Báo cáo thực hành thí nghiệm động cơ

Băngthử điện là thiết bị khởi động và gây tải cho động cơ, nó được nối với động cơthông qua khớp nối.Ngoài ra để đo các thông số trên đường nạp của động cơ người ta lắp các cảmbiến áp su

LỜI NÓI ĐẦU

Sau khi học xong các học phần cơ sở ngành và chuyên ngành như “Nguyên lýđộng cơ đốt trong”, “Kết cấu động cơ đốt trong”, “Cảm biến và kỹ thuật đo”, “Chẩnđoán kỹ thuật động cơ” và “Thí nghiện động cơ”, sinh viên ngành động lực đượctiếp 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 chắc chắn hơnnhững kiến thức về lý thuyết đã được học Qua đó sinh viên động lực biết đượcnghiên 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 tínhtốc độ, đặc tính điều chỉnh động cơ bằng thực nghiệm

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy HUỲNH BÁ VANG, chúng em đã hoànthành bài thí nghiệm của nhóm mình Đây là lần đầu tiếp cận các trang thiết bị hiệnđại nên không tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn trong quá trình thực hành Do đó, mongthầy thông cảm và sửa chữa sai sót để chúng em có thể hoàn thiện hơn bài báo cáocủa mình

Cuối cùng nhóm 17b4 xin chân thành cảm ơn thầy!

Đà Nẵng, ngày 12 tháng 5 năm 2014

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.

21

23 22 20 19 18 24

10

34

15 31

16 32

* 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)

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 độngđộng 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 cácthiết bị AVL 553, AVL 554 tự động điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát và dầu bôitrơn theo các giá trị mà ta đã cài đặt Lúc này các hệ thống sẽ tự động hiển thị cácthông 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

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 Băngthử điện là thiết bị khởi động và gây tải cho động cơ, nó được nối với động cơthông qua khớp nối.

Ngoài ra để đo các thông số trên đường nạp của động cơ người ta lắp các cảmbiến áp suất khí nạp tương đối, cảm biến áp suất khí nạp tuyệt đối, cảm biến đo lưulượng khí nạp, cảm biến đo nhiệt độ khí nạp Trên đường thải ngoài hai cảm biến đonhiệt 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 bịcung cấp và đo tiêu hao nhiên liệu (733_ Fuel balance) nối thông với động cơ bằnghai đường cấp và hồi Để điều khiển cung cấp nhiên liệu cho động cơ người ta dùngđộng cơ bước (THA100) để điều khiển vị trí bướm ga và được nối trực tiếp vớiphòng PUMA

Việc điều khiển nhiệt độ nước làm mát được thực hiện bằng thiết bị (AVL553Coolant Conditioning System) Trên đường vào động cơ có cảm biến nhiệt độ nướclàm 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 kimphun, 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 trênbuli đầu trục khuỷu

Để đo lọt khí cacte người ta dùng thiết bị (442 Blow By Meter), thiết bị nàynối với động cơ qua hai đường ống, một từ động cơ đến 442 và một từ 442 vềđường nạp động cơ

Tất cả các tín hiệu từ cảm biến được đưa vào trạm chuyển đổi, được khuếchđại 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 LISTGmbH ( Áo ) phát triển Hệ thống này bao gồm các hệ thống máy tính, thiết bị hỗtrợ, phần mềm, các ứng dụng trên nền Window, các cơ sở dữ liệu…

Trong quá trình vận hành thí nghiệm cần chú ý cẩn thận Khi tiến hành thínghiệm phải nắm rõ quy trình và phương pháp để tránh xảy ra sai sót vì các thiết bịtrong phòng thí nghiệm rất đắt tiền do đó bất kỳ sai sót nào cũng có thể gây thiệt hạilớn 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 việccủa 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 ổnđịnh của động cơ đến nmax ứng với giới hạn ứng suất cơ, ứng suất nhiệt và diễn biếnbình thường của chu trình công tác

