Tài liệu Tổng quan về thực nghiệm và một số tính năng kỹ thuật cơ bản của động cơ Diesel doc

Tổng quan về thực nghiệm và một số tính năng kỹ thuật cơ bản của động cơ Diesel - 1 - Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THỰC NGHIỆM VÀ MỘT SỐ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL - 2 - 1.1. TỔNG QUAN VỀ KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. 1.1.1. Định nghĩa và yêu cầu chung. 1.1.1.1. Định nghĩa. Khảo nghiệm động cơ là phương pháp dùng để kiểm tra và nghiên cứu động cơ đốt trong, để xác định các thông số cơ bản của động cơ, từ đó điều chỉnh sao cho động cơ có độ tin cậy làm việc và tuổi bền đạt mức cao nhất. 1.1.1.2. Yêu cầu chung. Khảo nghiệm cần phải tiến hành cho từng động cơ với mục đích kiểm tra các thông số cơ bản và chất lượng lắp ráp của động cơ. Khảo nghiệm phải tiến hành khi nghiệm thu lần cuối. Các động cơ phải được khảo nghiệm định kỳ để kiểm tra các thông số, độ tin cậy làm việc và độ bền cũng như để kiểm tra tính ổn định của động cơ. Khảo nghiệm phải được tiến hành trong các điều kiện kỹ thuật cho phép. 1.1.2. Mục đích và nội dung nghiên cứu động cơ đốt trong. 1.1.2.1. Mục đích nghiên cứu động cơ đốt trong. Với trình độ hiểu biết hiện nay, chúng ta chưa có khả năng xác định một cách chính xác những tính chất đặc trưng và công dụng thực tế của động cơ đốt trong bằng con đường tính toán lý thuyết. Bởi vậy, nghiên cứu động cơ đốt trong vẫn là một công việc cần thiết nhằm mục đích kiểm tra các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và các thông số của động cơ, trên cơ sở đó có thể rút ra kết luận về khả năng và phương hướng hoàn thiện nó. 1.1.2.2. Nội dung nghiên cứu động cơ đốt trong. 1. Nghiên cứu kiểm tra. Kiểm tra các thông số cơ bản và chất lượng lắp ráp của động cơ sau khi chế tạo hoặc sữa chữa động cơ. Có hai loại nghiên cứu kiểm tra đó là : “ kiểm tra sản xuất và kiểm tra định kỳ ”. Cụ thể như sau :  Kiểm tra sản xuất được tiến hành cho các động cơ trước khi xuất xưởng, kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cho việc nghiệm thu hay loại bỏ một động cơ cụ thể. - 3 -  Kiểm tra định kỳ được tiến hành cho động cơ chọn từ dây chuyền sản xuất một cách ngẫu nhiên. Mục đích kiểm tra định kỳ là kiểm tra tính ổn định của sản xuất, kết quả kiểm tra định kỳ sẽ là cơ sở để đánh giá chất lượng dây chuyền công nghệ đang được áp dụng. 2. Nghiên cứu so sánh. Mục đích của nghiên cứu so sánh là đánh giá động cơ về mọi phương diện và lập hồ sơ kỹ thuật của nó. Đối tượng nghiên cứu có thể là động cơ chế thử hoặc động cơ của một hãng chế tạo khác. Nghiên cứu động cơ chế thử là kiểm tra mức độ đúng đắn của phương pháp tính toán, thiết kế và chế tạo. kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở quyết định tiến hành sản xuất hàng loạt hay phải điều chỉnh những giải pháp đã sử dụng. Nghiên cứu động cơ của hãng chế tạo khác nhằm mục đích thu thập thông tin phục vụ cho công việc cải tiến hoặc thiết kế động cơ mới. 3. Nghiên cứu khoa học hay nghiên cứu cơ bản. Mục đích