BÁO cáo học PHẦN THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM ĐỘNG cơ mazda WL turbo

Ghi chú : Các cảm biến và thiết bị đều được nối về AVL PUMA Chú thích : AVL PUMA : Thiết bị xử lý trung tâm AVL 553 : Thiết bị cung cấp và điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát AVL 554 : Thiế

2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HOẠT ĐỘNG CỦA PHÒNG THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ.

2.1 Sơ đồ hệ thống phòng thí nghiệm động cơ :

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống phòng thí nghiệm động cơ

Phòng thí nghiệm Phòng điều khiển

Hình 2.2.b Phòng điều khiển

* APA 204/E/0943 :

- Công suất cực đại Ne(max) : 220 (Kw)

- Mômen quay cực đại Me(max) : 934 (Nm)

- Số vòng quay cực đại ne(max) : 8000 (v/p)

APA có thể làm việc ở hai chế độ

* Máy phát : khi tạo tải cho động cơ thí nghiệm

* Động cơ : khi kéo động cơ hay khởi động động cơ

2.3 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của mô hình thí nghiệm.

2.3.1 Sơ đồ mô hình thí nghiệm.

- Phòng thí nghiệm bao gồm:

+ Phòng lắp đặt các thiết bị (Dyno)

+ Phòng điều khiển (Puma)

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 2

Hình 2.2.1 – Sơ đồ phòng thí nghiệm.

Ghi chú : Các cảm biến và thiết bị đều được nối về AVL PUMA

Chú thích :

AVL PUMA : Thiết bị xử lý trung tâm

AVL 553 : Thiết bị cung cấp và điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát

AVL 554 : Thiết bị cung cấp và kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn

AVL 733-735 : Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu và điều chỉnh nhiệt độ

AVL DiGAS 4000 : Thiết bị đo khí thải

THA 100 :Bộ điều chỉnh tay ga tự động

1 Cảm biến đo nhiệt độ khí nạp

2 Cảm biến đo áp suất tương đối khí nạp

3 Cảm biến đo áp suất tuyệt đối khí nạp

4 Thiết bị đo độ lọt khí cacte

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 3

5 Cảm biến tốc độ động cơ và góc quay trục khuỷu.

6 Cảm biến đo độ ẩm không khí

7 Cảm biến đo nhiệt độ dầu bôi trơn ra động cơ

8 Cảm biến đo nhiệt độ dầu bôi trơn vào động cơ

9 Cảm biến đo áp suất dầu bôi trơn

10 Cảm biến đo nhiệt độ nhiên liệu

11 Cảm biến độ rung động cơ

12 Cảm biến đo nhiệt độ nước làm mát vào động cơ

13 Cảm biến đo nhiệt độ nước làm mát ra động cơ

14 Cảm biến đo nhiệt độ khí thải

2.3.2 Nguyên lý làm việc tổng quát của mô hình.

Khai báo các thiết bị trong hệ thống, cài đặt các thông số cần đo Khởi động động

cơ, khi động cơ đã hoạt động thì hệ thống sẽ tự động kiểm tra lỗi, nếu có lỗi nó sẽ tựđộng báo cho người điều khiển biết để khắc phục Sau một lúc, khi động cơ đã hoạtđộng ổn định thì ta cài đặt các thông số như: T-553, T-554 Lúc này các thiết bị AVL

553, AVL 554 tự động điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát và dầu bôi trơn theo các giátrị mà ta đã cài đặt Lúc này các hệ thống sẽ tự động hiển thị các thông số sau lên mànhình:

+ Torque (Nm): Mômen động cơ

+ P (KW): Công suất động cơ

+ AIR_CON (Kg/h): Lưu lượng khí nạp

+ T_Oil (0C): Nhiệt độ dầu bôi trơn

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

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

Những thiết bị thử bao gồm: động cơ thử (ở đây chúng ta dùng động cơMASDAZ, 4 xylanh) động cơ này được bắt chặt với sàn thông qua bốn chân có lắpthiết bị giảm chấn Băng thử điện là thiết bị chủ yếu gây tải cho động cơ thử và nối vớiđộng cơ thông qua khớp nối.

