THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Bè côc vµ néi dung cña tµi liÖu: Tµi liÖu nµy nh»m phôc vô qu¸ tr×nh ®µo t¹o sau ®¹i häc Chuyªn ngµnh Kü thuËt §éng c¬ nhiÖt, víi bè côc vµ néi dung cô thÓ nh− sau: + Ch−¬ng 1. C¸c d¹ng thö nghiÖm vµ yªu cÇu ®èi víi viÖc thö nghiÖm ®éng c¬ hiÖn ®¹i. + Ch−¬ng 2. Ph−¬ng ph¸p vµ thiÕt bÞ ®o c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña ®éng c¬. + Ch−¬ng 3. Ph−¬ng ph¸p vµ thiÕt bÞ ®o c¸c th«ng sè ®¸nh gi¸ t×nh tr¹ng kü thuËt cña ®éng c¬. 13 + Ch−¬ng 4. Ph−¬ng ph¸p vµ thiÕt bÞ ®o hµm l−îng c¸c chÊt « nhiÔm trong khÝ th¶i. + Ch−¬ng 5. Mét sè thö nghiÖm dïng cho viÖc nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn ®éng c¬. + Ch−¬ng 6. HÖ thèng thiÕt bÞ thö nghiÖm ®éng c¬ hiÖn ®¹i cña h·ng AVL List GmbH. Tµi liÖu nµy ®· ®−îc PGSTS L¹i V¨n §Þnh, PGSTS Vò §øc LËp, PGSTS Hµ Quang Minh, PGSTS §µo Träng Th¾ng ®äc vµ ®ãng gãp nhiÒu ý kiÕn bæ Ých tr−íc khi in. Nh©n dÞp nµy, t¸c gi¶ còng xin ch©n thµnh c¶m ¬n Bé m«n §éng c¬ vµ Phßng Sau §¹i häc ®· t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi ®Ó tµi liÖu nµy sím ®−îc phôc vô b¹n ®äc. Do biªn so¹n lÇn ®Çu nªn tµi liÖu nµy kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt nhÊt ®Þnh. Mäi ý kiÕn ®ãng gãp xin göi vÒ ®Þa chØ: Bé m«n §éng c¬ Khoa §éng lùc Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù, 100 Hoµng Quèc ViÖt CÇu GiÊy Hµ Néi.

Học viện Kỹ thuật quân Bộ môn động cơ- khoa động lực TS Nguyễn Hoàng Vũ Thử nghiệm động đốt (Dùng cho học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Động nhiệt; Kỹ thuật Xe máy quân - công binh; Máy tầu) Hà nội - 2008 Mục lục Trang Mục lục Lời nói đầu 13 Chơng dạng thử yêu cầu việc thử nghiệm động đại 15 1.1 Đặc điểm phát triển ngành động đốt 15 1.2 Các dạng thử nghiệm động 16 1.2.1 Thư nghiƯm kiĨm tra 16 1.2.2 Thư nghiƯm nghiªn cøu phát triển 17 1.2.3 Thử nghiệm ảo phần mềm máy tính 17 1.3 Những yêu cầu với việc thử nghiệm động đại 18 Chơng Phơng pháp thiết bị đo thông số động 21 2.1 Các thành phần bệ thử động 21 2.2 Phanh thử 22 2.2.1 Nhiệm vụ phân loại phanh thử 22 a Nhiệm vụ b Phân loại phanh thử 2.2.2 Phanh khÝ 23 2.2.3 Phanh thủ lùc 24 2.2.4 Phanh ®iƯn 29 2.2.5 Phanh ma s¸t 33 2.2.6 Phanh kÕt hợp 34 2.2.7 Đặc tính phanh 34 a Khái niệm b Các chế độ vận hành phanh 2.2.8 Sự phù hợp động thử đặc tính phanh 37 2.2.9 Phơng pháp đo lực phanh, mô men xoắn 40 a Đo lực phanh b Đo mô men xoắn c Hiệu chỉnh đánh giá sai số đo mô men xoắn d Đo mô men xoắn chÕ ®é thư chun tiÕp 2.2.10 VÊn ®Ị quay trơn khởi động ĐCĐT 47 2.2.11 Lựa chọn phanh thư 48 2.3 HƯ thèng thu thËp, xư lý vµ l−u tr÷ d÷ liƯu 2.3.1 Ghi nhËn d÷ liƯu trình thử nghiệm động 54 2.3.2 Cảm biến khuếch đại tín hiệu 55 2.3.3 Bộ chọn ®a kªnh 56 2.3.4 Bé chun ®ỉi tõ tÝn hiƯu t−¬ng tù sang tÝn hiƯu sè 57 2.3.5 Bé phËn tạo giữ mẫu 59 2.3.6 Bộ phận tạo tín hiƯu thêi gian 59 2.3.7 Bé phËn t¹o tÝn hiƯu tham chiếu chu trình 59 2.3.8 Tốc độ lấy mẫu 62 2.3.9 Thiết bị mà hoá góc quay trục khuỷu 64 2.4 Xác định số vòng quay trục khuỷu 2.4.1 Phân loại phơng pháp đo 54 64 65 2.4.2 Xác định trực tiếp số vòng quay cđa trơc 65 a Sư dơng c¶m biÕn gãc quay b Sử dụng thiết bị đo góc tuyệt đối 2.4.3 Xác định gián tiếp số vòng quay trục 70 a Xác định số vòng quay thông qua điện áp dòng điện stato b Xác định số vòng quay trục khuỷu thông qua tín hiệu điện áp đánh lửa biến dạng đờng ống cao áp c Xác định số vòng quay trục khuỷu thông qua dao động tiếng ồn 2.5 Xác