C7 do tieu thu nhien lieu

Cảm biến kỹ thuật đo - Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7-1 Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7.1 KHÁI QUÁT Mục đích ý nghĩa Lượng tiêu thụ nhiên liệu tiêu quan trọng để xác định tính kinh tế nhiên liệu động Bên cạnh với việc đo lưu lượng khơng khí, đo tiêu thụ nhiên liệu giúp ta xác định thành phần hỗn hợp cấp vào động Đơn vị tính thường là: kg/h (đối với nhiên liệu lỏng) m3/h (đối với nhiên liệu khí) Để đo tiêu thụ nhiên liệu khí sử dụng phép đo lưu lượng khí chương Phân loại phương pháp đo tiêu thụ nhiên liệu Thực chất việc đo tiêu thụ nhiên liệu đo thời gian mà động tiêu thụ hết thể tích hay khối lượng nhiên liệu định Trên sở đó, người ta phân thành hai phương pháp đo: đo thể tích hay đo khối lượng Ngồi ra, dựa vào tính liên tục trình đo, người ta chia thành phương pháp đo gián đoạn, sau lần đo phải nạp nhiên liệu cho cốc đo phương pháp đo liên tục, q trình đo khơng bị gián đoạn việc cung cấp nhiên liệu cho cốc đo Một số yêu cầu hệ thống đo tiêu thụ nhiên liệu - Lượng tiêu thụ nhiên liệu động ô tô máy kéo thay đổi vùng rộng, từ 0,5  2kg/1 chế độ không tải; đến 20 - 50kg/1giờ chế độ toàn tải nên phải thiết kế hệ thống chứa cốc đo nhiên liệu đảm bảo đo tiêu thụ nhiên liệu chế độ cơng tác Thể tích thùng chứa V= k  N e g e t.10−6 (m3) Trong đó: k : Hệ số dự trữ 1,09  1,1  : Khối lượng riêng nhiên liệu (g/cm3) Ne : Cơng suất có ích cho động (Kw) ge : Suất tiêu thụ nhiên liệu (g/Kw h) t : thời gian (giờ) Các cốc đo phải đảm bảo đo chế độ, với thời gian lần đo từ 30 đến 60 giây - Vận hành đơn giản an tồn Bố trí ngun tắc phịng chữa cháy Thuận lợi cho cán thí nghiệm quan sát - Xác định nhanh xác Trần Thanh Hải Tùng, Bộ mơn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thông, ĐHBK ĐN Cảm biến kỹ thuật đo - Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7-2 - Chế tạo đơn giản 7.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO TIÊU THỤ NHIÊN LIỆU LỎNG Có hai phương pháp dùng đo lượng tiêu thụ nhiên liệu đo kiểu thể tích (Q) đo kiểu khối lượng (G) Việc chuyển đổi hệ đơn vị hai kiểu đo thông qua khối lượng riêng nhiên liệu Do khối lượng riêng nhiên liệu phụ thuộc vào nhiệt độ nên đo kiểu khối lượng cho kết xác G =  nl Q Đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp thể tích a Đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp thể tích kiểu hở Thường sử dụng với cốc đo điều khiển tay, đơn giản Gnl = 3, 6.V  nl t kg/giờ Trong đó: V : Thể tích nhiên liệu động tiêu thụ (cm3) nl : Khối lượng riêng nhiên liệu (g/cm3) t : Thời gian đo (s) Sơ đồ nguyên lý Hệ thống đo hở sơ đồ hình 7.1 (A ) V1 V2 (B ) (C ) Hình 7.1 Sơ đồ đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp thể tích kiểu hở 1_Bình chứa nhiên liệu, 2_van khóa, 3_ống dẫn, 4_van ba ngả, 5_cốc đo thủy tinh, 6_vạch chia giới hạn thể tích, 7_động Các vị trí van ba ngả: Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thơng, ĐHBK ĐN Cảm biến kỹ thuật đo - Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7-3 Vị trí A: cấp nhiên liệu cho cốc động (chuẩn bị đo); Vị trí B: đo (nhiên liệu từ cốc đến động cơ); Vị trí