Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu mô hình thí nghiệm ảnh hưởng của góc đánh lữa sớm đến chỉ tiêu kinh tế kỉ thuật động cơ
Thí nghiệm động cơ I. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ 2 1.1 Mục đích 2 1.2 Ý nghĩa 3 II. ĐỐI TƯỢNG VÀ TRANG THIẾT BỊ PHỤC VỤ CHO THÍ NGHIỆM 3 2.1 Phòng thí nghiệm động cơ AVL 3 2.1.1 Hệ thống trang thiết bị phòng thí nghiệm động cơ: 4 2.1.2 Sơ đồ bố trí thiết bị tại phòng thí nghiệm 4 2.2 Đối tượng thí nghiệm 7 2.3 Trang thiết bị thí nghiệm 8 2.3.1 Nhóm trang thiết bị cơ bản 8 2.3.1.1 Băng thử công suất động cơ APA 8 2.3.1.2 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu 733 10 2.3.1.3 Thiết bị đo tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu ( AVL 364C và 364X encoder) 15 2.3.1.4 Thiết bị làm mát dầu bôi trơn AVL 554 22 2.3.1.5 Thiết bị làm mát nước AVL 553 23 2.3.1.6 Thiết bị đo khí thải động cơ xăng AVL Diagnostic 4000 25 2.3.1.7: Các thiết bị cảm biến 26 2.3.2 Nhóm trang thiết bị phục vụ mục tiêu thí nghiệm 31 2.3.2.1 Cảm biến vị trí piston 31 2.3.2.2 Thiết bị điều chỉnh góc đánh lửa cơ khí 31 2.3.3 Nhóm trang thiết bị xác lập thí nghiệm 32 2.3.3.1 Bộ đo độ ẩm (Numidity Mesurement) 32 2.3.3.2 Cảm biến đo nhiệt độ phòng thí nghiệm 33 2.3.3.3 Cảm biến đo áp suất phòng thí nghiệm 33 2.3.3.4 Thiết bị xác lập thời gian thí nghiệm 33 III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 34 3.1 Các chỉ tiêu về tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ 34 3.1.1 Công suất, momen động cơ 34 3.1.2 Hiệu suất có ích của động cơ ηe 35 3.1.3 Tuổi thọ và độ tin cậy trong hoạt động của động cơ 35 3.1.4 Khối lượng động cơ Gđ 36 3.1.5 Khối lượng bao 36 3.2 Ảnh hưởng của góc đánh lửa đên tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ xăng 36 3.2.1 Góc đánh lửa sớm 36 3.2.2 Ảnh hưởng của góc đánh lửa đến tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ. .37 IV. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 40 4.1 Phương pháp đánh giá 40 4.2. Qui trình thực nghiệm 40 1 Thí nghiệm động cơ I. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ. 1.1 Mục đích. Xác định ảnh hưởng của góc đánh lửa θ s đến công suất có ích N e và momen có ích M e của động cơ ứng với từng chế độ tải và tốc độ nhất định. Xác định ảnh hưởng của nó đến áp suất buồng cháy (qua đó xác định công có ích của động cơ), hiện tượng kích nổ. 2 Thí nghiệm động cơ Từ thí nghiệm đưa ra các đánh giá về ảnh hưởng của góc đánh lửa đến tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ, xác định được giá trị góc đánh lửa tối ưu để có được hiệu suất cao nhất cho động cơ, tránh hiện tượng cháy kích nổ. 1.2 Ý nghĩa. Góc đánh lửa sớm là yếu tố quan trọng quyết định đến công có ích của động cơ. Trên thực tế lý thuyết không thể xác định được góc đánh lửa sớm tối ưu. Nhờ thực nghiệm về ảnh hưởng của góc đánh lửa đến tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ thì ta mới đưa ra được sự ảnh hưởng của nó. Từ đó xây dựng nên biểu đồ về góc đánh lửa theo tải, tốc độ động cơ… Nhận biết được tầm quan trọng của góc đánh lửa thì ta cũng sẽ phải biết được các yếu tố ảnh hưởng đến góc đánh lửa để hiệu chỉnh góc đánh lửa cho phù hợp. Chẳng hạn, các yếu tố ảnh hưởng đến góc đánh lửa: + Tải, tốc độ động cơ. + Hiện tượng kích nổ. + Lưu lượng và nhiệt độ khí nạp. + Nhiệt độ động cơ, nước làm mát II. ĐỐI TƯỢNG VÀ TRANG THIẾT BỊ PHỤC VỤ CHO THÍ NGHIỆM 2.1 Phòng thí nghiệm động cơ AVL. Trang thiết bị phục