Báo cáo thực hành thí nghiệm động cơ

Báo cáo thí nghiệm động cơ
NHÓM: 17B4
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS. Huỳnh Bá Vang
NGÀY THỰC NGHIỆM: 29 tháng 4 năm 2013
Sinh viên tham gia thí nghiệm:
1. Trần Văn Lộc _ 10C4B
2. Nguyễn Tấn Lập _ 10C4B
3. Võ Văn Linh _ 10C4B
4. Nguyễn Hữu Linh _ 10C4B
5. Hà Hải Nhớ _10C4B
6. Khúc Thừa Phát Minh _10C4B
- 1-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
LỜI NÓI ĐẦU
Sau khi học xong các học phần cơ sở ngành và chuyên ngành như “Nguyên lý
động cơ đốt trong”, “Kết cấu động cơ đốt trong”, “Cảm biến và kỹ thuật đo”, “Chẩn
đoán kỹ thuật động cơ” và “Thí nghiện động cơ”, sinh viên ngành động lực được
tiếp cận thực tế hơn về ngành nghề với học phần “Thực hành thí nghiệm động cơ”.
Học phần “Thực hành thí nghiệm động cơ” giúp sinh viên củng cố chắc chắn hơn
những kiến thức về lý thuyết đã được học. Qua đó sinh viên động lực biết được
nghiên cứu, tìm hiểu một vấn đề kỹ thuật bằng thực nghiệm, biết sử dụng các thiết
bị thí nghiệm, dụng cụ đo hiện đại, biết xây dựng các đường đặc tính tải, đặc tính
tốc độ, đặc tính điều chỉnh động cơ bằng thực nghiệm.
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy HUỲNH BÁ VANG, chúng em đã hoàn
thành bài thí nghiệm của nhóm mình. Đây là lần đầu tiếp cận các trang thiết bị hiện
đại nên không tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn trong quá trình thực hành. Do đó, mong
thầy thông cảm và sửa chữa sai sót để chúng em có thể hoàn thiện hơn bài báo cáo
của mình.
Cuối cùng nhóm 17b4 xin chân thành cảm ơn thầy!
Đà Nẵng, ngày 12 tháng 5 năm 2014.
- 2-

Báo cáo thí nghiệm động cơ
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HOẠT ĐỘNG CỦA PHÒNG THÍ NGHIỆM
ĐỘNG CƠ
Phòng thí nghiệm gồm hai phần chính:
+ Phòng lắp đặt các thiết bị (Dyno)
+ Phòng điều khiển (Puma)
1.1. Sơ đồ mô hình thí nghiệm.
21
23
22
1920
18
24
12
13
14
2
3
9
28
29
30
7
10
34
15
31
16
32
11

35
17
4 5 6
1
8
33
36
27
26 25
Hình 1.1 - Sơ đồ phòng thí nghiệm.
- 3-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
* Chú thích:
1 - Thiết bị đo độ khói của động cơ (Opacimeter).
2 - Động cơ mẫu (Động cơ Daewoo A16 DMS).
3 - Băng thử (APA 2004/8).
4 - Thiết bị điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát (AVL 553).
5 - Thiết bị xác định suất tiêu hao nhiên liệu (AVL 733).
6 - Thiết bị điều chỉnh nhiệt độ, áp suất dầu bôi trơn cho động cơ (AVL 554).
7 - Thiết bị làm mát các cảm biến.
8 - Thiết bị thu nhận các tín hiệu từ cảm biến (hay bộ xử lý).
9 - Đường ống nạp của động cơ.
10 - Đường ống thải của động cơ.
11 - Khớp nối các trục động cơ và băng tải.
12 - Cảm biến đo áp suất tương đối của khí nạp.
13 - Cảm biến đo áp suất tuyệt đối của khí nạp.
14 - Cảm biến đo nhiệt độ của khí nạp.
15 - Cảm biến đo độ ẩm của môi trường không khí trong phòng thí nghiệm.
16 - Thiết bị đo độ lọt khí Cacte (nối thông nắp dàn cò với đường nạp).
17 - Cảm biến đo áp suất phun (gắn ở máy số 4 và đường dầu cao áp).

18 - Cảm biến đo áp suất của quá trình cháy (được gắn ở máy 1).
19 - Cảm biến đo nhiệt độ nước vào.
20 - Cảm biến đo nhiệt độ nước ra.
21 - Cảm biến đo tốc độ động cơ.
22 - Cảm biến đo nhiệt độ dầu vào ở động cơ.
23 - Cảm biến đo nhiệt độ nhiên liệu.
24 - Cảm biến đo áp suất tuyệt đối của dầu bôi trơn.
25 - Cảm biến đo áp suất tuyệt đối của nhiên liệu.
26 - Cảm biến đo độ rung của động cơ.
27 - Cảm biến đo độ nâng kim phun của động cơ.
28 - Cảm biến đo áp suất của khí xả.
29 - Cảm biến đo nhiệt độ khí xả.
30 - Cảm biến đo nhiệt độ của dầu ra (nằm ở thiết bị 6).
- 4-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
31 - Thiết bị đo lưu lượng khí nạp (Air flow metter).
32 - Thiết bị điều chỉnh vị trí thanh răng (Động cơ bước).
33 - Màn hình vi tính.
34 - Bàn điều khiển.
35 - Thiết bị đo tốc độ của động cơ và vị trí trục khuỷu.
36 - Bình tiêu âm.
37 - Thiết bị Visioscop quan sát buồng cháy
1.2. 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 tự động báo cho người điều khiển biết để khắc phục. Sau một lúc, khi động cơ
đã hoạt động 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 giá trị mà ta đã cài đặt. Lúc này các hệ thống sẽ tự động hiển thị các
thông số sau lên màn hình:

