CC BY
25
УДК 621.434.12 DOI: 10.30977/АТ.2219-8342.2018.43.0.18
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПОКАЗНИК1В МАЛОЛ1ТРАЖНОГО
ДВИГУНА ДЛЯ М1Н1ТРАКТОРА
Осетров О. О., Бекарюк О. М., Альохш Д. С., Нацюнальний техн1чний ун1верситет
«Харк1вський полггехшчний шститут»
Анотаця. Подано результати експериментального досл1дження малол1тражного бензинового двигуна Briggs &Stratton Vanguard. Приведено схему та описання моторного стенда. Про-анал1зовано навантажувальн характеристики двигуна за р1зних частот обертання колтча-стого вала. Визначено загальш мехатчш втрати у двигум. Розглянуто можлив1сть використання в1домих емтричних залежностей для визначення середнього тиску мехамчних втрат. Запропоновано емтричну залежшсть, яка найкращим чином тдходить для досл1дного двигуна.
Ключов1 слова: мехатчт втрати, експериментальне досл1дження, навантажувальна характеристика, емтрична залежшсть.
Вступ
Малолггражш двигуни з юкровим запалю-ванням отримали поширення в якосп енерге-тично! установки для генераторiв струму, мiнiтракторiв, мотоциктв, мотопомп та ш-ших засобiв. Для вибору двигуна для конкретного виду силово! установки, налашту-вання та щентифшацп математичних моделей та шших цшей потрiбно мати результати експериментальних дослщжень ро-бочого процесу. Проте в техшчнш лiтературi i навiть на iнформацiйних ресурсах вироб-никiв малолiтражних двигунiв недостатньо повно подано шформащю щодо показникiв робочого процесу двигушв, що обумовлюе актуальнють теми наукового дослiдження.
Аналiз публжацш
Малолiтражнi двигуни широко викорис-товуються в комунальному та сiльському господарсга (мотонасоси, мотосвердла, сш-гоочисники, конвеери, мшгграктори, мотоблоки, ланцюговi мотопили), на транспортних засобах (моторш човни, велодвигуни, мопе-ди, мотоцикли, сшгоходи) та в iнших галузях (пусковi двигуни, генератори). Цi двигуни е компактними, мають малу вагу, мобшьнють та низьку вартiсть [1-8].
Для малогабаритно! техшки використову-ють двигуни потужнютю до 20 кВт. У двигу-нах потужнiстю до 3 кВт застосовують бензин; у двигунах потужнютю вiд 3 до 20 кВт в якосп палива можуть виступати як бензин, так i дизельне паливо.
Число цилiндрiв малолiтражних двигунiв складае 1-2, рщше - 3. В бiльшостi випадюв
двоцилiндровi конструкци мають F-подiбне розташування цилiндрiв у вiдсiку.
Дiаметр цилшдра D знаходиться в межах вщ 35 до 90 мм, хщ поршня S - вiд 26-90 мм. Ц двигуни е переважно «короткоходовими» - вiдношення S/D складае вщ 0,66 до 0,94; i лише для деяких конструкцiй це вщношення на 3-12 % перевищуе одиницю (1,03-1,125)
[4-6]. . .
Використовують як двотактнi, так i чоти-ритактнi двигуни. Двотактнi двигуни засто-совують переважно у випадках, де визна-чальним параметром двигуна е вага конструкци (мотопили, мотокоси) [1, 4]. Номшальна частота обертання знаходиться в широкому дiапазонi - вщ 2400 до 10000 хв-1. Меншi значення частоти обертання мають дизельш двигуни, бiльшi - бензиновi. Як правило, двотактш двигуни iз малою вагою мають бшьшу частоту обертання колшчасто-го вала [1].
Стутнь стиснення бензинових двигунiв варiюеться в межах вщ 6 до 11, дизельних -вщ 15 до 18. Бiльшi значення ступеня стиснення обмежуються детонацiею (для бензинових двигушв), або навантаженнями на де-талi кривошипно-шатунного механiзму (для дизельних двигушв). Як правило, двигуни iз бшьшим ступенем стиснення е бшьш еко-номiчними.
