- Đã xây dựng và hiệu chỉnh thành công mô hình tính QLCCNL của động cơ B2 khi sử dụng nhiên liệu B0, B10, B20 trong phần mềm Inject32 Khi sử dụng B
4.2.3. Trang thiết bị xác định ảnh hưởng của B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ B
năng lượng, môi trường của động cơ B2
4.2.3.1 Bệ thử động cơ AVL-ETC
Công việc thực nghiệm xác định ảnh hưởng của B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ B2 được tiến hành trên bệ thử động cơ hạng nặng AVL-ETC thuộc Trung tâm Quốc gia Thử nghiệm khí thải Phương tiện giao thông cơ giới đường bộ (NETC)/Cục Đăng kiểm Việt Nam. Đây là phòng thử nghiệm hiện đại với các thiết bị, công nghệ tiên tiến do hãng AVL List GmbH (Áo) cung cấp. Sơ đồ bố trí và một số hình ảnh về trang thiết bị của Phòng thử AVL- ETC được trình bày trong Phụ lục 6. Sơ đồ kết nối các trang thiết bị của phòng thử AVL-ETC được trình bày trên Hình 4.2.
Hình 4.2. Sơ đồ kết nối các trang thiết bị của phòng thử AVL–ETC, [72]
Động cơ B2 được nối với phanh điện APA-404/6PA. Phanh điện được điều khiển thông qua phần mềm điều khiển chung của phòng thử PUMA. Ngoài bộ phận quan trọng nhất là phanh APA-404/6PA, AVL-ETC còn được trang bị các hệ thống, thiết bị phụ trợ như: Bộ kéo ga tự động THA-100, thiết bị ổn định
AVL-735S + AVL-753C, AVL-553, AVL-554, ACS, Blow by...
Động cơ B2 AVL-439
PSS CVS
THA-100 APA-404/6PA APA-404/6PA
AMA
PUMA Open (Hardware and Software)
GEM 301H Online
Máy chủ (Host) GEM 301H Offline
nhiệt độ nước làm mát AVL- 553, thiết bị ổn định và làm mát dầu bôi trơn AVL-554, Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL 735S, thiết bị làm mát nhiên liệu AVL-753C, thiết bị đo độ khói AVL-439, hệ thống cung cấp khí nạp, hệ thống thải khí…
4.2.3.2. Các bộ phận cơ bản của bệ thử a. Phanh điện APA 404/6PA
Phanh APA 404/6PA hoạt động được ở 2 chế độ: động cơ điện và chế độ phanh. Phanh điện được điều khiển tự động qua hệ thống máy tính của bệ thử nên có khả năng thay đổi mô men phanh thích hợp ở các chế độ thử và có khả năng giữ tốc độ rất ổn định tuỳ theo yêu cầu của quá trình thử. Các thông số cơ bản của APA- 404/6PA được trình bày trong Bảng 4.11, đặc tính mô men và công suất của APA- 404/6PA ở chế độ phanh và chế độ động cơ được trình bày trên Hình 4.3.
Hình 4.3. Đặc tính của APA-404/6PA ở chế độ phanh (a) và chế độ động cơ (b), [72]
Bảng 4.11. Các thông số kỹ thuật cơ bản của APA-404/6PA, [72]
TT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Công suất hấp thụ tối đa kW 440
2 Phạm vi số vòng quay vg/ph 0 ÷ 6000
3 Điện áp làm việc V 3x500
4 Mô men quán tính kgm2 3,534
5 Tổng khối lượng phanh kg 2260
b. Bộ kéo ga tự động THA-100
Quá trình thử nghiệm động cơ hiện đại cần có thiết bị dẫn động tay ga (đối với động cơ xăng) hoặc dẫn động thanh răng BCA (với động cơ diesel) có khả năng thay đổi bước dẫn động với độ mịn rất cao và khả năng lặp lại. Bộ phận chính của THA-100 là một động cơ biến bước, nó làm thay đổi chiều dài của đoạn dây kéo để thay đổi ví trí của thanh răng BCA (hoặc vị trí của bướm ga) tuỳ theo từng chế độ thử. THA-100 có mức độ tự động hóa cao, có thể điều khiển bằng tay (thông qua nút điều khiển dạng xoay) hoặc hoàn toàn tự động bằng PUMA. Sơ đồ nguyên lý hệ thống kéo ga được trình bày trên Hình 4.4 với các thông số kỹ thuật cơ bản được trình bày trong Bảng 4.12.