+ Torque (Nm): Mômen động cơ.
+ P (KW): Công suất 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.
+ Lambda
+ P_Oil (Bar):áp suất dầu bôi trơn.
+ Blow_Val (l/p): Độ lọt khí Cacte.
+ FUELCOSP (g/kW.h).
+ BH (Kg/h): Tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ.
- 5-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
Những thiết bị thử bao gồm: động cơ thử “Động cơ Daewoo A16 DMS”.
Động cơ này được bắt chặt với sàn bằng bốn chân và có thiết bị giảm chấn. Băng
thử điện là thiết bị khởi động và gây tải cho động cơ, nó được nối với động cơ
thông qua khớp nối.

Ngoài ra để đo các thông số trên đường nạp của động cơ người ta lắp các cảm
biến áp suất khí nạp tương đối, cảm biến áp suất khí nạp tuyệt đối, cảm biến đo lưu
lượng khí nạp, cảm biến đo nhiệt độ khí nạp. Trên đường thải ngoài hai cảm biến
đo nhiệt độ và áp suất thì còn có thiết bị tiêu âm và thiết bị đo độ đen của khói
(415_Opacmeter).
Việc điều khiển lượng 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 đường cấp và hồi. Để điều khiển cung cấp nhiên liệu cho động cơ người ta dùng
động cơ bước (THA100) để điều khiển vị trí bướm ga và được nối trực tiếp với
phòng PUMA.
Việc điều khiển nhiệt độ nước làm mát được thực hiện bằng thiết bị (AVL553
Coolant Conditioning System). Trên đường vào động cơ có cảm biến nhiệt độ nước
làm mát vào, trên đường ra có cảm biến nhiệt độ nước ra.
Việc điều khiển nhiệt độ dầu bôi trơn được thực hiện bằng thiết bị (AVL 554,
Oil Conditioning System ). Thiết bị này được nối với động cơ bằng hai ống vào và
ra trên đó có gắn hai cảm biến nhiệt độ dầu vào và ra.
Ngoài ra ở động cơ còn có các loại cảm biến khác như: cảm biến độ nâng kim
phun, cảm biến áp suất phun nhiên liệu…
Để đo tốc độ động cơ người ta gắn thiết bị đo tốc độ vào vị trí trục khuỷu trên
buli đầu trục khuỷu.
Để đo lọt khí cacte người ta dùng thiết bị (442 Blow By Meter), thiết bị này
nối với động cơ qua hai đường ống, một từ động cơ đến 442 và một từ 442 về
đường nạp động cơ.
Tất cả các tín hiệu từ cảm biến được đưa vào trạm chuyển đổi, được khuếch
đại rồi nối với PUMA.Tại đó các số liệu được đo đạc và xử lí.
- 6-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
PUMA là hệ thống tự động hóa thiết bị đo và bệ thử do hãng AVL LIST
GmbH ( Áo ) phát triển. Hệ thống này bao gồm các hệ thống máy tính, thiết bị hỗ
trợ, phần mềm, các ứng dụng trên nền Window, các cơ sở dữ liệu…

Trong quá trình vận hành thí nghiệm cần chú ý cẩn thận. Khi tiến hành thí
nghiệm phải nắm rõ quy trình và phương pháp để tránh xảy ra sai sót vì các thiết bị
trong phòng thí nghiệm rất đắt tiền do đó bất kỳ sai sót nào cũng có thể gây thiệt hại
lớn về mặt vật chất và người.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
2.1. Các loại đường đặc tính
Chế độ làm việc của động cơ được thể hiện bằng tổ hợp các thông số làm việc
của nó như công suất Ne hay mô men Me và tốc độ động cơ n.
Trong miền làm việc của động cơ, tốc độ n thay đổi từ n
min
ứng với giới hạn
ổn định của động cơ đến n
max
ứng với giới hạn ứng suất cơ, ứng suất nhiệt và diễn
biến bình thường của chu trình công tác.
Người ta dùng đặc tính để đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật của động cơ hoạt động
trong các điều kiện khác nhau của động cơ. Đặc tính của động cơ là các hàm thể
hiện sự thay đổi các chỉ tiêu công tác chính theo chỉ tiêu công tác khác hoặc theo
nhân tố nào đó ảnh hưởng đến chu trình công tác.
Các loại đặc tính được sử dụng nhiều trong động cơ bao gồm các loại đặc tính
sau:
+ Đặc tính tốc độ
- Đặc tính ngoài
- Đặc tính bộ phận
+ Đặc tính tải
Các đặc tính của động cơ được xác định bằng thực nghiệm trên băng thử động
cơ.
2.2. Đặc tính tốc độ của động cơ
Đặc tính tốc độ động cơ là đồ thị biểu diễn mối quan hệ momen có ích Me,
công suất có ích Ne, suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge… và các chỉ tiêu khác của