Người ta dùng đặc tính để đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật của động cơ hoạt độngtrong các điều kiện khác nhau của động cơ Đặc tính của động cơ là các hàm thểhiện sự thay đổi các chỉ tiêu công tác chính theo chỉ tiêu công tác khác hoặc theonhân 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 tínhsau:

động cơ theo tốc độ ne của động cơ khi giữ tay điều khiển động cơ ở vị trí qui địnhgồm 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, gnl…theo số vòngquay n khi ta mở hoàn toàn bướm ga, tức là 100% ví trí tay ga

Ở vị trí mở 100% bướm ga, sự biến thiên của các hàm Ne = f(n), Me = f(n)…phụ thuộc vào sự thay đổi của ηv, ηm, ηi/α, ρk theo số vòng quay n Biến thiên củađộng 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 vùngtốc độ thấp cũng diễn ra hiện tượng giảm của hệ số nạp theo mức giảm tốc độ n vìlúc 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 vậyđặc 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 suấttrên đường nạp nên khi tăng n thì đường hệ số nạp theo n của động cơ tăng ápphẳng hơn so với động có không tăng áp Mối quan hệ giũa hệ số nạp tương đối vàtốc độ tương đối thay đổi trong phạm vi 50%nm ( nm là tốc độ động cơ tại thờiđiểm có ηv max )

Số lượng môi chất nạp vào xylanh chẳng những phụ thuộc vào ηv mà còn phụthuộc 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 củamáy nén và mức độ làm mát trung gian cho khí nén trước khi vào động cơ Mức độtăng khối lượng riêng tương đối của không khí đi vào động cơ theo mức độ nénkhác nhau, với các giá trị của hiệu suât đoạn nhiệt ηkdmcủa máy và không làm máttrung gian cho khí nén

Tăng πk do Tk tăng theo nên làm cho khối lượng riêng tương đối tăng chậm, vìvậy đã làm giảm ảnh hưởng tăng áp tới mức độ tăng khối lượng môi chất nạp vàođộng cơ, thể hiện qua tích số ηv.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 môichất nạp vào động cơ Nếu làm mát trung gian bảm đảm cho Tk=T0 thì lượng khôngkhí 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 lytâm dẫn động cơ khí và dẫn động bằng tua bin khí thải thì πk và ηk sẽ giảm nhanhlàm 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 biếnthiên của alpha theo n Tỷ số nén εkcủa động cơ xăng tăng áp, trong điều kện giữkhông đổi chỉ số octan của nhiên liệu phải nhỏ hơn ε0 của động cơ chưa tăng áp đểtránh kích nổ Nếu vẫn giữ nguyên như tỷ số nén của động cơ chưa tăng áp thì cầndùng nhiên liệu có chỉ số octan cao hơn Thông thường tăng số octan lên 6 – 8 lầnthì 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 khíalpha sẽ giảm khi giảm n Đặc tính trên của alpha vẫn tiếp tục duy trì khi chuyểnsang các đặc tính bộ phận Tuy nhiên khi điều chỉnh bộ chế hòa khí ở vị trí gần mởhết bướm ga người ta sẽ điều chỉnh để hệ số alpha nhỏ hơn đặc tính ngoài để tiếtkiệm 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 biểuthức 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 tínhđược 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, vềnhiệt độ môi chất làm mát động cơ ở đầu vào cũng như đầu ra trong mọi vòng quaycủa động cơ qua đó đảm bảo giá trị cực đại của ηv ηm, ηi/α, ρk…

