Принцип действия датчика детонации
Nbsp; МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и науки РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова» Кафедра: «Тепловые двигатели и установки»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К лабораторной работе №4
По дисциплине: «Эксплуатационные материалы
В нефтегазодобывающей отрасли»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ октанового числа бензина
для студентов обучающихся по программе 15.03.02
«Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов»
очной и заочной форм обучения
Ижевск 2018
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОКТАНОВОГО ЧИСЛА БЕНЗИНА
Цели работы:
1. Получить представление о методе оценки детонационной стойкости бензина на моторной установке ИТ-9-2;
2. Оценить влияние различных факторов на возникновение и интенсивность детонации в двигателях внутреннего сгорания.
Оборудование и материалы:
1. Моторная установка ИТ-9-2;
2. Испытуемый бензин;
3. Набор эталонных топлив.
I. Вводная часть
Октановое число (ОЧ) бензина - показатель его детонационной стойкости, численно равный процентному (по объему) содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, который при стандартных условиях испытания в специальном двигателе детонирует так же, как и испытуемый бензин.
Детонация – это процесс когда степень сжатия в цилиндре двигателя становится больше допустимой, и при этом скорость сгорания рабочей смеси резко возрастает и достигает 1500…2500 м/с.
|
|
|
Степень сжатия ε – это есть отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания, т. е. это безразмерная величина, которая показывает, во сколько раз сжимается рабочая смесь, поступившая в цилиндр, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ), к тому положению поршня, когда он будет в верхней мертвой точке (ВМТ). Средняя величина степени сжатия зависит:
а) от числа оборотов коленчатого вала;
б) размеров цилиндра;
в) интенсивности охлаждения;
г) формы камеры сгорания;
д) конструктивных особенностей двигателя.
В карбюраторных двигателях степень сжатия εкар должна быть такой, чтобы температура рабочей смеси в конце сжатия не была больше температуры самовоспламенения бензина.
Степень сжатия воздуха в дизельных двигателях εдиз должна быть такой, чтобы температура сжимаемого воздуха в цилиндре была больше температуры самовоспламенения дизельного топлива, поэтому степень сжатия находится в пределах от 17 до 22.
Для определения октановых чисел автомобильных бензинов применяют моторный метод с использованием установки ИТ-9-2.
|
|
|
Конструкция моторной установки ИТ-9-2
Установка состоит из следующих основных частей:
1. Одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя с переменной степенью сжатия (ε = 5–10), основные составляющие детали, системы и механизмы которого представлены на рисунке 1;
2. Электродвигателя переменного тока, соединенного ременной передачей с маховиком двигателя, служащего для пуска и стабилизации числа оборотов установки, на рисунке 1 не показан;
3. Генератора постоянного тока на 110 В, предназначенного для питания приборов, на рисунке 1 не показан;
4. Конденсационного бачка системы охлаждения 15 со змеевиком, охлаждаемой проточной водой, проходящей через головку блока и стенки цилиндра;
5. Электромеханического датчика детонации (см. рис 2), с нагревательной спиралью и термоэлементом в ней, получающего питание от генератора постоянного тока 7 (рис. 2);
6. Магнето 9 для осуществления зажигания бензовоздушной смеси, на щитке которого есть указатель угла опережения зажигания с неоновой лампой;
7. Пульта управления с указателем оценки интенсивности детонации и другими приборами, а также с ручками управления, на рисунке 1 не показан;
8. Системы смазки - принудительная, с использованием маслонасоса 4. Масло марки МС-20 подается из картера через масляный фильтр;
|
|
|
9. Карбюратора с тремя поплавковыми камерами в виде бачков с бензином, жиклерами и распылителем, на рисунке 1 показан только один диффузор и жиклер 10 карбюратора.
Действие моторной установки ИТ-9-2
Изменение степени сжатия ε осуществляется путем перемещения цилиндра, изготовленного за одно целое с головкой, в вертикальном направлении. В результате этого изменяется объем камеры сгорания, а, следовательно, и степень сжатия.
Изменение положения цилиндра производят с помощью червячной передачи 7, приводимой в действие рукояткой 8 (рис 1). Величину степени сжатия замеряют специальным микрометром, на рисунке 1 не показан.
Поплавковые камеры карбюратора вместе с бачками можно поднимать или опускать с помощью микрометрических винтов. Это позволяет изменять состав горючей смеси: - при подъеме бачка смесь обогащается, а
- при опускании обедняется.
Изменяя, таким образом, состав смеси, добиваются максимума интенсивности детонации. Трехходовый кран 11 позволяет питать карбюратор топливом из любого из 3-х бачков с условными номерами - №1, №2, №3.
Детонационное сгорание в двигателе возникает в результате предпламенных окислительных процессов в несгоревшей части смеси. Скорость развития этих процессов зависит от режима работы двигателя.
|
|
|
Интенсивность детонации в двигателе замеряют с помощью электромеханического датчика (см. рис. 2). В систему замера так же входят:
а) генератор постоянного тока 7;
б) термопара с реостатами 9;
в) тепловой элемент 8 и указатель детонации 10.
Для карбюраторных двигателей ε= 5–10; для дизельных ε= 17–22.
