3.2.3.1. Phanh thủy lực
Phanh thủy lực (Didacta T101D) thuộc dạng phanh thủy lực kiểu chốt. Rôto gồm 7 cánh nối với trục khuỷu động cơ thông qua khớp nối, ly hợp..., Stato gồm 13 cánh tĩnh được đúc liền với thân băng nhằm tạo ra các khoang chứa nước (hình 3.1). Phanh hãm thủy lực làm việc theo nguyên tắc dùng tính chất ma sát của nước giữa rôto và stato, nhằm tạo ra lực cản giữa rôto và stato để đo mômen động cơ. Mômen thu nhận tín hiệu và đưa về bộ điều khiển EC (hình 3.2) (Electronic Control).
HV: Nguyễn Công Hùng 28 MSSV: CA120132
Hình 3.1: Kết cấu băng thử phanh thủy lực (Didacta T101D)
Bộ điều khiển EC thực hiện quá trình đo và ghi lại kết quả trung bình của phép đo trong thời gian của phép đo, do người thử nghiệm đặt trên giao diện từ máy tính.
Công suất động cơ thử nghiệm (theo từng chế độ).
. . ( ) 30 eb b M n Ne W
Trong đó: Meb - Trị số mômen phanh (Nm). nb - Tốc độ băng ở chế độ đo (vg/ph).
Công suất lớn nhất của băng thử Neb = 81 kW đo thông qua cảm biến mômen và cảm biến tốc độ.
HV: Nguyễn Công Hùng 29 MSSV: CA120132
3.2.3.2. Hệ thống đo suất tiêu thụ nhiên liệu AVL-733S
Hệ thống AVL733S đo lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ bằng cách cân lượng nhiên liệu trong bình chứa. AVL733S có thể đo liên tục lượng nhiên liệu trong một khoảng thời gian từ khi đầy bình đến khi nhiêu liệu trong bình giảm tới mức 0 (hình 3.3).
Sai số của thiết bị là 0,1%.
Dải đo từ 0 đến 150kg/h. Có thể cho phép tới 400kg/h.
Hình 3.3: Hệ thống đo suất tiêu thụ nhiên liệu AVL-733S
HV: Nguyễn Công Hùng 30 MSSV: CA120132
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống AVL-733S
1. Nhiên liệu cấp vào thùng đo 7. Thanh cân. 2. Nhiên liệu tới động cơ. 8. Lò xo lá. 3. Nhiên liệu hồi từ động cơ. 9. Cân bì.
4. ống thông hơi. 10. Cảm biến lưu lượng. 5. Các ống nối mềm. 11. Thiết bị giảm chấn.
6. Thùng đo 12. Van điện từ đường nạp.
Nguyên lý đo của thiết bị AVL-733S: Bắt đầu quá trình đo nhiên liệu được cấp đầy vào thùng đo 6 thông qua đường cấp nhiên liệu 1. Khi lượng nhiên liệu đã đầy, lúc này lực tì lên cảm biến lưu lượng là lớn nhất. Van điện từ 12 đóng lại ngăn không cho dòng nhiên liệu vào thùng đo trong khi đường cấp vào động cơ vẫn mở, lượng nhiên liệu trên đường hồi của động cơ (khi sử dụng hệ thống phun xăng điện tử) áp suất trong bình được giữ ổn định nhờ ống thông hơi 4. Đồng thời với quá trình đó bộ phận đếm thời gian hoạt động. Lượng nhiên liệu trong bình chứa được đo liên tục trong từng giây dựa vào lượng nhiên liệu còn trong bình ECU sẽ tính ra lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ 1213.
Hệ thống đo suất tiêu thụ nhiên liệu AVL-733S thực hiện quá trình đo và ghi lại kết quả trung bình của phép đo trong thời gian của phép đo, do người thử nghiệm đặt trên giao diện từ máy tính (hình 3.5).