nghiên cứu cơ bản động cơ đốt trong là tìm ra những quy luật chi phối các quá trình diễn ra trong động cơ đốt trong, giải thích bản chất của chúng, thiết lập những phương pháp tính toán và thực nghiệm mới…. Kết quả nghiên cứu cơ bản có thể được sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp vào quá trình thực hiện động cơ. Nghiên cứu động cơ đốt trong được tiến hành trong các phòng thí nghiệm hoặc trong điều kiện sử dụng thực tế (gọi là thử nghiệm trực tiếp). Nghiên cứu trong các phòng thí nghiệm cho phép chúng ta điều chỉnh động cơ một cách dễ dàng và sử dụng đa dạng các thiết bị nghiên cứu, kết quả thu được không phụ thuộc vào những ngẫu nhiên bên ngoài. Thử nghiệm trực tiếp cho phép chúng ta đánh giá với mức độ chính xác nhất định, độ tin cậy, tuổi bền và sự hoạt động bình thường của động cơ trong điều kiện sử dụng thực tế. Thông thường kết quả thử nghiệm thực tế có tác dụng bổ sung cho nghiên cứu tại phòng thí nghiệm. 1.1.3. Xưởng khảo nghiệm động cơ đốt trong. 1.1.3.1. Tổ chức xưởng khảo nghiệm động cơ đốt trong. - 4 - Xưởng khảo nghiệm động cơ đốt trong là nơi thực hiện những công việc nghiên cứu động cơ. Nó là một bộ phận trong cơ cấu tổ chức của một cơ sở thiết kế, chế tạo hoặc nghiên cứu động cơ. Quy mô xưởng thí nghiệm động cơ tuỳ thuộc vào mục tiêu, tính chất và nội dung nghiên cứu cũng như khả năng tài chính của cơ sở quản lý. Nói chung xưởng khảo nghiệm động cơ không thể tự thoả mãn đầy đủ về nguồn nhân lực cũng như trang thiết bị mà phải hợp tác với các cơ sở chế tạo và các phòng khảo nghiệm khác như :“ nhiên liệu, dầu bôi trơn, sức bền vật liệu, xưởng gia công cơ khí.v.v… Một xưởng khảo nghiệm động cơ đốt trong bao gồm các phòng khảo nghiệm sau :  Phòng khảo nghiệm chi tiết động cơ.  Phòng khảo nghiệm hệ thống nhiên liệu.  Phòng khảo nghiệm động cơ.  Phòng khảo nghiệm chi tiết động cơ: là nơi tiến hành nghiên cứu các chi tiết (hoặc cụm chi tiết) riêng lẻ của động cơ hoặc chuẩn bị chúng để nghiên cứu ở phòng khảo nghiệm. Nội dung nghiên cứu ở đây bao gồm : “ thí nghiệm về sức bền, tuổi bền các chi tiết trên các thiết bị giá tải, kiểm tra về các kích thước, độ cứng,.v.v . của các chi tiết so với thiết kế, phòng khảo nghiệm chi tiết động cơ cũng là nơi đánh giá tình trạng các chi tiết tháo ra từ động cơ được nghiên cứu ở phòng khảo nghiệm hoặc sau khi thử nghiệm thực tế. Phòng khảo nghiệm động cơ được trang bị các thiết bị chuyên dùng để khảo nghiệm như : “ bơm dầu bôi trơn, bơm nước làm mát, thiết bị cân bằng trục khuỷu.v.v…. Để thực hiện đầy đủ nội dung nghiên cứu, phòng khảo nghiệm chi tiết động cơ phải vận dụng các trang thiết bị của phòng thí nghiệm khác như: “vật liệu học, sức bền vật liệu”.  Công việc nghiên cứu các bộ phận của hệ thống nhiên liệu: vòi phun, bơm cao áp, bộ chế hoà khí, bộ điều tốc… được thực hiện tại phòng thí nghiệm. Phòng khảo nghiệm về hệ thống nhiên liệu được trang bị các thiết bị cơ bản sau:  Bàn khảo nghiệm bơm cao áp. - 5 -  Thiết bị khảo nghiệm bộ chế hoà khí.  