Hình 4.4. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống THA-100, [72]
Bảng 4.12. Các thông số kỹ thuật cơ bản của THA-100, [72]
TT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Kích thước (HxWxD) mm 172 x 350 x 285 2 Hành trình kéo mm 110 3 Lực kéo lớn nhất (ở 400 C) N 120 4 Tốc độ kéo lớn nhất m/s 0,5 5 Vị trí có thể lặp lại mm 0,05 6 Nhiệt độ vận hành 0 C -30 đến + 50
7 Độ ẩm của môi trường vận hành (không có hơi nước ngưng tụ)
% 20 85
c. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ nhiên liệu AVL Fuel Temperature Control 753C
Trong quá trình thử nghiệm nhiên liệu hồi về từ động cơ sẽ làm gia tăng nhiệt độ nhiên liệu trong bình đo (có thể tăng thêm khoảng 3040 0C). Do vậy sẽ ảnh hưởng đến đặc tính của nhiên liệu (tỷ trọng, độ nhớt) và sẽ làm ảnh hưởng đến sự hoạt động của động cơ cũng như kết quả đo lượng nhiên liệu tiêu thụ. AVL- 753C thường được lắp đặt cùng với thiết bị đo lượng nhiên liệu tiêu thụ AVL-735S. Về bản chất, AVL-753C làm mát nhiên liệu hồi về từ động cơ bằng nước tuần hoàn
vòng ngoài để giữ ổn định nhiệt độ của nhiên liệu đã được định sẵn trong AVL- 735S. Sơ đồ nguyên lý, bố trí chung của AVL-753C và AVL-735S được trình bày trên Hình 4.5, các thông số kỹ thuật được trình bày trong Bảng 4.13.
Hình 4.5. Sơ đồ nguyên lý và bố trí chung của AVL-753C và AVL-735S, [72]
1,4,8,11–Van; 2-Áp kế đo áp suất nước làm mát ra (06 bar); 3-Áp suất nước làm mát vào (06 bar);5-Áp kế đo áp suất nhiên liệu hồi (02 bar); 6-AVL Fuel Temperature Control-753; 7-AVL Fuel Balance 735S; 9-Bầu lọc thô; 10-Bầu lọc tinh; 12-Thùng chứa nhiên liệu; 13-Lọc nhiên liệu; 14-Động cơ thử nghiệm-D243; 1,4,8,11-Van; A-Nhiên liệu đến AVL-753C; B-Nhiên liệu hồi về AVL-735S; C-Nhiên liệu hồi từ động cơ; D-Nhiên liệu đến động cơ; E-Nước làm mát vào;F-Nước làm mát ra; H,J-nhiên liệu thừa; a-Nhiên liệu hồi từ động cơ; b-Nhiên liệu đến động cơ; c-Ống thông hơi; d-đường nhiên liệu cấp đến AVL-735S; e-Nhiên liệu thừa.
Bảng 4.13. Các thông số kỹ thuật cơ bản của AVL-753C, [72]
TT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Kích thước cơ sở (W x H x D) mm 770 x 850 x 325
2 Khối lượng khô kg 90
3 Công suất sấy nóng nhiên liệu kW 1,6
4 Điện áp làm việc V 220
5 Lượng nhiên liệu phân phối trong mạch đo l/h 540 ÷ 650 6 Sai số nhiệt độ cho phép lớn nhất 0
C ± 1
7 Phạm vi nhiệt độ làm việc của nhiên liệu 0
8 Nhiệt độ lớn nhất trên đường ống nhiên liệu 0
C 110
9 Nhiệt độ nhiên liệu từ hệ thống cung cấp 0
C 10 ÷ 30
10 Nhiệt độ môi trường 0
C 5 ÷ 50
11 Áp suất tối đa cho phép trong hệ thống nhiên liệu bar 6
d. Hệ thống đo lượng tiêu hao nhiên liệu AVL Mass Flow Meter 735S
AVL-735S được thiết kế phù hợp với thử nghiệm động cơ hiện đại. Đây là hệ thống đo lượng tiêu thụ nhiên liệu có độ chính xác cao, có thể đo mức tiêu thụ nhiên liệu lên đến 165 kg/h; Cảm biến đo lượng tiêu thụ nhiên liệu kiểu coriolis (đo trực tiếp khối lượng nhiên liệu tiêu thụ) đạt độ chính xác cao ngay cả khi tiêu thụ nhiên liệu ở mức thấp với thời gian đo ngắn. Dữ liệu đo được ghi nhận trên máy tính của bệ thử với sự trợ giúp của PUMA nên kết quả đo có độ chính xác cao, không chịu ảnh hưởng do sai số chủ quan của người vận hành. Sơ đồ nguyên lý của AVL-735S được trình bày trên Hình 4.6; các thông số kỹ thuật được trình bày trong Bảng 4.14.
