báo cáo thí nghiệm động cơ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG
TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ VÀ ƠTƠ


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ

Đà Nẵng, 2017


Báo cáo thí nghiêm
̣ đơ ̣ng cơ

LỜI NĨI ĐẦU
Thực hành thí nghiệm động cơ là một mơn học quan trọng nó góp phần giúp
chúng ta hiểu rõ và kiểm nghiệm những kiến thức về lý thuyết mà chúng ta đã được
học. Bên cạnh đó nó cũng giúp cho chúng ta xác định các vấn đề trong thực tế, kỹ thuật
và các quy luật của hiện tượng mà lý thuyết chưa hoặc khó đề cập đến.
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 nghiệm 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 lại những kiến thức về lý thuyết
đã được học. Qua đó sinh viên biết 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 hồn 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 q trình thực hành. Vậy mong thầy thơng cảm
và sửa chữa sai sót để chúng em có thể hồn thiện hơn bài báo cáo của mình.

Cuối cùng nhóm 19A1 xin chân thành cảm ơn Thầy!

1


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HOẠT ĐỘNG CỦA PHỊNG THÍ NGHIỆM ĐỘNG
CƠ.
Phịng thí nghiệm gồm hai phần chính:
+ Phịng lắp đặt các thiết bị (Dyno).
+ Phòng điều khiển (Puma).
1.1. Sơ đồ hệ thống phòng thí nghiệm động cơ:

1.2. Giới thiêụ thiế t bi cu
̣ ̉ a phòng thí nghiêm.
̣
1. Bệ đỡ động cơ.

2. Băng thử Froude.

3. Trục nối bang thử và động cơ.

4. Vô-lăng điều chỉnh tải.

5. Màn hình hiển thị kết quả.

6. ECU.

7. Thiết bị đọc ô nhiễm.

8. Van cấp nước.

9. Cảm biến tốc độ băng thử.

10. Thùng chứa nước

11. Bơm nước.

12. Thiết bị đo ô nhiễm .

13. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

14. Bình chứa nước làm mát.

2


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ

1.3. Nguyên lý làm việc tổng qt của mơ 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 thơng 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 thơng 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 (0C): Nhiệt độ dầu bôi trơn.
+ TWO (0C): Nhiệt độ của nước làm mát ra.
+ TWI (0C): Nhiệt độ của nước làm mát vào.
+ T_EXH (0C): Nhiệt độ khí xả.
+ T_INTAKE (0C): Nhiệt độ khí nạp.
3


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
+ OPA_OPAC (%): Lượng bồ hóng.
+ Lambda
+ P_Oil (Bar):áp suất dầu bơi trơn.
+ Blow_Val (l/p): Độ lọt khí Cacte.
+ FUELCOSP (g/kW.h).
+ BH (Kg/h): Tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ.
Những thiết bị thử bao gồm: động cơ thử “Động cơ Mazda WC – Turbo 16”.
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 thơng qua
khớp nối.
Ngồi 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 ngồi hai cảm biến đo
nhiệt độ và áp suất thì cịn 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 cịn 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.

4


Báo cáo thí nghiêm
̣ đơ ̣ng cơ
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.
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 Windows, 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 phịng
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 cơng suất Ne hay mơ men Me và tốc độ động cơ n.
Trong miền làm việc của động cơ, tốc độ n thay đổi từ nmin ứng với giới hạn ổn
định của động cơ đến nmax ứng với giới hạn ứng suất cơ, ứng suất nhiệt và diễn biến bình
thường của chu trình cơng 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 cơng tác chính theo chỉ tiêu công tác khác hoặc theo nhân tố nào đó ảnh
hưởng đến chu trình cơng 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 ngồi
+ Đặc tính bộ phận
- Đặc tính tải.
Các đặc tính của động cơ được xác định bằng thực nghiệm trên băng thử động cơ.

5


Báo cáo thí nghiêm
̣ đơ ̣ng 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, cơng
suất có ích Ne, suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge… và các chỉ tiêu khác của 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 ngồi và đặc tính bộ phận.
2.2.1. Đặc tính ngồi động cơ xăng.
Đặc tính ngồi của động cơ xăng là các hàm của Ne, Me, gnl…theo số vịng quay
n khi ta mở hồn tồn bướm ga, tức là 100% ví trí tay ga.

