THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ VĂN THỊ BÔNG NGUYỄN ĐÌNH HÙNG

Tính toán thiết kế động cơ đốt trong • Giúp sinh viên làm quen với các thiết bị , các băng thử và thí nghiệm, các dụng cụ đovà hệ thống các thiết bị phụ trợ trong thí nghiệm động cơ đốt

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ đốt trong là một thiết bị động lực phát triển không ngừng hơn một trăm nămqua song song với thành tựu phát triển của các ngành khoa học khác Các nghiên cứu chínhcủa ngành hiện nay là tập trung vào hai vấn đề nâng cao hiệu suất và chống ô nhiễm môitrường

Với sự phát triển nhảy vọt của các thiết bị điện tử kèm các bộ vi xử lý tốc độ cao chophép kiểm chứng kết quả nghiên cứu trên các mô hình toán học bằng thực nghiệm tại cácphòng thí nghiệm động cơ hiện đại được trang bị các công cụ đo có độ chính xác cao mộtcách nhanh chóng và hiệu quả

Tài liệu này cung cấp tới sinh viên các kiến thức liên quan đến phòng thí nghiệmĐộng Cơ Đốt Trong và các phương pháp đo tại phòng thí nghiệm, nhằm hướng dẫn cho sinhviên củng cố phần lý thuyết, chuẩn bị trước khi thực hiện các bài thí nghiệm Động Cơ ĐốtTrong tại xưởng và phòng thí nghiệm AVL thuộc bộ môn Ôtô – Máy động lực, khoa KỹThuật Giao Thông Các bài hướng dẫn thí nghiệm và báo cáo thí nghiệm Mỗi bài thí nghiệmđược thực hiện trong 03 tiết học của môn học thí nghiệm Động Cơ Đốt Trong

Nhóm tác giả mong rằng tài liệu này sẽ đáp ứng được phần nào sự chờ đợi của cácbạn đọc, chúng tôi luôn đón nhận những góp ý của bạn đọc để sửa chữa và hòan thiện

Nhóm tác giả

Văn Thị Bông – Nguyễn Đình Hùng

Bài I : GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ.1.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ

 Thí nghiệm phục vụ cho đào tạo (trong trường đại học):

• Giúp sinh viên nắm vững chắc và hệ thống hóa các kiến thức lý thuyết đã được trang

bị trong các môn học chuyên môn:

1 Kết cấu động cơ đốt trong

2 Nguyên lý động cơ đốt trong

3 Tính toán thiết kế động cơ đốt trong

• Giúp sinh viên làm quen với các thiết bị , các băng thử và thí nghiệm, các dụng cụ đovà hệ thống các thiết bị phụ trợ trong thí nghiệm động cơ đốt trong

• Tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận với các kỹ thuật đo trên các thiết bị đo tiên tiếntrong thí nghiệm động cơ đốt trong

 Thí nghiệm nghiên cứu (trong trường , viện và các nhà máy):

+ Thí nghiệm chuyên sâu: thí nghiệm theo các đề tài nghiên cứu khoa học chuyên sâu

liên quan đến động cơ đốt trong như: Nghiên cứu về buồng cháy, đường nạp, đường thải ảnhhưởng lên nhiệt động lực - hóa học của quá trình cháy

Nghiên cứu tối ưu lọai nhiên liệu và dầu mỡ bôi trơn sử dụng trong động cơ

Kết quả nghiên cứu được áp dụng nhằm nâng cao chất lượng thiết kế chế tạo động cơ,hiệu suất kinh tế, tính hiệu quả, giảm ô nhiễm môi trường do khí thải và tiếng ồn của động

cơ gây ra

Các thí nghiệm này có thể thực hiện trên băng thử động cơ tổng thành hoặc trên từngbộ phận riêng biệt Mở rộng hơn, thí nghiệm động cơ còn bao gồm các nghiên cứu liên quanđược tiến hành bên ngoài động cơ trên các mô hình hóa các hệ thống của động cơ như nạpthải, hệ thống nhiên liệu, hệ thống điện …

+ Thí nghiệm nghiên cứu cải tiến : nhằm tìm ra các giải pháp hoàn thiện động cơ, cải tiến

các chi tiết hay hệ thống trong động cơ

 Thí nghiệm kiểm định động cơ: nhằm đánh giá các tính năng kỹ thuật và xác định chất

lượng chế tạo của động cơ mới và động cơ sau khi sửa chữa đại tu

Các thí nghiệm này cho phép xác định các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ: mômen và công suất động cơ, số vòng quay, tiêu thụ nhiên liệu, tiêu thụ dầu nhờn , lưư lượngkhí nạp…

1.2 CÁC DẠNG BÀI THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1 Khảo sát kết cấu và nguyên lý họat động của động cơ và các hệ thống chính trongđộng cơ (sử dụng các mô hình cắt và các mô hình sống động cơ xăng và Diesel)

2 Khảo sát, lập sơ đồ các hệ thống trong động cơ ( hệ thống nhiên liệu, hệ thống điện,hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn…)

3 Xác định đặc tính phun nhiên liệu và đo lưu lượng nhiên liệu cung cấp của các lọaiđộng cơ khác nhau

4. Xác định các đường đặc tính của động cơ xăng và Diesel (đặc tính tốc độ, đặc tínhtải…)

Các bài thí nghiệm:

Bài 1: Giới thiệu tổng quát về thí nghiệm động cơ

Bài 2: Xác định đường đặc tính tốc độ của động cơ Diesel

Bài 3: Xác định đường đặc tính tốc độ của động cơ Cháy cưỡng bức

Bài 4: Thí nghiệm Kim phun và Bơm cao áp trên Băng thử

Bài 5: Đo áp suất xilanh trong quá trình làm việc của động cơ ở chế độ 50%, 75% tải

Bài 6: Đánh giá ảnh hưởng thời điểm đánh lửa sớm đến công suất động cơ

Bài 7: Xác định suất tiêu thụ nhiên liệu trên động cơ thực tế

1.3 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

1.3.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống đo trong thí nghiệm

Hầu hết các thí nghiệm đều sử dụng các thiết bị đo gồm 3 khâu chính như sau:

1 Nhận tín hiệu đo

2 Phân tích , xử lý tín hiệu đo

3 Xuất kết quả đo

Hình 1.1 – Sơ đồ hệ thống thí nghiệm tiêu biểu

Giai đoạn nhận tín hiệu đo: Trong giai đoạn này các thông số đo (dạng vật lý , nhiệt … )

được nhận và chuyển tín hiệu bằng cách chuyển đổi cơ học hoặc điện nhờ các cảm biến haycác đầu dò Bộ nhận và chuyển đổi là một thiết bị dùng để chuyển một tác động vật lý thànhmột dạng khác Trong phần lớn các trường hợp, các đại lượng vật lý đều chuyển đổi sang tínhiệu điện để dễ dàng đo

