Tiểu luận Nghiên cứu thực nghiệm động cơ(kèm thuyết trình)

Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm động cơ: Nghiên cứu thực nghiệm có tính chất nghiên cứu khoa học, nghiên cứu những cái mớivà mở ra các hướng nghiên cứu rộng hơn với việc nghiên c

Chương I CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỘNG CƠ

1.1 Tổng quan về nghiên cứu thực nghiệm động cơ:

1.1.1 Đặt vấn đề:

1.1.2 Lịch sử phát triển và vai trò của nghiên cứu thực nghiệm:

- Lịch sử phát triển dựa vào nhu cầu thực tế sử dụng, nên cần phải nghiên cứu, cảitiến

- Chạy thử và nghiên cứu trước để đảm bảo an toàn, hạn chế những sự cố đáng tiếcxảy ra, sản xuất hàng loạt, nghiên cứu tại phòng thí nghiệm, tại bãi thử nghiệm

1.1.3 Định nghĩa nghiên cứu thực nghiệm:

1.1.4 Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm: Mục đích của nghiên cứu thhực nghiệm là

thí nghiệm và thử nghiệm động cơ để đưa ra các nghiên cứu, tìm ra các nguyên tắckhoa học có độ tin cậy cao

Nghiên cứu khoa

học

Nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu thực nghiệm

Các loại nghiên cứu thực nghiệm

Các cơ quan nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu thực

Nghiên cứu thự

c ngh iệ m

1.1.5 Các loại hình nghiên cứu thực nghiệm:

1.1.5.1 Các nghiêân cứu thực nghiệm mang tính chất nghiên cứu:

Các nghiên cứu thực nghiệm mang tính chất nghiên cứu ở đây với các nghiêncứu mở, nghiên cứu mới

1.1.5.2 Các nghiên cứu thực nghiệm động cơ trong sản xuất hàng loạt:

Thực hiện các nghiên cứu, thử nghiệm trong sản xuất hàng loạt các mẫu mới

1.1.5.3 Nghiên cứu thực nghiệm các thông số cơ bản của động cơ:

Các thí nghiệm cơ để tìm ra các thông số cơ bản của động cơ cần thử nghhiệm

1.2 Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm động cơ:

Nghiên cứu thực nghiệm có tính chất nghiên cứu khoa học, nghiên cứu những cái mớivà mở ra các hướng nghiên cứu rộng hơn với việc nghiên cứu về toàn bộ động cơ, hệthống, một cụm,… theo tính năng và tính chất của nó trong điều kiện thực tế nào đó;nghiên cứu có tính chất sản xuất hàng loạt và nghiên cứu các thông số cơ bản củachúng

Nghiên cứu ôtô

Nghiên cứu động cơ

Thí nghiệm với tính chất nghiên cứu.

Thử nghiệm trong sản xuất hàng loạt

Thử nghiệm các thông số cơ bản.

Nghiên cứu thự

c ngh iệ

một động cơ

Chế tạo

Vận hành

Hậu mãi

Tính chất nghiên cứu, nơi nghiên

cứu

1.2.1 Các thông số thử nghiệm động cơ:

Nghiên cứu các thông số đầu vào của động cơ: Điều kiện làm việc của động cơ,nghiên cứu vật liệu cho động cơ, phương pháp tạo hỗn hợp, phương pháp tăng tỉ số nénvà các thông số đầu vào như: nhiệt độ, lưu lượng, hàm lượng,… của nước làm mát, nhiênliệu, khí nạp,… Nghiên cứu các thông số đầu ra như: Công suất, mômen xoắn, mức độ ônhiễm môi trường,…

1.2.1.1 Thử nghiệm đo áp suất, âm thanh, rung động:

Đo các áp suất của động cơ như: Aùp suất nén trong xi lanh, áp suất đường ống nạp,áp suất vòi phun,… Xác định các âm thanh của động cơ thay đổi như thế nào khi thayđổi một số thông số như: Lượng nhiên liệu phun vào, góc phun sớm, thời gian phun mồivà phun chính, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ dầu bôi trơn,… Và đo kiểm tra các rungđộng của động cơ phát ra khi thay đổi một số thông số nêu trên, có thể làm cho động cơhoạt động không ổn định, kích nổ,… Có thể nghiên cứu sự rung động khi vận hành củađộng cơ khi làm việc tĩnh tại và khi vận hành trên ôtô

1.2.1.2 Thử nghiệm đo nhiệt độ:

Các phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu trong điều kiện thực tế.

Nghiên cứu bằng mô phỏng trong phòng thí nghiệm.

Phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu thực nghiệm mô phỏng và thử nghiệm

Động cơ Cảm biến đo tốc độ, công suất

Đo a ù p

s u a á t

Cảm biến đo mômen xoắn

Cảm biến nhiệt

độ các loại

Cảm biến rung

động

Các thiết bị

đo khác,…

Đo nhiệt độ như: Nhiệt độ buồng đốt, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ nhiên liệu,nhiệt độ dầu bôi trơn, nhiệt độ trên đường ống nạp,… có thể thay đổi các nhiệt độ đó chogần giống với thực tế, để xác định sự ảnh hưởng qua lại giữa chúng.

1.2.1.3 Thử nghiệm đo mômen, vận tốc, công suất:

Đo các thông số của động cơ thử nghiệm với mục đích thay đổi các thông số như:lượng nhiên liệu, tỷ số nén, điều kiện làm việc, …, ảnh hưởng như thế nào đến côngsuất, mômen, tốc độ của động cơ Và có thể đo xác định công suất max, mômen max,tốc độ max của một động cơ cụ thể cần thử nghiệm

1.2.1.4 Thử nghiệm đo lưu lượng(lượng nhiên liệu tiêu thụ, lương lọt khí cacte, khí

mạp, dầu bôi trơn):

Thử nghiệm đo lưu lượng, xác định mức độ tiêu hao nhiên liệu của động cơ trongmột đơn vị, trong chu trình nào đó Đo lượng lọt khí cacte với mục đích xác định mức độmòn ở khe hở xi lanh, piston và vòng găng

1.2.1.5 Thử nghiệm đo độ mờ khói, thành phần khí xả:

Thử nghiệm đo độ mờ khói và thành phần khí xả (CO, CO2, HC, NOX) trong khí xảđộng cơ với mục đích xác định mức độ khí xả cho phép ảnh hưởng đến môi trường

1.2.2 Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm động cơ:

1.2.2.1 Sơ đồ quan hệ giữa các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

1.2.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm:

Các phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu trong điều kiện thực tế.

Nghiên cứu bằng mô phỏng trong phòng thí nghiệm.

Phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu thực nghiệm mô phỏng và thử nghiệm

Bãi thử nghiệm giống đường thật

Đường chạy

Ôtô phải đứng yên

Môi trường chạy

Phải nghiên cứu trong điều kiện chuẩn(ít bị thay đổi) Trong trường hợp này có thểthay đổi theo mục đích, nhưng không trùng với điều kiện thực tế Nên khi nghiên cứutrong phòng thí nghiệm mô phỏng theo thực tế mà động cơ sử dụng Có thể nghiên cứu

trong phòng thí nghiệm và đưa vào bãi thử nghiệm, cải tạo địa hình như thật

1.2.2.3 Nghiên cứu thực nghiệm trong điều kiện thực tế:

Trong trường hợp này có thể chạy, vận hành trên đường thực(theo điều kiện thực tế)để đảm bảo an toàn khi đưa vào thực tế sử dụng rộng rải và sản xuất hàng loạt Bêncạnh đó cũng cần nghiên cứu đến việc hậu mãi

1.2.2.4 Nghiên cứu thực nghiệm bằng mô phỏng trong phòng thí nghiệm:

Nghiên cứu mô phỏng khi động cơ thực sự đứng yên nhưng có thể cho quạt thổi giống

như khi đang hoạt động trên đường vậy Và có thể dồn hết mọi tải tác dụng lên động cơnhư động cơ đang hoạt động thực sự ngoài đường

1.2.2.5 Nghiên cứu thực nghiệm bằng mô phỏng ảo:

Dùng máy tính nghiên cứu mô phỏng giống như động cơ đang chạy trên đường thựctế vậy, có phong cảnh, có các tình huống như động cơ đang hoạt động trong điều kiệncác môi trường khác nhau Nghiên cứu toàn bộ động cơ với các thông số đầu vào và cácthông số đầu ra như thế nào, để việc mô phỏng càng sát với thực tế khi sử dụng hơn

1.2.2.6 Nghiên cứu kết hợp giữa thực nghiệm mô phỏng và thử nghiệm:

Nghiên cứu động cơ trong trường hợp thiết kế trên máy tính, mô phỏng chạy thử, sảnxuất thử và sau đó cho thử nghiệm thực tế tại bãi thử nghiệm, để kiểm tra mọi tính năngvà điều kiện làm việc của động cơ, nếu không thích ứng có thể mô phỏng, tính toán lạicho phù hợp với thực tế sử dụng hơn

1.2.3 Một số lưu ý khi nghiên cứu thực nghiệm:

+ Khi nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, đường chạy nên chọn gần đúng với điều kiệnhoạt động thực tế của ôtô như: loại một con lăn, hai con lăn hay loại băng tải

+ Khi nghiên cứu thực nghiệm bằng phương pháp mô phỏng ảo cần có chọn phương ánthiết kế phát thảo, sau đó thiết kế sơ bộ và mô phỏng Phải có sự phát thảo tất cả cácloại đường, không đường, tất cả các loại điều kiện thời tiết, cảnh quan 2 bên ven đường.+ Phối cảnh theo điều kiện thực tế

+ Định mức nhiên liệu

+ Ngoài ra khi chọn động cơ cần thử nghiệm thì cần phải nghiên cứu chọn và thửnghiệm bao nhiêu là vừa, phụ thuộc vào sản lượng dự kiến và lấy theo phần trăm + Chuẩn bị động cơ trong điều kiện động cơ rất ổn định để tránh sai số

+ Người lái, kiểm tra thử nghiệm cần phải có cảm giác tốt và cần gắn cảm biến chongười lái

+ Cần phải xác định mọi tải trọng tác động theo mức tải và loại tải để xác định tải thậtcủa động cơ có phần tương đối chính xác hơn

+ Tổng hợp, thu nhận và xử lý số liệu, tín hiệu

1.3 Các phương pháp đo hiện đại ứng dụng trong nghiên cứu thực nghiệm động cơ:

1.3.1 Sơ đồ đo tổngquát:

Phương pháp đo dựa theo sự biến dạng

Phương pháp đếm xung

Phương pháp áp điện

Phương pháp phân tích phổ, điện trở

Đo điện trở,…

Đo mô men xoắn, đo công suất,…

Đo vận tốc góc,…

Đo độ mờ khói, thành phần khí xả,…

Các phương pháp đo gián tiếp

Các phương pháp

đo trực tiếp

Phương pháp

đo các đại lượng không bằng điện

Phương pháp đo các đại lượng không điện bằng điện

Phương pháp đo ứng dụng khi nghiên cứu động

cơ

1.3.2.

1.3.3 Phương pháp đo trực tiếp:

1.3.2.1 Sơ đồ đo, phạm vi ứng dụng, ưu, nhược điểm:

- Sơ đồ đo:

-Phạm vi ứng dụng: Phương pháp đo trực tiếp có thể được dùng để đo khối lượng củacác chất lỏng, chất rắn dạng khối, dạng hạt,… , đo mức, đo lực, đo nhiệt độ, đo quycách.

- Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, dễ sử dụng

- Nhược điểm: Kết quả đo không chính xác, sai số lớn,

1.3.2.2 Cân dùng trong phép đo:

*Nguyên lý hoạt động:

+Cân tự động và định lượng tự động: Để đo trong kỹ thuật người ta thường dùng cân tựđộng làm việc tự động liên tục và gián đoạn Cân gồm có: Đòn 10 gồm 2 phần bằngnhau, nó được đặt tì vào ổ 8 trên gối 9, gối 9 được treo trên giá cân Ơû bên trái của đòn

10 có ổ dao tiếp nhận tải 4 và trên nó treo đòn 12 để ổ treo thùng 16 và cuối của đòn 12có ổ dao 13 Phần bên phải của 10 có dao tiếp nhận tải 11 và đòn treo quả cân 14 Vật liệu cần cân đưa lào thùng 16 qua phiểu 5, phía dưới phiểu 5 có cửa điều tiết 7nó xoay quanh trục 6 Cửa điều tiết

được giữ ở vị trí mở nhờ cơ cấu khi

nó được tự do nghĩa là lỗ dưới của

phiểu 5 đóng lại, việc đó là do quả

cân 14 ở hành trình trên của nó tác

dụng lên cơ cấu giữ cửa điều tiết 7

Thùng 16 của cân được đặt sao cho

trọng tâm của thùng nằm ở phía bên

phải so với mặt phẳng thẳng đứng đi

qua ổ dao 13 của thùng, còn trọng

tâm của thùng khi đổ đầy nằm bên

phải của mặt phẳng đó Sự dịch

chuyển trọng tâm của thùng như vậy

là do ở thành sau của thùng có đặt

Trang 7

Cân dùng đo khối lượng

Các loại cân cơ học

Cân với thùng quay

Cân dạng thùng lật

Cân tự động và định lượng tự động

Vật đo

Thiết bị đo(cân) Chỉ

thị

một đối trọng 15, nên khi thùng rỗng phần bên phải trọng tâm ít hơn bên trái Khi thùngđược điền đầy sản phẩm cần cân thì trọng tâm của phần bên trái lớn dần lên Do vậythùng được điền đầy luôn có khuynh hướng quay ngược kim đồng hồ, còn khi rỗng theo

chiều kim đồng hồ Khi thùng quay ngược kim đồng hồ

là ổ dao 2 và thanh chặn 3, khi thùng hạ xuống thì đòn cân 10 sẽ nghiêng 1 góc α.