Ở vị trí mở 100% bướm ga, sự biến thiên của các hàm Ne = f(n), Me = f(n)… phụ
thuộc vào sự thay đổi của ηv, ηm, ηi/α, ρk theo số vòng quay n. Biến thiên của động cơ
theo ηv khi động cơ chạy đặc tính ngồi phụ thuộc vào sự thay đổi của tốc độ dịng khí
qua xupap nạp, pha phân phối khí của các xupap và độ mở bướm ga. Càng tăng tốc độ
dịng 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 khơng
cịn 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 ngồi về ηv của động cơ xăng hơi dốc so với ηv 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 khơng tăng áp. Mối quan hệ giũa hệ số nạp tương đối và tốc độ tương đối
thay đổi trong phạm vi  50%nm (nm là tốc độ động cơ tại thời điểm có ηv max).
Số lượng mơi chất nạp vào xylanh chẳng những phụ thuộc vào ηv mà còn phụ
thuộc vào khối lượng riêng của khơng khí ρk. Động cơ khơng tăng áp có ρk = ρ0. Trong
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. Mức độ tăng khối lượng
riêng tương đối của khơng khí đi vào động cơ theo mức độ nén khác nhau, với các giá
trị của hiệu suât đoạn nhiệt ηkdmcủa máy và khơng làm mát trung gian cho khí nén.
Tăng πk do Tk 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 ηv.ηk. Vì vậy làm mát trung gian cho khơng khí tăng áp chẳng
6


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
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 Tk=T0 thì lượng khơng 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 ngồi nếu giảm số vịng quay n sẻ
làm giảm πk và do đó làm giảm ρk. Trong trường hợp tăng áp bằng máy nén ly tâm dẫn
động cơ khí và dẫn động bằng tua bin khí thải thì πk và ηk sẽ giảm nhanh làm cho lượng
khơng khí nạp vào xy lanh ηv.ρk giảm theo mức giảm của n.
Giá trị ηi của động cơ xăng với ε = const, trên đặc tính ngồi sẽ phụ thuộc biến
thiên của alpha theo n. Tỷ số nén εkcủa động cơ xăng tăng áp, trong điều kện giữ không
đổi chỉ số octan của nhiên liệu phải nhỏ hơn ε0 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. Thơng 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 ngồi thì hệ số dư lượng khơng 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 hịa khí ở vị trí gần mở hết bướm
ga người ta sẽ điều chỉnh để hệ số alpha nhỏ hơn đặc tính ngồi để tiết kiệm nhiên liệu
xăng.
2.2.2. Đặc tính ngồi động cơ Diesel.
Đặc tính ngồi của động cơ diezen bao gồm các loại sau:
Đặc tính ngồi tuyệt đối – là các đặc tính mà thơng số bên phải của các biểu thức
xác định Me, Ne (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 vịng 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 ηv. ηm, ηi/α, ρk….
Đặc tính giới hạn bơm cao áp là đặc tính ngồi 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 dự trử về
thể tích nhiên liệu để đảm bảo cho nó có thể cung cấp cho xylanh lượng nhiên liệu lớn
7

Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
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 ngồi theo cơng suất thiết kế là đặc tính tốc độ trong đó cơ cấu điều
khiển được giử ở vị trí đạt cơng suất thiết kế Ne tại số vịng quay thiết kế nn. Đặc tính
ngồi theo cơng suất thiết kế là đặc tính mang tính chất pháp lý được nhà chế tạo đảm
bảo khi xuất xưởng.
Đặc tính ngồi sử dụng (gọi tắt là đặc tính ngồi) là đặc tính tốc độ trong đó cơ
cấu điều khiển được giữ ở vị trí tương ứng với cơng suất Ned tại số vịng quay sử dụng
nd.Người ta sử dụng Nd để lựa chọn động cơ phối hợp với máy cơng 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 ηi của động cơ diezen khi chạy theo đặc tính ngồi phụ thuộc
vào hệ số dư lượng khơng khí alpha, tỷ số tăng áp suất khi cháy λ khối lượng riêng của
khơng khí nạp vào động cơ ρk và tốc độ n của động cơ. Ảnh hưởng của bản thân tốc độ
n và khối lượng riêng của khơng khí ρk đến ηi thường khơng nhiều mà chủ yếu ảnh
hưởng đến alpha và λ. Ở trên đã thấy tăng alpha sẽ làm tăng ηi.
Động cơ diezen không tăng áp, hệ số nạp ηv 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 pi gây ảnh hưởng tới đặc tính tốc độ.
Động cơ diezen tăng áp, sự thay đổi của khối lượng khơng khí nạp vào động cơ
phụ thuộc vào khối lượng riêng khơng khí ρk. Khi giảm tốc độ n, giá trị của ρk sẻ giảm
càng nhanh nếu ρk 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 ρk càng giảm mạnh khi giảm n sẽ làm
ηm, ηi/α tăng càng nhiều.
Hiệu suất cơ khí ηm khi động cơ chạy ở đặc tính ngồi sẽ giảm khi tăng n vì lúc