dự trử về thể tích nhiên liệu để đảm bảo cho nó có thể cung cấp cho xylanh lượngnhiên liệu lớn hơn so với nhu cầu của chu trình Vì vậy khi sử dụng phải đặt trênbơm 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 điềukhiển được giử ở vị trí đạt công suất thiết kế Ne tại số vòng quay thiết kế nn Đặctính ngoài theo công suất thiết kế là đặc tính mang tính chất pháp lý được nhà chếtạo 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 Ned tại số vòng quay sửdụng 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 cấuđiều 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 thuộcvào hệ số dư lượng không khí alpha, tỷ số tăng áp suất khi cháy λ khối lượng riêngcủa không khí nạp vào động cơ ρk và tốc độ n của động cơ Ảnh hưởng của bản thântốc độ n và khối lượng riêng của không khí ρk đến ηi thường không nhiều mà chủyếu 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 ηv khi tăng và giảm tốc độ n Lượngnhiên 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 sẻgiảm 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 ρk càng giảm mạnh khigiảm 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 vìlúc đó Cm tăng còn ηi/α và λv lại giảm Đối với động cơ tăng áp, khi tăng n thì ηm sẽgiảm chậm hơn so với động cơ không tăng áp vì lúc ấy ρk sẽ tăng,ηm giảm càngchậm khi n tăng nếu động cơ tăng áp càng cao

Hình 2.1 – Đặc tính tốc độ

Hình 2.2 – Đặc tính tốc độ

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 giátrị 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 đápứng đòi hỏi của các máy công tác: khi thay đổi tải của máy công tác, tốc độ động cơchỉ 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.Đặc tính ấygọi 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 côngsuất Ne, monen có ích Me, hoặc áp suất có ích trung bình pe làm các thông số đặctrưng cho tải Thường dùng giá trị tương đối của các thông số so với giá trị tươngứng 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 suấttiêu 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 giờGnl Đối với động cơ tăng áp còn có thêm thông số suất tiêu hao không khí, hiệusuất tua bin, máy nén và bộ tua bin máy nén… Nếu đặc tính không được xác địnhtrong điều kiện đảm bảo n = const, mỗi điểm đo ở tốc độ do bộ điều tốc điều khiểnthì 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 trìnhcông 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 lượng hòakhí 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 tếcủa động cơ Suất tiêu hao nhiên liệu ge 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 vớiđộng cơ diezen thì ge của động cơ xăng giảm nhanh hơn do ηi và ηm của động cơxăng đều tăng

Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất gemin xuất hiện ở vị trí tải tương ứng với giátrị cực đại của ηe = ηi ηm Trong động cơ xăng nếu hòa khí được điều chỉnh theothành phần tiết kiệm thì ηi sẽ tăng khi tải tăng vì lúc ấy làm tăng α chất lượng cháytốt hơn Vì vậy gemin sẽ xuất hiện ở vị trí toàn tải.Nếu trong bộ chế hoà khí có hệthống làm đậm thì khi mở gần hết bướm ga sẽ làm cho hòa khí đậm lên Kết quả sẽlàm 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 gct qua đó làmgiảm 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 Vìvậy suất tiêu hao nhiên liệu ge sau khi đạt giá trị cực tiểu, tại phụ tải tương ứng vớigiá 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 độ thử

Đặc tính tải của động cơ diezen tăng áp cũng tương tự như động cơ diezenkhông tăng áp, chỉ khác ở chỗ alpha của động cơ tăng áp phụ thuộc vào gct theo quyluật phức tạp hơn.

Với động cơ diezen không tăng áp khi 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 cơkhí

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 vìgiá 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 Ghilại kết quả đo vào bảng và vẽ đường đặc tính tải của động cơ khảo sát

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 đo lượng tiêu thụ nhiên liệu AVL FUELBALANCE 733S.

