Báo cáo thực hành thí nghiệm động cơ

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HOẠT ĐỘNG CỦA PHÒNG THÍ NGHIỆM

Sơ đồ mô hình thí nghiệm

Hình 1.1 - Sơ đồ phòng thí nghiệm.

1.2 Nguyên lý làm việc tổng quát của mô hình.

Khi khởi động hệ thống, cần khai báo các thiết bị và cài đặt thông số đo lường Động cơ sẽ tự động kiểm tra lỗi và thông báo cho người điều khiển nếu phát hiện sự cố Sau khi động cơ hoạt động ổn định, các thông số như T-553 và T-554 sẽ được cài đặt Các thiết bị AVL 553 và AVL 554 sẽ tự động điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát và dầu bôi trơn theo giá trị đã cài đặt, đồng thời hiển thị các thông số cần thiết trên màn hình.

- Torque (Nm): Mômen động cơ.

- P (KW): Công suất động cơ.

- P_Fuel (bar): Áp suất nhiên liệu.

- P_OIL (bar): Áp suất dầu.

- Speed (rpm): Tốc độ trục khuỷu động cơ.

- AIR_CON (Kg/h): Lưu lượng khí nạp.

- T_Oil ( 0 C): Nhiệt độ dầu bôi trơn.

- TWO ( 0 C): Nhiệt độ của nước làm mát ra

- TWI ( 0 C): Nhiệt độ của nước làm mát vào.

- T_EXH ( 0 C): Nhiệt độ khí xả.

- T_INTAKE ( 0 C): Nhiệt độ khí nạp.

- OPA_OPAC (%): Lượng bồ hóng.

- P_Oil (Bar):áp suất dầu bôi trơn.

- Blow_Val (l/p): Độ lọt khí Cacte.

- FUELCOSP (g/kW.h): suất tiêu hao nhiên liệu.

- BH (Kg/h): Tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ.

Thiết bị thử nghiệm bao gồm động cơ "Daewoo A16DMN" được gắn chặt với sàn bằng bốn chân và có thiết bị giảm chấn Băng thử điện khởi động và tạo tải cho động cơ thông qua khớp nối Để đo các thông số trên đường nạp, các cảm biến áp suất khí nạp tương đối, áp suất khí nạp tuyệt đối, lưu lượng khí nạp và nhiệt độ khí nạp được lắp đặt Trên đường thải, ngoài hai cảm biến đo nhiệt độ và áp suất, còn có thiết bị tiêu âm và thiết bị đo độ đen của khói (Opacmeter 415).

Để điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ, người ta sử dụng thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu (733_Fuel balance) kết nối với động cơ qua hai đường cấp và hồi Việc điều chỉnh cung cấp nhiên liệu cho động cơ được thực hiện bằng động cơ bước (THA100), điều khiển vị trí bướm ga và được kết nối trực tiếp với phòng PUMA.

Hệ thống điều khiển nhiệt độ nước làm mát được thực hiện thông qua thiết bị AVL553 Coolant Conditioning System Cảm biến nhiệt độ được lắp đặt ở đầu vào và đầu ra của động cơ, giúp theo dõi nhiệt độ nước làm mát vào và ra.

Việc kiểm soát nhiệt độ của dầu bôi trơn được thực hiện thông qua hệ thống điều hòa dầu (AVL 554) Hệ thống này kết nối với động cơ thông qua hai ống dẫn vào và ra, trên đó được trang bị hai cảm biến để đo nhiệt độ dầu vào và ra.

GVHD: TS.Huỳnh Bá Váng NTH: Nhom 17B1 - 3-

CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Các loại đường đặc tính

Đường đặc tính được sử dụng để đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của động cơ trong những điều kiện hoạt động khác nhau Đặc tính động cơ là các hàm số thể hiện sự biến đổi của các chỉ tiêu công tác chính theo các chỉ tiêu công tác khác hoặc theo các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chu trình làm việc.

Các đặc tính được sử dụng nhiều trong động cơ gồm có :

 Đặc tính tốc độ (có đặc tính ngoài và đặc tính bộ phận );

Các đặc tính tổng hợp, không tải, điều tốc và chân vịt đều là những trường hợp đặc biệt của đặc tính tốc độ Đặc tính của động cơ được xác định thông qua các thử nghiệm thực nghiệm trên băng thử động cơ.

Đặc tính ngoài động cơ xăng

Động cơ xăng sử dụng bộ chế hòa khí có các đặc tính ngoài như hàm Ne, Me, gnl, Gnl, pe sẽ được thể hiện theo số vòng quay n khi bướm ga được mở hoàn toàn ở mức 100% Có hai trường hợp: một là không hạn chế số vòng quay và hai là có hạn chế số vòng quay.