Giai đoạn trung gian (Giai đoạn phân tích, xử lý tín hiệu đo): Giai đoạn này nhận tín hiệu

và xử lý tín hiệu bằng cách sửa đổi tín hiệu nhận trực tiếp nhờ bộ giao tiếp, bộ khuyếch đại,mạch tinh lọc, mạch chỉnh lưu, mạch sửa dạng tín hiệu, mạch biến đổi tín hiệu A/D hoặcmột thiết bị khác tương thích với bộ xuất tín hiệu

Giai đoạn kết thúc (Giai đoạn xuất kết quả đo): Giai đoạn này chỉ ra kết quả đo , ghi lại

kết quả đo dưới hai hình thức kim hoặc chỉ thị số và kiểm tra lại kết quả vừa đo được

1.3.2.Sự phát triển của dụng cụ đo trong thí nghiệm động cơ:

Đại lượng vật lý cần đo

Cảm biến hoặc đầu dò

Ngoạinăng

Giai đoạn xuấtkết quả đo

Tín hiệu điều khiển

Giai đoạn phân tích,xử lý tín hiệu đoGiai đoạn nhận tín

hiệu đo

 Sử dụng hầu hết các kỹ thuật đo trong vật lý (đo lực, áp suất, nhiệt độ, vận tốc, lưu

lượng…)

Sự phát triển của các kỹ thuật này có ảnh hưởng lớn đến sự bố trí thí nnghiệm cũng nhưchất lượng của các quá trình đo

 Dụng cụ đo kiểu cơ khí dần được thay thế bằng kỹ thuật đo điện tử và tin học:

- Chỉ thị đại lượng đo bằng kim được thay dần bằng chỉ thị số

- Sử dụng máy vi tính trong điều khiển đo và quản lý toàn bộ quá trình đo (đây là kỹthuật được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các phòng thí nghiệm động cơ hiện đại)

 Ứng dụng kỹ thuật chuyển các đại lượng đo không điện thành điện (sử dụng cảm

biến) Có 02 cách biến đổi các đại lượng vật lý không điện thành điện:

- Biến đổi trực tiếp: đại lượng vật lý được biến đổi trực tiếp thành đại lượng điện.

Ví dụ: Cặp ngẫu nhiệt (nhiệt độ→điện áp)

Cảm biến áp lực ( áp lực→điện lượng)Pin quang điện (thông lượng bức xạ→điện áp)Máy phát cảm ứng (tốc độ→sức điện động E)

Các đại lượng điện như: điện áp, dòng điện, công suất là những đại lượng mang năng

lượng điện còn gọi là đại lượng điện tác động (active), khi đo chúng sẽ cung cấp năng

lượng cho mạch đo Trong trường hợp năng lượng quá lớn thì giảm bớt cho phù hợp với mạch

đo Ngưọc lại năng lượng quá nhỏ thì phải khuyếch đại đủ lớn cho mạch đo có thể hoạt độngđược

- Biến đổi gián tiếp: thông qua các biến đổi trung gian (cảm biến chuyển vị, cảm biến

áp suất … ) Biến thiên của các đại lượng vật lý cần đo được thể hiện bằng sự biến thiên của

các thông số mạch đo tương ứng như: điện trở, điện cảm, điện dung…, gọi là đại lượng điện thụ động (passive), chúng không mang năng lượng điện vì thế phải cung cấp điện áp hoặc

dòng điện cho các đại lượng này khi đưa vào mạch đo

Cảm biến: là bộ phận cảm nhận sự biến thiên của một đại lượng vật lý và chuyển thông tin

nhận được này đến thiết bị sử lý tín hiệu

Hai cách biến đổi trên tương ứng với hai loại cảm biến: cảm biến không cần nănglượng bên ngoài (thông qua các đại lượng điện tác động) và cảm biến cần phải cung cấpnăng lượng từ bên ngoài (đại lượng điện thụ động)

Bảng 1.1 Cảm biến không cần năng lượng bên ngoài

Piezoelectrique q = K FNhiệt độ (t0C) Cặp ngẫu nhiệt V = f(t)

Thông lượng bức xạ (R) Pin quang điện V= f (R)

Tốc độ dx/ dt Máy phát cảm ứng E = f (dθ/ dt)

E =K (dx/ dt)

Bảng 1.2 Cảm biến cần năng lượng bên ngoài

Đại lượng trung gian Các thông số có thể biến đổi

R = f (ρ, l, S)

ρ: hệ số điện trởl: chiều dàiS: tiết diện dây

C = f (S, e,  )S: diện tích bản cực

e: khoảng cách giữa hai bản cực

: hệ số điện môi

L = f (l, S, , n)l: chiếu dàis: diện tích vòng dây

: từ thẩmn: số vòng dây

ĐẠI LƯỢNG ĐO

Biến thiên điện trở Lưu lượng khí

Mực chất lỏngMômenAùp lựcThay đổi điện dung Biến dạng (chuyển vị)

R

C

L

Tín hiệu ở đầu ra của cảm biến (áp suất, nhiệt độ … ) dưới dạng 1 đại lượng điện, saukhi qua card biến đổi A/D (analogue/ digital), các giá trị của đại lượng đó được chuyển quadạng nhị phân và chuyển vào bộ nhớ của máy vi tính Việc sử lý tín hiệu được tiến hành tạibộ CPU và cho kết quả ở đầu ra.

Như vậy giá trị đo không phải là một giá trị đọc được trên mặt chia độ của đồng hồchỉ thị bằng kim hoặc một con số trên thiết bị hiển thị số mà là một kết quả thống kê đầy đủgồm giá trị trung bình và độ lệch được hiển thị trên màn hình, máy in hoặc máy vẽ

Xem thêm về sử lý tín hiệu trong tài liệu : “Kỹ thuật đo của Nguyễn Ngọc Tân” gồm:khử nhiễu (đặc tính động), phân tích tín hiệu và biểu diễn kết quả đo (phân tích thống kê đolường: trị trung bình, độ lệch và sai số – đường phân bố Gauss)

1.4 CHẤT LƯỢNG CỦA CÁC PHÉP ĐO TRONG THÍ NGHIỆM

Công việc đo lường là kết nối thiết bị đo vào hệ thống đo và khảo sát kết quả đo bằngcác đại lượng cần thiết thể hiện trên thiết bị đo

Đo lường là sự so sánh đại lượng chưa biết (đại lượng đo) với đại lượng được chuẩnhóa (đại lượng mẫu hoặc đại lượng chuẩn) Các thông số đo có thể ở trạng thái tĩnh hoặctrạng thái động:

• Trạng thái tĩnh: các đại lượng đo các giá trị không đổi trong quá trình đo (nói cách khác

điều kiện đo không thay đổi), thường dùng phương pháp đo định chuẩn

• Trạng thái động: đại lượng đo thay đổi, trong khi thiết bị đo không đáp ứng tức thời

ngay với nó Thiết bị đo thường đáp ứng chậm do quán tính goị là thời gian trễ của thiết

bị đo

Chất lượng đo (kết quả đo chính xác ) phụ thuộc vào:

Bộ khuếchđại

Carte

MànhìnhMáyin

MáyvẽCard biến đổi tín

hiệu tương tựsang tín hiệu số

Bộ điều khiểntrung tâm(máy tính)

Cảm biếnáp suất

Độäng cơ

Hình 1.3 - Sơ đồ thiết bị đo với sự hỗ trợ của máy vi tính.