*Quá trình làm việc:

-Vị trí I: Giả sử vật liệu đang đi vào thùng 16

-Vị trí II: Giả thuyết cửa 7 đang đóng lại, dưới tác dụng của trọng lực vật cân, thùng 16bắt đầu bị hạ xuống còn quả cân 14 ở bên phải đòn 10 bị nâng lên và sẽ mở khớp đóngvan điều tiết 7 nó bị xoay xung quanh trục 6 theo chiều kim đồng hồ, trọng tâm lệch vềbên trái mặt phẳng thẳng đứùng đi qua đòn 3 nên thùng 16 bị xoay đi

-Vị trí III: Thùng tiếp tục theo quán tính chuyển động xuống dưới liên quan với thanhchặn 3 bị xoay một góc theo chiều kim đồng hồ, ổ dao 2 tự do, cửa 1 mở ra và sản phẩmđổ ra ngoài

-Vị trí IV: Khi sản phẩm chảy hết ra thì đòn cân 14 hạ xuống và thùng 16 nâng lên Dotác dụng của trọng tâm thùng sẽ quay theo chiều kim đồng hồ, van 7 đóng lại và quátrình lại bắt đầu, dịch chuyển cửa đòn 14 theo phương đứng được hạn chế bởi khung 18,

ổ tựa 17

Năng suất của cân tự động: Q mτ

Trong đó: m- Khối lượng của vật cân trong một thùng đầy

τ - Khoảng thời gian giữa hai lần thùng lật.

Khối lượng B của chất sau thời gian Δtt: Δtt

τ

m QΔtΔt

1.3.4 Phương pháp đo gián tiếp:

1.3.3.1 Sơ đồ đo, phạm vi ứng dụng, ưu, nhược điểm:

-Sơ đồ đo:

-Phạm vi ứng dụng: Phương pháp đo gián tiếp dùng để đo mômen, công suất, hiệu điệnthế, cường độ dòng điện, điện trở, vận tốc góc, gia tốc, biến dạng, ứng suất, áp suất, âmthanh, rung động, …

- Ưu điểm: Thiết bị nhỏ gọn, kế quả đo chính xác,…

- Nhược điểm: Chế tạo phức tạp, giá thành cao, khó sửa chữa

Vật đo

Thiết bị đo (Cảm biến )

Kết quả (Bộ chỉ thị)

Tính toán, khuếch

1.3.3.2 Thiết bị đo mô men:

Một trong những thông số cơ bản của máy là công suất, thông số này

chỉ có thể đo được bằng cách đo mômen xoắn và số vòng quay của trục quay(N=M.w.)của một trục nào đó Có thể đo mômen xoắn tĩnh hay mômen thay đổi

w M

n

N k M k

n



Trong đó: w-tốc độ quay (rad/s)

n- số vòng quay (vòng/phút)

*Xét loại đo mômen xoắn không hấp thụ công suất:

Đo mômen xoắn theo phương pháp không hấp thụ công suất được thực hiện bằngcách tính mônmen cân bằng trên stato

Để đo mômen cân bằng người ta có thể sử dụng động cơ điện Mômen cân bằng đượcđặt M cb đặt vào stator của động cơ chính bằng mômen xoắn cần đo M x trừ đimômen ma sat M ms ở các gối của động cơ

λ Φ Μ Μ

Μχβ  ξ μσ  Dấu () vì mô men của ma sát ngược hướng chuyển động, vì thế khi stato lúc lắc thìdấu của mô men ma sát (M ms)thay đổi

Thiết bị đo mômen

Loại cơ học và thuỷ lực

Loại chuyển đổi điện

Loại không hấp thụ công suất

Loại hấp thụ công suất

Hộp giảm tốc thường là một bộ bánh răng Mômen cân bằng đặt trên thân của nó bằnghiệu giữa mômen của trục vào và trục ra, đồng phải tính đến sự mất mát năng lượng đểthắng lực ma sát khi các bánh răng ăn khớp Nếu gọi M r là mô men trên trục thứ cấp,

Hình 1.2 Đo mômen dùng hộp giảm tốc.

Trị số của mô men cân bằng là: 

i M M



Ơû đây lấy dấu (-) cho trường hợp trục sơ cấp và thứ cấp quay ngược chiều, còn dấu (+)cho trường hợp ngược lại

Hình 1.3; 1- Bộ điều tốc; 2-Gối đỡ; 3-Cân lực.

1.3.3.3 Thiết bị đo(xác định) biến dạng bằng chuyển đổi điện cảm:

Nguyên lý hoạt động dựa trên sự chuyển đổi điện cảm có khe hở không khí ( ).Gắn hai dao của tenxơmet vào bộ phận 2 và 3 của chuyển đổi

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi điện cảm.

Khi chịu lực hai dao di chuyển tương đối so với nhau làm điện cảm của chuyển đổi thayđổi Từ đó tính được chuyển vị (độ dãn l l) phụ thuộc vào điện cảm, thay đổi của cảmbiến

Hình bên duới biểu diễn mặt ngoài của tenxơmet của Hathaway loại MS-2 có một khehở không khí

Hình 1.5 Tenxơmet Hathaway loại MS-2

Chuẩn đo lo= 5 cm tenxơmet này dùng dòng điện nạp xoay chiều có tần số 2000 Hz,công suất một vài W Khi biến dạng khoảng 0,0025mm tín hiệu ra đã rất lớn, không cầnphải sử dụng bộ khuếch đại Loại này rất thuận tiện cho việc đo các vật ổn định

Độ chính xác của tenxơmet điện cảm có khe hở không khí chịu ảnh hưởng rất lớn củasự thay đổi nhiệt độ

1.3.5 Đo các đại lượng không điện bằng phương pháp quang học:

Sơ đồ đo, phạm vi ứng dụng, ưu, nhược điểm:

-Sơ đồ đo:

-Phạm vi ứng dụng: Phương pháp đo các đại lượng không điện bằng phương pháp quanghọc dùng để đo chuyển vị, đo ứng suất, đo biến dạng, đo tốc độ, đếm, vận tốc, đo độ mờkhói, thành phần khí xả, nhiệt độ, độ ẩm,.…

-Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, ít chi tiết,…

Vật đo

Thiết bị

đo

Kết quả

-Nhược điểm: kết quả đo còn tuỳ thuộc vào loại kết cấu của thiết bị,….

Thiết bị đo những đại lượng không điện bằng

phương pháp quang học:

+ Dùng cảm biến, thước khắc vạch để đo ánh sáng và mức độ của ánh đi qua nó hoặc làhiệu ứng quang học Tín hiệu đầu ra của cảm biến quang thông thường ở dạng dòngđiện

*Xét Transistor quang:

Nó hoạt động giống như một transistor thông thường là transistor Silicum loại NPN, cóchất bán dẫn cực nền được chiếu sáng và chỉ có cực thu và cực phát được phân cựcngoài

Điện áp mối giữa cực nền và thu phân cực nghịch trong khi điện áp mối nối nền vàphát không thay đổi (V bc  0 , 6V O, 7V )

Khi vùng mối nối vùng thu được chiếu sáng, nó hoạt động giống như một điốt quang,được mắc như một điện trở quang có dòng điện ngược

P O

C h

X R

q

)exp(

I   1   1   1

 : Độ lợi của transistor theo cách mắc cực phát chung

  1.I  O I CO: Dòng điện vùng tối transistor

  1.I  P I CP: Dòng điện cực thu do quang thông tạo ra

Hình 1.6, a Cách mắc dây, b Mạch tương đương,

c Tách các điện tích tự do do sự chiếu sáng cực nền.