đó Cm tăng cịn ηi/α và λv lại giảm. Đối với động cơ tăng áp, khi tăng n thì ηm sẽ giảm
chậm hơn so với động cơ khơng tăng áp vì lúc ấy ρk sẽ tăng,ηm giảm càng chậm khi n
tăng nếu động cơ tăng áp càng cao.

8


Báo cáo thí nghiêm
̣ đơ ̣ng cơ

Hình 2.1 – Đặc tính tốc độ
a) Động cơ Xăng;

b) Động cơ Diesel

1. Đặc tính ngồi; 2. Đặc tính nhả khói đen; 3. Đặc tính ngồi

Hình 2.2 – Đặc tính tốc độ
a) Động cơ Xăng;

b) Động cơ Diesel

1. Đặc tính ngồi; 2÷5. Đặc tính bộ phận;

7. Giới hạn khói đen

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).
9

Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
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 vịng 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 thơng 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 thơng qua đó xác định chính xác số vòng quay của
trục khuỷu.
10


Báo cáo thí nghiêm
̣ đơ ̣ng cơ

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 lơng M10

4.Bulơng 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
11


Báo cáo thí nghiêm
̣ đơ ̣ng cơ
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
12


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
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 sang (dịng 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 phịng thí nghiệm AVL.
Thơng số kỹ thuật : AVL 364C
+Phạm vi vân tốc:

10 ÷ 15000 [v/ph]

+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 mơi trường:

-30 ÷ +700C

+ 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 vịng 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 ÷ +600C

Hình 3.5. Kết cấu của ống đèn
điện tử

13


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
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 vịng quay trục khuỷu.

Hình 3.6- Sơ đồ lắp đặt của bộ mã hóa góc AVL 364X
1. Đĩa đánh dấu.
2. Bulông M8.
3. Phần bắt vào lốc máy.
4. 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.
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 sang (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.

14


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
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. Thơng 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
3.2. Giới thiệu các thông số kỹ thuật của động cơ thực nghiệm.
Động cơ thực nghiệm là động cơ “Mazda WC – Turbo 16” có thơng số kỹ thuật
đặc trưng như sau:
- Nhiên liệu sử dụng

: Diesel.

- Kiểu động cơ

: Diesel WL Turbo.

- Buồng cháy phụ

: Hình trụ nối chỏm cầu.

- Số xi-lanh

: 4. (bố trí thẳng hàng).

- Dung tích

: 2499 (cm3).

- Mơmen cực đại

: 280 (Nm)/2000(v/ph).

- Công suất cực đại

: 85 (Kw)/ 3500 (v/ph).
15


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
- Tỉ số nén

: 19.8:1

- Đường kính Piston

: 93 (mm).

- Hành trình Piston

: 92 (mm).

- Áp suất phun nhiên liệu : 116 – 124 (kg/cm2).
3.3. Quy trình thực nghiệm.
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
lắp ghép 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 tồn.
+ Ở phịng điều khiển: bật máy tính và kích hoạt phần mềm AVL PUMA.
- Bước 2:
+ Yêu cầu của hệ thống là phải được chạy hâm nóng trước khi tiến hành đo để
đạt được kết quả chính xác. Ta tiến hành chạy hâm nóng hệ thống 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 thơng 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 773 sẽ sáng liên tục. Như vậy hệ thống đã ổn
định và sẵn sàng chạy.
+ Dấu hiệu hệ thống đã khởi động xong chế độ Manual thì trên thanh cơng cụ
phần màn hình phần Manual khơng cịn dấu 3 chấm nữa. Và khi nhập Reset trên
Pano xuất hiện dòng chữ “System OK”.
- Bước 3:
+ Trước khi cho 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 thả ra.
16