Các loại lưu lượng kế dùng để đo lưu lượng nhiên liệu và không khí.  Phòng khảo nghiệm động cơ: là một bộ phận quan trọng của xưởng khảo nghiệm động cơ. Nơi đây thực hiện khảo nghiệm trên các động cơ hoàn chỉnh, làm việc ở các chế độ tải và các tốc độ quay khác nhau. Có thể tại phòng khảo nghiệm động cơ có những nội dung nghiên cứu sau:  Xây dựng các đường đặc tính của động cơ.  Xác định thành phần khí thải.  Nghiên cứu tính năng khởi động của động cơ.  Xác định hệ số nạp và các hiệu suất của động cơ.  Nghiên cứu độ ổn định của các chu trình công tác. 1.1.3.2. Tổng quát về phòng khảo nghiệm động cơ đốt trong. Một phòng khảo nghiệm động cơ bao gồm những thành phần cơ bản sau:  Động cơ được khảo nghiệm.  Phanh động cơ (phụ tải).  Các hệ thống phục vụ động cơ và phanh làm việc như:  Hệ thống nhiên liệu.  Dầu bôi trơn.  Nước làm mát.  Truyền động.  Khởi động.  Hệ thống điện.  Hệ thống thông gió.  Những thiết bị và dụng cụ đo 1.1.3.3. Các loại phanh động cơ. Để khảo nghiệm động cơ trên bệ thử cần phải trang bị thiết bị gây tải và tiêu thụ công suất do động cơ sinh ra. Thiết bị gây tải cho động cơ thường được gọi là phanh động cơ, nhiệm vụ của phanh là tạo ra momen hãm gây tải cho động cơ và - 6 - cho phép đo được momen quay của động cơ, hoặc công suất của động cơ từ đó ta tính được các thông số khác có liên quan. Tuỳ theo mức độ thuận lợi của các loại phanh mà ta có thể sử dụng một trong các loại phanh sau :  Phanh cơ học.  Phanh không khí.  Phanh điện.  Phanh thuỷ lực.  Phanh tổng hợp Phanh động cơ dùng trong khảo nghiệm động cơ đốt trong phải thoả mãn các yêu cầu sau:  Sai số cho phép 1,5% theo TCVN_1684_75.  Thiết bị phanh có khả năng phanh động cơ trong phạm vi tải trọng và tốc độ quay tương đối rộng.  Quá trình phanh phải ổn định.  Đảm bảo duy trì một chế độ, tốc độ cho trước trong trường hợp có sự thay đổi tải trọng không lớn trong một thời gian ngắn.  Bảo đảm đo được số vong quay và momen chính xác.  Có thể chạy rà động cơ.  Sử dụng được năng lượng do động cơ phát ra trong quá trình phanh.  Có khả năng điều khiển từ xa. 1.1.3.4. Dụng cụ, thiết bị và các thông số cần đo khi thí nghiệm. 1. Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm. Tất cả các dụng cụ và thiết bị dùng khi thí nghiệm phải đáp ứng đúng yêu cầu cho kiểm tra định kỳ theo thủ tục quy định. Các dụng cụ và thiết bị được dùng để thử nghiệm phục vụ cho đề tài của em sẽ được trình bày chi tiết ở chương 2. 2. Các thông số cần đo khi thí nghiệm.  Công suất : Phải được đo bằng phanh thuỷ lực hoặc phanh điện. - 7 -  Mô men : Phải được đo bằng phanh thuỷ lực, phanh điện hoặc bằng xoắn kế. Hay được tính toán bằng công thức theo công suất.  Số vòng phút : Phải được đo bằng các máy đo như máy phát đo tốc độ có ghi kết quả trên màn hình huỳnh quang của máy phát hiện sóng ôxilôgrap.  Áp suất và sự giảm áp suất : Áp suất cực đại của chu trình và sự giảm áp suất phải được đo bằng áp kế cơ, áp kế điện khí, áp kế điện hay áp kế cao áp. Áp suất chỉ thị trung bình phải được xác định theo biểu đồ áp kế. Áp suất không khí nạp vào và áp suất khí thải được đo trực tiếp bằng áp kế, hay áp kế lò xo, áp kế chân không cấp chính xác 2,5 trở lên. Áp suất khí quyển được đo bằng nhiệt kế.  