định mức tiêu thụ nhiên liệu 75 2.5.1 Các vấn đề chung 75 2.5.2 Tỷ trọng nhiên liệu dùng cho ĐCĐT 76 a Nhiên liệu xăng b Nhiên liệu diesel 2.5.3 Xác định thể tích nhiên liệu tiêu thụ 77 a Đo mức tiêu hao nhiên liệu bình thông b Đo mức tiêu hao nhiên liệu lu lợng kế 2.5.4 Xác định lợng nhiên liệu tiêu thụ 81 a Đo lợng nhiên liệu tiêu hao phơng pháp cân b Đo lợng nhiên liệu tiêu hao thông qua độ dịch chuyển bình đo c Đo lợng nhiên liệu tiêu hao theo nguyên lý Coriolis d Đo lợng nhiên liệu tiêu hao mạch thuỷ lực dạng cầu Wheatstone 2.5.5 Xác định lợng nhiên liệu hồi trình đo 87 a Với động xăng dùng chế hoà khí b Với động phun xăng c Với động c¬ diesel 2.5.6 Mét sè l−u ý lùa chän thiết bị đo mức tiêu thụ nhiên liệu 2.6 Xác định mức tiêu thụ khí nạp 90 93 2.6.1 Các vấn đề chung 93 2.6.2 Thiết bị đo lu lợng khí nạp dùng gíc lơ dạng mỏng 94 2.6.3 Thiết bị đo lu lợng khí nạp kiểu nhớt kế 97 2.6.4 Lu lợng kế kiểu vị trí tuyệt đối 98 2.6.5 Cảm biến lu lợng khí nạp kiểu Corona 99 2.6.6 Thiết bị đo lu lợng khí nạp kiểu sợi đốt 99 2.6.7 Xác định lu lợng khí nạp dựa vào việc phân tích khí thải 2.7 Xác định nhiệt độ môi chất công tác 100 101 2.7.1 Các vấn đề chung 101 2.7.2 Thiết bị đo nhiệt độ 102 a Cặp nhiệt ngẫu b Nhiệt kế điện trở 2.7.3 Lắp đặt thiết bị đo nhiệt độ 111 a Yêu cầu b Bảo vệ nhiệt kế c Những ý đo nhiệt độ môi trờng lỏng, khí 2.7.4 Quán tính thiết bị đo nhiệt độ 117 2.7.5 Hiệu chỉnh kiểm tra thiết bị đo nhiệt độ 117 2.8 Xác định tổn thất khí động 2.8.1 Nguyên tắc xác định tổn thất khí 118 118 2.8.2 Xác định tổn thất khí từ đồ thị công thị công suất có ích 119 2.8.3 Xác định tổn thất khí phơng pháp quay trơn 120 2.8.4.Xác định tổn thất khí phơng pháp Morse 121 2.8.5 Xác định tổn thất khí phơng pháp Willian 122 Chơng Phơng pháp thiết bị đo Các thông số đánh giá tình trạng kỹ thuật động 123 3.1 Các vấn đề chung 123 3.2 Phơng pháp thiết bị kiểm tra áp suất cuối trình nén xi lanh 123 3.2.1 Phơng pháp đo 123 3.2.2 Thiết bị đo 123 a Nguyên lý hoạt động b Quy trình kiểm tra áp suất cuối nén c Đánh giá kết đo 3.3 Phơng pháp thiết bị kiểm tra độ chân không đờng ống nạp 127 3.3.1 Sơ đồ bố trí thiết bị kiểm tra độ chân không 127 3.3.2 Tác động điều chỉnh tình trạng khí động đến độ chân không đờng ống nạp 128 3.3.3 Kiểm tra độ chân không chế độ động quay trơn 129 3.3.4 Kiểm tra độ chân không tốc độ không tải cầm chừng 129 3.3.5 Kiểm tra đồng độ chân không xi lanh 129 3.3.6 KiĨm tra ®é bao kÝn cđa xéc măng 130 3.3.7 Kiểm tra làm việc lò xo xu páp 130 3.4 Phơng pháp thiết bị kiểm tra mức độ lọt khí xi lanh 3.4.1 Chuẩn bị động 130 132 3.4.2 Quy trình kiểm tra mức độ lọt khí xi lanh 132 3.4.3 Đánh giá kết đo chẩn đoán sơ 132 3.5 Phơng pháp thiết bị kiểm tra góc phun sớm, góc đánh lửa sớm 133 3.5.1 Các vấn đề chung 133 3.5.2 Thiết bị xác định góc phun sớm, góc đánh lửa sớm 133 3.6 Kiểm tra đồng công suất xi lanh 136 3.6.1 Nguyên lý kiểm tra đồng công suất xi lanh 136 3.6.2 Thiết bị tự động ngắn mạch 138 3.6.3 Đánh giá kết đo 138 Chơng Phơng pháp thiết bị đo hàm lợng chất ô nhiễm khí thải 139 4.1 Các vấn đề chung 139 4.1.1 Mục đích việc xác định hàm lợng chất ô nhiễm khí thải 139 4.1.2 Sản phẩm trình cháy 139 4.1.3 Các phơng pháp phân tích khí thải 141 4.1.4 Các dạng thử nghiệm ô nhiễm điển hình 141 4.1.5 Giới hạn phạm vi chơng 142 4.2 Phơng pháp lấy mẫu khí thải 4.2.1 Khi thử nghiƯm « nhiƠm c«ng nhËn kiĨu 143 4.2.2 Khi kiĨm tra mức ô nhiễm PTCGĐB, ĐCĐT sử dụng 146 4.3 