- Thiết bị DK01 ñượ cki ểm tra theo thiết bị mẫu trong ñ iều kiện làm việc bình thường tại trạm ñăng kiểm.
3.6.2.Xây dựng ñặ c tính mômen và ñặ c tính khói cho các trường hợp hư hỏng nhân tạo
nhân tạo
ðể phân tích đánh giá chất lượng dấu hiệu nhận dạng trạng thái kỹ thuật của
động cơ Diesel theo hai thơng số Me và D trên đặc tính tốc độ trong quá trình chuyển tiếp, luận án đã tiến hành xây dựng một số trạng thái hư hỏng điển hình và xây dựng các đặc tính Me, D theo ne tương ứng trong quá trình tăng tốc tự do. Dưới
đây là một số kết quả nghiên cứu bước đầu.
•Phương án tăng sức cản đường nạp
Các trạng thái tăng sức cản đường nạp được tạo lập bằng cách đĩng bớt bướm giĩ trên đường nạp dùng tắt máy khẩn cấp, theo các mức độ 25%, 50% và 75%. Các thơng số đo cũng được xác định riêng rẽ cho từng trường hợp trong quá trình tăng tốc tự do. Các đường đặc tính Me và D tương ứng với các trường hợp
được xây dựng bằng phần mềm Dasylab và được bố trí trên hai đồ thị Me = f(ne) và D = f(ne) để thuận tiện cho việc so sánh.
Khi giảm tiết diện đường nạp sẽ làm tăng sức cản đường nạp đối với dịng khơng khí đi vào xi lanh, làm giảm áp suất cuối kỳ nạp và làm giảm hệ số nạp của
động cơ. Sức cản đường nạp thay đổi tỷ lệ thuận với bình phương tốc độ dịng khí nạp do đĩ sẽ tăng mạnh tại vùng tốc độ quay cao hơn của động cơ. Hệ số nạp theo
đĩ sẽ bắt đầu giảm mạnh với động cơ diesel khi tốc độ quay lớn hơn 1800 v/ph. Hệ
số nạp giảm sẽ làm giảm áp suất chỉ thị trung bình, trạng thái này được phản ánh rõ ràng trên đường đặc tính mơ men Me = f(ne). Mơ men quay giảm trên tồn vùng
nghiên cứu theo độ giảm tiết diện đường nạp và giảm mạnh hơn ở vùng tốc độ quay cao (hình 3.25). 0 50 100 150 200 250 300 350 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne [v/ph] M [Nm] M [Nm] Mbit25% Mbit50% Mbit75%
Hình 3.25. Ảnh hưởng của tiết diện đường nạp đến mơ men Me
Hệ số nạp giảm sẽ làm giảm hệ số dư lượng khơng khí, làm xấu quá trình cháy và tăng mức độ khĩi trong khí thải, hiệu ứng này cũng được phản ánh rõ ràng trên đường đặc tính khĩi D = f(ne) (hình 3.26). ðặc biệt, ở vùng tốc độ quay lớn, khi
đường nạp bị co hẹp do tăng sức cản khí động học, dẫn đến hệ số nạp giảm rõ rệt nên độ khĩi tăng mạnh. 0 20 40 60 80 100 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne [v/ph] D [%] D [%] D25 D50 D75
Hình 3.26. Ảnh hưởng của tiết diện đường nạp đến độ khĩi D
•Phương án đánh hỏng một vịi phun
Trong phương án này đã tạo lập hai trạng thái hư hỏng thường gặp ởđộng cơ
diesel. Trường hợp thứ nhất, một vịi phun bị kẹt, khơng nâng được kim phun và như vậy khơng cĩ nhiên liệu phun vào trong xi lanh động cơ. Trong thực tếđiều này cĩ thể xảy ra khi bị muội than hoặc cốc hĩa lỗ phun. Trường hợp thứ hai, một vịi
phun luơn mở hoặc phun nhỏ giọt, hoặc treo kim phun. Cĩ rất nhiều nguyên nhân trong hệ thống phun dẫn đến trạng thái này.
Các thơng sốđo cũng được xác định riêng rẽ cho từng trường hợp trong quá trình tăng tốc tự do của động cơ. Các đường đặc tính ngồi Me và D tương ứng với các trường hợp hư hỏng được xây dựng bằng phần mềm DASYLab và bố trí trên hai đồ thị Me = f(ne) và D = f(ne) để thuận tiện cho việc so sánh.