Ở vị trí mở 100% bướm ga, sự biến thiên của các hàm Ne, Me, và ge phụ thuộc vào sự thay đổi của ηv, ηm, ηi/α, ρk theo số vòng quay n Khi số vòng quay tăng, momen và công suất của động cơ cũng tăng theo Momen xoắn đạt giá trị cực đại Mmax tại số vòng quay nM, trong khi công suất đạt giá trị cực đại Nmax tại số vòng quay nN Động cơ ô tô chủ yếu hoạt động trong khoảng số vòng quay từ nM đến nN.

Khi số vòng quay của trục khuỷu vượt quá giá trị nN, công suất động cơ sẽ giảm do sự nạp hỗn hợp khí kém và tăng tổn thất ma sát Ở vùng tốc độ thấp, hệ số nạp cũng giảm theo tốc độ n, vì pha phân phối thực tế không còn phù hợp với tốc độ động cơ hiện tại.

Trong các động cơ tăng áp, tổn thất áp suất trên đường nạp giảm, dẫn đến hệ số nạp theo tốc độ quay (n) của động cơ tăng áp phẳng hơn so với động cơ không tăng áp.

Hình 2.2 : Biến thiên của hệ số nạp η v theo n Hình 2.3 : Biến thiên η m theo n tại các vị trí bướm ga khác nhau của động cơ xăng

24 : các vị trí đóng dần bướm ga

Số lượng môi chất nạp vào xylanh không chỉ phụ thuộc vào hiệu suất thể tích (ηv) mà còn vào khối lượng riêng của không khí (ρk) Trong động cơ không tăng áp, ρk bằng ρ0 Đối với động cơ tăng áp, ρk phụ thuộc vào mức độ tăng áp, hiệu suất đoạn nhiệt của máy nén, và mức độ làm mát trung gian cho khí nén trước khi vào động cơ.

Khi πk tăng, Tk cũng tăng theo, dẫn đến khối lượng riêng tương đối tăng chậm Điều này đã làm giảm tác động của áp suất lên mức độ gia tăng khối lượng môi chất được nạp vào động cơ.

Hình 2.4 : Biến thiênp k theo  k (T 0 (8k , p 0 = 1,225kg/m 3 )

Giá trị ηi của động cơ xăng với ε = const phụ thuộc vào chỉ số octan của nhiên liệu, phải nhỏ hơn ε0 của động cơ chưa tăng áp để tránh hiện tượng kích nổ Để giữ nguyên tỷ số nén của động cơ chưa tăng áp, cần sử dụng nhiên liệu có chỉ số octan cao hơn Thông thường, việc tăng chỉ số octan lên 6 – 8 lần cho phép tỷ số nén tăng thêm 1 đơn vị.

Khi động cơ xăng hoạt động, hệ số dư lượng không khí α sẽ giảm khi tốc độ động cơ n giảm Đặc tính này của α vẫn được duy trì khi chuyển sang các đặc tính bộ phận Tuy nhiên, khi điều chỉnh bộ chế hòa khí gần mở hết bướm ga, người ta điều chỉnh để hệ số α nhỏ hơn đặc tính ngoài nhằm tiết kiệm nhiên liệu xăng.

Hình 2.5 : Biến thiên của η i ,  , ηi ❑ theo n của động cơ xăng

Đặc tính ngoài động cơ Diesel

Đặc tính ngoài của động cơ diezen bao gồm các loại sau:

Đặc tính ngoài tuyệt đối của động cơ là các thông số Me và Ne đạt giá trị cực đại tại mỗi số vòng quay n, như được mô tả trong công thức 11-8 và 11-10 trên trang 410 của cuốn "Nguyên lý động cơ" của Nguyễn Tất Tiến Đặc tính này chỉ được xác định thông qua việc khảo nghiệm động cơ trên băng thử.

 Đặc tính giới hạn bơm cao áp : Là đặc tính ngoài mà tay điều khiển bơm cao áp được kéo tới vị trí giới hạn lớn nhất

Đặc tính ngoài của thiết bị liên quan đến công suất thiết kế Ne và tốc độ hoạt động, trong đó cơ cấu điều khiển được duy trì ở vị trí cho phép đạt công suất tối ưu tại số vòng quay thiết kế nn.

Đặc tính ngoài, hay còn gọi là đặc tính tốc độ, là một yếu tố quan trọng trong việc điều khiển cơ cấu, trong đó vị trí của cơ cấu điều khiển được duy trì tương ứng với công suất Ned tại số vòng quay sử dụng nd.