Ngoài ra để đo các thông số trên đường nạp của động cơ thử người ta lắp các cảmbiến áp suất khí nạp tương đối 2, áp suất khí nạp tuyệt đối 3, cảm biến đo nhiệt độ khínạp 1 Trên đường thải ngoài hai cảm biến nhiệt độ khí thải và cảm biến áp suất khíthải 14 còn có bình tiêu âm mục đích giảm ồn

Để điều khiển nhiên liệu cung cấp cho động cơ người ta dùng thiết bị cung cấp

và đo tiêu hao nhiên liệu (733_ Fuel balance) nối thông với động cơ bằng hai đườngống cấp và hồi Để điều khiển sự cung cấp nhiên liệu cho động cơ người ta dùng động

cơ bước (THA100) để điều khiển vị trí bướm ga và được kết nối trực tiếp với PUMA.Việc điều khiển nhiệt độ nước làm mát được thực hiện bởi thiết bị (AVL553Coolant Conditioning System) Trên đường ống vào động cơ có cảm biến nhiệt độnước vào 12, trên đường ống nước ra khỏi động cơ có cảm biến nhiệt độ nước ra 13.Việc điều khiển nhiệt độ dầu bôi trơn được thực hiện bởi thiết bị (AVL 554, OilConditioning System ) Thiết bị AVL 554 được nối với động cơ qua hai ống vào và ratrên đó có gắn hai cảm biến nhiệt độ dầu vào 8 và dầu ra 7 Cảm biến áp suất dầu 9được gắn ở thiết bị

Để đo số vòng quay của động cơ người ta gắn thiết bị đo tốc độ động cơ và vị trítrục khuỷu 5 trên puli ở đầu trục khuỷu

Để đo độ lọt khí cacte, người ta dùng thiết bị đo (442 Blow By Meter), thiết bịnày nối với động cơ qua hai đường ống: một đường ống từ động cơ đến 442 và mộtđường ống tuần hoàn từ 442 về lại đường ống nạp của động cơ

Tất cả các tín hiệu từ cảm biến được đưa vào trạm chuyển đổi, được khuếch đạirồi nối với Puma Tại đó ta có thể đo đạc và xử lý số liệu nhận được

3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3.1 Các loại đặc tính :

- Ở 100% tảithi ta gọi là đặc tính tốc độ ngoài

- Các mức tải còn lại được gọi là đặc tính bộ phận

3.1.2 Đặc tính tải :

Các động cơ dẫn động máy phát điện, máy nén, bơm nước … phải đáp ứng đòihỏi của các máy công tác là khi thay đổi tải của máy công tác, tốc độ động cơ chỉ đượcthay đổi trong một phạm vi rất hẹp Vì vậy chất lượng hoạt động của động cơ ấy đượcđánh giá theo đặc tính khi không thay đổi tốc độ động cơ Đặc tính ấy được gọi là đặctính tải

Các đặc tính trên chỉ là trường hợp đặc biệt của đặc tính tốc độ

3.2 Đặc tính ngoài động cơ xăng :

Đối với động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí, các hàm Ne , pe, Me, ge, Gnl thayđổi theo tốc độ n, khi mở 100% bướm ga được gọi là đặc tính ngoài, còn khi bướm ganằm ở vị trí mở nhỏ hơn 100% được gọi là các đặc tính bộ phận

Ở vị trí 100% bướm ga, sự biến thiên của các hàm Ne= f(n), Me = f(n) phụ

thuộc vào sự thay đổi của hv, hm,



i

, rk theo số vòng quay n Biến thiên của vkhiđộng cơ chạy theo đặc tính ngoài phụ thuộc sự thay đổi tốc độ dòng khí qua xupapnạp, pha phân phối của các xupap và độ mở bướm ga Càng tăng tốc độ dòng khí quaxupap nạp và thải thì hệ số nạp vcàng thấp

Khi động cơ xăng hoạt động theo đặc tính ngoài thì hệ số dư lượng không khí 

sẽ giảm khi giảm n

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 6

Hình 3.2 Đặc tính ngoài động cơ xăng

Khi mở hết bướm ga α = 0,8 - 0,9

3.3 Đặc tính ngoài động cơ diesel :

Hình 3.3 Đặc tính ngoài động cơ diesel

Ở động cơ diesel quyết định công suất là số nhiên liệu cấp cho xylanh trong một chu trình, do đó không quyết định v mà là gct