Cĩ thể nhận thấy khi một vịi phun bị kẹt, mơ men quay của động cơ Me bị
giảm mạnh và giảm đều trên tồn vùng tốc độ quay nghiên cứu (hình 3.27). ðộ khĩi của động cơ cũng tăng và cĩ xu hướng tăng nhiều hơn ở vùng tốc độ quay thấp (hình 3.28).
Trong trường hợp này, động cơ chỉ làm việc ba xi lanh và phải kéo một xi lanh cịn lại làm tải, do đĩ làm mơ men quay của động cơ giảm đi cịn độ khĩi tăng lên do động cơ bị quá tải so với mức bình thường.
0 50 100 150 200 250 300 350 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne [v/ph] Me [Nm] M [Nm] M1ket M1nhogiot
Hình 3.27. Mơ men động cơ Me khi một vịi phun bị hỏng
0 20 40 60 80 100 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne [v/ph] D [%] D1nhogiot D1ket D [%]
Khi một vịi phun bị treo hoặc nhỏ giọt, mơ men quay của động cơ cũng giảm mạnh tuy nhiên khơng bằng trường hợp kẹt vịi phun và độ giảm mơ men quay tại vùng tốc độ quay thấp cũng lớn hơn so với vùng tốc độ quay cao. ðộ khĩi trong trường hợp này tăng mạnh đạt tới trên 90%, độ tăng khĩi cũng lớn hơn ở vùng tốc
độ quay thấp. Mức tiêu thụ nhiên liệu giờ của động cơ sẽ tăng thêm một chút khi cĩ một vịi phun bị nhỏ giọt (hình 3.29). 0 5 10 15 20 25 30 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne [v/ph] Gt [l/h] Gt [l/h] Gt1nhogiot Gt1ket
Hình 3.29. Tiêu thụ nhiên liệu GT của động cơ khi một vịi phun bị hỏng
Nguyên nhân chung cho các tín hiệu này là: nhiên liệu phun nhỏ giọt vào trong xilanh vẫn được bốc cháy một phần nên vẫn gĩp phần tạo ra mơ men quay nhưng phát sinh khĩi đen rất mạnh và càng mạnh ở vùng tốc độ quay thấp, khi đĩ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
điều kiện hịa trộn hỗn hợp đốt khĩ khăn hơn.
•Phương án thay đổi áp suất phun
Áp suất phun chuẩn đối với động cơ D240 là 17MPa (≈170kG/cm2). Trạng thái sai lệch được tạo lập bằng cách giảm đồng đều sức căng lị xo trên cả 4 vịi
phun, giảm áp suất phun xuống cịn 15 MPa (150kG/cm2) và 13 MPa (130kG/cm2).
Các phương án được thực hiện riêng rẽ trong quá trình thí nghiệm. Các đường đặc tính ngồi Me và D tương ứng với các phương án thay đổi áp suất phun được xây dựng bằng phần mềm Dasylab và thể hiện trên hai đồ thị Me = f(ne), D = f(ne) để
thuận tiện cho việc so sánh.
Từ hình 3.30 cĩ thể nhận thấy khi giảm áp suất phun, mơ men quay của động
cơ giảm trên tồn vùng tốc độ quay nghiên cứu (1000 – 2200 v/ph), tuy nhiên Me
0 50 100 150 200 250 300 350 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne [v/ph] Me [Nm] M 4voi170 M 4voi150 M 4voi130
Hình 3.30. Ảnh hưởng của áp suất phun đến mơ men Me
Ngược lại, độ khĩi lại tăng trong tồn vùng nghiên cứu và cũng tăng mạnh hơn ở vùng tần số quay thấp (hình 3.31). ðiều này cĩ thể giải thích rằng, việc giảm áp suất đã làm xấu đi quá trình tạo thành hỗn hợp dẫn đến làm xấu quá trình cháy. Tại vùng tốc độ quay cao, tốc độ của dịng khí nạp vào xi lanh cao hơn và cường độ
xốy lốc của mơi chất trong xi lanh cũng cao hơn, dẫn đến điều kiện hịa trộn giữa khơng khí và nhiên liệu phun vào kém tơi vẫn tốt hơn và hỗn hợp đốt sẽđồng nhất hơn so với vùng tốc độ quay thấp. 0 20 40 60 80 100 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne [v/ph] D [%] D 4voi170 D 4voi150lan1 D 4voi130
Hình 3.31. Ảnh hưởng của áp suất phun đến độ khĩi D
Khi giảm áp suất phun thì lượng nhiên liệu tiêu thụ tăng lên một chút như
hình 3.32. ðiều này đơn giản là lượng nhiên liệu được phun ra nhiều hơn ở các vịi phun phun kém tơi hơn ở mức áp suất thấp hơn áp suất tiêu chuẩn.