Phơng pháp thiết bị đo hàm lợng CO, CO2 147 4.3.1 Phơng pháp đo 147 4.3.2 Thiết bị đo 148 a Theo phơng pháp hấp thụ tia hồng ngoại 143 b Phân tích hàm lợng CO theo nguyên lý đốt cháy 4.4 Phơng pháp thiết bị đo hàm lợng HC 152 4.4.1 Phơng pháp đo 152 4.4.2 Thiết bị đo 152 a Thiết bị đo tổng lợng HC cha cháy b Thiết bị phân tích chi tiết lợng HC cha cháy 4.5 Phơng pháp thiết bị đo hàm lợng NOx 156 4.5.1 Phơng pháp đo 156 4.5.2 Thiết bị đo 156 4.6 Phơng pháp thiết bị đo hàm lợng PM, độ khói 157 4.6.1 Các vấn đề chung 157 4.6.2 Phơng pháp phân tích thành phần hạt PM 159 4.6.3 Phơng pháp đo kích thớc hạt PM 160 4.6.4 Phơng pháp thiết bị đo độ mờ khí thải diesel 162 a Phơng pháp đo b Thiết bị đo độ mờ khí thải c Quy trình đo độ khói PTCGĐB lắp động diesel 4.5.4 Phơng pháp đo độ khói diesel giấy lọc 166 a Phơng pháp đo b Thiết bị đo c Một số khái niệm liên quan d Trình tự đo 4.7 Xác định hàm lợng ô xy 4.7.1 Các vấn đề chung 168 168 4.7.2 Cảm biến lamđa 169 a Cấu tạo cảm biến lamđa b Nguyên lý hoạt động cảm biến lamđa 4.7.3 Cảm biến ô xy kiểu UEGO 174 4.7.4 Cảm biến « xy kiĨu thn tõ 175 4.8 Møc giíi h¹n cho phép hàm lợng chất ô nhiễm khí thải 177 4.8.1 Với PTCGĐB sản xuất, lắp ráp nhập 4.8.2 Với ô tô lu hành Chơng Một số thử nghiệm dùng cho nghiên cứu phát triển động 179 5.1 Đo diƠn biÕn ¸p st xi lanh 179 5.1.1 C¸c vấn đề chung 179 5.1.2 Nguyên lý làm việc kết cấu cảm biến áp suất kiểu áp điện 181 a Nguyên lý làm việc b Kết cấu cảm biến áp suất kiểu áp điện 5.1.3 Lựa chọn vị trí đo áp suất 186 a Lựa chọn vị trí đo áp suất buồng cháy b Lựa chọn vị trí đo buồng cháy trớc buồng cháy xoáy lốc c Lựa chọn vị trí đo ¸p st thÊp ®èi víi hƯ thèng trao ®ỉi khÝ d Chuẩn bị thiết kế vị trí lắp cảm biến áp suất e Làm mát cảm biến áp suất kiểu áp điện 5.1.4 Ghi nhận xử lý tín hiệu áp suất xi lanh a Các vấn đề chung 10 198 b Trang thiết bị phục vụ việc xử lý sơ liệu đo c Chuyển đổi tín hiệu cảm biến thành áp suất tuyệt đối d Kiểm tra liệu áp suất xi lanh 5.2 Đo diễn biến áp suất nhiên liệu độ nâng kim phun động diesel 5.2.1 Đo diễn biến áp suất nhiên liệu diesel mạch cao áp 204 204 a Cảm biến áp suất kiểu cầu đo sức căng b Cảm biến áp suất kiểu áp điện 5.2.2 Đo độ nâng kim phun 208 5.2.3 Trang thiết bị phục vụ việc xử lý sơ liệu đo 210 5.3 Quan sát tợng xảy động thiết bị quang học 211 5.3.1 Các vấn đề chung 211 5.3.2 Hệ thống thiết bị quang học AVL-VisioScope 212 a Đặc tính kỹ thuật phạm vi ứng dụng b Bố trí lắp đặt thiết bị đo c Chuẩn bị không gian cho thiết bị quang học d Kết thu đợc từ thiết bị AVL-VisioScope Chơng Hệ thống thiết bị thử nghiệm động đại hÃng AVL List GmbH 221 6.1 Giíi thiƯu vỊ phßng thÝ nghiệm Nghiên cứu & Phát triển Động đốt trong-AVL 221 6.2 BƯ thư ®éng lùc häc cao 223 6.2.1 Sơ đồ bố trí hệ thống thiết bị 223 6.2.2 Hệ thống tự động hoá thiết bị đo bệ thử PUMA (PrỹfstandsUnd Meòtichnik- Automatisierung) 225 11 F G 10 B¬m n−íc A B E D C H×nh 6-12 Sơ đồ bố trí hệ thống kiểm soát nhiệt độ nớc làm mát (AVL Coolant Conditioning System 553),[8] Hệ thèng trao ®ỉi nhiƯt Van ®iỊu khiĨn Van 10 Hộp khởi động C Nớc mát vào F Nguồn Thiết bị lọc Van an toàn Van xả Cảm biến nhiệt độ Van Van vào A Nớc làm mát vào; B Nớc làm mát D Nớc mát E Nớc xả G Khí nén 239 Các thông số kỹ thuật hệ thống kiểm soát nhiệt độ nớc làm mát AVL 533 đợc thể Bảng 6-5 Bảng 6-5 Các thông số kỹ thuật hệ thống kiểm soát nhiệt độ nớc làm mát AVL Coolant Conditioning System 553, [8] TT A 10 Thông số Hệ thống nớc làm mát Hỗn hợp nớc làm mát Khoảng nhiệt độ nớc vòng tuần hoàn Nhiệt độ nớc làm mát động đặt khoảng Sai số giá trị nhiệt độ nớc làm mát đặt cho động Nhiệt độ môi trờng làm việc Công suất làm mát lớn Công suất làm mát nhỏ áp suất lớn nớc làm mát động Lu lợng nớc qua hệ thống 11 áp suất khí nén điều khiển Khối lợng (không chứa nớc) B Hệ thống làm mát nớc Lu lợng nớc làm mát Khoảng chênh lệch nhiệt độ Phạm vi nhiệt độ vòng tuần hoàn phụ áp suất nớc hệ thống Giá trị Nớc glycol 20 0C ÷ 125 0C 70 0C ÷ 120 0C ± 10C 0C ÷ 50 0C 348 kW (ë 80 0C) kW (ë 50 0C) 1,4 bar 1,5 m3/h ÷ m3/h ÷ 10 bar 250 ÷ 300 kg 15 m3/h 10 0C 0C÷85 0C bar Thiết bị AVL 553 có phạm vi điều chỉnh nhiệt độ nớc làm mát dải phù hợp với đa số loại động đốt Công suất làm mát lớn, sử dụng với loại động có công suất cao Ngoài ra, thiết bị có kết cấu đơn giản, độ xác cao, vận hành dễ dàng Tuy nhiên, hệ thống ống nối thiết bị phụ trợ hệ thông kiểm soát nhiệt độ nớc làm mát chiếm lợng không gian lớn phòng thử 6.2.8 Hệ thống kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn Do điều kiện thời tiết trình làm việc động cơ, nhiệt độ dầu bôi trơn cao thấp Điều ảnh hỏng đến chất lợng việc bôi 240 trơn (tính chất lý hoá dầu bôi trơn bị biến đổi) có tác động đáng kể đến tiêu kinh tế-năng lợng động Khi nhiệt độ dầu bôi trơn thấp, độ nhớt dầu cao, tính lu động dầu giảm khả dẫn dầu đến bề mặt cần bôi trơn bị hạn chế Ngợc lại, nhiệt độ dầu bôi trơn cao độ nhớt dầu bôi trơn giảm, khả bôi trơn chi tiết động bị hạn chế, dẫn đến làm tăng mức độ mài mòn bề mặt có chuyển động tơng đối Để kết thực nghiệm đợc xác phản ánh thực trạng làm việc động cơ, bệ thử động động lực học cao đợc trang bị hệ thống kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn (AVL Oil Conditioning 554), có chức giữ ổn định nhiệt độ dầu bôi trơn trình thử nghiệm PC Thiết lập nhiệt độ yêu cầu Đờng nớc làm mát vào Van ngả C TÝn hiÖu sè AVL 554 H KhÝ nÐn G Nguån điện B Dầu Dầu vào A F Van nạp/xả dầu D Đờng nớc làm mát Hình 6-13 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn (AVL Oil Conditioning 554), [8] Dầu bôi trơn động đợc sấy nóng (trong sấy) đợc làm mát (trong két làm mát) cho nhiệt độ dầu bôi trơn nằm khoảng giá trị yêu cầu Sơ đồ bố trí thiết bị hệ thống kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn đợc thể Hình 6-13 Tơng tự nh hệ thống kiểm soát nhiệt độ nớc làm mát, hệ thống kiếm soát nhiệt độ dầu bôi trơn có vòng tuần hoàn (1 vòng dầu bôi trơn vòng nớc làm mát dầu bôi trơn) Tuy theo nhiệt độ dầu bôi trơn, van điều khiển (dùng điện-khí nén) đóng mở để nớc làm mát đến làm mát nhiều hay nhằm đảm bảo khoảng nhiệt độ dầu bôi trơn theo yêu cầu 241 A B 10 F 14 13 19 11 P a 12 18 15 P 22 16 17 21 20 G H C D H×nh 6-14 Sơ đồ bố trí thiết bị hệ thống kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn, [8] 1- Bộ trao ®ỉi nhiƯt ; 2,7- Van ®iỊu khiĨn ; 3-Van an toµn; 4- Van ra; 5-Van vµo; 6, 12- Läc; 8- Cảm biến nhiệt độ; 9- Đồng hồ; 10,11,14,19- Van; 13- Đồng hồ; 15- Bơm; 16- Bộ chuyển áp suất cao; 17- Bộ phận báo lu lợng;18 Bộ chuyển áp suÊt thÊp; 20- Van an toµn; 21- Bé sÊy; 22- Van kiểm soát áp suất 242 Các thông số kỹ thuật hệ thống kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn AVL Oil Conditioning 554 đợc thể Bảng 6-6 Bảng 6-6 Các thông số kỹ thuật hệ thống kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn AVL 554, [8] TT A Thông số Các thông số chung Khoảng công suất động thử Khối lợng Kích