Báo cáo Thực hành thí nghiệm động cơ

Chia sẻ: LÊ TẤN LỰC | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:48

Thêm vào BST

Báo xấu

529
lượt xem 111
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Học phần “Thực hành thí nghiệm động cơ” giúp sinh viên củng cố lại những kiến thức về lý thuyết đã được học. Qua đó sinh viên biết nghiên cứu, tìm hiểu một vấn đề kỹ thuật bằng thực nghiệm, biết sử dụng các thiết bị thí nghiệm, dụng cụ đo hiện đại, biết xây dựng các đường đặc tính tải, đặc tính tốc độ, đặc tính điều chỉnh động cơ bằng thực nghiệm. Bài cáo cáo sau đây là một bài tập của học phần đó, có bố cục gồm 3 phần: Giới thiệu chung về hoạt động của phòng thí nghiệm động cơ, cơ sở lý thuyết xây dựng đặc tính động cơ đốt trong, thực nghiệm đo các thông số động học của động cơ, kết luận và đánh giá bài thí nghiệm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo Thực hành thí nghiệm động cơ

LỜI NÓI ĐẦU Sau khi học xong các học phần cơ sở ngành và chuyên ngành như “Nguyên lý động cơ đốt trong”, “Kết cấu động cơ đốt trong”, “Cảm biến và kỹ thuật đo”, “Chẩn đoán kỹ thuật động cơ” và “Thí nghiệm động cơ”, sinh viên ngành đ ộng lực được tiếp cận thực tế hơn về ngành nghề với học phần “Thực hành thí nghiệm động cơ”. Học phần “Thực hành thí nghiệm động cơ” giúp sinh viên củng cố lại những kiến thức về lý thuyết đã được học. Qua đó sinh viên biết nghiên cứu, tìm hiểu một vấn đề kỹ thuật bằng thực nghiệm, biết sử dụng các thiết bị thí nghiệm, dụng cụ đo hiện đại, biết xây dựng các đường đặc tính tải, đặc tính tốc độ, đặc tính điều chỉnh động cơ bằng thực nghiệm. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy HUỲNH BÁ VANG, chúng em đã hoàn thành bài thí nghiệm của nhóm mình. Đây là lần đầu tiếp cận các trang thiết bị hiện đại nên không tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn trong quá trình thực hành. Vậy mong thầy thông cảm và sửa chữa sai sót để chúng em có thể hoàn thiện hơn bài báo cáo của mình. Cuối cùng nhóm 17A4 xin chân thành cảm ơn thầy! Đà Nẵng, ngày 16 tháng 05 năm 2014. Nhóm 17A4 - 1-
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HOẠT ĐỘNG CỦA PHÒNG THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ Phòng thí nghiệm gồm hai phần chính: + Phòng lắp đặt các thiết bị (Dyno) + Phòng điều khiển (Puma) 1.1. Sơ đồ mô hình thí nghiệm. 15 9 31 8 12 13 14 33 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 11 34 16 32 3 29 28 2 35 36 10 1 4 5 6 30 7 Hình 1.1 - Sơ đồ phòng thí nghiệm. Nhóm 17A4 - 2-
* Chú thích: 1 - Thiết bị đo độ khói của động cơ (Opacimeter). 2 - Động cơ mẫu (Động cơ Daewoo A16 DMS). 3 - Băng thử (APA 2004/8). 4 - Thiết bị điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát (AVL 553). 5 - Thiết bị xác định suất tiêu hao nhiên liệu (AVL 733). 6 - Thiết bị điều chỉnh nhiệt độ, áp suất dầu bôi trơn cho động cơ (AVL 554). 7 - Thiết bị làm mát các cảm biến. 8 - Thiết bị thu nhận các tín hiệu từ cảm biến (hay bộ xử lý). 9 - Đường ống nạp của động cơ. 10 - Đường ống thải của động cơ. 11 - Khớp nối các trục động cơ và băng tải. 12 - Cảm biến đo áp suất tương đối của khí nạp. 13 - Cảm biến đo áp suất tuyệt đối của khí nạp. 14 - Cảm biến đo nhiệt độ của khí nạp. 15 - Cảm biến đo độ ẩm của môi trường không khí trong phòng thí nghiệm. 