 Việc chọn lựa thiết bị đo thích hợp với đặc tính và yêu cầu của đại lượng đo.

 Độ chính xác của thiết bị đo và hệ thống đo

 Kỹ năng của người vận hành: có những thiết bị đo rất tốt, rất chính xác nhưng vẫn chokết qủa sai hoặc thiếu chính xác vì người sử dụng không biết cách đo hoặc đo không đúngquy định

Sai số đo gồm:

 Sai số chủ quan do lỗi của người sử dụng thiết bị đo (đọc sai số kết quả, ghi sai, hoặcthao tác không đúng quy trình đo)

 Sai số hệ thống (systematic error): sai số phụ thuộc vaò thiết bị đo và điều kiện môitrường ảnh hưởng lên thiết bị đo

 Sai số ngẫu nhiên (random error): ngoài sự hiện diện của sai số do chủ quan trong cáchthức đo và sai số hệ thống thì còn lại là sai số ngẫu nhiên Sai số này thường được phân tíchbằng phương pháp thống kê

Tóm lại các nguyên nhân gây sai số chủ yếu:

 Không nắm vững đặc tính các thông số đo

 Giới hạn của thiết kế hệ thống đo: điều kiện thiết kế không nắm vững, thiết kế nhiềukhuyết điểm

 Thiết bị đo không đáp ứng: phạm vi đo không phù hợp, hoạt động không ổn định

 Hệ thống đo không được bảo trì tốt

 Người vận hành đo không đúng quy phạm

1.5 Hệ thống thiết bị phòng thử động cơ (engine test cell)

Phòng thí nghiệm động cơ đốt trong của Khoa Kỹ Thuật Giao Thông, Bộ môn Ôtô Máy động lực, là một phòng thí nghiệm hiện đại bao gồm 04 phòng thử : Phòng thử động cơnhiều xi lanh, phòng thử động cơ một xi lanh, phòng thử ôtô, phòng thử phanh

-Trong tài liệu hướng dẫn này chúng tôi chỉ nói đến Phòng thử động cơ nhiều xi lanh,phục vụ cho môn học thí nghiệm động cơ đốt trong

Hình 1.4 – Băng thử động cơ nhiều xy lanhPhòng thử động cơ nhiều xi lanh (hình 1.4) bao gồm 05 cụm chính:

I Cụm thiết bị thí nghiệm chính: Cụm có nhiệm vụ điều khiển động cơ thí nghiệm họat

động theo các yêu cầu thí nghiệm đặt ra

1 2

3

4

5

1 2

3

4 5

Cụm thiết bị chính gồm các bộ phận sau:

1/ Thiết bị phanh (Dynometer): có nhiệm vụ tạo lực cản (gây tải) cho động cơ thí

nghiệm để xác định mômemt, công suất, số vòng quay , để từ đó xây dựng các đường đặctính của động cơ

2/ Động cơ thử: là đối tượng thí nghiệm, dùng động cơ xăng hoặc dieselcó phạm vicông suất trong miền đo của phanh Trên động cơ thử có thể gia công thêm để tạo chỗ lắpđặt các loại cảm biến, dụng cụ đo hoặc các cơ cấu điều khiển

II Cụm thu thập và truyền số liệu:

2.1 Các cảm biến thu nhận tín hiệu đo:

- Cảm biến đo áp suất

- Cảm biến đo nhiệt độ

- Cảm biến đo góc quay trục khuỷu

- Cảm biến xác định điểm chết trên

- Cảm biến đo môment xoắn…

2.2 Các bộ đo đặc biệt:

- Đo aÙp suất khí trong từng xy lanh theo góc quay trục khuỷu

- Thiết bị nội soi chụp ảnh buồng cháy, Engine VideoScope …

- Cân nhiên liệu: dùng để xác định lượng tiêu thụ nhiên liệu trong quá trình thí

nghiệm của động cơ đốt trong, gồm hai thiết bị chính là Fuel Balance 733S kết nối với

PUMA thông qua connection box

2.3 Các thiết bị nhận và truyền tín hiệu đo:

Hình 1.6-Sơ đồ tổng thể hệ thống phòng thí nghiệm động cơ

- FEM-A, FEM-P : Module nhận và truyền tín hiệu đo analog (Volt, Current,

Omh) của các cảm biến nhiệt độ, áp suất tương đối của không khí môi trường, khí

nạp, khí thải, nước làm mát và dầu bôi trơn tới máy tính tại phòng điều khiển, xuất

kết quả bằng số (giá trị đo trung bình) trên màn hình hoặc máy in

- FEM-DAC: Module xuất tín hiệu đo analog (điện áp -Volt, dòng điện - Current

) là các tín hiệu điều khiển các thiết bị trong phòng thử (bộ điều chỉnh nhiệt độ dầu

bôi trơn 554, nước làm mát 553, giám sát, bật tắt các thiết bị).

PC SYSTEM BOOARD

CONNECTION BOX

FEM D (16 cổng vào,

16 cổng ra Digital

FEM CNT(4 cổng vào)

FEM DAC(Điều kiển nhiệt độ)

FEM A(16 cổng vào)

oil conditioning unit 533

Speed

Drive r sharft

Current

RS485

Voltage Voltage

Temperature, PT100 Temperature, PT100

Reset, State Reset, State

RS232 RS232 RS232 RS232

RS 442

- FEM-D: Module xuất / nhập các tín hiệu số (digital) để điều khiển hay nhận

biết trạng thái của các thiết bị trong phòng thử được kết nối với hệ thống điềukhiển PUMA FEM-D còn là nới nối hệ thống PUMA với EMCON 300 (nốimạng)

III Thiết bị xử lý tín hiệu đo:

Gồm có các phần cứng và các phần mềm được đặt trong phòng điều khiển

3.1 Các Phần cứng:

1 Hệ thống Puma: là hệ thống điều khiển các quá trình đo và đo tự động theo quy

trình thí nghiệm thiết lập trước cho động cơ thí nghiệm

2 Connection Box: là hộp kết nối Fem Tree với Puma, đồng thời còn là nơi kết nối

hệ thống puma với các thiết bị khác

3 EMCON 300: có chức năng điều khiển và giám sát hoạt động của băng thử

(DYNO và động cơ thử) chạy ở giá trị mong muốn, và đồng thời đo tốc độ ,momemt xoắn , độ mở bướm ga Ngoài ra EMCON 300 nối với PUMA thì PUMAcó thể điều khiển EMCON 300 bằng các lệnh điều khiển trực tiếp

