Chương 1. TỔNG QUAN VỀ THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 1. Tổng quan về thực nghiệm động cơ đốt trong 1. Mục đích của thực nghiệm - Kiểm nghiệm động cơ trước khi xuất xưởng (nhằm kiểm tra động cơ sau khi thiết kế, chế tạo có đạt được những chỉ tiêu đề ra không).
- Kiểm nghiệm động cơ sau khi sữa chữa lớn. - Khi động cơ đang hoạt động có nhu cầu kiểm nghiệm (chẳng hạn như kiểm tra suất tiêu hao nhiên liệu để kịp thời điều chỉnh nhằm tiết kiệm nhiên liệu,…) - Vẽ đặc tính động cơ (nhằm hướng dẫn cho người sử dụng chế độ hoạt động có lợi nhất). Tuy nhiên, tùy từng mục đích nghiên cứu cụ thể mà người ta chỉ nghiên cứu một hoặc nhiều các mục đích nói trên. Trong đề tài này chỉ đề cập đến việc xác định suất tiêu hao nhiên liệu.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm là xác định các thông số cần thiết thông qua việc đo đạc. Cụ thể cần xác định các thông số sau: Bảng 1. Các thông số trong nghiên cứu thực nghiệm động cơ đốt trong STT Giá trị đo Đơn vị Thiết bị Ghi chú 1.2 Tốc độ động cơ RPM Encoder 1.3 Công suất động cơ kW Dynamometer Phanh 1.4 Lượng tiêu thụ nhiên liệu kg/h Fuel Balance 733S 1.5 Lượng khí thoát khỏi cacte l/min Blow-by meter 442 1.6 Nhiệt độ khí nạp C Pt100 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.7 Nhiệt độ khí xả C Thermocouple- type K 1.8 Nhiệt độ nhiên liệu C Pt100 1.9 Nhiệt độ dầu bôi trơn C Pt100 1.10 Nhiệt độ nước làm mát C Pt100 1.11 Nhiệt độ môi trường C Humidity- transducer 1.12 Áp suất khí nạp bar FEM-P 1.13 Áp suất khí xả bar FEM-P 1.14 Áp suất nhiên liệu bar FEM-P 1.15 Áp suất dầu bôi trơn bar FEM-P 1.16 Áp suất môi trường bar Barometric- transducer 1.17 Độ ẩm môi trường % Humidity- transducer Kết hợp với hệ thống chỉ thị QC33C, QC43D, GU21C, 2.1 Áp suất xylanh bar GU13Z 2.2 Áp suất phun nhiên liệu bar QL61D, SL31D 2.3 Áp suất khí nạp bar QC43D 2.4 Áp suất khí xả bar QC43D 2.5 Rung động g Accelerometer Nozzle needle lift 2.6 Độ nhấc kim phun mm indicating transducer LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 Valve lift indicating 2.7 Độ nhấc xupap mm transducer 2.8 Thời điểm đánh lửa CA Ignition-time module Kết hợp với hệ thống chuẩn đoán Dùng cho động cơ 3.1 Độ đục khí xả % DiSmoke 4000 Diesel CO, CO2, NOx, HC, Dùng cho động cơ 3.2 %, ppm DiGas 4000 O2, Lambda xăng Chuẩn đoán hoạt động của các hệ thống điện- 3.3 - DiScope điện tử trong động cơ Kết hợp với hệ thống nội soi Ghi hình ở 3 góc độ Dùng cho 4.1 Phân tích sự phân bố nhiệt độ K khác nhau: 0, 30, động cơ diesel 70 Ghi hình ở ba góc độ Phân tích mật độ tập trung bồ Dùng cho 4.2 % khác nhau: 0, 30, hóng động cơ diesel 70 Ghi hình ảnh phun nhiên liệu, hình ảnh ngọn lửa tại những Dùng cho Ghi hình ở 3 góc độ 4.3 vị trí góc quay trục khuỷu xác - động cơ nhau: 0, 30, 70 định trước diesel LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tổng quan về tính năng kỹ thuật của động cơ diesel 1.
Khái niệm Tính năng kỹ thuật của động cơ là thuật ngữ dùng để biểu đạt mức độ và hiệu quả thực hiện chức năng của động cơ. Có thể định lượng tính năng kỹ thuật của động cơ đốt trong bằng 3 nhóm thông số sau đây: tốc độ, tải và hiệu suất. Các thông số đánh giá tính năng kỹ thuật cơ bản của động cơ diesel 1. Tốc độ của động cơ Tốc độ quay (n) là số vòng quay của trục trong một đơn vị thời gian.
Đơn vị đo của tốc quay là vòng/phút [v/ph], viết tắt tiếng Anh là [rpm]. Tốc độ quay danh nghĩa (nn) là tốc độ quay do nhà chế tạo định ra và là cơ sở để xác định công suất danh nghĩa, để tính toán các kích thước cơ bản của động cơ, để lựa chọn chế độ làm việc hợp lý… Tốc độ quay cực đại (nmax) là tốc độ quay lớn nhất mà nhà chế tạo cho phép sử dụng trong một thời gian xác định mà công suất của động cơ không bị quá tải. Tốc độ quay cực tiểu (nmin) là tốc độ quay nhỏ nhất, tại đó động cơ vẫn có thể hoạt động bình thường. Tốc độ quay sử dụng (ns) là tốc độ quay được người thiết kế tổ hợp động cơ – máy công tác khuyến cáo sử dụng để vừa phát huy hết tính năng của động cơ vứa đảm bảo độ tin cậy và tuổi bền cần thiết 1.