Рис. 1. Схема установки ИТ-9-2:
1 – картер; 2 – поршень; 3 – поршни-противовесы; 4 – маслонасос; 5 – электроподогреватель масла; 6 – маховик; 7 – червячный механизм передвижения цилиндра; 8 – рукоятка червячного механизма передвижения; 9 – магнето; 10 – диффузор и жиклер карбюратора; 11 – трехходовой кран; 12 – топливный бачок; 13 – воздушный бачок с электроподогревателем воздуха; 14 – электроподогреватель топливовоздушной смеси; 15 – конденсационный бачок системы охлаждения; 16 – выпускная труба
Рис. 2. Принципиальная схема приборов для регистрации
интенсивности детонации:
1 – головка двигателя; 2 – мембрана; 3 – стержень; 4 – корпус датчика детонации; 5 – верхний контакт; 6 – нижний контакт; 7 – генератор постоянного тока; 8 – теплоэлемент с нагреватель-
ной спиралью; 9 – термопара с реостатами; 10 – указатель детонации
Датчик детонации (см. рис. 2) состоит из полого цилиндра 4, ввертываемого в головку двигателя, с находящимся внутри стальным стержнем 3. Нижний конец стержня опирается на стальную упругую мембрану 2 толщиной 0,35 мм, зажатую в корпусе монтажной гайкой, а над верхним концом расположены пластинчатые электроконтакты 5 и 6.
Опережение зажигания. В цилиндрах работающего двигателя до начала рабочего хода рабочая смесь должна воспламениться и большей частью сгореть, т. е. рабочий ход должен начаться в тот момент, когда днище поршня будет находиться в ВМТ. В силу этого, когда давление сгоревших газов используется полностью с начала рабочего хода поршня, мощность двигателя возрастает до максимальной.
Для достижения этой цели необходимо воспламенять рабочую смесь при такте сжатия тогда, когда поршень до ВМТ еще не доходит на такое расстояние, за время прохождения которого произойдет полное сгорание рабочей смеси с образованием расширяющихся газов.
Этот недовод поршня до ВМТ в момент воспламенения рабочей смеси искровым разрядом называется опережением зажигания и измеряется углом j между кривошипом и центральной осью движения поршня в цилиндре (рис. 3).
Рис. 3. Схема определения угла опережения зажигания
Угол j называется углом опережения зажигания, и зависит от следующих параметров:
j = ¦(n, P, ucг),
где: n – частота вращения коленчатого вала;
Р – нагрузка на двигатель;
ucг – скорость сгорания горючей смеси.
Чем больше угол опережения зажигания, тем больше детонация. Чем меньше угол опережения зажигания, тем детонация меньше, так как скорость сгорания рабочей смеси высокая.
Сущность определения октанового числа заключается в сравнении детонационной стойкости испытуемого бензина с детонационной стойкостью эталонных топлив с известным октановым числом на моторной установке ИТ-9-2.
Первичными эталонами являются:
а) изооктан (С8Н18 – триметилпентан) с октановым числом, равным 100;
б) нормальный гептан (С7Н16) с октановым числом, равным 0.
Для текущей работы обычно используются вторичные, более дешевые, эталоны:
в) технический эталонный изооктан (ОЧ = 98…99);
г) эталонный бензин Б-70 (ОЧ » 70);
д) эталонный уайт-спирит (ОЧ » 22–27).
Принцип действия датчика детонации
При нормальном сгорании давление, возникающее в цилиндре двигателя, не в состоянии преодолеть упругость мембраны датчика детонации и вызвать ее колебание. Цепь тока, вырабатываемого генератором, будет все время разомкнута, и стрелка указателя детонации (УД) будет неподвижна.
При детонации стальная мембрана под действием детонационных волн прогибается, стержень движется вверх, замыкает контакты пластичных пружин, через которые начинает протекать электрический ток, поступающий через дополнительные сопротивления в спираль теплового элемента. Спираль нагревает трубу с расположенной внутри нее термопарой (рис.2).
Чем выше будет интенсивность детонации, тем больше времени контакты пластичных пружин будут находиться в замкнутом состоянии. Следовательно, электрический ток через спираль будет проходить по времени дольше, и температура нагрева спирали будет возрастать. Чем выше будет нагрев термопары, находящейся внутри спирали, тем меньше будет ее сопротивление, поэтому электродвижущая сила в ней будет возрастать. От этого стрелка указателя детонации отклонится на больший угол от своего неподвижного состояния. Указатель детонации представляет собой обычный гальванометр, шкала которого проградуирована на 100 равных безразмерных делений.
Рабочий режим моторной установки ИТ-9-2 представлен в таблице 1.
Таблица 1. Рабочий режим моторной установки ИТ-9-2 при определении октановых чисел бензина по моторному методу
Основная часть
Порядок проведения работы
Подготовка к испытанию
1. Включить электрический подогреватель масла в картере двигателя и прогреть масло до температуры 55–60 °С.
2. Включить подачу воды в конденсатор паров системы охлаждения.
3. Проверить состояние систем моторной установки:
-все ручки управления на пульте включить;
-степень сжатия установить на величине не более 5,0.
4. Проверить, нет ли посторонних предметов в зоне ременной передачи.
Пуск двигателя
1. Нажатием на кнопку «Пуск» включить электромотор. Коленчатый вал двигателя начнет вращение.
2. Включить подачу бензина из бачка № 1, в котором залит бензин Б-70 или А-76(72).
3. После того, как масляный автомат включит подогреватели воздуха и смеси, включить зажигание. При этом должна загореться неоновая лампочка на лимбе (разделенный на градусы круг) у магнето.
4. Дать время двигателю прогреться до рабочего состояния.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 181; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!