Питома витрата палива бензинових двигушв е бшьшою, в порiвняннi з дизель-ними. Так, наприклад, витрата палива на ре-жимi номшально! потужностi бензинових двигушв змшюеться в межах вщ 320 до 550 г/(кВт-год), дизельних - вщ 248 до
257 г/(кВт-год) [1-8]. Сл1д зазначити, що пи-тома витрата палива малолггражних двигунiв перевищуе витрату палива двигушв под1бно! конструкций але бшьшо! розмiрностi. Це по-яснюеться попршенням сумiшоутворення в цилiндрi, збiльшенням тепловiддачi у стiнки, зростанням величини мехашчних втрат вна-слiдок пiдвищення швидкохщносп, а також вiдносно високих гiдравлiчних втрат у клапанах [9].
Наведена шформащя щодо показникiв токсичносп вiдпрацьованих газiв залежно вiд навантажувального i швидкiсного режимiв роботи двигуна е суперечливою. Наприклад, в роботах [2, 5] за результатами експеримен-тальних дослщжень одноцилiндрових чоти-ритактних двигушв показано, що зi зростанням потужносп вмiст СО i СН у в1дпра-цьованих газах зростае. Даш роботи [6] навпаки, свщчать про зменшення викидiв СО i СН зi зростанням навантаження на двигун.
У техшчнш лггератур! як правило, при-водять максимальну потужнють i крутний момент двигуна; школи вказують питому витрату палива на режимi номшально! потужносп [1-6]. Вкрай рiдко наводять шдика-торну дiаграму, швидкiснi та навантажуваль-нi характеристики двигуна [4-6].
Двигуни Briggs&Stratton Vanguard (рис. 1) отримали широке використання в якосп енергетично! установки мотоблокiв, газоно-косарок та мiнiтракторiв.
Рис. 1. Загальний вид двигуна Briggs&Stratton Vanguard
На сайт виробника наведено техшчну характеристику, яку подано в таблиц 1 [10]. Видно, що щ данi дуже обмеженi й не дозво-ляють оцiнити експлуатацшш властивостi
двигуна. Для бiльш детального аналiзу по-казникiв двигуна Briggs&Stratton Vanguard номшальною потужнiстю 13,4 кВт сл1д провести експериментальне дослщження його робочого процесу.
Таблиця 1 - Техн1чна характеристика досл1дного _двигуна_
Параметр Значения
F-подШний, 4-тактний
Механ1зм газороз- верхньоклапанний
под1лу (OHV) двигун з пов1т-ряним охолод1женням
Номер модел1 3564
Крутний момент (Нм) 2600 хв-1 18
Повна потужн1сть в к.с. [кВт] 3600 хв-1 18 [13,4]
Робочий об'ем (см3) 570
Цил1ндр Чавунна г1льза
Д1аметр цил!ндра (мм) 72
Х1д поршня (мм) 70
£мн1сть масляного 1,7
бака (л)
Суха вага (кг) 33,6
Довжина (мм) 318
Ширина (мм) 410
Висота (мм) 438
Мета i постановка завдання
Метою cmammi е експериментальне дослщження показниюв паливно! економ1ч-ностi й токсичностi вiдпрацьованих газiв ма-лолiтражного двигуна Briggs&Stratton Vanguard 18НР на режимах навантажуваль-них характеристик з рiзними частотами обертання колшчастого вала.
Для досягнення поставленоi мети необ-xidno виконати наступт завдання: провести розробку експериментального стенда та за-безпечити його необхщними приладами та обладнанням; провести випробування двигу-на режимах з частотами обертання колшчастого вала 1800, 2400, 3000, 3600 хв-1 i наван-таженнями вщ холостого ходу до максимального; провести обробку та аналiз отриманих експериментальних показниюв
Експериментальне обладнання
Схема i загальний вид моторного стенда для проведення випробувань двигуна Briggs&Stratton Vanguard наведеш вiдповiдно на рис. 2 i 3. Двигун 1 встановлено на опору 27. Потужнють iз колiнчастого вала двигуна на навантажувальний пристрш передаеться через валопровщ 9.