4 Indiset 620: thu thập dữ liệu từ các bộ cảm biến, truyền về máy tính để hiển thị

3.2 Các phần mềm :

2 EMCON300 Software 5 IndiWin Software

3 Control software PID 6 Concerto

Phần mềm PUMA V5.6.2: thu thập dữ liệu và điều khiển các thiết bị được kết nối với hệ

thống thiết bị PUMA

Phần mềm Corcerto: phần mềm này có nhiệm vụ xử lý các số liệu thu nhận được từ

PUMA và hiện thị kết quả đo

III Cụm các thiết bị hỗ trợ:

3.1 Humidity tranducer: dùng để đo nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường 3.2 Baromatric tranducer: dùng để đo áp suất tương đối của không khí để tính

áp suất cần đo

3.3 Blow By Meter: Đo khí lọt xuống cạc te Flow By Meter kết nối với PUMA

thông qua Connection Box

3.4 Coolant Conditioning System 553: Hệ thống điều hoà nhiệt độ nước làm mát,

giữ ổn định nhiệt độ nước làm mát cho động cơ thí nghiệm ở một nhiệt độ ổn địnhtùy ý

3.5 Oil Conditioning System 554: Hệ thống điều hòa nhiệt độ dầu bôi trơn, giữ ổn

định nhiệt độ dầu bội trơn cho động cơ thí nghiệm ở một nhiệt độ ổn định tùy ý

3.6 Throttle Actuator THA 100: Bộ điều hành tay ga điều khiển độ mở cánh

bướm ga của động cơ thử theo yêu cầu thí nghiệm

IV Cụm các thiết bị chẩn đoán:

1 Dismoke 435: phân tích khí xả động cơ diesel.

2 Digas 4000: dùng để phân tích nồng độ khí xả của động cơ xăng: CO, CO2,

HC, O2, NOx, hệ số Lamda, nhiệt độ dầu bôi trơn, góc đánh lửa, vận tốc, góc ngậmđiện Ngoài ra DIGAS 4000 có thể kết nối với PUMA qua cổng Com1 trên Puma PCđể hiển thị các thông số đo trên màn hình điều kiển

3 Opacimeter 439: phân tích độ mờ khói động cơ diesel.

4 Discope: có chức năng như một dao động ký, dùng để quan sát các tín hiệu

điều khiển trên động cơ

5 Discreen: hộp hỗ trợ Dispeed hiển thị kết quả lên màn hình máy tính.

1.6 Các thông số cần đo trong thí nghiệm hoặc thử nghiệm động cơ thông thường:

(Phòng thử động cơ nhiều xilanh – engine test cell)

trục khuỷu động cơ Vòng/phút(RPM) Encoder, EMCON 300

15 Aùp suất khí trong xy lanh bar High Pressure Piezoelectric Quartz

tranducer (QC33C/AS02), FEM-P

18 Hệ số hấp thụ ánh sáng

19 Thành phần khí thải

CO, CO2, O2

22 Điện áp cảm biến Lambda V Voltage Probe, Digas 4000

1.7 Các Quy Định An Toàn Về Phòng Thí Nghiệm

Khi vận hành phòng thí nghiệm cần phải xem xét trước hết là các chỉ dẫn an toàn vềcủa phòng thí nghiệm, các nội dung này là hết sức quan trọng vì nó đảm bảo cho quá trìnhvận hành an toàn cũng như biện pháp giải quyết sự cố trong quá trình thực hiện thí nghiệm

Các quy định chung về an toàn:

+ Các sinh viên vận hành thiết bị phải đọc tài liệu thí nghiệm cũng như tài liệu vậnhành phòng thí nghiệm để có đủ khả năng cần thiết và am hiểu điều kiện an toàn của thiết

bị vận hành phòng thí nghiệm

+ Các điều chỉnh trong vận hành thí nghiệm hoặc trong bảo trì thiết bị phải được thựchiện do giáo viên hướng dẫn của phòng thí nghiệm hoặc các cá nhân được huấn luyện từcông ty cung cấp thiết bị để tránh các sự cố nguy hiểm

+ Khi cần sửa chữa thiết bị phải do các giáo viên hướng dẫn thí nghiệm thực hiện.+ Khi cần thay thế phụ tùng và những linh kiện trong quá trình thí nghiệm các thiết bịphải do chính hãng và có kèm giấy chứng nhận của hãng cung cấp mới được sử dụng khicần thiết

Bài II : XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ CỦA

ĐỘNG CƠ DIESEL

I MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU.

Mục đích:

Nắm được cấu tạo và biết cách vận hành băng thử để xác định công suất và moment có ích của động cơ.

Biết cách đo các công suất thí nhiệm trên băng thử như:

P : lực cản của phanh điện – chỉ thị trên lực kế [KG]

Biết cách xử lý số liệu đo và xây dựng đường đặc tính tốc độ động cơ.

Yêu cầu:

Trước khi thí nghiệm sinh viên phải nắm vững:

Nguyên lý vận hành động cơ diesel.

Ýù nghĩa đường đặc tính tốc độ của động cơ diesel.

Trình tự thí nghiệm.

II NỘI DUNG THÍ NGHIỆM.

băng thử công suất động cơ KN 1363.

Từ kết quả đo, sinh viên xác định moment xoắn (Me), công suất (Ne) theo tốc độ, vẽ đồ thị đặc tính tốc độ Me – ne, Ne – ne; đồng thời, nhận xét và giải thích kết quả đo.

III CƠ SỞ LÝ THUYẾT.

Để đánh giá các chỉ số động lực và kinh tế của ôtô máy kéo ở các chế độ làm việc khác nhau (chế độ tốc độ và tải trọng), người ta dựa vào các đường đặc tính xây dựng trên cơ sở các số liệu đo đạc bằng thực nghiệm.

Đặc tính tốc độ của động cơ là hàm số (đường cong) thể hiện sự biến thiên của một trong các chỉ tiêu công tác chủ yếu của động cơ như: công suất (Ne), lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ (Gnl)…, thay đổi theo các chỉ tiêu công tác khác như: số vòng quay (ne), hoặc thay đổi theo một nhân tố nào đó gây ảnh hưởng tới chất lượng chu trình

số dư lượng không khí).

Những đặc tính cơ bản của động cơ ôtô máy kéo:

Đường đặc tính tốc độ.

Đường đặc tính tải.

Bên cạnh đó, để quy định

mức độ điều chỉnh hệ thống cung

cấp nhiên liệu (bộ chế hòa khí ở

động cơ xăng hay bơm cao áp ở

động cơ diesel) cho một tỉ lệ hỗn

hợp nhiên liệu và không khí thích

hợp với từng chế độ làm việc của

dộng cơ, hay để quy định góc đánh

lửa sớm, góc phun nhiên liệu sớm,

người ta xây dựng các đường đặc

tính điều chỉnh Ngoài ra, để phân

tích tính tiết kiệm của động cơ

chạy không tải, người ta xây dựngt đường đặc tính gọi là đường đạc tính chạy không tải.

Trong bài thí nghiệm này, chúng ta tiến hành đo và xây dựng đường đặc tính tốc độ của động cơ diesel.