HV: Nguyễn Công Hùng 31 MSSV: CA120132
Hình 3.5: Giao diện hệ thống đo suất tiêu thụ nhiên liệu AVL-733S
3.2.3.3. Tủ phân tích khí xả CEBII và các bộ phân tích
a) Kết cấu của tủ CEBII
Tủ phân tích khí xả CEBII (Combustion Emission Bench) là hệ thống bao gồm toàn bộ các môđun thực hiện quá trình phân tích các thành phần khí xả (các bộ phân tích) và các thiết bị đảm bảo điều kiện làm việc đúng của hệ thống như: Khối làm nóng (HSU), khối chuẩn đoán, khối điều khiển...
Toàn bộ hoạt động của hệ thống có thể thực hiện thông qua máy tính công nghiệp nằm trong tủ hoặc điều khiển bằng tay thông qua màn hình sử dụng giao diện của máy tính điều khiển (tủ làm việc độc lập). Khi máy tính này được kết nối với máy tính chủ (CESAR) khi chạy động cơ theo chu trình, mọi hoạt động của tủ sẽ được điều khiển tự động từ máy tính chủ.
Tủ phân tích khí xả CEBII với kết cấu là hệ thống đo lường thực hiện bởi các môđun, cho phép đo đối với các thành phần: monoxit cacbon (CO), cacbon dioxide (CO2), oxygen (O2), oxit nitơ (NOx), hydrocacbon (HC), đồng thời còn đo được hệ số dư lượng không khí có trong khí thải [12][13].
HV: Nguyễn Công Hùng 32 MSSV: CA120132 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.6: Tủ phân tích khí xả CEBII
b) Nguyên lý hoạt động của các bộ phân tích
Toàn bộ hệ thống phân tích khí xả được thiết lập theo một hệ thống hoàn chỉnh giúp cho sự điều khiển và thử nghiệm là tốt nhất.
* Nguyên lý làm việc của bộ phân tích CO - Cấu tạo của hệ thống đo CO:
1. Máy tính tích hợp trong tủ 2. Khối SCU
2a: Khối làm nóng, 2b: Khối làm lạnh, 2c: Khối điều khiển SCU 2d: Vùng dành cho ERG 3. Các bộ phân tích
4. Bảng đồng hồ khí 5. Công tắc hệ thống 6. Khối chuẩn đoán
HV: Nguyễn Công Hùng 33 MSSV: CA120132
Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích CO
1.Buồng phát tia hồng ngoại; 2. Màn chắn; 3. Đĩa khoét rãnh; 4. Buồng chứa khí mẫu; 5. Buồng chứa khí CO được ngăn bằng một màng cao su; 6. Thiết bị đo độ võng
của màn; 7. Buồng chứa khí CO được ngăn bằng màng cao su; 8. Buồng chứa khí mẫu.
-Nguyên lý hoạt động:
CO hấp thụ bức xạ hồng ngoại ở sóng khoảng 4,7m vì thế sự có mặt và nồng độ của CO có thể xác định bởi sự giãn nở của CO tại buồng đo khi có tia hồng ngoại đi qua.
Khi cần đo lượng CO có trong khí mẫu, khí mẫu được đưa vào buồng (4). Sau đó cho đốt đèn hồng ngoại (1). Tia hồng ngoại đi qua buồng (8) chỉ có chứa N2 vì vậy tia hồng ngoại đi qua hoàn toàn. Để lượng hồng ngoại đi qua hai buồng là như nhau đĩa (3) được điều khiển quay, trên đĩa (3) có xẻ các rãnh sao cho thời gian để tia hồng ngoại qua rãnh trong và rãnh ngoài là bằng nhau. Sau khi đi qua hai buồng (4) và (8), tia hồng ngoại tới buồng (5) và buồng (7). Trong hai buồng này có chứa toàn CO, lúc này tia hồng ngoại sẽ bị hấp thụ hoàn toàn bởi CO và làm tăng nhiệt độ của khối khí trong buồng (5) và buồng (7), tương ứng với sự tăng nhiệt độ là sự tăng áp suất. Hai buồng (5) và (7) được ngăn cách với nhau bằng một màng cao su. Trong hai chùm tia
HV: Nguyễn Công Hùng 34 MSSV: CA120132 hồng ngoại thì chùm tia hồng ngoại đi qua buồng (4) đã bị hấp thụ một phần tại đó vì vậy sự hấp thụ tia hồng ngoại tại buồng (5) ít hơn buồng (7) do đó có sự chênh lệch áp suất giữa hai buồng. Sự chênh lệch áp suất này làm cho màng cao su bị cong, tiến hành đo độ cong có thể tính được độ chênh lệch áp suất. Qua tính toán chênh áp suất sẽ biết được lượng CO đã hấp thụ tia hồng ngoại. Lượng CO đó chính là lượng CO có trong khí xả.