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
+ 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 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 và Alpha hợp lý

và động cơ làm việc ổn định nhất (n = 1000 ÷ 3000 vòng/phút và α = 10%).
+ Sau khi thực hiện xong chờ khi nhiệt độ dầu bôi trơn động cơ đạt 75 ÷ 800C
mới 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 Anpha
theo yêu cầu và thay đổi tốc độ độ (n = 1000 đến 3000 vòng/phút, α = 21%) với
khoảng thay đổi tốc độ là 250 (vòng/phút) 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 → dịng 28.
+ Chỉnh sửa khai báo các thông số sau: tốc độ (Speed), thời gian tăng tốc của
băng 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 bảng này,
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 q trình đo.
+ Để theo dõi q 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
số vượt 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. 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
17


Báo cáo thí nghiêm

̣ đô ̣ng cơ
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 = 1000(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 khơng 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.
3.4. Báo cáo kế t quả.
3.4.1. Đặc tính cơng suất động cơ – Moment động cơ.
a) Các bước thực hiện:
- Vẽ đồ thị mô men Me theo tốc độ.
- Hiệu chỉnh đồ thị để đạt được đặc tính gần giống với lý thuyết nhất.
- Tìm hàm xấp xỉ của mơ men Me theo tốc độ.
- Chia lại dãy tốc độ theo bước hợp lý và tính Me theo hàm xấp xỉ.
- Tính cơng suất Ne theo công thức: Ne = Me.ωe.
b) Kế t quả đo đươ ̣c.

18


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ

c) Bảng giá trị sau khi hiệu chỉnh.

d) Dựa vào số liệu đã hiệu chỉnh ở trên, ta vẽ được đường đặc tính sau:

3.4.2. Đặc tính tiêu hao nhiên liệu theo giờ.
- Các bước thực hiện:
+ Vẽ đồ thị tiêu hao nhiên liệu theo giờ BH theo tốc độ.
19


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
+ Hiệu chỉnh đồ thị để đạt được đặc tính gần giống với lý thuyết nhất.
+ Tìm hàm xấp xỉ của BH theo tốc độ.
+ Chia lại dãy tốc độ theo bước hợp lý và tính lượng tiêu hao nhiên liệu theo hàm
xấp xỉ.
- Đồ thi ̣biểu diễn sự biế n thiên BH (tiêu hao nhiên liê ̣u trong 1 giờ).

3.4.3. Đồ thị biểu diễn thành phần ơ nhiễm khí thải CO, CO2, HC

20


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ
IV. KẾT LUẬN, NHẬN XÉT.
- Kết luận cuối cùng về các thông số động lực học của động cơ: Đối với đặc tính tốc độ
(α = 21 %) và n thay đổi từ (1000 ÷ 3000) v/ph. Ta có các thơng số động học thay đổi
như sau:
+ Dựa vào đồ thị, ta có thể thấy rằng đặc tính đường moment Me giảm dần khi
ta tăng số vịng quay.

+ Cơng suất có ích Ne tăng và đa ̣t cực đa ̣i tại n = 1500 [v/ph] với Nemax = 9.42
kW và sau đó giảm dầ n.
+ Khi tăng tải thì lươ ̣ng tiêu hao nhiên liêu có ić h ge giảm sau đó tăng nhanh và
đa ̣t giá tri ̣lớn nhấ t là 2093.85 [g/kW.h], nhỏ nhấ t là 301.2 [g/kW.h].
+ Độ đậm hỗn hợp Lambda (λ) thay đổi nhanh từ 1,952 ÷ 2 trong khoảng n =
(1000 ÷ 2250) vg/ph và bắt đầu ổn định tai n > 2000 vg/ph.
- Hệ thống thí nghiệm động cơ là một hệ thống khá hoàn chỉnh để kiểm tra các thông số
động học của động cơ. Nhưng cũng có một vài nguyên nhân ảnh hưởng đến độ chính
xác khi đơ đạc đó là :
+ Điều kiện thí nghiệm khó đảm bảo, nhất là khi ở nước ta có khí hậu thay đổi
liên tu ̣c.
+ Vì là một hệ thống hiện đại nên đòi hỏi người điều khiển phải có chun mơn
cao và bất kể một sai sót nhỏ nào đều cũng ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm, vì
thế nên khâu chuẩn bị là cực kỳ quan trọng.

21


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Bài giảng Thí nghiệm động cơ, TS. Dương Việt Dũng, Khoa Cơ khí giao thơng,
Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng.
[2]. AT0393E_06_364C_364X_Angle_Encoder.

22


Báo cáo thí nghiêm

̣ đô ̣ng cơ

PHỤ LỤC

23


Báo cáo thí nghiêm
̣ đô ̣ng cơ

24