Đường đặc tính tốc độ của động cơ Diesel ít dốc do ảnh hưởng của gct luôn tăng

+ Hệ số thích ứng KM nhỏ : KM = 1,1

+ Khi chuyển từ đường đặc tính ngoài vào đặc tính bộ phận các đường song song nhau (nghĩa là độ dốc không thay đổi và KM cũng không thay đổi)

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 7

+ Các đường đặc tính bộ phận không cắt trục hoành trong tốc độ sử dụng của động cơ từ (nMin ¸nđm )

3.4 Đặc tính tải động cơ xăng :

Động cơ xăng khi chạy theo đặc tính tải cần tăng hoặc giảm số lượng hoà khínạp vào động cơ bằng cách thay đổi vị trí bướm ga

Trong động cơ xăng và động cơ ga nếu hoà khí được điều chỉnh theo thànhphần tiết kiệm thì i sẽ tăng khi tải tăng vì lúc ấy làm  tăng chất lượng cháy tốthơn Vì vậy gemin xuất hiện ở vị trí toàn tải

Hình 3.4 Đặc tính tải động cơ xăng

3.5 Đặc tính tải động cơ diesel :

Trong động cơ điêzel được thực hiện nhờ thay đồi độ dài của thời gian cấpnhiên liệu, trong nhiều trường hợp còn làm thay đổi cả áp suất và chất lượng phun

Ở chế độ không tải Ne = 0 và m= 0, nên ge = ∞ Tăng tải khi giữ nguyên số vòngquay sẽ làm tăng m, do đó ge giảm dần Tuy nhiên mức giảm của động cơ diesel làchậm hơn động cơ xăng vì i của động cơ diesel giảm chậm hơn so với mức tăng củacủa m

Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất gemin xuất hiện ở vị trí tải tương ứng với giá trịcực đại của e = i.m Tăng tải trong động cơ diesel được thực hiện bằng cách tăng

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 8

gct qua đó giảm  Do đó khi tăng tải, i được tăng lên chút ít ở khu vực tải nhỏ, vì ápsuất và chất lượng phun tăng dần, sau đó i sẽ giảm khi tiến gần chế độ toàn tải Vìvậy suất tiêu hao nhiên liệu sau khi đạt cực tiểu, tại phụ tải tương ứng với giá trị cựcđại của e = i.m, sẽ tăng dần lên.

Hình 3.5 - Đặc tính tải động cơ điêzel.

4 THỰC NGHIỆM ĐO CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ.

4.1 Giới thiệu trang thiết bị thí nghiệm.

4.1.1 Tìm hiểu thiết bị kiểm soát điều chỉnh nhiệt độ dầu bôi trơn AVL 554.

Dầu bôi trơn đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình làm việc của động cơ

Để đảm bảo bôi trơn tốt các bề mặt ma sát, thì dầu bôi trơn có giá trị độ nhớt thíchhợp Một trong những yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt đó là nhiệt độ Vì lý do đó chonên trong hệ thống cần có một thiết bị để kiểm soát để điều chỉnh nhiệt độ dầu bôitrơn Đó chính là thiết bị AVL 554

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 9

Thiết bị làm mát dầu AVL 554 có tác dụng giải nhiệt cho dầu bôi trơn và ổn địnhnhiệt độ dầu trong một khoảng nhất định từ: 70 ÷ 1400C

Đặc điểm của thiết bị làm mát dầu AVL 554 là điều chỉnh nhiệt độ dầu bôi trơntheo mục đích của thí nghiệm

Sơ đồ lắp đặt thiết bị như sau:

Hình 4.1.1 Sơ đồ hệ thống làm mát dầu bôi trơn AVL 554

Nguyên lý làm viêc: Dầu bôi trơn sau khi đi bôi trơn động cơ thì nó quay về thiết

bị theo đường B, và được điều chỉnh ở thiết bị sau đó đưa vào lại động cơ theo đường

A Đường nước làm mát dầu trong thiết bị đi vào thiết bị theo đường C và ra ở đường

D Để điều khiển thiết bị thì phải thông qua các đường H, G

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 10

0

Hình 4.1.2 Thiết bị cung cấp và điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát 553

Hình 4.2 Sơ đồ thiểt bị cung cấp và điều chỉnh nhiệt độ dầu bôi trơn

AVL554.

