Датчик давления и методика измерений

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

В лаборатории теплофизики кафедры А и АХ разработана объединенная конструкция свечи зажигания-датчика давления, позволяющая использовать свечу-датчик вместо обычной свечи и производить измерение давлений без сверления отверстия под датчик.

Конструкция свечи-датчика представлена на рис. 4. На керамическом изоляторе обычной свечи зажигания 8 с помощью накидной гайки 7 на эпоксидном клее закреплен стальной корпус датчика 1. К нему, с зазором 0.5...0.7 мм подходит удлинитель центрального электрода свечи 9. На корпусе 1 припаяны упорная шайба 2 и латунный измерительный цилиндр 4, имеющий проточный ребристый охладитель 3. Вода, подводимая и отводимая по трубкам 6, омывая кольцевые ребра охладителя обеспечивает надежное охлаждение датчика и уносит примерно 30 Вт теплого потока при расходе менее 2 г/с. Оребрение охладителя увеличивает поверхность теплоотдачи в воду более чем в 5 раз.

Рис. 4.

В корпусе 1, под охладителем 3 просверлены четыре отверстия для прохода газов в кольцевой зазор под измерительным цилиндром 4. Отверстия имеют большой диаметр для уменьшения потерь давления в них. Объем зазора должен быть достаточно мал, иначе внутренний объем датчика увеличит объем камеры сгорания двигателя, что приведет к уменьшению степени сжатия. Давление газов в зазоре деформирует стенку цилиндра 4, а приклеенные эпоксидным клеем тензодатчики 5, позволяют регистрировать деформацию стенки и, тем самым, величину давления. Цилиндр 4 выполнен из латуни не только из-за высокой теплопроводности, но из-за низких прочностных характеристик. Это позволяет обеспечить значительную деформацию цилиндра и высокую чувствительность датчика при достаточно толстой (~ 0, 5 мм) стенке цилиндра. Такую толщину можно легко выполнить на типовом токарном станке. Внешний диаметр свечи-датчика такой же, как и обычной свечи.

Изготовленная свеча-датчик проходит градуировку (тарировку) на масляном прессе. Датчик, подсоединенный к прессу нагружают давлением машинного масла, записывая давление масла по образцовому манометру и регистрируя на осциллографе уровень сигнала тензодатчиков. Впоследствии, после проведения эксперимента, это позволит перейти от величины сигнала к давлению.

Тензодатчики представляют собой серийно выпускаемые промышленностью датчики деформации - в маленьком кусочке пленки залита тонкая никелевая проволочка, растяжение которой увеличивает ее электрическое сопротивление. Поскольку это увеличение составляет всего ~0, 1%, слабый сигнал необходимо усиливать и лишь затем подавать на осциллограф. В качестве усилителя используется серийная тензостанция «Топаз», сигнал регистрируется шлейфовым осциллографом Н-115 на ленте фотобумаги.

Выполнение лабораторной работы

4.1. Исходные данные карбюраторного двигателя с воздушным охлаждением:

· число цилиндров i_ц = 1; число тактов в цикле t = 4;

· диаметр поршня D =... м; длина шатуна L =... м;

· радиус кривошипа R =... м; ход поршня S = 2R =... м;

· объем камеры сгорания V_с =.... м³;

· удельная теплотворная способность бензина H_u = 40 МДж/кг.

Провести эксперимент при постоянном числе оборотов коленчатого вала двигателя и записать осциллограмму давления.

4.2. Обработать осциллограмму давления и занести значения давлений в таблицу.

Таблица

j, град.

Па

						420-540		600-720

Построить по методике разд. 2 индикаторную диаграмму. Рассчитать все параметры и характеристики ДВС по формулам (1) - (10). Сравнить индикаторный КПД с типичными значениями (11) и сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. В чем особенности карбюраторных ДВС?

2. Как определить степень сжатия в ДВС?

3. В чем причина задержки воспламенения?

4. Перечислите продукты полного и неполного сгорания.

5. Что такое индикаторная диаграмма и чему соответствует площадь внутри контура диаграммы?

6. Как изменится диаграмма Брикса, если радиус кривошипа много меньше длины шатуна?

7. Как изменится среднее индикаторное давление, если возрастут потери на насосные ходы поршня?

8. Объясните ограничения по размерам и материалам отдельных элементов свечи-датчика?

9. Что такое и для чего нужна градуировка датчика давлений?

10. Укажите максимальный и минимальный из полученных КПД, объясните их отличие. Почему для бензиновых ДВС подвод тепла можно считать изохорным?

11. Укажите две причины падения температуры газов при рабочем ходе поршня.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