Báo cáo Thực hành thí nghiệm động cơ

làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu ge. 2.3.2. Đặc tính tải động cơ Diesel Tăng tải trong động cơ diezen được thực hiện bằng cách tăng gct qua đó làm giảm alpha. Do đó khi tăng tải, ηi được tăng lên chút ít ở khu vực tải nhỏ, vì áp suất và chất lượng phun tăng dần, sau đó ηi sẽ giảm khi tiến gần đến chế độ toàn tải. Vì vậy suất tiêu hao nhiên liệu ge sau khi đạt giá trị cực tiểu, tại phụ tải tương ứng với giá trị cực đại của ηe = ηi.ηm. Trong thực tế sử dụng động cơ thì nghiêm cấm không để động cơ chạy tới mức giới hạn lớn nhất của công suất tại tốc độ thử. Đặc tính tải của động cơ diezen tăng áp tương tự như động cơ diezen không tăng áp, chỉ khác ở chỗ alpha của động cơ tăng áp phụ thuộc vào gct theo quy luật phức tạp hơn. Với động cơ diezen không tăng áp chạy theo đặc tính tải có thể coi ηv = const và α=(gctn*αn)/gct, biểu thức này có thể dùng cho động cơ tăng áp dẫn động cơ khí. Động cơ diezen tăng áp cao khi chạy theo đặc tính tải ηvcó thể thay đổi từ (10-20)% hoặc lớn hơn, không cần quan tâm tới ảnh hưởng của alpha tới ηi/ηimax vì giá trị alpha rất lớn, thông thường α(1,7–1,9). Hình 2.4 – Đặc tính tải động cơ Diesel 2.3.3. Phương pháp xây dựng đường đặc tính tải Ta giữ nguyên tốc độ động cơ, thay đổi mức tải alpha, đo momen có ích Me, công suất và suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge theo các giá trị alpha tương ứng. Ghi lại kết quả đo vào bảng và vẽ đường đặc tính tải của động cơ khảo sát. Hình 2.5 – Dạng đường đặc tính tải của động cơ III. THỰC NGHIỆM ĐO CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC CỦA ĐỘNG CƠ 3.1. Giới thiệu thiết bị thí nghiệm đo vận tốc động cơ và vị trí trục khuỷu (AVL 364C_364X_Angle_Encoder). 3.1.1. Giới thiệu: Nhiệm vụ: Dùng để đo vận tốc của động cơ và vị trí trục khuỷu dựa trên nguyên lý biến đổi góc quay( Mã hóa góc) của trục khuỷu thành tín hiệu số sau đó đưa về PUMA xử lý. Thiết bị đo tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu gồm: Cảm biến xác định vị trí trục khuỷu và số vòng quay Bộ AVL 364C&364X Angle encoder Thiết bị đo tốc độ đã nói ở trên kết hợp thiết bị ghi nhận tín hiệu chuyên dụng- AVL Indiset 620. AVL Indiset 620 : Là thiết bị được thiết kế chuyên dụng để ghi nhận dữ liệu khi đo một số thông số có tần số biến đổi nhanh theo góc quay trục khuỷu như: áp suất trong xylanh, áp suất trên đường ống cao áp của hệ thống nhiên liệu, độ nhấc của kim phun. Hình 3.1. Sơ đồ bố trí Indiset 620, cảm biến QL61D và Encoder 364X Bộ AVL 364C Angle Encoder: Nhiệm vụ : Angle Encoder 364C( bộ mã hóa góc 364C) là một thiết bị dùng để chuyển đối tín hiệu góc quay của trục khuỷu (Dạng tín hiệu tương tự) thành tín hiệu số, tín hiệu số này được PUMA xử lý và thông qua đó xác định chính xác số vòng quay của trục khuỷu. Hình 3.2. Sơ đồ lắp đặt bộ mã hóa góc AVL 364C lên động cơ. 1.Cáp quang truyền tín hiệu; 2.Đồ gá; 3.Bu lông M10 4.Bulông M6 (7Nm); 5.