thớc (HxWxD) Nguồn điện Công suất tiêu thụ - Với sấy kW - Víi bé sÊy kW ¸p st khÝ nén cung cấp cho hệ thống C mạch nớc làm mát (mạch thứ cấp) Lu lợng thông thờng Dải nhiệt độ nớc làm mát đầu vào Nhiệt độ làm việc lớn Chênh lệch áp suất đầu vào /đầu Giá trị - Đến 200 kW (AVL 554-1.8) - Đến 400 kW (AVL 554-3.6) 200 ÷ 250 kg 1400x600x900 mm x 400 V, 50/60 Hz kVA 12 kVA 3,5 ữ 10 bar áp suất lớn hệ thèng 2,5 m3/h 0C ÷ 30 0C 70 0C bar bar áp suất van an toàn làm việc bar D Mạch tuần hoàn dầu (mạch chính) Khoảng nhiệt độ vận hành Loại dầu bôi trơn Khoảng đặt nhiệt độ dầu bôi trơn Độ xác điều chỉnh nhiệt độ dầu bôi trơn 20 0C ữ 150 0C Theo tiêu chuẩn SAE 70 0C ữ 140 0C 0C Thiết bị AVL 554 có công suất làm mát lớn, với khoảng kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn lớn độ xác cao, dùng cho đa số loại ĐCĐT 243 PTCGĐB Thiết bị điều khiển dễ dàng có khoảng nhiệt độ nớc làm mát dầu nằm khoảng nhiệt độ nớc làm mát động nên dùng chung bể nớc làm mát cho toàn hệ thống 6.2.9 Hệ thống đo lợng khí lọt các-te Trong trình làm việc, lợng định hốn hợp khí lọt qua khe hở pít tông-xéc măng-xi lanh xuống các-te Ngoài việc làm gia tăng áp suất dới đỉnh pít tông, lợng khí mang theo tạp chất (sản vật cháy, nớc, a-xít ) dễ làm suy giảm tính chất hoá lý dầu nhờn Thể tích hỗn hợp khí (cháy cha cháy) lọt qua khe hở pít tông-xéc măng- xi lanh, ống dẫn hớng xu páp, đợc xác định xác hệ thống đo lợng khí lọt các-te (AVL Blow By Meter 422) Sơ đồ nối Blow By Meter 442 với động đợc trình bày Hình 6-15 Blow-By Meter 442 ống dập dao động Đờng ống nạp Đờng ống thải Đờng Động thử Đờng vào Hình 6-15 Sơ đồ kết nối Blow By Meter 442 với động cơ, [8] Lợng khí lọt qua các-te đợc dẫn qua ống dập dao động, sau đợc đa qua thiết bị đo (dùng cảm biến đo lu lợng không khí) Kết đợc tính toán hiển thị giá trị cụ thể hình điều khiển PUMA Nếu lợng khí các-te vợt tiêu chuẩn cho phép, PUMA có tín hiệu cảnh báo Độ xác phép đo lợng khí te b»ng thiÕt bÞ AVL Blow By Meter 442 n»m khoảng từ 1-2% (tuỳ thuộc vào việc lựa chọn cảm biến đo lu lợng) 244 Các phận AVL Blow By Meter 442 bao gåm: + Hép xö lý tín hiệu: chứa thiết bị xử lý tín hiệu hệ thống + ống nối: loại ống đặc biệt, làm thép, có đờng xoắn ốc lõm liên kết với cụm van quay để thuận tiện cho trình lắp ráp + Đầu nối: Đợc sử dụng để nối đoạn đờng ống có đờng kính khác (ví dụ nh ống đo loại 600 l/ph ống dập dao động loại 1200 l/ph) + HƯ thèng dËp dao ®éng: gåm hai ống song song lắp thẳng đứng, ống lấy khí vµo tõ hép trơc khủu, mét èng nèi víi häng nạp động (Hình 6-15) Hai đầu lại ống đợc nối với ống đo Hiện có loại ống đo với dải lu lợng khác nhau: từ 1,5 ÷75 lÝt/phót; tõ ÷150 lÝt/phót; tõ 6÷300 lÝt/phót; từ 12ữ600 lít/phút; từ 24 ữ1200 lít/phút từ 48 ữ2400 lít/phút Ngoài ra, hệ thống lắp thêm phụ kiện thiết bị sấy nóng, có tác dụng ngăn chặn ngng tụ nớc ống đo Việc sử dụng thiết bị đo lợng khí lọt các-te giúp phát sớm hỏng hóc bất thờng động Khi trình thử, phát thấy mức khí cácte vợt mức bình thờng nguyên nhân sau: chất lợng gia công bề mặt thấp xi lanh bị méo; chất lợng gia công pít tông không đảm bảo; biến dạng xi lanh vợt mức cho phép 6.2.10 Thiết bị dẫn động tay ga Quá trình thử nghiệm động đại thờng tiến hành theo chu trình đà thiết kế trớc (mô trình làm việc thực động phơng tiện) Muốn vậy, bệ thử phải có thiết bị dẫn động tay ga (với động xăng), bơm cao áp (với động diesel) Hình 6-16 Bộ phận điều khiển động bớc thiết bị dẫn động tay ga (Throttle