I. Giới thiệu về bộ đo lưu lượng thể tích và hệ thống điều khiển động cơ
Bộ đo lưu lượng thể tích đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường và điều khiển các thông số của động cơ đốt trong. Các thông số như lưu lượng không khí nạp, nhiên liệu, và khí xả ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ chính xác của động cơ. Hệ thống điều khiển động cơ yêu cầu các thiết bị đo lưu lượng có độ chính xác cao để đảm bảo quá trình vận hành tối ưu. Đề tài này tập trung vào việc thiết kế và chế tạo bộ đo lưu lượng thể tích dựa trên nguyên lý chênh áp, phù hợp với điều kiện công nghệ tại Việt Nam.
1.1. Ứng dụng của bộ đo lưu lượng trong động cơ
Bộ đo lưu lượng thể tích được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển động cơ, đặc biệt là động cơ đốt trong. Các thông số như lưu lượng không khí nạp, nhiên liệu, và khí xả được đo lường chính xác để điều chỉnh quá trình đánh lửa và cung cấp nhiên liệu. Việc sử dụng các công nghệ đo lưu lượng hiện đại như ống Coriolis, dây nhiệt, và siêu âm giúp nâng cao độ chính xác, nhưng giá thành cao. Do đó, đề tài tập trung vào phương pháp chênh áp với chi phí thấp hơn.
1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là thiết kế và chế tạo bộ đo lưu lượng thể tích dựa trên nguyên lý chênh áp, đáp ứng yêu cầu về độ chính xác và giá thành. Nội dung nghiên cứu bao gồm tìm hiểu các phương pháp đo lưu lượng, thiết kế và mô phỏng bộ đo, chế tạo mẫu thử nghiệm, và đánh giá hiệu suất. Phương pháp chênh áp được lựa chọn do tính đơn giản và phù hợp với điều kiện công nghệ trong nước.
II. Phương pháp đo lưu lượng và lựa chọn công nghệ
Có nhiều phương pháp đo lưu lượng được áp dụng trong các hệ thống điều khiển động cơ, bao gồm chênh áp, dây nhiệt, siêu âm, và ống Coriolis. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng về độ chính xác, giá thành, và phạm vi ứng dụng. Đề tài này tập trung vào phương pháp chênh áp do tính đơn giản và chi phí thấp, phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam.
2.1. Phương pháp đo lưu lượng chênh áp
Phương pháp chênh áp dựa trên nguyên lý thay đổi áp suất khi lưu chất đi qua vị trí tiết diện hẹp. Các thiết bị như ống venturi, lỗ orifice, và ống nozzle được sử dụng để đo lưu lượng. Ống venturi được lựa chọn do có tổn thất áp suất thấp và độ nhạy chấp nhận được. Phương pháp này phù hợp với các ứng dụng đo lưu lượng không khí và nhiên liệu trong động cơ.
2.2. So sánh các phương pháp đo lưu lượng
Các phương pháp đo lưu lượng như ống Coriolis, dây nhiệt, và siêu âm có độ chính xác cao nhưng giá thành đắt. Phương pháp chênh áp, đặc biệt là ống venturi, có chi phí thấp hơn và dễ chế tạo. Kết quả mô phỏng cho thấy ống venturi có độ nhạy và hệ số cản phù hợp với yêu cầu của đề tài, đặc biệt trong việc đo lưu lượng không khí nạp cho động cơ.
III. Thiết kế và chế tạo bộ đo lưu lượng thể tích
Quá trình thiết kế bộ đo lưu lượng bao gồm việc tính toán kích thước, mô phỏng đặc tính làm việc, và chế tạo mẫu thử nghiệm. Ống venturi được lựa chọn do có độ nhạy và hệ số cản phù hợp. Các thông số kỹ thuật như đường kính ống, tiết diện hẹp, và độ chênh áp được tính toán dựa trên yêu cầu của động cơ xe Lanos.
3.1. Thiết kế kỹ thuật ống venturi
Ống venturi được thiết kế với đường kính vào Φ55 và tiết diện hẹp bằng 0.75 đường kính vào. Các thông số như độ chênh áp, lưu lượng, và hệ số cản được mô phỏng bằng phần mềm Ansys Fluent. Kết quả cho thấy ống venturi có độ nhạy và hệ số cản phù hợp với yêu cầu đo lưu lượng không khí nạp cho động cơ.
3.2. Chế tạo và thử nghiệm bộ đo lưu lượng
Bộ đo lưu lượng được chế tạo dựa trên thiết kế ống venturi. Quá trình thử nghiệm bao gồm cân chuẩn và đánh giá các thông số như độ chính xác, độ nhạy, và độ ổn định. Kết quả thử nghiệm cho thấy bộ đo đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác và giá thành, phù hợp với ứng dụng trong hệ thống điều khiển động cơ.
IV. Ứng dụng và kết luận
Bộ đo lưu lượng thể tích được thiết kế và chế tạo thành công, đáp ứng yêu cầu về độ chính xác và giá thành. Sản phẩm có thể ứng dụng trong các hệ thống điều khiển động cơ, đặc biệt là động cơ đốt trong. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng phát triển các thiết bị đo lưu lượng với chi phí thấp, phù hợp với điều kiện công nghệ tại Việt Nam.
4.1. Ứng dụng trong hệ thống điều khiển động cơ
Bộ đo lưu lượng thể tích được ứng dụng trong việc đo lưu lượng không khí nạp và nhiên liệu cho động cơ xe Lanos. Kết quả thử nghiệm cho thấy bộ đo có độ chính xác và độ ổn định cao, đáp ứng yêu cầu của hệ thống điều khiển động cơ. Sản phẩm có thể được mở rộng ứng dụng cho các loại động cơ khác.
4.2. Kết luận và hướng phát triển
Đề tài đã thành công trong việc thiết kế và chế tạo bộ đo lưu lượng thể tích dựa trên nguyên lý chênh áp. Sản phẩm có giá thành thấp và độ chính xác chấp nhận được, phù hợp với điều kiện công nghệ tại Việt Nam. Hướng phát triển tiếp theo là cải thiện độ chính xác và mở rộng ứng dụng cho các loại lưu chất khác.