Рис. 2. Схема експериментального моторного стенда i3 двигуном Briggs&Stratton Vanguard: 1 - двигун Briggs&Stratton Vanguard 18 к.с.; 2 - повиряний ресивер; 3 - ваговий пристрш для визначення наван-таження на плечi гальма; 4 - ваги для вимiрювання витрати палива; 5 - паливний бак; 6 - ручний пус-ковий пристрiй; 7 - важшь регулювання обертiв колiнчастого вала; 8 - вимикач стартера; 9 - вал; 10 -муфта; 11 - гальмiвна установка; 12 - вентиль гiдравлiчного гальма; 13 - електричний двигун для запуску ДВЗ; 14 - важшь мехашчного гальма; 15 - шестерня; 16 - датчик числа оберпв; 17 - орган управлшня повиряною заслiнкою; 18 - карбюратор; 19 - вентиль для подачi ршини на гiдравлiчне га-льмо; 20 - витратомiр повiтря; 21 - сумарний лiчильник для визначення кшькосп обертiв колiнчасто-го вала; 22 - манометр для вимiрювання розрщження за дросельною заслiнкою; 23 - гальванометр для вимiрювання температури вiдпрацьованих газiв; 24 - газоанал1затор для визначення складу вшпра-цьованих газiв; 25 - мiрне сопло для вимiрювання витрати повiтря; 26 - муфта для з'еднання електро-двигуна iз ДВЗ; 27 - опора
Рис. 3. Загальний вид моторного стенда для випробувань двигуна Briggs&Stratton Vanguard
Запуск двигуна здшснюеться за допомо-гою ручного пускового пристрою 6 або вщ електродвигуна 13. Електричний пусковий двигун зчшлюеться i3 випробувальним дви-гуном через муфту 26. Повпря надходить до двигуна через повггряний ресивер 2, на яко-му встановлене мiрне сопло для вимiрювання витрати повiтря 25. Паливо з бака 5 надходить на ваги 4 для вимiрювання витрати па-лива. Для регулювання складу паливо-повпряно! сумiшi на стендi встановлено орган управлшня повiтряною заслiнкою 17. Манометром 22 вимiрюють розрiдження за дросельною заслшкою. Частота обертання колiнчастого вала вимiрюeться за допомогою датчика числа оберив 16, який знiмаe пока-зання з шестерш 15, що встановлена на валу 9, та передае даш на електронний лiчильник 21. Двигун навантажуеться гальмiвною установкою 11, яка складаеться з мехашчного та гiдравлiчного гальма. Величина мехашчного навантаження регулюеться важелем мехашч-ного гальма 14, гiдравлiчного навантаження - вентилем гiдравлiчного гальма 12. Вода до системи гiдравлiчного гальмування надхо-дить через патрубок, на якому встановлено вентиль 19. Величина навантаження на дви-гун вщображаеться на ваговому пристро! 3. За випускним колектором двигуна встанов-лено гальванометр 23 для вимiрювання тем-ператури вiдпрацьованих газiв. Склад вщп-рацьованих газiв визначаеться за допомогою газоаналiзатора 24.
Методика експериментального дослiдження показникчв двигуна Briggs&Stratton Vanguard
У ходi експерименту було знято чотири навантажувальш характеристики на режимах з частотами обертання колшчастого вала 1800, 2400, 3000, 3600 хв-1 i навантаженнями вiд холостого ходу до максимального. Величину навантаження збшьшували до виходу на регуляторну характеристику, що забезпе-чуеться всережимним регулятором подачi палива.
У ходi випробувань визначалися парамет-ри, що подаш в табл. 2.
