1000 2000 5000 itOOO 5000 п,мин-1

Рис. 5.39. Измеиеиие удельного расхода ge топлива двигателя РМЗ-640 (обозначения см. рис. 5.37)

дроссельной заслоики карбюратора до 75 %, мощность опытного двигателя выше (иа О ... 15 %) во всем диапазоне частот; при полной нагрузке при п <3750 мии~* мощность опытного двигателя больше (на О ... 10%), а при п > > 3750 мии~* меньше, чем серийного (иа 0... 7,5%).

Проведеииое сравнение показало, что мощность опытных двигателей во всем диапазоне частот и нагрузок превосходит или лишь незначительно меньше серийных.

Изменение часового расхода О,, топлива. Измеиеиие часовых расходов От топлива сравниваемых двигателей РМЗ-640 при разных положениях дроссельной заслоики при работе по скоростным характеристикам (рис. 5.38) свидетельствует о том, что при всех положениях дроссельной заслоики часоюй расход От топлива опытного двигателя меньше, чем серийного.

Изменение удельного расхода gg топлива. Удельный расход ge топлива опытного двигателя РМЗ-640 при работе по скоростной характеристике при различном подъеме дроссельной заслоики ниже удельного расхода топлива серийного двигателя (рис. 5.39).

Измеиенне содержания СО, СН, коэффициента а и недожога q топлива. Как уже отмечалось, улучшение экономических показателей двухтактных ДВС с ОПК на впуске, в том числе удельного расхода топлива, объясняется увеличением мощности вследствие лучшего юздухосиабжения, смесеобразования и сгорания, а также уменьшения часового расхода топлива при снижении прямого и устранения обратного выбросов топлива. Это подтверждают зависимости изменения содержания СО и СН в ОГ (рис. 5.40), коэффициентов а избытков воздуха и q недожога топлива (рис. 5.41) для сравниваемых опытных и серийных двигателей.

Таким образом, во всем диапазоне частот и нагрузок получено устойчивое и довольно значительное уменьшение выбросов несгоревшего топлива в среднем от 24,6 до 17,9% , что подтверждает улучшение мощностных, экономических и токсических показателей опытных двигателей РМЗ-640 с ОПК и усовершенствованной системой впуска.

В процессе исследований двигателей РМЗ-640 с ОПК на впуске проверялись различные варианты усовершенствований: с расширенной фазой впуска; с расширенной фазой впуска и дополнительным продувочным каналом и т. д. (рис. 5.42). В результате был выбран вариант двигателя, показанный иа рис. 5.10. Стендовые

СН, млн-

8000

7000

6000

со,% во

6,0 it.O

woo 2000 JOOO ШО 5000 п,шн-

Рис. 5.40. Измеиеиие содержания СО и СН в ОГ двигателя РМЗ-640: --еернйного;----опытного

06 045 0,6 0,75

1000 2000 JOOO ШО 5000 п,мин-1

Рие. 5.41. Изменение коэффициентов а избытка воздуха и q недожога топлива для двигателей РМЗ-640 при полиостью открытой дроссельной заслонке (обозначения см. рис. 5.40)

Ne,KBT

1000

2000

3000

-rSSO

5000 n,MU.H-i

Рис. 5.42. Внешние скоростные характеристнии двигателей РМЗ-640:

/ - серийного; 2 - с ОПК на впуске; 3 - z ОПК и двумя отверстиями в поршне; t - с ОПК. двумя отверстиями в поршне и дополнительными продувочными каналами; i - с ОПК, четырьмя отверстиями в поршне и дополинтельиымн продувочными каналами

испытания двигателя РМЗ-640 с усовершеиствоваииой впускной системой показали следующие его преимущества:

более широкий диапазон устойчивой работы двигателя благодаря снижению нижней предельной частоты вращения;

увеличение крутящего момента иа низких и средних частотах;

повышение мощности двигателя во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала;

снижение часового расхода топлива во всем диапазоне частот и нагрузок; уменьшение среднего удельного расхода ge топлива во всем диапазоне частот и нагрузок;

снижение содержания продуктов неполного сгорания в ОГ;

улучшение воздухоснабження двигателя и обеспечение работы иа более бедных смесях при увеличении коэффициента избытка воздуха а;

увеличение коэффициента полноты сгорания топлива во всем диапазоне частот и нагрузок.