0 5 10 15 20 25 30 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne [v/ph] GT[l/h] Gt 4voi170 Gt 4voi150 Gt 4voi130
Hình 3.32. Tiêu thụ nhiên liệu GT của động cơ khi giảm áp suất phun
•Phương án thay đổi thời điểm cung cấp nhiên liệu
Thời điểm cung cấp nhiên liệu theo nhà sản xuất là 240 trước điểm chết trên theo gĩc quay trục khuỷu. Các trạng thái sai lệch thời điểm cung cấp nhiên liệu so với giá trị chuẩn được tạo lập bằng cách xoay cơ cấu điều chỉnh gĩc bắt đầu cung cấp trên bơm nhiên liệu của động cơ theo các mức giá trị: sớm hơn 3o, muộn hơn 3o và muộn hơn 6o so với giá trị chuẩn. Các thơng số đo cũng được xác định riêng rẽ
cho từng trường hợp trong quá trình tăng tốc tự do. Các đường đặc tính ngồi Me và D tương ứng với các trường hợp hư hỏng được xây dựng bằng phần mềm Dasylab. Trên hình 3.33 thể hiện các đường đặc tính mơ men Me = f(ne), các đường đặc tính khĩi D = f(ne) được thể hiện trên hình 3.34, việc bố trí như vậy để thuận tiện cho việc so sánh. 0 50 100 150 200 250 300 350 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne [v/ph] Me [Nm] M ccchuan M ccsom3do M ccmuon3do M ccmuon6do
Hình 3.33. Ảnh hưởng của gĩc cung cấp nhiên liệu đến mơ men Me
Khi thay đổi thời điểm phun sớm hơn hoặc muộn hơn so với thời điểm phun chuẩn đều làm giảm áp suất chỉ thị trung bình do đĩ làm giảm mơ men quay so với trường hợp chuẩn (hình 3.33). Tuy nhiên khi tốc độ quay của động cơ càng lớn thì càng cần phun sớm hơn để cĩ đủ thời gian chuẩn bị hỗn hợp trước khi bốc cháy, cĩ
nghĩa là càng phun muộn hơn so với thời điểm tối ưu thì tại vùng tốc độ quay cao
mơ men quay càng giảm mạnh.
ðối với đặc tính khĩi (hình 3.34), khi phun muộn khơng những làm cho chất lượng hỗn hợp trước khi cháy xấu đi mà cịn cĩ thể kéo dài quá trình cháy trong thời kỳ giãn nở. Tác động kép này làm cho mức độ tăng khĩi trong khí thải động cơ
càng mạnh hơn. 0 20 40 60 80 100 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne [v/ph] D [%] D 4voi170 D ccmuon3do D ccsom3do D ccmuon6do
Hình 3.34. Ảnh hưởng của gĩc cung cấp nhiên liệu đến độ khĩi D
Về hình thức, việc giảm mơ men và tăng khĩi khi làm muộn thời điểm phun cĩ tính chất tương tự khi tăng sức cản đường nạp. Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng của hai trạng thái sai lệch này lại rất khác nhau. Sai lệch thời điểm phun ảnh hưởng tới áp suất chỉ thị trung bình và do đĩ ảnh hưởng mạnh hơn nhiều đến mơ men quay của động cơ so với sai lệch sức cản đường nạp. ðối với đặc tính khĩi, nếu sức cản
đường nạp tăng dẫn đến hệ số nạp giảm đến mức để cho hệ số dư khơng khí λ < 1,5 thì mức khĩi sẽ bắt đầu tăng rất mạnh.
•Phương án lọt khí buồng đốt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ðể tạo ra các phương án hư hỏng đối với xéc măng, luận án đã tiến hành thí nghiệm trên động cơ một xi lanh DF15. Trạng thái sai lệch được tạo lập bằng cách lần lượt thay thế các bộ xéc măng cĩ độ mịn với khe hở miệng là 0,15; 0,3; 1,5 và 3,0 mm.
Các phương án được thực hiện riêng rẽ trong quá trình thí nghiệm. Các
đường đặc tính mơ men Me và độ khĩi D tương ứng với các phương án thay đổi độ
mịn xéc măng được xây dựng bằng phần mềm Dasylab và thể hiện trên hai đồ thị
đường đặc tính trong trường hợp xéc măng ở trạng thái tốt (tương ứng với khe hở
miệng là 0,15mm). Các đường cịn lại tương ứng với các trường hợp xéc măng bị
mịn theo các mức độ khác nhau (tương ứng khe hở miệng là 0,3; 1,5; 3,0mm).