Như vậy ta có thể biểu diễn một transistor quang là một tổ hợp điốt quang và mộttransistor.

Dòng điện vùng tối I CO ở 250C vào khoảng I0  8 đến 10  9A, nó tuỳ thuộc điện ápthu phát và nhiệt độ

1.4 Phương pháp xử lý và hiển thị số liệu thực nghiệm:

1.4.1 Khái niệm về sai số và phân loại:

+ Độ nhạy chính xác của dụng cụ đo bị giới hạn và ảnh hưởng bởi nhiều thông số và dogiác quan của người làm thí nghiệm, thiếu nhạy cảm, do đọc lệch, hoặc không chú tâmtrong khi đo, do điều khiển các lần đo không ổn định như: Sự biến động của nhiệt độ bênngoài, của độ ẩm,…, vượt quá điều kiện tiêu chuẩn Vì vậy không thể đo chính xác tuyệt đốiđại lượng cơ học cần đo Cho nên trị số được đo bởi thiết bị đo được gọi là trị số tin cậy

được Do đó ta gọi kết quả của phép đo có sai số

+ Các nguồn gây ra sai số:

-Không nắm vững những thông số đo và điều kiện thiết kế

-Thiết kế nhiều khuyết điểm

-Thiết bị đo không ổn định sự hoạt động

-Bảo trì thiết bị đo kếm

- Do người vận hành thiết bị đo không đúng

-Do những giới hạn của thiết kế

+ Theo cách thể hiện bằng số có thể chia làm hai loại:

- Sai số tuyệt đối: X = X - Xth

Trong đó: X: Giá trị đại lượng đo; Xth: Giá trị chính xác

-Sai số tương đối: 100 100

X

X X

X th

Vì Xth và X gần bằng nhau

+ Theo nguồn gây ra sai số :

-Sai số phương pháp: Là sự sai số gây ra do sự không hoàn thiện của phép đo

-Sai số thiết bị: Là sự sai số gây ra do sự tác động của các dụng cụ đo lên đối tượng Mỗimột dụng cụ đo có một độ chính xác nào đó , thiết bị càng hoàn thieện thì sai số của dụngcụ càng nhỏ, nhhưng về nguyên tắc điều này chưa khử được sai số dụng cụ

-Sai số chủ quan: Là sai số do người sử dụng gay ra: do mắt, do không chú tâm, do đọclệch,…

-Sai số bên ngoài: Là sai số gây ra do ảnh hưởng của các điều kiện bên ngoài của đốitượng đo như do biến động của nhiệt độ bên ngoài, do áp suất, độ ẩm vượt quá tiêu chuẩn,

…

+Theo quy luật xuất hiện sai số có: Sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.

1.4.2 Sai số ngẫu nhiên:

Là thành phần sai số của phép đo thay đổi không theo một quy luật nào cả mà ngẫunhiên khi lặp lại phép đo nhiều lần một đại lượng đại lượng duy nhất Kết quả đo khi thìlớn hơn, khi thì bé hơn giá trị thực cần đo Sai số ngẫu nhiên gây ra do một loạt các nhân tốmà tác dụng của chúng bé đến mức không thể tách riêng Sai số ngẫu nhiên không loại trừđược, không loại trừ được, không loại bỏ được, nhưng bằng theo lý thuyết của xác suấtthống kê có thể xác định được ảnh hưởng của chúng

1.4.3 Sai số hệ thống:

Đây là thành phần sai số của phép đo luôn không đổi hay là thay đổi có quy luật khi luậtkhi đo nhiều lần một đại lượng đo Quy luật thay đổi có thể là một phía(dương hay âm) cóchu kỳ hay theo một quy luật phức tạp nào đấy Sai số hệ thống do một số nguyên nhânmang nhiều vẻ khác nhau Trong trường hợp sai số hệ thống không đổi thì có thể loại trừbằng cách đưa vào một lượng điều chỉnh Sai số hệ thống cần phải được hiệu chỉnh Có thểkhắc phục được Việc loại trừ sai số hệ thống có thể tiến hành bằng cách quan sát cùng mộtđại lượng bằng nhiều phương pháp khác nhau hoặc quan sát một vài mẩu của vài đại lượngđã biết, dùng cùng một loại dụng cụ hoặc bằng cách phân tích lý thuyết, cần kiểm tra dụngcụ trước khi sử dụng

1.4.4 Sai số thô:

Một cách tổng quát của loại sai số này là sai số của từng loại máy và thiết bị đo đều bị saisố ít hay nhiều Giá trị đọc được trên một kết quả đo không có sự so sánh

1.4.5 Xử lý kết quả đo gián tiếp:

-Phép đo gián là phép đo mà kết quả của nó được xác định gián tiếp thông qua công thứcbiểu diễn quan hệ hàm số giữa các đại lượng cần đo với các đại lượng đo trực tiếp khác Vídụ: Vận tốc v của vật chuyển động thẳng đều được xác định gián tiếp theo công thức v=s/t.-Xác định sai số của phép đo gián tiếp: Giả sử đại lượng cần đo F liên quan với các đạilượng đo trực tiếp x, y, z theo hàm số : F=f(x,y,z) (a)

khi sai số tuyệt đối của F có thể xác định theo phép tính vi phân:

dz z

F dy y

F dx x

F dF

F y y

F x x

F x x

-Tính sai số tương đối: có thể xác định theo phép tính vi phân:

Lấy ln của hàm số (a): lnF = lnf(x,y,z)

Vi phân toàn phần của lnF: d(lnF) = dF/F

Rút gọn biểu thức vi phân toàn phần dF/F bằng cách gộp những vi phân riêng phần chứa cùng biến số dx hoặc dy hoặc dz

Lấy tổng giá trị tuyệt đối của các vi phân riêng phần Thay dấu vi phân “d” bằng dấu gia số “  ”, đồng thời thay giá trị x,y,z bằng giá trị trung bình của chúng

Ví dụ: Đo lực của ổ trục quay theo công thức:

2 1

1

h h

h h mg f

Tiếp theo tính sai số tuyệt đối:    f

Tìm giá trị lực nằm trong khoảng giá trị nào:

Theo (b) ta có: lnf = lnm+ lng +ln(h1  h2) ln(h1 h2)

2 1

2 1 2

h h d h h

h h d g

dg m

dm f

2 1 1

( 2

h h

h h h h g

g m

m f

Sai số tuyệt đối: f   f

Kết quả lực f có giá trị: f f  f

Giá trị lực ma sát nằm trong khoảng giá trị: f  f f f  f

1.4.6 Độ chính xác và độ tin cậy của kết quả đo:

Khi nói về một kết quả đo, bao giờ người ta cũng đòi hỏi về độ chính xác của nó Độ chínhxác của kết quả đo phụ thuộc vào sai số của phép đo hay độ phân tán của kết quả đo quanhgiá trị trung bình Sai số của phép đo  thường được biểu diễn qua sai số tiêu chuẩn  Ứøngvới mỗi vùng phân tán kích thước, tức là với mỗi phạm vi sai số ta có thể nói được độ tincậy của kết quả đo là bao nhiêu

Độ tin cậy của kết quả đo được đánh giá bằng xác xuất xuất hiện của số liệu trong vùngphân tán của kích thước Vùng phân tán của kích thước được gọi là khoảng tin cậy [-, +];

Bản thân  được gọi là bán kính tin cậy, thể hiện độ chính xác của phép đo và gọi tắt là độchính xác của kết quả đo hay sai số đo.