Đai ốc siết; 6. Mặt bích; 7. Trục khuỷu. AVL 364C Angle Encoder là sự kết hợp giữa Cơ khí, Quang học và Điện tử. Hình 3.3 . Sơ đồ khối đo vận tốc động cơ của bộ mã hóa góc AVL 364C Các bộ phận chính của khối đo này là : 1. Bộ chuyển đổi xung. 2. Đĩa trung tâm được khoan lỗ đều đặn nhau. 3. Cơ cấu mang đĩa, mặt bích để bắt bulong giữ đĩa khoan lỗ. 4. Cánh tay trợ giúp giữ bộ phận quang học(cảm biến quang học). 5. Thiết bị gá kẹp( giữ giá treo thiết bị). 6. Giá để treo thiết bị phát ánh sáng. 7. Cáp kết nối với bộ phận AVL dài 10(m). 8. Vị trí kim quang học của cảm biến quang học. 9. Cáp kết nối với 3064v04 gồm 6 lớp, dài 30(m). 10. Ống đèn điện tử( Dùng để phóng ánh sáng nhẹ). Hình 3.4. Kết cấu của bộ mã hóa góc AVL Encoder 364C . Nguyên lý hoạt động( dựa vào hình 3.3). Khi động cơ hoạt động thì đĩa quang trung tâm được khoan lỗ đều đặn nhau lắp trên Puli đầu trục khuỷu quay theo. Lỗ khoan trên đĩa mỗi lần đi qua được thiết bị phát ánh sáng lắp trên giá treo (6) chiếu qua khi đó kim quang học của cảm biến quang học(8) nhận sự thay đổi tần số ánh sáng và truyền tới ống đèn điện tử(10). Ống đèn điện tử thu nhận sự thay đổi đó và thực hiện phóng ánh sáng( dòng ánh sáng nhẹ) và đưa tín hiệu quang đến bộ chuyển đổi xung(1), bộ chuyển đổi xung (1) sẽ chuyển đổi xung quang học thành xung điện. Tại bộ chuyển đổi xung có gắn cáp nối(7) và chính nhờ cáp nối này đưa xung điện về PUMA của phòng thí nghiệm AVL. Thông số kỹ thuật : AVL 364C +Phạm vi vân tốc : 10 ... 15000 [v/p] +Lưc chịu rung : Max 100×9,81( m/s2 ) 100 (g) cho 10 mio. Rev. Max 200g cho bảng tóm tắt từng giai đoạn + Nhiệt độ cho phép của môi trường : -30 ... + 70 0 C + Cho phép nhiệt độ tại bề mặt tăng lên : -30 ... + 1000C + Tuổi thọ vận hành dưới giới hạn phụ tải: Với ít nhất 10 triệu vòng quay ở độ dao động cho phép lớn nhất. +Khối lượng phụ tải trên trục: Khoảng 530 ... 630 (g) phụ thuộc vào vị trí bệ máy của Encoder . Ống đèn điện tử: -Phạm vi nhiệt độ sử dụng của ống đèn điện tử: -30 ... +600 C Hình 3.5. Kết cấu của ống đèn điện tử Bộ AVL 364X Angle Encoder: Nhiệm vụ: Bộ mã hóa góc 364X là một thiết bị dùng để chuyển tín hiệu góc quay( tín hiệu dạng tương tự) thành tín hiệu số. Sau khi tín hiệu qua bộ đếm, mạch xử lý và thiết bị xử lý số liệu sẽ giúp xác định được chính xác vị trí và số vòng quay trục khuỷu. Hình 3.6. Sơ đồ lắp đặt của bộ mã hóa góc AVL 364X Đĩa đánh dấu. Bulông M8. Phần bắt vào lốc máy. Thiết bị quang học. - Đặc điểm cấu tạo của bộ mã hóa góc AVL 364X: Dựa trên nguyên lý của hiện tượng quang dẫn, là sự kết hợp giữa Cơ khí, Quang học và Điện tử. 2. Ống đèn điện tử (ống đèn này dùng để phát ánh sáng nhẹ ). 