Nhiệt độ : Nhiệt độ khí thải ở ống xả và nhiệt độ khí thải trước và sau tuabin (đối với động cơ diesel tăng áp) phải được đo bằng cặp nhiệt kế đồng bộ với các milivôn kế với cấp chính xác 2,5 trở lên, hay nhiệt kế thủy ngân cấp chính xác 2,5 trở lên. Nhiệt độ ở các hệ thống làm mát và dầu được đo bằng đồng hồ nhiệt cấp chính xác 2,5 trở lên hay nhiệt kế thuỷ ngân, nhiệt kế điện trở có cấp chính xác 2.  Lượng tiêu hao nhiên liệu : Tiêu hao nhiên liệu giờ được xác định bằng phương pháp cân hoặc thể tích với sai số cho phép ±0,5% . Tiêu hao dầu nhờn giờ được xác định bằng phương pháp cân hoặc thể tích. Sai số đo cho phép ±0,5% , đối với động cơ diesel có lượng tiêu hao dầu đến 5kg/h thì cho sai số đo là ±10% . Lượng nước qua động cơ diesel được xác định nhờ lưu lượng kế hoặc ống thắt tiêu chuẩn.  Độ ẩm : Để đo độ ẩm tương đối của không khí phải sử dụng ẩm kế. - 8 - 1.1.3.5. Chuẩn bị cho khảo nghiệm động cơ. Động cơ diesel khảo nghiệm phải qua quá trình chạy rà, điều chỉnh và chúng phải có chứng từ phù hợp. Thiết bị thí nghiệm để làm bệ thử khi thí nghiệm không được thay đổi những đặc tính riêng của nó trong suốt quá trình khảo nghiệm. Vị trí đo nhiệt độ trong ống xả chung đối với diesel không tăng áp và tăng áp cơ khí, được quy định khoảng cách không nhỏ hơn 5 lần đường kính của ống xả kể từ chỗ nối mặt bích của ống xả, còn nhiệt độ trong các ống xả của các xylanh thì đo ở vị trí mà bản thiết kế cho phép, độ sâu đặt dụng dụng cụ đo phải từ 2/3 đến 3/4 đường kính ống xả. Những dụng cụ đo nhiệt độ và độ ẩm không khí môi trường phải được bố trí cách xa miệng ống nạp với khoảng cách 1,5m và được bảo vệ tránh các luồng không khí và bức xạ nhiệt. Ống thu thanh để đo tiếng ồn của động cơ được đặt cách bề mặt của động cơ 0,5m trên mặt phẳng ngang ở nơi phát ra tiếng động cực đại hoặc nơi trung tâm trong trường âm đều, nhưng không thấp hơn 1m so với nền nhà. Số lượng và các vị trí đo, được quy định phù hợp với kiểu loại và kích thước của động cơ. số lượng các điểm đo không được nhỏ hơn 4. 1.1.3.6. Tiến hành khảo nghiệm động cơ.  Tiến hành khảo nghiệm bao gồm :  Thử tính chất khởi động.  Thử các chế độ làm việc.  Kiểm tra hệ thống số vòng quay.  Kiểm tra hệ thống điều chỉnh nhiệt độ.  Kiểm tra hệ thống điều khiển tự động.  Kiểm tra hệ thống tín hiệu an toàn.  Kiểm tra bộ đảo chiều.  Tháo động cơ và đo đạc các chi tiết.  Kiểm tra sự làm việc của động cơ sau khi lắp ráp và xem xét. - 9 -  Thử động cơ điesel với hệ thống điều khiển tự động từ xa cũng như cụm diesel máy phát điện với hệ thống điều khiển tự độngphải tiến hành trong quá trình làm việc của các hệ thống điều khiển tự động và điều chỉnh.  Đo áp suất nén (để so sánh giữa các xilanh) cần được tiến hành khi động cơ làm việc ở phụ tải lớn nhất ( trừ trường hợp quá tải của động cơ diesel), cắt nhiên liệu một trong các xilanh hay ở trường hợp chạy không tải, hay ở số vòng quay nhỏ nhất có phụ tải.  