THÍ NGHIỆM Ô TÔ, THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

xăng hay góc phun sớm động cơ diezel - Xác định các chỉ tiêu công tác như momen , công suất, xuất tiêu hao nhiên liệu bằng các xây dựng những đặc tính tốc độ ngoài và đặc tính tải.. Đặc

xăng) hay góc phun sớm (động cơ diezel)

- Xác định các chỉ tiêu công tác như momen , công suất, xuất tiêu hao nhiên liệu bằng các xây dựng những đặc tính tốc độ ngoài và đặc tính tải

- Xác định công chỉ thị của động cơ bằng cách xây dựng đồ thị của động cơ

- Xác định chất lượng chế tạo động cơ hoặc sau sửa chữa chúng

- Xác định tính tin cậy và độ bền lâu của các chi tiết và của động cơ

- Xác định các thông số khác của động cơ

6.1.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

Băng thí nghiệm động cơ thường được bố trí đồng bộ trong một gian riêng, có thông gió cưỡng bức Các bộ phận thiết bị và dụng cụ của băng thí nghiệm thường gồm:

- Bộ chân máy dùng để gá lắp động cơ và giữ chặt chúng trong suốt quá trình thí nghiệm Bộ chân máy thường có kết cấu vạn năng để có thể lắp được các loại động cơ khác nhau, đồng thời đảm bảo dập tắt các dao động do động cơ gây ra

- Thiết bị phanh

- Thiết bị đo momen xoắn của động cơ

- Thiết bị hoặc dụng cụ đo lượng tiêu hao nhiên liệu

- Thiết bị đo lượng tiêu hao không khí

- Thiết bị đo góc chảy sớm

- Dụng cụ đo nhiệt độ nứoc làm mát, nhiệt đô khí xả, môi truờng xung quanh…

ThÝ nghiÖm « t« NguyÔn Thµnh C«ng-§H Giao th«ng

- Thiết bị hoặc dụng cụ đo áp suất dầu nhờn, áp suất cuối kỳ nén trong buồng cháy, độ giảm áp ống nạp,…

- Dụng cụ xác định công chỉ thị của động cơ

- Các thiết bị hoặc dụng cụ phụ trợ như bơm hút khí xả, đồng hồ bấm giây, tỷ trọng kế dẫn nước,

6.2 Thiết bị phanh

6.2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

a) Công dụng: dùng để hấp thụ công suất của động cơ thí nghiệm

b) Phân loại:

- Phanh cơ học

- Phanh thuỷ lực

- Phanh điện

c) Yêu cầu:

- Có khả năng hấp thụ công suất hữu ích của động cơ trong một phạm vi quy định của các chế độ tốc độ và chế độ tải

- Có khả năng tự điều chỉnh momen phanh

- Giữ được momen phanh không đổi trong một khoảng thời gian quy định

- Có khả năng đo đạc có độ chính xác cao

6.2.2 Phanh cơ học

Hoạt động theo nguyên tắc công ma sát của phanh hấp thụ cơ năng của động cơ

và biến thành nhiệt, phanh cơ học có các loại phanh đĩa, phanh dải, phanh guốc

Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, nhưng đường đặc tính của chúng không đạt yêu cầu, kém khả năng tự điều chỉnh vì momen phanh gần như không phụ thuộc số vòng quay

6.2.3 Phanh thuỷ lực

Phanh thuỷ lực biến cơ năng của động cơ thành nhiệt năng và động năng của nước Cấu tạo: Trục 8 có lắp đĩa 5 nối với trục khuỷu động cơ, vỏ phanh 4 có thể xoay trên

ổ bi 2

Hình 6.1 Sơ đồ phanh thuỷ lực 1- Chân máy; 2- Ổ bi ngoài; 3- Ổ bi trong; 4- Vỏ phanh; 5- Đĩa; 6- Các lỗ; 7-Đồng hồ đo

momen; 8- Trục roto Nguyên lý: Khi quay đĩa, nước tung ra phần ngoài của đĩa, đập vào thành của

vỏ phanh, sau chuyển về tâm đĩa thành chuyển động xoáy Nước trong vỏ phanh cuốn thành hình vành khuyên có chuyển động quay Ma sát sinh ra giữa các phần tử nước với đĩa và với phanh, đĩa có các lỗ và mặt trong vỏ phanh có các cánh để làm tăng lực

ma sát này, so lực ma sát của nước chuyển động quay, vỏ phanh bị xoay đi Đại lượng momen do phanh sinh ra phụ thuộc vào khổi lượng của lớp nước hình vành khuyên trong vỏ phanh

6.2.4 Phanh điện

Phanh điện là loại máy có thể làm việc ở chế độ động cơ và máy phát:

- Ở chế độ động cơ có thể chạy rà nguội và khởi động cho động cơ đốt trong

- Ở chế độ máy phát, có thể cấp điện cho lưới điện

a, Phanh điện một chiều

Phanh điện một chiều điều chỉnh chế độ tốc độ bằng các thay đổi sòng kích thích phanh điện tạo ra momen phanh điện từ, cân bằng với momen xoắn của động cơ đốt trong

ThÝ nghiÖm « t« NguyÔn Thµnh C«ng-§H Giao th«ng

Hình 6.2 Sơ đồ phanh điện một chiều Trục khuỷu động cơ thí nghiệm được nối với phanh điện kiểu cân bằng 1 Thiế bị nguồn và thu hồi điện năng là một tổ hợp gồm có động cơ không đồng bộ 2, bệ kích thích 3 và máy máy một chiều 4

- Khi động cơ khởi động, động cơ điện 2 quay máy phát 4 cấp điện cho máy phát

1, máy phát làm việc ở chế độ động cơ và quay động cơ đốt trong Trường hợp này có thế điện động máy phát 4 lớn hơn thế điện động máy phát 1 (Emp > Epd)

- Ở chế độ phanh, Epp<Emp phanh điện làm việc ở chế độ máy phát, còn máy phát

4 thành động cơ điện làm quay động cơ 2 trở thành máy phát cung cấp điện cho lưới điện

b, Phanh điện xoay chiều:

Dùng động cơ không đồng bộ có roto dây cuốn.Việc điều chỉnh tải của phanh điện được thực hiện nhờ việc điều chỉnh dòng điện

Cơ cấu điều chỉnh: Dùng biến trở chất lỏng, khi phanh điện làm việc ở chế độ động cơ, nó dùng để chạy rà nguội

6.2.5 Cơ cấu đo momen xoắn

Để đo mô men xoắn của động cơ trên băng thí nghiệm, người ta đo lực trên cánh tay đòn ở vỏ phanh, thông thường các thiết bị phanh có lắp cơ cấu đo kiểu con lắc Lực P của vỏ phanh đặt vào tay đòn r, còn trọng vật G treo vào tay đòn b Do tác dụng của lực P, con lắc 1 có trọng vật G lệch đi một góc α và giữ nguyên ở vị trí đó

Hình 6.3 Sơ đồ đo lực kiểu con lắc 1- trọng vật; 2- thước đo; 3- trục quay Điều kiện cân bằng theo phương trình: P.rcos = G.bsinα α

Hay: P G tgb Ctg

r

= α = α [N,kG]

trong đó: C Gb

r

= Như vậy, lực P trên vỏ phanh tỷ lệ thuận với tang góc nghiêng tay đòn b con lắc

và được chia theo thang đo ở thước 2

Mô men phanh ở vỏ phanh cân bằng mô men xoắn ở động cơ được tính như sau:

e

P.L

M =

η (Nm;kGm) trong đó: L - khoảng cách từ tâm lõi phanh đến tâm chốt cơ cấu cân lực (m)

ηm - hiệu suất hộp giảm tốc giữa động cơ và thiết bị phanh

Nếu không có hộp số thì ηm = 1 và: Me = P.L

Công suất động cơ: e

e

N 716,2.1,36 716,2.1,36

trong đó: n -số vòng quay vỏ phanh (vòng/phút)

ThÝ nghiÖm « t« NguyÔn Thµnh C«ng-§H Giao th«ng

Thay giá trị P trong công thức ta có:

e

N P tg

r 716,2.1,36

Đặt K Qb L

r 716,2

=

Vậy: Ne K.n tg

1,36

α

= Trong thiết kế thiết bị phanh chọn L = 0,716 (m), nếu K = 0,001, công suất được tính:

P.n N

1,36.10−

hoặc: Ne P.n

1000

= (ml)

6.2.6 Đường đặc tính của thiết bị phanh

6.3 Thiết bị đo không khí

6.4 Đặc tính tốc độ và đặc tính tải của động cơ

Để đánh giá và phân tích chất lượng, hoạt động của động cơ theo các tính năng kinh tế và công suất cần phải biết các chỉ tiêu công tác chính như vòng quay momen, công suất, chi phí nhiên liệu và quan hệ giữa chúng với nhau, là các đặc tính của động

cơ

6.4.1 Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

Đặc tính tốc độ của động cơ là tương quan giữa công suất (Ne) và momen xoắn (Me), lượng tiêu hao nhiêu liệu giờ (GT) và suất tiêu hao nhiên liệu (ge) với vòng quay trục khuỷu (n): Ne, Me, GT, ge= f(n)

Nhóm đặc tính tốc độ của động cơ bao gồ đặc tính hành trình không tải, đặc tính tố độ bộ phận, đặc tính tố độ ngoài (khi bướm ga mở hoàn toàn ở động cơ xăng hoặc khi thanh răng dịch chuyển hết ở động cơ diezel)