Đặc tính khói đen ở động cơ diesel liên quan đến tốc độ, trong đó với mỗi số vòng quay n, cơ cấu điều khiển bơm cao áp sẽ bắt đầu nhả khói đen trong khí xả Hầu hết các động cơ diesel hiện nay đều được trang bị bộ điều tốc đa chế, giúp duy trì chế độ làm việc của động cơ ở vùng tiêu hao nhiên liệu tối ưu nhất.

Hình 2.6 Đặc tính tốc độ của động cơ diesel

1 Đặc tính ngoài tuyệt đối; 2 Đặc tính nhả khói đen; 3 Đặc tính ngoài

Hình 2.7 : Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ diesel

Hiệu suất chỉ thị ηi của động cơ diezen phụ thuộc vào hệ số dư lượng không khí alpha, tỷ số tăng áp suất khi cháy λ, khối lượng riêng của không khí nạp vào ρk và tốc độ n Tốc độ n và khối lượng riêng ρk ảnh hưởng không nhiều đến ηi, mà chủ yếu tác động đến alpha và λ Đối với động cơ diezen không tăng áp, hệ số nạp ηv thay đổi khi tốc độ n thay đổi Khi tăng tốc độ n, lượng nhiên liệu cấp cho bơm BOSCH tăng, kéo theo giảm pi và ảnh hưởng đến đặc tính tốc độ Đối với động cơ diezen tăng áp, khối lượng không khí nạp vào phụ thuộc vào ρk; khi giảm tốc độ n, ρk giảm nhanh hơn nếu ở chế độ định mức cao Do đó, động cơ diezen tăng áp sẽ tăng alpha khi tăng n, trong khi tỷ số tăng áp suất λ tăng khi giảm n do thời gian cháy trễ tăng Thực nghiệm cho thấy áp suất ρk giảm mạnh khi giảm n làm tăng ηm và ηi/α.

Hình 2.8 : Biến thiên η v , g ct và  của động cơ diesel theo n đối với bơm Boschs

Hiệu suất cơ khí ηm của động cơ giảm khi tăng tốc độ n, do Cm tăng và ηi/α cùng λv giảm Đối với động cơ tăng áp, sự giảm ηm khi tăng n diễn ra chậm hơn so với động cơ không tăng áp, vì ρk tăng lên Đặc biệt, nếu động cơ tăng áp có công suất cao hơn, ηm sẽ giảm chậm hơn khi n tăng.

Hình 2.10 :Biến thiên của p e và M e Hình 2.9 : Biến thiên của η m theo n

GVHD: TS.Huỳnh Bá Váng NTH: Nhom 17B1 - 9- của động cơ diesel theo n của động cơ diesel 1: cấp nhiên liệu lớn nhất 1: đặc tính ngoài tuyệt đối

2  4 : cáp một phần nhiên liệu 2: đặc tính nhả khói đen 3: đặc tính ngoài

THỰC NGHIỆM ĐO CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC CỦA ĐỘNG CƠ

Giới thiệu trang thiết bị phục vụ thí nghiệm

Hình 3.1 Thiết bị 442 Blow By Meter

AVL Blow by Meter là thiết bị đo khí rò rỉ giữa các khoảng trống xung quanh piston, vòng piston và dẫn hướng van Các khí này xâm nhập vào cacte và thoát ra qua ống thở cacte Thể tích khí thổi đã được chứng minh là chỉ số nhạy cảm phản ánh trạng thái của các vòng piston, piston và thành xi lanh Đây là công cụ hữu ích trong quá trình phát triển động cơ, cũng như cho các động cơ mới ra khỏi dây chuyền sản xuất và đã được áp dụng rộng rãi.

Thiết bị lọt khí cacte hoạt động dựa trên nguyên lý chênh lệch áp suất, cho phép đo lưu lượng khí Dòng chảy được điều hướng qua lỗ ống đo (1) thông qua một tấm khoét lỗ, đảm bảo độ chính xác trong việc xác định lưu lượng.

Trong hệ thống, khi tiết diện giảm, sự chênh lệch áp suất liên quan đến tốc độ dòng chảy được tạo ra và được đo bởi cảm biến Thông tin này được xử lý bởi bộ vi xử lý, chuyển đổi thành tín hiệu tương tự số và xuất ra qua giao diện RS232 cùng với một kênh tín hiệu tương tự Để ngăn ngừa hiện tượng trôi của cảm biến áp suất ảnh hưởng đến kết quả đo, hai van điện từ được lắp đặt giữa lỗ ống đo và cảm biến, đảm bảo đầu vào áp suất khí quyển ổn định cho phép hiệu chuẩn tự động về 0 Ngoài ra, một cảm biến áp suất thứ hai có thể được sử dụng để đo áp suất ở cacte và chênh lệch áp suất giữa ống nạp và cacte cũng là một tùy chọn Hệ thống còn có đầu vào để kết nối cảm biến nhiệt độ của hệ thống sưởi.