Đường đặc tính tốc độ của động cơ là đường đặc tính biểu diễn các giá trị công suất (Ne), moment xoắn (Me), lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ (Gnl), suất tiêu hao nhiên liệu (ge) theo số vòng quay (ne).

Hàm số biểu diễn đặc tính tốc độ có dạng: Ne, Me, Gnl và ge = f(ne) (xem đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ diesel).

Trong quá trình động cơ làm việc, công suất phát của nó thay đổi không chỉ theo sự tăng hoặc giảm số vòng quay đo tải trọng (moment cản) lên động cơ thay đổi mà còn do cơ cấu điều khiển tải động cơ là vị trí tay ga quyết định (nghĩa là phụ thuộc vào tổng lượng nhiệt do nhiên liệu cháy tỏa ra).

Một động cơ có thể xây dựng được nhiều đường đặc tính tốc độ vì ứng với từng

vị trị tay ga (vị trí của bướm ga đối với động cơ xăng hay vị trí của thanh răng bơm cao áp đối với động cơ diesel) sẽ có một đường cong biểu diễn sự biến thiên công suất của động cơ theo số vòng quay.

Đường đặc tính tốc độ biểu thị công suất cực đại của động cơ ứng với từng tốc độ chế độ gọi là đường đặc tính tốc độ ngoài, còn tất cả các đường đặc tính tốc độ khác nằm dưới đường đặc tính tốc độ ngoài gọi là đường đặc tính tốc độ bộ phận.

Hình 2.1 - Đường đặc tính ngoài của động cơ

Diesel

Vì vậy, mỗi động cơ chỉ có một đường đặc tính tốc độ ngoài và một họ đường đặc tính tốc độ bộ phận.

Đối với động cơ diesel, để xác định đường đặc tính tốc độ ngoài phải điều chỉnh thanh răng bơm cao áp ở vị trí cung cấp lượng nhiên liệu cực đại quy định.

Công thức tính công suất của động cơ thông qua moment xoắn

Moment quay của động cơ thử được xác định theo công thức sau:

[KG]

L.PM

2,716

e e

n P n L P n M

Trong đó:

L là chiều dài cánh tay đòn và được chọn bằng 0,7262m.

IV THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM.

Băng thử công suất động cơ cần thiết phải có các thiết bị và các dụng cụ đo sau:

Máy phanh để xác định moment xoắn của động cơ.

Đồng hồ đo số vòng quay của động cơ.

Dụng cụ đo lượng nhiên liệu tiêu thụ.

Động cơ thử (xăng hoặc diesel).

Ngoài ra còn một số dụng cụ khác như: đồng hồ bấm giây, nhiệt kế, tỷ trọng kế, dụng cụ lưu lượng không khí nạp, thiết bị phân tích khí thải động cơ …

4.1 Cấu tạo băng thử động cơ:

Hình 2.2 - Sơ đồ băng thử đường đặc tính tốc độ của động cơ

Băng thử động cơ KN 1363 gồm các bộ phận sau:

1 Động cơ thử.

2 Trục các đăng.

3 Máy điện.

4 Tủ điều khiển và thùng biến trở.

5 Cơ cấu cân và đồng hồ chỉ thị lực phanh.

Sơ lược cấu tạo và một số đặc tính kỹ thuật của các thiết bị trong băng thử:

1 Động cơ thử: động cơ 4 xylanh hiệu D – 50, làm mát bằng nước cưỡng bức

3 Máy điện: máy điện trên băng thử là phanh điện cân bằng có thể hoạt động ở

2 chế độ:

Động cơ điện: máy điện làm chức năng 1 động cơ điện không đồng bộ 3 pha khi chạy rà nguội động cơ, khởi động cho động cơ thử và đo công suất ma sát của động cơ thử.

Máy phát điện: máy điện làm chức năng 1 máy phát điện khi chạy rà nóng động

cơ có tải và đo công suất phát của động cơ thử, lúc này công suất của động cơ thử dùng để kéo máy phát điện (máy điện sử dụng như một phanh điện) Dòng điện từ máy phát ra sẽ được tiêu thụ trên biến trở nước (thùng biến trở) Đặc tính của băng thử điện KN 1363:

4.2 Tủ điều khiển và thùng biến trở:

 Tủ điều khiển: để lắp đặt các thiết bị truyền lực và điều khiển phanh điện.

Trên mặt cửa của tủ điện có lắp các nút điều khiển và đèn tín hiệu sau:

Các nút điều khiển:

Các đèn tín hiệu:

báo hiệu các bản cực biến trở còn nhúng trong dung dịch.

Trên mặt tường, bên phải của tủ điện có tay gạt (cầu dao tổng) Khi đóng cầu dao tổng này thì đèn Đ2 (đèn giữa) bật sáng Toàn bộ các mạch điều khiển máy phanh điện được lắp đặt trong tủ điều khiển Các đường dây dẫn điện vào tủ điện qua các lỗ có ống lót đệm mằm ở đáy tủ.

 Thùng biến trở: có nhiệm vụ khởi động máy điện và điều chỉnh tốc độ quay

của máy điện khi làm việc ở chế độ động cơ và tiêu thụ điện năng, đồng thời hiệu chỉnh phụ tải khi máy phát điện làm việc ở chế độ máy phát điện.

Biến trở nước gồm:

Có 6 bản cực nối thành 3 cặp cách điện, gắn cứng với nhau qua các cánh tay đòn Một đầu gắn với bánh đà, còn đầu kia treo đối trọng Mỗi đầu bản cực nối với 1 pha (cuộn dây cảm ứng) của rotor Các bản cực có thể dịch chuyển vào hoặc ra khỏi dung dịch nhờ đó thay đổi được diện tích tiếp xúc của các bản cực để thay đổi sức cản (điện trở) trong các cuộn dây của rotor Kết quả làm thay đổi cường độ dòng điện qua rotor, do đó làm thay đổi tốc độ quay của máy điện ở chế độ động cơ điện hoặc làm thay đổi công suất cản ở chế độ maý phát điện.

4.3 Cơ cấu cân và đồng hồ chỉ thị lực phanh:

4.3.1 Cơ cấu cân:

Có nhiệm vụ giữ cho stator (vỏ máy điện) ở vị trí cân bằng Khi xuất hiện

cánh tay đòn nối cứng với stator được giữ cân bằng Băng thử sử dụng cơ cấu cân kiểu quả lắc.

4.3.2 Đồng hồ chỉ thị lực phanh:

Kim chỉ thị lực cản của phanh: P [KG]

4.4 Công tác chuẩn bị thí nghiệm.

Trước khi tiến hành thí nghiệm động cơ phải kiểm tra toàn bộ hệ thống băng thử gồm các bước sau:

1 Kiểm tra các mối nối vàcác bulônng kẹp chặt các bộ phận trên băng thử.

Mối giữ các đế và các giá gắn phanh điện, động cơ thử.

Các khớp trục các đăng vá các bulông kẹp chặt hộp bảo vệ trục các đăng.