Hình 3.1 : Sơ đồ nguyên lý làm việc thiết bị liệu AVL

FUELBALANCE 733S

Trong suốt quá trình thí nghiệm , nhiên liệu được cung cấp cho động cơ thông quabình đo Sự thay đổi khối lượng nhiên liệu trong bình đo sẽ làm cho bình dịchchuyển( nguyên lý đo trọng lượng) Sự dịch chuyển lên xuống của bình đo sẻ đượcghi nhận bởi một cảm biến kiểu tụ điện (có tốc độ phản ứng nhanh và độ nhạy cao)hình …Dữ liệu đo sẽ hiển thị trên màn hình máy tính (đã được kết nối sẵn với thiết

bị AVL FUELBALANCE 733S ) Thiết bị này cho phép đo lượng tiêu thụ nhiênliệu trong giải đo thông dụng 0-150kg/h Khối lượng nhiên liệu lớn nhất trong bình

đo là 1800g Tuy nhiên khi thí nghiệm, ta có thể tăng độ phân giải của cảm biến đểđảm bảo độ chính xác khi làm việc với khối lượng đo nhỏ hoặc tốc độ tiêu thụ thấp.Thiết bị AVL FUELBALANCE 733S có thể dùng cho mọi loại xăng và diesel (các

bộ phận của hệ thống có thể làm việc với nhiên liệu có hàm lượng cồn lên đến 15%)

b)Ưu điểm của thiết bị:

-Độ chính xác cao 0,12%

-Cho phép đo trực tiếp khối lượng nhiên liệu tiêu thụ, hạn chế được ảnh hưởngcủa nhiệt độ và tỷ trọng nhiên liệu đến kết quả đo

- Bình đo được nối với đường nhiên liệu hồi từ động cơ và đường thông hơi, dovậy loại bỏ được ảnh hưởng của lọt khí đến kết quả đo.

-Khối lượng nhiên liệu lớn nhất chứa trong bình đo là 1800g đủ để đo liên tụclượng tiêu thụ nhiên liệu của phần lớn các loại xe con theo các chương trình thửthông dụng Thiết bị có thể cho phép xác định trực tiếp tổng lượng tiêu thụ nhiênliệu của phương tiện ở cuối chương trình thử

- Thời gian nạp nhiên liệu vào bình chứa (cho lần đo mới ) khá ngắn

c)Sơ đồ nguyên lý bố trí các bộ phận của thiết bị đo lượng tiêu thụ nhiên lieu AVL Fuel Balance 733S:

 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của thiết bị đo lượng tiêu thụ nhiên liệu AVL Fuel

Balance 733S được trình bày trên Hình 3.2

Thiết bị đọ lượng tiêu thụ nhiên liệu AVL FUELBALANCE 733S có thểlàm việc ở hai chế độ là điều khiển bằng tay và điều khiển từ xa (nhờ kết nốivới một máy tính ).Để hạn chế đến mức thấp nhất lượng tạp chất có thể lọt vàothiết bị thì nhiên liệu từ thùng chứa được lọc 2 lần rồi mới được dẫn tới bình đo.Đối với động cơ có đường nhiên liệu hồi thì phần nhiên liệu đó có thể theođường riêng về thùng chứa chính hoăc qua van phụ để trở lại đường nhiên liệucung cấp cho bình đo

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí các bộ phân của thiết bị đo lượng tiêu thu nhiên

liệu AVL Fuel Balance 733S.

Trong quá trình đo, để tránh hiện tượng bọt khí ảnh hưởng đến kết quả đo

thì trên thiết bị liệu AVL Fuel Balance 733S có bố trí đường thông hơi Ngoài ra

để tránh hỏa hoạn , trên thiết bị còn bố trí hệ thống dập lửa ( Tránh cho hơi nhiên lieu tiếp xúc với nguồn lửa bên ngoài) Vị trí các bộ phân chính trên thiết bị AVL Fuel Balance 733S được thể hiện trên Hình 3.3

Hình 3.3.Thiết bị đọ lượng tiêu thụ nhiên liệu AVL FUELBALANCE 733S

 Thiết bị dập lửa:

Thiết bị đập lửa (Hình…) được lắp ở cuối đường thông hơi dùng để ngăn chặn ngọnlửa của hỗn hợp giữa nhiên liệu trong trường hợp có hỏa hoạn Thiết bị này có thểlắp đặt tại bất kỳ góc độ nào (Theo phương ngang hoặc dọc) nhưng phải theo đúngdấu đã được quy định (mũi tên) Trước khi lắp đặt, cần phải kiểm tra những hưhỏng có thể xảy ra trong quá trình vận chuyển, đặc biệt kiểm tra tấm lọc 4 xem có

bị hư hỏng và làm sạch nếu cần thiết Quá trình kiểm tra, không được tháo đai ốc 2hay làm di chuyển nắp 1

1-nắp bảo vệ; 2- đai ốc; 3- đệm; 4-tấm lọc; 5- bu long giữ tấm lọc

Hình 3.4 Sơ đồ thiết bị dập lữa.