- 7-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
động cơ theo tốc độ ne của động cơ khi giữ tay điều khiển động cơ ở vị trí qui định
gồm có: Đặc tính tốc độ ngoài và đặc tính bộ phận.
2.2.1. Đặc tính ngoài động cơ xăng
Đặc tính ngoài của động cơ xăng là các hàm của Ne, Me, g
nl
…theo số vòng
quay n khi ta mở hoàn toàn bướm ga, tức là 100% ví trí tay ga.
Ở vị trí mở 100% bướm ga, sự biến thiên của các hàm N
e
= f(n), M
e
= f(n)…
phụ thuộc vào sự thay đổi của η
v
, η
m
, η
i
/α, ρk theo số vòng quay n. Biến thiên của
động cơ theo ηv khi động cơ chạy đặc tính ngoài phụ thuộc vào sự thay đổi của tốc
độ dòng khí qua xupap nạp, pha phân phối khí của các xupap và độ mở bướm ga.
Càng tăng tốc độ dòng khí qua xupap nạp và xupap thải thì hệ số nạp càng thấp.
Điều này đúng với động cơ không tăng áp cũng như động cơ tăng áp. Trong vùng
tốc độ thấp cũng diễn ra hiện tượng giảm của hệ số nạp theo mức giảm tốc độ n vì
lúc đó pha phân phối thực tế không còn phù hợp với tốc độ động cơ lúc đó.
Lực cản trên đường nạp của động cơ diezen nhỏ hơn so với động xăng, vì vậy
đặc tính ngoài về η
v

của động cơ xăng hơi dốc so với η
v
của động cơ diezen.
Trong các động cơ tăng áp, do có giảm tổn thất tương đối về tổn thất áp suất
trên đường nạp nên khi tăng n thì đường hệ số nạp theo n của động cơ tăng áp
phẳng hơn so với động có không tăng áp. Mối quan hệ giũa hệ số nạp tương đối và
tốc độ tương đối thay đổi trong phạm vi
±
50%n
m
( n
m
là tốc độ động cơ tại thời
điểm có η
v
max )
Số lượng môi chất nạp vào xylanh chẳng những phụ thuộc vào η
v
mà còn phụ
thuộc vào khối lượng riêng của không khí ρ
k
. Động cơ không tăng áp có ρ
k
= ρ
0
.
Trong động cơ tăng áp ρ
k
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. Mức độ

tăng khối lượng riêng tương đối của không khí đi vào động cơ theo mức độ nén
khác nhau, với các giá trị của hiệu suât đoạn nhiệt η
kdm
của máy và không làm mát
trung gian cho khí nén.
Tăng π
k
do T
k
tăng theo nên làm cho khối lượng riêng tương đối tăng chậm, vì
vậy đã làm giảm ảnh hưởng tăng áp tới mức độ tăng khối lượng môi chất nạp vào
động cơ, thể hiện qua tích số η
v
.η
k
. Vì vậy làm mát trung gian cho không khí tăng
- 8-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
áp chẳng những làm giảm hiệu suất nhiệt của động cơ mà còn làm tăng lượng môi
chất nạp vào động cơ. Nếu làm mát trung gian bảm đảm cho T
k
=T
0
thì lượng không
khí nạp vào động cơ tỷ lệ với mức độ tăng áp trong máy nén.
Khi động cơ tăng áp hoạt động theo đặc tính ngoài nếu giảm số vòng quay n
sẻ làm giảm π
k
và do đó làm giảm ρ
k

. Trong trường hợp tăng áp bằng máy nén ly
tâm dẫn động cơ khí và dẫn động bằng tua bin khí thải thì π
k
và η
k
sẽ giảm nhanh
làm cho lượng không khí nạp vào xy lanh η
v
.ρ
k
giảm theo mức giảm của n.
Giá trị η
i
của động cơ xăng với ε = const, trên đặc tính ngoài sẽ phụ thuộc biến
thiên của alpha theo n. Tỷ số nén ε
k
của động cơ xăng tăng áp, trong điều kện giữ
không đổi chỉ số octan của nhiên liệu phải nhỏ hơn ε
0
của động cơ chưa tăng áp để
tránh kích nổ. Nếu vẫn giữ nguyên như tỷ số nén của động cơ chưa tăng áp thì cần
dùng nhiên liệu có chỉ số octan cao hơn. Thông thường tăng số octan lên 6 – 8 lần
thì tỷ số nén có thể tăng lên 1 đơn vị.
Khi động cơ xăng hoạt động theo đặc tính ngoài thì hệ số dư lượng không khí
alpha sẽ giảm khi giảm n. Đặc tính trên của alpha vẫn tiếp tục duy trì khi chuyển
sang các đặc tính bộ phận. Tuy nhiên khi điều chỉnh bộ chế hòa khí ở vị trí gần mở
hết bướm ga người ta sẽ điều chỉnh để hệ số alpha nhỏ hơn đặc tính ngoài để tiết
kiệm nhiên liệu xăng.
2.2.2. Đặc tính ngoài động cơ Diesel
Đặc tính ngoài của động cơ diezen bao gồm các loại sau:

Đặc tính ngoài tuyệt đối – là các đặc tính mà thông số bên phải của các biểu
thức xác định M
e
, N
e
(công thức 11-8 và 11-10 trang 410 Nguyên lý động cơ –
Nguyễn Tất Tiến) đều đạt giá trị cực đại tại mỗi số vòng quay n. Đó chỉ là đặc tính
được xác đinh khi khảo nghiệm động cơ trên băng thử. Trong thực tế sử dụng động
cơ không cho phép động cơ hoạt động tới mức này, nhằm bảo vệ không để máy bị
hư hỏng. Mặt khác cũng không đảm bảo mọi điều kiện tối ưu về góc phun sớm, về
nhiệt độ môi chất làm mát động cơ ở đầu vào cũng như đầu ra trong mọi vòng quay
của động cơ qua đó đảm bảo giá trị cực đại của η
v
. η
m
, η
i
/α, ρ
k
….
Đặc tính giới hạn bơm cao áp là đặc tính ngoài mà ta điều khiển bơm cao áp
được kéo tới vị trí giới hạn lớn nhất. Khi thiết kế bơm cao áp người ta để một phần
- 9-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
dự trử về thể tích nhiên liệu để đảm bảo cho nó có thể cung cấp cho xylanh lượng
nhiên liệu lớn hơn so với nhu cầu của chu trình. Vì vậy khi sử dụng phải đặt trên
bơm một chốt tỳ nhằm hạn chế lượng nhiên liệu cực đại cấp cho chu trình.
Đặc tính ngoài theo công suất thiết kế là đặc tính tốc độ trong đó cơ cấu điều
khiển được giử ở vị trí đạt công suất thiết kế Ne tại số vòng quay thiết kế n
n

. Đặc
tính ngoài theo công suất thiết kế là đặc tính mang tính chất pháp lý được nhà chế
tạo đảm bảo khi xuất xưởng.
Đặc tính ngoài sử dụng (gọi tắt là đặc tính ngoài) là đặc tính tốc độ trong đó
cơ cấu điều khiển được giữ ở vị trí tương ứng với công suất N
ed
tại số vòng quay sử
dụng n
d
.Người ta sử dụng N
d
để lựa chọn động cơ phối hợp với máy công tác.
Đặc tính khói đen là đặc tính tốc độ trong đó với mỗi số vòng quay n, cơ cấu
điều khiển bơm cao áp đều nằm ở vị trí bắt đầu nhả khói đen trong khí xả.
Hiệu suất chỉ thị η
i
của động cơ diezen khi chạy theo đặc tính ngoài 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 động cơ ρ
k
và tốc độ n của động cơ. Ảnh hưởng của bản thân
tốc độ n và khối lượng riêng của không khí ρ
k
đến η
i
thường không nhiều mà chủ
yếu ảnh hưởng đến alpha và λ. Ở trên đã thấy tăng alpha sẽ làm tăng η
i.
Động cơ diezen không tăng áp, hệ số nạp η
v

khi tăng và giảm tốc độ n. Lượng
nhiên liệu cấp cho chu trình của bơm BOSCH tăng khi tăng tốc độ n và bị giảm khi
n giảm sẽ kéo theo giảm p
i
gây ảnh hưởng tới đặc tính tốc độ.
Động cơ diezen tăng áp, sự thay đổi của khối lượng không khí nạp vào động
cơ phụ thuộc vào khối lượng riêng không khí ρ
k
. Khi giảm tốc độ n, giá trị của ρ
k
sẻ
giảm càng nhanh nếu ρ
k
ở chế độ định mức càng lớn. Vì vậy động cơ diezen tăng áp
sẽ tăng alpha khi tăng n. Còn tỷ số tăng áp suất khi cháy λ sẽ tăng khi giảm n vì khi
đó thời gian cháy trễ tăng. Thực nghiệm chỉ ra rằng áp suất ρ
k
càng giảm mạnh khi
giảm n sẽ làm η
m
, η
i
/α tăng càng nhiều.
Hiệu suất cơ khí η
m
khi động cơ chạy ở đặc tính ngoài sẽ giảm khi tăng n vì
lúc đó C
m
tăng còn η
i

