Tồn bộ các thí nghiệm được thực hiện trong bệ thử động cơ nghiên cứu một xylanh buồng cháy thống nhất, phun dầu điện tử (hệ thống common rail). PTN cĩ thể vận hành tự động, các thơng số đặc tính cơng suất và đặc tính quá trình cháy được đo tự động và chuyển về phịng xử lý trung tâm. Hình 3-2 và Hình 3-3 mơ tả bố trí chung các thiết bị trong bệ thử động cơ nghiên cứu.
Động cơ nghiên cứu AVL 5402 được gắn với dynamometer để điều khiển tốc độ và tải trọng. Đặc tính cơng suất được đo và lưu trữ tự động trong máy tính ở phịng điều khiển trung tâm. Cảm biến áp suất được thiết kế và lắp đặt trên lắp xylanh và kết nối với hệ thống chỉ thị để quan sát, đo và phân tích quá trình cháy động cơ. Khí thải động cơ được trích vào thiết bị phân tích khí thải Heshbon để đo nồng độ của HC, CO, CO2, O2, NOx. Độ mờ khĩi được phân tích bởi thiết bị Opacimeter 439. Do hệ thống đường ống dẫn khí thải từ động cơ vào thiết bị đo khơng cĩ bộ gia nhiệt, độ chính xác của kết quả cĩ giảm đi phần nào.
Hình 3-2: Sơ đồ bố trí chung các thiết bị trong phịng thử
n, Me , Ne
Cảm biến áp suất
Hình 3-3: Động cơ và các thiết bị trong phịng thử
3.1.1.1. Động cơ thử nghiệm
Động cơ sử dụng cho thử nghiệm này là AVL 5402. Đây là động cơ diesel 1 xylanh, 4 kỳ, kiểu đứng, buồng cháy thống nhất, làm mát bằng nước. Để tăng cơng suất, tốc độ và hiệu suất quá trình nạp thải, động cơ được thiết kế với 04 xu-pap (2 xu- pap nạp, 2 xu-pap thải) với hệ thống cam dẫn động trên đỉnh. Hệ thống nhiên liệu động cơ sử dụng là hệ thống phun dầu điện tử (Common Rail) với áp suất phun lên đến 1350 bar. Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ này được thiết kế đặc biệt, trong đĩ chúng ta cĩ thể thay đổi áp suất, thời điểm phun, lượng nhiên liệu phun chính và phun mồi. Trong nghiên cứu này, áp suất phun của động cơ được giữ cố định tại 80 MPa. Kim phun động cơ cĩ 4 lỗ phun, được bố trí thẳng gĩc trên đỉnh buồng cháy.
Bảng 3-2: Các thơng số cơ bản động cơ [16]
3.1.1.2. Thiết bị đo áp suất buồng cháy (AVL Indiset 620)
Thiết bị AVL Indiset 620 là hệ thống thiết bị đo, chỉ thị chuyên dùng trong nghiên cứu động cơ đốt trong. Nhiệm vụ chủ yếu của thiết bị là hiển thị, đo và ghi nhận lại tất cả các thơng tin như: áp suất buồng cháy, áp suất phun nhiên liệu, độ nâng kim, thời điểm phun dầu theo gĩc quay trục khuỷu.
3.1.1.3. Cân nhiên liệu JADVER
Hình 3-5: Cân điện tử và bình gia nhiệt
Động cơ AVL 5402
Loại 4 kỳ, 1 xylanh, thẳng đứng
Đường kính x hành trình pít-tơng (mm) 85x90
Thể tích xylanh (cm3) 510.7
Tỷ số nén 17.1:1
Cơng suất lớn nhất (cĩ thiết bị tăng áp) (kW) 18 Tốc độ quay lơn nhất (vịng/phút) 4500
Kiểu loại buồng cháy Thống nhất
Hệ thống cam DOHC, 4 xu-pắp
Hệ thống nhiên liệu Phun trực tiếp
Hệ thống phun nhiên liệu Common rail
Kim phun (mm) 5 x 0.170
Cân điện tử JADVER dùng để đo khối lượng với độ chính xác cao lên đến ±0,5g, tầm đo 15000g. Trong thử nghiệm hỗn hợp nhiên liệu, cân JADVER được dùng để đo tổng khối lượng của bình chứa và nhiên liệu trong bình cịn lại. Các thơng số cơ bản của cân JADVER được thể hiện qua hình 3-5 và bảng 3-3.