Actuator THA 100), [8] 245 Tuy nhiªn, nÕu đơn thay đổi vị trí chúng cách học không giải đợc vấn đề đặt Để tiến hành thử theo chu trình thiết bị dẫn động tay ga phải có khả thay đổi với bớc mịn, có khả lặp lại Hay nói cách khác, trình thay đổi lợng nhiên liệu cung cấp cho chu trình phải đợc tự động hoá Trên bệ thử động động học cao cđa h·ng AVL cã trang bÞ thiÕt bÞ dÉn động tay ga (Throttle Actuator THA 100) đáp ứng đợc yêu cầu Bộ phận điều khiển động bớc thiết bị dẫn động tay ga THA 100 đợc trình bày Hình 6-16 Đầu tiên, thiết bị xác định vị trí bớm ga (hoặc bơm cao áp) ứng với 0% (không tải) 100% (toàn tải) lợng nhiên liệu lớn cung cấp cho chu trình Trong trình làm việc THA100 tự động nội suy vị trí để đặt vị trí tay ga theo yêu cầu ngời vận hành Bộ phận thiết bị dẫn động tay ga THA 100 động biến bớc Động có liên động với bớm ga (hoặc bơm cao áp) thông qua dây dẫn mềm Khi tiến hành thử nghiệm, động bớc điều khiển cho dây quấn vào hay nhả ra, để thay đổi lợng nhiên liệu cấp cho chu trình ĐCĐT Sơ đồ kết nối động bớc dây nối đợc thể Hình 6-17 Thiết bị dẫn động tay ga THA 100 điều khiển tay thông qua thiết bị điều khiển từ xa nh Hình 6-18 Các thông số kỹ thuật THA 100 đợc thể Bảng 6-7 120 M12 M6 Đầu nối Hình 6-17 Sơ đồ kết nối động bớc dây nối, [8] 246 Màn hình Phím chức Phím mũi tên Hình 6-18 Thiết bị điều khiển THA 100 tay, [8] Bảng 6-7 TT Các thông số kỹ thuật THA 100, [8] Thông số Giá trị A Bé phËn dÉn ®éng KÝch th−íc (HxWxD) Khối lợng Khoảng điều khiển tay ga Lực kéo (ứng với nhiệt độ môi trờng) Tốc độ lớn dây điều khiển Bớc lặp dây điều khiển Khoảng nhiệt độ làm viƯc §é Èm B Ngn điều khiển Kích thớc (HxWxD) Khối lợng Nhiệt độ môi trờng làm việc Độ ẩm Nguồn điện 172 x 350 x 300 mm 11 kg 110 mm 120 N (®Õn 400C) 110 N (®Õn 500C) 0,5 m/s ± 0,05 mm -300C ÷ 500C 20 ÷ 80% 500 x 500 x 300 mm 20 kg 0C ÷ 50 0C 20 ÷ 80% x 380 V ( ± 10%); 50/60 Hz THA 100 có khả thay đổi độ mở bớm ga (hoặc bơm cao áp) gần nh tuyến tính với độ mịn cao, nhờ mà điều chỉnh vô cấp lợng nhiên liệu cấp vào xi lanh động chu trình Ngoài ra, THA 100 có mức độ tự ®éng ho¸ cao, møc sai lƯch ®iỊu khiĨn thÊp điều khiển tay hoàn toàn tự động PUMA 247 6.2.11 Cảm biến góc quay trục khuỷu Cảm biến GQTK (Angle Encorde 364X) đợc sử dụng để chuyển đổi tín hiệu GQTK thành tín hiệu điện áp Sơ đồ lắp Angle Encoder với động thử đợc trình bày Hình 6-19 Đèn ống Cáp nối Cảm biến quang Đĩa phản quang Động thử nghiệm Thiết bị chuyển đổi tín hiệu Đĩa quay Hình 6-19 Sơ đồ bố trí thiết bị Angle Encoder, [8] Angle Encoder đợc ứng dụng rộng rÃi để đo số vòng quay trục khuỷu kết ®o cã ®é tin cËy cao ë d¶i tèc ®é lớn (xem thêm mục 2.4.2) Ngoài ra, có cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, sai số nhỏ, dễ tháo lắp lên động Tín hiệu GQTK động đợc ghi nhận chuyển thành tín hiệu số hiển thị hình điều khiển PUMA Các thông số kỹ thuật Angle Encoder 364X đợc trình bày Bảng 6-8 Bảng 6-8 Các thông số kỹ thuật Angle Encoder 364X, [8] TT 248 Thông số Giá trị Dải tốc độ đo cho phép ữ 15 000 vg/ph Cản dao ®éng NhiƯt ®é vËn hµnh cho phÐp 100 g x 9,8 m/s2 Vật liệu chế tạo đĩa quay (dày 0,8 mm) Sai số góc đĩa quay -30 0C ữ 100 0C Thép hợp kim < 0,015 độ 6.2.12 Hộp chứa cáp tín hiệu di động Tín hiệu mà cảm biến bệ thử thu đợc hiển thị trực tiếp lên hình điều khiển PUMA Hơn nữa, tín hiệu thu đợc từ cảm biến truyền quÃng đờng giới hạn cho phép (tín hiệu bị yếu, bị nhiễu không xác) Trong đó, phòng điều khiển thờng phải