16 - Thiết bị đo độ lọt khí Cacte (nối thông nắp dàn cò với đường nạp). 17 - Cảm biến đo áp suất phun (gắn ở máy số 4 và đường dầu cao áp). 18 - Cảm biến đo áp suất của quá trình cháy (được gắn ở máy 1). 19 - Cảm biến đo nhiệt độ nước vào. 20 - Cảm biến đo nhiệt độ nước ra. 21 - Cảm biến đo tốc độ động cơ. 22 - Cảm biến đo nhiệt độ dầu vào ở động cơ. 23 - Cảm biến đo nhiệt độ nhiên liệu. 24 - Cảm biến đo áp suất tuyệt đối của dầu bôi trơn. 25 - Cảm biến đo áp suất tuyệt đối của nhiên liệu. 26 - Cảm biến đo độ rung của động cơ. 27 - Cảm biến đo độ nâng kim phun của động cơ. 28 - Cảm biến đo áp suất của khí xả. 29 - Cảm biến đo nhiệt độ khí xả. 30 - Cảm biến đo nhiệt độ của dầu ra (nằm ở thiết bị 6). Nhóm 17A4 - 3-
31 - Thiết bị đo lưu lượng khí nạp (Air flow metter). 32 - Thiết bị điều chỉnh vị trí thanh răng (Động cơ bước). 33 - Màn hình vi tính. 34 - Bàn điều khiển. 35 - Thiết bị đo tốc độ của động cơ và vị trí trục khuỷu. 36 - Bình tiêu âm. 37 - Thiết bị Visioscop quan sát buồng cháy 1.2. Nguyên lý làm việc tổng quát của mô hình. Khai báo các thiết bị trong hệ thống, cài đặt các thông số cần đo. Khởi động động cơ, khi động cơ đã hoạt động thì hệ thống sẽ tự động kiểm tra lỗi, nếu có lỗi nó sẽ tự động báo cho người điều khiển biết để khắc phục. Sau một lúc, khi động cơ đã hoạt động ổn định thì ta cài đặt các thông số như: T-553, T-554. Lúc này các thiết bị AVL 553, AVL 554 tự động điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát và dầu bôi trơn theo các giá trị mà ta đã cài đặt. Lúc này các hệ thống sẽ tự động hiển thị các thông số sau lên màn hình: + Torque (Nm): Mômen động cơ. + P (KW): Công suất động cơ. + AIR_CON (Kg/h): Lưu lượng khí nạp. + T_Oil (0C): Nhiệt độ dầu bôi trơn. + TWO (0C): Nhiệt độ của nước làm mát ra. + TWI (0C): Nhiệt độ của nước làm mát vào. + T_EXH (0C): Nhiệt độ khí xả. + T_INTAKE (0C): Nhiệt độ khí nạp. + OPA_OPAC (%): Lượng bồ hóng. + Lambda + P_Oil (Bar):áp suất dầu bôi trơn. + Blow_Val (l/p): Độ lọt khí Cacte. + FUELCOSP (g/kW.h). + BH (Kg/h): Tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ. Những thiết bị thử bao gồm: động cơ thử “ Động cơ Daewoo A16 DMS”. Động cơ này được bắt chặt với sàn bằng bốn chân và có thiết bị giảm chấn. Băng Nhóm 17A4 - 4-
thử điện là thiết bị khởi động và gây tải cho động cơ, nó được nối với động cơ thông qua khớp nối. Ngoài ra để đo các thông số trên đường nạp của động cơ người ta lắp các cảm biến áp suất khí nạp tương đối, cảm biến áp suất khí nạp tuy ệt đ ối, c ảm biến đo lưu lượng khí nạp, cảm biến đo nhiệt độ khí nạp. Trên đường thải ngoài hai cảm biến đo nhiệt độ và áp suất thì còn có thiết bị tiêu âm và thiết bị đo độ đen của khói (415_Opacmeter). Việc điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ người ta dùng thiết bị cung cấp và đo tiêu hao nhiên liệu (733_ Fuel balance) nối thông với đ ộng c ơ bằng hai đường cấp và hồi. Để điều khiển cung cấp nhiên liệu cho động cơ người ta dùng động cơ bước (THA100) để điều khiển vị trí bướm ga và được nối trực tiếp với phòng PUMA. Việc điều khiển nhiệt độ nước làm mát được thực hiện bằng thiết bị (AVL553 Coolant Conditioning