Hình 6.4 Dạng đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài động cơ xăng và điezen Trình tự xây dựng đặc tính tốc độ ngoài:

- Khởi động và hâm nóng động cơ

- Từ từ tăng ga đến mức toàn tải, đồng thời tăng lực phanh, giữ vòng quay trục khuỷu ở mức độ ổn định nhỏ nhất (600-800 vòng/phút) Ghi các giá trị lực P trên đồng hồ phanh, số vòng quay trục khuỷu (n) lượng nhiên liệu ΔG theo cân, thời gian tiến hành đo T, Ta thu được các số liệu điểm đầu tiên của các đường đặc tính

- Các điểm tiếp theo được đo bằng cách giảm tải phanh để tăng số vòng quay trục khuỷu với độ dãn cách 150 – 200 vòng/phút cho đến khi xuất hiện điểm uốn của đường công suất

- Sau đó các thí nghiệm tiến hành theo thứ tự ngược lại bằng cách giảm đều số vòng quay

Các số liệu được ghi gia công theo thứ tự sau:

a) Mô men: Me = P.L (kGm) hay: Me=9, 087P.L

i.η (N.m)

ThÝ nghiÖm « t« NguyÔn Thµnh C«ng-§H Giao th«ng

Trong đó: P- lực trên đồng hồ phanh (kg, N)

L- Chiều dài đòn (m)

i- Tỷ số truyền hộp số

η- Hiệu suất truyền lực

b) Công suất: = π − λ

η

3 e

PLn

N 9, 087 x10

30 Trong đó: n-Số vòng quay trục khuỷu

c) Công suất tiêu hao năng lượng giờ:

Đo theo thể tích: = Διγ

T

T

Đo theo trọng lượng: = Δ

T

G

T Trong đó: A- Hệ số=3,6 nếu đo T bằng giây,hệ số =0,006 nếu đo T bằng phút ΔV- Thể tích bình đo (cm3)

γ- Tỷ trọng nhiên liệu

ΔG- Trọng lượng phần nhiên liệu tiêu thụ (g)

T- Thời gian đo (s)

d) Suất tiêu hao nhiên liệu riêng: = T −3

e e

G

g x10 (g / ml

−

e

e

10 G

3,6.1,36N

- Động cơ khởi động và làm nóng

- Điều chỉnh phanh sao cho tải ở mức thấp nhất phù hợp với số vòng quay định trước Khi trạng thái nhiệt của động cơ ổn định tiến hành ghi các số liệu: lực phanh, lượng nhiên liệu vào động cơ ΔG, số vòng quay (n), gọc cháy sớm, nhiệt độ nước, nhiệt độ dầu, chênh áp trong ống nạp, đó là số liệu của điểm đầu tiên

- Sau đó tăng ga và tăng lực phanh để giữ cho vòng quay không đổi, giữ ít phút

để động cơ ổn định trạng thái nhiệt, tiếp tục ghi các số liệu như trên

- Tiến hành khoảng 7-8 điểm cho đến khi bướm ga mở hoàn toàn Điểm đầu trên ứng với công suất cực tiểu và điểm kết thúc ứng với công suất cực đại

ThÝ nghiÖm « t« NguyÔn Thµnh C«ng-§H Giao th«ng

Hình 6.5 Đặc tính tải của động cơ xăng và điezen Thí nghiệm được lặp lại với các chế độ vòng quay khác nhau của trục khuỷu

6.5 Các đặc tính điều chỉnh

Chất lượng của quá trình cháy phụ thuộc vào hàng loạt các thông số mà giá trị tối ưu của chúng xác định bằng cách thí nghiệm

- Trong động cơ xăng: là thành phần hỗn hợp cháy và góc đánh lửa sớm

- Trong động cơ diezel: là vị trí của thanh răng và góc phun sớm

Đường đặc tính xác định các giá trị tối ưu đó gọi là đặc tính điều chỉnh

6.5.1 Đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp

Đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp là đồ thị quan hệ của công suất hiệu dụng Ne, suất tiêu hao nhiên liệu riêng ge với suất tiêu hao nhiên liệu giờ GT

Ne, ge=f(GT) Với các điều kiện sau:

- Bướm ga không đổi

- Ne=const

- Góc đánh lửa sớm ở vị trí tối ưu λ

Dạng đồ thị:

Hình 6.6 Đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp Cách xác định:

- Khởi động và hâm nóng động cơ

- Mở bướm ga, chất tải động cơ bằng thiết bị phanh, điều chỉnh khả năng thông qua của gic lơ chính (bằng kim điều chỉnh) sao cho hỗn hợp nghèo đến mức động cơ làm việc không ổn định (có hiện tượng ngắt quãng), sau đó điều chỉnh kim cho hỗn hợp giàu lên một chút để động cơ làm việc ổn định, đồng thời chất tải phanh để đạt được chế độ vòng quay quy định, khi chế độ nhiệt của động cơ