/α và λv lại giảm. Đối với động cơ tăng áp, khi tăng n thì η
m
sẽ
giảm chậm hơn so với động cơ không tăng áp vì lúc ấy ρ
k
sẽ tăng,η
m
giảm càng
chậm khi n tăng nếu động cơ tăng áp càng cao.
- 10-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
Hình 2.1 – Đặc tính tốc độ
a) Động cơ Xăng; b) Động cơ Diesel
1. Đặc tính ngoài; 2. Đặc tính nhả khói đen; 3. Đặc tính ngoài
Hình 2.2 – Đặc tính tốc độ
a) Động cơ Xăng; b) Động cơ Diesel
1. Đặc tính ngoài; 2÷5. Đặc tính bộ phận; 7. Giới hạn khói đen
- 11-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
2.2.3. Phương pháp xây dựng đường đặc tính tốc độ động cơ (đặc tính bộ
phận)
Ta giữ nguyên mức tải cho động cơ (giữ nguyên vị trí bướm ga), thay đổi tốc
độ n. Từ đó , đo momen có ích Me và suất tiêu hao nhiên liệu có ích,… theo các giá
trị tốc độ tương ứng. Ghi kết quả đo, lập bảng và vẽ đường đặc tính của động cơ.
Hình 2.3 – Dạng đặc tính tốc độ động cơ
2.3. Đặc tính tải động cơ
Các động cơ dẫn động máy phát điện, máy nén, máy bơm nước… phải đáp
ứng đòi hỏi của các máy công tác: khi thay đổi tải của máy công tác, tốc độ động cơ
chỉ được phép thay đổi trong phạm vi hẹp. Vì vậy chất lượng hoạt động của động
cơ ấy được đánh giá khi động cơ hoạt động với các tốc độ khác nhau.Đặc tính ấy

gọi là đặc tính tải của động cơ.
Trên đồ thị của đặc tính tải, hoành độ là một trong các thông số tải của động
cơ, còn tung độ là chỉ tiêu công tác của động cơ. Người ta có thể dùng chỉ tiêu công
suất N
e
, monen có ích M
e
, hoặc áp suất có ích trung bình p
e
làm các thông số đặc
trưng cho tải. Thường dùng giá trị tương đối của các thông số so với giá trị tương
ứng ở chế độ định mức thay cho giá trị tuyệt đối của thông số đó.
Thông số chính đánh giá tính kinh tế ở chế độ hoạt động của động cơ là suất
tiêu hao nhiên liệu g
e
. Trên đồ thị còn có các thông số bổ sung như suất tiêu hao
- 12-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
nhiên liệu chỉ thị g
i
, hiệu suất có ích η
ε
, hiệu suất có khí η
h
, lưu lượng nhiên liệu giờ
G
nl
. Đối với động cơ tăng áp còn có thêm thông số suất tiêu hao không khí, hiệu
suất tua bin, máy nén và bộ tua bin máy nén… Nếu đặc tính không được xác định
trong điều kiện đảm bảo n = const, mỗi điểm đo ở tốc độ do bộ điều tốc điều khiển

thì đồ thị có thêm mối quan hệ tốc độ và tải.
Khi động cơ chạy theo đặc tính tải, nhân tố tác động từ bên ngoài tới chu trình
công tác là số lượng nhiên liệu hoặc hòa khí cấp cho xylanh trong mỗi chu trình.
2.3.1. Đặc tính tải động cơ xăng
Đối với động cơ xăng khi chạy theo đặc tính tải cần tăng hoặc giảm lượng hòa
khí nạp vào động cơ. Khi động cơ đóng nhỏ bướm ga sẽ làm tăng hệ số khí sót và
do đó làm thay đổi điều kiện thực hiện quá trình công tác, công suất và tính kinh tế
của động cơ. Suất tiêu hao nhiên liệu g
e
thay đổi theo. Ở chế độ không tải N
e
= 0 và
η
m
= 0. Tăng tải khi giữ n = const sẽ làm tăng η
e
do đó g
e
giảm dần. Tuy vậy so với
động cơ diezen thì g
e
của động cơ xăng giảm nhanh hơn do η
i
và η
m
của động cơ
xăng đều tăng.
Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất g
emin
xuất hiện ở vị trí tải tương ứng với giá

trị cực đại của η
e
= η
i.
.η
m
. Trong động cơ xăng nếu hòa khí được điều chỉnh theo
thành phần tiết kiệm thì η
i
sẽ tăng khi tải tăng vì lúc ấy làm tăng α chất lượng cháy
tốt hơn. Vì vậy g
emin
sẽ xuất hiện ở vị trí toàn tải.Nếu trong bộ chế hoà khí có hệ
thống làm đậm thì khi mở gần hết bướm ga sẽ làm cho hòa khí đậm lên. Kết quả sẽ
làm tăng công suất nhanh chóng nhưng lại làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu g
e
.
2.3.2. Đặc tính tải động cơ Diesel
Tăng tải trong động cơ diezen được thực hiện bằng cách tăng g
ct
qua đó làm
giảm alpha. Do đó khi tăng tải, η
i
được tăng lên chút ít ở khu vực tải nhỏ, vì áp suất
và chất lượng phun tăng dần, sau đó η
i
sẽ giảm khi tiến gần đến chế độ toàn tải. Vì
vậy suất tiêu hao nhiên liệu g
e
sau khi đạt giá trị cực tiểu, tại phụ tải tương ứng với

giá trị cực đại của η
e
= η
i
.η
m
. 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 cũng tương tự như động cơ diezen
không tăng áp, chỉ khác ở chỗ alpha của động cơ tăng áp phụ thuộc vào g
ct
theo quy
luật phức tạp hơn.
- 13-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
Với động cơ diezen không tăng áp khi chạy theo đặc tính tải có thể coi η
v
=
const và α=(g
ctn
*α
n
)/g
ct
, 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 η
v
có thể thay đổi từ
(10-20)% hoặc lớn hơn, không cần quan tâm tới ảnh hưởng của alpha tới η