bố trí cách động thử nghiệm khoảng cách xa Do vậy, giá trị mà cảm biến đo đợc (dới dạng tín hiệu điện) cần đợc xử lý (chuyển thành tín hiệu số) để chuyển đến PUMA Cable Boom làm nhiệm vụ nhận, chuyển đổi tín hiệu (từ tín hiệu tơng tự thành tín hiệu số) chuyển đến phần mềm điều khiển chung bệ thử PUMA Hình dạng Cable Boom đợc thể Hình 6-20 vµ 6-.21 Cable Boom cã thĨ quay xung quanh lề gắn với tờng, nhờ mà thay đổi tầm với phù hợp với loại động thử nghiệm khác Mặt bích (lắp vào tờng phòng thử) Thanh đỡ Khoảng di chuyển Các FEM ống dẫn cáp tín hiệu Tấm thông 688 20 393 Trơ xoay 567 L 1900-2300 250 H×nh 6-20 H×nh dạng kích thớc lắp ghép Cable Boom, [8] 249 300 220 4x21 VÞ trÝ më lín nhÊt 820 900 Dây khoá R550 ống dẫn cáp tín hiệu Vị trí cố định thờng xuyên Các FEM 290 Hình 6-21 KÝch th−íc l¾p ghÐp cđa Cable Boom, [8] 6.2.13 FEM FEM (Front End Module) đợc tích hợp bên Cable Boom có nhiệm vụ biến dạng tín hiệu vào khác (tín hiệu tơng tự, tín hiệu áp suất tín hiệu số) thành tín hiệu số, để sau chuyển đến PUMA Phần mềm PUMA dùng tín hiệu điều chỉnh hoạt động hệ thống- thiết bị phục vụ trình thử nghiệm nh: phanh điện, hệ thống kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn, hệ thống kiểm soát nhiệt độ nớc làm mát, hệ thống đo lợng tiêu thụ nhiên liệu, hệ thống kiểm soát nhiệt độ nhiên liệu, kéo ga tự động THA100 Hình 6-22 Hình dạng FEM D, [8] 250 Thông thờng, Cable Boom sử dụng dạng FEM, ®ã lµ: FEM A víi tÝn hiƯu vµo lµ tÝn hiƯu t−¬ng tù (Analog Input); FEM P víi tÝn hiƯu vào áp suất (Pressure); FEM D với tín hiệu vào tín hiệu số (Digital) Hình dạng FEM D đợc thể Hình 6-22 6.2.14 Bảng điều khiển Bảng điều khiển (K57) bao gồm nhiều nút điều khiển khác nhau, dùng để thực thao tác vận hành cụ thể thử nghiệm động Hình dạng bảng điều khiển K-57 đợc thể Hình 6-23 Hình 6-33 Bảng điều khiển K57, [8] Các nút chức bảng điều khiển K-57 thực công việc nh: bật/tắt công tắc cung cấp nhiên liệu cho động cơ; khởi động động cơ; điều chỉnh tốc độ không tải; thay đổi tải cho ®éng c¬; ®iỊu chØnh tèc ®é cđa ®éng c¬; dõng động bệ thử khẩn cấp Ngoài ra, bảng ®iỊu khiĨn K-57 cßn dïng ®Ĩ ®iỊu khiĨn phanh ®iƯn (khëi ®éng phanh ®iƯn, thay ®ỉi tèc ®é cđa phanh điện, đóng mở quạt gió, chuyển trạng thái làm việc phanh ) 6.2.15 Đánh giá chung bệ thử ®éng c¬ ®éng lùc häc cao Ta thÊy, bƯ thư động lực học cao hÃng AVL phần phanh thử, hệ thống tự động điều khiển ĐCĐT bệ thử (PUMA), đợc tích hợp nhiều hệ thống thiết bị phụ trợ phục vụ trình thử nghiệm Tất tham số có liên quan đến trình thử đợc quan tâm cách chi tiết, có hệ thống Các hệ thống đợc thiết kế dới dạng module để hoạt động 251 độc lập chịu điều khiển chung PUMA Đây u điểm lớn bệ thử, đảm bảo cho ngời dùng vận hành hệ thống riêng biệt vận hành toàn hệ thống thử nghiệm Các thông số phụ có liên quan đến trình thử nghiệm (nhiệt độ nhiên liệu, nhiệt độ nớc làm mát, nhiệt độ dầu bôi trơn ) đợc quan tâm chi tiết Các hệ thống phụ trợ có ích trình vận hành bệ thử, cho việc đánh giá ảnh hởng độc lập tham số đến tiêu công tác động cơ, nh việc xác định khoảng giá trị tối u tham số trình vận hành động Việc điều khiển tay ga b»ng bé kÐo ga tù ®éng THA 100 đảm bảo trình thay đổi lợng nhiên liệu cung cấp cho chu trình mịn ổn định Đồng thời, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hoá trình thử động theo chu trình Với mức độ tự động hoá cao, toàn hệ thống đợc điều khiển chung phần mềm PUMA, cộng với việc thiết kế bảng điều khiển (K-57) chi