Hình 3.2 Sơ đồ lắp đặt các thiết bị

3.1.3 Những hư hỏng và cách kiểm tra

 Thiết bị đo lọt khí hiển thị không có phản hồi sau khi được bật.

=> Cần kiểm tra : -Nguồn điện chính

-Cầu chì Thay thế cầu chì bằng cách :

GVHD: TS.Huỳnh Bá Váng NTH: Nhom 17B1 -11-

1 Các cầu chì được đặt phía trên công tắc nguồn trên bảng điều khiển phía sau.

2 Mở hộp cầu chì và kéo nó ra

 Đầu ra báo động không bật

Cần kiểm tra : Cầu chì (Cầu chì nằm cạnh ổ cắm ALARM trên bảng điều khiển phía sau.)

Ngoài ra còn còn có thể sử dụng máy đo để kiểm tra toàn bộ hệ thống

Kiểm tra thiết bị đo lọt khí cacte 442 bằng thiết bị kiểm thử 438.PR giúp đánh giá hiệu suất của thiết bị 442 và 442.GD Thiết bị này cho phép kiểm tra toàn bộ hệ thống đo lọt khí một cách nhanh chóng và hiệu quả.

 Cảm biến áp suất chênh lệch

 Cảm biến áp suất (chỉ dành cho kiểu máy có kích thước 438.GD)

 Tất cả các cáp kết nối (đầu ra tương tự và cáp giao diện nối tiếp)

 Cài đặt bộ khuếch đại chính xác

 Màn hình (màn hình từ xa, điều khiển từ xa, màn hình trên giường thử nghiệm)

 Lập trình chính xác các thiết bị ngoại vi hạ lưu

Thử nghiệm có thể được thực hiện cả trên động cơ không nổ và trong các xưởng bảo trì.

Vệ sinh lỗ ống đo

1 Tháo rời ống đo lỗ

2 Nếu ống đo lỗ bị bẩn nhiều, có thể làm sạch bằng xăng tinh khiết

3 Khi vệ sinh thiết bị, đừng quên làm sạch hai lỗ khoan áp lực tại

5 Sau khi làm sạch, làm khô ống đo lỗ bằng khí nén.

Kiểm tra thiết bị điện tử để đảm bảo không có ngưng tụ trong các ống kết nối giữa van điện từ và cảm biến áp suất Nếu phát hiện ngưng tụ, cần tháo các ống ra để ngăn ngừa ngưng tụ vào bảng mạch PCB, nhằm giảm thiểu nguy cơ ăn mòn.

6 Cẩn thận tháo các ống ra khỏi cảm biến áp suất chênh lệch.

Làm sạch cụm ống / van điện từ- / cụm kết nối áp suất chênh lệch cho tại ít nhất bốn chu kỳ mỗi khí nén.

(1 chu kỳ: một hiệu chuẩn bằng 0 - "nhấp chuột")

Không bao giờ làm sạch lỗ ống đo hoặc tấm lỗ bên trong nó với các vật sắc nhọn hoặc cứng.

8 Ngoài ra cho mô hình 442.GD

- Cẩn thận tháo ống ra khỏi đầu dò áp lực

- Thổi khí nén qua kết nối vòi-vòi áp lực.

9 Thay thế các ống và van điện từ bị bẩn nặng!

Các van điện từ là van 2/3 chiều Trong quá trình hiệu chuẩn bằng không, khí nén có thể thổi ra ngưng tụ từ đầu mở của van điện từ.

10 Đậy nắp van bằng vải.

11 Lắp ráp lại theo thứ tự ngược lại

 Nếu thời gian không sử dụng lâu hơn hoặc lưu trữ

Tất cả các bộ phận tiếp xúc với khí thổi phải được làm sạch.

1 Đảm bảo không có nước ngưng trong các ống kết nối giữa các van điện từ và các bộ chuyển đổi áp suất.

2 Làm sạch hoàn toàn ống đo lỗ, tức là làm sạch kênh dòng chảy, áp suất ống kết nối và các van điện từ.

3 Đường ống đo lỗ phải được tháo rời khỏi thiết bị điện tử và kết nối được làm sạch và bôi trơn.

4 Đóng tất cả các lỗ hở (để tránh bụi lọt vào).