Trên các biểu đồ chỉ thị của diesel phải được chỉ rõ thời gian đo, số thứ tự của xilanh, tỷ lệ của lò xo, phụ tải, số vòng quay và phụ tải.  Thử các tính chất khởi động phải tiến hành bắt đầu từ trạng thái lạnh của diesel, nghĩa là nhiệt độ của dầu, nước bằng nhiệt độ môi trường nhưng không thấp hơn 8 o C.  Thử các diesel dùng để chạy máy phát điện phải tiến hành khi bộ điều chỉnh đã được chỉnh ở vị trí chuẩn.  Kiểm tra hệ thống điều chỉnh số vòng quay phải tiến hành phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn hay các điều kiện kỹ thuật đã được xét duyệt theo thủ tục quy định.  Thử hệ thống tự động của các cụm diesel máy phát điện phải được tiến hành với khối lượng tương ứng với mức tự động hoá đã lựa chọn.  Đo mức độ chung của âm và ghi lại thành phần quang phổ của nó phải được tiến hành khi động cơ làm việc ở chế độ định mức với thiết bị của hệ thống giảm âm của đường vào đường ra, bộ phận làm sạch không khí và đường ống khí thải.  Nếu thời gian thử lâu hơn 8 giờ thì áp suất khí quyển và độ ẩm tương đối cứ sau 8 giờ phải đo lại.  Các thông số ở các chế độ làm việc phải được ghi lại ở trạng thái nhiệt ổn định của diesel.  Khi bắt buộc phải ngừng thử, vấn đề tiếp tục thử sẽ được quyết định tuỳ theo các nguyên nhân khi khảo nghiệm động cơ. [...]... nghiệm) Lập bảng và xây dựng các đồ thị, đường đặc tính của động cơ Kiểm tra tính năng kỹ thuật và tính năng kinh tế từ các số liệu đã xác định ở trên Rút ra các kết luận và đánh giá động cơ 1.2 TỔNG QUAN VỀ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ 1.2.1 Định nghĩa và các thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ 1.2.1.1 Định nghĩa về tính năng kỹ thuật của động cơ Tính năng kỹ thuật của động cơ là thuật ngữ dùng... độ và hiệu quả thực hiện chức năng của động cơ 1.2.1.2 Các thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ Thông số tính năng kỹ thuật của động cơ là các đại lượng biểu đạt mức độ và hiệu quả làm việc của động cơ Và có thể định lượng tính năng kỹ thuật của động cơ đốt trong bằng ba nhóm thông số sau đây : “ tốc độ của động cơ, tải của động cơ và hiệu suất của động cơ ” 1.2.2 Khái niệm các thông số về tính. .. các thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ 1.2.2.1 Khái niệm thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ đốt trong Thông số tính năng kỹ thuật của động cơ là những đại lượng đo được khi động cơ làm việc ở điều kiện cụ thể Nó biểu hiện ở tốc độ, tải, và hiệu suất của động cơ - 12 - Thông số kỹ thuật của động cơ thể hiện chất lượng làm việc của động cơ mang lại Và các thông số làm việc này luôn luôn... dùng của Gh là [ kg/h ] hoặc [ lít/h ]  Đơn vị thường dùng của ge là [ g/Kw.h ] hoặc [ g/HP.h ] (1.14) - 19 - Chương 2 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ D12 KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIODIESEL TỪ DẦU THỰC VẬT - 20 - 2.1 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT C ỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 