System). Trên đường vào động cơ có cảm biến nhiệt độ nước làm mát vào, trên đường ra có cảm biến nhiệt độ nước ra. Việc điều khiển nhiệt độ dầu bôi trơn được thực hiện bằng thiết bị (AVL 554, Oil Conditioning System ). Thiết bị này được nối với động cơ bằng hai ống vào và ra trên đó có gắn hai cảm biến nhiệt độ dầu vào và ra. Ngoài ra ở động cơ còn có các loại cảm biến khác như: cảm biến độ nâng kim phun, cảm biến áp suất phun nhiên liệu… Để đo tốc độ động cơ người ta gắn thiết bị đo tốc độ vào vị trí trục khuỷu trên buli đầu trục khuỷu. Để đo lọt khí cacte người ta dùng thiết bị (442 Blow By Meter), thiết bị này nối với động cơ qua hai đường ống, một từ động cơ đến 442 và một từ 442 về đường nạp động cơ. Tất cả các tín hiệu từ cảm biến được đưa vào trạm chuyển đổi, đ ược khuếch đại rồi nối với PUMA.Tại đó các số liệu được đo đạc và xử lí. PUMA là hệ thống tự động hóa thiết bị đo và bệ thử do hãng AVL LIST GmbH ( Áo ) phát triển. Hệ thống này bao gồm các hệ thống máy tính, thiết bị hỗ trợ, phần mềm, các ứng dụng trên nền Windows, các cơ sở dữ liệu… Nhóm 17A4 - 5-
Trong quá trình vận hành thí nghiệm cần chú ý cẩn thận. Khi tiến hành thí nghiệm phải nắm rõ quy trình và phương pháp để tránh xảy ra sai sót vì các thiết bị trong phòng thí nghiệm rất đắt tiền do đó bất kỳ sai sót nào cũng có thể gây thiệt hại lớn về mặt vật chất và người. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.1. Các loại đường đặc tính Chế độ làm việc của động cơ được thể hiện bằng tổ hợp các thông số làm việc của nó như công suất Ne hay mô men Me và tốc độ động cơ n. Trong miền làm việc của động cơ, tốc độ n thay đổi từ nmin ứng với giới hạn ổn định của động cơ đến nmax ứng với giới hạn ứng suất cơ, ứng suất nhiệt và diễn biến bình thường của chu trình công tác. Người ta dùng đặc tính để đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật của động cơ hoạt động trong các điều kiện khác nhau của động cơ. Đặc tính của động cơ là các hàm thể hiện sự thay đổi các chỉ tiêu công tác chính theo chỉ tiêu công tác khác hoặc theo nhân tố nào đó ảnh hưởng đến chu trình công tác. Các loại đặc tính được sử dụng nhiều trong động cơ bao gồm các loại đặc tính sau: + Đặc tính tốc độ - Đặc tính ngoài - Đặc tính bộ phận + Đặc tính tải Các đặc tính của động cơ được xác định bằng thực nghiệm trên băng thử động cơ. 2.2. Đặc tính tốc độ của động cơ Đặc tính tốc độ động cơ là đồ thị biểu diễn mối quan hệ momen có ích Me, công suất có ích Ne, suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge… và các chỉ tiêu khác c ủa động cơ theo tốc độ ne của động cơ khi giữ tay điều khiển động cơ ở vị trí qui định gồm có: Đặc tính tốc độ ngoài và đặc tính bộ phận. 2.2.1. Đặc tính ngoài động cơ xăng Đặc tính ngoài của động cơ xăng là các hàm của Ne, Me, g nl…theo số vòng quay n khi ta mở hoàn toàn bướm ga, tức là 100% ví trí tay ga. Nhóm 17A4 - 6-