* Bộ giao giao diện hiển thị tương tự 733L03:

Nhờ bộ giao diện này, ta có thể chọn giao diện tương tự hoặc giao diện số Các giao diện này điều đảm bảo dễ dàng kết nối với hệ thống thu thập dữ liệu đo Các lọai tín hiệu của bộ giao diện hiển thị đo:

+ 1 tín hiệu tương tự ở đầu ra: 0-10V

+ 4 tín hiệu ở đầu ra bao gồm: tín hiệu thông báo lỗi, tín hiệu báo thiết

bị sẵn sàng đo, tín hiệu DAC hợp lệ và tín hiệu kích hoạt quá trình đo

+ 2 tín hiệu số đầu vào (dùng để kiểm soát thiết bị AVL Fuel Balance 733S; kiểm soát việc nạp nhiên liệu hoặc đo, kiểm soát việc bắt đầu đo hoặc kết thúc đo

+ 2 tín hiệu đầu vào: dùng để kiểm soát dữ liệu đầu ra (chuyển đổi đơn vị đo nhiên liệu từ [g] sang [Kg/h] hoặc chuyển đổi giá trị dòng điện thành giá trị đo).

* Cảm biến báo tràn nhiên liệu:

Cảm biến báo tràn nhiên liệu ( Hình 3.5) bao gồm một bình đo và một bình phao (khi bình này hết nhiên liệu một công tắc sẽ đóng lại)

Trong trường hợp nhiên liệu bị rò rỉ (ví dụ nạp nhiên liệu bị rò rỉ do tác động hóa lý), nhiên liệu có thể bị rò rỉ ra ngoài đường ống thì cảm biến này

sẽ sử dụng để cảnh báo về việc tràn nhiên liệu và điều khiển thiết bị ngát nhiên liệu Vì vậy, cần chú ý luôn bật rơle an toàn để thiết bị làm việc đảm bảo an toàn Cảm biến báo tràn nhiên liệu chỉ hoạt động hiệu quả khi khối lượng riêng của nhiên liệu lớn hơn 0.7[g/cm3] Khi tiến hành đo sơ bộ cần phải tránh hiện tượng nhiên liệu hoặc hơi nhiên liệu bắn vào hệ thống thiết bịthí nghiệm hoặc các vùng xung quanh nó tránh làm hỏng thiết bị

3.1.2 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị AVL Fuel Balance 733S

+ Thiết bị AVL Fuel Balance hoạt động theo nguyên lý đo trọng lượng nên kết

quả đo có độ chính xác cao ngay cả khi lượng nhiên liệu tiêu thụ nhỏ; thời gian đo ngắn; số liệu đo được biểu diễn trực tiếp dưới dạng [ Kg] hoặc [g]

+ Thời gian nạp nhiên liệu cho lần đo mới nhanh

+ Độ chính xác của thiết bị là 0.12% trong khoảng đo kha rộng từ 0-150 Kg/h Tần số đo lớn nhất 10Hz

+ Nhiệt độ nhiên liệu đo có thể chấp nhận từ -10 đến +70 độ (không cần bộ ổn nhiệt) Giới hạn hiệt độ xung quanh từ 0-60 độ Ngoài ra, khi có tích hợp thêm hệ thống đảm bảo trạng thái của nhiên liệu (AVL Fuel Conditioning System) thì có thể

mở rộng dải nhiệt độ đo trong dải khá rộng

+ Thiết bị AVL Fuel Balance có thể vận hành với mọi loại nhiên liệu xăng,

diesel, hoặc cá loại nhiên liệu thay thế với hàm lượng cồn lên đến 20% (khi nâng cấp thiết bị có thể do cho loại nhiên liệu có hàm lượng cconf lên đến 100%)