Các thiết bị đo và cơ cấu cân.

Các đầu nối dây điện và dây nối đất.

2 Bôi trơn các khâu cần thiết theo bảng chỉ dẫn, kiểm tra que thăm dầu bôi trơn động cơ.

3 Kiểm tra mực dung dịch (nước muối Na2CO3) cách mặt thùng biến trở khoảng < 100mm.

4 Kiểm tra hệ thống nhiên liệu của băng thử và động cơ, nạp thêm nhiên liệu vào thùng chứa, kiểm tra sự làm việc của van 3 ngã và độ kín khít của các đường dẫn nhiên liệu.

5 Kiểm tra hệ thống cân bằng cách đẩy con lắc ra khỏi vị trí ban đầu 30o và thả ra để nó dao động tự do Trong ki dao động con lắc không bị kẹt và khi ngừng lại, kim chỉ thị của cân phải nằm đúng vạch “0” với sai lệch cho phép không quá ½ vạch chia độ Nếu kim lệch quá mức quy định trên phải điều chỉnh lại theo chỉ dẫn.

6 Kiểm tra mạch điện điều khiển và đèn tín hiệu theo trình tự sau:

Sau khi đóng cầu dao điện (tay gạt bên ngoài tủ điện), đèn Đ2 (giữa) bật sáng Khi đó, nếu các bản cực của biến trở còn nằm trong dung dịch thì nó sẽ tự động đi dần ra khỏi dung dịch và khi ra khỏi hẳn dung dịch thì đèn Đ1 bật sáng.

cơ điện kéo bơm ly tâm hoạt động.

Khi nhấn nút N1, các bản cực biến trở đi vào dung dịch (tăng phụ tải), lúc này đèn tín hiệu Đ1 tắt (đèn Đ1 chỉ sáng khi các bản cực đã ra khỏi dung dịch) Tiếp tục nhấn nút N1 để các bản cực biến trở tiếp tục dịch chuyển vào sâu trong dung dịch cho tới khi rotor động cơ điện khởi động động cơ thử.

Khi nhấn nút N2, các bản cực biến trở đi dần ra khỏi dung dịch (giảm phụ tải), lúc này đèn tín hiệu Đ1 vẫn tắt (đèn Đ1 chỉ sáng khi các bản cực biến trở đã

ra khỏi dung dịch).

Chú ý: trong suốt quá trình thí nghiệm động cơ, đèn Đ3 phải luôn sáng và không được nhấn nút N4 (nút ‘Stop’ màu đỏ) Chỉ trong trường hợp đặc biệt có sự cố nguy hiểm mới bấm nút N4 hoặc cầu dao tổng (tay gạt tủ điện).

Cuối cùng, khi tắt băng thử phải giảm tải và giảm ga động cơ thử từ từ cho đến khi đèn tín hiệu Đ1 bật sáng vừa lúc các bản cực biến trở hoàn toàn ra khỏi dung dịch Bấm lên nút N4 lúc này đèn tín hiệu Đ3 tắt.

Cần nhớ rằng, chỉ bấm nút N1 & N2 khi đã bật công tắc khởi động máy N3 (đèn tín hiệu Đ2 bật sáng)

Để kiểm tra cách mắc dây dẫn điện đến máy phát điện có đúng pha không cần thực hiện cácbước sau:

Cho các cực biến trở ngâm vào dung dịch đến khi rotor bắt đầu quay, rotor phải quay theo chiều kim đồng hồ nhìn từ phía đầu trục rotor Nếu rotor quay ngược thì phải đổi vị trí của 2 đầu dây nối tới vỏ hộp stator của maý điện Chú ý: trục của động cơ điện bơm ly tâm cũng phải quay theo chiều kim đồng hồ nhìn từ trục đến phía sau vỏ động cơ điện.

V TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM.

Trong bài thí nghiệm này ta tiến hành đo và xây dựng đường đặc tính tốc độ bộ phận Vị trí thanh răng bơm cao áp không ở vị trí cung cấp nhiên liệu cực đại cho 1 chu trình.

Đóng cầu dao điện tên tủ điện.

Nhấn nút N3 (nút khởi động).

Nhấn nút N1 cho tới khi rotor động cơ điện bắt đầu quay và kéo động cơ thử quay đồng bộ.

Điều chỉnh tốc độ quay của rotor động cơ điện bằng cac1h thay đổi vị trí các bản cực biến trở trong thùng dung dịch bằng cách nhấn các nút N1, N2 Mở van cung cấp nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu tới van 3 ngã và đặt van

3 ngã ở vị trí 1 (nhiên liệu đi từ thùng chưá đến thẳng động cơ thử) Đặt cần điều khiển (tay ga hoặc vặn tít điều khiển thanh răng bơm cao áp) ở vị trí trung gian Khi động cơ thử vừa nổ máy, ta thấy kim của cơ cấu cân lệch về phía bên phải khỏi vị trí “0”, lập tức điều chỉnh thanh răng về phía giảm lượng nhiên liệu cung cấp để giữ cho tốc độ động cơ chạy êm

trong khoảng 600 ÷ 700 v/p Cho động cơ chạy hâm nóng máy tới nhiệt

Điều khiển thanh răng và điều chỉnh phụ tải (vị trí của bản cực biến trở trong thùng dung dịch) cho đến khi nào thấy khí xả động cơ thử vừa ra khói đen Tại vị trí này, chúng ta xác định được lực phanh lớn nhất và số vòng quay tương ứng.

Cố định thanh răng bơm cao áp ở vị trí cung cấp nhiên liệu nhỏ hơn vị trí vừa xác định ở bước 7 một chút (vì ta chỉ đo đường đặc tính tốc độ bộ phận mà thôi).

Ghi số đo lực phanh P và số vòng quay tương ứng vào bảng kết qaủ đo.

lần lượt điều chỉnh biến trở về phiá giảm phụ tải sao cho tốc độ động cơ thử tăng dần Tại mỗi tốc độ ổn định, ghi lại lực phanh (ghi lại gia 1trị trung bình của 3 lần đo).

Tắt băng thử khi đã giảm tải và giảm ga động cơ thử từ từ cho đến khi đèn tín hiệu Đ1 bật sáng vừa lúc các bản cực biến trở hoàn toàn ra khỏi dung dịch Bấm nút N4 (Stop) lúc này đèn hiệu Đ3 tắt.

Tắt cầu dao tổng.

Bảng kết quả đo.

VI XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

các công thức (IV.1) và (IV.2).

Me

(Nm)

VII BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM.

Họ và tên sinh:……….MSSV:……… Lớp:………

Ngày………Tháng ……… Năm 2004.

Thời gian bắt đầu:……… Thời gian kết thúc:……… Họ và tên cán bộ hướng dẫn: ……….

NỘI DUNG BÁO CÁO.

Trình bày ý nghĩa của các đường đặc tính ngoài của động cơ Diesel.

Bảng kết quả.

1

2

Đồ thị kết quả: Me – n, Ne – n.