Bảng 3-3: Các thơng số cơ bản của cân
Thơng số Giá trị Mã cân JADVER Tầm đo (g) 0 – 15000g Độ chính xác (g) ± 0,5g Thời gian đáp ứng (s) 1,5 Độ tuyến tính (g) < ±0,5g Kích thước (mm) 320 x 280
3.1.1.4. Thiết bị phân tích khí thải Heshbon (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đây là thiết bị phân tích khí thải dạng cầm tay. Heshbon HG 520 cĩ thể giao tiếp với máy tính thơng qua cổng kết nối RS 232. Thiết bị này cĩ thể đo và phân tích các loại khí thải như CO, HC, CO2, O2, NOx. Ngồi việc kết nối với máy tính để hiển thị kết quả đo, thiết bị này cĩ thể giao tiếp trực tiếp với người sử dụng thơng qua màn hình điều khiển nhỏ trên máy. Giới hạn đo các thơng số như sau:
- Hydrocarbon HC: 0÷9999 ppm sai số 1 ppm - Carbonmonoxide CO: 0÷9.999 % sai số 0,01% - Carbondioxide CO2: 0÷20% sai số 0,01% - Oxygen O2: 0÷25% sai số 0,01%
- Nhiệt độ mơi trường: 0÷400C
3.1.1.5. Thiết bị đo độ mờ khĩi (Opacimeter 439)
Opacimeter 439 (OPA) dùng để đo độ mờ khĩi của khí thải động cơ diesel. OPA 439 hoạt động dựa trên việc đo độ mờ ánh sáng do nguồn ánh sáng phát đến đầu thu. Thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý Beer – Lambert. Tầm đo 0÷100%.
Thiết bị OPA cĩ 3 vị trí lắp ống đo: Ống đo chính, ống khơng khí, ống hồi lưu khí thải. Trong OPA cịn cĩ bộ giảm áp và cơng tắc để điều khiển lưu lượng khí nén nạp vào.
Hình 3-7: Ống đo và cấu tạo chung Opacimeter 439
3.1.1.6. Thiết bị ổn định điều hịa nhiệt độ nước làm mát và dầu bơi trơn (AVL 577)
Thiết bị ổn định điều hịa nhiệt độ nước làm mát và dầu bơi trơn (AVL 577) cĩ chức năng ổn định nhiệt độ dầu bơi trơn và nước làm mát trong khi động cơ hoạt động. Thiết bị này cĩ thể gia nhiệt dầu bơi trơn và nước làm mát đến một giá trị cần thiết lập khi động cơ chưa hoạt động. Hình 3-8 trình bày cấu tạo bố trí chung của thiết bị AVL 577.
3.1.1.7. Thiết bị ổn định nhiệt độ nhiên liệu (AVL 753)
Động cơ thử nghiệm AVL 5402 sử dụng hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử (common rail). Nhiệt độ nhiên liệu sử dụng tăng lên do áp suất nhiên liệu tăng cao trong quá trình thử nghiệm. Để đảm bảo độ chính xác của thiết bị đo lượng tiêu hao nhiên liệu, thiết bị ổn định nhiệt độ nhiên liệu (AVL 753) được dùng để điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu đo ổn định trong khoảng 10÷800C. Hình 3-9 trình bày hình dáng bên ngồi của thiết AVL 753.
Hình 3-9: Thiết bị ổn định nhiệt độ nhiên liệu