C: khơng đo (nhiên liệu từ bình chứa cung cấp cho động cơ) Nguyên lý đo Chuẩn bị đo: Quay van ba ngả vị trí A nhiên liệu từ bình chứa nhiên liệu đến cấp cho động cốc đo Để cho động làm việc ổn định chế độ cần đo nhiên liệu đầy bình đo theo kinh nghiệm nên chọn  V1= 25cm3,  V2 = 50cm3,  V3 = 75cm3 Độ xác thể tích đến 0,1 [cm3] Đo: Quay van ba ngả đến vị trí B đồng thời bấm đồng hồ Khi nhiên liệu từ cốc đo cấp cho động cơ, cịn đường nhiên liệu từ bình chứa đến động bị cắt Sau tiêu thụ hết lượng thể tích định  V1  V2  V3 ta bấm đồng hồ dừng, quay van vị trí C Yêu cầu thời gian đo phải đạt 30  60 giây Do đó, phải chọn  Vi phù hợp với chế độ đo không để thời gian đo nhỏ hay lớn quá, nhỏ khơng xác, lớn q gây lãng phí Để tính tốn chuẩn bị cho bước đo van ba ngả vị trí C Nhận xét: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo; Áp suất nhiên liệu trình đo thay đổi; Việc điều chỉnh van ba ngả đồng hồ tay khó kịp thời xác; Động dễ bị tắt máy không xử lý nhanh hay quên quay van ba ngả vị trí C nhiên liệu cốc hết; Có lượng nhiên liệu bốc dễ gây hỏa hoạn, vỏ bình thủy tinh dễ vỡ; Sau đo cần phải tính tốn kết b Đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp thể tích kiểu kín Nguyên lý cấu tạo giống hệ thống đo nhiên liệu phương pháp thể tích kiểu hở có thêm bình khơng khí trung gian đặt cốc đo 4, thơng với bình chứa ống Van khơng khí để giữ cho áp suất bình đo khơng đổi Tác dụng van ba ngả trường hợp giống trường hợp đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp thể tích kiểu hở Sơ đồ phương pháp: Vị trí A: cấp nhiên liệu cho cốc động (chuẩn bị đo); Vị trí B: đo (nhiên liệu từ cốc đến động cơ); Vị trí C: khơng đo (nhiên liệu từ bình chứa cung cấp cho động cơ) Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thơng, ĐHBK ĐN Cảm biến kỹ thuật đo - Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7-4 Hình 7.2 Sơ đồ đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp thể tích kiểu kín 1_Bình nhiên liệu, 2_Van khóa nhiên liệu từ thùng chứa, 3_Van ba ngả, 4_Bình đo, 5_Vạch chia thể tích, 6_Bình khơng khí trung gian, 7_Van khơng khí, 8_ống nối, 9_Động Ngun lý đo: Khi đo van đóng, nhiên liệu bình đo giảm dần tạo nên độ chân khơng bình hút nhiên liệu từ bình theo ống vào bình trung gian 6, nén khơng khí bình để giữ áp suất khơng đổi Nếu áp suất bình lớn mực nhiên liệu dâng cao van mở để thải bớt khơng khí ngồi giữ áp suất bình khơng đổi Các bước tiến hành đo: Chuẩn bị đo, đo tính tốn hệ thống đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp thể tích kiểu hở Trong trường hợp quay khơng kịp van ba ngả vị trí C nhiên liệu bình giảm đến mức áp suất thấp, tạo nên độ chân không lớn bình làm hút nhiên liệu qua ống vào bình tràn vào miệng cốc đo 4, tiếp tục cung cấp nhiên liệu cho động nên động không bị tắt máy Nhận xét: So với hệ thống đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp thể tích kiểu hở, hệ thống đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp thể tích kiểu kín có ưu điểm sau: An tồn hệ thống nhiên liệu kín; Hạn chế sai số bay nhiên liệu Động không bị tắt máy thao tác không kịp quay van ba ngả sang vị trí C, quên