ổn định tiến hành đo tải phanh, số vòng quay trục khuỷu n, góc đánh lửa sớm

θ, lượng nhiên liệu và không khí tiêu thụ, nhiệt độ, áp suất, dầu nhờn, đó là điểm đầu tiên của đồ thị

- Sau đó điều chỉnh chế hoà khí cho hỗn hợp giàu thêm, chọn góc cháy sớm hợp

lý và số quay trục khuỷu theo quy định, khi động cơ ổn định tiến hành đo các thông số của điểm thứ 2 của đường đặc tính

- Các thí nghiệm tiếp tục cho đến khi đạt giá trị Nemax sẽ tiến hành theo trinh tự ngược lại

ThÝ nghiÖm « t« NguyÔn Thµnh C«ng-§H Giao th«ng

Vẽ tam giac vuông cho AB và AC song song với các trục toạ độ với độ dài có

số đơn vị mức tiêu hao nhiên liệu giờ và công suất bằng nhau đúng tỷ lệ xích quy định Tiếp điểm giữa đường cong Ne và đường tiếp tuyến song song với cạnh BC cho giá trị điều chỉnh tối ưu phải tìm Tỷ lệ xích AB=5(kg/n) AC= 5(ml)

6.5.2 Đặc tính điều chỉnh theo góc đánh lửa

Đặc tính điều chỉnh theo góc đánh lửa sớm là đồ thị quan hệ của công suất hiệu dùng Ne, mức tiêu hao nhiên liệu GT, ge với góc đánh lửa sớm θ: Ne, GT, ge = f(θ) Với điều kiện:

- Độ mở bướm ga =const

- N=const

- Chế độ nhiệt ổn định

Mục đích: xác định góc đánh lửa sớm lợi nhất, và kiểm tra hệ điều chỉnh tự động ly tâm cà chân không của bộ chia điện

Hình 6.7 Đường đặc tính điều chỉnh theo góc đánh lửa Các xác định:

- Khởi động và hâm nóng động cơ

được các thông số giống như điểm đầu

- Tiếp tục thí nghiệm cho đến khi công suất động cơ bắt đầu giảm (có điểm uốn) Thông qua đồ thị nhận thấy điểm Nexman cho ta gemin đó là điểm đánh lửa có lợi nhất θM ứng với số vòng quay trục khuỷu và vị trí bướm ga cố định theo yêu cầu thí nghiệm

Đường đặc tính điều chỉnh theo góc phun sớm được tiến hành tương tự

6.5.3 Đặc tính điều chỉnh theo lượng phun nhiên liệu

Đặc tính điều chỉnh theo lượng phun nhiên liệu là đồ thị tương quan giữa công suất Ne, suất tiêu hao nhiên liệu ge với mức tiêu hao nhiên liệu giờ GT: Ne,ge= f(GT)

Khi vòng quay trục khuỷu không đổi và góc phu sớm lợi nhất Mục đích của thí nghiệm này là xét ảnh hưởng của lượng nhiên liệu phun đến các chỉ tiêu công suất và kinh tế, đồng thời kiểm tra bộ hạn chế lượng phun cực đại

ThÝ nghiÖm « t« NguyÔn Thµnh C«ng-§H Giao th«ng

Hình 6.8 Đặc tính điều chỉnh theo lượng phun nhiên liệu Trình tự thí nghiệm:

- Đặt góc phun sớm theo quy định của nhà chế tạo lắp vào bơm nhiên liệu thiết bị điều chỉnh góc phun sớm để có thể thay đổi góc này có lợi theo chỉ tiêu tối đa của tải trọng phanh

- Sau khi khởi động, động cơ làm việc ổn định ở chế độ phun thấp nhất, tiến hành đo tải trọng phanh, số vòng quay trục khuỷu, lượng tiêu hao nhiên liệu và không khí, nhiệt độ nước, dầu nhờn, không khí Kết quả đo sẽ là điểm thứ nhất của đặc tính

- Các điểm tiếp theo đo bằng cách thay đổi vị trí thanh răng để tăng lượng phun, đồng thời điều chỉnh tải phanh để vòng quay trục khuỷ không đổi Trong quá trình thí nghiệm quan sát lượng khói ống xả và xác định mức độ khói

- Thí nghiệm tiếp tục cho đến khi công suất Ne giảm thì đo theo trình tự ngược lại với lượng nhiên liệu giảm dần Kết quả đo được xây dựng đồ thị đặc tính điều chỉnh theo lượng nhiên liệu phun

Phân tích đồ thị thấy khoảng điều chỉnh từ điểm A (suất tiêu hao nhiên liệu cực