Результаты стендовых исследований двухтактных двигателей с ОПК и усовершенствованной системой впуска подтвердили рациональность и эффективность предлагаемых конструкций двигателей.

6. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

6.1. ИСПЫТАНИЯ МОТОЦИКЛОВ «ВОСХОДэ

ИССЛЕДОВАНИЯ НА РОЛИКОВОМ СТЕНДЕ ПО ЕВРОПЕЙСКОМУ ЕЗДОВОМУ ЦИКЛУ

Прежде чем рассматривать топливную экономичность, скоростные качества и токсичность мотоциклов с усовершенствованными двухтактными ДВС, следует остановиться на условиях эксплуатации, маршрутах движения, а также скоростных и нагрузочных режимах.

Условия эксплуатации. Можно выделить дорожные, нагрузочные, климатические, эксплуатационно-технические условия и др. Мотоциклы могут эксплуатироваться на дорогах равнинного профиля с гладким бетонным покрытием или на грунтовых дорогах, или в условиях бездорожья. При движении по пересеченной местности с крутыми и затяжными подъемами, закрытыми поворотами с малыми радиусами кривизны сопротивление движению возрастает, что приводит к снижению средней скорости и повышению расхода топлива.

В зависимости от климатических или метеорологических условий существенно могут изменяться: состояние покрытия дороги; видимость; тепловой режим работы двигателя и агрегатов, что сказывается на скоростном режиме и экономичности работы мотоциклов.

Изменение полезной нагрузки также влияет на расход топлива и скорость движения. Эксплуатационно-технические условия определяются качеством применяемых теплив и масел, условиями хранения, качеством технического обслуживания, квалификацией водителя, соблюдением рекомендуемых нагрузочных и скоростных режимов работы и пр. Эти условия необходимо учитывать при оценке показателей скоростных свойств, топливной экономичности и токсичности.

Условия эксплуатации делят на пять категорий. Различают движение, например, в городе, в пригородной зоне, на равнинной, холмистой, горной и высокогорной местности. По интенсивности движение может быть с низкой, средней и высокой плотностью.

Скоростные и нагрузочные режимы. Эксплуатационно-технические и конструктивные факторы оказывают непосредственное влияние на скоростные и нагрузочные режимы работы, которые определяют скоростные, экономические и токсические показатели мотоциклов. Поэтому необхсд::шО изучение режимов работы мото-

Рис. 6.1. Плотности распределения р по скорости р V движения автомобилей на магистральных дорогах:

/ 3 дороги соответственно Москва-Минск, Мое- J0

ква-Яроолавль, Москва-Симферополь

20 SO SO v,KMl4

циклов в эксплуатации и их типизация, что позволит с наибольшей вероятностью оценить скоростные свойства, экономичность и токсичность мотоциклов методом физического моделирования этих режимов при испытаниях на стендах и в дорожных условиях. На основе опыта, накопленного при испытании автомобилей, предлагается рассматривать три основных вида движения. Равномерное движение выделено в качестве самостоятельного ввиду его практической важности. Режимами неравномерного движения являются ускоренный (фаза разгона) и замедленный (фаза замедления и торможения). Циклические режимы движения можно разделить на два основных вида: без остановок и с остановками. Режим циклического движения характеризуется системным сочетанием составляющих фаз движения. Полученные для автомобилей разных типов экспериментальные статистические характеристики позволили определить плотности р распределения скорости v движения по пути s (Ps), времени % (pj) и расхода От (Ре) и подобрать наиболее характерные режимы движения различных транспортных средств (рис. 6.1). Плотность распределения (наибольшая) 27,5; 24 и 29 % соответствует скорости 70,45 и 40 км/ч. Статистические характеристики позволяют с большой достоверностью подойти к выбору типовых скоростных и нагрузочных режимов, используемых при экспериментальных исследованиях.

Исследование токсичности и топливной экономичности. В настоящее время все большее распространение получают ездовые циклы, выполняемые при строго регламентированных режимах движения, имитирующих эксплуатационные.

Исследование токсичности ОГ мотоциклов проводится по методике, изложенной в ОСТ 37.001.262-83 «Мотоциклы и двигатели. Выбросы вредных веществ. Норма и методы определения». Согласно этой методике предусматриваются испытания по Европейскому ездовому циклу, так как режимы движения мотоциклов и автомобилей в черте города мало отличаются между собой. Европейский ездоюй цикл реализуется при испытании мотоцикла на роликовом стенде с беговыми барабанами.