3. Cáp kết nối từ đèn điện tử đến bộ chuyển đổi xung. 4. Cáp kết nối với bộ phận AVL 5. Bộ chuyển đổi xung. 6. Bộ quang học ĐATSIC364G03( cũng chính là cảm biến quang). Nguyên lý hoạt động : Chỉ khác với bộ AVL 364C là đĩa khoan lỗ bây giờ là đĩa khắc dấu. Khi trục khuỷu quay thì đĩa khắc dấu( 1) quay theo. Ánh sáng phản chiếu từ đĩa(1) được thiết bị thu nhận ánh sáng(6) thu nhận. Sự thay đổi tần số ánh sáng phản chiếu từ đĩa(1) ứng với mỗi dấu cho ra những xung ánh sáng thay đổi. Sự kết hợp giữa nguồn sáng từ ống đèn phát quang(2) và bộ quang học(6) ứng với mỗi dấu cho ta một tín quang, sau đó tín hiệu này được đưa đến bộ chuyển đổi xung(5). Như vậy, từ tín hiệu góc quay chuyển thành tín hiệu quang, rồi từ tín hiệu quang này biến thành tín hiệu xung điện. Thông qua cáp kết nối (4) đưa xung điện đến PUMA của phòng điều khiển AVL. Hình 3.7. Sơ đồ khối đo vận tốc động cơ của bộ mã hóa góc AVL 364X Thiết bị quang học ĐATSIC364G03: -Đặc điểm: Chịu rung Max =(100×9,8÷1200x9,8).10 [N] Cho phép hoạt động ở vùng nhiệt đô:ü -30 ... + 1000C -Nguyên lý làm việc của thiết bị quang học ĐATSIC364G03: Thực chất là một tế bào quang dẫn. Thiết bị quang học ĐATSIC364G03 thu tín hiệu từ ống đèn điện tử(2). Sự ngắt quãng của xung ánh sáng từ đèn điện tử phát tới khi chiều qua các khe khắc trên đĩa(1) sẽ được phản anh trung thực qua xung điện của bộ chuyển đổi. Do vậy các thông tin mà xung ánh sáng mang đến sẽ được thể hiện trên xung điện của bộ chuyển đổi xung. Hình 3.8. Các kích thước của thiết bị quang học ĐATSIC364G03 Đĩa quang vạch dấu 364G72: Đĩa được gắn liền với một đầu của trục khuỷu và cùng quay theo trục khuỷu. Đĩa được vạch dấu đều đặn nhau, dấu như vậy sẽ được cảm biến quang nhận biết và kết hợp với các bộ phận của bộ mã hóa góc 364X mã hóa tín hiệu quay của trục khuỷu thành tín hiệu số. Thông số kỹ thuật của Đĩa quang vạch dấu 364G72 Đường kính lớn nhất của mặt bích cố định là 186 mm. Vật liệu: Thép có độ bền cao 0.08 mm -Góc sai lệch: <±0,015 độ. -Vận tốc tối đa: 15000[v/p]. Hình 3.9. Đĩa quang vạch dấu 364G72 Đăc điểm kỹ thuật: -Vật liệu: Có sức bền cao. -Dung sai góc: <±0.015 độ. -Vận tốc lớn nhất: 175(m/s) 3.2. Giới thiệu các thông số kỹ thuật của động cơ thực nghiệm Động cơ thực nghiệm là động cơ “DAEWOO A16DMS” có thông số kỹ thuật đặc trưng như sau: - Nhiên liệu sử dụng : Xăng. - Động cơ 4 Xylanh thẳng hàng. - Thứ tự làm việc : 1-3-4-2. - Đường kính piston : 79 (mm). - Hành trình piston :81 (mm). - Dung tích : 1598 (cm3). - Momen cực đại : 145 (N.m) / 3400 (vòng/phút). - Công suất cực đại : 76 (kW) / 5800 (vòng/phut). - Tỷ số nén 9.5:1. Trên đây là các thông số cơ bản của động cơ thí nghiệm, trong quá trình làm thí nghiệm cần nắm rõ để trong quá trình thí nghiệm không để cho động cơ hoạt động ngoài phạm vi cho phép như quay quá số vòng quay Hình 3.10. Động cơ Daewoo A16DMS 3.3. Điều kiện thí nghiệm Điều kiện thí nghiệm có vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình tiến hành thí nghiệm, bởi vì nếu không xác lập được điều kiện thí nghiệm thí kết quả thu được coi như không có giá trị phục vụ cho công tácc nghiên cứu. Các thông số cụ thể các thông số trong phòng thí nghiệm như sau: Độ ẩm 48% Nhiệt độ phòng khoảng 30oC. 3.4. 