vụ cho thí nghiệm cần bố trí trong ở trong phòng thí nghiệm. Phòng thí nghiệm động cơ AVL là một trong những phòng thí nghiệm hiện đại nhất Việt Nam. 3 Thí nghiệm động cơ 2.1.1 Hệ thống trang thiết bị phòng thí nghiệm động cơ: Hình 2.1: Sơ đồ chung khu vực thí nghiệm 2.1.2 Sơ đồ bố trí thiết bị tại phòng thí nghiệm Nguyên lý và hoạt động của phòng thí nghiệm được mô tã chung như sau: - Phòng thí nghiệm gồm hai phần: + Phòng lăp đặt các thiết bị ( Dyno) + Phòng điều khiển ( Puma) 4 Thí nghiệm động cơ Hình 2.2: Sơ đồ phòng thí nghiệm - Thiết bị phòng thí nghiệm bao gồm: 1: Thiết bị đo độ khói của động cơ ( opacimeter) 2: Động cơ mẩu Daewoo 1.6 3: Băng thử APA 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 ( bộ xử lí ) 16: Thiết bị đo lọt khí cacte 9,10: Đường ống nạp, thải của động cơ 11: Khớp nối trục động cơ với băng tải 12: Cảm biến đo áp suất tương đối của khí nạp 5 Thí nghiệm động cơ 13: Cảm biến đo áp suất tuyệt đối của khí nạp 14: Cảm biến đó nhiệt độ khí nạp 15: Cảm biến đo độ ẩm của môi trường khong khí trong phòng thí nghiệm 17: Cảm biến đo áp suất phun 18: Cảm biến áp suất của quá trình cháy 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 tuyệ 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 nhấc kim phun động cơ 28: Cảm biến đo áp suất khí xả 29: Cảm biến đo nhiệt độ khí xả 30: Cảm biến đo nhiệt độ của dầu ra 31: Thiết bị đo lưu lượng khí nạp 32: Thiết bị xác định, điều chỉnh vị trí thanh răng 33: Màn hình vi tính 34: Bảng điều khiển 35: Thiết bị đo tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu 36: Bình tiêu âm 37: Thiết bị Visioscop quan sát buồng cháy Những thiết bị thử bao gồm: động cơ thử ( ở đây chúng ta dung động cơ Daewoo A16DMS, 4 xylanh. Động cơ này được bắt chặt với sàn băng bốn chân và có thiết bị giảm chấn. Băng thử điện là thiết bi chủ yếu gây tải cho động cơ và 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 tuyệt đối, cảm biến đo lưu lượng khí nạp, cảm biến đo nhiệt độ khí nạp. Trên đường thải ngoài hai 6 Thí nghiệm động cơ cảm biến đo nhiệt độ và áp suất thì còn có thiết bị tiêu âm và thiết bị đo độ đen khói (415_Opacmeter). Để 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 động cơ bằng hai đường cấp và hồi. Để điều khiển cung cấp nhiên liệu cho động cơ người ta dùng động cơ bướcc (THA100) để điều khiển thanh răng bơm cao áp và được nối trực tiếp vơi phòng PUMA. Việc điều khiển nhiệt độ nước làm mát được thực hiên bằng thiết bị (AVL553 Coolant Conditioning System). Trên đường vào động cơ có cảm biến nhiệt độ nước làm mát, 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 nhấc kim phun, cảm biến áp suất phun nhiên liệu, thiết bị quan sát buồng cháy. Để đo ốc 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, được 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 hảng AVL LIST GmbH ( Áo ) phát triển. Hệ thống này bao gồm các hệ thống máy tính, thiết bị hổ trợ, phần mềm, các ứng dụng trên nền Window, các cơ sở dử liệu… 2.2 Đối tượng thí nghiệm Cơ sở chọn động cơ: Daewoo A16DMS được lắp trên dòng xe Nubira, loại xe này được dùng rất rộng rái trên thị trường, hoạt động rất ổn định, độ tin cậy cao, giá thành vừa phải. Công suất phù hợp với băng thử APA. Động cơ thí nghiệm là Daewoo A16DMS Engines với các thông số: 7 Thí nghiệm động cơ Một số hình ảnh động cơ thí nghiệm • Nhiên liệu sử dụng: Xăng • Kiểu động cơ: E-TECII. • Số xi-lanh 4. (bố trí thẳng hàng). • Dung tích: 1598 (cm 3 ). • Hệ thống phân phối khí: 16valve,DOHC • Hệ thống phun xăng điện tử EFI. • Mômen cực đại: 107 (lb.ft) = 145 (N.m), tại n = 3800 (v/p). • Công suất cực đại: 77 (Kw) ở n= 5800 (vòng/phút). • Tỉ số nén: 10,5 :1 • Đường kính Piston: 79 (mm). • Hành trình Piston: 81,5 (mm). Trên đây là các thông số cơ bản của động cơ thí nghiệm, trong quá trình làm thí nghiệm cấn nắm rõ để trong quá trình thí nghiệm không để cho động cơ hoạt động ngoài phạm vi cho phép như quay quá số vòng quay… 2.3 Trang thiết bị thí nghiệm. 2.3.1 Nhóm trang thiết bị cơ bản 2.3.1.1 Băng thử công suất động cơ APA Thông số APA 204 /E/0943: *Công suất cực đại Ne(max) : 220 (Kw) 8 Thí nghiệm động cơ *Mômen quay cực đại Me(max) : 934 (Nm) *Số vòng quay cực đại ne(max) : 8000 (v/p) APA có thể làm việc ở hai chế độ. * Máy phát: khi tạo tải cho động cơ thí nghiệm. * Động cơ : khi kéo động cơ hay khởi động động cơ. Hình 2.3: Băng thử công suất APA Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của băng thử: • Cấu tạo gồm: -Roto (1) làm bằng lá thép mổng cách điện, roto quay theo trục động cơ. -Stato (2) có các cuộn dây cảm ứng, stato gắn một thanh đòn, đầu thanh đòn gắn cảm biến đo lực. 9 Thí nghiệm động cơ Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý băng thử công suất APA 1- Roto; 2-Stato; 3- Bộ phận làm mát; 4- Cảm biến -Từ băng thử công suất dung để gây tải cho động cơ, nó được nối với động cơ qua khớp nối. • Nguyên lý đo momen và công suất của băng thử: Hình 2.5: Nguyên lý xuất hiện dòng Fuco -Khi đĩa quay trong từ trường xuất hiện dòng Fuco chống lại chiều quay của dĩa. -Khi Roto quay, trong các đĩa xuất hiện Fuco, dòng Fuco tạo ra từ trường chống lại chiều quay Roto, từ trường này kéo Stato quay theo. -Để cân bằng ta phai dùng lực F: M ĐC = M TT = F.L M ĐC : Momen động cơ phát ra M TT : Momen của lực từ L: Cánh tay đòn Kết hợp cảm biến đo tốc độ ta xác định công suất động cơ: N đc = M đc .ω 2.3.1.2 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu 733 *Mô tả thiết bị: 10 [...]... vật liệu chế tạo động cơ 35 Thí nghiệm động cơ Tuổi thọ phụ thuộc vào tính hoàn thi n về mặt cấu tạo và chất lượng chế tạo các chi tiết của động cơ cũng như mức độ cưỡng hóa động cơ theo tải(p e) và theo tốc độ(n) Chỉ tiêu về tuổi thọ và độ tin cậy của động cơ gây ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành động cơ và năng suất của thi t bị vận tải 3.1.4 Khối lượng động cơ Gđ Khối lượng động cơ gắn liền với lượng... cho động cơ được đưa về AVL 553 qua đường B từ AVL 553 đến làm mát động cơ theo đường B Còn đường làm mát của thi t bị để làm mát chất lỏng làm mát theo đường C vào và ra ở đường D 24 Thí nghiệm động cơ Hình 2.20: Thi t bị điều hòa nhiệt độ nước làm mát 2.3.1.6 Thi t bị đo khí thải động cơ xăng AVL Diagnostic 4000 Tính năng thi t bị: Thi t bị AVL Diagnostic 4000 phân tích ô nhiễm khí thải động cơ xăng,... thống động lực cụ thể Công suất động cơ xác định theo công thức: Ne = C1.ηi.gct ηm.n Momen có ích của động cơ: Me = C3.