Rõ ràng độ chính xác và độ tin cậy của kết quả đo là 2 khái niệm có liên quan chặt chẽ vàcùng dùng để nói lên mức độ chính xác của phép đo Mỗi kết quả đo khi biểu diễn đều cầnbiểu diễn đầy đủ cả độ chính xác và độ tin cậy thì mới có ý nghĩa sử dụng

1.4.7 Phương pháp xác định mối quan hệ thực nghiệm:

Ở các phần trên khi tính toàn số liệu, ta đã hạn chế là việc đo được thực hiện trong quátrình dừng, tức là với thông số đo là bất biến trong quá trình đo

Trong thực tế nghiên cứu ta gặp rất nhiều phép đo được thực hiện trong quá trình, chẳnghạn sau thời gian t nào đó Khi đó sẽ tồn tại mối quan hệ giữa đại lượng đo với thời gian.Mặt khác có thể có mối quan hệ giữa các đại lượng với nhau theo thể thức mỗi sự thay đổicủa đại lượng được xem là đối số (x) ứng với sự thay đổi của một đại lượng được xem làhàm số (y) được biểu diễn bằng các quan hệ hàm số thông thường y = f(x) hoặc dưới thểthức mỗi sự thay đổi của đối (x) có thể ứng với nhiều giá trị hàm y: y1, y2, , yi, , yn vàngược lại với mỗi sự thay đổ của y có thể có nhiều sự thay đổi của x: x1, x2, , xj, , xk.Khi đó mối quan hệ được gọi là mối quan hệ tương quan

Việc xác định mối quan hệ thực nghiệm từ số liệu đo cần qua các bước:

-Vẽ sơ bộ quan hệ theo số liệu thực nghiệm

-Chọn công thức biểu diễn hàm quan hệ

-Xác định hàm thực nghiệm: xác định các hằng số trong công thức đã chọn

-Kiểm nghiệm sự phù hợp thực tế của công thức vừa được xác định

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT

TRONG

Nguồn: Oil & Gas Science Technology – Rev.IFP, Vol 54 (1999), No, 2 pp 251-257

Copyright © 1999, Éditions Technip

BÀI BÁO CÁO VỀ MÔ HÌNH HOÁ QUÁ TRÌNH CHÁY ĐA KÍCH THƯỚC VỚI SỰ HÌNH THÀNH Ô NHIỄM TRÊN ĐỘNG CƠ DISEL TẢI NHẸ CÓ ỨNG DỤNG KỸ

THUẬT MỚI.

P Belardini (1) và C.Bertoli (2)

1 Istituto Motori CNR, Via G Marconi 6-8, Naples - Italy

Bản tóm tắt – Mô hình hóa quá trình cháy đa kích thước và sự hình thành ô nhiễm trên động

cơ Diesel tải nhẹ có ứng dụng kỹ thuật mới – Hiện tại chúng ta đã có được một số kết quả từ các

công cụ khảo sát số CFD Đặt biệt bắt nguồn từ các cuộc thí nghiệm của động cơ common rail DI,nhờ vào sự kiên trì của các người nghiên cứu với các mô phỏng để có được một số kết quả mỹmãn ở một số thí nghiệm then chốt Nhờ sử dụng phương pháp phân tích số mới có được các thang

đo chính xác về các dự đoán ô nhiễm ở một số trường hợp phân tích ô nhiễm Ph ương pháp phântích số cũng đã chứng minh rằng các công cụ số CFD, có thể giúp đỡ rất tốt cho việc thiết kế động

cơ xác định được nhiều triễn vọng về việc kiểm sóat khí xả ở động cơ common rail DI

2.1 Giới thiệu chung

Hệ thống cháy trực tiếp của phun trực tiếp do có các đặc điểm thuận lợi cho quá trình tiêu haonhiên liệu, xuất hiện của loại động cơ này là một điều thành công cho các loại xe khách thươngmại sử dụng động cơ diesel Tuy nhiên, các giới hạn về ô nhiễm ở thế kỷ tới ở Châu Âu đã đượclên kế hoạch giảm thiểu hơn nữa Về giới hạn ô nhiễm của chất NOx được làm giảm đến 0.25g/km

ở năm 2005 (tiêu chuẩn EURO IV) và đã dần xuất hiện ở một số tiêu chuẩn kiểm ở một số loạiđộng cơ

Quá trình hòa trộn khống chế quá trình cháy ở động cơ DI Động cơ của xe khách rõ ràng nhỏhơn các động cơ xe tải Và điều đó cũng dẫn đến sự giảm chiều dài tia phun và cần mức độ xoáylốc trong suốt quá trình cháy Để tránh ô nhiễm của khói thì tỉ số cacbon trên oxy C/O phải đượcgiảm thiểu Điều này đòi hỏi áp suất phun và giảm diện tích phóng của tia phun Các yêu cầu nàycó thể sánh được bằng hệ thống tạo tia phun kiểu mới dựa trên công nghệ common rail

Hệ thống điều khiển tia phun hòan toàn tự động đã mở ra một lối đi mới trong việc điều khiểnmức ô nhiễm của NOx giống như hiệu chỉnh tốc độ áp suất tia phun và phụ thuộc vào tải

Nhờ vào sự phát triển của các công cụ số CFD có thể giúp cho việc thiết kế động cơ cũng nhưviệc thiết kế các ống bô trong việc kiểm soát ô nhiễm Về hiệu suất của chúng thì không thể nóitrước một cách tuyệt đối, nhưng sự thay đổi giá trị của mỗi kiểu trên động cơ và giá trị giới hạntrong các trường hợp kiểm tra, đáp ứng của các mô hình thay thế cho phép lập thang đo đúng trongcác dãy đo khác nhau của hệ thống cháy

Các nghiên cứu hiện tại cũng có một số kết quả thu được nhờ vào sử dụng các công cụ hỗ trợCFD Đặc biệt khởi đầu từ các đặc điểm thực nghiệm trên động cơ common rail, hằng số kinhnghiệm của các kiểu phụ khác nhau làm cho các kết quả thu được có kết quả vừa ý hơn ở trongmột số điều kiện kiểm tra trọng yếu Những khó khăn chính liên quan đến hằng số vật lý mô hìnhphụ bổ sung cũng được đem ra thảo luận.