H2O CO
Vïng ¶nh h¦ëng
Hình 3.8: Sự ảnh hưởng của H2O tới kết quả đo CO
Khi đo CO trong khí xả bằng phương pháp hồng ngoại phải tính đến các điều kiện gây sai số. Đặc biệt là sự hấp thụ của nước. Vì vậy phải có biện pháp hiệu chỉnh giá trị đo. Thông thường hiệu chỉnh giá trị đo bằng cách lọc hết nước hoặc quy định giá trị ảnh hưởng của nước trong các khoảng đo.
* Nguyên lý làm việc của bộ phân tích NO và NOx.
- Cấu tạo của hệ thống đo NO và NOx.
Thiết bị đo NO và NOx là thiết bị xác định cường độ ánh sáng, nó bao gồm các chi tiết chính:
HV: Nguyễn Công Hùng 35 MSSV: CA120132
Hình 3.9: Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích NO và NOx
1.Thiết bị tạo ozone; 2. Bộ phận chuyển đổi NO2 thành NO; 3. Buồng phản ứng đo NOx có các đường dẫn khí ôzôn và khí mẫu; 4. Buồng phản ứng đo NO có các đường dẫn khí ôzôn và khí mẫu; 5. Bộ phận hủy ôzôn trước khi đưa ra ngoài môi
trường; 6. Bộ phận đo cường độ sáng. - Nguyên tắc hoạt động.
Thiết bị hoạt động dựa vào hiện tượng khí quang hóa để xác định hàm lượng NO và NOx. Thực chất phương pháp này là đo cường độ ánh sáng do các phần tử NO2
hoạt tính sinh ra. NO2 hoạt tính được tạo ra trong buồng phản ứng qua phản ứng sau: NO + O3 = NO2* + O2
Không khí được đưa vào một đường và được cho qua bộ tạo ôzôn, O2 trong không khí được tạo thành O3 nhờ tia lửa điện và được đưa đến buồng phản ứng.
Để đo lượng NO có trong khí xả, khí xả được đưa trực tiếp vào buồng phản ứng. Trong buồng phản ứng có O3. Vì vậy, một phần NO có trong khí thải mẫu sẽ phản ứng với O3 và tạo ra NO2 hoạt tính (NO2*), NO2 hoạt tính tồn tại không lâu trong điều kiện bình thường vì vậy nó sẽ tự động chuyển về NO2 không hoạt tính bằng cách phóng đi một phần năng lượng dưới dạng tia sáng. Đo cường độ tia sáng thu được và dựa vào đó để xác định lượng NO phản ứng. Từ lượng NO phản ứng có thể tính ra lượng NO có trong khí xả mẫu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
HV: Nguyễn Công Hùng 36 MSSV: CA120132 Để đo lượng NOx có trong khí xả mẫu, cho tất cả khí xả mẫu đi qua một bộ chuyển đổi từ NO2 thành NO. Phần lớn NO2 chuyển đổi thành NO, sau đó tất cả khí xả đã qua chuyển đổi được đưa tới buồng phản ứng. Tương tự như với NO, trong buồng phản ứng một lượng NO có trong khí xả sẽ phản ứng với O3 và tạo thành NO2 hoạt tính. NO2 hoạt tính có năng lượng cao sẽ chuyển về mức năng lượng thấp và phát ra ánh sáng, căn cứ vào cường độ ánh sáng thu được ta tính ra được lượng NOx có trong khí xả.