Bảng 4.14. Các thông số kỹ thuật cơ bản của AVL-735S, [72]
TT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Kích thước cơ sở (HxWxD) mm 770x670x345
2 Khối lượng khô kg 62
3 Lưu lượng đo cho phép l/giờ 5 165
4 Áp lực nhiên liệu cung cấp bar 0,1 0,8
5 Áp lực nhiên liệu ra khỏi hệ thống bar 0,05 0,5
6 Tốc độ dòng chảy tối đa l/giờ 180
7 Nhiệt độ môi trường 0C 0 50
8 Nhiệt độ nhiên liệu 0C -10 40
Hình 4.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống AVL-735S, [72]
1-Van khoá; 2-Bơm dầu 1;3,8,17-Van an toàn; 4-Bình ổn định áp suất; 5-Cảm biến kiểu coriolis; 6,11,13-Van 3 ngả; 7-Bơm dầu 2; 9-Van xả; 10-Bộ điều chỉnh áp lực;
12-Van thông hơi; 14-Cảm biến mức nhiên liệu; 15,16-Cảm biến áp suất.
7 16 16 1 13 2 3 14 4 17 8 6 5 9 11 10 12 15 from engine to engine fuel supply
e. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ nước làm mát AVL Coolant Conditioning System 553
Trong quá trình thử nghiệm, chế độ nhiệt của động cơ có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và mức phát thải. AVL-553A thay đổi lượng nước tuần hoàn qua vòng ngoài để đảm bảo nhiệt độ nước làm mát của động cơ theo đúng yêu cầu. AVL-553 được vận hành dưới sự điều khiển của PUMA. Sơ đồ nguyên lý của AVL-553 được thể hiện trên Hình 4.7, các thông số kỹ thuật được trình bày trong Bảng 4.15.
Bảng 4.15. Các thông số kỹ thuật cơ bản của AVL-553, [72]
TT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Kích thước cơ sở (HxWxD) mm 1000x1000x2300
2 Khối lượng kg 300 400
3 Công suất làm mát lớn nhất kW 348 (ở 800C)
4 Công suất làm mát nhỏ nhất kW 5 (ở 500C)
5 Lưu lượng nước qua hệ thống m3/h 1,5 2 6 Phạm vi nhiệt độ của vòng tuần hoàn 0C 10 85
7 Áp suất nước trong hệ thống bar 6
Hình 4.7. Sơ đồ nguyên lý hệ thống AVL-553, [72]
A-đường nước làm mát đến động cơ; B-đường nước làm mát từ động cơ về AVL- 553; C-đường nước cấp cho vòng làm mát ngoài; D-đường nước vòng ngoài ra khỏi AVL-553; K-van xả (điện-khí nén), L-van xả tay, J-van nạp (điện-khí nén); G-
nguồn cấp khí nén; H-Thermoshock Feed, I- Thermoshock Return. f. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn AVL Oil Conditioning System 554
AVL-554 được dùng để tuần hoàn dầu bôi trơn kết hợp với ổn định nhiệt độ dầu trong quá trình thử nghiệm động cơ và được vận hành dưới sự điều khiển của
Máy tính của bệ thử Giá trị nhiệt độ nước làm mát yêu cầu Tín hiệu số Động cơ thử nghiệm Nguồn điện
PUMA. Sơ đồ nguyên lý của AVL-554 được thể hiện trên Hình 4.8, các thông số kỹ thuật được trình bày trong Bảng 4.16. Tùy theo nhiệt độ của dầu bôi trơn, các van điều khiển sẽ đóng hoặc mở để nước làm mát đi đến bộ làm mát nhiều hay ít nhằm đảm bảo khoảng nhiệt độ của dầu bôi trơn theo yêu cầu. AVL-554 được dùng cho các động cơ có hệ thống bôi trơn kiểu các te ướt.