Обробкою цих даних за загальновiдомими залежностями розраховували ефективну по-тужнють двигуна Ne, середнiй ефективний тиск Ре, годинну витрату палива GH, питому ефективну витрату палива ge, масову витрату повiтря Gпов, коефщент надлишку повiтря а, коефiцiент наповнення
Таблиця 2 - Параметри, що визначалися тд час експерименту
Найменування параметр1в Позначення
Частота оберпв кол1нчастого n
вала, хв-1
Навантаження за шкалою Р 1 тор
гальма, кгс
Кшьшсть витраченого пали- Яп
ва, г
Час витрати порцп палива, с т
Розрщження за дросельною Арбар
заслшкою, бар
Температура вщпрацьованих газ1в, оС ^вг
Витрата повггря, м3/ч Vs
Вм1ст кисню у ВГ, % О2
Вм1ст вуглекислого газу у CO2
ВГ, ppm
Вм1ст монооксиду вуглецю у CO
ВГ, ppm
Вм1ст монооксиду азоту у NO
ВГ, ppm
Вм1ст дюксиду азоту у ВГ, NO2
ppm
Особливу увагу у процес випробувань було придшено визначенню сумарних ме-ханiчних втрат. Цi втрати визначали за графшом змiни годинно! витрати палива на рiзних режимах навантаження за постшного числа обертiв колшчастого валу (рис. 4).
Gt, г/год
¿,Ъ
/У
Рм, МПа
г
Ре, МПа
Рис. 4. Приклад визначення мехашчних втрат PM на режим1 1800 хв-1
Метод полягае в тому, що графш GH = f(Pe) в координатах «часова витрата палива - ефективний тиск (Gj—Pe)>> екстрапо-люеться до перетинання з вюсю Pe, пiсля чо-го отриманий в^^зок вiд початку координат до точки перетинання прирiвнюеться до се-реднього тиску механiчних втрат PM.
Аналiз результа^в дослщження
Показники еколопчносп та навантажува-льш характеристики двигуна Briggs&Stratton Vanguard на режимах з частотами обертання колшчастого вала 1800, 2400, 3000, 3600 хв-1 наведено на рис. 5.
♦ - 1800 хв"1; ■ - 2400 хв1; ▲ - 3000 хв1; х -
3600 хв-1
Рис. 5. Показники еколопчносп двигуна та навантажувальш характеристики двигуна на режимах з частотою обертання колшчастого вала
Характеристика змши питомо! витрати палива дещо в^^зняеться вщ аналопчно! характеристики для двигушв бшьшо! розмiр-ностi. Як правило, лшя ge мае мiнiмум в об-ластi 70-90 % вщ максимального наванта-
ження [3]. Проте в дослщному двигунi пито-ма витрата палива постшно зростае зi змен-шенням ефективно! потужностi. Вказане можна пояснити налаштуванням карбюратора дослщного двигуна на збагачену паливо-повiтряну сумiш. Крiм того, за зниження по-тужностi зменшуються максимальнi темпе-ратури i тиски в цилшдр^ що призводить до попршення термiчного й iндикаторного ККД. Зi збiльшенням частоти обертання пи-тома витрата палива зростае внаслщок збшьшення механiчних втрат на тертя i насосних втрат на здшснення газообмiну.
Коефiцiент надлишку повiтря змшюеться в дiапазонi вiд 0,65 до 0,92. Причому в дiапа-зош потужностi вiд 11,5 кВт до 4-6 кВт цей параметр зменшуеться до 0,65-0,7 залежно вщ швидюсного режиму роботи двигуна. При подальшому зменшеннi потужностi цей параметр несуттево зростае або залишаеться незмiнним. Швидюсний режим роботи двигуна на коефщент надлишку повiтря майже не впливае.
Вмiст продуктiв неповного згоряння палива (монооксиду вуглецю СО i незгорiлих вуглеводнiв СН) у вщпрацьованих газах двигуна зi збiльшенням потужностi зменшуеться для бшьшосп швидкiсних режимiв роботи. Це можна пояснити зростанням температур у цилiндрi i збiдненням паливо-повггряно! су-мiшi за зростання навантаження. Також зменшуються викиди вуглекислого газу в атмосферу. Можна помггити тенденцiю зме-ншення викидiв СО i СН за збшьшення частоти обертання дослщного двигуна, що добре корелю з даними шших дослщниюв [6, 8].
Результати експериментального визна-чення загальних мехашчних втрат у дослщному двигунi наведенi на рис. 6.