1 Két làm mát dầu; 3 Van an toàn; 4 Van; 5 Van; 6 Lọc; 7 Van điều khiển; 8 - Cảm biến nhiệt độ dầu; 9 - Áp kế đo áp suất dầu vào động cơ; 10,14,19 - Van; 11 - Van; 12 - Lọc; 13 - Áp kế đo áp suất dầu ra khỏi động cơ; 15 - Bơm; 16 - Bộ điều chỉnh áp suất dầu trên đường ống cao áp; 17 - Bộ phân luồng; 18 - Bộ điều chỉnh áp suất dầu trên đường ống thấp áp; 20 - Van an toàn.: 2.1 - Van ổn định

-nhiệt độ nước; 3.1 - Bộ hâm nóng dầu;

3.2 - Máy điều nhiệt; 5.1 - Van điều khiển áp suất dầu.

Cấu tạo của thiết bị AVL554 bao gồm hai mạch chính là mạch dầu và mạch nướclàm mát Ngoài ra còn có phần điện và các thiết bị điều chỉnh nhiệt độ và áp suất dầubôi trơn

4.1.2 Thiết bị cung cấp và điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát 553

- Môi chất làm việc : nước

- Lưu lượng làm việc : 15 [m3/h]

- Nhiệt độ dòng nước vào : 5 ÷ 30[0C]

- Áp suất làm việc cực đại : 6 [bar]

- Nhiệt độ dung dịch làm mát :0 ÷ 20[0C]

- Lưu lượng làm việc : 1,5 ÷ 2[m3/h]

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 11

1

4.1.3 Thiết bị điều khiển tay ga :

Hình 4.1.3 Thiết bị điều khiển tay ga

Các thông số làm việc của hệ thống:

Nhiệt độ làm việc cho phép: 300C- 500C

b) Hộp điện điều khiển:

Nhiệt độ làm việc cho phép: 50C- 500C

4.1.4 Bảng điều khiển Emcon 300 :

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 12

2

Hình 4.1.4 Bảng điều khiển Emcon 300

Chức năng:

- Điều khiển động cơ thực nghiệm bằng tay hoặc tự động

- Khởi động động cơ

- Cài đặt các chế độ vận hành động cơ thực nghiệm theo yêu cầu

- Hiển thị các thông số bao gồm tốc độ động cơ, tốc độ băng thử, vị trí ga(%),

mô men của động cơ

- Vận hành các bài thực nghiệm xây dựng đặc tính tải hay tốc độ…

- Cài đặt các thông số giới hạn của động cơ và băng thử

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

- Áp suất phun nhiên liệu : 116 – 124 (kg/cm2)

4.3 Điều kiện thí nghiệm.

4.3.1 Điều kiện chung.

- Công suất trao đổi nhiệt : 18kW

- Lưu lượng nước làm mát : 15 ÷ 20 (m3/h)

- Nhiệt độ mạch sơ cấp : 201250C

- Nhiệt độ mạch thứ cấp : 5850C

- Áp suất vòng nước làm mát thứ cấp : 8 bar

- Nhiệt độ dầu bôi trơn trong khoảng : 70-140oC

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 13

3

4.3.2 Đặc tính tốc độ.

- Thí nghiệm được tiến hành với độ mở bướm ga α = 44%

- Tốc độ động cơ thay đổi từ (1100 ÷ 2700) rpm, với bước là 200 rpm

4.3.3 Đặc tính tải.

- Thí nghiệm được tiến hành với tốc độ động cơ n = 1100 ( vòng/phút)

- Độ mở bướm ga hay đổi từ (20 ÷ 70 ) %, với bước là 10%

4.4 Qui trình thực nghiệm

4.4.1 Trình tự đo đặc tính tốc độ của động cơ.

Trình tự tiến hành thì nghiệm gồm 7 bước cơ bản như sau:

* Bước 1:

Bật tất cả các trang thiết bị thí nghiệm

Kiểm tra nhiên liệu, dầu bôi trơn, các bộ phận lắp ghép, đặc biệt là mặt bích lắpghép giữa trục động cơ và băng thử

Bật các thiết bị phụ trợ như: quạt gió, bơm nước, …

Thực hiện các động tác chuẩn bị đảm bảo an toàn

Ở phòng điều khiển: bật máy tính và kích hoạt phần mềm AVL PUMA

và sẵn sàng chạy

- Dấu hiệu hệ thống đã khởi động xong chế độ Manual thì trên thanh công

cụ phần màn hình phần Manual không còn dấu 3 chấm nữa Và khi nhập Reset trênPano xuất hiện dòng chữ “System OK”

* Bước 3:

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 14

4

- Trước khi cho nổ động cơ ta cần cung cấp nhiên liệu cho động cơ bằngcách nhấn phím “IGNITION ON /OFF” Nhấn phím “START” để tiến hành cho nổđộng cơ, giữ khoảng 5s để đảm bảo động cơ đã nổ mới thả ra.