Nhận xét kết quả:

Kết quả thu được có hợp lý không ? Tại sao ? Cho biết khả năng làm việc của động cơ.

Chữ ký của sinh viên thực hiện Chữ ký của giáo viên hướng dẫn

Bài III : XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ CỦA

ĐỘNG CƠ ĐỐT CHÁY CƯỠNG BỨC.

I MỤC ĐÍCH và YÊU CẦU

Mục đích:

1 Giới thiệu chức năng và các thiết bị của một phòng thử động cơ

2 Giới thiệu phương pháp xác định đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong

3 Sinh viên nắm được ý nghĩa của đường đặc tính ngoài của một động cơ

Trước khi tiến hành thí nghiệm, sinh viên phải:

1 Nắm rõ nguyên lý vận hành của một động cơ đốt trong 4 thì, 2 thì

2 Nắm rõ ý nghĩa của các đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong

II NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

Sinh viên tiến hành đo moment xoắn có ích (Me) theo tốc độ (ne) của động cơ 1xilanh với bướm ga 100%

Từ kết quả đo, sinh viên xác định công suất (Ne) theo tốc độ, biểu điễn các đườngđặc tính Me– ne, Ne– ne, đồng thời, nhận xét và giải thích kết quả đo

III CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA BÀI THÍ NGHIỆM

Để đánh giá khả năng làm việc của động cơ, người ta nghiên cứu đường đặc tính tốcđộ của động cơ Đường đặc tính tốc độ của động cơ là các đồ thị chỉ sự phụ thuộc của côngsuất có ích N , moment xoắn có íche M , tiêu hao nhiên liệu trong một giờe GT và suất tiêuhao nhiên liệu g theo số vòng quay n hay theo tốc độ góce ω của trục khuỷu

Có 2 loại đường đặc tính tốc độ của động cơ :

- Đường đặc tính tốc độ ngoài

- Đường đặc tính tốc độ cục bộ

Đường đặc tính tốc độ của động cơ nhận được bằng cách cho động cơlên bệ thử Khi cho động cơ hoạt động ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại,người ta thu được đặc tính ngoài của động cơ Khi cho động cơ hoạt động vớicác chế độ cung cấp nhiên liệu khác nhau, người ta thu được các đường đặctính cục bộ Như vậy, với mỗi động cơ đốt trong, chúng ta có một đường đặctính tốc độ ngoài và vô số các đường đặc tính tốc độ cục bộ

Số vòng quay nmin của trục khuỷu là số vòng quay nhỏ nhất mà động cơ có thể làmviệc ổn định ở chế độ toàn tải Khi tăng số vòng quay thì moment và công suất của động

cơ tăng lên Moment xoắn đạt giá trị cực đại Mmax ở số vòng quay n và công suất đạtMgiá trị cực đại Nmax ở số vòng quay n Các giá trịN N ,max Mmax và số vòng quay tươngứng với các giá trị trên n ,N n được chỉ dẫn trong các đặc tính kỹ thuật của động cơ.MĐộng cơ làm việc chủ yếu trong vùng nM – n N

Hình 1: Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt cháy cưỡng bức

Hình 3.1 - Đường đặc tính ngoài của động cơ

Diesel

Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ bằng thực nghiệm, chúng ta có

thể xây dựng đường đặc tính nói trên nhờ công thức kinh nghiệm của S.R.Lây Đécman

Việc sử dụng quan hệ giải tích giữa công suất, moment xoắn với số vòng quay của động

cơ theo công thức Lây Đécman để tính toán trong các bài toán về sức kéo của động cơ có

lợi hơn so với dùng đồ thị đặc tính ngoài bằng thực nghiệm

Công thức Lây Đécman cho động cơ xăng có dạng như sau :

=

3 N e 2 N

e N

e max

nn

nn

nN

từ đây, chúng ta tính được moment xoắn :

e e 4

e 1,0472.n

N.10

với :+ N e(kW),M e(N.m),n e(RPM): Công suất có ích, moment xoắn có ích và tốc độ

quay của trục khuỷu ứng với một điểm bất kì của đồ thịđặc tính ngoài

.+Nmax(kW),nN(RPM): Công suất có ích cực đại và số vòng quay ứng với công

suất có ích nói trên

IV THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

Mô hình thí nghiệm bệ thử MEGATECH dùng để xác định đường đặc tính ngoài của

động cơ đốt cháy cưỡng bức Mô hình bao gồm:

a Động cơ đốt trong 1 xilanh, 4 thì, với các thông số:

1 Đường kính xilanh: 1 5/8”

2 Hành trình pixtông: 2”

3 Nhiên liệu: cồn

4 Đánh lửa bằng vít lửa

5 Thời điểm đánh lửa: -20° 20°

6 Nguồn điện cung cấp: accu 12V

b Máy điện DC nối đồng trục với động cơ 1 xilanh, có đặc điểm:

1 Kích từ độc lập, dòng điện kích từ được điều khiển bằng cách thayđổi điện trở cuộn kích từ

2 Máy điện DC có thể hoạt động cơ 2 chế độ:

 Chế độ động cơ điện để khởi động động cơ 1 xilanh

 Chế độ máy phát điện để tạo ra moment cản đối vớiđộng cơ 1 xilanh bằng cách sử dụng moment điện từ làm moment cản Moment điện từ

được thay đổi bằng cách thay đổi dòng điện kích từ

Hình 2: Động cơ 1 xilanh

3 Nguồn điện cung cấp: accu 12V.

Cảm biến tốc độ encoder nối đồng trục với máy điện DC để đo tốc độ động cơ.Encoder phát ra xung vuông đối xứng với độ phân giải 300xung/vòng

Cảm biến lực load-cell xác định lực do stator của máy điện DC tạo ra khi máy điện

DC ở chế độ máy phát Moment xoắn có ích sẽ được tính từ lực đo được này

 Mạch điều khiển và đo

Chương trình điều khiển và đo trên máy tính

Accu 12V

V TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

1 Kiểm tra động cơ, accu, nhiên liệu, dầu bôi trơn

2 Bật máy tính, gọi chương trình POWER

3 Khởi động động cơ 1 xilanh từ máy tính

4 Chuyển bệ thử sang chế độ không tải

5 Chỉnh bướm ga của động cơ 1 xilanh đạt 100% (tốc độ không tải lớn nhất)

6 Chuyển bệ thử sang chế độ đo để bắt đầu điều khiển và đo moment, tốc độcủa động cơ 1 xilanh Moment cản sẽ được thay đổi tự động để tốc độ động cơ

1 xilanh thay đổi từ tốc độ lớn nhất đến nhỏ nhất

7 Sinh viên ghi nhận các giá trị đo vào bảng

Động cơ 1 xilanh Dynamometer

Máy tính Card giao tiếp

Hình 3: Máy điện DC dùng để xác

định moment xoắn của động

cơ 1 xilanh

VI XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Từ moment và tốc độ đo được, tính công suất của động cơ tại từng tốc độ theocông thức:

Vẽ đồ thị đường đặc tính: Me– ne, Ne– ne

VIII BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

Mẫu báo cáo bao gồm các phần sau:

2

W n M

e



=

Stt N e (RPM) M e (Nm) N e (W)

4 Đồ thị kết quả: Me– ne, Ne– ne

5 Nhận xét kết quả:

 Kết quả thu được có hợp lý không ? Tại sao ?