ηi.gct ηm Mối liên hệ công suất và momen : Ne= Meω e Trong đó : C1,C3- hằng số Ne – Công suất có ích của động cơ [kW] Me – Momen có ích của động cơ [N.m] ηm - Hiệu suất cơ giới 34 Thí nghiệm động cơ ηi – Hiệu suất chỉ thị gct – Lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình hoạt động của động. .. liệu động cơ thí nghiệm bằng thi t bị 733 cho phép ta xác định giá trị tiêu hao chính xác nhất Đồng thời cho phép ta khống chế và hiệu chỉnh nhiệt độ nhiên liệu cung cấp cho động cơ với nhiều chế 14 Thí nghiệm động cơ độ khác nhau Điều này rất quan trọng trong các bài thí nghiệm xét ảnh hưởng của nhiệt độ nhiên liệu đối với động cơ thí nghiệm Hệ thống điều khiển từ Puma cho phép ta tìm lổi của thi t... với lượng vật liệu(kim loại và phi kim) dùng để chế tạo động cơ và trực tiếp ảnh hưởng đến giá thành động cơ Khối lượng động cơ G đ (kg) phụ thuộc vào các yếu tố của chu trình công tác và đặc điểm cấu tạo của động cơ Khối lượng của động cơ lại có liên quan mật thi t với tuổi thọ Thông thường động cơ cao tốc, nhẹ thường có tuổi thọ thấp, còn động cơ lớn, thấp tốc, nặng thường có tuổi thọ cao 3.1.5 Khối... lý 33 Thí nghiệm động cơ III CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Các chỉ tiêu về tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ 3.1.1 Công suất, momen động cơ Công suất là yêu cầu đầu tiên của máy công tác và hệ thống động lực sử dụng động cơ Công suất có ích là công suất thu được từ đuôi trục khuỷu, rồi từ đó truyền cho máy công tác Công suất có ích là chỉ tiêu quan trọng quyết định khả năng sử dụng động cơ để dẫn động máy... lắp đặt thi t bị: Hình 2.19 Sơ đồ hệ thống điều chỉnh dầu bôi trơn AVL 554 Dầu bôi trơn sau khi bôi trơn động cơ sẽ trở về thi t bị theo đường B và được điều chỉnh rồi đưa vào động cơ theo đường A Đường nước làm mát dầu trong thi t bị đi vào thi t bị theo đường C và ra ở đường D 2.3.1.5 Thi t bị làm mát nước AVL 553 Tính năng thi t bị: AVL 553 có chức năng điều chỉnh nhiệt độ động cơ khi động cơ làm... O2, NOx Cụm thi t bị chính: + Thi t bị chuẩn đo khí thải động cơ xăng Digas 4000 + Bộ chuyển đổi giao diện tiếng Anh + Bộ chuẩn hóa kết xuất máy in + Bộ chuẩn hóa tốc độ động cơ, nhiệt độ dầu bôi trơn và thể nhớ trong thi t bị 25 Thí nghiệm động cơ Hình 2.21 Thi t bị đo khí thải AVL Diagnostic 4000 2.3.1.7: Các thi t bị cảm biến 1 Cảm biến lưu lượng khí nạp a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động Hình 2.22:... dây nóng 1:nhiệt điện trở; 2:dây sấy platin 26 Thí nghiệm động cơ Sơ đồ lắp đặt cảm biến thực tế Phạm vi sử dụng: Đối với các loại động cơ thí nghiệm, tùy thuộc vào công suất của mỗi loại động cơ mà ta sử dụng đúng loại có thang đo thích hợp nhất Phòng thí nghiệm động cơ và ôtô được trang bị loại DN-80 có thang đo từ 0(20) đến 720 kg/h Nguyên lý hoạt động Dòng điện chạy vào dây sấy làm nó nóng lên Khi... mạch 30 Thí nghiệm động cơ Cảm biến tiếng gõ được gắn vào thân máy và truyền tín hiệu KNK tới ECU động cơ khi phát hiện tiếng gõ động cơ ECU động cơ nhận tín hiệu KNK và làm trễ thời điểm đánh lửa để giảm tiếng gõ Cảm biến này có một phần tử áp điện tạo ra một điện áp AC khi tiếng gõ gây ra rung động trong thân máy và làm biến dạng phần tử này 2.3.2 Nhóm trang thi t bị phục vụ mục tiêu thí nghiệm 2.3.2.1 . Diagnostic 4000 25 2. 3.1.7: Các thi t bị cảm biến 26 2. 3 .2 Nhóm trang thi t bị phục vụ mục tiêu thí nghiệm 31 2. 3 .2. 1 Cảm biến vị trí piston 31 2. 3 .2. 2 Thi t bị điều chỉnh góc đánh lửa cơ khí 31 2. 3.3. 10 2. 3.1.3 Thi t bị đo tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu ( AVL 364C và 364X encoder) 15 2. 3.1.4 Thi t bị làm mát dầu bôi trơn AVL 554 22 2. 3.1.5 Thi t bị làm mát nước AVL 553 23 2. 3.1.6 Thi t. đồ bố trí thi t bị tại phòng thí nghiệm 4 2. 2 Đối tượng thí nghiệm 7 2. 3 Trang thi t bị thí nghiệm 8 2. 3.1 Nhóm trang thi t bị cơ bản 8 2. 3.1.1 Băng thử công suất động cơ APA 8 2. 3.1 .2 Thi t bị