Ở vị trí mở 100% bướm ga, sự biến thiên của các hàm N e = f(n), Me = f(n)… phụ thuộc vào sự thay đổi của ηv, ηm, ηi/α, ρk theo số vòng quay n. Biến thiên của động cơ theo ηv khi động cơ chạy đặc tính ngoài phụ thuộc vào sự thay đổi của tốc độ dòng khí qua xupap nạp, pha phân phối khí của các xupap và độ mở bướm ga. Càng tăng tốc độ dòng khí qua xupap nạp và xupap thải thì hệ số nạp càng thấp. Điều này đúng với động cơ không tăng áp cũng như động cơ tăng áp. Trong vùng tốc độ thấp cũng diễn ra hiện tượng giảm của hệ số nạp theo mức giảm tốc độ n vì lúc đó pha phân phối thực tế không còn phù hợp với tốc độ động cơ lúc đó. Lực cản trên đường nạp của động cơ diezen nhỏ hơn so với động xăng, vì vậy đặc tính ngoài về ηv của động cơ xăng hơi dốc so với ηv của động cơ diezen. Trong các động cơ tăng áp, do có giảm tổn thất tương đối về tổn thất áp suất trên đường nạp nên khi tăng n thì đường hệ số nạp theo n c ủa đ ộng c ơ tăng áp phẳng hơn so với động có không tăng áp. Mối quan hệ giũa hệ số nạp tương đối và tốc độ tương đối thay đổi trong phạm vi 50%n m ( nm là tốc độ động cơ tại thời điểm có ηv max ) Số lượng môi chất nạp vào xylanh chẳng những phụ thuộc vào η v mà còn phụ thuộc vào khối lượng riêng của không khí ρk. Động cơ không tăng áp có ρk = ρ0. Trong động cơ tăng áp ρk phụ thuộc vào mức độ tăng áp hiệu suất đoạn nhiệt của máy nén và mức độ làm mát trung gian cho khí nén trước khi vào động cơ. Mức độ tăng khối lượng riêng tương đối của không khí đi vào động cơ theo mức độ nén khác nhau, với các giá trị của hiệu suât đoạn nhiệt η kdmcủa máy và không làm mát trung gian cho khí nén. Tăng πk do Tk tăng theo nên làm cho khối lượng riêng tương đối tăng chậm, vì vậy đã làm giảm ảnh hưởng tăng áp tới mức độ tăng khối l ượng môi chất nạp vào động cơ, thể hiện qua tích số η v.ηk. Vì vậy làm mát trung gian cho không khí tăng áp chẳng những làm giảm hiệu suất nhiệt của động cơ mà còn làm tăng lượng môi chất nạp vào động cơ. Nếu làm mát trung gian bảm đảm cho T k=T0 thì lượng không khí nạp vào động cơ tỷ lệ với mức độ tăng áp trong máy nén. Khi động cơ tăng áp hoạt động theo đặc tính ngoài nếu giảm số vòng quay n sẻ làm giảm πk và do đó làm giảm ρk. Trong trường hợp tăng áp bằng máy nén ly Nhóm 17A4 - 7-
tâm dẫn động cơ khí và dẫn động bằng tua bin khí thải thì π k và ηk sẽ giảm nhanh làm cho lượng không khí nạp vào xy lanh ηv.ρk giảm theo mức giảm của n. Giá trị ηi của động cơ xăng với ε = const, trên đặc tính ngoài sẽ phụ thuộc biến thiên của alpha theo n. Tỷ số nén ε kcủa động cơ xăng tăng áp, trong điều kện giữ không đổi chỉ số octan của nhiên liệu phải nhỏ hơn ε 0 của động cơ chưa tăng áp để tránh kích nổ. Nếu vẫn giữ nguyên như tỷ số nén của động cơ chưa tăng áp thì cần dùng nhiên liệu có chỉ số octan cao hơn. Thông thường tăng số octan lên 6 – 8 lần thì tỷ số nén có thể tăng lên 1 đơn vị. Khi động cơ xăng hoạt động theo đặc tính ngoài thì hệ số dư lượng không khí alpha sẽ giảm khi giảm n. Đặc tính trên của alpha vẫn tiếp tục duy trì khi chuyển sang các đặc tính bộ phận. Tuy nhiên khi điều chỉnh bộ chế hòa khí ở vị trí gần mở hết bướm ga người ta sẽ điều chỉnh để hệ số alpha nhỏ hơn đặc tính ngoài để tiết kiệm nhiên liệu xăng. 2.2.2. Đặc tính ngoài động cơ Diesel Đặc tính ngoài của động cơ diezen bao gồm các loại sau: Đặc tính ngoài tuyệt đối – là các đặc tính mà thông số bên phải của các biểu thức xác định Me, Ne (công thức 11-8 và 11-10 trang 410 Nguyên lý động cơ – Nguyễn Tất Tiến) đều đạt giá trị cực đại tại mỗi số vòng quay n. Đó chỉ là đặc