i
/η
imax
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.
- 14-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
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 đo lượng tiêu thụ nhiên liệu AVL FUELBALANCE
733S.
3.1.1. Giới thiệu
Thiết bị đo lượng tiêu thụ nhiên liệu AVL FUELBALANCE 733S do hãng
AVL list GmbH chế tạo. Đây là thiết bị hiện đại, chuyên dụng, có độ chính xác cao
và đã được sử dụng tại nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới. Hiện nay, thiết bị
AVL FUELBALANCE 733S đã được trang bị cho phòng thí nghiệm động cơ
AVL- Đại học Bách Khoa Đà Nẵng.
a)Nguyên lý hoạt động.
Thiết bị AVL FUELBALANCE 733S được thiết kế để đáp ứng công việc thử
nghiệm động cơ hiện đại. Thiết bị sử dụng nhiều bộ phận và linh kiện hiện đại, tốc
độ xữ lý nhanh và chính xác. Nguyên lý hoạt động của thiết bị AVL
FUELBALANCE 733S đựơc trình bày trên hình 3.1.
- 15-

Báo cáo thí nghiệm động cơ
Hình 3.1 : Sơ đồ nguyên lý làm việc thiết bị liệu AVL
FUELBALANCE 733S
Trong suốt quá trình thí nghiệm , nhiên liệu được cung cấp cho động cơ thông qua
bình đo. Sự thay đổi khối lượng nhiên liệu trong bình đo sẽ làm cho bình dịch
chuyển( nguyên lý đo trọng lượng) . Sự dịch chuyển lên xuống của bình đo sẻ được
ghi nhận bởi một cảm biến kiểu tụ điện (có tốc độ phản ứng nhanh và độ nhạy cao)
hình …Dữ liệu đo sẽ hiển thị trên màn hình máy tính (đã được kết nối sẵn với thiết
bị AVL FUELBALANCE 733S ). Thiết bị này cho phép đo lượng tiêu thụ nhiên
liệu trong giải đo thông dụng 0-150kg/h. Khối lượng nhiên liệu lớn nhất trong bình
đo là 1800g. Tuy nhiên khi thí nghiệm, ta có thể tăng độ phân giải của cảm biến để
đảm bảo độ chính xác khi làm việc với khối lượng đo nhỏ hoặc tốc độ tiêu thụ thấp.
Thiết bị AVL FUELBALANCE 733S có thể dùng cho mọi loại xăng và diesel (các
bộ phận của hệ thống có thể làm việc với nhiên liệu có hàm lượng cồn lên đến 15%)
b)Ưu điểm của thiết bị:
-Độ chính xác cao 0,12%.
-Cho phép đo trực tiếp khối lượng nhiên liệu tiêu thụ, hạn chế được ảnh hưởng
của nhiệt độ và tỷ trọng nhiên liệu đến kết quả đo.
- 16-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
- Bình đo được nối với đường nhiên liệu hồi từ động cơ và đường thông hơi, do
vậy loại bỏ được ảnh hưởng của lọt khí đến kết quả đo.
-Khối lượng nhiên liệu lớn nhất chứa trong bình đo là 1800g đủ để đo liên tục
lượng tiêu thụ nhiên liệu của phần lớn các loại xe con theo các chương trình thử
thông dụng. Thiết bị có thể cho phép xác định trực tiếp tổng lượng tiêu thụ nhiên
liệu của phương tiện ở cuối chương trình thử.
- Thời gian nạp nhiên liệu vào bình chứa (cho lần đo mới ) khá ngắn.
c)Sơ đồ nguyên lý bố trí các bộ phận của thiết bị đo lượng tiêu thụ nhiên lieu AVL
Fuel Balance 733S:
• Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của thiết bị đo lượng tiêu thụ nhiên liệu AVL Fuel

Balance 733S được trình bày trên Hình 3.2
Thiết bị đọ lượng tiêu thụ nhiên liệu AVL FUELBALANCE 733S có thể
làm việc ở hai chế độ là điều khiển bằng tay và điều khiển từ xa (nhờ kết nối
với một máy tính ).Để hạn chế đến mức thấp nhất lượng tạp chất có thể lọt vào
thiết bị thì nhiên liệu từ thùng chứa được lọc 2 lần rồi mới được dẫn tới bình đo.
Đối với động cơ có đường nhiên liệu hồi thì phần nhiên liệu đó có thể theo
đường riêng về thùng chứa chính hoăc qua van phụ để trở lại đường nhiên liệu
cung cấp cho bình đo.
- 17-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
Hình 3.2 . Sơ đồ bố trí các bộ phân của thiết bị đo lượng tiêu thu nhiên
liệu AVL Fuel Balance 733S.
Trong quá trình đo, để tránh hiện tượng bọt khí ảnh hưởng đến kết quả đo
thì trên thiết bị liệu AVL Fuel Balance 733S có bố trí đường thông hơi. Ngoài ra
để tránh hỏa hoạn , trên thiết bị còn bố trí hệ thống dập lửa ( Tránh cho hơi nhiên
lieu tiếp xúc với nguồn lửa bên ngoài). Vị trí các bộ phân chính trên thiết bị AVL
Fuel Balance 733S được thể hiện trên Hình 3.3
- 18-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
Hình 3.3.Thiết bị đọ lượng tiêu thụ nhiên liệu AVL FUELBALANCE 733S
• Thiết bị dập lửa:
Thiết bị đập lửa (Hình…) được lắp ở cuối đường thông hơi dùng để ngăn chặn ngọn
lửa của hỗn hợp giữa nhiên liệu trong trường hợp có hỏa hoạn .Thiết bị này có thể
lắp đặt tại bất kỳ góc độ nào (Theo phương ngang hoặc dọc) nhưng phải theo đúng
dấu đã được quy định (mũi tên). Trước khi lắp đặt, cần phải kiểm tra những hư
hỏng có thể xảy ra trong quá trình vận chuyển, đặc biệt kiểm tra tấm lọc 4 xem có
bị hư hỏng và làm sạch nếu cần thiết. Quá trình kiểm tra, không được tháo đai ốc 2
hay làm di chuyển nắp 1.
- 19-
Báo cáo thí nghiệm động cơ