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. Nhóm 17A4 gồm 5 thành viên chia thành 2 nhóm nhỏ: 3 người quan sát và ghi kết quả ở thiết bị đo nồng độ khí thải động cơ, 2 người còn lại ở phòng PUMA điều khiển quá trình thực nghiệm. - Bước 1: Chuẩn bị thí nghiệm Lắp đặt động cơ cần tiến hành thí nghiệm lên băng thử, lắp đặt các thiết bị phụ trợ như các cảm biến trên động cơ, hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống cung cấp nước, hệ thống khí nén, hệ thống quạt hút và thổi, hệ thống làm mát, hệ thống đo, đầu nối các thiết bị, khai báo lập trình - Bước 2: Thí nghiệm Vận hành các thiết bị chính trong phòng thí nghiệm động cơ 1. Vận hành các thiết bị phụ trợ - Bật các công tắc khởi động các quạt hút, thổi, quạt làm sạch và quạt hút khí xả động cơ. - Bật công tắc vận hành bơm nước lên tháp, bơm bổ sung, quạt tháp làm mát nước. - Lưu ý kiểm tra thường xuyên sự làm việc ổn định của quạt tháp và các máy bơm, đồng thời kiểm tra các lọc nước theo định kỳ. 2. Vận hành hệ thống làm mát nhiên liệu - Bật công tắc cầu dao nguồn. - Bật công tắc khởi động trên hệ thống và ấn liên tục trong 5s. - Cài đặt nhiệt độ nước vào và ra theo tiêu chuẩn qui định (Nhiệt độ nước vào: 30oC, nhiệt độ nước ra: 100C). - Lưu ý thường xuyên kiểm tra mức nước trong bồn dự trữ. Nếu thấy thiếu phải châm ngay vào hệ thông qua phễu trên bình nước dự trữ. - Kiểm tra tình trạng làm việc của đầu lạnh và quạt gió. 3. Vận hành hệ thống đo tiêu hao nhiên liệu - Kiểm tra mức nhiên liệu trên bồn chứa và các van được mở. - Bật công tắc khởi động nguồn điện cấp cho hệ thống. - Kiểm tra độ mở của cụm van điều chỉnh áp suất nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Kiểm tra tình trạng rò rỉ nhiên liệu trên hệ thống đo và động cơ trên băng thử. - Kiểm tra tình trạng của hệ thống đo nhiên liệu, khi bật công tắc nguồn thì đèn xanh ở khu vực dưới sẽ nhấp nháy liên tục. Nếu thấy đèn xanh ở trên nhấp nháy liên tục thì hệ thống đã bị lỗi.Lúc này cần phải tìm lỗi. - Nếu bị air thì có thể RESET trực tiếp trên hệ thống này. 4.Vận hành hệ thống điều hòa nhiệt độ nước làm mát cấp cho động cơ - Bật công tắc nguồn trên hệ thống và kiểm tra tình trạng của hệ thống. - Lúc này đèn vàng và đèn xanh sẽ sáng. - Kiểm tra lượng nước làm mát trong hệ thống bằng ống thủy bên ngoài hệ thống. - Thường xuyên súc hệ thống theo định kỳ đã qui định, đặc biệt là các lọc nước trong hệ thống. 5. Vận hành hệ thống điều hòa nhiệt độ dầu bôi trơn động cơ (554) - Kiểm tra mức dầu bôi trơn trong động cơ và đường nước vào trong hệ thống. - Bật công tắc nguồn điện trên hệ thống, lúc này đèn vàng sáng. - Kiểm tra tình trạng rò rỉ dầu bôi trơn trên hệ thống và động cơ. - Kiểm tra áp suất dầu và nhiệt độ dầu bằng đồng hồ báo trên hệ thống. - Có thể kiểm tra lỗi hệ thống trên taplo của hệ thống. 