5 Làm sạch bộ giảm chấn: những cái này được làm bằng thép không gỉ, chất liệu không 1.4301 (X 5 CrNi 18 9).

6 Rửa bộ giảm chấn đảm bảo rằng không có ngưng tụ có thể bị lắng động sau thời gian lưu trữ lâu hơn.

Khi dụng cụ được sử dụng lại, hãy tiến hành như sau:

1 Loại bỏ tất cả dầu mỡ từ ống đo lỗ

2 Gắn ống đo lỗ trên thiết bị điện tử

3 Kiểm tra xem đèn LED xanh lục trong thiết bị điện tử có được chiếu sáng không

4 Kiểm tra xem các van điện từ có đang chuyển đổi đúng không (bạn sẽ nghe thấy tiếng "click" mỗi 10 giây):

- Cẩn thận tháo hai ống ra khỏi cảm biến áp suất.

- Kiểm tra xem các van điện từ chuyển đổi luân phiên sang đường dẫn 2-1 và2-3 bằng cách thổi xuyên qua chúng

Giới thiệu các thông số kỹ thuật của động cơ thực nghiệm

Bảng 3.1: Bảng thông số kỹ thuật động cơ thực nghiệm Daewoo A16DMN

Mô hình Daewoo Nubira A16DMN

Thứ tự làm việc 1-3-4-2 Đường kính xi lanh (mm) 79

Mô-men xoắn cực đại

Hình 3.3: Hình ảnh động cơ thực nghiệm.

Các thông số cơ bản của động cơ thí nghiệm là rất quan trọng để đảm bảo quá trình thí nghiệm diễn ra suôn sẻ Cần phải chú ý không để động cơ hoạt động ngoài phạm vi cho phép, chẳng hạn như tốc độ trục khuỷu vượt quá giới hạn quy định hoặc động cơ bị quá tải.

Quy trình thí nghiệm

Sau khi đã chuẩn bị đầy đủ các trang bị cho quá trình thí nghiệm ta tiến hành thí nghiệm.

Quá trình thí nghiệm được thực hiện qua các bước sau.

 Bước 1: Chuẩn bị thí nghiệm

Lắp đặt động cơ cần thực hiện thí nghiệm trên băng thử, bao gồm việc lắp đặt các thiết bị phụ trợ như cảm biến, hệ thống cung cấp nhiên liệu, nước, khí nén, quạt hút và thổi, cùng với hệ thống làm mát và đo lường Ngoài ra, cần kết nối các thiết bị và khai báo lập trình để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

 Bước 2: Xây dựng bài thí nghiệm:

Để đảm bảo kết quả đo đạt độ chính xác cao, hệ thống cần được chạy hâm nóng trước khi tiến hành đo Quy trình chạy hâm nóng hệ thống được thực hiện như sau:

- Sau khi khởi động xong hệ thống ở trạng thái Monitor Trên Pano bàn điều khiển nhấp vào phím “Manual” để chạy chương trình thí nghiệm bằng tay.

- Các chương trình sẽ tự chạy và kiểm tra lỗi đồng thời sẽ thông báo các chương trình chạy.

Sau khi hệ thống ổn định, hãy thực hiện thao tác Reset liên tục bằng phím Reset trên Pano bàn điều khiển Khi đó, đèn vàng trên hệ thống 553 và 554 sẽ nhấp nháy rồi tắt, trong khi đèn xanh trên hệ thống 773 sẽ sáng liên tục, cho thấy hệ thống đã sẵn sàng hoạt động.

Khi hệ thống đã hoàn tất khởi động chế độ Manual, biểu tượng ba chấm trên thanh công cụ màn hình Manual sẽ biến mất Đồng thời, khi nhập lệnh Reset trên Pano, sẽ xuất hiện dòng chữ "System OK".

Trước khi khởi động động cơ, hãy cung cấp nhiên liệu bằng cách nhấn phím “IGNITION ON/OFF” Sau đó, nhấn phím “START” và giữ trong khoảng 5 giây để đảm bảo động cơ đã nổ trước khi thả tay ra.

Khi động cơ hoạt động ở chế độ “IDLE”, nếu đèn báo ở phím “IDLE” sáng, bạn cần chuyển sang chế độ “IDLE CONTROL ON” để có thể điều khiển bằng tay.

- Nhấn phím “S” trên Pano để chuyển sang chế độ điều khiển bằng tay.

Để điều chỉnh tốc độ động cơ một cách hợp lý và đảm bảo hoạt động ổn định nhất, chúng ta sử dụng hai núm xoay trên Pano, với tốc độ đạt 0 vòng/phút và góc α là 45%.

- Sau khi thực hiện xong chờ khi nhiệt độ dầu bôi trơn động cơ đạt 75 ÷ 80 0 C mới tiến hành các bước tiếp theo.