Рм.МПа
^ Експерименгальне дослщження
Розрахунокза залежшстю (1) /
■s
1500 2000 2500 3000 3500 4000
п, Do \ 11
Рис. 6. Загальнi мехашчт втрати у двигунi Briggs&Stratton Vanguard
Видно, що мехашчш втрати збшьшуються зi зростанням частоти обертання колшчасто-го вала n внаслiдок збшьшення втрат на по-долання тертя в поршневш групi та тдшип-никах. Аналiз даних рис. 6 показуе, що мехашчш втрати в малолитражному двигуш змiнюються нелiнiйно залежно вщ n, а най-кращим чином описуються емтричною за-лежнютю другого ступеня
РМ = 0,3 - 0,12 •
1000
+ 0,03 •
1000
(1)
де n - швидкiсть обертання колiнчастого вала.
Проте задовiльну точнiсть забезпечуе та-кож використання вщомо! лшшно! залеж-ностi [8]
Рм = a + ЪП,
Пн
(2)
де а, b - емшричш коефiцiенти; n - швид-юсть обертання колiнчастого вала; пн - номь нальна швидкiсть обертання колшчастого вала. Для двигунiв iз зовшшшм сумшоутво-ренням рекомендовано а=0,08; b=0,15 за Пн = 3600 хв"1 .
Аналiз рiвня механiчних втрат дозволяе зробити висновок, що значення середнього тиску мехашчних втрат для дослщного мало-лiтражного двигуна вщповщають значенням механiчних втрат для автомобшьних бензи-нових двигунiв бшьшо! розмiрностi [8, 11, 12].
Висновки
Проаналiзовано параметри i показники малолiтражних двигушв. Показано, що в технiчнiй лiтературi бракуе даних щодо по-казниюв цих двигунiв у робочому дiапазонi експлуатацiйних навантажень.
Проведено експериментальне випробу-вання двигуна Briggs&Stratton Vanguard на режимах експлуатацiйних навантажень. Визначено показники ефективносп робочого процесу двигуна (зокрема показники па-ливно! економiчностi двигуна i токсичностi вщпрацьованих газiв), надано пояснення от-риманих результата.
За графшом змiни годинно! витрати пали-ва на рiзних режимах навантаження за постiйного числа оберив колiнчастого вала визначено середнш тиск механiчних втрат двигуна.
Аналiз рiвня механiчних втрат дозволяе зробити висновок, що значення Рм для до-слiдного двигуна вщповщають значенням мехашчних втрат для автомобшьних бензи-нових двигушв бшьшо! розмiрностi й номь нально! частоти обертання.
Запропоновано залежнють (1) для визна-чення середнього тиску мехашчних втрат у двигуш Briggs&Stratton Vanguard. Проте показано, що задовшьну точнють забезпечуе залежнють (2), запропонована проф. В.Г. Дяченком.
Л1тература
1. Мищенко, Н. И. Нетрадиционные малоразмерные двигатели внутреннего сгорания / Н. И. Мищенко. - Донецк : Лебедь, 1998. -228 с.
2. Peterka, B. Comparison of exhaust emissions and fuel consumption of small combustion engine of portable generator operated on petrol and biobu-tanol / B. Peterka, M. Pexa, J. Cedik, D. Mader, M. Kotek // Agronomy Research. - 2017. -vol. 15(S1). - pp. 1162-1169.
3. Sulaiman, M. Y. Performance of Single Cylinder Spark Ignition Engine Fueled by LPG / M. Y. Sulaiman, M. R. Ayob, I. Meran // Procedia Engineering. - 2013. - Vol. 53. - P. 579-585.
doi: 10.1016/j.proeng.2013.02.074
4. Khalaf, I. H. An experimental study for performance and emissions of a small four-stroke si engine for modern motorcycle / I. H. Khalaf, M. M. Rahman // International Journal of Automotive and Mechanical Engineering. - 2014. - Vol. 10.
- P. 1852-1865.
doi: 10.15282/ijame. 10.2014.3.0154
5. Hitesh, B. B. Experimental Investigations of Exhaust Emissions of four Stroke SI Engine by using direct injection of LPG and its analysis / B. B. Hitesh, Y. R. Suple // International Journal of Modern Engineering Research (IJMER). - 2013.
- Vol. 3. - P. 2600-2605.
6. Shehata, M. S. Engine performance parametres and emissions reduction methods for spark ignition engine / M. S. Shehata, S. M. Abdel Razek // Engineering Research Journal. - 2008. - vol. 120.