* Nguyên lý làm việc của hệ thống đo CnHm:
Hệ thống đo HC dựa vào hiện tượng khí hydrocacbon (CnHm) cháy trong môi trường đặc biệt sẽ tạo ra các ion. Đo lượng ion qua đó có thể xác định được lượng HC.
- Cấu tạo của hệ thống đo CnHm:
Hệ thống đo HC có sơ đồ nguyên lý (hình 3.10). Bao gồm các thành phần sau:
Hình 3.10 Sơ đồ cấu tạo hệ thống đo CnHm.
1. Hệ thống có ba đường dẫn khí vào. Một là đường dẫn khí mẫu vào, hai là đường dẫn khí cháy (hỗn hợp H/He), ba là đường khí tạo môi trường cháy.
Buồng phản ứng có gắn cảm biến nhiệt độ. Bộ đánh lửa để sinh tia lửa mồi.
Cặp cực điện được nối với một bộ khuyếch đại và một bộ đo điện áp. Bộ cảm biến nhiệt độ T100
HV: Nguyễn Công Hùng 37 MSSV: CA120132
- Nguyên lý hoạt động:
Khí mẫu cần đo được đưa vào hệ thống với áp suất 580mbar và lưu lượng 1500l/h. Nó được hòa trộn với khí cháy (hỗn hợp H/He) được đưa vào ở đường ống thứ hai. Khí cháy có áp suất là 1050mbar, có lưu lượng là 30l/h. Khí mẫu và khí cháy được trộn với nhau và đưa và buồng cháy với áp suất là 680mbar.
Trong buồng phản ứng hỗn hợp khí (20% O2, 80% N2) được bơm vào làm môi trường cháy. Khi khí mẫu và khí cháy được đưa vào, bộ đánh lửa bật tia lửa đốt cháy. Trong điều kiện như vậy khí HC không cháy mà bị bẻ gãy thành các ion.
Các ion sinh ra trong môi trường có từ trường của cặp điện cực, nó sẽ bị hút về hai bản cực và tạo thành dòng điện trong mạch. Dòng điện được khuyếch đại khi đi qua bộ khuyếch đại và được đưa tới bộ đo điện áp.
Khí cháy được hút ra nhờ độ chân không ở đầu ra. Độ chân không này được sinh ra do luồng khí nén thổi qua tại miệng hút.
Dựa vào cường độ dòng điện sinh ra có thể đánh giá được lượng HC có trong khí mẫu.
Khi đo lượng HC có trong khí xả động cơ, các điều kiện đo rất được chú ý. Áp suất đầu vào phải đảm bảo chính xác, lưu lượng phải vừa đủ. Có như vậy thì quá trình đo mới đúng. Hệ thống sẽ đánh lửa 10 lần, trong 10 lần đó mà các điều kiện không đảm bảo thì hệ thống sẽ không đo được. Sau 10 lần đánh lửa mà không đo được thì hệ thống sẽ dừng lại và yêu cầu có sự kiểm tra sửa chữa.
HV: Nguyễn Công Hùng 38 MSSV: CA120132
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ CÓ BỔ SUNG HHO 4.1. Các tính năng kinh tế - kỹ thuật
Bảng 4.1 trình bày kết quả thử nghiệm tại chế độ bướm ga mở 20%, 30%, 50% và 70% khi sử dụng nhiên liệu xăng và hỗn hợp xăng + khí HHO với áp suất phun lần lượt là 0,3 kG/cm2, 0,3 kG/cm2, 0,5 kG/cm2 và 0,5 kG/cm2. Kết quả thử nghiệm đã cho thấy công suất động cơ tăng lên và suất tiêu hao nhiên liệu giảm xuống khi bổ sung khí HHO vào đường nạp.