Bảng 4.16. Các thông số kỹ thuật cơ bản của AVL-554, [72]
TT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Kích thước cơ sở (HxWxD) mm 1400x600x900
2 Công suất hệ thống sấy dầu bôi trơn kW 400 3 Công suất hệ thống làm mát dầu bôi trơn kW 50 4 Lưu lượng dòng chảy định mức m3/giờ 2,5
5 Dải nhiệt độ làm việc 0C 20 150
6 Khoảng đặt giá trị nhiệt độ dầu 0C 70 140 7 Áp suất tối đa cho phép trong hệ thống bar 6
Hình 4.8. Sơ đồ nguyên lý hệ thống AVL-554, [72]
A-Đường dầu bôi trơn đến động cơ; B- Đường dầu bôi trơn từ động cơ về AVL- 554; C-Đường nước làm mát cấp cho vòng làm mát ngoài; D-Đường nước làm mát
vòng ra khỏi AVL-554; H-nguồn cấp khí nén; G-Nguồn điện. g. Hệ thống điều hoà không khí AVL Air Conditioning System
Hệ thống điều hoà không khí của AVL-ETC cho phép điều chỉnh áp suất, nhiệt độ và độ ẩm của không khí được đưa vào đường nạp của động cơ trong quá trình thử nghiệm. Thông số kỹ thuật của hệ thống này được trình bày trong Bảng 4.17.
Bảng 4.17. Các thông số kỹ thuật cơ bản của hệ thống điều hòa không khí, [72]
TT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Công suất máy điều hoà không khí kW 42,9
2 Điện áp làm việc V 3x400 Máy tính của bệ thử Giá trị nhiệt độ dầu bôi trơn yêu cầu Tín hiệu số H G H G
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A B C
h. Tủ phân tích khí thải (AVL-AMA i60)
AVL-AMA i60 dùng để phân tích hàm lượng các chất ô nhiễm dạng khí (CO, CO2, NOx, HC...) có trong khí thải. Trong đó, CO (CO2) được phân tích bằng phương pháp hấp thụ tia hồng ngoại. HC được phân tích bằng phương pháp ion hóa ngọn lửa và NOx được phân tích bằng phương pháp quang hóa.
i. Thiết bị đo độ khói diesel AVL Opacimeter 439
Thiết bị đo độ khói khí thải hoạt động theo nguyên lý hấp thụ ánh sáng (đơn vị đo được tính bằng %HSU hoặc m-1). Sơ đồ nguyên lý của thiết bị AVL-439 và thông số kỹ thuật được trình bày tương ứng trên Hình 4.9 và Bảng 4.18. Khí thải từ điểm lấy mẫu được duy trì nhiệt độ và dẫn vào trong buồng đo tiêu chuẩn theo nguyên lý hấp thụ ánh sáng và được trả về hệ thống lấy mẫu khí thải thử nghiệm.
Hình 4.9. Sơ đồ nguyên lý hệ thống AVL 439, [72]
1-Đường ống xả của phòng thử nghiệm;2,3,4,13-Van khoá; 5-Bộ sấy nóng ống dẫn khí xả; 6-Van khoá đường khí xả vào thiết bị đo; 7-Bộ phân tích khí mẫu; 8-Bộ lọc; 9-Bộ đo lưu lượng dòng khí; 10-Ống góp khí xả; 11-Bơm khí; 12-Bộ điều chỉnh áp suất; A-Ống dẫn khí từ ống xả vào thiết bị đo; B- Cung cấp khí nén vào hệ thống;
C-Đường ống dẫn khí xả sau khi qua thiết bị đo về ống xả của phòng thí nghiệm.
3 Nhiệt độ môi trường 0
C TTa-min = 10 a-max = 35
4 Nhiệt độ điều chỉnh 0C Ta-min = 15
Bảng 4.18. Các thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị AVL439, [72]
TT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Kích thước cơ sở (W x H x D) mm 650 x 420 x 450
2 Khối lượng kg 47
3 Điện áp làm việc V 230
4 Công suất tiêu thụ kVA 1
5 Giá trị đầu ra [%]
[m-1]
Độ mờ khói (N) Hệ số hấp thụ (k)
6 Độ phân giải giá trị đo Độ mờ khói: 0,1 %
Hệ số hấp thụ k: 0,0025
7 Khoảng đo [%] N = 0 ÷ 100
m-1 k = 0 ÷10
8 Tần số lấy mẫu Hz 50
9 Nhiệt độ môi trường làm việc 0C 5 ÷ 50
10 Nhiệt độ khí xả 0
C 0 ÷ 600
11 Áp suất khí xả mbar -100 đến +400