- Lúc này động cơ sẽ chạy ở chế độ “IDLE” nếu đèn ở phím “IDLE” sáng thì

ta phải chuyển sang chế độ “IDLE CONTROL ON” Vì ở chế độ này ta mới chuyểnsang chế độ điều khiển bằng tay

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

Lúc này ta sử dụng hai núm xoay trên Pano để điều chỉnh tốc độ động cơ vàAlpha hợp lý và động cơ làm việc ổn định nhất (n = 1100 vòng/phút và α = 10%)

Sau khi thực hiện xong chờ khi nhiệt độ dầu bôi trơn động cơ đạt 75 ÷ 800Cmới tiến hành các bước tiếp theo

* Bước 4:

Để thực hiện quá trình đo đặc tính tốc độ của động cơ ta cố định giá trị Anphatheo yêu cầu và thay đổi tốc độ độ (n = 1100 đến 2700 vòng /phút, α = 45 %,178,1mm) với khoảng thay đổi tốc độ là 200(vg/ph) theo trình tự:

- 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,bước 11

+ Chỉnh sửa khai báo các thông số sau: tốc độ (Speed), thời gian tăng tốc củabăng thử (Ramptime Dyno) là 5s, thời gian tăng tốc của động cơ (Ramptime Engine)

là 5s, thời gian đo (Steptime) là 28s

+ Sau khi khai báo xong ta nhấp vào phím “Active Demvals F7” trong bảngnày, lúc này hệ thống sẽ tự động chạy lên đúng giá trị mà chúng ta cài đặt

- Sau đó mở bảng: Step: Measurement chọn lại các bước đúng như lần trước

và nhấp vào phím F8 để thực hiện quá trình đo

- Để theo dõi quá trình thí nghiệm ta 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: bảng báo hiệu nguy hiểm của động cơ, khi thấy các thông sốvượt quá giới hạn khai báo ta phải báo ngay cho người quản lý để kịp thời xử lý

* Bước 5: Ghi kết quả điểm đo đầu tiên

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 15

5

Sau khi nhấn F8 chờ cho hệ thống chạy trong 28s 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 cho một giá trị tốc độ ta tiến hành đo cho giá trị tốc độ khác bằng

cách vào bảng Stationary Step: Demand Values để khai báo lại tốc độ đo và các

thông số khác theo yêu cầu tương tự như trên Và thực hiện lại thao tác của bước 4

và 5

Khi đã thực hiện đo cho các tốc độ cần đo ta 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 = 1100(vg/ph)

- Đặt  = 10%

- Thời gian giảm tốc cho cả động cơ và băng thử là 15s

- Chuyển sang chế độ không tải bằng cách nhấn nút Idle sau đó bấm Stop để

dừng động cơ

Nếu không tiến hành thí nghiệm nữa ta cắt nhiên liệu cung cấp cho động cơ

bằng cách bấm phím “IGNITION ON /OFF” sang chế độ Off trước khi dừng động

cơ

4.4.2 Trình tự đo đặc tính tải của động cơ.

Các bước thực hiện như trình tự đo đặc tính tốc độ nhưng giữ nguyên tốc độ n =

2550 (v/ph) và thay đổi tải cho động cơ hoạt động trong khoảng cần đo

SPEED AIR_CON AIR_NO ALPHA APMAX4 BH BLOW_VAL DOI1 FUELCOSP IMEP1 LAMBDA

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 16

6

SPEED LMAX1 LMAX4 OPA_OPAC P P_BARO P_BOOST P_Oil PCYL1 PCYL2 PEXH

4.5.2.1 Đặc tính công suất động cơ-Mômen động cơ

Tại  = 44% ta có đặc tính tốc độ bộ phận của động cơ như sau:

SVTH : Nhóm E– Lớp 11C4LT Trang 17

7