2.2 Mô hình

2.2.1 Mô hình Kiva-3V cải tiến

Việc mô phỏng quá trình cháy động cơ diesel được thực hiện bằng mã code Kiva-3D [6] Đểmô phỏng trường dòng khí, người ta sử dụng mô hình rối - RNG của Han và Reitz [7] Quá trìnhphun được tính toán sử dụng mô hình kết hợp được phát triển bởi Belardini etal [8] dựa vào cả haimô hình của Wave [9] và Tab [10] Mô hình giọt nhỏ bay hơi đã được cải tiến xóa bỏ giả thuyếtdẫn nhiệt của nhiên liệu cho rằng vô hạn và nhiệt độ bên trong giọt nhỏ là giống nhau và tươngđương với giá trị nhiệt độ của bề mặt của nó [11] Sự phát triển của mô hình đánh lửa dựa vàophương pháp của Hiroyasu [12] bằng cách sử dụng sự tương quan của Handerberg et Hase [13] Sựhình thành NO được mô hình bởi kỹ thuật của Zel’dovich ở dạng mô tả bởi Bowman [14] Cuốicùng sự hình thành bồ hóng và cơ chế oxy hóa gắn liền với mô hình cháy bằng cách giảm sáubước kỹ thuật ở dạng phát triển của Belardini et al [15]

2.2.2 Mô hình cháy kết hợp NO x và muội than.

Mô hình muội than được đưa ra đầu tiên bởi Leung et al [16] và Fairweather et al [17] Ở môhình này, axetylen được giả thuyết rằng chủ yếu nhiệt phân các phần cho cấu tạo hạt nhân và quátrình xử lý phát triển của bề mặt Belardini et al [15] đã bổ sung một số thay đổi cho kiểu môphỏng này trong tiêu chuẩn động học thông thường của Kiva-II mô phỏng –hêptan và quá trìnhcháy của nhiên liệu tetredecane Ở báo cáo này, sự tinh chế hơn nữa của mô phỏng đã thu đượcbằng cách thêm vào một cơ chế gắn liền để cung cấp nhiệt độ cao cho quá trình cháy không nhữngphun nhiên liệu mà còn tạo thành acetylene

Toàn bộ công thức trong mô hình này là sự thỏa hiệp đúng giữa sự diễn tả bao hàm của muộithan trong khi tải và tính toán trị giá của quá trình cháy hòan toàn sử dụng kỹ thuật 3D

Hơn nữa mô phỏng sử dụng trong báo cáo này, thậm chí đơn giản, đã được kiểm tra ở cácđiều kiện khác nhau

Kết hợp hòan toàn với cơ chế quá trình cháy, các đặc tính của mô hình muội than ở dạng thựctế

Đặc điểm chính của mô hình như sau: nhiên liệu lỏng được phun; hơi nhiên liệu và sự phântán được tính toán bởi mã Kiva-3V Nhiên liệu phun được oxy hóa ở nhiệt độ cao cho bởi:

(R1) CnHm + ( n + m/4 ) O2  nCO2 + m/2 H2O (1)

tốc độ:

trong đó vận tốc khuếch tán và hòa trộn trước là:

m n T E i

Đây là các thông số ở diện tích ở thành phần trong dấu ngoặc đơn là tập trung phân tử gamtrên mol/cm3;  và  là thành phần động năng của rối và cũng chính là tỉ số phân tán; s là hệ số dư

lượng không khí Ai và Ei tương ứng với nhân tố trước số mũ nhiệt độ kích hoạt cho những giá trịquá trình cháy hòa trộn trước, được ghi lại sau cùng với các hằng số hiệu chỉnh khác; Ci là nhân tốđối xứng cho quá trình cháy khuếch tán

Ba bước sau mô tả kỹ thuật của Xeldowich:

(R6) C2H2  2C + H2 cấu tạo hạt nhân (16)

(R7) C2H2 +nC  (n+2)C + H2 phát triển bề mặt (17)

(R8) C + 0.5O2  CO quá trình oxi hóa cacbon (18)

Tốc độ phản ứng tương ứng như sau:

7 = A7e –E7 / T (pN) 1/6 [C] 1/3[C2H2] (20)

8 = A8e –E8 / T T 1/2(pN)1/3 [C] 1/3[O2] (21)

trong đó:

N là độ đặc [hạt/cm3];

T là nhiệt độ riêng phần [K]

MWc là khối lượng phân tử cacbon;

c = 1.8 [g/cm3] độ muội

K là hằng số Boltzmann

Sự hình thành acetylene cũng bị oxy hóa ở nhiệt độ cao bằng phản ứng lý tưởng một bước:

Tốc độ của phản ứng thuận nghịch: 

trong đó vận tốc khuếch tán và vận tốc hòa trộn:

2

Để đưa vào tính toán hiện tượng tích tụ gồm các bước sau được bổ sung vào cơ chế.

4 12 2 21 17190

1 1

exp

p RT

trong đó:

0 là thời gian bắt đầu tia phun

n là tốc độ của động cơ (v/p)

T nhiệt độ của vi phân

P áp suất của vi phân

S P tốc độ thực của piston (m/s)

Cơ cấu đánh lửa trể có độ nhạy tới chỉ số cetane thông qua thông số kích thích năng lượng

J mol

ef CN

E A 61884 /



Với hệ số kinh nghiệm ef cần thay đổi, để thu được dữ liệu thực nghiệm phù hợp nhất trong

các trường hợp đo kiểm tra

Hằng số động năng cơ giới là:

Kết quả của việc hiệu chỉnh đã được giới thiệu mục đích để giải đồng thời hệ phương trìnhđộng năng: phương pháp được sử dụng dự trên thuật toán của Burlisch-Stoer, sử dụng phép ngoạisuy nữa ẩn chuỗi rời rạc hàm vi phân

Cuối cùng sơ đồ tác dụng sáu bậc, hiện tại là tiêu chuẩn của bảng mã code, được giử lại ởhiện tại của bộ tính toán Sơ đồ gồm có cân bằng nước và khí

Bàng 1 So sánh giữa áp suất tính toán và

áp suất đo được: test # 1, # 3: 2000 v/p, áp

suất đường rail 350-800 bar, và 8,7

mg/cyc, khlượng phun ở động cơ không có

EGR hiệu chỉnh tiêu hao nhiên liệu ít nhất.

2.3 Động cơ và các trường hợp kiểm tra

Để việc nghiên cứu hệ commonrai FIE trang bị động cơ DDI đã được chọn (bảng 1)

Bảng 1

Đặc tính động cơ

Đường kính xilanh (mm) 82

Dung tích (cm3) 1910

Công suất cực đại (kW) 77 ở 4000 v/p

Momen xoắn cực đại

(Nm)

255 Nm ở 2000 v/p

Hệ thống phun nhiên liệu Common rail

Turbocharger có cooler Garret GT15

Động cơ được trang bị bộ chuyển đổi áp điện-thạch anh dùng để xác định áp suất chỉ thị và bộchuyển đổi có điện trở dùng xác định áp suất phun ở đường ra của bộ điều khiển phun nhiên liệu.Một trong những bộ phun nhiên liệu được cung cấp với bộ chuyển đổi nâng kim của Microepsilon