1-nắp bảo vệ; 2- đai ốc; 3- đệm; 4-tấm lọc; 5- bu long giữ tấm lọc
Hình 3.4. Sơ đồ thiết bị dập lữa.
* Bộ giao giao diện hiển thị tương tự 733L03:
Nhờ bộ giao diện này, ta có thể chọn giao diện tương tự hoặc giao diện số.
Các giao diện này điều đảm bảo dễ dàng kết nối với hệ thống thu thập dữ
liệu đo. Các lọai tín hiệu của bộ giao diện hiển thị đo:
+ 1 tín hiệu tương tự ở đầu ra: 0-10V.
+ 4 tín hiệu ở đầu ra bao gồm: tín hiệu thông báo lỗi, tín hiệu báo thiết
bị sẵn sàng đo, tín hiệu DAC hợp lệ và tín hiệu kích hoạt quá trình đo.
+ 2 tín hiệu số đầu vào (dùng để kiểm soát thiết bị AVL Fuel Balance
733S; kiểm soát việc nạp nhiên liệu hoặc đo, kiểm soát việc bắt đầu đo hoặc
kết thúc đo.
- 20-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
+ 2 tín hiệu đầu vào: dùng để kiểm soát dữ liệu đầu ra (chuyển đổi
đơn vị đo nhiên liệu từ [g] sang [Kg/h] hoặc chuyển đổi giá trị dòng điện
thành giá trị đo).
* Cảm biến báo tràn nhiên liệu:
Cảm biến báo tràn nhiên liệu ( Hình 3.5) bao gồm một bình đo và một
bình phao (khi bình này hết nhiên liệu một công tắc sẽ đóng lại).
Trong trường hợp nhiên liệu bị rò rỉ (ví dụ nạp nhiên liệu bị rò rỉ do tác
động hóa lý), nhiên liệu có thể bị rò rỉ ra ngoài đường ống thì cảm biến này
sẽ sử dụng để cảnh báo về việc tràn nhiên liệu và điều khiển thiết bị ngát
nhiên liệu. Vì vậy, cần chú ý luôn bật rơle an toàn để thiết bị làm việc đảm
bảo an toàn. Cảm biến báo tràn nhiên liệu chỉ hoạt động hiệu quả khi khối
lượng riêng của nhiên liệu lớn hơn 0.7[g/cm3]. Khi tiến hành đo sơ bộ cần
phải tránh hiện tượng nhiên liệu hoặc hơi nhiên liệu bắn vào hệ thống thiết bị
thí nghiệm hoặc các vùng xung quanh nó tránh làm hỏng thiết bị.
Hình 3.5: Cảm biến báo tràn nhiên liệu.
- 21-

Báo cáo thí nghiệm động cơ
3.1.2. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị AVL Fuel Balance 733S
+ Thiết bị AVL Fuel Balance hoạt động theo nguyên lý đo trọng lượng nên kết
quả đo có độ chính xác cao ngay cả khi lượng nhiên liệu tiêu thụ nhỏ; thời gian đo
ngắn; số liệu đo được biểu diễn trực tiếp dưới dạng [ Kg] hoặc [g].
+ Thời gian nạp nhiên liệu cho lần đo mới nhanh.
+ Độ chính xác của thiết bị là 0.12% trong khoảng đo kha rộng từ 0-150 Kg/h.
Tần số đo lớn nhất 10Hz.
+ Nhiệt độ nhiên liệu đo có thể chấp nhận từ -10 đến +70 độ (không cần bộ ổn
nhiệt). Giới hạn hiệt độ xung quanh từ 0-60 độ. Ngoài ra, khi có tích hợp thêm hệ
thống đảm bảo trạng thái của nhiên liệu (AVL Fuel Conditioning System) thì có thể
mở rộng dải nhiệt độ đo trong dải khá rộng.
+ Thiết bị AVL Fuel Balance có thể vận hành với mọi loại nhiên liệu xăng,
diesel, hoặc cá loại nhiên liệu thay thế với hàm lượng cồn lên đến 20% (khi nâng
cấp thiết bị có thể do cho loại nhiên liệu có hàm lượng cconf lên đến 100%).
+ Áp suất nhiên liệu cung cấp cho thiết bị trong khoảng từ 0.1-0.8 at.
+ Thiết bị có khả năng điều khiển quá trình đo hoàn toàn tự động bằng máy
tính thông qua phần mềm điều khiển AVL Dynamic Fuel Meter.
+ Thiết bị sử dụng nguồn tiêu thụ nhiên liệu với điện áp 24V với cường độ
dòng là 1.6 A.
+ Để đảm bảo an toàn trong khi làm việc, trên thiết bị có bố trí thiết bị dập lửa
và cảm biến báo tràn nhiên liệu khi bình nhiên liệu đầy.
+ Trong quá trình sử dụng, thiết bị có thể hoàn toàn tự động điều chỉnh và
kiểm tra với độ chính xác cao (sử dụng khối lượng chuẩn) ở mọi thời điểm. Vì vậy,
có thể tiết kiệm nhiều kinh phí trong quá trình tiến hành đo.
+ Trong quá trình vận hành, nếu có sai sót thiết bị sẽ đưa các thông báo lỗi.
- 22-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
+ Kết quả đo sẽ được hiển thị dưới dạng giá trị tiêu thụ nhiên liệu trung bình
( theo khoảng thời gian định trước hoặc theo lượng nhiên liệu định trước).