2.1.1 Tổng quan về đặc tính của động cơ 2.1.1.1 Định nghĩa Đặc tính động cơ là hàm số (hay... của động cơ Dùng nhiệt kế ta đo được nhiệt độ của nước làm mát trong két nước động cơ 2.3 SƠ ĐỒ, THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ 2.3.1 Sơ đồ khảo nghiệm động cơ 2.3.1.1 Sơ đồ khảo nghiệm động cơ D12 chạy không tải sử dụng nhiên liệu Diesel và Biodiesel từ dầu thực vật Hệ thống khảo nghiệm động cơ S195 chạy không tải sử dụng nhiên liệu Diesel và Biodiesel từ dầu thực vật bao gồm : động cơ diesel. .. thống khảo nghiệm động cơ D12 sử dụng nhiên liệu Diesel và Biodiesel từ dầu thực vật H 2 – 3 Hệ thống khảo nghiệm động cơ S195 - 29 - 1 Động cơ diesel D12 Động cơ diesel S195 là loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý : “ nhiên liệu tự phát hoả khi được phun vào buồng đốt chứa không khí bị nén đến áp suất và nhiệt độ đủ cao” Động cơ S195 dùng để khảo nghiệm các thông số kỹ thuật của động cơ khi... ngoài và đặc tính bộ phận )  Đặc tính tải  Đặc tính tổng hợp  Đặc tính không tải  Đặc tính điều tốc  Đặc tính chân vịt  Đặc tính điều chỉnh Các dặc tính của động cơ được xác định bằng thực nghiệm trên bệ thử động cơ - 21 - Trong phạm vi của đề tài này ta chỉ tìm hiểu đặc tính không tải và đặc tính tải của động cơ diesel D12 sử dụng nhiên liệu diesel so với nhiên liệu Biodiesel từ dầu thực vật... trình (ge) và đảm bảo góc phun sớm thích hợp nhất cho số vòng quay ấy 2.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL D12 KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL VÀ BIODIESEL TỪ DẦU THỰC VẬT 2.2.1 Phương pháp xác định công suất có ích Ne của động cơ Công suất là tốc độ thực hiện công Trị số của công suất cho ta biết động cơ đó mạnh hay yếu Công suất có ích công suất của động cơ được... độ đủ cao” Động cơ S195 dùng để khảo nghiệm các thông số kỹ thuật của động cơ khi chạy với nhiên liệu Biodiesel từ dầu thực vật so với nhiên liệu diesel Các thông số kỹ thuật của động cơ diesel S195 : Bảng 2 – 1 Thông số kỹ thuật của động cơ diesel S195 Cách làm Nhãn hiệu Thông số kỹ thuật Số kiểu và mát và kiểu cách cách nổ máy Đường kính xilanh 95(mm) Hành trình piston 115(mm) Công suất định 12 (HP)... hoặc các hãng chế tạo động cơ lớn Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật thường được thể hiện dưới hình thức một bảng các trị số của các tính chất đặc trưng cho khả năng và hiệu quả sử dụng của một loại nhiên liệu cụ thể vào mục đích xác định Dưới đây là một số tiêu chuẩn kỹ thuật của nhiên liệu diesel Bảng 2-3 Nhiên liệu diesel – PERTROLIMEX Chỉ tiêu kỹ thuật Số Cetane, min Thành phần chưng cất, [oC] : max 45 . Tổng quan về thực nghiệm và một số tính năng kỹ thuật cơ bản của động cơ Diesel - 1 - Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THỰC NGHIỆM VÀ MỘT SỐ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CƠ. các thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ. 1.2.1.1. Định nghĩa về tính năng kỹ thuật của động cơ. Tính năng kỹ thuật của động cơ là thuật ngữ dùng