tính được xác đinh khi khảo nghiệm động cơ trên băng thử. Trong thực tế sử dụng động cơ không cho phép động cơ hoạt động tới mức này, nhằm bảo vệ không để máy bị hư hỏng. Mặt khác cũng không đảm bảo mọi điều kiện tối ưu về góc phun sớm, về nhiệt độ môi chất làm mát động cơ ở đầu vào cũng như đầu ra trong mọi vòng quay của động cơ qua đó đảm bảo giá trị cực đại của ηv. ηm, ηi/α, ρk…. Đặc tính giới hạn bơm cao áp là đặc tính ngoài mà ta điều khiển bơm cao áp được kéo tới vị trí giới hạn lớn nhất. Khi thiết kế bơm cao áp người ta đ ể một phần dự trử về thể tích nhiên liệu để đảm bảo cho nó có thể cung cấp cho xylanh lượng nhiên liệu lớn hơn so với nhu cầu của chu trình. Vì vậy khi sử dụng phải đặt trên bơm một chốt tỳ nhằm hạn chế lượng nhiên liệu cực đại cấp cho chu trình. Đặc tính ngoài theo công suất thiết kế là đặc tính tốc độ trong đó cơ cấu điều khiển được giử ở vị trí đạt công suất thiết kế Ne tại số vòng quay thiết kế Nhóm 17A4 - 8-
nn. Đặc tính ngoài theo công suất thiết kế là đặc tính mang tính chất pháp lý được nhà chế tạo đảm bảo khi xuất xưởng. Đặc tính ngoài sử dụng (gọi tắt là đặc tính ngoài) là đặc tính tốc độ trong đó cơ cấu điều khiển được giữ ở vị trí tương ứng với công suất N ed tại số vòng quay sử dụng nd.Người ta sử dụng Nd để lựa chọn động cơ phối hợp với máy công tác. Đặc tính khói đen là đặc tính tốc độ trong đó với mỗi số vòng quay n, cơ cấu điều khiển bơm cao áp đều nằm ở vị trí bắt đầu nhả khói đen trong khí xả. Hiệu suất chỉ thị ηi của động cơ diezen khi chạy theo đặc tính ngoài phụ thuộc vào hệ số dư lượng không khí alpha, tỷ số tăng áp suất khi cháy λ khối lượng riêng của không khí nạp vào động cơ ρ k và tốc độ n của động cơ. Ảnh hưởng của bản thân tốc độ n và khối lượng riêng của không khí ρ k đến ηi thường không nhiều mà chủ yếu ảnh hưởng đến alpha và λ. Ở trên đã thấy tăng alpha sẽ làm tăng ηi. Động cơ diezen không tăng áp, hệ số nạp η v khi tăng và giảm tốc độ n. Lượng nhiên liệu cấp cho chu trình của bơm BOSCH tăng khi tăng tốc độ n và bị giảm khi n giảm sẽ kéo theo giảm pi gây ảnh hưởng tới đặc tính tốc độ. Động cơ diezen tăng áp, sự thay đổi của khối lượng không khí nạp vào động cơ phụ thuộc vào khối lượng riêng không khí ρk. Khi giảm tốc độ n, giá trị của ρk sẻ giảm càng nhanh nếu ρk ở chế độ định mức càng lớn. Vì vậy động cơ diezen tăng áp sẽ tăng alpha khi tăng n. Còn tỷ số tăng áp suất khi cháy λ sẽ tăng khi giảm n vì khi đó thời gian cháy trễ tăng. Thực nghiệm chỉ ra rằng áp suất ρ k càng giảm mạnh khi giảm n sẽ làm ηm, ηi/α tăng càng nhiều. Hiệu suất cơ khí ηm khi động cơ chạy ở đặc tính ngoài sẽ giảm khi tăng n vì lúc đó Cm tăng còn ηi/α và λv lại giảm. Đối với động cơ tăng áp, khi tăng n thì η m sẽ giảm chậm hơn so với động cơ không tăng áp vì lúc ấy ρ k sẽ tăng,ηm giảm càng chậm khi n tăng nếu động cơ tăng áp càng cao. Nhóm 17A4 - 9-
Hình 2.1 – Đặc tính tốc độ a) Động cơ Xăng; b) Động cơ Diesel 1. Đặc tính ngoài; 2. Đặc tính nhả khói đen; 3. Đặc tính ngoài Hình 2.2 – Đặc tính tốc độ a) Động cơ Xăng; b) Động cơ Diesel 1. Đặc tính ngoài; 2÷5. Đặc tính bộ phận; 7. Giới hạn khói đen Nhóm 17A4 - 10-