Trục giải mã có độ phân giải góc tối đa là0.1 độ góc cho phép đồng bộ hóa với các tínhhiệu thay đổi Bosch phát triển hệ thống cho phépđọc và ghi dữ liệu tương tác với ECU để đưa động

cơ về điểm cần kiểm tra

Năm điểm kiểm tra động cơ, ở tốc độ thấp vàtải thấp, được giả thuyết tiêu biểu cho các loạiđộng cơ chạy trong thành phố đã được lên kếhoạch kiểm tra khí thải tại châu Âu Đặc biệt ápsuất BMEP 2bar và tốc độ 2000v/p gía trị thay đổicủa áp suất, thời điểm phun, EGR và phun mồi.(bảng 2)

Hình 2 So sánh giữa quá trình tính toán và đo đạc

áp suất chỉ thị: kiểm tra #2, kiểm #4, #5 2000 v/p ,

khối lượng phun 8.7 mg/cyc, áp suất đường rail 550

bar; ktra #2 với động cơ không có EGR 30% và phun

mồi, hiệu chỉnh động cơ với mức ô nhiễm NO x thấp,

ktra #5 với ktra #4 nhưng không có phun mồi

2.4 Kết quả

2.4.1 Quá trình cháy

Tính toán được thực hiện, trong khi quá trình nén bắt đầu từ supáp nạp đóng kín đến điểmchết trên Áp suất vào, nhiệt độ và tỉ số riêng phần khối lượng của sai số kiểm tra được tính tóanbằng các tính tóan động học đơn Gía trị của tỉ số xoáy là 3.5, được đo bằng bộ đo gió, được giảthuyết đặc trưng cho điều kiện dòng khí ở thời điểm bắt đầu quá trình nén Để tính toán nănglượng rối động học (TKEI), sự tương quan của Abraham và Bracco đã được sử dụng Tuy nhiêncần chú ý rằng, cũng là giá trị thay đổi của  50%, dự báo của TKE ở cuối của thì nén có giá trị

cũng khá tương đương Vì thế gía trịđược chọn không chắc chắn, sự lựachọn giá trị hầu như vô nghĩa cho việctính toán tia phun và quá trình cháy Ởhình 1 và hình 2 tính toán chỉ ra ápsuất được so sánh với một số được lựachọn trong qúa trình kiểm tra

Sai số trong quá trình tính toángần như thoã mãn Nó được chú ý rằngtính toán dưới ước lượng đo áp suấttrong suốt thì giản nỡ Hiện tượng nàytiêu biểu của hàm Kiva-3 tính toán quátrình cháy, có thể được gán cả ướclượng mất mát nhiệt trên thành vàcũng như là mô tả đơn giản của quátrình cháy của khối lượng nhiên liệucháy gần thành vách xilanh

Kết quả này không có gì đángngạc nhiên khi xem hình dạng của tỉ lệnhiệt thải ra khi phun mồi được kích hoạt (hình 3)

Thông qua góc độ quay giữa phun mồi và phun chính là > 10o (trường hợp của chúng ta là

>20o) sản sinh ra hai loại nhiệt tách biệt phóng ra trong suốt thì nổ Vì ảnh hưởng chính của tia

Hình 3 Tính toán và đo đạc tỉ lệ thải nhiệt

biểu kiến : ktra #4 có phun mồi.

phun mồi, từ quan điểm của sự phát triển ngọn lửa, sản phẩm của quá trình cháy của một loại EGRlắp bên trong gần kim phun nhiên liệu Trong các góc riêng biệt nhau giữa tia phun chính và tiaphun mồi, sự phân tán xoáy lốc sản phẩm của quá trình cháy trong buồng đốt Rõ ràng thời gianđánh lửa trễ có mối liên hệ với quá trình, trong trường hợp, vượt khỏi áp suất và nhiệt độ ở lần đotrước đó vì thế tiến hành đo lại là điều cần thiết

Rất khó giải thích sự cần thiết thayđổi sự sắp đặt với tương ứng với nhân tố Ccủa khếch tán quá trình cháy

Do sự chậm trễ về phương diện vậtlý ở các bộ chấp hành điện thuỷ lực trongkhi điều khiển thời gian mở cần thiết củatia phun, vào khoảng 250s (3 độ ở 2000v/p) để mở và đóng kim phun Vì vận tốckhởi phun không thể dễ dàng tính toánbằng cách dùng quan hệ dòng thuỷ lực dosự mở một phần của kim phun Cần phảichú ý rằng khi thiếu dữ liệu thực nghiệm,người ta giả thiết rằng vận tốc khởi phuncủa tia phun mồi là 60 m/s và khối lượngtia phun mồi là 1 mg trong các điều kiệnkiểm tra

Ở các vấn đề trước là có sự giới hạn lớn đến các model dự báo Tuy nhiên, sự chấp nhậnthông qua của hai sự khác biệt đưa hằng số phun chính và mồi trong suốt thời gian hoạt động làgiống nhau, chấp nhận tác động của tính toán nhiệt giải phóng hình dáng là điều có thể nhận được(hình 3,đường chấm chấm) Con số trong quá trình chạy thay đổi góc quay bánh đà và khối lượngphun chính được chứng minh ảnh hưởng cũng đã được chấp nhận

Tất cả các thông số tính toán được thực hiện với cùng sự biến đổi ngoại trừ trong trường hợp

#4

Khi động cơ hoạt động với tia phun mồi, xuất hiện của các kết quả vừa ý là rất khó Trongtrường hợp riêng rất cần thiết thay đổi cả hai hằng số ef trong phương trình (31) và nhân tố đốixứng C1 của phương trình khuếch tán (4)

2.5 Dự báo về mức ô nhiễm:

Bởi vì những lý do được mô tả trong trong phần trên tính toán đánh giá đo đạc khí xả NOx.Sự điều chỉnh khí thải có được bằng cách nhân lượng NOx tính toán với nhân tố  = 6.5

Cần phải chú ý rằng thông số NOx cũng như là một thông số thực nghiệm làm giảm khốilượng hạt nhân của NO2 cũng như qui định các luật lệ về lượng khí thải ở châu Âu và Mỹ Liênquan đến các dự báo về mức ô nhiễm của muội than , kết quả tính số được so sánh trực tiếp vớithực nghiệm mà không cần một phản hồi nào

Ở bảng 3 là kết quả tính toán được báo cáo và so sánh với thực nghiệm

Bảng 3

Tính toán và đo đạc lượng khí thải ô nhiễm.