Bảng 4.1: Công suất và suất tiêu hao nhiên liệu động cơ khi sử dụng xăng và hỗn hợp xăng + HHO
Tốc độ động cơ
(vg/ph)
Nhiên liệu
20% bướm ga 30% bướm ga 50% bướm ga 70% bướm ga Công suất (kW) ge (g/kW.h) Công suất (kW) ge (g/kW.h) Công suất (kW) ge (g/kW.h) Công suất (kW) ge (g/kW.h) 2400 Xăng 0,795 407,523 Xăng+HHO 0,803 407,434 2800 Xăng 0,881 407,646 Xăng+HHO 0,916 335,214 3200 Xăng 0,994 398,425 Xăng+HHO 1,053 357,901 3600 Xăng 1,060 393,489 1,628 374,130 2,209 386,607 Xăng+HHO 1,140 354,442 1,649 360,328 2,217 382,581 4000 Xăng 1,097 392,923 1,686 388,452 2,386 365,823 Xăng+HHO 1,184 373,380 1,755 361,770 2,399 359,739 4400 Xăng 1,112 421,691 1,704 405,523 2,510 366,149 Xăng+HHO 1,262 372,466 1,786 374,639 2,546 344,909
HV: Nguyễn Công Hùng 39 MSSV: CA120132 4800 Xăng 1,812 391,744 2,648 372,784 Xăng+HHO 1,929 365,952 2,688 363,117 5200 Xăng 1,882 378,361 2,798 373,544 2,953 377,289 Xăng+HHO 1,988 343,070 2,864 357,167 2,953 376,950 5600 Xăng 2,881 375,584 3,155 379,097 Xăng+HHO 2,960 358,787 3,178 367,806 6000 Xăng 2,928 390,021 3,310 370,442 Xăng+HHO 3,030 360,714 3,354 360,219 6400 Xăng 2,947 390,851 3,435 372,663 Xăng+HHO 3,065 375,248 3,438 378,989 6800 Xăng 3,032 387,205 3,439 392,504 Xăng+HHO 3,151 364,306 3,504 382,759 7200 Xăng 3,519 393,543 Xăng+HHO 3,566 386,663
Bảng 4.2: Độ cải thiện của công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi sử dụng hỗn hợp xăng và HHO so với khi sử dụng xăng
Độ mở bướm ga 20% bướm ga 30% bướm ga 50% bướm ga 70% bướm ga
Độ tăng công suất 6,64% 4,45% 2,26% 0,89% (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Độ giảm suất tiêu hao
nhiên liệu 9,81% 6,82% 4,15% 1,39%
Khi bổ sung khí HHO vào đường nạp, do tốc độ cháy của hydro cao gấp khoảng 7 lần tốc độ cháy của xăng (265-325 cm/s so với 37-43 cm/s), vì vậy quá trình cháy sẽ diễn ra sớm hơn, làm mồi cho quá trình cháy tiếp theo, nên hiệu quả của quá
HV: Nguyễn Công Hùng 40 MSSV: CA120132 trình cháy sẽ được cải thiện, công suất động cơ tăng lên. Vì lượng nhiên liệu đi vào giảm do lượng không khí giảm, nên suất tiêu hao nhiên liệu giảm nhiều hơn độ giảm của công suất khi bổ sung khí HHO vào đường nạp.
Hình 4.1: Diễn biến công suất và suất tiêu hao của động cơ sử dụng xăng và hỗn hợp xăng và HHO khi bướm ga mở 20%
Hình 4.2: Diễn biến công suất và suất tiêu hao của động cơ sử dụng xăng và hỗn hợp xăng và HHO khi bướm ga mở 30%
300 400 500 600 700 800 900 1000 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 2400 2800 3200 3600 4000 4400 C ôn g su ất (k W ) Tốc độ động cơ (vg/ph)
Công suất (xăng) Công suất (xăng+HHO)
Suất tiêu hao nhiên liệu (xăng) Suất tiêu hao nhiên liệu (xăng+HHO)
Su ất tiê u ha o nh iê n liệ u (g /k W .h ) 20% bướm ga 300 400 500 600 700 800 900 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 3600 4000 4400 4800 5200 C ôn g su ất (k W ) Tốc độ động cơ (vg/ph)
Công suất (xăng) Công suất (xăng+HHO) Suất tiêu hao nhiên liệu (xăng) Suất tiêu hao nhiên liệu (xăng+HHO)
Su ất tiê u ha o nh iê n liệ u (g /k W .h ) 30% bướm ga
HV: Nguyễn Công Hùng 41 MSSV: CA120132