2.2.3. Phương pháp xây dựng đường đặc tính tốc độ động cơ (đặc tính bộ phận) Ta giữ nguyên mức tải cho động cơ (giữ nguyên vị trí bướm ga), thay đổi tốc độ n. Từ đó , đo momen có ích Me và suất tiêu hao nhiên liệu có ích,… theo các giá trị tốc độ tương ứng. Ghi kết quả đo, lập bảng và vẽ đường đặc tính của động cơ. Hình 2.3 – Dạng đặc tính tốc độ động cơ 2.3. Đặc tính tải động cơ Các động cơ dẫn động máy phát điện, máy nén, máy bơm nước… phải đáp ứng đòi hỏi của các máy công tác: khi thay đổi tải của máy công tác, tốc đ ộ đ ộng cơ chỉ được phép thay đổi trong phạm vi hẹp. Vì vậy chất lượng hoạt động của động cơ ấy được đánh giá khi động cơ hoạt động với các tốc độ khác nhau.Đ ặc tính ấy gọi là đặc tính tải của động cơ. Trên đồ thị của đặc tính tải, hoành độ là một trong các thông số tải của động cơ, còn tung độ là chỉ tiêu công tác của động cơ. Người ta có thể dùng chỉ tiêu công suất Ne, monen có ích Me, hoặc áp suất có ích trung bình pe làm các thông số đặc trưng cho tải. Thường dùng giá trị tương đối của các thông số so với giá trị tương ứng ở chế độ định mức thay cho giá trị tuyệt đối của thông số đó. Thông số chính đánh giá tính kinh tế ở chế độ hoạt động của động cơ là suất tiêu hao nhiên liệu ge. Trên đồ thị còn có các thông số bổ sung như suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi, hiệu suất có ích ηε, hiệu suất có khí ηh, lưu lượng nhiên liệu Nhóm 17A4 - 11-
giờ Gnl. Đối với động cơ tăng áp còn có thêm thông số suất tiêu hao không khí, hiệu suất tua bin, máy nén và bộ tua bin máy nén… Nếu đặc tính không đ ược xác định trong điều kiện đảm bảo n = const, mỗi điểm đo ở tốc độ do bộ điều tốc điều khiển thì đồ thị có thêm mối quan hệ tốc độ và tải. Khi động cơ chạy theo đặc tính tải, nhân tố tác động từ bên ngoài tới chu trình công tác là số lượng nhiên liệu hoặc hòa khí cấp cho xylanh trong mỗi chu trình. 2.3.1. Đặc tính tải động cơ xăng Đối với động cơ xăng khi chạy theo đặc tính tải cần tăng hoặc giảm l ượng hòa khí nạp vào động cơ. Khi động cơ đóng nhỏ bướm ga sẽ làm tăng hệ số khí sót và do đó làm thay đổi điều kiện thực hiện quá trình công tác, công suất và tính kinh tế của động cơ. Suất tiêu hao nhiên liệu g e thay đổi theo. Ở chế độ không tải Ne = 0 và ηm = 0. Tăng tải khi giữ n = const sẽ làm tăng ηe do đó ge giảm dần. Tuy vậy so với động cơ diezen thì ge của động cơ xăng giảm nhanh hơn do ηi và ηm của động cơ xăng đều tăng. Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất g emin xuất hiện ở vị trí tải tương ứng với giá trị cực đại của ηe = ηi..ηm. Trong động cơ xăng nếu hòa khí được điều chỉnh theo thành phần tiết kiệm thì ηi sẽ tăng khi tải tăng vì lúc ấy làm tăng α chất lượng cháy tốt hơn. Vì vậy gemin sẽ xuất hiện ở vị trí toàn tải.Nếu trong bộ chế hoà khí có hệ thống làm đậm thì khi mở gần hết bướm ga sẽ làm cho hòa khí đậm lên. Kết quả sẽ làm tăng công suất nhanh chóng nhưng lại làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu ge. 2.3.2. Đặc tính tải động cơ Diesel Tăng tải trong động cơ diezen được thực hiện bằng cách tăng g ct qua đó làm giảm alpha. Do đó khi tăng tải, ηi được tăng lên chút ít ở khu vực tải nhỏ, vì áp suất và chất lượng phun tăng dần, sau đó ηi sẽ giảm khi tiến gần đến chế độ toàn tải. Vì vậy suất tiêu hao nhiên liệu ge sau khi đạt giá trị cực tiểu, tại phụ tải tương ứng với giá trị cực đại của ηe = ηi.ηm. Trong thực tế sử dụng động cơ thì nghiêm cấm không để động cơ chạy tới mức giới hạn lớn nhất của công suất tại tốc đ ộ thử. Nhóm 17A4 - 12-