+ Áp suất nhiên liệu cung cấp cho thiết bị trong khoảng từ 0.1-0.8 at

+ Thiết bị có khả năng điều khiển quá trình đo hoàn toàn tự động bằng máy

tính thông qua phần mềm điều khiển AVL Dynamic Fuel Meter.

+ Thiết bị sử dụng nguồn tiêu thụ nhiên liệu với điện áp 24V với cường độ dòng là 1.6 A

+ Để đảm bảo an toàn trong khi làm việc, trên thiết bị có bố trí thiết bị dập lửa

và cảm biến báo tràn nhiên liệu khi bình nhiên liệu đầy

+ Trong quá trình sử dụng, thiết bị có thể hoàn toàn tự động điều chỉnh và kiểm tra với độ chính xác cao (sử dụng khối lượng chuẩn) ở mọi thời điểm Vì vậy,

có thể tiết kiệm nhiều kinh phí trong quá trình tiến hành đo

+ Trong quá trình vận hành, nếu có sai sót thiết bị sẽ đưa các thông báo lỗi

+ Kết quả đo sẽ được hiển thị dưới dạng giá trị tiêu thụ nhiên liệu trung bình ( theo khoảng thời gian định trước hoặc theo lượng nhiên liệu định trước).

+ Với khối lượng tối đa trung bình là 1800g cộng với khả năng cho phép liên kết với nhiều thiết bị phụ khác, thiết bị AVL Fuel Balance 733S có thể đo lượng tiêu thụ nhiên liệu trên các phương tiện theo các chu trình thử cổ điển của Mỹ, Châu

Âu, Nhật Bản,

+ Kích thước: W x H x D = 510x640x280 [mm]

+ Trọng lượng toàn bộ thiết bị là 45 Kg

3.1.3 Phần mềm điều khiển tiết bị AVL Dynamic Fuel Balance 733S

Máy tính được kết nối với thiết bị AVL Fuel Balance 733S và dùng để điều khiển thiết bị từ xa Để điều khiển được thiết bị, máy tính cần được cài một phần mềm chuyên dụng do nhà sản xuất thiết bị cung cấp ( đi kèm với thiết bị AVL Fuel Balance 733S ) và để đảm bảo sự làm việc của phần mềm này cần có những yêu cầu sau:

* Yêu cầu phần cứng:

+ Máy tính 80486 DX33 ( hoặc cao hơn)

+ Phần mềm có thể chạy trên hệ điều hành MS DOS ( phiên bản 3.1 hoặc cao hơn)

+ Màn hình VGA ( độ phân giải 640x480, tối thiểu 16 màu)

+ Một cổng nối tiếp

+ Bộ nhớ tối thiểu 4MB, dung lượng ổ nhớ còn trống tối thiểu 4MB

* Cài đặt:

+ Sau khi cài đặt thành công sẽ xuất hiện biểu tượng KSW Program Group trên màn hình Khi sử dụng chỉ cần kích đúp vào biểu tượng đã được cấp nguồn và và được kết nối với máy tính bằng loại cáp phù hợp.

* Làm việc:

- Định dạng cho cổng nối tiếp:

Sau khi khở động phần mềm thành công, sẽ xuất hiện màn hình nền của AVL Dynamic Fuel Meter như sau:

Hình 3.6: Màn hình nền của phần mềm AVL Dynamic Fuel Meter

Bước tiếp theo là cần định dạng cho một cổng nối tiếp bằng cách chọn nút

RS232, một của sổ mới sẽ xuất hiện và người sửa dụng cần nhập các thông số phù

hợp: