200—0,225 0,220—0,250

    в кг/л. с. ч 0,145—0,165 0,160—0,180

    На данный момент достигнут самый низкий удельный эффективный расход топлива на двигателе Wartsila — Sulzer RTA FLEX 96 мощностью 108000 л.с с электронной системой управления подачи топлива в цилиндры(COMMON RAIL). Удельный же расход топлива на всех режимах колеблется в районе 118-126 граммов на лошадиную силу в час; что в 1,5-2,5 раза ниже, чем у автомобильных дизелей.

    на графиках представлена зависимость удельного эффективного расхода топлива для ДВС с наддувом и без наддува. Очевидно, что у двигателя без наддува расход топлива больше, незначительное отличие только на 75% нагрузки.

    В судовых условиях расход топлива замеряют при помощи мерных баков.

    Объем среднего бачка известен, на мерном стекле в график зависимости Ne от ge

    районе узких переходов между верхним и нижним бачками сделаны отметки.

    При переключении расхода топлива на мерный бачок, фиксируют время расхода известного объема и затем вычисляют часовой расход топлива. Если при этом была известна мощность двс во время снятия расхода топлива график зависимости Ne от ge, об.мин ( например ДГ- по току и напряжению),то возможно

    Читайте также:  Чем отличаются двигатели рапид

    рассчитать удельный эффективный расход топлива. Для главных двигателей на речных судах по часовому расходу топлива определяют эффективную мощность по специальной монограмме зависимости расхода топлива от мощности.

    На современных судах судовые силовые установки снабжаются электронными системами диагностики, которые позволяют с центрального поста управления контролировать все важные параметры СЭУ, в том числе удельный расход топлива.

    Ответить на следующие вопросы:

    Источник

    Нагрузочная характеристика карбюраторного двигателя

    Зависимости изменения параметров цикла от нагрузки показаны на рисунок а. Удельный расход топлива согласно уравнению зависит от произведения ni и nm.

    На холостом ходу вся развиваемая в цилиндрах двигателя индикаторная мощность затрачивается на преодоление внутренних потерь, а эффективная мощность с коленчатого вала двигателя не «снимается», поэтому ge стримится к бесконечности (рис. б).

    При переходе от холостого хода к частичным нагрузкам растут значения ni и nm, что приводит к уменьшению ge и в момент наибольшего значения произведения ni и nm удельный расход топлива ge достигает своего минимального значения. При полной нагрузке (ре = 100 %) и близкой к ней индикаторный КПД уменьшается, так как в этом случае двигатель работает на обогащенном составе смеси. который не обеспечивает полного сгорания топлива, т. е. не вся введенная теплота преобразуется в индикаторную работу. Поэтому удельный расход топлива увеличивается при нагрузках более 75 %. Поскольку одним из условий снятия нагрузочной характеристики является постоянство частоты вращения коленчатого вала, то понятно, что каждому значению частоты вращения будет соответствовать своя нагрузочная характеристика.

    Рис. Нагрузочные характеристики карбюраторного двигателя: а — зависимости изменения основных параметров цикла от нагрузки; б — зависимости изменения показателей работы двигателя от нагрузки

    На рисунке показаны нагрузочные характеристики одного из карбюраторных двигателей при разных частотах вращения коленчатого вала. Если значения минимальных удельных расходов топлива характеристик соединить касательной (штрихпунктирная линия), то получим линию, которая называется экономической или универсальной нагрузочной характеристикой.

    В реальных условиях эксплуатации режимы работ, соответствующие экономической характеристике, используются крайне редко, так как в карбюраторном двигателе большинство нагрузок имеют повышенные значения ge, что является их недостатком.

    Для улучшения топливной экономичности карбюраторного двигателя используют работу на обедненных смесях или вовсе отказываются от карбюратора и переходят на систему с впрыском топлива.

    Так как по условию n = const, то часовой расход топлива Gт согласно уравнению зависит только от отношения nv/а.

    Из нагрузочных характеристик видно, что с изменением нагрузки значительно меняется коэффициент наполнения nv, (от 0,18 до 0,23 на холостом ходу и от 0,78 до 0,82 при полной нагрузке). В результате часовой расход топлива растет пропорционально увеличению нагрузки, а резкое его повышение на нагрузках, близких к полной, объясняется началом работы экономайзера.

    Рис. Нагрузочные характеристики двигателя ЗИЛ-131 при различных значениях частоты вращения коленчатого вала: 1 — n = 3000 мин^-1; 2 — n = 2500 мин^-1; 3 — n = 2000 мин^-1; 4 — n = 1500 мин^-1; 5 — n = 1000 мин^-1

    Источник

    Adblock
    detector