Đặc tính tải của động cơ diezen tăng áp tương tự như động cơ diezen không tăng áp, chỉ khác ở chỗ alpha của động cơ tăng áp phụ thuộc vào g ct theo quy luật phức tạp hơn. Với động cơ diezen không tăng áp chạy theo đặc tính tải có thể coi ηv = const và α=(gctn*αn)/gct, biểu thức này có thể dùng cho động cơ tăng áp dẫn động cơ khí. Động cơ diezen tăng áp cao khi chạy theo đặc tính tải ηvcó thể thay đổi từ (10-20)% hoặc lớn hơn, không cần quan tâm tới ảnh hưởng của alpha tới ηi/ηimax vì giá trị alpha rất lớn, thông thường α(1,7–1,9). Hình 2.4 – Đặc tính tải động cơ Diesel 2.3.3. Phương pháp xây dựng đường đặc tính tải Ta giữ nguyên tốc độ động cơ, thay đổi mức tải alpha, đo momen có ích Me, công suất và suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge theo các giá trị alpha tương ứng. Ghi lại kết quả đo vào bảng và vẽ đường đặc tính tải của động cơ khảo sát. Nhóm 17A4 - 13-
Hình 2.5 – Dạng đường đặc tính tải của động cơ III. THỰC NGHIỆM ĐO CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC CỦA ĐỘNG CƠ 3.1. Giới thiệu thiết bị thí nghiệm đo vận tốc động cơ và vị trí trục khuỷu (AVL 364C_364X_Angle_Encoder). 3.1.1. Giới thiệu: Nhiệm vụ: Dùng để đo vận tốc của động cơ và vị trí trục khuỷu dựa trên nguyên lý biến đổi góc quay( Mã hóa góc) của trục khuỷu thành tín hiệu số sau đó đưa về PUMA xử lý. Thiết bị đo tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu gồm: • Cảm biến xác định vị trí trục khuỷu và số vòng quay • Bộ AVL 364C&364X Angle encoder Thiết bị đo tốc độ đã nói ở trên kết hợp thiết bị ghi nhận tín hiệu chuyên dụng- AVL Indiset 620. AVL Indiset 620 : Là thiết bị được thiết kế chuyên dụng để ghi nhận dữ liệu khi đo một số thông số có tần số biến đổi nhanh theo góc quay tr ục khuỷu như: áp suất trong xylanh, áp suất trên đường ống cao áp của hệ thống nhiên liệu, độ nhấc của kim phun. Hình 3.1. Sơ đồ bố trí Indiset 620, cảm biến QL61D và Encoder 364X Nhóm 17A4 - 14-
Bộ AVL 364C Angle Encoder: Nhiệm vụ : Angle Encoder 364C( bộ mã hóa góc 364C) là một thiết bị dùng để chuyển đối tín hiệu góc quay của trục khuỷu (Dạng tín hiệu tương tự) thành tín hiệu số, tín hiệu số này được PUMA xử lý và thông qua đó xác định chính xác số vòng quay của trục khuỷu. Hình 3.2. Sơ đồ lắp đặt bộ mã hóa góc AVL 364C lên động cơ. 1.Cáp quang truyền tín hiệu; 2.Đồ gá; 3.Bu lông M10 4.Bulông M6 (7Nm); 5.Đai ốc siết; 6. Mặt bích; 7. Trục khuỷu. AVL 364C Angle Encoder là sự kết hợp giữa Cơ khí, Quang học và Điện tử. Nhóm 17A4 - 15-
Hình 3.3 . Sơ đồ khối đo vận tốc động cơ của bộ mã hóa góc AVL 364C Các bộ phận chính của khối đo này là : 1. Bộ chuyển đổi xung. 2. Đĩa trung tâm được khoan lỗ đều đặn nhau. 3. Cơ cấu mang đĩa, mặt bích để bắt bulong giữ đĩa khoan lỗ. 4. Cánh tay trợ giúp giữ bộ phận quang học(cảm biến quang học). 5. Thiết bị gá kẹp( giữ giá treo thiết bị). 6. Giá để treo thiết bị phát ánh sáng. 7. Cáp kết nối với bộ phận AVL dài 10(m). 8. Vị trí kim quang học của cảm biến quang học. 9. Cáp kết nối với 3064v04 gồm 6 lớp, dài 30(m). 10. Ống đèn điện tử( Dùng để phóng ánh sáng nhẹ). Nhóm 17A4 - 16-