- pp. 32-57.
7. Ashish, D. S. Performance Testing Of 2-Stroke SI Engine by Using External Vaporized Carburetor / D. S. Ashish, P.G. Sneha, P. B. Poonam // International Research Journal of Engineeriing and Technology (IRJET). - 2015, no. 02, issue: 08. -Р. 1470-1478.
8. Дьяченко, В. Г. Теория двигателей внутреннего сгорания : учебник / В. Г. Дьяченко. -Харьков : ХНАДУ, 2009. - 500 с.
9. Абрамчук, Ф. И. Повышение показателей рабочего процесса малолитражного автомобильного двигателя за счет применения четырех-клапанной головки цилиндров / Ф. И. Абрамчук, С. Н. Коц, А. Е. Мерзляков // Авто-
2
П
П
мобильный транспорт. - 2010. - Вып. 8. -С. 38-39.
10. Сайт виробника двигушв Briggs&Stratton [Електронний ресурс]. - Режим доступу: www.briggsandstratton.com.
11. Дьяченко, Н. Х. Теория двигателей внутреннего сгорания. / Н. Х. Дьяченко - Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние). - 1974. - 552 c.
12. John, B. Heywood. Internal combustion engine fundamentals. Internal combustion engines / B. John Heywood -McGraw-Hill, Inc. - 1988. -930 р.
References
1. Myshchenko, N. Y. (2008). Netradytsyonnye malorazmernye dvyhately vnutrenneho shoranyia [Non-traditional Small-size Internal Combustion Engines]. Donetsk: Lebed [in Russian].
2. Peterka, B. (2017). Comparison of exhaust emissions and fuel consumption of small combustion engine of portable generator operated on petrol and biobutanol. Agronomy Research, 15(S1), 1162-1169 [in English].
3. Sulaiman, M. Y. (2013). Performance of Single Cylinder Spark Ignition Engine Fueled by LPG. Procedia Engineering, 53, 579 - 585, [in English].
4. Khalaf I. H. (2014). An experimental study for performance and emissions of a small four-stroke si engine for modern motorcycle. International Journal of Automotive and Mechanical Engineering, 10, 1852-1865 [in English].
5. Hitesh B. B. (2013). Experimental Investigations of Exhaust Emissions of four Stroke SI Engine by using direct injection of LPG and its analysis. International Journal of Modern Engineering Research, 3, 2600-2605 [in English].
6. Shehata M. S. (2008). Engine performance parametres and emissions reduction methods for spark ignition engine. Engineering Research Journal, 120, M32-M57 [in English].
7. Ashish D. S. (2015). Performance Testing Of 2-Stroke SI Engine by Using External Vaporized Carburetor. International Research Journal of En-gineeriing and Technology, 02, 1470-1478 [in English].
8. Diachenko V. H. (2009). Teoryia dvyhatelei vnutrenneho shoranyia [Theory of Internal Combustion Engines]. Kharkiv: KhNADU [in Russian].
9. Abramchuk F. I. (2010). Povyshenie pokazatelei rabocheho protsessa malolytrazhnoho dvyhatelia za schet prymenenyia chetyrekhklapannoi holov-ky tsylyndrov [Improving Performance Indicators of a Small Engine for Four-valve Cylinder Head Application Count] Avtomobylnyi transport, 8, 38-39 [in Russian].
10. Sait vyrobnyka dvyhuniv Briggs&Stratton [Engine Manufacturer Site Briggs&Stratton]. www.briggsandstratton.com. Retrieved from http://www.briggsandstratton.com [in English].
11. Diachenko N. Kh. (1974). Teoryia dvyhatelei vnutrenneho shoranyia [Theory of Internal Com-
bustion Engines] Leningrad: Mashynostroenye, [in Russian]
12. John B. Heywood. (1988). Internal combustion engine fundamentals. Internal combustion engines. McGraw-Hill, Inc, [in English].