 Cho biết khả năng làm việc của động cơ ?

PHỤ LỤC:

A GIỚI THIỆU VỀ MỘT PHÒNG THỬ ĐỘNG CƠ TỔNG QUÁT

Phòng thử động cơ dùng để xác định các đường đặc tính, khảo sát các thông số củađộng cơ khi cho động cơ chạy ở các chế độ khác nhau

VD: tìm các đường đặc tính ngoài, đặc tính cục bộ, tìm suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ…

Một phòng thử động cơ bao gồm:

1.1 Theo nguyên lý tạo moment cản: có 4 loại chính:

a Bệ thử dùng moment cản của nước (hydraulicdynamometer)

b Bệ thử dùng moment cản của máy điện DC (DCmachine dynamometer)

c Bệ thử dùng moment cản của máy điện AC (ACmachine dynamometer)

d Bệ thử dùng moment cản của dòng điện xoáy (eddycurrent dynamometer)

1.2 Theo đặc điểm:

a Bệ thử thụ động: bệ thử là phần tử thụ động, chỉ hấp thụcông suất của động cơ (chỉ tạo moment cản) Bệ thử dùng moment cản của nước và bệthử dùng moment cản của dòng điện xoáy thuộc loại bệ thử thụ động

b Bệ thử tích cực: ngoài chức năng chính là hấp thụ côngsuất của động cơ, bệ thử còn có khả năng truyền công suất cho động cơ, kéo động cơchạy theo Bệ thử dùng moment cản của máy điện DC và AC là loại bệ thử tích cực

 Bằng cách tạo ra các moment cản khác nhau tương ứng với các vị tríbướm ga khác nhau, bệ thử tạo ra các chế độ vận hành cho động cơ thử nghiệm

VD: 3000RPM + 100% bướm ga, 100Nm + 2500RPM…

2 Các cảm biến và mạch đo:

 Ghi nhận tốc độ, moment, vị trí bướm ga, nhiệt độ, áp suất (nước, dầubôi trơn, nhiên liệu, khí nạp, khí xả) của động cơ thử nghiệm Hai cảm biến quan trọng nhấtlà cảm biến đo tốc độ và cảm biến đo moment xoắn có ích của động cơ

 Cảm biến đo tốc độ: Encoder

 Chuyển động quay của trục truyền động sẽ được chuyển thànhchuỗi xung điện có tần số thay đổi tỉ lệ.

 Encoder có thể được gắn đồng trục với trục truyền động hay quamột bộ truyền cơ khí tùy theo bệ thử

 Cảm biến đo moment xoắn có ích của động cơ:

 Moment xoắn có ích được đo trực tiếp hay đo gián tiếp

 Đo trực tiếp: đo trực tiếp moment xoắn của trục truyền động

Quan hệ giữa moment đo và moment xoắn có ích:

MomentXOẮN CÓ ÍCH= MomentĐO

 Đo gián tiếp: đo moment xoắn có ích bằng cách đo moment cản

Quan hệ giữa moment đo và moment xoắn có ích:

MomentXOẮN CÓ ÍCH= MomentĐO+ MomentCẢN DO TỔN HAO CỦA BỆ THỬ

+ MomentQUÁN TÍNH CỦA BỆ THỬ*Gia tốc góc

3 Các bộ đo đặc biệt: bộ đo lượng nhiên liệu tiêu thụ, bộ đo lượng khí nạp, bộ

phân tích khí xả, bộ xác định góc đánh lửa…

4 Bộ điều khiển, ghi nhận, xử lý dữ liệu và lưu trữ số liệu.

5 Hệ thống thiết bị phụ trợ: hệ thống cung cấp nước làm mát, dầu bôi trơn, hệ

thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống khí nén, hệ thống điện, hệ thống chiếu sáng, hệ thốngbáo cháy, hệ thống thông gió…

B NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỆ THỬ DÙNG MÁY ĐIỆN AC HAY MÁY ĐIỆN

DC ĐỂ TẠO MOMENT CẢN

Encoder Cảm biến đo moment xoắn

Stator của bệ thử xoay được

Cảm biến đo lực

Nền bệ thử

Giá đỡ

Bệ thử sử dụng máy điện AC (hay DC) là loại bệ thử tích cực, vừa sử dụng để khởiđộng động cơ thử, vừa sử dụng để tạo moment cản đối với động cơ thử.

Bệ thử sử dụng moment điện từ làm moment cản đối với động cơ thử

Ở chế độ máy phát, công suất cơ của động cơ thử chuyển thành công suất điện củamáy điện Động cơ thử làm quay rotor của máy điện, rotor của máy điện quay sinh ra sứcđiện động cảm ứng Khi bên ngoài máy điện có một mạch kín, sức điện động cảm ứng sinh

ra dòng điện theo định luật Ohm Dòng điện được tạo ra sẽ sinh ra một từ trường có xu hướngchống lại nguyên nhân sinh ra nó Nghĩa là, xuất hiện lực điện từ (moment điện từ) cản trởchuyển động quay của rotor Moment điện từ này đóng vai trò moment cản (tải) đối với động

cơ thử

Stator của máy điện cũng chịu tác động của lực điện từ và bị xoay theo chiều ngượclại chiều quay của rotor Khi xoay, stator cũng sinh ra một moment cùng giá trị với momentđiện từ Stator xoay tác động vào cảm biến lực Từ lực đo bởi cảm biến, có thể xác định đượcmoment điện từ hay lực điện từ

Nếu bỏ qua tổn hao ma sát, ở một tốc độ ổn định, moment điện từ đo được chính làmoment xoắn của động cơ thử

Đối với bệ thử dùng máy điện DC, ở mỗi giá trị của dòng điện kích từ, bệ thử có mộtđường đặc tính tải khác nhau tương tự như các đường đặc tính cục bộ của động cơ Giao điểmcủa đường đặc tính tải và đường đặc tính công suất của động cơ là điểm mà tại đó động cơ cótốc độ ổn định

Chữ ký của giáo viên hướng dẫn Chữ ký của sinh viên thực hiện

Bài IV: THÍ NGHIỆM KIM PHUN VÀ BƠM CAO ÁP TRÊN BĂNG THỬ

I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU THÍ NGHIỆM.

1.1 Mục đích thí nghiệm

Trang bị cho sinh viên phương pháp xác định các thông số làm việc của hệ thống nhiên liệu

của động cơ Diesel và các phương pháp hiệu chỉnh để điều chỉnh thông số làmviệc của hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel làm việc theo đúng chế độlàm việc của động cơ yêu cầu

1.2 Yêu cầu thí nghiệm