Để đo đặc tính tốc độ của động cơ, chúng ta cần cố định giá trị Anpha theo yêu cầu và thay đổi tốc độ trong khoảng từ 1000 đến 4251 vòng/phút, với Anpha là 45% Tốc độ sẽ được điều chỉnh với khoảng thay đổi là 250 vòng/phút.

Mở bảng Stationary Step: Demand Values để làm các công việc sau:

- Tìm chương trình để chạy thí nghiệm: chương trình được chọn: dòng 28, bước11

Chỉnh sửa các thông số quan trọng như tốc độ (Speed), thời gian tăng tốc của băng thử (Ramptime Dyno) là 5 giây, thời gian tăng tốc của động cơ (Ramptime Engine) cũng là 5 giây, và thời gian đo (Steptime) là 8 giây.

- Sau khi khai báo xong ta nhấp vào phím “Active Demvals F7” trong bảng

Mở bảng Step: Measurement, chọn lại các bước giống như lần trước và nhấn phím F8 để thực hiện quá trình đo Để theo dõi quá trình thí nghiệm, hãy quan sát các bảng sau.

- Bảng Extended: theo dõi hoạt động của động cơ gồm các đường momen, tốc độ và công suất động cơ.

Bảng Limits là bảng chỉ dẫn nguy hiểm của động cơ; khi phát hiện các thông số vượt quá giới hạn quy định, cần ngay lập tức thông báo cho người quản lý để có biện pháp xử lý kịp thời.

 Bước 5: Ghi kết quả điểm đo đầu tiên

Sau khi nhấn F8 chờ cho hệ thống chạy trong 8s ta sẽ có kết quả điểm đo đầu tiên và được máy tính lưu lại.

 Bước 6: Ghi kết quả các điểm đo còn lại.

Sau khi đo một giá trị tốc độ, tiếp tục đo giá trị tốc độ khác bằng cách truy cập bảng Stationary Step: Demand Values để khai báo lại tốc độ và các thông số cần thiết Lặp lại các thao tác của bước 4 và 5 Khi hoàn tất các phép đo tốc độ, mở bảng Message để nhận kết quả đo.

 Bước 7: Kết thúc quá trình đo.

Dừng động cơ theo quy trình như sau:

- Đặt tốc độ n = 1000(vg/ph).

- Thời gian giảm tốc cho cả động cơ và băng thử là 5s.

Để chuyển sang chế độ không tải, nhấn nút Idle và sau đó bấm Stop để dừng động cơ Nếu không tiếp tục thí nghiệm, hãy cắt nguồn nhiên liệu cho động cơ bằng cách chuyển phím “IGNITION ON/OFF” sang chế độ Off trước khi dừng động cơ.

Xử lí dữ liệu

3.4.1 Kết quả đo tại vị trí 85% bướm ga

- Các giá trị được bôi màu đỏ là giá trị được loại bỏ để tăng tính chính xác.

Logpt AIR_CON AIR_NO ALPHA BH FUELCOSP LAMBDA P PHI SPEED T_EXH TORQUE TWO kg/h % kg/h g/kW.h - kW % rpm °C Nm °C

3.4.1.1 Đặc tính Công suất động cơ – Moment động cơ

Tại α = 85% ta có đặc tính tốc độ bộ phận của động cơ như sau:

Hình 3.4: Đặc tính bộ phận Ne, Me theo n.

 Xây dựng lại đồ thị theo hàm xấp xỉ :

Ta có bảng số liệu mới sau :

Bảng 3.3: Bảng xử lý số liệu momen, công suất:

Ta có đồ thị mới:

Hình 3.5: Đồ thị hiệu chỉnh đặc tính bộ phận Ne , Me theo n.

GVHD: TS.Huỳnh Bá Váng NTH: Nhom 17B1 - 19- n Me Ne rpm N.m kW

- Với đường Momen Me sau khi hiệu chỉnh thì giá trị Me max 0,4 Nm tại n 410 vòng/phút.

- Với đường Công suất Ne sau khi hiệu chỉnh thì giá trị Ne max X,8 kW tại n= 4862,5 vòng/phút.

So với đường đặc tính lý thuyết, đường đặc tính của kết quả thực nghiệm cho thấy sự tương đương hoàn toàn, điều này chứng tỏ động cơ hoạt động một cách tương đối ổn định.

3.4.1.2 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu.

Cũng dựa vào số liệu ghi chép trong quá trình thực nghiệm mà ta có đường đặc tính về tiêu hao nhiên liệu như sau:

Hình 3.6: Biểu đồ đặc tính tiêu hao nhiên liệu

Ta có bảng số liệu mới sau:

BH theo số vòng quay

Bảng 3.4: Bảng xử lý số liệu về tiêu hao nhiên liệu. n BH ge rpm kg/h g/kWh

Ta có đồ thị mới:

30.00 Đồ thị tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ động cơ ge BH

Tốc độ động cơ n [rpm] ge [ g/ kW h]

Hình 3.7: Đồ thị hiệu chỉnh đặc tính tiêu hao nhiên liệu

Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ trong thực nghiệm cho thấy một đường cong parabol Ở chế độ tải nhỏ, khi số vòng quay từ 0-3000 vòng/phút, suất tiêu hao nhiên liệu rất cao và giảm dần khi số vòng quay tăng lên Giá trị thấp nhất và ổn định của suất tiêu hao nhiên liệu đạt được trong khoảng 3000-4500 vòng/phút.

Khi sử dụng phương pháp xấp xỉ đường bậc 2 để tính toán, kết quả thu được thường không chính xác do sai số lớn Do đó, để cải thiện độ chính xác, cần xấp xỉ đường suất tiêu hao nhiên liệu bằng đường bậc 3.

Ta tìm gmin = 272,5 g/kW.h tại n= 2947,5 vòng/phút

Tốc độ tăng cao dẫn đến lượng tiêu hao nhiên liệu cũng tăng theo một cách gần như tuyến tính Nguyên nhân chính là do lượng tiêu hao nhiên liệu tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ; khi số vòng quay tăng, áp suất khí thể cũng tăng nhanh chóng Động cơ hoạt động ở tốc độ cao cần được cung cấp nhiên liệu một cách nhanh chóng và đầy đủ để đảm bảo hoạt động ổn định.

3.4.1.3 Diễn biến lưu lượng khí nạp – lamda theo tốc độ

Cũng dựa vào số liệu ghi chép trong quá trình thực nghiệm mà ta có đường đặc tính về lưu lượng khí nạp và hệ số lamda như sau:

Air-con theo số vòng quay

Air_con - n Polynomial (Air_con - n)

Hình 3.8: Đồ thị đặc tính lưu lượng khí nạp – lamda theo tốc độ.

Bảng 3.5: Bảng xử lý số liệu về lưu lượng khí nạp và lamda. n AIR_CON LAMDA rpm kg/h

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.00 Đồ thị tiêu hao nhiên liệu và lưu lượng khí nạp theo tốc độ động cơ

Tốc độ động cơ n [rpm]

Hình 3.9: Đồ thị hiệu chỉnh đặc tính tiêu hao nhiên liệu và lưu lượng khí nạp theo tốc độ động cơ

Khi tốc độ động cơ tăng, lưu lượng khí nạp cũng tăng do khả năng lọt khí giảm và áp suất chân không tăng Điều này dẫn đến việc cần nhiều không khí hơn để đáp ứng điều kiện làm việc của động cơ và đảm bảo hệ số lamda khi tốc độ tăng.

3.4.1.4 Diễn biến nhiệt độ nước làm mát động cơ

Nhiệt độ nước làm mát theo n

Hình 3.10: Diễn biến nhiệt độ nước làm mát theo số vòng quay.

Hình 3.11: Diễn biến nhiệt độ khí thải theo số vòng quay.

Ta có bảng số liệu mới sau:

Bảng 3.6: Bảng xử lý số liệu về nhiệt độ khí thải và nước làm mát. n TWO T_EXH rpm oC oC

1000.00 Diễn biến nhiệt độ khí nạp và khí xả theo tốc độ động cơ

Tốc độ động cơ n [rpm]

Hình 3.12: Đường hiệu chỉnh nhiệt độ khí thải và nước làm mát ra khỏi động cơ theo số vòng quay.

Nhiệt độ khí thải và nước làm mát đều tăng theo tốc độ động cơ Tuy nhiên, khi động cơ xăng đạt 5000 vòng/phút, lượng không khí cấp vào không đủ do xu-pap đóng mở quá nhanh, dẫn đến quá trình cháy bị hạn chế và nhiệt độ khí thải có xu hướng giảm.

Khi tăng tốc độ động cơ, nhiệt độ của động cơ cũng tăng theo Nước làm mát từ hệ thống sẽ tiếp nhận nhiệt từ dầu bôi trơn và các chi tiết có nhiệt độ cao trong động cơ, dẫn đến việc nhiệt độ của nước làm mát tăng lên.

-Khi nước làm mát trong vòng tuần hoàn lớn hơn 1 ngưỡng nào đó ( khoảng 90-

Khi nhiệt độ đạt 96 °C, van hằng nhiệt sẽ mở ra, cho phép nước làm mát chảy vào két làm mát Một phần nước sẽ được dẫn đến đường nước vào để làm ấm nước tại đó Nước trong két sẽ được làm mát nhờ quạt gió trước khi trở lại động cơ.