Осетров Олександр Олександрович, к.т.н., доц., каф. двигушв внутршнього згоряння, Нацюнальний техшчний ушверситет «Харшвсь-кий полггехшчний шститут», тел.: +38(0 99)-795-62-68, e-mail: osetrov2010@gmail.com Бекарюк Олександр Миколайович, студ., каф. двигушв внутршнього згоряння, Нацюнальний техшчний ушверситет «Харшвський полггехшчний шститут», тел.: +38(050)-699-71-28, e-mail: a.bekariuk@gmail.com Альохш Дмитро Сергшович, студ., каф. двигушв внутршнього згоряння, Нацюнальний техшчний ушверситет «Харшвський полггехшчний шститут», тел.: +38(050)-396-36-88, e-mail: alyokhindima@gmail.com
Экспериментальное исследование показателей малолитражного двигателя для минитрактора
Анотация. Представлены результаты экспериментального исследования малолитражного бензинового двигателя Briggs&Stratton Vanguard. Приведена схема и описание моторного стенда. Проанализированы нагрузочные характеристики двигателя при различных частотах вращения коленчатого вала. Определены общие механические потери в двигателе. Рассмотрены возможности использования известных эмпирических зависимостей для определения среднего давления механических потерь. Предложена эмпирическая зависимость, наилучшим образом подходящая исследуемому двигателю.
Ключевые слова: механические потери, экспериментальное исследование, нагрузочная характеристика, эмпирическая зависимость.
Осетров Александр Александрович, к.т.н., доц., каф. двигателей внутреннего сгорания, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», +38(099)-795-62-68, e-mail: osetrov2010@gmail.com Бекарюк Александр Николаевич, студ., каф. двигателей внутреннего сгорания, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», тел.:+38(050)-699-71-28, e-mail: a.bekariuk@gmail.com Алехин Дмитрий Сергеевич, студ., каф. двигателей внутреннего сгорания, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», тел.: +38(050)-396-36-88, e-mail: alyokhindima@gmail.com
Experimental study of indicators in small engine for a compact tractor
Abstract. Problem. Engine selection for a specific type of transport vehicle, configuration and refine-
ment of mathematical models of processes, improvement of engine construction are made based on the results of experimental research. However, in technical literature, and even the information resources of the manufacturers very limited information about the small engines can be found. In addition, the available data often contradicts each other. Goal of the article: experimental research of fuel efficiency and toxicity of exhaust gases of the small Briggs & Stratton Vanguard 18HP engine at different loads and speeds. Methodology. The engine performance parameters were evaluated on the experimental setup of the internal combustion engines department of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute ". Characteristics of the engine on the modes with speeds 1800, 2400, 3000, 3600 rpm and loads from idle to maximum were obtained. As a result of experimental data processing volumetric efficiency and air/fuel ratios were determined. Total friction value of effective pressure was obtained by extrapolation the plot of fuel consumption versus brake output back to zero fuel consumption. Results. The impact of engine load and speed on the parameters of the fuel efficiency and emissions of the engine was analyzed. It is shown that the level of motoring losses in the small Briggs&Stratton Vanguard 18 HP engine corresponds to the motoring losses in gasoline engines with greater volume and speed. The empirical equation for determining total friction value of effective pressure in the engine was proposed. It is
shown that formula proposed by V.G.Dyachenko provides satisfactory accuracy of determining total friction value of effective pressure. Originality of work consists in the proposed empirical dependence of total friction value of effective pressure on the engine speed for small engine. Practical value is in the parameters of the small engine at operating speeds, the assessment of the applicability of the different empirical dependencies for evaluation of the motoring losses in the small engine.
Key words: mechanical losses, experimental study, load characteristics, empirical dependence
Osetrov Oleksandr Oleksandrovych, Cand. Sc. (Eng.), Assoc. Prof., Dept. of Internal Combustion Engines, National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", tel.: +38(0 99)-795-62-68, e-mail: osetrov2010@gmail.com Bekariuk Oleksandr Mykolaiovych, stud., Dept. of Internal Combustion Engines, National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", tel.: +38(050)-699-71-28, e-mail: lex09199509@gmail.com Alyokhin Dmytro Serhiiovych, stud., Dept. of Internal Combustion Engines, National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", tel: +38(050)-396-36-88, e-mail: alyokhindima@gmail.com
