Báo cáo thực hành thí nghiệm động cơ

Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang
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
đốn 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 khơng 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 17A4 xin chân thành cảm ơn thầy!

Nhóm 17A4

- 1-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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 mơ hình thí nghiệm.
15

9
31

8

33

12

13

14

27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17

11

34
16
32

29

3

2

28

35

36

10

1

4

5

Hình 1.1 - Sơ đồ phịng thí nghiệm.

Nhóm 17A4

- 2-

6

30

7

Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

* 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 mơi trường khơng khí trong phịng thí nghiệm.
16 - Thiết bị đo độ lọt khí Cacte (nối thơng 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.
Nhóm 17A4

- 3-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

30 - Cảm biến đo nhiệt độ của dầu ra (nằm ở thiết bị 6).
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): Mơmen động cơ.
+ P (KW): Cơng 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.
+ 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.
Nhóm 17A4

- 4-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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
thơng qua khớp nối.
Ngồi ra để đo các thơng 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.
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.

Nhóm 17A4

- 5-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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 thơng 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 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 cơng 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.
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

Nhóm 17A4

- 6-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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, g nl…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 N e = 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 η v mà cịn 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 η kdmcủa 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 mơi chất nạp vào
Nhóm 17A4

- 7-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

động cơ, thể hiện qua tích số η v.ηk. Vì vậy làm mát trung gian cho khơng khí tăng
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 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 π k 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 ε kcủa 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 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 hòa 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 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 mơi chất làm mát động cơ ở đầu vào cũng như đầu ra trong mọi vịng quay
của động cơ qua đó đảm bảo giá trị cực đại của ηv. ηm, ηi/α, ρk….

Nhóm 17A4

- 8-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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 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 n n. 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 N ed tại số vòng 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 ρ k đến ηi 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 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 ρ k. Khi giảm tốc độ n, giá trị của ρ k 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 ρ k 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 η m sẽ
Nhóm 17A4

- 9-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

giảm chậm hơn so với động cơ khơng tăng áp vì lúc ấy ρ k sẽ tăng,ηm giảm càng
chậm khi n tăng nếu động cơ tăng áp càng cao.

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

b) Động cơ Diesel

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

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

Nhóm 17A4

b) Động cơ Diesel

2÷5. Đặc tính bộ phận;

- 10-

7. Giới hạn khói đen


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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, hồnh độ là một trong các thơng số tải của động
cơ, cịn tung độ là chỉ tiêu cơng tác của động cơ. Người ta có thể dùng chỉ tiêu cơng
suất Ne, monen có ích Me, hoặc áp suất có ích trung bình p e làm các thơng 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.

Thơng số chính đánh giá tính kinh tế ở chế độ hoạt động của động cơ là suất
tiêu hao nhiên liệu ge. Trên đồ thị cịn có các thơng số bổ sung như suất tiêu hao
Nhóm 17A4

- 11-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

nhiên liệu chỉ thị gi, hiệu suất có ích ηε, hiệu suất có khí ηh, lưu lượng nhiên liệu giờ
Gnl. Đối với động cơ tăng áp cịn có thêm thơng số suất tiêu hao khơng khí, hiệu
suất tua bin, máy nén và bộ tua bin máy nén… Nếu đặc tính khơng 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 ngồi tới chu trình
cơng tác là số lượng nhiên liệu hoặc hịa 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 hịa
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 q trình cơng tác, cơng suất và tính kinh tế
của động cơ. Suất tiêu hao nhiên liệu ge thay đổi theo. Ở chế độ không tải N e = 0 và
ηm = 0. Tăng tải khi giữ n = const sẽ làm tăng ηe do đó ge giảm dần. Tuy vậy so với
động cơ diezen thì ge của động cơ xăng giảm nhanh hơn do ηi và ηm 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 ηe = ηi..ηm. Trong động cơ xăng nếu hịa khí được điều chỉnh theo
thành phần tiết kiệm thì ηi sẽ tăng khi tải tăng vì lúc ấy làm tăng α chất lượng cháy
tốt hơn. Vì vậy gemin sẽ xuất hiện ở vị trí tồn tải.Nếu trong bộ chế hồ khí có hệ

thống làm đậm thì khi mở gần hết bướm ga sẽ làm cho hịa khí đậm lên. Kết quả sẽ
làm tăng cơng suất nhanh chóng nhưng lại 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 g ct 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 tồn 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 cơng suất tại tốc độ thử.

Nhóm 17A4

- 12-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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 g ct 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, khơng cần quan tâm tới ảnh hưởng của alpha tới ηi/ηimax vì
≥

giá trị alpha rất lớn, thơng 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,
cơng 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.

Nhóm 17A4

- 13-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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 ngun
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.

Nhóm 17A4

- 14-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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 vịng
quay của trục khuỷu.

Nhóm 17A4

- 15-

Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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.

Nhóm 17A4

- 16-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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).

Nhóm 17A4

- 17-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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( 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
Nhóm 17A4

- 18-

Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

+Phạm vi vân tốc :
+Lưc chịu rung :

10 ... 15000 [v/p]
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 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 ... +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
Nhóm 17A4

- 19-

Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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.
2.
3.
4.

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.
Nhóm 17A4

- 20-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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

Thiết bị quang học ĐATSIC364G03:
-Đặc im: Chu rung
Max =(100ì9,8ữ1200x9,8).10
[N]
0
Cho phộp hot ng vựng nhit đơ:ü -30 ... + 100 C
Nhóm 17A4

- 21-

Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

-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.
Thơng 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].

Nhóm 17A4

- 22-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

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 thơng số kỹ
thuật đặc trưng như sau:
- Nhiên liệu sử dụng : Xăng.
Nhóm 17A4

- 23-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

- 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 (vịng/phút).
- Cơng 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 q trình làm
thí nghiệm cần nắm rõ để trong q trình thí nghiệm khơng để cho động cơ hoạt
động ngoài phạm vi cho phép như quay q số vịng quay…

Hình 3.10. Động cơ Daewoo A16DMS
3.3. Điều kiện thí nghiệm
Điều kiện thí nghiệm có vai trị vơ cùng quan trọng trong q trình tiến hành
thí nghiệm, bởi vì nếu khơng xác lập được điều kiện thí nghiệm thí kết quả thu

Nhóm 17A4

- 24-


Báo cáo thí nghiệm động cơ

GVDH: Th.S Huỳnh Bá Vang

được coi như khơng có giá trị phục vụ cho cơng tácc nghiên cứu. Các thông số cụ
thể các thông số trong phịng thí nghiệm như sau:
Độ ẩm 48%
Nhiệt độ phịng khoảng 30oC.
3.4. Quy trình thí nghiệm
Sau khi đã chuẩn bị đầy đủ các trang bị cho q trình thí nghiệm ta tiến hành
thí nghiệm.
Q 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 phịng 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).
Nhóm 17A4

- 25-