quay van ba ngả Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thơng, ĐHBK ĐN Cảm biến kỹ thuật đo - Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7-5 Nhận xét chung phương pháp đo tiêu thụ nhiên liệu kiểu thể tích : Độ xác phép đo phụ thuộc vào yếu tố sau: Khả cán thí nghiệm việc theo dõi quan sát kết thí nghiệm; Do có mao dẫn nhiên liệu, dính ướt thành ống nên kết đo có sai lệch Do khơng xác; Do khối lượng riêng nhiên liệu hàm theo nhiệt độ, nên thí nghiệm phải xác định cụ thể hiệu chỉnh kết đo phức tạp dẫn đến sai số; Sai số  V cốc đo giãn nở nhiệt cốc đo Phương pháp sử dụng tốt với nhiên liệu xăng, xăng có độ nhớt nhỏ, dễ lưu động, tổn thất qua lỗ tiết lưu nhỏ dính ướt Hạn chế sai số bay nhiên liệu cách sử dụng hệ thống đo kiểu kín Để nâng cao độ xác phép đo, ta dùng tế bào quang điện làm rơ le ngắt tự động, bố trí vạch đo bình đo liên động điều khiển cấu đo thời gian, điều khiển việc đóng mở van ba ngả Đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp khối lượng Các vị trí van ba ngả làm việc giống vị trí van ba ngả phương pháp đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp thể tích a Sơ đồ đo : Hình 7.3 Sơ đồ đo tiêu thụ nhiên liệu phương pháp khối lượng 1_cân, 2_động cơ, 3_cốc đo, 4_ống dẫn, 5_van ba ngả, 6_van khóa nhiên liệu, 7_bình nhiên liệu, 8_kim thi, 9_quả cân Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thơng, ĐHBK ĐN Cảm biến kỹ thuật đo - Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7-6 b Nguyên lý đo: Nhiên liệu từ thùng nhiên liệu qua van ba ngả vị trí A sau vị trí B khoảng thời gian định trước ta đo lượng nhiên liệu định  m,  m thay đổi theo tải loại động Nhận xét: Ưu điểm: Đơn giản dễ chế tạo, dễ tìm kiếm dụng cụ như: cân, cốc đo Không quan tâm đến khối lượng riêng nhiên liệu đọc kết đo cân; Áp dụng cho tất loại nhiên liệu (xăng, diesel khí) Nhược điểm: Có lượng nhiên liệu bốc hơi, khắc phục cách thu hẹp tiết diện bốc hơi, xử lý cách thiết kế cốc đo hình cổ chai 7.3 QUI ĐỔI ĐIỀU KIỆN TIÊU CHUẨN Lượng tiêu thụ động phụ thuộc vào điều kiện môi trường xung quanh áp suất, nhiệt độ độ ẩm tương đối khơng khí Để so sánh phép đo điều kiện môi trường khác nhau, cần quy đổi kết điều kiện tiêu chuẩn theo DIN6270     geo = ge 1 + 0, 1 −   − 1   k   m    Trong đó: geo: Suất tiêu thụ nhiên liệu quy đổi điều kiện tiêu chuẩn ge: Suất tiêu thụ nhiên liệu xác định đo k: Hệ số quy đổi m: Hiệu suất giới động Hệ số k động xăng: T  k = o  T  0,75 pdo −  pD po − o pDo Động Diesel không tăng áp: k= T0 T pdo p0 To: Nhiệt độ tiêu chuẩn (K) T: Nhiệt độ mơi trường thí nghiệm Po: Áp suất tiêu chuẩn (bar) Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thơng, ĐHBK ĐN Cảm biến kỹ thuật đo - Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7-7 pđo: Áp suất khí thí nghiệm 0: Độ ẩm tiêu chuẩn : Độ ẩm tương đối mơi trường thí nghiệm PDo: Áp suất bão hòa nước nhiệt độ tiêu chuẩn PD: Áp suất bão hòa nước nhiệt độ thí nghiệm 7.4 THIẾT BỊ ĐO TIÊU THỤ NHIÊN LIỆU ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG (AVL 733S) Giới thiệu chung thiết bị cấp đo tiêu thụ nhiên liệu AVL 733S Đối trọng Thép Thanh đo Cảm biến điện