Ở hình 4, tính toán muội than theo góc quay của động cơ, ở kiểm tra #2, #4, #5 đã được báocáo Quá trình kiểm tra được tiến hành ở áp suất 550bar

Ở kiểm tra #2 (tối ưu hóa nhiên liệu tiêu thụ) động cơ hoạt động không có bộ EGR và thờiđiểm phun được bắt đầu ở gần điểm chết trên

Ở kiểm tra #4 (động cơ được tối ưu hóa về mức thải NOx và tiếng ồn, phun sớm được kíchhoạt

Ở kiểm tra #5, thực hiện tương tự như các điều kiện ở kiểm tra #4, phun mồi bị ngăn chặn

Sơ đồ cho thấy rõ sự khác biệt trên động cơ common rail Đầu tiên thậm chí nổi tiếng như bộEGR và làm trễ thời điểm phun làm bất lợi cho sự hình thành muội than, mức ô nhiễm muội thangiảm đến mức tối đa khi sử dụng hệ thống phun common rail cho phép hoạt động với tình thế bấtlợi tạo muội than Mặc khác thông qua tia phun mồi sản sinh ra một lượng mội than đáng kể Liên quan đến ô nhiễm NOx , trong phạm vi giới hạn của các kiểu đã thảo luận như trên,cũng như tính toán mô tả rằng ảnh hưởng của tia phun mồi không ảnh hưởng đến sự ô nhiễm

Hình 4 Muội than trong các trường hợp #2, #4, #5

2.6 Kết luận

Sự cháy trong buồng đốt của động cơ diesel DI tải nhẹ, được trang bị hệ thống phun nhiênliệu common rail, được điều tra nghiên cứu bằng cách sử dụng bộ code cải thiện Kiva-3V CFD.Nghiên cứu được giới hạn ở các điểm đặc biệt của động cơ, thực tế ở 2000v/p và khoảng 2 barBMEB Ở điểm các thông số hiệu chỉnh của động cơ được thay đổi gồm có áp suất của bộ rail, thờiđiểm phun nhiên liệu, EGR và phun mồi Kết quả so sánh với thực nghiệm chứng minh sự có hiệulực của bộ code làm tiếp diễn các xu hướng thực nghiệm Tuy nhiên các kết quả không thể xemxét hoàn toàn vừa ý Chủ đề thực tế thiếu dự báo của ô nhiễm NOx và sự phát triển của quá trìnhcháy trong suốt quá trình giản nở là khá rõ rệt Thêm vào trong trường hợp tia phun mồi, khôngthể có được kết quả thỏa mãn với cùng loại hiệu chỉnh của buồng cháy để mô tả quá trình phunchính Dự liệu chi tiết thực nghiệm của quá trình phun và quá trình cháy trong khi phun mồi sẽ chophép một công thức mới về kiểu tia phun và sự bổ sung hóa học nhiệt độ thấp mới cho phép giảiquyết các vấn đề.

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÁC THIẾT BỊ ĐỂ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

ĐỘNG CƠ NHIỀU XY LANH

3.1 Giới Thiệu Tổng Quan Về Băng Thư Động Cơ Nhiều Xy Lanh

3.1.1 Giới thiệu chung về một phòng thử động cơ

Khi tiến hành xây dựng quy trình thử nghiệm một động cơ, điều tối thiểu phải cóđó là: các thông số đầu vào, bệ thử, các thông số đầu ra (hình 3.1)

Hình 3.1: Sơ đồ chung một phòng thử động cơ

3.1.1.1 Sơ đồ tổng thể một phòng thử động cơ

Hình 3.2: Sơ đồ phòng thử dùng nước tạo mômen cản

Hình 3.3: Sơ đồà phòng thử dùng máy phát điện tạo mômen cản

3.1.1.2 Các thiết bị trong phòng thử

3.1.1.2.1 Phòng thử

Phòng thử động cơ phải đảm bảo các điều kiện sau:

Rộng rãi, thoáng mát, sạch sẽ

Hệ thống thông gió phải tốt

Tường phải được cách âm

3.1.1.2.2 Động cơ thử nghiệm

Động cơ thử nghiệm tùy theo mức độ thử mà phải có các khác biệt so vớiđộng cơ thương sau:

Các thiết bị như nước làm mát, dầu bôi trơn phải là cụm độc lập với động cơ

Tuỳ theo mục đích đo mà kết cầu động cơ cũng thay đổi: buji, nắp quy lát,puly, bánh đà…

3.1.1.2.3 Hệ thống điều khiển và hiển thị

Hệ thống điều khiển và hiển thị chủ yếu là hệ thống điện – điện tử và điềukhiên tự động Tuy nhiên khi hệ thống điều khiên tự động có sự cố thì bệ thử vẫnvận hành bằng tay được

3.1.1.2.4 Các thiết bị đo

Tuỳ theo các thông số cần đo mà phòng thử cân trang bị các thiết bị đo phùhợp.

3.1.1.2.5 Các thiết bị phụ trợ

Các thiết bị phụ trợ bao gồm

 Hệ thống làm mát

 Hệ thống bôi trơn

 Hệ thống chiếu sáng

 Hệ thống thông thoáng

 Hệ thống báo động

 Hệ thông an toàn

 Hệ thống phòng cháy

3.1.2 Tổng quan về b/ăng thử động cơ nhiều xy lanh

3.1.2.1 Giới thiệu về phòng thử nhiều xy lanh

SPEED P P

rpm kW kW

4800.587 16.451 47.718

E NGINE MA P O F DA EW O O ENGINE TOR Q UE v s S P EE D & THR OTTL E P O S IT IO N

Hình 3.4: Một số hình ảnh

về phòng thử nhiều xylanh

 Bệ thử động cơ tạo tải bằng nguyên lý chuyển đổi cơ-điện:

Moment tải cực đại: 310Nm, <4000rpm

Công suất hấp thụ cực đại:130kW, >4000rpm

Số vòng quay cực đại: 8000rpm

 Khảo sát tính năng làm việc của động cơ, các loại nhiên liệu, dầu bôi trơn dựa trên

moment xoắn, công suất, lượng nhiên liệu tiêu thụ, sự phát thải ô nhiễm (CO, CO 2 , O 2 ,

HC, NO x , Opacity).

 Nghiên cứu quá trình cháy, nhiệt động lực học của động cơ qua hình ảnh nội soi động cơ, diễn biến áp suất trong buồng cháy

3.1.2.2 Các giá trị bệ thử đo được.

300

5 Nhiệt độ nước làm mát ở ngõ

vào

6 Nhiệt độ nước làm mát ở ngõ ra 0C Pt100, FEM-A

7 Nhiệt độ nước làm mát tại 553 0C Pt100, FEM-A

9 Nhiệt độ dầu bôi trơn tại 554 0C Pt100, FEM-A

11 Nhiệt độ khí xả 0C Thermocouple type K, FEM-A

12 Nhiệt độ môi trường 0C Humidity Tranducer, FEM-A

14 Áp suất môi trường bar Barometric Tranducer, FEM-P

15 Áp suất nhiên liệu bar Pressure tranducer, FEM-P

16 Áp suất dầu bôi trơn bar Pressure tranducer, FEM-P

17 Áp suất khí nạp mbar Pressure tranducer, FEM-P

18 Lượng nhiên liệu tiêu thụ g/h Fuel Balance 733S

20 Hệ số hấp thụ ánh sáng 1/m Opacimeter 439

Digas 4000

3.1.2.3 Sơ đồ tổng thể phòng thử nhiều xy lanh

Hình 3.5: Sơ đồ phòng thử

nhiều xy lanh

1: Hệ thống làm mát 2: thiết bị đo lưu lượng3: Hệ thống bôi trơn4: Hệ thống điều khiểncánh bướm ga

5, 6: hệ thống giải nhiệtnhiên liệu

7, 12: Hệ thống thôngthoáng

9: Hệ thống PUMA10: Hệ thống điều khiển11: Hệ thống chiếu sáng