tiết thông minh đà giúp giảm thiểu nhân công cần thiết để vận hành bệ thử (khi đà chuẩn bị xong động thử nghiệm, cần 01 ngời giám sát vận hành toàn hệ thống thiết bị bệ thử động lực học cao) Việc xác định vị trí tốc độ quay trục khuỷu Angle Encoder đảm bảo độ xác tin cậy cao dải số vòng quay rộng (từ đến 8000 vg/ph) Ngoµi ra, viƯc sư dơng Angle Encoder cho phÐp dƠ dàng xác định xác vị trí trục khuỷu thời điểm Điều có ý nghĩa việc đo đạc đại lợng có thay ®ỉi nhanh theo gãc quay trơc khủu (diƠn biÕn áp suất nhiệt độ xi lanh, diễn biến độ nâng kim phun, diễn biến độ nâng xu páp ) Trên thực tế, đại lợng lấy mẫu với độ mịn lên đến 0,1 GQTK trục khuỷu chuyển động với số vòng quay 10000 vg/ph Với u điểm đà nêu trên, bệ thư ®éng lùc häc cao cđa h·ng AVL rÊt thÝch hợp cho việc thử nghiệm nghiên cứu phát triển (R&D) động đốt Nhất phải tiến hành thử động theo chu trình để xác định đặc tính ô nhiễm cần xác định sơ phù hợp động với loại phơng tiện Ngoài ra, lắp ráp thêm thiết bị chuyên dụng (quan sát buồng cháy, đo diễn biến áp suất nhiệt độ xi lanh, đo độ nâng kim phun, ) cho phép tiến hành nghiên cứu chuyên sâu nhằm mục đích tổ chức trình cháy tốt để giảm ô nhiễm nâng cao tiêu kinh tế-năng lợng động 252 Tài liệu tham khảo Hà Quang Minh, Giáo trình Lý thuyết Động đốt trong, Học viện Kỹ thuật Quân Sự, Hà Nội-1992 Lê Văn Doanh, Phạm Thợng Hàn, Nguyễn Văn Hoà, Võ Thạch Sơn, Đào Văn Tân ; Các cảm biến dùng kỹ thuật đo lờng điều khiển, NXB Khoa học Kü tht, Hµ Néi -2005 Vâ NghÜa, ThÝ nghiƯm Động cơ, Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà nội -1991 Viện khí Động lực, Thiết bị kiểm tra vòi phun Testmaster băng thử bơm cao áp Merlin, Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội-2007 Nguyễn Hoàng Vũ, Nhiên liệu dùng cho Động đốt trong, Chuyên đề cao học ngành Kỹ thuật Động nhiệt, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội-2007 Nguyễn Hoàng Vũ, Nghiên cứu ảnh hởng số thông số điều chỉnh quy luật cung cấp nhiên liệu đến tiêu kinh tế-năng lợng mức độ độc hại khí thải động diesel, Luận án TSKT, Học viện Kỹ thuật Quân Sự, Hà Nội-2005 Рыжков С.В., Теплотехнические измерения в судовых энергетических установках, Судостроение, Ленинград -1980 AVL LIST GmbH, Technical Documents & Operating Manual for HUT Project, Hµ Néi-2001 BOSCH, Automotive Handbook, Cambridge, USA -1996 10 Heinz Heisler, Advanced Engine Technology, Society of Automotive Engineers, Inc., USA - 2000 11 Jonh B Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGrawHill -1998 12 Michael Plint, Anthony Martyr; Engine Testing Theory and Practice, Society of Automotive Engineers Inc., USA -1999 13 Hua Zhao, Nicos Ladommatos; Engine Combustion Intrumentation and Diagnostics, Society of Automotive Engineers, Inc., USA-2001 14 Techno Test Inc., TimingLight model 231-E, Gennaio - 2002 253 ... Phanh thu? ?? lực (Hydraulic Dynamometer): có nhiều dạng phanh thu? ?? lực khác nhau: phanh thu? ?? lực có lợng môi chất công tác không đổi; phanh thu? ?? lực có lợng môi chất công tác thay đổi; phanh thu? ??... liƯu (AVL Fuel Temprature Control 753) 234 6.2.7 HƯ thống kiểm soát nhiệt độ nớc làm mát (AVL Coolant Conditioning System 553) 237 6.2.8 HƯ thèng kiĨm so¸t nhiƯt ®é Conditioning 554) 240 6.2.9... quang học AVL-VisioScope 212 a Đặc tính kỹ thu? ??t phạm vi ứng dụng b Bố trí lắp đặt thiết bị đo c Chuẩn bị không gian cho thiết bị quang học d Kết thu đợc từ thiết bị AVL-VisioScope Chơng Hệ thống