Hình 3.4. Kết cấu của bộ mã hóa góc AVL Encoder 364C . Nguyên lý hoạt động( dựa vào hình 3.3). Khi động cơ hoạt động thì đĩa quang trung tâm được khoan lỗ đều đặn nhau lắp trên Puli đầu trục khuỷu quay theo. Lỗ khoan trên đĩa mỗi lần đi qua được thiết bị phát ánh sáng lắp trên giá treo (6) chiếu qua khi đó kim quang học của cảm biến quang học(8) nhận sự thay đ ổi tần số ánh sáng và truyền tới ống đèn điện tử(10). Ống đèn điện tử thu nhận sự thay đổi đó và thực hiện phóng ánh sáng( dòng ánh sáng nhẹ) và đ ưa tín hiệu quang đến bộ chuyển đổi xung(1), bộ chuyển đổi xung (1) sẽ chuyển đổi xung quang học thành xung điện. Tại bộ chuyển đổi xung có gắn cáp nối(7) và chính nhờ cáp nối này đưa xung điện về PUMA của phòng thí nghiệm AVL. Thông số kỹ thuật : AVL 364C +Phạm vi vân tốc : 10 ... 15000 [v/p] Nhóm 17A4 - 17-
+Lưc chịu rung : Max 100×9,81( m/s2 ) 100 (g) cho 10 mio. Rev. Max 200g cho bảng tóm tắt từng giai đoạn + Nhiệt độ cho phép của môi trường : -30 ... + 70 0 C + Cho phép nhiệt độ tại bề mặt tăng lên : -30 ... + 1000C + Tuổi thọ vận hành dưới giới hạn phụ tải: Với ít nhất 10 triệu vòng quay ở độ dao động cho phép lớn nhất. +Khối lượng phụ tải trên trục: Khoảng 530 ... 630 (g) phụ thuộc vào vị trí bệ máy của Encoder . Ống đèn điện tử: -Phạm vi nhiệt độ sử dụng của ống đèn điện tử: -30 ... +600 C Hình 3.5. Kết cấu của ống đèn điện tử Bộ AVL 364X Angle Encoder: Nhiệm vụ: Bộ mã hóa góc 364X là một thiết bị dùng để chuyển tín hiệu góc quay( tín hiệu dạng tương tự) thành tín hiệu số. Sau khi tín hiệu qua bộ đếm, mạch xử lý và thiết bị xử lý số liệu sẽ giúp xác định được chính xác vị trí và số Nhóm 17A4 - 18-
vòng quay trục khuỷu. Hình 3.6. Sơ đồ lắp đặt của bộ mã hóa góc AVL 364X 1. Đĩa đánh dấu. 2. Bulông M8. 3. Phần bắt vào lốc máy. 4. Thiết bị quang học. - Đặc điểm cấu tạo của bộ mã hóa góc AVL 364X : Dựa trên nguyên lý của hiện tượng quang dẫn, là sự kết hợp giữa Cơ khí, Quang học và Điện tử. 2. Ống đèn điện tử (ống đèn này dùng để phát ánh sáng nhẹ ). 3. Cáp kết nối từ đèn điện tử đến bộ chuyển đổi xung. 4. Cáp kết nối với bộ phận AVL 5. Bộ chuyển đổi xung. 6. Bộ quang học ĐATSIC364G03( cũng chính là cảm biến quang). Nguyên lý hoạt động : Ch ỉ khác v ớ i b ộ AVL 364C là đĩa khoan lỗ bây giờ là đĩa khắc dấu. Khi trục khuỷu quay thì đĩa khắc dấu( 1) quay theo. Ánh sáng phản chiếu từ đĩa(1) được thiết bị thu nhận ánh sáng(6) thu nhận. Sự thay đổi tần số ánh sáng phản chiếu từ đĩa(1) ứng với mỗi dấu cho ra những xung ánh sáng thay đổi. Nhóm 17A4 - 19-
Sự kết hợp giữa nguồn sáng từ ống đèn phát quang(2) và bộ quang học(6) ứng với mỗi dấu cho ta một tín quang, sau đó tín hiệu này được đưa đến bộ chuyển đổi xung(5). Như vậy, từ tín hiệu góc quay chuyển thành tín hiệu quang, rồi từ tín hiệu quang này biến thành tín hiệu xung điện. Thông qua cáp kết nối (4) đưa xung điện đến PUMA của phòng điều khiển AVL. Hình 3.7. S ơ đ ồ kh ố i đo v ậ n t ố c đ ộ ng c ơ c ủ a b ộ mã hóa góc AVL 364X Thiết bị quang học ĐATSIC364G03: -Đặc điểm: Chịu rung Max =(100×9,8÷1200x9,8).10 [N] 0 Cho phép hoạt động ở vùng nhiệt đô:ü -30 ... + 100 C Nhóm 17A4 - 20-