Hình 3.35. Ảnh hưởng độ mịn xéc măng đến mơ men Me
Trên hình 3.35 cĩ thể nhận thấy, khi xéc măng mịn, mơ men quay của động
cơ giảm trên tồn vùng tốc độ quay nghiên cứu (khoảng từ 800 – 2200 v/ph), độ
mịn xéc măng càng lớn mơ men càng giảm mạnh, Me giảm rất mạnh ở vùng tốc độ
quay thấp vì “thời gian - tiết diện” lọt khí lớn, tốc độđộng cơ càng cao thì mức độ
giảm mơ men càng ít.
Hình 3.36. Ảnh hưởng độ mịn xéc măng đến độ khĩi D
Khi xéc măng mịn, độ khĩi tăng mạnh trong tồn vùng nghiên cứu và cũng tăng rất mạnh hơn ở vùng số vịng quay thấp (hình 3.36). ðiều này cĩ thể giải thích rằng, lọt khí do xéc măng mịn làm giảm áp suất nén trong xi lanh, làm xấu đi quá trình tạo thành hỗn hợp dẫn đến quá trình cháy kém. Tại vùng tốc độ quay cao “thời gian - tiết diện” lọt khí nhỏ, lượng khí lọt qua khe hở xéc măng giảm, hơn nữa tốc
độ của dịng khí nén trong xi lanh cao hơn và cường độ xốy lốc của dịng khí cũng
đốt sẽ đồng nhất hơn so với vùng tốc độ quay thấp, quá trình cháy triệt để hơn nên
độ khĩi giảm mạnh.
Kết quả phân tích cho thấy, đặc tính mơ men và đặc tính khĩi của mỗi trường hợp hư hỏng cĩ những biểu hiện riêng và theo một qui luật nhất định. Qua các kết quả thí nghiệm, luận án đã phân lập được các dấu hiệu nhận dạng cơ bản cho các trường hợp hư hỏng điển hình, đây là các cơ sởđể xây dựng các quan hệ hư hỏng - triệu chứng trong chẩn đốn kỹ thuật động cơ diesel.
Kết luận chương 3
- ðặc tính mơ men và đặc tính khĩi của động cơ diesel trong quá trình gia tốc tự do là các thơng số mang nhiều thơng tin về trạng thái kỹ thuật của động cơ. ðể đo được các thơng số này, cần xây dựng hệ thống đo và xử lý tín hiệu phù hợp.
- Bằng tính tốn lý thuyết và kiểm nghiệm trên phần mềm mơ phỏng, đặc biệt việc kiểm chuẩn thiết bịđo khĩi DK01 tự chế tạo theo thiết bị mẫu D0285, cho thấy: thiết bị đo khĩi DK01 tự chế tạo đảm bảo độ chính xác, độ tin cậy và hồn tồn cĩ thểđưa vào sử dụng trong chẩn đốn kỹ thuật.
- Mơ hình tham chiếu mơ tả tính chất các thơng số chẩn đốn cơ bản của
động cơ ở trạng thái mới, việc xây dựng mơ hình tham chiếu làm cơ sở dữ liệu trong ngân hàng dữ liệu của hệ thống chẩn đốn là điều kiện cần thiết để thực hiện cơng tác chẩn đốn sau này. Bằng thực nghiệm, luận án đã xây dựng được mơ hình tham chiếu và lưu giữ ở dạng thư viện dữ liệu cho một số loại động cơ diesel đang sử dụng phổ biến trong nơng lâm nghiệp và phát triển nơng thơn ở Việt Nam.
- Trên cơ sở các đường đặc tính mơ men và đặc tính khĩi đã xây dựng được bằng thực nghiệm khi tăng tốc tự do cho các trường hợp hư hỏng điển hình nhân tạo, cĩ thể tạo lập triệu chứng hư hỏng và quan hệ giữa hư hỏng và triệu chứng, so sánh với mơ hình tham số chuẩn để phân tích, tìm ra các dấu hiệu nhận dạng cơ bản cho một số trường hợp hư hỏng điển hình trong động cơ diesel. ðây là cơ sở khoa học để xây dựng kiến thức về cơng nghệ chẩn đốn động cơ diesel trong điều kiện dã ngoại với việc ứng dụng chẩn đốn động cơ theo lý thuyết logic mờ.
CHƯƠNG4. ỨNG DỤNG LOGIC MỜ CHẨN ðỐN KỸ THUẬT ðỘNG CƠ