6. Vận hành hệ thống đo bồ hóng khí xả động cơ - Kiểm tra bộ lọc khói trong bộ đo, dùng khí nén thổi sạch bồ hóng bám trên lọc. Nếu thấy quá bẩn thì thay lọc mới. - Bật công tắc điện trên bộ đo OPACIMET trong phòng thí nghiệm. - Cắm hai đầu đo vào trong đường ống xả đã định sẵn. 7.Kiểm tra động cơ và nối kết điện acqui cho hệ thống điều khiển động cơ - Kiểm tra tình trạng động cơ trước khi vận hành cho chạy. - Kiểm tra các cảm biến trên động cơ. - Kiểm tra trục nối động cơ và APA. - Nối bộ sạc acqui vào bình điện và đấu nguồn cung cấp cho hệ thống. - Kiểm tra cầu chì trên hộp kết nối điện điều khiển đánh lửa cho hệ thống. - Bật công tắc khởi động hệ thống bơm nước làm mát cảm biến áp suất trên đường nạp và thải của động cơ, kiểm tra lượng nước làm mát trong bình chứa. 8. Chuẩn bị công tác PCCC và an toàn - Chuẩn bị sẵn các bình cứu hỏa khi cần thiết có thể xử lý kịp thời và nhanh chóng khi mà trung tâm chưa trang bị hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2. - Khi vận hành hệ thống, người vô phận sự cấm không vào trong khu vực Phòng thí nghiệm, chỉ có các chuyên viên mới vào trong khu vực Phòng thí nghiệm. 9. Vận hành PUMA - Bật công tắc điện nguồn cấp cho hệ thống tủ điều khiển. - Bật công tắc nguồn cung cấp điện cho PUMA (xoay núm đỏ trên tủ điện theo chiều kim đồng hồ ở vạch ứng với dấu “I”) - Vận hành hệ thống máy tính trên bàn điều khiển, ấn vào nút khởi động máy tính trên tủ điện (vị trí dưới cùng của tủ điện có dấu “I”). - Bật công tắc khởi động hệ thống INDICATING. - Khởi động hệ thống máy tinh. - Khởi động máy tính phần Indicating trước, sau đó khởi động máy tính chính trên bàn điều khiển để tránh lỗi thao tác vận hành hệ thống. - Vận hành hệ thống PUMA. Bước 3: Kích hoạt chế độ bằng tay: Chuẩn bị chương trình chạy thí nghiệm: - Lập nhật ký chạy theo giờ chạy để kiểm soát hệ thống. - Lập chương trình chạy với các chế độ theo yêu cầu gồm các bước chạy và thao tác trên hệ thống. - Lập trình và khai báo các chương trình chạy theo yêu cầu thí nghiệm.Yêu cầu của hệ thống là phải chạy hâm nóng trước khi tiến hành đo để đạt kết quả chính xác. Ta tiến hành chạy hâm nóng hệ thống như sau: - Khởi động màn hình máy tính. - Nhấp vào “PUMA Aplication Manager”. - Nhấp vào “StartPUMA”. - Chờ cho hệ thống tự chạy. - Sau khi hệ thống tự chạy xong thì hệ thống đang ở trạng thái Monitor. Ta tiến hành cài đặt tên nhóm, tên bài thí nghiệm. - Trên Pano bàn điều khiển nhấp vào phím “Manual”. - Các chương trình sẽ tự chạy và Check các lỗi đồng thời sẽ thông báo các chương trình chạy. - Sau khi hệ thống đã ổn định, ta cần Reset liên tục bằng phím Reset trên Pano bàn điều khiển. Lúc này đèn vàng trên hệ thống 553, 554 sẽ nhấp nháy và tắt đi, đồng thời đèn xanh trên hệ thống 733 sẽ sáng liên tục. Như vậy thì hệ thống đã ổn định và sẵn sàng chạy. - Dấu hiệu hệ thống đã khởi động xong chế độ Manual thì trên thanh công cụ phần màn hình Manual không còn dấu 3 chấm và khi nhấp Reset trên Pano xuất hiện dòng chữ “System OK”. Bước 4: Khởi động động cơ - Trước khi nổ động cơ, ta cần cung cấp nhiên liệu cho động cơ bằng cách nhấn phím “IGNITION ON/OFF”. Nhấn phím “START” để tiến hành cho nổ động cơ, giữ khoảng 5s để đảm bảo động cơ đã nổ mới nhả 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 chuyển sang chế độ điều