+ Với khối lượng tối đa trung bình là 1800g cộng với khả năng cho phép liên
kết với nhiều thiết bị phụ khác, thiết bị AVL Fuel Balance 733S có thể đo lượng
tiêu thụ nhiên liệu trên các phương tiện theo các chu trình thử cổ điển của Mỹ,
Châu Âu, Nhật Bản,
+ Kích thước: W x H x D = 510x640x280 [mm].
+ Trọng lượng toàn bộ thiết bị là 45 Kg.
3.1.3. Phần mềm điều khiển tiết bị AVL Dynamic Fuel Balance 733S
Máy tính được kết nối với thiết bị AVL Fuel Balance 733S và dùng để điều
khiển thiết bị từ xa. Để điều khiển được thiết bị, máy tính cần được cài một phần
mềm chuyên dụng do nhà sản xuất thiết bị cung cấp ( đi kèm với thiết bị AVL Fuel
Balance 733S ) và để đảm bảo sự làm việc của phần mềm này cần có những yêu
cầu sau:
* Yêu cầu phần cứng:
+ Máy tính 80486 DX33 ( hoặc cao hơn).
+ Phần mềm có thể chạy trên hệ điều hành MS DOS ( phiên bản 3.1 hoặc cao
hơn).
+ Màn hình VGA ( độ phân giải 640x480, tối thiểu 16 màu).
+ Một cổng nối tiếp.
+ Bộ nhớ tối thiểu 4MB, dung lượng ổ nhớ còn trống tối thiểu 4MB.
* Cài đặt:
+ Việc cài đặt được thực hiện dễ dàng từ đĩa CD hoặc ổ cứng.
- 23-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
+ Sau khi cài đặt thành công sẽ xuất hiện biểu tượng KSW Program Group trên
màn hình. Khi sử dụng chỉ cần kích đúp vào biểu tượng đã được cấp nguồn và và
được kết nối với máy tính bằng loại cáp phù hợp.
* Làm việc:
- Định dạng cho cổng nối tiếp:
Sau khi khở động phần mềm thành công, sẽ xuất hiện màn hình nền của AVL
Dynamic Fuel Meter như sau:

Hình 3.6: Màn hình nền của phần mềm AVL Dynamic Fuel Meter.
Bước tiếp theo là cần định dạng cho một cổng nối tiếp bằng cách chọn nút
RS232, một của sổ mới sẽ xuất hiện và người sửa dụng cần nhập các thông số phù
hợp:
- 24-
Báo cáo thí nghiệm động cơ
Hình 3.7: Cửa sổ định dạng cho cổng nối tiếp.
+ Tạo mục COM Port có thể chọn COM 1 hoặc COM 2 tùy thuộc vào vị trí đã
nối với cáp điều khiển của AVL Fuel Balance 733S.
+ Tạo mục Baud Rate: chọn 9600 (tốc độ Baud được thiết lập cho AVL Fuel
Balance 733S).
+ Tạo mục Timeout: chọ từ 0-15s ( theo khuyến cáo của hãng AVL nên chon từ
0,5-5s).
Kết thúc việc thiết lập định dạng cho cổng bằng cách chọn nút OK (Hình ).
Những định dạng này sẽ được lưu trữ trong file *.INI và sẽ được tự động tải vào bộ
nhớ khi phần mềm được khởi động lại. Nếu file *.INI không đầy đủ hoặc bị mất, sẽ
xuất hiện thông báo trên màn hình và chương trình sẽ nạp những giá trị mặc định
mà nhà sản xuất quy định.
- Vận hành phần mềm với các giá trị mặc định:
Quá trình thử nghiệm, người sử dụng có thể vận hành phần mềm AVL 733S
Dynamic Fuel Meter với các tham số đo (số lần đo, thời gian đo, khối lượng đo, )
hiện hành. Khi đó một của sổ sẽ thông báo giá trị mặc định của các tham số
( Hình ).
- 25-