Tải của động cơ Tải là đại lượng đặc trưng cho số cơ năng mà động cơ phát ra trong một chu trình công tác hoặc trong một đơn vị thời gian. Các đại lượng được dùng để đánh gía của động cơ đốt trong bao gồm: áp suất trung bình, công suất, momen quay. Áp suất trung bình của chu trình là đại lượng được xác định bằng công sinh ra trong một chu trình và dung tích công tác của xylanh.1) Vs Tùy thuộc vào việc công chu trình được xác định như thế nào, có thể phân biệt: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 Wt - Áp suất lý thuyết trung bình: pt (1.2) Vs Wi - Áp suất chỉ thị trung bình: pi (1.3) Vs We - Áp suất có ích trung bình: pe (1.4) Vs Trong đó: - Wct : công của chu trình, [J] - Wt : công lý thuyết của chu trình, [J] - Wi : công chỉ thị của chu trình, [J] - We : công có ích của chu trình, [J] - Wm : công tổn thất cơ giới, [J] Công chỉ thị: là công do môi chất công tác sinh ra trong một chu trình thực tế, trong đó chưa xét đến phần tổn thất cơ học, có thể xác định công chỉ thị như sau: Wi = Q1 - Qi = Q1 - (Qm + Qx + Qkh + Qcl ) (1.5) Trong đó: - Q1: lượng nhiệt chu trình (lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn lượng nhiên liệu đưa vào buồng đốt trong một chu trình công tác). - Qi : tổng nhiệt năng bị tổn thất trong một chu trình nhiệt động thực tế.
- Qm : tổn thất do làm mát (phần nhiệt năng truyền từ môi chất công tác qua vách xylanh cho môi chất làm mát) - Qx: tổn thất theo khí xả - Qcl: phần nhiệt tổn thất không tính chính xác được vào các dạng kể trên, ví dụ: tổn thất do lọt khí qua khe hở giữa piston và xylanh, lọt khí do xupap không kín… Công tổn thất cơ học: là công tiêu hao cho các hoạt động mang tính chất cơ học khi thực hiện một chu trình công tác. Các dạng tổn thất năng lượng sau đây được tính vào công tổn thất cơ học: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 - Tổn thất do ma sát giữa các chi tiết của động cơ chuyển động tương đối với nhau. - Phần năng lượng tiêu hao cho việc dẫn động các thiết bị và cơ cấu của bản thân động cơ như: bơm nhiên liệu, bơm dầu bôi trơn, cơ cấu phân phối khí… - “Tổn thất bơm” phần cơ năng tiêu hao cho quá trình thay đổi khí. Công có ích: là công thu được ở đầu ra của trục khuỷu.
đó là phần cơ năng thực tế có thể sử được để dẫn động hộ tiêu thụ công suất.6) Trong đó Qe là tổng tất các dạng tổn thất năng lượng khi thực hiện một chu trình công tác thực tế. Công suất là tốc độ thực hiện công. Trị số công suất của động cơ cho biết động cơ đó “mạnh” hay “yếu”. công suất của động cơ thường được đo bằng các đơn vị sau: kilowatt (kW), mã lực (HP, hp – Horse power; cv – Chevaux; PS - Pferdestarke).04 PS Ta có các khái niệm về công suất của động cơ đốt trong: - Công suất chỉ thị (Ni): là tốc độ thực hiện công chỉ thị của động cơ.
Nói cách khác, công suất chỉ thị là công suất của động cơ, trong đó bao gồm cả phần tổn thất cơ học. - Công suất có ích (Ne): là công suất của động cơ được đo ở đầu ra của trục khuỷu. Từ định nghĩa của công suất, áp suất trung bình của chu trình và tốc độ quay ta có các công thức xác định công suất chỉ thị và công suất có ích sau: p i .6) z LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.7) z Trong đó: - i: số xylanh của động cơ - z: hệ số kỳ; z = 1 đối với động cơ 2 kỳ; z = 2 đối với động cơ 4 kỳ. - Công suất danh nghĩa (Nen): là công suất lớn nhất mà động cơ có thể phát ra một cách liên tục mà không bị quá tải trong những điều kiện quy ước.
- Công suất cực đại (Nemax): là công suất có ích lớn nhất mà động cơ có thể phát ra trong một thời gian nhất định mà không bị quá tải. TCVN 1684 – 75 quy định công suất cực đại của động cơ phải đạt 110% Nen trong khoảng thời gian một giờ. Tổng số thời gian làm việc ở chế độ công suất cực đại không quá 10% tổng thời gian làm việc của động cơ. Khoảng thời gian lặp lại chế độ công suất cực đại không được nhỏ hơn 6 giờ.
- Công suất sử dụng (Nes): là công suất có ích do người thiết kế tổ hợp động cơ – hộ tiêu thụ công suất khuyến cáo sử dụng để vừa phát huy hết tính năng của động cơ vừa đảm bảo tuổi bền, độ tin cậy cần thiết. Hiệu suất là đại lượng đánh giá hiệu quả biến đổi nhệt năng thành cơ năng của động cơ. Để đánh giá mức độ tổn thất trong từng công đoạn của cả quá trình biến đổi năng lượng, người ta đưa ra các khái niệm hiệu suất sau: hiệu suất lý thuyết, hiệu suất cơ học, hiệu suất chỉ thị, hiệu suất có ích. - Hiệu suất lý thuyết ( t ): là hiệu suất của chu trình lý thuyết.
- Hiệu suất chỉ thị ( i ): là hiệu suất nhiệt của chu trình nhiệt động thực tế Wi Qi Q Qx Qkh Qcl i 1 1 m (1. Q1 Q1 Q1 - Hiệu suất cơ học ( m ): là đại lượng đánh giá mức độ tổn thất cơ học trong động cơ, tức là đánh giá mức độ hoàn thiện của động cơ về phương diện cơ học. Nó được xác định bằng công thức: We W m = 1 m (1. Wi Wi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.