2. Диаграмма теплового баланса

На рисунке 5 изображена диаграмма теплового баланса дизеля при работе по нагрузочной характеристике. Указанную диаграмму принято изображать в виде нарастающего итога.

Доля теплоты q_e, преобразованная в полезную работу, которая по существу является эффективным КПД _e, с уменьшением нагрузки существенно снижается по причинам, рассмотренным выше.

При нагрузке равной 4,5 МПа статья «небаланс» ^qнб несколько «проседает». Это может быть вызвано, например, тем, что неточно сняты показания в процессе измерений.

3. Сравнение топливной экономичности двигателя при работе по нагрузочной и винтовой характеристикам

Из графиков на рисунке 6 следует, что при переводе двигателя на режим некоторой частичной мощности удельный эффективный расход топлива при работе двигателя по винтовой характеристике существенно отличается от работы по нагрузочной характеристике. Укажем основные причины этого различия.

• При работе по нагрузочной характеристике мощность механических потерь N_м на частичной мощности дизеля практически такая же, как при номинальной мощности. Та же частичная мощность на винтовой характеристике получается при уменьшенной частоте вращения n. Это значит, что увеличивается механический КПД, т.е. обеспечивается улучшенная топливная экономичность, (уменьшенный 𝑔_е). По графику видим, что при одной и той же мощности Ne = 4,6 кВт разные значения 𝑔_е: при винтовой 303 г/кВт‧ч, при нагрузочной 433 г/кВт‧ч, что подтверждает вышесказанное.

• При уменьшенной частоте вращения n на винтовой характеристике некоторая частичная мощность получается при увеличенном крутящем моменте M_e (по сравнению с нагрузочной характеристикой), то есть при увеличенной цикловой подаче топлива 𝑔_ц. Увеличенная 𝑔_ц способствует обеспечению высокого давления распыливания топлива форсункой и обеспечению высокого качества смесеобразования и высокоэффективного сгорания топлива. Результат влияния этих обстоятельств – уменьшенный 𝑔_е при работе дизеля по винтовой характеристике.

• Увеличенная цикловая подача топлива 𝑔_ц на винтовой характеристике обеспечивает работу дизеля при несколько меньшем коэффициенте избытка воздуха для сгорания α, чем на нагрузочной характеристике.

• Чрезмерно повышенный α в режимах частичной мощности при работе по нагрузочной характеристике – одна из причин низкого КПД дизеля в этих режимах. Таким образом, уменьшенный α на винтовой характеристике позволяет получить уменьшенный 𝑔_е.

Заключение

В ходе лабораторной работы выполнены испытания двигателя 2Ч11/13. Работа двигателя велась по винтовой и нагрузочной характеристикам. В процессе испытаний измерены основные параметры: расход топлива, расход воздуха, расход и температура воды, нагрузка и температура отработавших газов.

На основании испытаний составлен протокол, по результатам обработки которого проведен расчёт характеристик двигателя, а также его теплового баланса. По результатам расчёта выполнены графики, с помощью которых произведен анализ полученных данных.

Согласно графикам, основные параметры двигателя существенно зависят от нагрузки, за исключением некоторых, таких как расход воздуха и коэффициент наполнения.

Экономичность испытуемого двигателя на фоне современных дизелей находится на низком уровне (на номинальном режиме). Удельный расход топлива современных отечественных корабельных высокооборотных двигателей на полной (номинальной) мощности составляет [4]. Возможные причины низкой топливной экономичности испытанного двигателя:

• малые размеры рабочего цилиндра;

• объёмно-плёночное смесеобразование (камера сгорания «типа ЦНИДИ»)

• высокая изношенность топливной аппаратуры и цилиндропоршневой группы деталей двигателя.

Таким образом, результатом лабораторной работы является оценка уровня параметров и показателей двигателя, а также обоснование характера их изменения при изменении режима работы двигателя.