120 по т 180 т,с

Рис. 6.2. Изменение содержания токсичных компонентов СО и СН в ОГ мотоцикла «Восход-ЗМ> в ездовом цикле

Роликовый стенд снабжен нагрузочным (тормозным) устройством. Тормоз барабанов регулируется таким образом, чтобы при скорости движения мотоцикла 50 км/ч вакуум за карбюратором был таким же, как и при движении мотоцикла по дороге. Предварительно вакуум измеряется при проведении специального эксперимента в дорожных условиях. Для контроля программы движения на оси беговых барабанов установлен электрический датчик частоты вращения, т. е. скорости движения мотоцикла. Сигнал от датчика поступает на регистрирующий прибор, находящийся в поле зрения водителя, который проводит испытания. На стенде предусматривается четырехкратное проведение цикла. Продолжительность одного цикла составляет 195 с.

В течение всего времени испытания ОГ двигателя через гибкий металлический шланг поступают в пробоотборную установку. ОГ собираются в пластиковый мешок. После завершения всей программы испытаний определяют объем газов и содержание вредных веществ. Отбор пробы ОГ мотоциклов осуществляют методом CVS или методом непосредственного отбора газа из глушителей.

Анализ пробы газа по методу CVS проводят следующими анализаторами: объемная доля окиси углерода СО определяется анализатором фирмы БОШ (метод NDIR недисперсными инфракрасными лучами); массовая доля углеводородов - хроматографом ЛХМ-8МД4, оснащенным ионизационно-плазменным детектором (метод FID).

Анализ ОГ при непосредственном отборе проводится газоанализатором МЕХА-322 (метод NDIR) с регистрацией выходных данных самописцами на базе электронных потенциометров КСП-4. Перед испытаниями по указанной методике двигатели и мотоциклы регулируют согласно инструкции предприятия. Мотоциклы перед испытаниями термостатируют при температуре 293 ... 298 К

(в течение 3 ч). Тепловое состояние двигателей контролируют по температуре под свечой зажигания. Анализ пробы ОГ отбирают в эластичные емкости пробоотборной установки и разбавляющего воздуха не позднее чем через 20 мин после окончания испытания по ездовому циклу.

Определение топливной экономичности мотоциклов до последнего времени осуществлялось исключительно по расходу топлива на скорости, равной 3/4 максимальной. При этом считалось, что такая нагрузка обусловливает расход топлива, близкий к эксплуатационному при движении по шоссе. Однако при этом не учитывались режимы ускорения, замедления и холостого хода, которые характерны для движения по городу.

В соответствии с новыми правилами топливную экономичность мотоциклов оценивают расходами топлива, измеряемыми в режимах городского цикла на роликовом стенде и с постоянными скоростями движения в дорожных условиях или на роликовом стенде. Постоянные скорости выбирают в зависимости от максимальной скорости мотоцикла следующие.

Максимальная скорость мотоцикла t», км/ч .....Менее 130 100... 130 75... 100 Менее 75

Скоростные режимы измерения расхода топлива, км/ч 120, 90, 75 90, 75, 60 75, 60, 45 60, 45

Нормируемой величиной является расход топлива на 100 км пути, л:

От = 0,5(0г + 0ш),

где Gr - расход топлива при движении по городу; Ош - расход топлива при движении по шоссе со скоростью 75 км/ч.

Измерение расхода топлива можно проводить следующими методами: объемным, массовым, поточным, баланса углерода. Согласно объемному методу расход топлива на 100 км пути

Gt = У [1 +а(То -r)]/L,

где У - измеренный объем израсходованного топлива, л; а - коэффициент объемного расширения топлива, а = 0,001; Т - температура при нормальных условиях, = 293 К; Т" - температура топлива. К; L - путь, пройденный мотоциклом при измерении расхода топлива, км.

Согласно массовому методу расход топлива на 100 км пути

2-100,

где /Пт - масса израсходованного топлива, кг; р - плотность топлива при нормальных условиях, кг/дм.

Токсические характеристики мотоциклов «Восход». Изменение содержания СО и СН в ОГ серийного мотоцикла «Восход-ЗМ» получено для единичного ездового цикла (рис. 6.2). Минимальная объемная доля СО в ОГ наблюдается на режиме холостого хода и составляет в среднем 0,2 ... 0,4 %. Разгон мотоцикла на первой и