dung Buồng đo Buồng chứa dầu giảm chấn Van điện từ bảo vệ Ống dẫn 1- Đường cấp nhiên liệu cho đo 2- Đường cấp nhiên liệu đến động 3- Đường nhiên liệu hồi từ động 4- Đường thơng với khí trời Hình 7.4 Sơ đồ nguyên lý đo tiêu thụ nhiên liệu Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thơng, ĐHBK ĐN Cảm biến kỹ thuật đo - Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7-8 + Phạm vi ứng dụng: AVL733S có số chức sau - Cấp đo tiêu thụ nhiên liệu cho động thí nghiệm - Có thể kết hợp với điều hòa nhiệt độ nhiên liệu - Có thể sử dụng hai loại nhiên liệu xăng Diesel - Tạo áp suất ban đầu cho nhiên liệu trước cấp cho động + Các thông số làm việc hệ thống - Áp suất nhiên liệu cung cấp đạt đến 0.8 bar - Phạm vi ứng dụng cho phép: 0…80 (kg/h) - Phạm vi hiệu chỉnh nhiệt độ nhiên liệu: -10… +700C - Có thể sử dụng cho loại nhiên liệu xăng pha Methanol Ethanol 20%, sử dụng 100% Methanol Ethanol - Mức cấp nhiên liệu nhỏ nhất: +25 (kg/h) - Mức cấp nhiên liệu bình thường: 150 (kg/h) - Mức cấp nhiên liệu lớn có thể: 400 (kg/h) - Độ sai lệch cho phép kết đo: 0.1% - Dòng điện điều khiển: 24 ±0.5 V DC (1.6A) - Kích thước hệ thống: 640 x 510 x 280 (mm) - Có hai phương pháp đo: + Đo theo Measurement mode (Normand) + Đo theo Stand by – mode Hình 7.5 Các chế độ đo Hình 7.6 Hiện thị kết hình Trần Thanh Hải Tùng, Bộ mơn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thông, ĐHBK ĐN Cảm biến kỹ thuật đo - Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7-9 Cấu tạo nguyên lý làm việc a Bộ phận cấp đo tiêu thụ nhiên liệu (Avl Fuel Balance) Thiết bị 733 làm việc theo nguyên lý cân trọng lượng nhiên liệu, theo nguyên lý nhiên liệu cung cấp cho động từ bình đo lường (cốc đo) đo liên tục chọn chế độ đo Stand by – mode (hình 7.4, hình 7.5) Đầu tiên nhiên liệu từ bốn chứa rót vào cốc đo, cấp theo đường số1 đầy cốc van điền đầy đóng nhiên liệu lại Từ cốc đo nhiên liệu cung cấp cho động qua đường số Phần nhiên liệu hồi từ động theo đường số trở cốc đo Hệ thống cốc đo đặt cân, có cân đối trọng có trọng lượng 900g Khi động hoạt động, nhiên liệu cốc đo giảm xuống làm cho cán cân nghiên dần đối trọng Nhờ cảm biến điện dung, ghi nhận dịch chuyển học cán cân, dịch chuyển làm thay đổi giá trị điện dung cảm biến Tín hiệu đưa xử lý để tính tốn lượng nhiên liệu tiêu thụ cho động Trong trình cung cấp nhiên liệu cho động cơ, hệ thống cốc đo đối trọng bị dao động liên tục Do nhờ phận giảm chấn làm triệt tiêu dao động tăng độ xác phép đo Phương pháp đo lưu lượng khối lượng không nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ Yêu cầu hệ thống: + Mạch nhiên liệu phải hoàn toàn rút khí (khơng có bọt khí) + Nhiệt độ mạch đo phải khơng thay đổi + Thể tích mạch đo khơng thay đổi Trong điều kiện bình thường thiết bị AVL733 làm việc với mức lưu lượng 0…150 (kg/h) Trong trường hợp đặc biệt cấp tới mức 400 (kg/h) b Bộ phận điều hòa nhiệt độ nhiên liệu (AVL Fuel Temprature Control): Như trình bày trên, để đảm bảo xác cho phép đo thiết bị nhiệt độ mạch nhiên liệu phải không đổi Do trước cấp nhiên liệu cho động cơ, nhiên liệu đưa qua phận điều khiển nhiệt độ, nhằm ổn định nhiệt độ nhiên liệu Hệ thống lắp phía cấp đo tiêu thụ hình 7.7 Trần Thanh Hải Tùng, Bộ mơn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thơng, ĐHBK ĐN Cảm biến kỹ thuật đo - Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7-10 Hình 7.7 Sơ đồ nối kết đo ổn định nhiệt độ nhiên liệu a Đường hồi nhiên nhiên liệu từ điều hòa nhiệt độ b Đường nhiên liệu đến điều hịa nhiệt độ c Đường thơng với khí trời d Đường cấp nhiên liệu cho hệ thống từ bồn chứa A Đường nhiên liệu đến từ đo B Đường nhiên liệu hồi từ điều hòa nhiệt độ C Đường hồi nhiên liệu từ động điều hòa nhiệt độ D Đường cấp nhiên liệu đến động E Đường cấp nước vào F Đường nước - Các lọc nhiên liệu: 57, 58, 60 - Động thí nghiệm: 49 - Các van: 43, 44, 50, 51 - Áp kế đo áp suất nhiên liệu nước vào ra: 54, 52, 53 Ở sơ đồ trên, nhiên liệu từ đo qua điều hòa nhiệt độ theo đường A vào điều khiển nhiệt độ Tại đây, phận trao đổi nhiệt dùng mạch nước làm mát cấp bên khoảng 100oC, qua hệ thống đường ống E F vào trao đổi nhiệt Nhờ cảm biến nhiệt độ gắn bên nên ta biết nhiệt độ nhiên liệu, Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thơng, ĐHBK ĐN Cảm biến kỹ thuật đo - Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7-11 qua để cài đặt giá trị cho hợp lý Nhiên liệu sau làm mát xong cấp cho động qua đường D Tại vị trí cấp nhiên liệu cho động có cụm van Bypass 48, mục đích điều chỉnh áp suất nhiên liệu cấp cho phù hợp Đường nhiên liệu trở từ động có nhiệt độ lớn, hệ thống tự kiểm soát nhiệt độ để đảm bảo không thay đổi Như vậy, việc cấp đo tiêu thụ nhiên liệu động thí nghiệm thiết bị AVL 733 cho phép ta xác định giá trị tiêu thụ xác Đồng thời cho phép ta khống chế hiệu chỉnh nhiệt độ nhiên liệu cung cấp cho động với nhiều chế độ khác Điều quan trọng thí nghiệm xét ảnh hưởng nhiệt độ nhiên liệu động thí nghiệm Hệ thống điều khiển từ Puma cho phép ta tìm lỗi thiết bị trình vận hành xử lý kịp thời Các tín hiệu giá trị đo hiển thị máy tính, nhờ số liệu mà ta xây dựng đường đặc tính tiêu thụ nhiên liệu cho động thí nghiệm Mục lục Chương Đo tiêu thụ nhiên liệu 7.1 KHÁI QUÁT 7.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO TIÊU THỤ NHIÊN LIỆU LỎNG 7.3 QUI ĐỔI ĐIỀU KIỆN TIÊU CHUẨN 7.4 THIẾT BỊ ĐO TIÊU THỤ NHIÊN LIỆU ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG (AVL 733S) Câu hỏi chương 7: Mục đích ý nghĩa, phân loại phương pháp đo tiêu thụ nhiên liệu Trình bày nguyên lý đo tiêu thụ nhiên liệu kiểu thể tích kín Trình bày ngun lý đo tiêu thụ nhiên liệu kiểu khối lượng Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thơng, ĐHBK ĐN ... cán thí nghiệm việc theo dõi quan sát kết thí nghiệm; Do có mao dẫn nhiên liệu, dính ướt thành ống nên kết đo có sai lệch Do khơng xác; Do khối lượng riêng nhiên liệu hàm theo nhiệt độ, nên thí... m: Hiệu suất giới động Hệ số k động xăng: T  k = o  T  0,75 pdo −  pD po − o pDo Động Diesel không tăng áp: k= T0 T pdo p0 To: Nhiệt độ tiêu chuẩn (K) T: Nhiệt độ môi trường thí nghiệm... (G) Việc chuyển đổi hệ đơn vị hai kiểu đo thông qua khối lượng riêng nhiên liệu Do khối lượng riêng nhiên liệu phụ thu? ??c vào nhiệt độ nên đo kiểu khối lượng cho kết xác G =  nl Q Đo tiêu thụ nhiên