3.4.1.5 Đồ thị biểu diễn thành phần ô nhiễm của khí thải

TT n CO HC CO2 O2 Lamd a

Bảng 3.7 : Kết quả đo ô nhiễm ở 70% bướm ga

Từ kết quả đo ta có thể xây đựng được đồ thị sau :

0.14 Đồ thị thể hiện phần trăm O2 theo tốc độ

Phần trăm Oxy Linear ( Phần trăm Oxy)

Hình 3.13: Diễn biến hàm lượng Oxy theo số vòng quay.

Phần trăm CO Linear (Phần trăm CO)

Hình 3.14: Diễn biến hàm lượng Cac-bon mono xít theo số vòng quay.

Phần trăm CO2 Linear (Phần trăm CO2)

Hình 3.15: Diễn biến hàm lượng khí Cacbonic CO 2 theo số vòng quay.

Hình 3.16: Thành phần lamda của động cơ theo tốc độ quay.

HC(ppm) Linear (HC(ppm))

Hình 3.17: Thành phần HC của động cơ theo tốc độ quay.

Nox theo n Linear (Nox theo n)

Hình 3.18: Thành phần NOx của động cơ theo tốc độ quay.

Bảng 3.8 : Kết quả xử lý xấp xỉ hàm lượng khí thải. n CO HC CO2 O2 Lamda NOx

Hình 3s.19: Xấp xỉ hàm lượng O2 theo số vòng quay.

Hình 3.20: Xấp xỉ hàm lượng CO theo số vòng quay.

Hình 3.21: Xấp xỉ hàm lượng CO2 theo số vòng quay

Hình 3.22: Xấp xỉ hàm lượng Lamda theo số vòng quay.

Hình 3.23: Xấp xỉ hàm lượng NOx theo số vòng quay.

Hình 3.24: Xấp xỉ hàm lượng HC theo số vòng quay

Đánh giá thành phần hàm lượng chất độc hại trong khí thải dựa trên nồng độ của các thành phần chính, bao gồm %CO (monoxit carbon), %CO2 (carbon dioxide), ppm HC (hydrocarbon) và ppm NOX (oxit nitơ).

- Hàm lượng CO, HC ở 45% bướm ga có xu hướng giảm mạnh khi tăng tốc độ từ 1250 – 4750 vòng/phút, nhưng hàm lượng CO2, NOX lại có xu hướng tăng.

Hàm lượng khí ô nhiễm trong khí thải phụ thuộc vào nồng độ oxy trong hỗn hợp cháy Khi nồng độ O2 thấp, nhiên liệu sẽ không cháy hoàn toàn hoặc cháy trong điều kiện kị khí, dẫn đến sự gia tăng hàm lượng CO và HC.

- Còn khi tỉ lệ O2 cao, do dư O2 nên NO,N2 (điều kiện nhiệt độ cao 1100 ͦC) phản ứng tạo thành NO2,N2O.

Quá trình cháy không hoàn toàn xảy ra khi hàm lượng O2 trong hỗn hợp cháy không đủ, dẫn đến sự gia tăng hàm lượng CO và giảm hàm lượng CO2 Cụ thể, khi %CO đạt cực đại 4,335%, %CO2 đạt cực tiểu 16,962% tại n = 1250v/p Ngược lại, khi hàm lượng CO giảm xuống mức cực tiểu 0,135%, hàm lượng CO2 tăng lên cực đại 18,7% tại n = 4750v/ph, cho thấy quá trình cháy sạch diễn ra gần như hoàn toàn.

Khi tăng tốc độ động cơ, quá trình cháy diễn ra hiệu quả hơn, dẫn đến sự giảm mạnh hàm lượng HC sinh ra, với giá trị cực đại là 454,02 ppm tại 50 v/ph và cực tiểu là 102,62 ppm tại 4750 v/ph Đồng thời, nhiệt độ và áp suất làm việc của động cơ tăng lên, khiến lượng NOX phát thải cũng gia tăng, tỉ lệ thuận với tốc độ động cơ, đạt giá trị cực đại 2241,33 ppm tại 4750 v/ph.

Lamda, được đo bởi cảm biến Oxy hoặc cảm biến Lamda, là tỉ số giữa hòa khí lý thuyết và hòa khí thực tế Khi lamda thực tế lớn hơn lamda lý thuyết (>1), hỗn hợp nhiên liệu trở nên giàu, trong khi nếu lamda thực tế nhỏ hơn lamda lý thuyết (

Tiêu đề	Thực Hành Thí Nghiệm Động Cơ
Người hướng dẫn	TS. Huỳnh Bá Vang
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Chuyên ngành	Động lực học
Thể loại	báo cáo thực hành
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	1,07 MB